JP2000165644A - 画像処理装置および画像処理方法、提供媒体、並びに画像処理システム - Google Patents

画像処理装置および画像処理方法、提供媒体、並びに画像処理システム

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JP2000165644A JP33370098A JP33370098A JP2000165644A JP 2000165644 A JP2000165644 A JP 2000165644A JP 33370098 A JP33370098 A JP 33370098A JP 33370098 A JP33370098 A JP 33370098A JP 2000165644 A JP2000165644 A JP 2000165644A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の画質の劣化を極力なくし、かつデータ
量を増加せずに、画像に情報を埋め込む。 【解決手段】 埋め込み符号化器３では、画像が所定の
ブロックにブロック化され、ブロックが、そのブロック
を構成する画素の画素値を表すビット列の各ビットごと
のビットプレーンに分割される。そして、付加情報に対
応して、ビットプレーンを並べ替えることにより、画像
に付加情報が埋め込まれ、埋め込み画像とされる。一
方、埋め込み復号器６では、埋め込み画像がブロックに
ブロック化され、さらに、ビットプレーンに分割され
る。そして、埋め込み画像のブロックの各ビットプレー
ン内のビットどうしの相関が求められ、埋め込み画像の
ブロック内のビットプレーンを、その相関に基づいて並
べ替えることにより、元の画像と付加情報が復号され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理装置およ
び画像処理方法、提供媒体、並びに画像処理システムに
関し、復号画像の画質の劣化を極力なくし、かつデータ
量を増加せずに、画像に情報を埋め込むことができるよ
うにする画像処理装置および画像処理方法、提供媒体、
並びに画像処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタル画像データに対して、そのデ
ータ量を増加させることなく、情報を埋め込む手法とし
ては、例えば、値の大きな画素値の最下位ビットや、下
位２ビットなどを、埋め込む情報に置換するものなどが
ある。この手法は、値の大きな画素値の下位ビットが、
画質にあまり影響を与えないことを利用し、その下位ビ
ットを、単に、埋め込む情報に置き換えるものであり、
従って、再生時には、情報が埋め込まれた画像データ
は、その下位ビットを元に戻さずに、そのまま出力され
る。即ち、このように単に置換することで情報が埋め込
まれた下位ビットを、元に戻すのは困難であり、また、
値の大きな画素値の下位ビットは、画質に、あまり影響
を与えないことから、画像データは、情報が埋め込まれ
た状態で出力（表示）される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような手法では、本来の画像データと異なるデータが出
力される。従って、出力される画像の画質に、少なから
ず影響がある。
【０００４】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、画像の画質の劣化を極力なくし、かつデ
ータ量を増加せずに（あるいは、データ量の増加を最低
限に抑えて）、画像に情報を埋め込むことができるよう
にするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の画像処
理装置は、画像を所定のブロックにブロック化するブロ
ック化手段と、ブロックを、そのブロックを構成する画
素の画素値を表すビット列の各ビットごとのビットプレ
ーンに分割する分割手段と、情報に対応して、ビットプ
レーンを並べ替えることにより、画像に情報を埋め込む
並べ替え手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】請求項５に記載の画像処理方法は、画像を
所定のブロックにブロック化するブロック化ステップ
と、ブロックを、そのブロックを構成する画素の画素値
を表すビット列の各ビットごとのビットプレーンに分割
する分割ステップと、情報に対応して、ビットプレーン
を並べ替えることにより、画像に情報を埋め込む並べ替
えステップとを備えることを特徴とする。
【０００７】請求項６に記載の提供媒体は、画像を所定
のブロックにブロック化するブロック化ステップと、ブ
ロックを、そのブロックを構成する画素の画素値を表す
ビット列の各ビットごとのビットプレーンに分割する分
割ステップと、情報に対応して、ビットプレーンを並べ
替えることにより、画像に情報を埋め込む並べ替えステ
ップとを備えるコンピュータプログラムを提供すること
を特徴とする。
【０００８】請求項７に記載の画像処理装置は、情報埋
め込み画像を所定のブロックにブロック化するブロック
化手段と、ブロックを、そのブロックを構成する画素の
画素値を表すビット列の各ビットごとのビットプレーン
に分割する分割手段と、ブロックの各ビットプレーン内
のビットどうしの相関を求める相関演算手段と、ブロッ
ク内のビットプレーンを、その相関に基づいて並べ替え
ることにより、元の画像と情報を復号する並べ替え手段
とを備えることを特徴とする。
【０００９】請求項１０に記載の画像処理方法は、情報
埋め込み画像を所定のブロックにブロック化するブロッ
ク化ステップと、ブロックを、そのブロックを構成する
画素の画素値を表すビット列の各ビットごとのビットプ
レーンに分割する分割ステップと、ブロックの各ビット
プレーン内のビットどうしの相関を求める相関演算ステ
ップと、ブロック内のビットプレーンを、その相関に基
づいて並べ替えることにより、元の画像と情報を復号す
る並べ替えステップとを備えることを特徴とする。
【００１０】請求項１１に記載の提供媒体は、情報埋め
込み画像を所定のブロックにブロック化するブロック化
ステップと、ブロックを、そのブロックを構成する画素
の画素値を表すビット列の各ビットごとのビットプレー
ンに分割する分割ステップと、ブロックの各ビットプレ
ーン内のビットどうしの相関を求める相関演算ステップ
と、ブロック内のビットプレーンを、その相関に基づい
て並べ替えることにより、元の画像と情報を復号する並
べ替えステップとを備えるコンピュータプログラムを提
供することを特徴とする。
【００１１】請求項１２に記載の画像処理システムは、
画像を所定のブロックにブロック化する第１のブロック
化手段と、ブロックを、そのブロックを構成する画素の
画素値を表すビット列の各ビットごとのビットプレーン
に分割する第１の分割手段と、情報に対応して、ビット
プレーンを並べ替えることにより、画像に情報を埋め込
み、情報埋め込み画像とする第１の並べ替え手段と、情
報埋め込み画像をブロックにブロック化する第２のブロ
ック化手段と、情報埋め込み画像のブロックを、そのブ
ロックを構成する画素の画素値を表すビット列の各ビッ
トごとのビットプレーンに分割する第２の分割手段と、
情報埋め込み画像のブロックの各ビットプレーン内のビ
ットどうしの相関を求める相関演算手段と、情報埋め込
み画像のブロック内のビットプレーンを、その相関に基
づいて並べ替えることにより、元の画像と情報を復号す
る第２の並べ替え手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】請求項１に記載の画像処理装置において
は、ブロック化手段は、画像を所定のブロックにブロッ
ク化し、分割手段は、ブロックを、そのブロックを構成
する画素の画素値を表すビット列の各ビットごとのビッ
トプレーンに分割するようになされている。並べ替え手
段は、情報に対応して、ビットプレーンを並べ替えるこ
とにより、画像に情報を埋め込むようになされている。
【００１３】請求項５に記載の画像処理方法において
は、画像を所定のブロックにブロック化し、ブロック
を、そのブロックを構成する画素の画素値を表すビット
列の各ビットごとのビットプレーンに分割し、情報に対
応して、ビットプレーンを並べ替えることにより、画像
に情報を埋め込むようになされている。
【００１４】請求項６に記載の提供媒体においては、画
像を所定のブロックにブロック化し、ブロックを、その
ブロックを構成する画素の画素値を表すビット列の各ビ
ットごとのビットプレーンに分割し、情報に対応して、
ビットプレーンを並べ替えることにより、画像に情報を
埋め込む処理を、コンピュータに行わせるためのコンピ
ュータプログラムを提供するようになされている。
【００１５】請求項７に記載の画像処理装置において
は、ブロック化手段は、情報埋め込み画像を所定のブロ
ックにブロック化し、分割手段は、ブロックを、そのブ
ロックを構成する画素の画素値を表すビット列の各ビッ
トごとのビットプレーンに分割するようになされてい
る。相関演算手段は、ブロックの各ビットプレーン内の
ビットどうしの相関を求め、並べ替え手段は、ブロック
内のビットプレーンを、その相関に基づいて並べ替える
ことにより、元の画像と情報を復号するようになされて
いる。
【００１６】請求項１０に記載の画像処理方法において
は、情報埋め込み画像を所定のブロックにブロック化
し、ブロックを、そのブロックを構成する画素の画素値
