JP2000228720A

JP2000228720A - 電子透かし情報の判定方法

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Publication number: JP2000228720A
Application number: JP11228240A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Yasuhoso; 康介安細; Yutaka Yoshiura; 裕吉浦; Yutaka Kurosu; 豐黒須
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2000-08-15
Anticipated expiration: 2019-08-12
Also published as: JP3630026B2

Abstract

(57)【要約】【課題】情報埋め込みの強度の増加を招くとこなく、埋
め込まれた情報を精度よく判定すること。【解決手段】画像データより、当該画像データを構成す
る複数の画素データのうち、少なくとも１つの画素デー
タのデータ値に変更を加えることで埋め込まれた電子透
かし情報を判定する。まず、前記少なくとも１つの画素
データについて、当該画素データの近傍に位置する少な
くとも２つの画素データのデータ値を用いて、補間によ
り、当該画素データのデータ値を推定する。次に、前記
少なくとも１つの画素データについて、当該画素データ
の推定したデータ値と実際のデータ値とを比較すること
で、当該画素データに加えられた変更量を検出する。そ
れから、当該変更量に基づいて、電子透かし情報を判定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルデータ、
特に画像データに対する電子透かし技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像データなどのデジタルデータ
に対する著作権保護の観点から、電子透かし技術が注目
されつつある。電子透かし技術とは、所定の規則にした
がい、デジタルデータに、所定の情報を、少なくとも前
記所定の規則を用いることなく当該所定の情報を当該デ
ジタルデータから抽出できないように埋め込む技術であ
る。たとえば、所定の規則にしたがい、画像データの購
入者などに関する情報を当該画像データ自体に目に見え
ない形態で埋め込んでおき、不正コピーされた場合に、
前記所定の規則にしたがって、不正コピーされたデータ
から埋め込まれた情報を抽出することで、不正コピーを
行った者（すなわち購入者）を特定する。

【０００３】図１１は、従来の電子透かし技術による画
像データへの情報埋め込み・抽出処理の原理を説明する
ための図である。

【０００４】図示するように、情報の埋め込み処理に際
しては、埋め込みたい情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀
のうちビットｂ_i（１≦ｉ≦５０）について、画像デー
タの予め定められた位置にある画素データの輝度を、当
該ビットが１ならばＵだけ増加させ、０ならばＵだけ減
少させるように変更する。この処理を埋め込む位置をか
えながらビットｂ₁〜ｂ₅₀の全てに対して行うことによ
り、画像データに情報を埋め込む。

【０００５】一方、このようにして情報が埋め込まれた
当該画像データは、拡大、縮小、圧縮、伸張、複写な
ど、様々な画像処理が施されてデータ値が変更されてい
る可能性がある。そのため埋め込まれた情報の抽出処理
に際しては、埋め込まれた情報を構成するビットｂ₁〜
ｂ₅₀のうちビットｂ_i（１≦ｉ≦５０）について、画像
データの前記予め定められた位置にある画素データの輝
度の総和Ｓと、前記予め定められた位置の隣にある画素
データの輝度の総和Ｒ（Reference Value）とを検出
し、Ｓ−Ｒ＞Ｔ（Ｔはしきい値であって、要求されるビ
ット誤り率により異なるが、たとえば、Ｔ≧Ｕ×（ｂ_i
を埋め込んだ画素データ数）とする）であればｂ_i＝１
と判断し、Ｓ−Ｒ＜−Ｔであればｂ_i＝０と判断し、そ
して、−Ｔ≦Ｓ−Ｒ≦Ｔであれば、前記予め定められた
位置にある画素データに情報は埋め込まれていないと判
断する。この処理をビットｂ₁〜ｂ₅₀の全てに対して行
うことにより、画像データに埋め込まれた情報を抽出す
る。

【０００６】電子透かしの抽出技術に関しては、小林誠
士、上條浩一、清水周一：“近傍ピクセルの性質を用い
たデータハイディング−近傍ピクセルの統計的性質
−”、情報処理学会第５６回（１９９８年）全国大会論
文集３−３７〜３８ページに詳しく述べられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の電子透かし技術による情報の抽出処理は、抽出すべき
ビットｂ_iが埋め込まれていると考えられる画素データ
の輝度の総和Ｓが、それぞれ当該複数の画素データ各々
に隣接する画素データの輝度の総和Ｒに対して、統計的
に有為の大きさを持っているか否かに基づいて、当該ビ
ットｂ_iが１か０かを判断している。そして、統計的に
有為の大きさを持っていない場合は、情報（ビット
ｂ_i）が埋め込まれていないと判断している。

【０００８】ところで、画像データは、画像自体の輝度
の凹凸(例えば輪郭部分)により、隣接する画素データ間
において顕著な輝度差が生じる場合もある。このため、
情報が埋め込まれていない場合であっても、上記のＳ−
ＲがＴより大きくなったり、あるいは−Ｔより小さくな
ったりすることが考えられる。この場合、本来、情報が
埋め込まれていないにもかかわらず、埋め込まれたもの
と誤検出してしまう。

【０００９】また逆に、情報が埋め込まれた場合であっ
ても、上記Ｓ−Ｒが−Ｔ≦Ｓ−Ｒ≦Ｔとなったりするこ
とが考えられる。この場合、本来、情報を埋め込んだに
も関わらず、埋め込まれてないものとして誤検出してし
まう。

【００１０】このような誤検出をなくすためには、情報
埋め込みの強度Ｕを大きくし、情報抽出の際に用いる判
定基準（しきい値）Ｔを大きくしてやればよい。しかし
ながら、このようにすると画質に与える影響が大きくな
る。

