JP2000244881A - 電子透かしデータ挿入システム - Google Patents

電子透かしデータ挿入システム

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JP2000244881A
JP2000244881A JP4702899A JP4702899A JP2000244881A JP 2000244881 A JP2000244881 A JP 2000244881A JP 4702899 A JP4702899 A JP 4702899A JP 4702899 A JP4702899 A JP 4702899A JP 2000244881 A JP2000244881 A JP 2000244881A
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JP
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digital watermark
dct coefficient
mpeg
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JP4702899A
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Junya Watanabe
淳也 渡辺
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NEC Corp
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NEC Corp
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/80Generation or processing of content or additional data by content creator independently of the distribution process; Content per se
    • H04N21/83Generation or processing of protective or descriptive data associated with content; Content structuring
    • H04N21/835Generation of protective data, e.g. certificates
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 MPEGデータを複号、符号化しないで、M
PEGデータに対して直接電子透かしデータを挿入す
る。 【解決手段】 MPEGデータ解析器102は、MPE
Gデータ101を入力し、MPEGデータ101中のE
SCAPEコードを検出し、また電子透かし挿入処理に
必要なMPEGデータ情報を得、MPEGデータ101
をスルー出力し、MPEGデータ101中のESCAP
Eコードに続くDCT係数の位置、および電子透かしデ
ータ挿入に必要な情報104を出力する。また、ESC
APEコードに続くDCT係数を見つけた場合、スイッ
チ制御信号105をオンにする。電子透かし挿入器10
5は、ESCAPEコードに続くDCT係数の位置、電
子透かしデータ挿入に必要な情報104を基に、MPE
Gデータ103中のESCAPEコードに続くDCT係
数を、電子透かしデータが挿入されたDCT係数に変換
し、電子透かしデータが挿入されたMPEGデータ10
7を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、MPEG(Mov
ing Picture Experts Grou
p)の規格で符号化されたディジタル画像データ(以
下、MPEGデータと呼ぶ)に対して電子透かしデータ
を挿入する電子透かしデータ挿入システムに関する。
【0002】
【従来の技術】MPEGデータ中におけるDCT係数の
エンコード/デコードテーブルは、発生頻度の高い11
3個のみ用意されている。このテーブルによって可変長
符号化が行われる。用意されていない値については、E
SCAPEコードと呼ばれるコードに続いて、固定長符
号化が行われる。
【0003】もし可変長符号化で符号化されたDCT係
数に電子透かしデータを挿入した場合、電子透かしデー
タ挿入前後で、DCT係数の符号長の長さが変化してし
まう場合がある。この場合、MPEGデータ全体として
は、符号量の増大また符号長の変化によって電子透かし
データの挿入後に続くMPEGデータをずらす必要があ
り、処理は複雑になる。ESCAPEコードに続くDC
T係数は固定長符号化されているため、電子透かし挿入
前後においても符号長の変化はなく、ESCAPEコー
ドに続くDCT係数以外に電子透かしを挿入した場合と
比較して、容易に行うことができる。
【0004】以下に電子透かしデータの挿入法の例を示
す。
【0005】以下の例は、画像を周波数変換し周波数変
換後の映像信号の周波数成分の強い領域に電子透かしデ
ータを埋め込む方法を示している(日経エレクトロニク
ス1996. 4. 22 ( No. 660) 13ページ)。
【0006】この方法において、周波数成分に電子透か
しデータを埋め込むので、圧縮処理やフィルタリング等
の画像処理に対しても電子透かしデータが失われること
はない。さらに、電子透かしデータとして正規分布に従
う乱数を採用することで、電子透かしデータ同士の干渉