を表すビット列の各ビットごとのビットプレーンに分割
し、ブロックの各ビットプレーン内のビットどうしの相
関を求め、ブロック内のビットプレーンを、その相関に
基づいて並べ替えることにより、元の画像と情報を復号
するようになされている。
【００１７】請求項１１に記載の提供媒体においては、
情報埋め込み画像を所定のブロックにブロック化し、ブ
ロックを、そのブロックを構成する画素の画素値を表す
ビット列の各ビットごとのビットプレーンに分割し、ブ
ロックの各ビットプレーン内のビットどうしの相関を求
め、ブロック内のビットプレーンを、その相関に基づい
て並べ替えることにより、元の画像と情報を復号する処
理を、コンピュータに行わせるためのコンピュータプロ
グラムを提供するようになされている。
【００１８】請求項１２に記載の画像処理システムにお
いては、第１のブロック化手段は、画像を所定のブロッ
クにブロック化し、第１の分割手段は、ブロックを、そ
のブロックを構成する画素の画素値を表すビット列の各
ビットごとのビットプレーンに分割するようになされて
いる。第１の並べ替え手段は、情報に対応して、ビット
プレーンを並べ替えることにより、画像に情報を埋め込
み、情報埋め込み画像とするようになされている。第２
のブロック化手段は、情報埋め込み画像をブロックにブ
ロック化し、第２の分割手段は、情報埋め込み画像のブ
ロックを、そのブロックを構成する画素の画素値を表す
ビット列の各ビットごとのビットプレーンに分割するよ
うになされている。相関演算手段は、情報埋め込み画像
のブロックの各ビットプレーン内のビットどうしの相関
を求め、第２の並べ替え手段は、情報埋め込み画像のブ
ロック内のビットプレーンを、その相関に基づいて並べ
替えることにより、元の画像と情報を復号するようにな
されている。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明するが、その前に、特許請求の範囲に記載の発明の各
手段と以下の実施の形態との対応関係を明らかにするた
めに、各手段の後の括弧内に、対応する実施の形態（但
し、一例）を付加して、本発明の特徴を記述すると、次
のようになる。
【００２０】即ち、請求項１に記載の画像処理装置は、
画像に、情報を埋め込む画像処理装置であって、画像を
所定のブロックにブロック化するブロック化手段（例え
ば、図８に示すブロック化部４２など）と、ブロック
を、そのブロックを構成する画素の画素値を表すビット
列の各ビットごとのビットプレーンに分割する分割手段
（例えば、図８に示すビットプレーン化部４３など）
と、情報に対応して、ビットプレーンを並べ替えること
により、画像に情報を埋め込む並べ替え手段（例えば、
図８に示すビットプレーン交換部４４など）とを備える
ことを特徴とする。
【００２１】請求項２に記載の画像処理装置は、ブロッ
クの各ビットプレーン内のビットどうしの相関を求める
相関演算手段（例えば、図１５に示すビットプレーン交
換部４４など）をさらに備え、並べ替え手段が、最上位
ビットのビットプレーンから最下位ビットのビットプレ
ーンの方向に、相関が昇順に並んでいるブロックのみ
を、ビットプレーンの並べ替えを行う対象とすることを
特徴とする。
【００２２】請求項４に記載の画像処理装置は、ビット
プレーンの並べ替えの対象としなかったブロックに関す
るブロック情報を、情報が埋め込まれた画像に付加する
付加手段（例えば、図１５に示すブロック情報付加部４
７など）をさらに備えることを特徴とする。
【００２３】請求項７に記載の画像処理装置は、情報が
埋め込まれた画像である情報埋め込み画像を、元の画像
と情報に復号する画像処理装置であって、情報埋め込み
画像を所定のブロックにブロック化するブロック化手段
（例えば、図１３に示すブロック化部６２など）と、ブ
ロックを、そのブロックを構成する画素の画素値を表す
ビット列の各ビットごとのビットプレーンに分割する分
割手段（例えば、図１３に示すビットプレーン化部６３
など）と、ブロックの各ビットプレーン内のビットどう
しの相関を求める相関演算手段（例えば、図１３に示す
ビットプレーン相関計算部６５など）と、ブロック内の
ビットプレーンを、その相関に基づいて並べ替えること
により、元の画像と情報を復号する並べ替え手段（例え
ば、図１３に示すビットプレーン並べ替え処理部６４お
よび付加情報取得部６８など）とを備えることを特徴と
する。
【００２４】請求項８に記載の画像処理装置は、ブロッ
クに情報が埋め込まれているかどうかを判定する判定手
段（例えば、図１３に示すビットプレーン並べ替え処理
部６４など）をさらに備え、復号手段が、情報が埋め込
まれているブロックのみを、ビットプレーンの並べ替え
を行う対象とすることを特徴とする。
【００２５】請求項１２に記載の画像処理システムは、
画像に、情報を埋め込み、その情報を埋め込んだ画像で
ある情報埋め込み画像を、元の画像と情報に復号する画
像処理システムであって、画像を所定のブロックにブロ
ック化する第１のブロック化手段（例えば、図８に示す
ブロック化部４２など）と、ブロックを、そのブロック
を構成する画素の画素値を表すビット列の各ビットごと
のビットプレーンに分割する第１の分割手段（例えば、
図８に示すビットプレーン化部４３など）と、情報に対
応して、ビットプレーンを並べ替えることにより、画像
に情報を埋め込み、情報埋め込み画像とする第１の並べ
替え手段（例えば、図８に示すビットプレーン交換部４
４など）と、情報埋め込み画像をブロックにブロック化
する第２のブロック化手段（例えば、図１３に示すブロ
ック化部６２など）と、情報埋め込み画像のブロック
を、そのブロックを構成する画素の画素値を表すビット
列の各ビットごとのビットプレーンに分割する第２の分
割手段（例えば、図１３に示すビットプレーン化部６３
など）と、情報埋め込み画像のブロックの各ビットプレ
ーン内のビットどうしの相関を求める相関演算手段（例
えば、図１３に示すビットプレーン相関計算部６５な
ど）と、情報埋め込み画像のブロック内のビットプレー
ンを、その相関に基づいて並べ替えることにより、元の
画像と情報を復号する第２の並べ替え手段（例えば、図
１３に示すビットプレーン並べ替え処理部６４および付
加情報取得部６８など）とを備えることを特徴とする。
【００２６】なお、勿論この記載は、各手段を上記した
ものに限定することを意味するものではない。
【００２７】図１は、本発明を適用した画像伝送システ
ム（システムとは、複数の装置が論理的に集合した物を
いい、各構成の装置が同一筐体中にあるか否かは問わな
い）の一実施の形態の構成例を示している。
【００２８】この画像伝送システムは、符号化装置１０
および復号装置２０で構成されており、符号化装置１０
は、符号化対象としての、例えば、画像を符号化して符
号化データを出力し、復号装置２０は、その符号化デー
タを、元の画像に復号するようになされている。
【００２９】即ち、画像データベース１は、符号化すべ
き画像（例えば、ディジタル画像データ）を記憶してい
る。そして、画像データベース１からは、そこに記憶さ
れている画像が読み出され、埋め込み符号化器３に供給
される。
【００３０】また、付加情報データベース２は、符号化
対象の画像に埋め込むべき情報としての付加情報（例え
ば、バイナリ形式のディジタルデータ）を記憶してい
る。そして、付加情報データベース２からも、そこに記
憶されている付加情報が読み出され、埋め込み符号化器
３に供給される。
【００３１】埋め込み符号化器３では、画像データベー
ス１からの画像、および付加情報データベース２からの
付加情報が受信される。さらに、埋め込み符号化器３
は、画像データベース１からの画像が有するエネルギの
偏りを利用して復号を行うことができるように、その画
像を、付加情報データベース２からの付加情報にしたが
って符号化して出力する。即ち、埋め込み符号化器３
は、画像が有するエネルギの偏りを利用して復号を行う
ことができるように、画像に付加情報を埋め込むこと
で、その画像を符号化し、符号化データを出力する。埋
め込み符号化器３が出力する符号化データは、例えば、
光磁気ディスク、磁気ディスク、光ディスク、磁気テー
プ、相変化ディスクなどでなる記録媒体４に記録され、
あるいは、また、例えば、地上波、衛星回線、ＣＡＴＶ
（Cable Television）網、インターネット、公衆回線な
どでなる伝送媒体５を介して伝送され、復号装置２０に
提供される。
【００３２】復号装置２０は、埋め込み復号器６で構成
され、そこでは、記録媒体４または伝送媒体５を介して
提供される符号化データが受信される。さらに、埋め込
み復号器６は、その符号化データを、画像が有するエネ
ルギの偏りを利用して、元の画像および付加情報に復号
する。復号された画像は、例えば、図示せぬモニタ等に
供給されて表示される。また、復号された付加情報は、
例えば、所定の処理を行うのに用いられ、あるいはユー
ザに提示される。
【００３３】次に、図１の埋め込み符号化器３における
符号化、および埋め込み復号器６における復号の原理に
ついて説明する。
【００３４】一般に、情報と呼ばれるものは、エネルギ
（エントロピー）の偏り（普遍性）を有し、この偏り
が、情報（価値ある情報）として認識される。即ち、例
えば、ある風景を撮影して得られる画像が、そのような
風景の画像であると認識されるのは、画像（画像を構成
する各画素の画素値など）が、その風景に対応したエネ