【００１１】埋め込み強度を式で表すと、Ｕ＝Δ×√
（Ｖ／Ｎ）となる。ここで、ＶはＳ−Ｒの分散、Ｎは各
ビット毎の画素データ数、Δは必要とされる検出精度に
依存した定数である。この式より、具体的には、画像自
体の輝度の凹凸により生ずるＳ−Ｒの変動（分散Ｖ）が
ｎ倍になった場合、同じ誤検出の確率を保つには、情報
埋め込みの強度Ｕをルートｎ倍としなければならない。
逆に、Ｓ−Ｒの変動（分散Ｖ）が小さくなれば、埋め込
み量Ｕを抑えても、同じ検出精度を保つ事が出来る。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的は、情報埋め込みの強度の増加を
招くとこなく、埋め込まれた情報を精度よく判定、抽出
することが可能な電子透かし技術を提供することにあ
る。

【００１３】本発明の他の目的は、画質への影響を少な
くしつつ、具体的には、画質劣化を抑えつつ、埋め込ま
れた情報を精度よく判定、抽出することが可能な情報埋
め込み技術を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、デジタルデータを構成する複数の要素デ
ータのうち、少なくとも１つの要素データについて、デ
ータ値の変更により埋め込まれる電子透かし情報を判定
する、電子透かし情報の判定方法であって、当該判定対
象となる要素データの近傍に位置する少なくとも２つの
近傍要素データのデータ値を用いて、当該判定対象要素
データのデータ値を推定する第１のステップと、前記判
定対象要素データについて、前記推定したデータ値と実
際のデータ値とを比較することで、当該判定対象要素デ
ータに加えられた変更量を検出する第２のステップと、
当該変更量に基づいて、電子透かし情報を判定する第３
のステップと、を有することを特徴とする。

【００１５】ここで、要素データとは、たとえばデジタ
ルデータが画像データである場合、画素データに当た
る。また、この場合、データ値とは、たとえば輝度デー
タに当たる。

【００１６】なお、前記第３のステップは、たとえば、
前記第２のステップで検出した変更量を予め定められた
閾値と比較することで、電子透かし情報を判定すればよ
い。

【００１７】近年、画像データなどのデジタルデータの
補間技術、すなわちデジタルデータを構成する要素デー
タが欠落している場合に、当該欠落要素データを、周辺
要素データから推定する技術の向上が目覚ましい。本発
明では、情報が埋め込まれていると考えられる少なくと
も１つの要素データの近傍に位置する少なくとも２つの
要素データを用いて、前記少なくとも１つの要素データ
のデータ値を推定している。そして、推定したデータ値
をReference Valueとして、前記少なくとも１つの要素
データの実際のデータ値と比較することで、情報埋め込
みを判定する。すなわち情報が埋め込まれたかどうかの
判定と、埋め込まれていた場合にはその値の判定を行な
う。

【００１８】このようにすることで、前記推定したデー
タ値は、前記少なくとも１つの要素データの情報が埋め
込まれる前のデータ値と略等しくなるので、上記従来技
術に比べ、判定を精度よく行なうことが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】まず、本発明の１実施形態が適用
された電子透かし情報判定装置の具体的な説明に先立
ち、本実施形態における画像データへの情報埋め込み・
判定処理の原理を説明する。

【００２０】図１は、本発明の１実施形態における画像
データへの情報埋め込み・判定処理の原理を説明するた
めの図である。

【００２１】図示するように、情報の埋め込み処理に際
しては、埋め込みたい情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀
のうちビットｂ_i（１≦ｉ≦５０）について、画像デー
タの予め定められた場所１〜１００に各々位置する２×
２の画素データの輝度を、当該ビットｂ_iが１ならばＵ
だけ増加させ、０ならばＵだけ減少させるように変更す
る。この処理を埋め込む場所を変えながらビットｂ₁〜
ｂ₅₀の全てに対して行うことにより、画像データにビッ
トｂ₁〜ｂ₅₀の情報を埋め込む。

【００２２】一方、このようにして埋め込まれた情報の
判定処理に際しては、ビットｂ₁〜ｂ₅₀のうち、ビット
ｂ_i（１≦ｉ≦５０）について、画像データの前記予め
定められた場所１〜１００に各々位置する２×２の画素
データの輝度値を読み出し、読み出した輝度値の総和
（この場合、２×２×１００＝４００画素分の総和とな
る）Ｓを求める。次に、画像データの前記予め定められ
た場所１〜１００に各々位置する２×２の画素データに
ついて、当該２×２の画素データの近傍に位置する少な
くとも２つの画素データ（以下、周辺画素データとも称
する）より、補間技術を用いて、当該２×２の画素デー
タ各々の輝度値を推定する。そして、推定した輝度値の
総和（この場合、２×２×１００＝４００画素分の総和
となる）Ｒを求める。それから、総和Ｓと総和Ｒの差分
を求め、Ｓ−Ｒ＞Ｔ（ここで、Ｔは要求されるビット誤
り率により異なるが、たとえば、Ｔ≧Ｕ×（ｂ_iを埋め
込んだ画素データ数すなわち４００）とする）であれば
ｂ_i＝１と判断し、Ｓ−Ｒ＜−Ｔであればｂ_i＝０と判断
し、そして、−Ｔ≦Ｓ−Ｒ≦Ｔであれば、前記予め定め
られた場所１〜１００に各々位置する２×２の画素デー
タにビットｂ_iの情報は埋め込まれていないと判断す
る。この処理をｂ₁〜ｂ₅₀の全てに対して行うことによ
り、画像データに対するビットｂ₁〜ｂ₅₀の情報埋め込
みを判定する。