を防ぎ、画像全体に大きな影響を及ぼすことなく電子透
かしデータを破壊することを困難にしている。
【0007】この方法における電子透かしデータの埋め
込み方法は、元の画像をDCT(離散コサイン変換)等
を用いて周波数成分に変換し、周波数領域で高い値を示
すデータをn 個選び、f(1), f(2),・・・,f(n) とし、
電子透かしデータw(1), w(2),・・・,w(n)の平均0分散
1である正規分布より選び、F(i) =f(i)+αx|f(i)|x
w(i)を各iについて計算する。ここで、αはスケーリン
グ要素である。最後に、f(i)の代わりにF(i)を置き換え
た周波数成分から電子透かしデータが埋め込まれた画像
を得る。 電子透かしデータの検出は以下の方法で行
う。この検出方法においては、元の画像、および電子透
かしデータ候補w (i)(ただし、i=1、2、・・・、n)
が既知でなければならない。
【0008】まず、電子透かしデータ入り画像をDCT
等を用いて周波数成分に変換し、周波数領域において、
電子透かしデータを埋め込んだf(1), f(2),・・・,f(n)
に対応する要素の値をF(1), F(2),・・・,F(n)とする。
f(i) およびF(i) により、電子透かしデータW(i) をW
(i)=(F(i)―f(i))/f(i)により計算して抽出する。次
に、w(i)とW(i)の統計的類似度をベクトルの内積を利用
してC=Wxw/(WDxwD)により計算する。ここで、W=(W
(1),W(2), ・・・W(n)、W=(w(1),w(2),・・・,w
(n))、WD=ベクトルWの絶対値、wD=ベクトルwの
絶対値である。統計的類似度Cがある特定の値以上であ
る場合には該当電子透かしデータが埋め込まれていると
判定する。
【0009】上記の方法を用いて電子透かしデータを画
像に埋め込んでおけば、原画像を所有している著作者
が、違法な複製と思われるデジタル画像データに対して
検出処理を行う場合に有効である。
【0010】上記の方法は、原画像が必要であるため、
違法な複製と思われる画像データに対し原画像を所有し
ている著作者が検出処理を行う場合には可能であるが、
各端末の再生装置では、原画像が無いために電子透かし
データの検出処理を行うことができない。そこで、上記
の方法を端末処理、特にMPEGシステム向けに改良し
た方法が提案されている。
【0011】この方法においては、元の画像を8ピクセ
ル×8ピクセルのブロックに分割し、このブロックを処
理単位として、電子透かしデータの埋め込み、および抽
出処理を行う。
【0012】電子透かしデータの埋め込み処理は、ま
ず、MPEG符号化処理の、離散コサイン変換が終わっ
た後の周波数領域でAC成分の周波数成分の低いものから
順に、、f(1), f(2),・・・,f(n) とし、電子透かしデ
ータw(1), w(2),・・・,w(n)を平均0、分散1である正
規分布より選び、F(i) =f(i)+αXavg(f(i))Xw(i)を
各iについて計算する。ここで、αはスケーリング要素
であり、avg(f(i))はf(i)の近傍3点の絶対値の平均を
取った部分平均である。そして、f(i)の代わりにF(i)を
置き換えてMPEG符号化処理の後続の処理を行う。
【0013】電子透かしデータの検出は以下の方法で行
う。この検出方においては、元の画像は必要ではなく、
データ候補w(i)(ただしi=1、2、・・・、n)が既知
であればよい。
【0014】MPEG伸長処理の逆量子化が終わった後
のブロックの周波数領域において、周波数成分の低いも
のから順に、 F(1),F(2),・・・,F(n)とする。F(i)の近
傍の3点の絶対値の平均値を部分平均avg (F(i))とし
て、電子透かしデータW(i)をW(i)=F(i)/avg(F(i))によ
り計算し、さらに1画像分のW(i)の総和WF(i)をi毎に各
々計算する。次にw(i) とWF(i)の統計的類似度をベクト
ルの内積を利用して、C=WFxw/(WFDxwD)により計算す
る。ここで、W=(WF(1),WF(2),・・・,WF(n)、w=(w(1),w
(2), ・・・,w(n))、WFD=ベクトルWFの絶対値、wD=ベク
トルwの絶対値である。統計的類似度Cがある特定の値
以上である場合には該当電子透かしデータが埋め込まれ
ていると判定する。
【0015】本発明の目的は、MPEGデータを複号符
号化しないで、MPEGデータに対し直接、電子透かし
データを挿入する電子透かしデータ挿入システムを提供
する。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の透かしデータ挿
入システムは、MPEGデータを入力し、同時に該MP
EGデータ中のESCAPEコードを検出し、また電子
透かし挿入処理に必要なMPEG情報を得、前記MPE
Gデータをそのまま出力し、前記MPEGデータ中のE
SCAPEコードに続くDCT係数の位置、および電子
透かしデータ挿入に必要な情報を出力するMPEGデー
タ解析器と、前記ESCAPEコードに続くDCT係数
の位置、および電子透かしデータ挿入に必要な情報を基
に、前記MPEGデータ中のESCAPEコードに続く
DCT係数を、電子透かしデータが挿入されたDCT係
数に変換し、前記MPEGデータ中のESCAPEコー
ドに続くDCT係数を、電子透かしデータが挿入された
DCT係数に置き換え、電子透かしデータが挿入された
MPEGデータを作成する電子透かし挿入器を有する。
【0017】本発明は、MPEGデータの符号量を変化