ルギの偏りを有するからであり、エネルギの偏りがない
画像は、雑音等にすぎず、情報としての利用価値はな
い。
【００３５】従って、価値ある情報に対して、何らかの
操作を施し、その情報が有する本来のエネルギの偏り
を、いわば破壊した場合でも、その破壊されたエネルギ
の偏りを元に戻すことで、何らかの操作が施された情報
も、元の情報に戻すことができる。即ち、情報を符号化
して得られる符号化データは、その情報が有する本来の
エネルギの偏りを利用して、元の情報に復号することが
できる。
【００３６】ここで、情報が有するエネルギ（の偏り）
を表すものとしては、例えば、相関性、連続性、相似性
などがある。
【００３７】情報の相関性とは、その情報の構成要素
（例えば、画像であれば、その画像を構成する画素やラ
インなど）どうしの相関（例えば、自己相関や、ある構
成要素と他の構成要素との距離など）を意味する。
【００３８】即ち、例えば、いま、図２に示すようなＨ
ラインでなる画像があった場合に、その上から１行目の
ライン（第１ライン）と、他のラインとの相関は、一般
に、図３（Ａ）に示すように、第１ラインとの距離が近
いライン（図２における画面の上の行のライン）ほど大
きくなり、第１ラインとの距離が遠いライン（図２にお
ける画面の下の行のライン）ほど小さくなる（第１ライ
ンから近いほど相関が大きくなり、遠いほど相関が小さ
くなるという相関の偏りがある）。
【００３９】そこで、いま、図２の画像において、第１
ラインから近い第Ｍラインと、第１ラインから遠い第Ｎ
ラインとを入れ替え（１＜Ｍ＜Ｎ≦Ｈ）、その入れ替え
後の画像について、第１ラインと、他のラインとの相関
を計算すると、それは、例えば、図３（Ｂ）に示すよう
になる。
【００４０】即ち、入れ替え後の画像では、第１ライン
から近い第Ｍライン（入れ替え前の第Ｎライン）との相
関が小さくなり、第１ラインから遠い第Ｎライン（入れ
替え前の第Ｍライン）との相関が大きくなる。
【００４１】従って、図３（Ｂ）では、第１ラインから
近いほど相関が大きくなり、遠いほど相関が小さくなる
という相関の偏りが破壊されている。しかしながら、画
像については、一般に、第１ラインから近いほど相関が
大きくなり、遠いほど相関が小さくなるという相関の偏
りを利用することにより、破壊された相関の偏りを、元
に戻すことができる。即ち、図３（Ｂ）において、第１
ラインから近い第Ｍラインとの相関が小さく、第１ライ
ンから遠い第Ｎラインとの相関が大きいのは、画像が有
する本来の相関の偏りからすれば、明らかに不自然であ
り（おかしく）、第Ｍラインと第Ｎラインとは入れ替え
るべきである。そして、図３（Ｂ）における第Ｍライン
と第Ｎラインとを入れ替えることで、図３（Ａ）に示す
ような相関、即ち、元の画像を復号することができる。
【００４２】ここで、図２および図３で説明した場合に
おいては、ラインの入れ替えが、画像の符号化を行うこ
ととなる。また、その符号化に際し、埋め込み符号化器
３では、例えば、何ライン目を移動するかや、どのライ
ンどうしを入れ替えるかなどが、付加情報にしたがって
決定されることになる。一方、埋め込み復号器６では、
符号化後の画像、即ち、ラインの入れ替えられた画像
を、その相関を利用して、ラインを元の位置に入れ替え
ることにより、元の画像に戻すことが、画像を復号する
こととなる。さらに、その復号に際し、埋め込み復号器
６において、例えば、何ライン目を移動したかや、どの
ラインどうしを入れ替えたかなどを検出することが、画
像に埋め込まれた付加情報を復号することになる。
【００４３】次に、連続性についてであるが、例えば、
画像のある１ラインについては、一般に、図４（Ａ）に
示すような、周波数の変化が連続している（周波数が滑
らかに変化する）信号波形が観察される。即ち、１ライ
ンの周波数に注目すると、一般に、その変化の仕方は連
続している。
【００４４】そこで、いま、図４（Ａ）に示した周波数
の変化が連続している信号波形の一部を、例えば、図４
（Ｂ）に示すように、周波数が極端に低いものに入れ替
える。
【００４５】この場合、周波数の変化が連続していると
いう連続性が破壊される。しかしながら、信号波形につ
いては、一般に、周波数の変化が連続しているという連
続性を利用することにより、破壊された連続性を元に戻
すことができる。即ち、図４（Ｂ）において、信号波形
の一部の周波数が、他の部分の周波数に比較して急激に
低くなっているのは、信号波形が有する本来の連続性か
らすれば、明らかに不自然であり、周波数の極端に低い
部分は、他の部分の周波数と同様の周波数の信号波形に
入れ替えるべきである。そして、そのような入れ替えを
行うことで、図４（Ｂ）に示した信号波形から、図４
（Ａ）に示した信号波形、即ち、元の信号波形を復号す
ることができる。
【００４６】ここで、図４で説明した場合においては、
信号波形の一部について、周波数を大きく変化させるこ
と（周波数の大きく異なるものに入れ替えること）が、
画像の符号化を行うこととなる。また、その符号化に際
し、埋め込み符号化器３では、例えば、信号波形のどの
部分の周波数を大きく変化させるのかや、周波数をどの
程度大きく変化させるのかなどが、付加情報にしたがっ
て決定されることになる。一方、埋め込み復号器６で
は、符号化後の信号、即ち、大きく異なる周波数を一部
に有する信号波形を、その連続性を利用して、元の信号
波形に戻すことが、その元の信号波形を復号することと
なる。さらに、その復号に際し、埋め込み復号器６にお
いて、例えば、信号波形のどの部分の周波数が大きく変
化していたのかや、周波数がどの程度大きく変化してい
たのかなどを検出することが、埋め込まれた付加情報を
復号することになる。
【００４７】次に、相似性についてであるが、例えば、
風景を撮影した画像などについては、その拡大画像を、
フラクタル（自己相似性）を利用して生成することがで
きることが知られている。即ち、例えば、図５（Ａ）に
示すような、海を撮影した画像を、フラクタルを利用し
て拡大すると、元の画像と同様の特性を有する画像（拡
大画像）を得ることができ、従って、風景等を撮影した
画像は、相似性を有する。
【００４８】そこで、いま、図５（Ａ）に示した海を撮
影した画像の一部を、例えば、図５（Ｂ）に示すよう
に、森を撮影した画像の一部（図５（Ｂ）において、斜
線を付してある部分）に入れ替える。
【００４９】この場合、図５（Ｂ）において、森を撮影
した画像に入れ替えられた部分については、海を撮影し
た画像の相似性が破壊される。しかしながら、海を撮影
した画像については、一般に、その、どの部分を拡大し
ても、海を撮影した画像と同様の特性を有する画像が得
られるという相似性を利用することにより、破壊された
相似性を元に戻すことができる。即ち、図５（Ｂ）にお
いて、海を撮影した画像の一部が、森を撮影した画像に
なっているのは、海を撮影した画像が有する本来の相似
性からすれば、明らかに不自然であり、森を撮影した画
像になっている部分は、その周辺の海の画像と同様の特
性を有する画像に入れ替えるべきである。そして、その
ような入れ替えを行うことで、図５（Ｂ）に示した画像
から、図５（Ａ）に示した海のみの画像、即ち、元の画
像を復号することができる。
【００５０】ここで、図５で説明した場合においては、
海の画像の一部を、森の画像に入れ替えることが、画像
の符号化を行うこととなる。また、その符号化に際し、
埋め込み符号化器３では、例えば、海の画像のどの部分
（画面上の位置）を、森の画像に入れ替えるのかなど
が、付加情報にしたがって決定されることになる。一
方、埋め込み復号器６では、符号化後の信号、即ち、一
部に森の画像を有する海の画像を、その相似性を利用し
て、元の海のみの画像に戻すことが、その元の画像を復
号することとなる。さらに、その復号に際し、埋め込み
復号器６において、例えば、海の画像のどの部分が、森
の画像に入れ替えられていたのかなどを検出すること
が、埋め込まれた付加情報を復号することになる。
【００５１】以上のように、埋め込み符号化器３におい
て、符号化対象の画像が有するエネルギの偏りを利用し
て復号を行うことができるように、その画像を、付加情
報にしたがって符号化して、符号化データを出力する場
合には、埋め込み復号器６では、その符号化データを、
画像が有するエネルギの偏りを利用することにより、復
号のためのオーバヘッドなしで、元の画像および付加情
報に復号することができる。
【００５２】また、符号化対象の画像には、付加情報が
埋め込まれることで、その画像は、元の状態と異なる状
態とされることから、符号化対象の画像については、オ
ーバヘッドなしの暗号化を実現することができる。
【００５３】さらに、完全可逆の電子透かしを実現する
ことができる。即ち、従来の電子透かしでは、例えば、
画質にあまり影響のない画素値の下位ビットが、電子透
かしに対応する値に、単に変更されていたが、この場
合、その下位ビットを、元の値に戻すことは困難であ
る。従って、復号画像の画質は、電子透かしとしての下
位ビットの変更により、少なからず劣化する。これに対
して、符号化データを、元の画像が有するエネルギの偏
りを利用して復号する場合には、元の画像および付加情
報を得ることができ、従って、付加情報を電子透かしと
して用いることで、電子透かしに起因して復号画像の画
質が劣化することはない。
【００５４】また、埋め込まれた付加情報は、符号化デ
ータから画像を復号することで取り出すことができるの