【００２３】上記の補間技術として、たとえば、ニアレ
スト・ネイバー法、バイ・リニア法、バイ・キュービッ
ク法などが考えられる。ニアレスト・ネイバー法は、補
間対象画素にもっとも近い場所にある画素の輝度値を採
用する方法である。バイ・リニア法は、補間対象画素の
まわりの4点を用いて1次近似で輝度値を決める方法であ
る。バイ・キュービック法は、補間対象画素のまわりの
16点を用いて3次元の近似補間を行い輝度値を決める方
法である。

【００２４】当該２×２の画素データ各々の輝度値を推
定する際に、図１２に示すように周辺画素データを通
る、縦横斜め方向など（方向数は制限されない）の中で
輝度変動が最小の方向を選び、その方向に沿った補間を
行うことで、より正確に補間することが出来る。

【００２５】次に、上記の電子透かし情報判定処理を行
う電子透かし情報判定装置について説明する。図２は、
本発明の１実施形態が適用された電子透かし情報判定装
置の機能構成図である。

【００２６】図示するように、本実施形態の電子透かし
情報判定装置は、処理部５０１と記憶部５０７とでな
る。

【００２７】処理部５０１は、電子透かし情報の判定対
象となる画像データや当該画像データに対して電子透か
し情報の入出力を担う入出力部５０２と、電子透かし情
報判定装置の各部を統括的に制御する制御部５０３と、
輝度値読出し部５０４と、輝度値推定部５０５と、情報
抽出部５０６とを有する。

【００２８】記憶部５０７は、入出力部５０２を介して
入力された、電子透かし情報を判定する画像データを保
持する情報挿入画像保持部５０８と、入出力部５０２を
介して受け付けた、電子透かし情報を構成するビットｂ
₁〜ｂ₅₀各々について、当該ビットの埋め込み場所とな
る画像データ上の複数の場所を特定する情報を保持する
情報挿入位置保持部５０９と、読出し輝度保持部５１０
と、推定輝度保持部５１１と、抽出情報保持部５１２と
を有する。

【００２９】輝度読出し部５０４は、情報挿入画像保持
部５０８に保持されている画像データに対して、情報挿
入位置保持部５０９に保持されている情報に従い、電子
透かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀の各ビット毎
に、当該ビットが埋め込まれていると考えられる複数の
場所に各々位置する２×２の画素データの輝度値を読み
出し、その総和（この場合、１ビットにつき、２×２×
１００＝４００画素分の総和となる）Ｓを求める。そし
て、ビットｂ₁〜ｂ₅₀の各ビット毎に求めた総和Ｓを読
出し輝度保持部５１０に保持させる。

【００３０】輝度値推定部５０５は、情報挿入画像保持
部５０８に保持されている画像データに対して、電子透
かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀の各ビット毎に、
情報挿入位置保持部５０９に保持されている情報により
特定される当該ビットが埋め込まれていると考えられる
複数の場所に各々位置する２×２の画素データの近傍に
ある少なくとも２つの周辺画素データの輝度値を読み出
す。そして、当該少なくとも２つの周辺画素データの輝
度値より、補間技術を用いて、対応する２×２の画素デ
ータの輝度値を推定し、その総和（この場合、１ビット
につき、２×２×１００＝４００画素分の総和となる）
Ｒを求める。それから、ビットｂ₁〜ｂ₅₀の各ビット毎
に求めた総和Ｒを、推定輝度保持部５１１に保持させ
る。

【００３１】情報抽出部５０６は、電子透かし情報を構
成するビットｂ₁〜ｂ₅₀の各ビット毎に、読出し輝度保
持部５１０に保持された総和Ｓと推定輝度保持部５１１
に保持された総和Ｒとの差分Ｓ−Ｒを求め、当該差分を
予め定められた閾値Ｔと比較することで、対応するビッ
トのビット値を判定する。具体的には、ビットｂ_iにつ
いて、Ｓ−Ｒ＞Ｔであればｂ_i＝１と判断し、Ｓ−Ｒ＜
−Ｔであればｂ_i＝０と判断し、そして、−Ｔ≦Ｓ−Ｒ
≦Ｔであれば、ビットｂ_iは埋め込まれていないと判断
する。

【００３２】なお、本実施例においては、電子透かし情
報を構成するビット数は５０であり、，各ビットの埋め
込み場所は２×２の画素データ領域であって、各埋め込
み領域の位置、数は既知であると仮定している。これら
の情報は、当該電子透かし情報を埋め込む者より予め通
知されていてもよい。

【００３３】次に、本実施形態が適用された電子透かし
情報判定装置のハードウエア構成について説明する。図
３は、図２に示す電子透かし情報判定装置のハードウエ
ア構成の一例を示す図である。

【００３４】図示するように、本実施形態の電子透かし
情報判定装置は、ＣＰＵ６０１と、メモリ６０２と、ハ
ードディスク装置などの外部記憶装置６０３やその他の
外部記憶装置６０４と、キーボードなどの入力装置６０
５と、ディスプレイなどの出力装置６０６と、外部記憶
装置や入出力装置とのインターフェース６０７とを備え
た、一般的な構成を有する情報処理装置上に構築するこ
とができる。ここで、図２に示す処理部５０１の各部
は、ＣＰＵ６０１がメモリ６０２上にロードされたプロ
グラムを実行することで、情報処理装置上に具現化され
るプロセスとして実現される。また、この場合、メモリ
６０２や外部記憶装置６０３、６０４が図２に示す記憶
部５０７として使用される。