させず、容易に電子透かしデータを挿入することができ
るという特徴を有する。また、MPEGデータを復号し
たときにおいても、電子透かしデータの検出は可能であ
るという特徴を有する。
【0018】本発明によって、電子透かしデータを挿入
するときにおいてMPEGデータの復号、符号化がなく
なるため、MPEGデータ復号の計算量の削減、また電
子透かしデータの高速な挿入が可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0020】図1を参照すると、本発明の一実施形態の
電子透かしデータ挿入システムは、MPEG データ解
析器102と電子透かし挿入器106で構成されてい
る。
【0021】MPEGデータ解析器102は、MPEG
データ101を入力し、MPEGデータ101中のES
CAPEコード検出し、また電子透かし挿入処理に必要
なMPEGデータ情報を得、MPEGデータ101をス
ルー出力し(出力103)、同時にMPEGデータ10
1中のESCAPEコードに続くDCT係数の位置、お
よび電子透かしデータ挿入に必要な情報104を出力す
る。また、ESCAPEコードに続くDCT係数を見つ
けた場合、スイッチ制御信号105をオンにする。電子
透かし挿入器105は、ESCAPEコードに続くDC
T係数の位置、電子透かしデータ挿入に必要な情報10
4を基に、MPEGデータ103中のESCAPEコー
ドに続くDCT係数を、電子透かしデータが挿入された
DCT係数に変換し、前記MPEGデータ中のESCA
PEコードに続くDCT係数を、電子透かしデータが挿
入されたDCT係数に置き換え、電子透かしデータが挿
入されたMPEGデータ107を出力する。
【0022】図2を参照すると、電子透かし挿入器10
6はスイッチ108とDCT係数変換器113とスイッ
チ115で構成されている。スイッチ108は、スイッ
チ制御信号105がオン、すなわちMPEGデータ解析
器102の出力103が、ESCAPEコードに続くD
CT係数である場合、出力103のMPEGデータをそ
のまま出力109に出力し、同時に、MPEGデータの
情報、および電子透かしデータ挿入に必要な情報104
を出力110に出力する。また、スイッチ108は、ス
イッチ制御信号105がオフ、すなわちMPEGデータ
解析器102が出力104に出力したMPEGデータが
ESCAPEコードに続くDCT係数以外の場合、出力
103に出力されたMPEGデータを出力112にその
まま出力する。DCT係数変換器113は、ESCAP
Eコードに続くDCT係数の値を電子透かしが挿入され
たDCT係数に変換し、MPEGデータに変換する。こ
のDCT係数変換器113によって、MPEGデータ中
の一部に電子透かしデータが挿入されることになる。電
子透かしが挿入されたMPEGデータは出力114より
出力する。スイッチ115はスイッチ108と同様にス
イッチ制御信号105によって動作する。スイッチ11
5はスイッチ制御信号105がオン、すなわちMPEG
データ解析器102が出力103に出力したMPEGデ
ータが、ESCAPEコードに続くDCT係数である場
合、出力114から入力されるMPEGデータを出力1
07としてスルー出力する。また、スイッチ115は、
スイッチ制御信号105がオフ、すなわちMPEGデー
タ解析器102が出力103に出力したデータがESC
APEコードに続くDCT係数以外である場合、出力1
12から入力されるMPEGデータを、出力107とし
てスルー出力する。これは入力101から入力されたM
PEGデータを何の処理もせず、出力107から出力し
ていることに等しい。
【0023】図3を参照すると、DCT係数変換器11
3は電子透かし算出器116とDCT係数符号化器11
8で構成されている。電子透かし算出器116は出力1
09から入力されたMPEGデータ、特にESCAPE
コードに続くDCT係数と、出力110から入力される
電子透かしデータ挿入に必要な情報と、出力111から
入力された、挿入する電子透かしデータの予め与えられ
ている挿入強度パラメータを用いて、特開平9―191
394「電子的すかし挿入方法」と同様な手法により、
挿入する電子透かしデータを決定する。電子透かし算出
器116で得られたDCT係数は、出力117を経てD
CT 係数符号化器118に入力される。DCT係数符
号化器118は、出力117から入力されたDCT係数
をMPEGデータのビット列に変換し、出力114より
電子透かしが挿入されたMPEGデータのビット列を出
力する。
【0024】以上によって、MPEGデータ中のESC
APEコードに続くDCT係数に電子透かしデータが挿
入される。
【0025】本発明は、ESCAPEコードの続くDC
T係数に電子透かしデータを挿入することに限定される
ものではなく、ESCAPEコードに続くDCT係数以
外のDCT係数に対しても、電子透かしデータを埋め込
むことが可能である。この場合、電子透かしデータが挿
入されたDCT係数は、電子透かしデータを挿入する前
のMPEGデータ上の符号長と一致させる必要がある。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は下記のよ
うな効果がある。 1)ESCAPEコードに続くDCT係数に電子透かし
データを挿入するため、MPEGデータ全体の符号量の
変化を防ぐことが可能である。 2)ESCAPEコードに続くDCT係数に電子透かし
データを挿入するため、ESCAPEコードに続くDC
T係数の符号を、電子透かしが挿入されているDCT係
数に置き換えるだけで、MPEGデータに電子透かしデ