で、画像の符号化結果とともに、オーバヘッドなしでサ
イドインフォメーションを提供することができる。言い
換えれば、付加情報を取り出すためのオーバヘッドなし
で、その付加情報を画像に埋め込むことができるので、
その埋め込みの結果得られる符号化データは、付加情報
の分だけ圧縮（埋め込み圧縮）されているということが
できる。従って、例えば、ある画像の半分を符号化対象
とするとともに、残りの半分を付加情報とすれば、符号
化対象である半分の画像に、残りの半分の画像を埋め込
むことができるから、この場合、画像は、１／２に圧縮
されることになる。
【００５５】さらに、符号化データは、元の画像が有す
るエネルギの偏りという、いわば統計量を利用して復号
されるため、誤りに対する耐性の強いものとなる。即
ち、ロバスト性の高い符号化であるロバスト符号化（統
計的符号化）を実現することができる。
【００５６】また、符号化データは、元の画像が有する
エネルギの偏りを利用して復号されるため、そのエネル
ギの偏りに特徴があるほど、即ち、例えば、画像につい
ては、そのアクティビティが高いほど、あるいは、冗長
性が低いほど、多くの付加情報を埋め込むことができ
る。ここで、上述したように、付加情報の埋め込みの結
果得られる符号化データは、付加情報の分だけ圧縮され
ているということができるが、この圧縮という観点から
すれば、符号化対象の情報が有するエネルギの偏りを利
用して復号を行うことができるように、その情報を、付
加情報にしたがって符号化する方式（埋め込み符号化方
式）によれば、画像のアクティビティが高いほど、ある
いは、画像の冗長性が低いほど、圧縮率が高くなる。こ
の点、埋め込み符号化方式は、従来の符号化方式と大き
く異なる（従来の符号化方式である、例えば、ＭＰＥＧ
（Moving Picture Experts Group）方式などでは、画像
のアクティビティが高いほど、あるいは、画像の冗長性
が低いほど、圧縮率は低くなる）。
【００５７】さらに、例えば、上述したように、画像を
符号化対象とする一方、付加情報として、画像とは異な
るメディアの、例えば、音声を用いるようにすること
で、音声をキーとして、画像の提供を行うようなことが
可能となる。即ち、符号化装置１０側において、例え
ば、契約者が発話した音声「開けゴマ」など付加情報と
して画像に埋め込んでおき、復号装置２０側では、ユー
ザに、音声「開けゴマ」を発話してもらい、その音声
と、画像に埋め込まれた音声とを用いて話者認識を行う
ようにする。そして、話者認識の結果、ユーザが契約者
である場合にのみ、自動的に、画像を提示するようなこ
とが可能となる。なお、この場合、付加情報としての音
声は、いわゆる特徴パラメータではなく、音声波形その
ものを用いることが可能である。
【００５８】また、例えば、音声を符号化対象とする一
方、付加情報として、音声とは異なるメディアの、例え
ば、画像を用いるようにすることで、画像をキーとし
て、音声の提供を行うようなこと（例えば、顔認識音声
応答）が可能となる。即ち、符号化装置１０側におい
て、例えば、ユーザへの応答としての音声に、そのユー
ザの顔の画像を埋め込み、復号装置２０側では、ユーザ
の顔を撮影し、その結果得られる画像とマッチングする
顔画像が埋め込まれている音声を出力するようにするこ
とで、ユーザごとに異なる音声応答を行う音声応答シス
テムを実現することが可能となる。
【００５９】さらに、音声に、音声を埋め込んだり、画
像に、画像を埋め込んだりするような、あるメディアの
情報に、それと同一メディアの情報を埋め込むようなこ
とも可能である。あるいは、また、画像に、契約者の音
声と顔画像を埋め込んでおけば、ユーザの音声と顔画像
とが、画像に埋め込まれているものと一致するときの
み、その画像を提示するようにする、いわば二重鍵シス
テムなどの実現も可能となる。
【００６０】また、例えば、テレビジョン放送信号を構
成する、いわば同期した画像と音声のうちのいずれか一
方に、他方を埋め込むようなことも可能であり、この場
合、異なるメディアの情報どうしを統合した、いわば統
合符号化を実現することができる。
【００６１】さらに、埋め込み符号化方式では、上述し
たように、情報には、そのエネルギの偏りに特徴がある
ほど、多くの付加情報を埋め込むことができる。従っ
て、例えば、ある２つの情報について、エネルギの偏り
に特徴がある方を適応的に選択し、その選択した方に、
他方を埋め込むようにすることで、全体のデータ量を制
御することが可能となる。即ち、２つの情報どうしの間
で、他方の情報量を、いわば吸収するようなことが可能
となる。そして、このように全体のデータ量を制御する
ことができる結果、伝送路の伝送帯域や使用状況、その
他の伝送環境にあったデータ量による情報伝送（環境対
応ネットワーク伝送）が可能となる。
【００６２】また、例えば、画像に、その画像を縮小し
た画像を埋め込むことで（あるいは、音声に、その音声
を間引いたものを埋め込むことで）、データ量を増加す
ることなく、いわゆる階層符号化（下位階層の情報を少
なくしたものを、上位階層とする符号化）を実現するこ
とができる。
【００６３】さらに、例えば、画像に、その画像を検索
するためのキーとなる画像を埋め込んでおくことで、そ
のキーとなる画像に基づいて、画像の検索を行うデータ
ベースを実現することが可能となる。
【００６４】次に、図６は、画像の相関性を利用して元
に戻すことができるように、画像に付加情報を埋め込む
埋め込み符号化を行う場合の図１の埋め込み符号化器３
のハードウェアの構成例を示している。
【００６５】画像データベース１から供給される画像
（画像データ）は、画像メモリ３１に入力されるように
なされており、画像メモリ３１は、画像データベース１
からの画像を、例えば、フレーム単位で一時記憶する。
また、付加情報データベース２から供給される付加情報
は、付加情報メモリ３２に入力されるようになされてお
り、付加情報メモリ３２は、付加情報データベース２か
らの付加情報を、一時記憶する。
【００６６】記録媒体３３は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ
（Compact Disc Read Only Memory）や、ＨＤ（Hard Di
sk）などで構成され、演算処理装置３４に、後述する埋
め込み符号化処理を行わせるためのコンピュータプログ
ラムや必要なデータを記憶している。そして、演算処理
装置３４は、記録媒体３３に記憶されたプログラムを実
行することで、埋め込み符号化処理を行う。即ち、演算
処理装置３４は、付加情報メモリ３２から供給される付
加情報を受信し、その付加情報を、画像メモリ３１に記
憶された画像に埋め込む。具体的には、演算処理装置３
４は、例えば、画像メモリ３１に記憶されたフレームご
との画像（ディジタル画像データ）を所定のブロックに
ブロック化する。さらに、演算処理装置３４は、図７に
示すように、そのブロックを、その画素の画素値を表す
ビット列の各ビットごとのビットプレーンに分割し、各
ブロック内のビットプレーンを、付加情報メモリ３２に
記憶された付加情報に基づいて並べ替えることにより、
画像に付加情報を埋め込み、符号化データとして出力す
る。
【００６７】演算処理装置３４が出力する符号化データ
は、出力バッファ３５に供給され、出力バッファ３５
は、その符号化データを一時記憶して出力する。このよ
うにして出力された符号化データは、記録媒体４に供給
されて記録され、あるいは伝送媒体５を介して伝送され
る。
【００６８】なお、画像メモリ３１は、複数のフレーム
を記憶することのできるように、複数バンクで構成され
ており、バンク切り替えを行うことで、画像メモリ３１
では、画像データベース１から供給される画像の記憶、
および演算処理装置３４による埋め込み符号化処理の対
象となっている画像の記憶を、同時に行うことができる
ようになされている。これにより、画像データベース１
から供給される画像が、動画であっても、符号化データ
のリアルタイム出力を行うことができるようになされて
いる。
【００６９】次に、図８は、図６の埋め込み符号化器３
の機能的な構成例を示している。なお、この図８に示し
た機能的な構成は、演算処理装置３４が記録媒体３３に
記憶されたコンピュータプログラムを実行することで実
現されるようになされている。
【００７０】付加情報作成部４１は、付加情報メモリ３
２（図６）に記憶された付加情報を読み出し、そのフォ
ーマットを、画像に埋め込むのに適切なものに変換し
て、ビットプレーン変換部４４に供給するようになされ
ている。ブロック化部４２は、画像メモリ３１（図６）
に記憶された画像を、例えば、フレーム単位で読み出
し、所定のブロックに分割して、ビットプレーン化部４
３に供給するようになされている。
【００７１】ビットプレーン化部４３は、ブロック化部
４２からの各ブロックを、そのブロックを構成する画素
の画素値を表すビット列の各ビットごとのビットプレー
ンに分割し、ビットプレーン変換部４４に供給するよう
になされている。即ち、画像を構成する各画素値に、例
えば、８ビットが割り当てられているとすると、ビット
プレーン化部４３は、ブロック内の画素値の最下位ビッ
ト、最下位ビットから２ビット目のビット、３ビット目
のビット、・・・、７ビット目のビット、最上位ビット
（以下、適宜、それぞれを第１乃至第８ビットという）
それぞれからなるビットプレーンを構成し、ビットプレ
ーン変換部４４に供給するようになされている。