【００３５】上述した、ＣＰＵ６０１により実行される
ことで情報処理装置上に本実施形態の電子透かし情報判
定装置を具現化するためのプログラムは、予め外部記憶
装置６０３に記憶され、必要に応じてメモリ６０２上に
ロードされ、ＣＰＵ６０１により実行される。あるい
は、可搬性の記憶媒体６０８、たとえばＣＤ−ＲＯＭを
扱う外部記憶装置６０４を介して、必要に応じて、可搬
性の記憶媒体６０８からメモリ６０２上にロードされ、
ＣＰＵ６０１により実行される。もしくは、一旦、外部
記憶装置６０４を介して、可搬性の記憶媒体６０８から
外部記憶装置６０３にインストールされた後、必要に応
じて、外部記憶装置６０３からメモリ６０２上にロード
され、ＣＰＵ６０１により実行される。

【００３６】次に、本実施形態が適用された電子透かし
情報判定装置の動作について説明する。

【００３７】まず、制御部５０３は、入出力部５０２と
協調して、電子透かし情報を判定する画像データを情報
挿入画像保持部５０８に保持させる。また、制御部５０
３は、電子透かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀各々
について、当該ビットの情報の埋め込み場所となってい
る画像データ上の場所（図１に示す例では、各ビットに
つき１００箇所ある）を特定する情報を予め情報挿入位
置保持部５０９に保持させているものとする。

【００３８】図４は、情報挿入位置保持部５０９に保持
される、電子透かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀各
々の埋め込み場所を特定するため情報が格納されたテー
ブルの一例を示している。ここでは、電子透かし情報を
構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀の各ビットにつき、当該ビッ
トの埋め込み場所１〜１００を、その場所に位置する画
素データのＸおよびＹ座標値（図１参照）により特定す
るようにしている。なお、本実施形態では、図１に示す
ように、場所１〜１００の各々につき、当該場所に位置
する２×２の画素データが情報の埋め込み場所となって
いるので、図４に示すＸおよびＹ座標で特定される画素
データを、この２×２の画素データのいずれか１つに設
定すればよい。ここでは、２×２の画素データの左上に
位置する画素データに設定しているものとする。

【００３９】なお、ビットｂ₁〜ｂ₅₀各々について、当
該ビットの、画像データ上の埋め込み場所を特定する情
報は、たとえば図３において、予め外部記憶装置６０３
や６０４に記憶させておくようにすればよい。また、当
該画像データは、外部記憶装置６０４を介して可搬性を
有する記憶媒体から提供されるようにしてもよいし、あ
るいは、図示していない通信インターフェースを介し
て、通信回線より提供されるようにしてもよい。

【００４０】次に、電子透かし情報判定装置は、電子透
かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀各々について、当
該ビットの埋め込み場所にある複数の画素データの実際
の輝度値の総和Ｓ₁〜Ｓ₅₀を求める。

【００４１】図５は、図２に示す電子透かし情報判定装
置において、電子透かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ
₅₀各々について、当該ビットの情報埋め込み場所となる
複数の画素データの実際の輝度値の総和Ｓ₁〜Ｓ₅₀を求
める際の動作を説明するためのフロー図である。

【００４２】まず、制御部５０３は、輝度抽出対象とな
るビットｂ_iを特定するｉを１に設定し（ステップＳ１
００１）、その後、ビットｂ_iの情報の埋め込み場所と
なっている画素データの抽出輝度値の総和Ｓ_iを０に設
定する（ステップＳ１００２）。それから、ビットｂ_i
の情報の埋め込み場所を特定するｊ（１≦ｊ≦１００）
を１に設定する（ステップＳ１００３）。

【００４３】次に、輝度値読出し部５０４は、情報挿入
位置保持部５０９からビットｂ_iと場所ｊに対応する画
素データＰ(i,j)の座標(k,l)を読み出し（図４参照）、
情報挿入画像保持部５０８に保持されている画像データ
から座標(k,l)にある画素データＰ(i,j)の輝度値Ｉ(k,
l)を読み出し、これをビットｂ_iの情報の埋め込み場所
となっている画素データの抽出輝度値の総和Ｓ_iに加え
る（ステップＳ１００４）。次に、Ｐ(i,j)の右隣り位
置(k+1,l)にある画素データの輝度値Ｉ(k+1,l)を読み出
し、これをビットｂ_iの情報の埋め込み場所となってい
る画素データの抽出輝度値の総和Ｓ_iに加える（ステッ
プＳ１００５）。次に、Ｐ(i,j)の真下位置(k,l+1)にあ
る画素データの輝度値Ｉ(k,l+1)を読み出し、これをビ
ットｂ_iの情報の埋め込み場所となっている画素データ
の抽出輝度値の総和Ｓ_iに加える（ステップＳ１００
６）。そして、Ｐ(i,j)の右下位置(k+1,l+1)にある画素
データの輝度値Ｉ(k+1,l+1)を読み出し、これをビット
ｂ_iの情報の埋め込み場所となっている画素データの抽
出輝度値の総和Ｓ_iに加える（ステップＳ１００７）。
このステップＳ１００４〜Ｓ１００７での処理により、
場所ｊに位置するビットｂ_iの情報の埋め込み場所とな
っている２×２の画素データ全ての実際の輝度値が読み
出され、その値が総和Ｓ_iに加算されたことになる。

【００４４】次に、制御部５０３は、ｊの値をインクリ
メントし（ステップＳ１００８）、ｊの値が１００にな
るまで上記ステップＳ１００４〜Ｓ１００８の処理を繰
り返す（ステップＳ１００９）。これにより、ビットｂ
_iについて、当該ビットの情報の埋め込み場所となって
いる場所１〜１００に各々位置する２×２の画素データ
の実際の輝度値が全て読み出され、その総和Ｓ_iが算出
されたことになる。

