JP2000299779A - 信号処理方法及び装置、ウォーターマークの付加及び検出方法、及び記録媒体 - Google Patents
信号処理方法及び装置、ウォーターマークの付加及び検出方法、及び記録媒体Info
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Abstract
技術による消去又は変更に対抗し得る、目立たない情報
を効率的に埋め込み、また、当該埋め込まれた情報を効
率的に検出すること。 【解決手段】 ステガノグラフィック方法は、当該画像
を搬送するデジタル信号に一以上の0平均パッチを適用
することにより、画像にデジタルウォーターマークやデ
ジタル指紋のような隠された情報を埋め込む。各0平均
パッチは、略0に等しい平均値を持つ成分から成る。著
作権保護システムは、疑似ランダムな形態にある一以上
の0平均パッチを選択し、当該パッチの成分を疑似ラン
ダムな形態にかき乱すことにより当該パッチを変更し、
疑似ランダムな形態で選択された位置にある画素に当該
パッチを適用することにより履行される。
Description
理、特に、ウォーターマークとして知られる、目立たな
い、身元を確認し或いは本物であることを証明する情報
を画像に埋め込み、その埋め込まれた情報を検出する画
像処理に関する。本発明は、画像に当該画像のオーナー
の身元を確認するウォーターマークを埋め込むことがで
き、疑われる対象物がオリジナル画像のコピー又は修正
版であるか否かを決することができる著作権保護のシス
テム及び方法に具体化される。
を伴うコンピュータの急激な普及は、デジタル画像処理
技術の成長に大いに役だった。デジタル画像は、画像の
劣化の心配無しにコピーされ得るので、また、応用する
上で広範囲の要求に合致する高品質画像を提供するため
に、容易に修正され、高められ、適合され得るので、魅
力的である。
ける著作権の保護を望み、或いは無権限の複製行為の出
所を検出し、その正体を確認することを望む当該画像の
オーナーにとって心配の源でもある。
ナーの身元を確認でき、或いは無権限のコピーを生産す
るのに用いられたデバイスの正体を確認できる画像のよ
うな情報を他の情報、或いは保護対象物に埋め込む方法
を開発する企てがなされてきた。特に、出所の確認目的
のためには検出できるが、普通に見たのでは目に見え
ず、無権限に除去しようとする試みには耐え得る、出所
を確認する情報を画像に隠す方法を開発するために、相
当な努力がなされてきた。
は、当該画像を目に見える形で改変するものではない
が、適当な回復技術を用いれば検出し得るという意味
で、目立たないものであるべきである。他方、圧縮、ク
ロッピング、回転、翻訳、スケーリング、端部強調、他
のタイプのフィルタリング処理のような画像処理技術に
対して耐え、また、その埋め込まれた情報を除去し、或
いは覆い隠そうとする処理技術に対しても耐え得るもの
であるべきである。残念ながら、これら両方の要請は、
互いに相反するものである。
え得る情報を埋め込む、2つの基本的なタイプの情報秘
匿技術が開発された。1つのタイプの技術は、空間又は
ピクセル領域に当該情報を埋め込む。第2のタイプの技
術は、周波数スペクトラム領域に当該情報を埋め込む。
秘匿技術に関する評価のツールは、Petitcola
s他著、“Attacks on Copyright
Marking Systems”,Second
workshop on information h
iding, Lecture Notes inCo
mputer Science の1525巻,199
8年4月,218−238頁に記述されている。このS
tirMarkツールを使用してみて、秘匿技術の各々
は、他の技術に対する幾つかの利点を提供するが、残念
ながら、十分に広い範囲の画像処理技術に対して耐え得
る技術は未だ知られていないことが示された。幾つかの
タイプの画像処理技術に対して耐え得る技術は、他のタ