【００７２】ビットプレーン変換部４４は、付加情報作
成部４１から供給される付加情報にしたがって、ビット
プレーン化部４３からの各ブロックのビットプレーンの
順番を並べ替え、これにより、画像に付加情報を埋め込
み、再画像化部４５に供給するようになされている。
【００７３】ここで、例えば、上述のように、画素値に
８ビットが割り当てられている場合には、１のブロック
からは、８のビットプレーンが得られる。そして、８の
ビットプレーンの並べ替え方は、８！（！は階乗を表
す）通りあるから、１のブロックには、最大で、ｌｏｇ
2（８！）ビット（但し、小数点以下は切り捨て）の付
加情報を埋め込むことができる。付加情報作成部４１
は、付加情報メモリ３２に記憶された付加情報を、その
ようなビット数単位のフォーマットにして、ビットプレ
ーン交換部４４に供給するようになされている。
【００７４】再画像化部４５は、ビットプレーン交換部
４４からビットプレーンの並べ替えが行われたブロック
を順次受信し、例えば、１フレーム分のブロックを受信
すると、それらのブロックから１フレームの画像を再構
成する。そして、再画像化部４５は、その再構成した画
像を符号化データとして、出力部４６に出力するように
なされている。出力部４６は、再画像化部４５からの符
号化データを、所定のタイミングで出力するようになさ
れている。
【００７５】次に、図９のフローチャートを参照して、
図７の埋め込み符号化器３において行われる埋め込み符
号化処理について説明する。
【００７６】まず最初に、ステップＳ１では、付加情報
作成部４１において、１フレームの画像に埋め込むこと
のできる分の付加情報が、付加情報メモリ３２から読み
出されて受信されるとともに、ブロック化部４２におい
て、１フレームの画像（ディジタル画像データ）が、画
像メモリ３１から読み出されて受信される。
【００７７】そして、ステップＳ２に進み、ブロック化
部４２は、１フレームの画像を所定のブロック（例え
ば、横×縦が４×４画素のブロック）に分割し、ビット
プレーン化部４３に供給する。ビットプレーン化部４３
では、ステップＳ３において、ブロック化部４２からの
各ブロックがビットプレーンに分割され、ビットプレー
ン交換部４４に供給される。
【００７８】このようにビットプレーン化部４３からビ
ットプレーン変換部４４に、各ブロックのビットプレー
ンが供給されるタイミングで、付加情報作成部４１は、
付加情報を、ビットプレーン変換部４４に供給する。
【００７９】ビットプレーン変換部４４は、ビットプレ
ーン化部４３から各ブロックのビットプレーンを受信す
るとともに、付加情報作成部４１から付加情報を受信す
ると、ステップＳ４において、ビットプレーン化部４３
からの所定のブロックを注目ブロックとして、その注目
ブロックのビットプレーンを、付加情報作成部４１から
の付加情報にしたがって並べ替え、再画像化部４５に供
給する。
【００８０】その後、ステップＳ５に進み、ビットプレ
ーン変換部４４において、１フレーム分のブロックすべ
てを注目ブロックとして処理（ビットプレーンを並べ替
える処理）を行ったかどうかが判定され、まだ、１フレ
ームのブロックすべてを処理していないと判定された場
合、ステップＳ６に進み、まだ処理の対象としていない
ブロック（例えば、ラインスキャン順で、いま注目ブロ
ックとなっているブロックの次のブロック）を、新たに
注目ブロックとして、ステップＳ４に戻る。そして、付
加情報作成部４１からビットプレーン変換部４４に対し
て、新たに付加情報が供給されるのを待って、ステップ
Ｓ４以降の処理を繰り返す。
【００８１】一方、ステップＳ５において、１フレーム
のブロックすべてを処理したと判定された場合、ステッ
プＳ７に進み、再画像化部４５は、ビットプレーンの並
べ替えが行われた１フレーム分のブロックから、１フレ
ームの画像を再構成し、符号化データとして、出力部４
６に供給する。さらに、ステップＳ７では、出力部４６
において、再画像化部４５からの符号化データが出力さ
れ、処理を終了する。
【００８２】なお、以上の埋め込み符号化処理は、１フ
レームごとに行われる。
【００８３】以上のように、各ブロックのビットプレー
ンを、付加情報に対応して並べ替えることにより、各ブ
ロックに、付加情報を埋め込む場合には、その逆の並べ
替えを行うことで、元の画像を復号することができ、さ
らに、どのような並べ替えを行ったかということが付加
情報となる。従って、画像の画質の劣化を極力なくし、
かつデータ量を増加せずに、画像に付加情報を埋め込む
ことができる。
【００８４】即ち、画像については、ブロックを構成す
るビットプレーンにおけるビットどうしの相関は、基本
的に、上位ビットのビットプレーンほど高い（下位ビッ
トのビットプレーンほど低い）。従って、このような画
像の相関性、即ち、ここでは、ビットプレーンを構成す
るビットどうしの相関を利用することにより、付加情報
にしたがって並べ替えられたビットプレーンは、オーバ
ヘッドなしで、元の順番に並べ替えることができ、さら
に、その並べ替え方により、付加情報を復号ことができ
る。従って、その結果得られる復号画像（再生画像）に
は、基本的に、付加情報を埋め込むことによる画質の劣
化は生じない。
【００８５】次に、図１０は、図６の埋め込み符号化器
３が出力する符号化データを、画像の相関性を利用して
元の画像と付加情報に復号する図１の埋め込み復号器６
のハードウェアの構成例を示している。
【００８６】符号化データ、即ち、付加情報が埋め込ま
れた画像（以下、適宜、埋め込み画像ともいう）は、入
力バッファ５１に供給されるようになされており、入力
バッファ５１は、埋め込み画像を、例えば、フレーム単
位で一時記憶する。なお、入力バッファ５１は、図６の
画像メモリ３１と同様に構成され、バンク切り替えを行
うことにより、埋め込み画像が、動画であっても、その
リアルタイム処理が可能となっている。
【００８７】演算処理装置５２は、記録媒体５３に記憶
されたプログラムを実行することで、後述するような埋
め込み復号処理を行う。即ち、例えば、ＣＤ−ＲＯＭや
ＨＤでなる記録媒体５３は、埋め込み復号処理を行うた
めのプログラムを記憶しており、演算処理装置５２は、
そのプログラムを実行することで、入力バッファ５１に
記憶された埋め込み画像を、画像の相関性を利用して元
の画像と付加情報に復号する。
【００８８】具体的には、演算処理装置５２は、例え
ば、図６の演算処理装置３４と同様に、入力バッファ５
１に記憶されたフレームごとの埋め込み画像（ディジタ
ル画像データ）をブロック化し、各ブロックを、そのブ
ロックを構成する画素の画素値を表すビット列の各ビッ
トごとのビットプレーンに分割する。さらに、演算処理
装置５２は、ブロックの各ビットプレーン内のビットど
うしの相関を、そのビットプレーンの相関として求め
る。
【００８９】即ち、演算処理装置５２は、例えば、図１
１に示すように、まず、相関を計算するビットプレーン
をブロックから取り出す。そして、いま、ブロックが、
例えば、上述したように、４×４画素で構成される場
合、ビットプレーンも、横×縦が４×４ビットで構成さ
れることになるが、この場合、演算処理装置５２は、そ
の４×４ビットのビットプレーンから、例えば、その中
心部分の２×２ビットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれを中心と
した小ブロック（図１１では、３×３ビットの小ブロッ
ク）を構成する。さらに、演算処理装置５２は、各小ブ
ロックについて、その中心のビットと同一の値のビット
の数をカウントし、そのカウント値を、小ブロックの中
心画素と、他の画素との間の相関として求める。ここ
で、図１１においては、ビットプレーンの中心部分の２
×２ビットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうちの、ビットＡを中心と
する小ブロックについての相関が計算されているが、ビ
ットＡは０であり、その小ブロックにおいて、ビットＡ
と同一の値のビットは５ビット存在するから、ビットＡ
を中心とする小ブロックについての相関は５となる。
【００９０】演算処理装置５２は、他の小ブロックにつ
いても同様にして相関を求め、このようにして求めたビ
ットＡ乃至Ｄそれぞれを中心とする小ブロックについて
の相関どうしを加算し、その加算値を、ビットプレーン
の相関とする。
【００９１】そして、演算処理装置５２は、ブロックの
すべてのビットプレーンの相関を求めると、図１２に示
すように、相関の高いビットプレーンが最上位ビット側
に位置するとともに、相関の低いビットプレーンが最下
位ビット側に位置するように、即ち、相関の昇順に、ビ
ットプレーンを並べ替えることにより、ブロックを復号
する。ここで、図１２では（上述の図８においても同
様）、濃度の薄いビットプレーンほど、相関の高いビッ
トプレーンを表している。
【００９２】演算処理装置５２は、以上のようにして、
埋め込み画像のブロックを構成するビットプレーンを昇
順に並べ替えることにより元の画像のブロックを復号す
ると、その復号ブロックを、画像メモリ５４に供給して
記憶させる。さらに、演算処理装置５２は、復号ブロッ
クについて、並び替え前のビットプレーンの並びと、並
び替え後のビットプレーンの並びとを比較することによ
り、ビットプレーンがどのように並び替えられていたか
を検出し、その検出結果に基づき、ブロックのビットプ