【００４５】次に、輝度値読出し部５０４は、算出され
た総和Ｓ_iをビットｂ_iに対応付けて読出し輝度保持部５
１０に記憶させる。その後、制御部５０３は、ｉの値を
インクリメントし（ステップＳ１０１０）、ｉの値が５
０になるまで上記ステップＳ１００２〜Ｓ１０１０の処
理を繰り返す（ステップＳ１０１１）。これにより、電
子透かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀各々につい
て、図６に示すように、当該ビットの情報の埋め込み場
所となっている複数の画素データの実際の輝度値の総和
Ｓ₁〜Ｓ₅₀が求められたことになる。

【００４６】次に、電子透かし情報判定装置は、電子透
かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀各々について、当
該ビットの情報の埋め込み場所となっている複数の画素
データ各々の近傍に位置する少なくとも２つの周辺画素
データから当該画素データの輝度値を推定し、その総和
Ｒ₁〜Ｒ₅₀を求める。

【００４７】図７は、図２に示す電子透かし情報判定装
置において、電子透かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ
₅₀各々について、当該ビットの情報の埋め込み場所とな
っている複数の画素データ各々の近傍に位置する少なく
とも２つの周辺画素データから当該画素データの輝度値
を推定し、その総和Ｒ₁〜Ｒ₅₀を求める際の動作を説明
するためのフロー図である。

【００４８】まず、制御部５０３は、輝度推定対象とな
るビットｂ_iを特定するｉを１に設定し（ステップＳ２
００１）、その後、ビットｂ_iの情報の埋め込み場所と
なっている画素データの推定輝度値の総和Ｒ_iを０に設
定する（ステップＳ２００２）。それから、ビットｂ_i
の情報の埋め込み場所を特定するｊ（１≦ｊ≦１００）
を１に設定する（ステップＳ２００３）。

【００４９】次に、輝度値推定部５０５は、情報挿入位
置保持部５０９からビットｂ_iと場所ｊに対応する画素
データＰ(i,j)の座標(k,l)を読み出し（図４参照）、当
該位置を左上とする２×２の画素データの近傍に位置す
る少なくとも２つの周辺画素データの輝度値（たとえ
ば、前記２×２の画素データに隣接する位置にある８つ
の画素データの輝度値Ｉ(k,l-1)、Ｉ(k+1,l-1)、Ｉ(k-
1,l)、Ｉ(k-1,l+1)、Ｉ(k,l+2)、Ｉ(k+1,l+2)、Ｉ(k+2,
l)、Ｉ(k+2,l+1)）を、情報挿入画像保持部５０８に保
持されている画像データから読み出す（ステップＳ２０
０４）。

【００５０】次に、輝度値推定部５０５は、前記少なく
とも２つの周辺画素データ各々の画素位置と輝度値とか
ら、補間技術を用いて、画素データＰ(i,j)の輝度値を
推定する。たとえば、画素データＰ(i,j）の上下左右に
ある周辺画素データの輝度値、すなわち、Ｉ(k,l-1)、
Ｉ(k,l+2)、Ｉ(k-1,l)、Ｉ(k+2,l)の４つの画素データ
の輝度値を用いて、バイリニア法により、座標(k,l)に
ある画素データＰ(i,j)の輝度値Ｉ(k,l)を推定する。そ
して、推定した輝度値を、ビットｂ_iの情報の埋め込み
場所となっている画素データの推定輝度値の総和Ｒ_iに
加える（ステップＳ２００５）。次に、同様にして、Ｐ
(i,j)の右隣り位置(k+1,l)にある画素データの輝度値Ｉ
(k+1,l)を推定し、これをビットｂ_iの情報の埋め込み場
所となっている画素データの推定輝度値の総和Ｒ_iに加
える（ステップＳ２００６）。次に、同様にして、Ｐ
(i,j)の真下位置(k,l+1)にある画素データの輝度値Ｉ
(k,l+1)を推定し、これをビットｂ_iの情報の埋め込み場
所となっている画素データの推定輝度値の総和Ｒ_iに加
える（ステップＳ２００７）。そして、同様にして、Ｐ
(i,j)の右下位置(k+1,l+1)にある画素データの輝度値Ｉ
(k+1,l+1)を推定し、これをビットｂ_iの情報の埋め込み
場所となっている画素データの推定輝度値の総和Ｒ_iに
加える（ステップＳ２００８）。このステップＳ２００
５〜Ｓ２００８での処理により、場所ｊに位置するビッ
トｂ_iの情報の埋め込み場所となっている２×２の画素
データ全ての輝度値が推定され、その値が総和Ｒ_iに加
算されたことになる。

【００５１】次に、制御部５０３は、ｊの値をインクリ
メントし（ステップＳ２０１０）、ｊの値が１００にな
るまで上記ステップＳ２００５〜Ｓ２００９の処理を繰
り返す（ステップＳ２０１０）。これにより、ビットｂ
_iについて、当該ビットの情報の埋め込み場所となって
いる場所１〜１００に各々位置する２×２の画素データ
の輝度値が全て推定され、その総和Ｒ_iが算出されたこ
とになる。