イプの画像処理技術に対して脆弱なのである。
当該情報の無権限な除去に対して耐え得る形態で、画像
に目立たない出所確認情報を埋め込むことができる情報
秘匿技術である。この意味で、画像処理が、もはや出所
確認情報を検出し得なくなる前に、当該画像を許容でき
ないレベルまで劣化させてしまうならば、その出所確認
情報は除去に対して耐え得るものと考えられる。
に、広範囲の信号処理技術による(当該情報の)消去又
は変更に対抗し得る充分に目立たない情報を効率的に埋
め込み、また、当該埋め込まれた情報を効率的に検出す
ることにある。
ば、信号成分を有する1つのデジタル入力信号が、各0
平均パッチは1つのアンカーパッチ成分と1以上の他の
パッチ成分から成り、1つの任意のパッチにおけるすべ
てのパッチ成分の平均値は略0である、複数の0平均パ
ッチから1つの選択されたパッチを識別すること、その
デジタル入力信号の内に、選択された位置に対応する1
つのアンカー信号成分を特定(識別)すること、その選
択されたパッチの各パッチ成分をそのデジタル入力信号
のそれぞれの信号成分で処理し、そのアンカーパッチ成
分はそのアンカー信号成分で処理され、その1以上の他
のパッチ成分は他のそれぞれの信号成分で処理される。
ュータシステムのような適当な装置によって実行されて
も良い。更に、そのコンピュータに実行される命令群
(プログラム)に具現化されても良い。
る、本発明の保護対象物について更に詳しく説明する。
効果を有するが、本発明の原理は画像に限らずテキスト
(文字)やオーディオ(音声)を含む広範囲の保護対象
物に適用される。
均パッチ群で処理することで実行される。パッチの語
は、本発明が用いられる各応用分野の諸要求に合うよう
にアレンジされた離散成分の1セットを意味する。画像
処理への応用では、1つのパッチの離散成分は、デジタ
ル画像の画素(ピクセルorピクチャーエレメント)に
一致するようにアレンジされる。パッチ(の離散)成分
は、本質的にどのようなパターンにもアレンジされ得
る。以下の開示を通して、パッチ(の離散)成分は矩形
のエリア内にアレンジされているが、どれも本発明の実
施に臨界的なものではない。0平均パッチの語は、その
平均が略0に等しい値を持つ(複数の)成分から成る1
パッチを意味する。平均値は略0であり、それには、正
確に0である場合と、0ではないがその違いはその応用
分野にとって数学的に重要ではない量だけ0と異なるに
過ぎない場合とがある。 非常に様々な0平均パッチが
考えられるが、以下には、どの成分も重要さは同じであ
る、2,3の基本的なパッチについてのみ述べる。
を含む、本質的に何らかの意味を持つ画像を伝送するデ
ジタル信号にとって、0はそのデジタル信号内のランダ
ムな位置に配置された多数の小0平均パッチに関する相
関度の期待値であるその相関度は0であることが期待さ
れて良く、その理由は、1つの意味を持つ画像の小さな
領域(複数)に亘って、デジタル信号の強度は、当該画
像のほとんどすべての場所でゆっくり変化するからであ
る。信号成分又はピクセルの強度は、その画像に現れる
エッジにおいては、もっとずっと速く変化するが、多数
のランダム配置に関して、エッジの、その相関度への貢
献度は実質上互いに打ち消し合うようになることを期待
して良い。
以下の説明と、同様の構成成分には同様の参照符号を付
した添付の図面とを参照することにより、よく理解され
得るだろう。以下の説明と図面とは、単なる例示である
に過ぎず、本発明の範囲を制限するものと理解されるべ
きではない。
号のような保護対象物にウォーターマーク又は指紋のよ
うな情報を埋め込み、そのような埋め込まれた情報を検
出する方法の各工程を示す。以下、“ウォーターマー
ク”の語を、関連する保護対象物の所有権を示す、埋め
込まれた情報の意味で用いることがある。このように、
ウォーターマークの有無は、その人が保護対象物のオー