レーンを並べ替えることにより埋め込まれていた付加情
報を復号し、付加情報メモリ５６に供給して記憶させ
る。
【００９３】画像メモリ５４は、演算処理装置５２から
のブロックを受信して一時記憶し、１フレーム分のブロ
ックを記憶すると、それを、画像処理部５５に供給す
る。画像処理部５５は、例えば、画像を表示する表示装
置や、画像を記録する記録装置などでなり、画像メモリ
５４から供給される画像を表示し、あるいは記録等す
る。
【００９４】一方、付加情報メモリ５６では、演算処理
装置５２からの付加情報が受信されて一時記憶される。
そして、付加情報メモリ５６に記憶された付加情報は、
付加情報処理部５７によって読み出され、表示その他の
処理が施される。
【００９５】次に、図１３は、図１０の埋め込み復号器
６の機能的な構成例を示している。なお、この図１３に
示した機能的な構成は、演算処理装置５２が記録媒体５
３に記憶されたコンピュータプログラムを実行すること
で実現されるようになされている。
【００９６】入力部６１は、埋め込み復号器６に供給さ
れる埋め込み画像（符号化データ）を受信し、ブロック
化部６２に供給するようになされている。ブロック化部
６２は、入力部６１からの埋め込み画像を、図８のブロ
ック化部４２と同様のブロックにブロック化し、ビット
プレーン化部６３に供給するようになされている。ビッ
トプレーン化部６３は、ブロック化部６２からのブロッ
クを、図８のビットプレーン化部４３における場合と同
様にしてビットプレーンに分割し、ビットプレーン並び
替え処理部６４に供給するようになされている。
【００９７】ビットプレーン並び替え処理部６４は、ビ
ットプレーン化部６３からのブロックを構成するビット
プレーンを、その相関に基づいて並べ替えるようにこと
により、元の画像のブロックを復号し、その復号ブロッ
クを、再画像化部６６に供給するようになされている。
即ち、ビットプレーン並び替え処理部６４は、ビットプ
レーン化部６３からのブロックのビットプレーンを、ビ
ットプレーン相関計算部６５に供給して、例えば、図１
１で説明したような各ビットプレーンの相関を計算させ
る。さらに、ビットプレーン並び替え処理部６４は、ビ
ットプレーン相関計算部６５によって求められた相関が
昇順に並ぶように、ブロックのビットプレーンを並び替
え、これにより、元の画像のブロックを復号する。そし
て、ビットプレーン並び替え処理部６４は、その復号ブ
ロックを、再画像化部６６に供給するとともに、復号ブ
ロックについての並び替え前のビットプレーンの並び
と、並び替え後のビットプレーンの並びとを、付加情報
取得部６８に供給する。
【００９８】ビットプレーン相関計算部６５は、ビット
プレーン並び替え処理部６４の制御にしたがい、ビット
プレーンの相関を計算するようになされている。
【００９９】再画像化部６６は、ビットプレーン並び替
え処理部６４からビットプレーンの並べ替えが行われた
ブロック（復号ブロック）を順次受信し、例えば、１フ
レーム分の復号ブロックを受信すると、それらの復号ブ
ロックから１フレームの元の画像を再構成するようにな
されている。そして、再画像化部６６は、その再構成し
た画像を復号画像として、画像出力部６７に供給するよ
うになされている。画像出力部６は、再画像化部６６か
らの復号画像を、所定のタイミングで出力するようにな
されている。
【０１００】付加情報取得部６８は、ビットプレーン並
び替え処理部６４からの、復号ブロックについての並び
替え前のビットプレーンの並びと、並び替え後のビット
プレーンの並びと比較することにより、ビットプレーン
がどのように並び替えられていたかを検出し、その検出
結果に基づき、復号ブロックのビットプレーンを並べ替
えることにより埋め込まれていた付加情報を復号するよ
うになされている。そして、復号された付加情報は、付
加情報出力部６９に供給されるようになされており、付
加情報出力部６９は、付加情報取得部６８からの付加情
報を、所定のタイミングで出力するようになされてい
る。
【０１０１】次に、図１４のフローチャートを参照し
て、図１３の埋め込み復号器６において行われる埋め込
み復号処理について説明する。
【０１０２】入力部６１に、１フレームの埋め込み画像
（符号化データ）が供給されると、入力部６１は、ステ
ップＳ１１において、その１フレームの埋め込み画像
を、ブロック化部６２に入力する。ブロック化部６２
は、ステップＳ１２において、１フレームの埋め込み画
像をブロック化し、その結果得られるブロックを、ビッ
トプレーン化部６３に供給する。ビットプレーン化部６
３は、ステップＳ１３において、ブロック化部６２から
の各ブロックをビットプレーンに分割し、ビットプレー
ン並び替え処理部６４に供給する。
【０１０３】ビットプレーン並び替え処理部６４は、ス
テップＳ１４において、ビットプレーン化部６３からの
所定のブロックを注目ブロックとして、その注目ブロッ
クの各ビットプレーンの相関を、ビットプレーン相関計
算部６５に計算させる。そして、ビットプレーン並び替
え処理部６４は、ステップＳ１５において、ビットプレ
ーンの相関が昇順に並ぶように、注目ブロックのビット
プレーンを並び替え、これにより、元の画像のブロック
を復号する。さらに、ビットプレーン並び替え処理部６
４は、その復号ブロックを、再画像化部６６に供給する
とともに、復号ブロックについての並び替え前のビット
プレーンの並び（に関する情報）と、並び替え後のビッ
トプレーンの並び（に関する情報）とを、付加情報取得
部６８に供給する。
【０１０４】付加情報取得部６８は、ビットプレーン並
び替え処理部６４からの、復号ブロックについての並び
替え前のビットプレーンの並びと、並び替え後のビット
プレーンの並びと比較することにより、ビットプレーン
がどのように並び替えられていたかを検出し、その検出
結果に基づき、復号ブロックのビットプレーンを並べ替
えることにより埋め込まれていた付加情報を復号し、付
加情報出力部６９に供給する。
【０１０５】その後、ステップＳ１６に進み、ビットプ
レーン並び替え処理部６４において、１フレーム分のブ
ロックすべてを注目ブロックとして処理（ビットプレー
ンを並べ替える処理）を行ったかどうかが判定され、ま
だ、１フレームのブロックすべてを処理していないと判
定された場合、ステップＳ１７に進み、図９のステップ
Ｓ６における場合と同様に、まだ処理の対象としていな
いブロックを、新たに注目ブロックとして、ステップＳ
１４に戻り、ステップＳ１４以降の処理を繰り返す。
【０１０６】一方、ステップＳ１６において、１フレー
ムのブロックすべてを処理したと判定された場合、ステ
ップＳ１８に進み、再画像化部６６は、ビットプレーン
の並べ替えが行われた１フレーム分の復号ブロックか
ら、１フレームの元の画像を再構成し、復号画像とし
て、画像出力部６７に供給する。画像出力部６７では、
再画像化部４５からの復号画像が出力され、さらに、付
加情報出力部６９において、付加情報取得部６８からの
付加情報が出力され、処理を終了する。
【０１０７】なお、以上の埋め込み復号処理は、１フレ
ームの埋め込み画像ごとに行われる。
【０１０８】以上のように、付加情報が埋め込まれた画
像である符号化データを、画像の相関性を利用して、元
の画像と付加情報に復号するようにしたので、その復号
のためのオーバヘッドがなくても、符号化データを、元
の画像と付加情報に復号することができる。従って、そ
の復号画像には、基本的に、付加情報を埋め込むことに
よる画質の劣化は生じない。
【０１０９】次に、上述したように、画像については、
ブロックを構成するビットプレーンの相関は、基本的
に、上位ビットのビットプレーンほど高いが、稀にそう
でないブロックがある。即ち、上位ビットのビットプレ
ーンの相関と同一か、あるいはそれより大きい（高い）
相関の下位ビットのビットプレーンが存在することがあ
る。ここで、以下、適宜、そのような下位ビットのビッ
トプレーンが存在するブロックを、不適合ブロックとい
う。
【０１１０】一方、埋め込み復号処理では、上述したよ
うに、埋め込み画像のブロックのビットプレーンは、相
関が昇順になるように並べ替えられるから、不適合ブロ
ックは、正しく復号することができず、また、そこに埋
め込まれた付加情報も正しく復号することができない。
【０１１１】そこで、埋め込み符号化処理においては、
ブロックが不適合ブロックであるかどうかを判定し、ブ
ロックが不適合ブロックである場合には、付加情報を埋
め込む対象としないようにするとともに、不適合ブロッ
クを認識するための情報（以下、適宜、ブロック情報と
いう）を、オーバーヘッドとして、埋め込み画像に付加
するようにすることができる。
【０１１２】図１５は、そのような埋め込み符号化処理
を行う埋め込み符号化器３の機能的構成例を示してい
る。なお、図中、図８における場合と対応する部分につ
いては、同一の符号を付してあり、以下では、その説明
は、適宜省略する。即ち、図１５の埋め込み符号化器３
は、ブロック情報付加部４７が新たに設けられている他
は、図８における場合と、基本的に同様に構成されてい
る。
【０１１３】図１５の実施の形態では、ビットプレーン
変換部４４において、注目ブロックを構成するビットプ
レーンの並び替えが行われる前に、その注目ブロックを
構成する各ビットプレーンの相関が求められる。そし
て、ビットプレーン変換部４４は、上位ビットのビット
プレーンの相関と同一か、あるいはそれより大きい相関
の下位ビットのビットプレーンが、注目ブロック内に存