【００５２】次に、輝度値推定部５０５は、算出された
総和Ｒ_iをビットｂ_iに対応付けて推定輝度保持部５１１
に記憶させる。その後、制御部５０３は、ｉの値をイン
クリメントし（ステップＳ２０１１）、ｉの値が５０に
なるまで上記ステップＳ２００２〜Ｓ２０１１の処理を
繰り返す（ステップＳ２０１２）。これにより、電子透
かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀各々について、図
８に示すように、当該ビットの情報の埋め込み場所とな
っている複数の画素データの推定輝度値の総和Ｒ₁〜Ｒ
₅₀が求められたことになる。

【００５３】次に、電子透かし情報判定装置は、図５に
示すフローにより求めた画素データの抽出輝度値の総和
Ｓ₁〜Ｓ₅₀と、図７に示すフローにより求めた画素デー
タの推定輝度値の総和Ｒ₁〜Ｒ₅₀とを比較し、電子透か
し情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀各々のビット値を判
定する。

【００５４】図９は、図５に示すフローにより求めた画
素データの抽出輝度値の総和Ｓ₁〜Ｓ₅₀と図７に示すフ
ローにより求めた画素データの推定輝度値の総和Ｒ₁〜
Ｒ₅₀とを比較して、電子透かし情報を構成するビットｂ
₁〜ｂ₅₀各々のビット値を判定する際の動作を説明する
ためのフロー図である。

【００５５】まず、制御部５０３は、ビット値の判定対
象となるビットｂ_iを特定するｉを１に設定する（ステ
ップＳ３００１）。次に、情報抽出部５０６は、ビット
ｂ_iに対応する実際の輝度値の総和Ｓ_iと推定輝度値の総
和Ｒ_iを、それぞれ読出し輝度保持部５１０と推定輝度
保持部５１１から読み出す（ステップＳ３００２）。

【００５６】次に、情報抽出部５０６は、読み出したＳ
_iとＲ_iとの差分Ｓ_i−Ｒ_iが、予め定められた閾値Ｔより
大きいか否かを判定する（ステップＳ３００３）。大き
い場合は、ビットｂ_iのビット値は１であると判定し、
その結果を抽出情報保持部５１２に保持させる（ステッ
プＳ３００４）。一方、小さい場合は、差分Ｓ_i−Ｒ_iが
−Ｔより小さいか否かを判定する（ステップＳ３００
５）。小さい場合は、ビットｂ_iのビット値は０である
と判定し、その結果を抽出情報保持部５１２に保持させ
る（ステップＳ３００６）。

【００５７】上記のステップＳ３００３、３００５のい
ずれにおいてもＮＯの場合、すなわち、−Ｔ≦Ｓ_i−Ｒ_i
≦Ｔの場合は、ビットｂ_iの情報が記憶されていないも
のと判定し、その結果を抽出情報保持部５１２に保持さ
せる（ステップＳ３００７）。

【００５８】次に、制御部５０３は、ｉを１つインクリ
メントし（ステップＳ３００８）、ｉが１から５０にな
るまで、上記のステップＳ３００２〜ステップＳ３００
８の処理を繰り返す（ステップＳ３００９）。これによ
り、電子透かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀全ての
判定結果が、抽出情報保持部５１２に保持されることに
なる。この結果は、入出力部５０２を介して出力され、
ディスプレイなどの出力装置に出力される。

【００５９】以上、本発明の１実施形態について説明し
た。

【００６０】本実施形態によれば、電子透かし情報が埋
め込まれていると考えられる画素データの実際の輝度値
と、近年の技術向上が目覚ましい画像の補間技術を用い
て、当該画素データの近傍に位置する少なくとも２つの
画素データより推定した、当該画素データの情報が埋め
込まれていない状態の輝度値と略等しい当該画素データ
の輝度値とを比較するようにしている。

【００６１】このようにすることで、上記従来の電子透
かし技術による情報判定処理に比べ、判定基準（しきい
値）Ｔや情報埋め込みの強度Ｕを大きくしなくても、情
報の埋め込みを精度よく判定することが可能となる。

【００６２】また、情報埋め込み強度Ｕを大きくしなく
ても良いので、画像データの画質劣化を防ぐことが可能
になる。

【００６３】なお、本発明は上記の実施形態に限定され
るものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形が可能
である。

【００６４】たとえば、上記の実施形態では、図１に示
すように、電子透かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀
各々について、当該ビットのビット値を表す情報の埋め
込み場所が、予め定められた画像データ上の場所１〜１
００に各々位置する２×２の画素データである場合を例
に採り説明したが、これに限定されない。図１０に示す
ように、当該場所が、予め定められた画像データ上の場
所１〜１００に各々位置する１つの画素データであって
もよい。この場合、図５においてステップＳ１００５〜
ステップＳ１００７は不要となる。また、図７において
ステップＳ２００６〜ステップＳ２００８は不要とな
る。

【００６５】また、図９に示す処理フローの変形例とし
て、ステップＳ３００３、３００５の前ステップにおい
て、−Ｔ≦Ｓ_i−Ｒ_i≦Ｔが真か偽かを判断するようにし
てもよい。このようにすることで、まず、情報が埋め込
まれているかどうかを判断することも可能になる。

【００６６】また、電子透かし情報を構成するビットの
数や、各ビットを埋め込む画像データ領域の大きさや、
当該埋め込み領域の位置、数も、当然のことながら上記
の実施形態に限定されるものではない。

【００６７】また、電子透かし情報を構成するビットの
数や、各ビットを埋め込む画像データ領域の大きさや、
当該埋め込み領域の位置、数も既知であると仮定してい
るが、これに限定されるものではない。当該画像データ
の各画素について、図９に示す処理フローや、その変形
例を適用することで、情報埋め込み場所を探すことも可
能になる。他の方法を併用して上記情報埋め込み場所を
特定するようにしても良い。