ナーであるか否かを示すことができる。以下、“指紋”
の語を、保護対象物の特定のコピーの出所を識別する、
埋め込み情報の意味で用いることがある。例えば、“指
紋”は、当該保護対象物の印刷コピーを得るために使わ
れたプリンタのシリアルナンバーを伝達することができ
る。この開示では、“ウォーターマーク”の語は、どの
ようなタイプの情報でも参照されることが必須の包括的
な概念(広い意味)として用いる。
し、或いは後の工程の完遂を制御するために用いられる
情報を初期化するような初期化動作を行う。いわゆる乱
数生成器から得られる疑似乱数のシーケンスは、埋め込
み情報の権限なき消去に対抗することを可能にするため
に用いてもよい。好適には、乱数生成器は、生成器から
得られた特定の番号のシーケンスが、種又は初期値に応
答して変化し、その種を知らずして生成器の出力で予言
できるものはなく、生成器に番号のいずれかの特定のシ
ーケンスを生成させるであろう種を同定することは不可
能であるという意味で、暗号として強いものである。生
成器から得られる番号のシーケンスは、正確にはランダ
ムなものではないが、以下、単純化するために、そのよ
うなシーケンスをランダムなものとして言及する。
から1つのパッチを特定して選択する。好適実施例で
は、乱数のシーケンスによって当該パッチの選択はラン
ダムなものである。望まれれば、選択された1パッチの
成分は、いくつかのランダムな態様に変更され、かき乱
される。更に、1パッチのサイズは、いくつかのサイズ
の範囲からアットランダムに選択され得る。
図である。陰影を付けた領域と付けない領域とを逆にす
ることで別の4つの0平均パッチが形成される。各パッ
チにおける陰影を付けた領域は、−1の値を持つパッチ
成分を表している。各パッチにおける陰影を付けない領
域は、+1の値を持つパッチ成分を表している。図示の
ように、これら両領域の境界は直線として表されてい
る。しかしながら、実際のパッチにおけるこの境界は、
パッチ成分のちょうど半分が+1の値を持ち、残りの半
分が−1の値を持つように選ばれる。パッチが奇数の成
分を持つならば、センターの成分は0の値を与えられ
る。選択されたパッチの各成分の大きさは、固定量とし
ても良いし、或いはランダムな値としても良い。以下に
述べる1実施例では、パッチ成分の大きさは、保護対象
物と結びつけられて決められる。
ーパッチ成分”に指定され、保護対象物における特定の
位置で当該0平均パッチを“アンカー信号成分”と整列
させるのに用いられる。説明と図示を簡単にするため
に、以下の開示及び添付図面では、どの成分も同じ大き
さであり、上記アンカーパッチ成分がその左上隅にある
正方形のアレイから成る各パッチを想定している。図3
を参照して、パッチ10は、その成分11が上記したア
ンカーパッチ成分となる、4×4のパッチ成分のアレイ
から成る図2Cに示す基本パッチに対応している。
は、保護対象物内の選択された位置に対応するアンカー
信号成分を識別する。好ましくは、保護対象物内の当該
位置はランダムな態様で選択される。
はパッチの存在をチェックするために、選択されたパッ
チのアンカー成分をアンカー信号成分と整列させ、当該
選択されたパッチの成分を保護対象物のそれぞれの成分
で処理する。この処理の実行方法を以下に説明する。
理されるのならば、ステップ105では、すべての処理
が完了したか否かを決める。もし、完了していなけれ
ば、他のパッチを選択し、他の位置で保護対象物を処理
することにより、ステップ102〜104までの処理を
続ける。すべてのパッチについて処理が完了したら、ス
テップ106で、この方法は終了する。
護対象物を搬送するデジタル信号に1つ以上の0平均パ
ッチを付することにより、情報が当該保護対象物に埋め
込まれる。このことは、様々な方法で成し遂げられ得
る。以下の項目では、一般的なアプローチを説明する。
の実施例100は、以下のプログラムの一部に示されて