在するかどうかを判定し、存在しない場合、即ち、注目
ブロックが不適合ブロックでない場合、図８における場
合と同様に、その注目ブロックに付加情報を埋め込ん
で、再画像化部４５に出力する。
【０１１４】一方、注目ブロックが不適合ブロックであ
る場合、ビットプレーン変換部４４は、その旨を、ブロ
ック情報付加部４７に出力するとともに、不適合ブロッ
クである注目ブロックには、付加情報を埋め込まずに、
そのまま再画像化部４５に出力する。
【０１１５】ブロック情報付加部４７は、注目ブロック
が不適合ブロックである旨を、ビットプレーン変換部４
４から受信すると、その不適合ブロックを特定するため
のブロック情報を、再画像化部４５に供給し、埋め込み
画像に付加させる。
【０１１６】ここで、例えば、画像のブロックに、ライ
ンスキャン順にシーケンシャルな番号を、ブロック番号
として割り当ておき、ブロック情報としては、そのよう
なブロック番号を用いることが可能である。上述したよ
うに、ブロックが不適合ブロックである場合は稀である
から、ブロック番号をブロック情報として用いること
で、埋め込み画像に付加される、オーバヘッドとしての
ブロック情報は、それほど大きなデータ量にはならな
い。
【０１１７】以上のように、埋め込み符号化器３におい
て、埋め込み画像に、ブロック情報を付加するようにし
た場合には、埋め込み復号器６（図１３）のビットプレ
ーン並び替え処理部６４において、ブロック情報に基づ
いて、注目ブロックが不適合ブロックかどうかを判定
し、不適合ブロックである場合には、埋め込み復号処理
の対象としないようにすることで、ブロックおよび付加
情報が正しく復号されなくなることを防止することがで
きる。
【０１１８】なお、本実施の形態では、４×４画素のブ
ロックを構成するようにしたが、ブロック情報を用いな
い場合においては、より多数の画素からブロックを構成
する方が、画像および付加情報の復号の精度を向上させ
ることができる。但し、ブロックを多くの画素から構成
するということは、１フレームから得られるブロックの
数が少なくなるから、その分、埋め込むことのできる付
加情報は少なくなる。
【０１１９】また、本実施の形態では、画素値を８ビッ
トとして、ブロックを構成する８枚すべてのビットプレ
ーンを並び替えの対象とするようにしたが、並び替えの
対象とするビットプレーンは、その一部のビットプレー
ンだけにすることができる。例えば、最上位ビットのビ
ットプレーンと最下位ビットのビットプレーンだけを、
並び替えの対象とした場合には、最上位ビットのビット
プレーンの相関が、最下位ビットのビットプレーンの相
関より大きい確率は非常に高いから（最上位ビットのビ
ットプレーンの相関が、最下位ビットのビットプレーン
の相関以下であることはほとんどないから）、ブロック
情報を用いなくても、画像および付加情報の復号の精度
を向上させることができる。但し、並び替えの対象とす
るビットプレーンを少なくすると、やはり、その分、埋
め込むことのできる付加情報は少なくなる。
【０１２０】さらに、ビットプレーンの並び替えは、例
えば、複数のビットプレーン単位で行うようにすること
も可能である。即ち、本実施の形態では、ブロックは、
第１ビット乃至第８ビットの８枚のビットプレーンから
構成されるが、隣接する第１ビットおよび第２ビットの
ビットプレーン、第３ビットおよび第４ビットのビット
プレーン、第５ビットおよび第６ビットのビットプレー
ン、第７ビットおよび第８ビットのビットプレーンの２
枚のビットプレーンを１組として、その組のビットプレ
ーン単位で並び替えを行うようにすることが可能であ
る。この場合、各組の相関としては、その組の２枚のビ
ットプレーンの相関の和などを用いることができる。な
お、ビットプレーンの並び替えを、複数のビットプレー
ン単位で行う場合も、画像および付加情報の復号の精度
を向上させることができるが、並び替えの場合の数が少
なくなるので、やはり、その分、埋め込むことのできる
付加情報は少なくなる。
【０１２１】従って、ブロックの構成や、ビットプレー
ンの並び替えを、どのビットプレーンを対象に、どのよ
うな組み合わせで行うかは、復号の精度と、埋め込むこ
とのできる付加情報のデータ量とのバランスを考慮して
適切に決めるのが望ましい。
【０１２２】また、ビットプレーンの相関の計算方法
は、上述した手法に限定されるものではない。即ち、ビ
ットプレーンの相関としては、そのビットプレーンのあ
るビットに注目した場合に、その注目ビットと同一の値
のビットが、注目ビットのより近くにあることと、その
ビット数がより多いことを反映するような値であれば、
どのようなものを用いても良い。従って、０と１の数が
同一の２つのビットプレーンであっても、その０と１の
配置位置によって、その２つのビットプレーンの相関は
異なる。即ち、２つのビットプレーンのうちの一方にお
いて、例えば、０と１とが五の目格子状に配置されてお
り、他方において、左半分に１が配置され、残りの右半
分に０が配置されている場合には、０または１それぞれ
の数は同一であるが、一方より、他方の方が、１または
０それぞれが同一の値に近い位置にあるので、その相関
は大きくなる。
【０１２３】さらに、本実施の形態では、空間的に隣接
する画素からブロックを構成するようにしたが、ブロッ
クは、その他、例えば、時間的に隣接する画素から構成
するようにしても良い。
【０１２４】また、本実施の形態では、演算処理装置３
４または５２に、コンピュータプログラムを実行させる
ことで、埋め込み符号化処理または埋め込み復号処理を
それぞれ行うようにしたが、これらの処理は、それ専用
のハードウェアによって行うことも可能である。
【０１２５】さらに、本実施の形態では、演算処理装置
３４または５２に実行させるコンピュータプログラム
を、記録媒体３３または５３にそれぞれ記憶させて提供
するようにしたが、このコンピュータプログラムは、そ
の他、例えば、インターネット、地上波、衛星回線、公
衆網、ＣＡＴＶ網などの伝送媒体を介して提供するよう
にすることも可能である。
【０１２６】また、付加情報として用いる情報は、特に
限定されるものではなく、例えば、画像や、音声、テキ
スト、コンピュータプログラム、その他のデータを付加
情報として用いることが可能である。なお、画像データ
ベース１の画像の一部を付加情報とし、残りを、付加情
報を埋め込む画像とすれば、その残りの部分に、付加情
報とされた画像の一部分が埋め込まれるから、画像の圧
縮が実現されることになる。
【０１２７】
【発明の効果】請求項１に記載の画像処理装置および請
求項５に記載の画像処理方法、並びに請求項６に記載の
提供媒体によれば、画像が所定のブロックにブロック化
され、ブロックが、そのブロックを構成する画素の画素
値を表すビット列の各ビットごとのビットプレーンに分
割される。そして、情報に対応して、ビットプレーンを
並べ替えることにより、画像に情報が埋め込まれる。従
って、その情報が埋め込まれた画像から、画像の相関性
を利用することで、元の画像と情報を復号することが可
能となる。
【０１２８】請求項７に記載の画像処理装置および請求
項１０に記載の画像処理方法、並びに請求項１１に記載
の提供媒体によれば、情報埋め込み画像が所定のブロッ
クにブロック化され、ブロックが、そのブロックを構成
する画素の画素値を表すビット列の各ビットごとのビッ
トプレーンに分割される。そして、ブロックの各ビット
プレーン内のビットどうしの相関が求められ、ブロック
内のビットプレーンを、その相関に基づいて並べ替える
ことにより、元の画像と情報が復号される。従って、画
質の劣化のない画像と、元の情報を得ることが可能とな
る。
【０１２９】請求項１２に記載の画像処理システムによ
れば、画像が所定のブロックにブロック化され、ブロッ
クが、そのブロックを構成する画素の画素値を表すビッ
ト列の各ビットごとのビットプレーンに分割される。そ
して、情報に対応して、ビットプレーンを並べ替えるこ
とにより、画像に情報が埋め込まれ、情報埋め込み画像
とされる。一方、情報埋め込み画像がブロックにブロッ
ク化され、情報埋め込み画像のブロックが、そのブロッ
クを構成する画素の画素値を表すビット列の各ビットご
とのビットプレーンに分割される。そして、情報埋め込
み画像のブロックの各ビットプレーン内のビットどうし
の相関が求められ、情報埋め込み画像のブロック内のビ
ットプレーンを、その相関に基づいて並べ替えることに
より、元の画像と情報が復号される。従って、画質の劣
化のない画像と、元の情報を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像伝送システムの一実施の
形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】符号化対象の画像を示す図である。
【図３】相関性を利用した符号化／復号を説明するため
の図である。
【図４】連続性を利用した符号化／復号を説明するため
の図である。
【図５】相似性を利用した符号化／復号を説明するため
の図である。
【図６】図１の埋め込み符号化器３のハードウェアの構
成例を示すブロック図である。
【図７】図７の演算処理装置３４の処理を説明するため
の図である。
【図８】埋め込み符号化器３の機能的構成例を示すブロ
ック図である。
【図９】埋め込み符号化処理を説明するためのフローチ
ャートである。
【図１０】図１の埋め込み復号器６のハードウェアの構