【００６８】また、上記の実施形態では、電子透かし情
報を構成するビットの情報を画素データの輝度値に変更
を加えることで、画像データに埋め込むものについて説
明したが、補間技術により推定することができるもので
あれば、画素データの輝度値以外の特徴値（たとえば色
差、ＹＣｒＣｂ値、ＲＧＢ値、ＣＭＹＫ値など）に変更
を加えることで、電子透かし情報を構成するビットの情
報を画像データに埋め込むようにしてもよい。

【００６９】また、上記の実施形態では、画素位置Ｐ
(i,j)にある画素データの輝度値を推定する補間方法と
して、バイリニア法を用いる方法を説明したが、少なく
とも２つの周辺画素データ各々の画素位置と輝度値とか
ら、画素位置Ｐ(i,j)にある画素データの輝度値を推定
する技術であるならば、上記の実施形態に限定されるも
のではない。たとえば、ニアレスト・ネイバー法、バイ
・キュービック法を用いるものや、最小分散方向に沿っ
た線形補間を用いるものなどが考えられる。

【００７０】上記最小分散方向における線形補間につい
て、図１３に示す処理フローを用いて説明する。まず補
間対象画素において、複数の異なる方向に沿った、予め
定めた領域内の複数の輝度値の変動（分散）を、求める
（Ｓ４００１）。所定方向の分散を求めたら、次にその
中で輝度変動が最小な方向（最小分散方向という）を求
める（Ｓ４００３）。次に求めた最小分散方向に沿った
線形補間を行なう（Ｓ４００４）。

【００７１】具体的な一例を以下に示す。座標(k,l)に
ある画素データＰ(i,j）の輝度値をＩ(k,l)とする。P
(i,j)の上下左右にある周辺画素データの輝度値、すな
わち、Ｉ(k,l-1)、Ｉ(k,l+2)、Ｉ(k-1,l)、Ｉ(k+2,l)を
用いて、まず垂直方向の分散値Ｖ_ｖ＝｜Ｉ(k,l-1)−Ｉ
(k,l+2)｜と水平方向の分散値Ｖ_ｈ＝｜Ｉ(k-1,l)−Ｉ(k
+2,l)｜を求める。次に、Ｖ_ｖとＶ_ｈを比較し、分散の
小さな方向を求める。求めた方向に沿って線形補間を行
なう。Ｖ_ｖが小さい場合は、Ｉ_R(k,l)＝（２×Ｉ(k,l-
1)＋Ｉ(k,l+2)）／３を、Ｖ_ｈが小さい場合はＩ_R(k,l)
＝（２×Ｉ(k-1,l)＋Ｉ(k+2,l)）／３を座標(k,l)にあ
る画素データの推定輝度値Ｉ_R(k,l)とする。

【００７２】なお、ここでは垂直、水平の２方向の分散
値を比較したが、４方向、８方向などななめ方向を含む
より多くの方向について求めた分散値を用いることも可
能である。また、ここでは２つの周辺画素データから分
散値を求めたが、周辺画素データとして用いる領域を拡
げ、より多くの周辺画素データから分散値を求めること
も望ましい。

【００７３】このようにすることで、情報の埋め込み場
所が画像の輪郭部分に相当する場合など、向きによって
補間値が大きく異なる場合、当該画素データの輝度値を
より正確に推定することが出来る。

【００７４】また、本発明は、情報埋め込みの強度を高
めずとも、埋め込んだ情報の判定精度を上げることがで
きるので、情報の埋め込み強度を決定する方法として用
いることができる。

【００７５】たとえば、画像データへ情報を埋め込まな
い原画像データに対して、情報b_iの各埋め込み場所にあ
る画素データについて、実際の値の総和Ｓ_iと、周りか
ら推定した値の総和Ｒ_iとを上記各実施例を用いてそれ
ぞれもとめ、差分Ｓ_i−Ｒ_iを求め、強度Ｕを決定すれば
よい。このようにすることで、埋め込んだ情報の判定精
度を確保しつつ、情報埋め込みによる画質劣化を防ぐこ
とが可能となる。

【００７６】さらに、上記の実施形態では、画像データ
を例にとり説明したが、本発明は、補間技術により、電
子透かし情報の埋め込み場所となっている箇所にあるデ
ジタルデータの値を当該デジタルデータの周辺にあるデ
ジタルデータから精度よく推定することができるもので
あれば、画像データに限らず広く適用できる。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
精度よく情報の埋め込みを判定することが可能となる。
また、情報の埋め込みによる品質劣化を防ぐことが可能
となる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態における画像データへの情
報埋め込み・判定処理の原理を説明するための図であ
る。

【図２】本発明の１実施形態が適用された電子透かし情
報判定装置の機能構成図である。

【図３】図２に示す電子透かし情報判定装置のハードウ
エア構成の一例を示す図である。

【図４】図２に示す情報挿入位置保持部５０９に保持さ
れる、電子透かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀各々
の埋め込み場所を特定するため情報が格納されたテーブ
ルの一例を示す図である。

【図５】図２に示す電子透かし情報判定装置において、
電子透かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀各々につい
て、当該ビットの情報の埋め込み場所となっている複数
の画素データの実際の輝度値の総和Ｓ₁〜Ｓ₅₀を求める
際の動作を説明するためのフロー図である。

【図６】図２に示す読出し輝度保持部５１０に保持され
る、ビットｂ₁〜ｂ₅₀の情報の埋め込み場所となってい
る複数の画素データの実際の輝度値の総和Ｓ₁〜Ｓ₅₀を
示す図である。