ータを埋め込むことが可能である。 3)MPEGデータ中に電子透かしデータを挿入するた
め、MPEGデータの状態であっても、MPEGデータ
をデコードした状態においても、電子透かしデータの検
出は可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の電子透かし挿入システム
のブロック図である。
【図2】図1中の電子透かし挿入器のブロック図であ
る。
【図3】図2中のDCT係数変換器のブロック図であ
る。
【符号の説明】
101 MPEGデータ 102 MPEGデータ解析器 103 MPEGデータ 104 MPEGデータ情報 105 スイッチ制御信号 106 電子透かし挿入器 107 電子透かしが挿入されたMPEGデータ 108 スイッチ 109 MPEGデータ 110 MPEGデータ情報 111 挿入する電子透かしの強さ 112 MPEGデータ 113 DCT係数変換器 114 電子透かしが挿入されたMPEGデータ 115 スイッチ 116 電子透かし算出器 117 電子透かしが算出されたDCT係数 118 DCT係数符号化器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 7/30 Fターム(参考) 5B057 AA20 CG05 CG07 5C059 KK43 MA23 MC26 RC35 SS11 SS12 UA02 UA05 5C063 AA20 AB03 AC01 CA36 DA07 DA13 5C076 AA40 5J064 AA00 BA09 BA16 BD01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 MPEGデータを入力し、該MPEGデ
    ータ中のESCAPEコードを検出し、また電子透かし
    挿入処理に必要なMPEG情報を得、前記MPEGデー
    タをそのまま出力し、同時に前記MPEGデータ中のE
    SCAPEコードに続くDCT係数の位置、および電子
    透かしデータ挿入に必要な情報を出力するMPEGデー
    タ解析器と、 前記ESCAPEコードに続くDCT係数の位置、およ
    び電子透かしデータ挿入に必要な情報を基に、前記MP
    EGデータ中のESCAPEコードに続くDCT係数
    を、電子透かしデータが挿入されたDCT係数に変換
    し、前記MPEGデータ中のESCAPEコードに続く
    DCT係数を、電子透かしデータガ挿入されたDCT係
    数に置き換え、電子透かしデータが挿入されたMPEG
    データを作成する電子透かし挿入器を有する電子透かし
    データ挿入システム。
  2. 【請求項2】 前記MPEGデータ解析器は、MPEG
    データをスルー出力する手段を有し、前記ESCAPE
    コードに続くDCT係数を見つけた場合、ESCAPE
    コードDCT係数判定信号、MPEGデータの情報を出
    力する手段を有し、 前記電子透かし挿入器は、前記ESCAPEコードDC
    T係数判定信号がアクティブのとき第1の出力に前記M
    PEGデータをスルー出力するとともに、MPEGデー
    タの情報、および電子透かしデータ挿入に必要な情報を
    出力し、前記ESCAPEコードDCT係数判定信号が
    インアクティブのとき第2の出力に前記PEGデータを出
    力する第1のスイッチと、前記ESCAPEコードに続
    くDCT係数の位置、および電子透かしデータ挿入に必
    要な情報を基に、前記MPEGデータ中のESCAPE
    コードに続くDCT係数を、電子透かしデータが挿入さ
    れたDCT係数に変換し、電子透かしデータが挿入され
    たMPEGデータを作成するDCT係数変換器と、前記
    ESCAPEコードDCT係数判定信号がアクティブの
    とき、前記電子透かしデータが挿入されたDCT係数を
    出力し、前記ESCAPEコードDCT係数判定信号が
    インアクティブのとき、前記第1のスイッチの第2の出
    力に出力されたMPEGデータを出力する第2のスイッ
    チを含む、請求項1記載のシステム。
  3. 【請求項3】 前記DCT係数変換器が、前記第1のス
    イッチの第1の出力に出力されたMPEGデータ、電子
    透かしデータ挿入に必要な情報、挿入される電子透かし
    データの予め与えられている挿入強度パラメータを用い
    て、挿入する電子透かしデータを決定する電子透かし算
    出器と、前記DCT係数をMPEGデータのビット列に
    変換し、出力するDCT係数符号化器を含む、請求項2
    記載の電子透かし挿入システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004066205A1 (en) * 2003-01-23 2004-08-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Embedding a watermark in a coded signal
US7197073B2 (en) 2000-11-09 2007-03-27 Nec Corporation Compact MPEG data processing circuit and method of controlling the same

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