成例を示すブロック図である。
【図１１】ビットプレーンの相関の計算方法を説明する
ための図である。
【図１２】図１０の演算処理装置５２の処理を説明する
ための図である。
【図１３】埋め込み復号器６の機能的構成例を示すブロ
ック図である。
【図１４】埋め込み復号処理を説明するためのフローチ
ャートである。
【図１５】埋め込み符号化器３の他の機能的構成例を示
すブロック図である。
【符号の説明】
１ 画像データベース， ２ 付加情報データベース，
３ 埋め込み符号化器， ４ 記録媒体， ５ 伝送
媒体， ６ 埋め込み復号器， １０ 符号化装置，
２０ 復号装置， ３１ 画像メモリ， ３２ 付加情
報メモリ， ３３ 記録媒体， ３４ 演算処理装置，
３５ 出力バッファ， ４１ 付加情報作成部， ４
２ ブロック化部， ４３ ビットプレーン化部， ４
４ ビットプレーン交換部， ４５ 再画像化部， ４
６ 出力部， ４７ ブロック情報付加部， ５１ 入
力バッファ， ５２ 演算処理装置， ５３ 記録媒
体，５４ 画像メモリ， ５５ 画像処理部， ５６
付加情報メモリ， ５７付加情報処理部， ６１ 入力
部， ６２ ブロック化部， ６３ ビットプレーン化
部， ６４ ビットプレーン並び替え部， ６５ ビッ
トプレーン相関計算部， ６６ 再画像化部， ６７
画像出力部， ６８ 付加情報取得部，６９ 付加情報
出力部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡邊 義教 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5B057 CA16 CB16 CB18 CC03 CE08 CG07 5C059 KK43 MA35 RC12 SS12 SS20 TA16 TB08 TC02 TC43 TD11 UA02 UA05 UA39 5C076 AA14 5J104 AA14 PA14 9A001 EE04 FZ02 GG05 HH27

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像に、情報を埋め込む画像処理装置で
    あって、 前記画像を所定のブロックにブロック化するブロック化
    手段と、 前記ブロックを、そのブロックを構成する画素の画素値
    を表すビット列の各ビットごとのビットプレーンに分割
    する分割手段と、 前記情報に対応して、前記ビットプレーンを並べ替える
    ことにより、前記画像に前記情報を埋め込む並べ替え手
    段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項２】 前記ブロックの各ビットプレーン内のビ
    ットどうしの相関を求める相関演算手段をさらに備え、 前記並べ替え手段は、最上位ビットのビットプレーンか
    ら最下位ビットのビットプレーンの方向に、相関が昇順
    に並んでいるブロックのみを、ビットプレーンの並べ替
    えを行う対象とすることを特徴とする請求項１に記載の
    画像処理装置。
  3. 【請求項３】 前記並べ替え手段は、相関が同一のビッ
    トプレーンを有するブロックを、ビットプレーンの並べ
    替えを行う対象から除外することを特徴とする請求項２
    に記載の画像処理装置。
  4. 【請求項４】 ビットプレーンの並べ替えの対象としな
    かったブロックに関するブロック情報を、前記情報が埋
    め込まれた画像に付加する付加手段をさらに備えること
    を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  5. 【請求項５】 画像に、情報を埋め込む画像処理方法で
    あって、 前記画像を所定のブロックにブロック化するブロック化
    ステップと、 前記ブロックを、そのブロックを構成する画素の画素値
    を表すビット列の各ビットごとのビットプレーンに分割
    する分割ステップと、 前記情報に対応して、前記ビットプレーンを並べ替える
    ことにより、前記画像に前記情報を埋め込む並べ替えス
    テップとを備えることを特徴とする画像処理方法。
  6. 【請求項６】 画像に、情報を埋め込むための処理を、
    コンピュータに行わせるためのコンピュータプログラム
    を提供する提供媒体であって、 前記画像を所定のブロックにブロック化するブロック化
    ステップと、 前記ブロックを、そのブロックを構成する画素の画素値
    を表すビット列の各ビットごとのビットプレーンに分割
    する分割ステップと、 前記情報に対応して、前記ビットプレーンを並べ替える
    ことにより、前記画像に前記情報を埋め込む並べ替えス
    テップとを備えるコンピュータプログラムを提供するこ
    とを特徴とする提供媒体。
  7. 【請求項７】 情報が埋め込まれた画像である情報埋め
    込み画像を、元の画像と情報に復号する画像処理装置で
    あって、 前記情報埋め込み画像を所定のブロックにブロック化す
    るブロック化手段と、 前記ブロックを、そのブロックを構成する画素の画素値
    を表すビット列の各ビットごとのビットプレーンに分割
    する分割手段と、 前記ブロックの各ビットプレーン内のビットどうしの相
    関を求める相関演算手段と、 前記ブロック内のビットプレーンを、その相関に基づい
    て並べ替えることにより、元の画像と情報を復号する並
    べ替え手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
  8. 【請求項８】 前記ブロックに情報が埋め込まれている
    かどうかを判定する判定手段をさらに備え、 前記復号手段は、情報が埋め込まれている前記ブロック
    のみを、ビットプレーンの並べ替えを行う対象とするこ
    とを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
  9. 【請求項９】 前記情報埋め込み画像には、情報が埋め
    込まれていないブロックに関するブロック情報が付加さ
    れており、 前記判定手段は、前記ブロック情報に基づいて、前記ブ
    ロックに情報が埋め込まれているかどうかを判定するこ
    とを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
  10. 【請求項１０】 情報が埋め込まれた画像である情報埋
    め込み画像を、元の画像と情報に復号する画像処理方法
    であって、 前記情報埋め込み画像を所定のブロックにブロック化す
    るブロック化ステップと、 前記ブロックを、そのブロックを構成する画素の画素値
    を表すビット列の各ビットごとのビットプレーンに分割
    する分割ステップと、 前記ブロックの各ビットプレーン内のビットどうしの相
    関を求める相関演算ステップと、 前記ブロック内のビットプレーンを、その相関に基づい
    て並べ替えることにより、元の画像と情報を復号する並
    べ替えステップとを備えることを特徴とする画像処理方
    法。
  11. 【請求項１１】 情報が埋め込まれた画像である情報埋
    め込み画像を、元の画像と情報に復号する処理を、コン
    ピュータに行わせるためのコンピュータプログラムを提
    供する提供媒体であって、 前記情報埋め込み画像を所定のブロックにブロック化す
    るブロック化ステップと、 前記ブロックを、そのブロックを構成する画素の画素値
    を表すビット列の各ビットごとのビットプレーンに分割
    する分割ステップと、 前記ブロックの各ビットプレーン内のビットどうしの相
    関を求める相関演算ステップと、 前記ブロック内のビットプレーンを、その相関に基づい
    て並べ替えることにより、元の画像と情報を復号する並
    べ替えステップとを備えるコンピュータプログラムを提
    供することを特徴とする提供媒体。
  12. 【請求項１２】 画像に、情報を埋め込み、その情報を
    埋め込んだ画像である情報埋め込み画像を、元の画像と
    情報に復号する画像処理システムであって、 前記画像を所定のブロックにブロック化する第１のブロ
    ック化手段と、 前記ブロックを、そのブロックを構成する画素の画素値
    を表すビット列の各ビットごとのビットプレーンに分割
    する第１の分割手段と、 前記情報に対応して、前記ビットプレーンを並べ替える
    ことにより、前記画像に前記情報を埋め込み、前記情報
    埋め込み画像とする第１の並べ替え手段と、 前記情報埋め込み画像を前記ブロックにブロック化する
    第２のブロック化手段と、 前記情報埋め込み画像のブロックを、そのブロックを構
    成する画素の画素値を表すビット列の各ビットごとのビ
    ットプレーンに分割する第２の分割手段と、 前記情報埋め込み画像のブロックの各ビットプレーン内
    のビットどうしの相関を求める相関演算手段と、 前記情報埋め込み画像のブロック内のビットプレーン
    を、その相関に基づいて並べ替えることにより、元の画
    像と情報を復号する第２の並べ替え手段とを備えること
    を特徴とする画像処理システム。
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