【図７】図２に示す電子透かし情報判定装置において、
電子透かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀各々につい
て、当該ビットの情報の埋め込み場所となっている複数
の画素データ各々の近傍に位置する少なくとも２つの周
辺画素データから当該画素データの輝度値を推定し、そ
の総和Ｒ₁〜Ｒ₅₀を求める際の動作を説明するためのフ
ロー図である。

【図８】図２に示す推定輝度保持部５１１に保持され
る、ビットｂ₁〜ｂ₅₀の情報の埋め込み場所となってい
る複数の画素データの推定輝度値の総和Ｒ₁〜Ｒ₅₀を示
す図である。

【図９】図５に示すフローにより求めた画素データの抽
出輝度値の総和Ｓ₁〜Ｓ₅₀と図７に示すフローにより求
めた画素データの推定輝度値の総和Ｒ₁〜Ｒ₅₀とを比較
して、電子透かし情報を構成するビットｂ₁〜ｂ₅₀各々
のビット値を判定する際の動作を説明するためのフロー
図である。

【図１０】本発明の１実施形態の変形例における画像デ
ータへの情報埋め込み・判定処理の原理を説明するため
の図である。

【図１１】従来の電子透かし技術による画像データへの
情報埋め込み・判定処理の原理を説明するための図であ
る。

【図１２】本発明の１実施形態の一変形例における画像
データへの情報埋め込み・判定処理の原理を説明するた
めの図である。

【図１３】図１２に示す原理に従って補間を行う方向を
決定する際の動作を説明するためのフロー図である。

【符号の説明】

５０１：処理部、５０２：入出力部、５０３：制御部、
５０４：輝度値読出し部、５０５：輝度値推定部、５０
６：情報抽出部、５０７：記憶部、５０８：情報挿入画
像保持部、５０９：情報挿入位置保持部、５１０：読出
し輝度保持部、５１１：推定輝度保持部、５１２：抽出
情報保持部、６０１：ＣＰＵ、６０２：メモリ、６０
３，６０４：外部記憶装置、６０５：入力装置、６０
６：出力装置、６０７：インターフェース、６０８：記
憶媒体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デジタルデータを構成する複数の要素デー
タのうち、少なくとも１つの要素データについて、デー
タ値の変更により埋め込まれる電子透かし情報を判定す
る、電子透かし情報の判定方法であって、当該判定対象となる要素データの近傍に位置する少なく
とも２つの近傍要素データのデータ値を用いて、当該判
定対象要素データのデータ値を推定する第１のステップ
と、前記判定対象要素データについて、前記推定したデータ
値と実際のデータ値とを比較することで、当該判定対象
要素データに加えられた変更量を検出する第２のステッ
プと、当該変更量に基づいて、電子透かし情報を判定する第３
のステップと、を有することを特徴とする電子透かし情
報の判定方法。
【請求項２】請求項１記載の電子透かし情報の判定方法
であって、前記第１のステップは、複数の前記判定対象要素データ
各々の前記少なくとも２つの近傍要素データのデータ値
を用いて、当該判定対象要素データ各々のデータ値を推
定し、前記第２のステップは、前記推定した複数のデータ値の
総和Ｒと前記判定対象要素データ各々の実際のデータ値
の総和Ｓとを比較することで、前記複数の判定対象要素
データに加えられた変更量の総和Ｓ−Ｒを検出し、前記第３のステップは、前記第２のステップで検出した
変更量の総和Ｓ−Ｒを予め定められた閾値Ｔと比較する
ことで、電子透かし情報を判定することを特徴とする電
子透かし情報の判定方法。
【請求項３】請求項１記載の電子透かし情報の判定方法
であって、前記第１のステップは、前記少なくとも２つの近傍要素
データのデータ値を複数組用いて、各組毎に、前記少なくとも２つの近傍要素データのデー
タ値の分散値を求め、前記分散値が最小となる組に含ま
れる前記少なくとも２つの近傍要素データを用いて、判
定対象要素データのデータ値の推定を行うことを特徴と
する電子透かし情報の判定方法。
【請求項４】請求項１ないし３いずれか一に記載の電子
透かし情報の判定方法であって、前記デジタルデータは画像データであり、前記要素データは画素データであることを特徴とする電
子透かし情報の判定方法。
【請求項５】請求項１ないし４いずれか一に記載の電子
透かし情報の判定方法であって、前記データ値は、画素の輝度データであることを特徴と
する電子透かし情報の判定方法。
【請求項６】デジタルデータを構成する複数の要素デー
タのうち、少なくとも１つの要素データについて、デー
タ値の変更により埋め込まれる電子透かし情報を判定す
る、電子透かし情報判定のためのプログラムが記憶され
た記憶媒体であって、当該プログラムは、情報処理装置に、請求項１、２、
３、４または５記載の電子透かし情報の判定方法の各ス
テップを実行させることを特徴とする電子透かし情報判
定のためのプログラムが記憶された記憶媒体。
【請求項７】画像データを構成する複数の画素データの
うち、少なくとも１つの画素データについて、データ値
の変更により埋め込まれる電子透かし情報を判定する電
子透かし情報判定装置であって、当該判定対象となる要素データの近傍に位置する少なく
とも２つの近傍要素データのデータ値を用いて、当該判
定対象要素データのデータ値を推定する推定手段と、前記判定対象要素データについて、前記推定したデータ
値と実際のデータ値とを比較することで、当該判定対象
要素データに加えられた変更量を検出する検出手段と、当該変更量に基づいて、電子透かし情報を判定する判定
手段と、を備えることを特徴とする電子透かし情報判定
装置。