いる。このプログラムの一部は、Cプログラム言語の幾
つかの語句配列の特徴を含む構文法を用いた擬似コード
で表現されている。このプログラムの一部及びこの後記
述する他のプログラムの一部は、編集に適したソースコ
ードの一部であることを意図するものではないが、実行
可能な二三の様相をもたらすために提供される。
Watermarkのルーチンは、デジタル信号Iに、
B×BのサイズのL個の0平均パッチを付加する。ファ
ンクションRNG(a,z)は、aからzの範囲内で乱
数を返す乱数発生器であり、InitRNGのルーチン
は、シード値Kを用いて、その乱数発生器を初期化す
る。ファンクションGetSizeは、デジタル信号I
により搬送される画像の幅Wと高さHを返す。ファンク
ションSelectPatchは、0平均パッチN個の
セットから各パッチPをランダムに選択するのに用いら
れる。
に、各選択されたパッチ内の成分のペアーはランダムに
選択され、選択された成分の値は総計Qにより攪乱され
る。上記ペアーにおける1成分に関する値は上記総計Q
により増加され、当該ペアーにおけるその他の成分に関
する値は上記総計Qにより減少される結果、そのパッチ
の0平均性が保たれる。他の実施例では、このQの値は
ランダムに選択される。これらの攪乱は、ウォーターマ
ークを付加された保護対象物におけるパッチを発見する
のを、より困難にするためになされるが、結果としてパ
ッチが重大な高周波内容を持つ程度まで、それらパッチ
を攪乱することは避けるよう注意すべきである。高周波
内容を持つパッチは、通常、簡単なローパスフィルタリ
ングによって保護対象物から除去され得るからである。
いうことの意味について説明しておく。
間周波数よりも高くならないようにするのが望ましい。
即ち、図4に示すように、パッチの濃度変化は、元画像
の濃度変化よりもなだらかであるべきである。
イン)因子Gを用いてデジタル信号Iのランダムな位置
(x3,y3)にパッチPを付加するために援用され
る。このルーチンについては、以下に、さらに詳しく説
明する。 b.パッチの付加 パッチを付加する方法の実施例100において、ステッ
プ104では、各パッチ成分をそれぞれ対応する信号成
分と結合させることにより保護対象物を搬送するデジタ
ル信号を処理する。図3において、パッチ10における
アンカーパッチ成分11は、デジタル信号20における
アンカー信号成分21と整列されて示されている。この
整列によれば、パッチ成分11は信号成分21に対応
し、パッチ成分12は信号成分22に対応する。破線2
9は、パッチ10がこの形に整列された時のパッチ10
のアウトラインを図示している。対応する成分同士は、
例えば、加算により結合されても良い。
は、以下のプログラムの一部に示されている。
chのルーチンは、パッチPにおける成分を、選択され
た位置(x,y)で整列されたそれぞれのアンカー成分
を有するデジタル信号Iの対応する成分に結合させる。
各パッチ成分は、利得(ゲイン)因子Gによりスケール
され、この利得(ゲイン)因子Gは、付加されるパッチ
を目立たないようにすることと、そのマークを付加した
画像にその後改変が加えられても当該パッチが検出され
得る蓋然性を高めること、の両者のバランスを取るよう
に選択される。この後述べる他の実施例同様、本実施例
においても、パッチPは正方形であるものとされる。プ
ログラムの一部では、当該パッチの各サイドの長さは記
号Bで表される。
夫を諸実施例に含ませても良い。例えば、デジタル信号
Iの境界線の外に存在する座標(x+j,y+i)にお
ける成分は、修飾される必要はない。かかる実施例で
は、信号Iにより表される画像の寸法は、上記ルーチン
に提供され、或いは幾つかの態様で引き出される。別の
工夫では、パッチ成分と対応する信号成分との結合から
生じる信号成分値を、当該信号成分の許容されるダイナ
ミックレンジに制限する。例えば、デジタル信号Iの信
号成分が0から255のダイナミックレンジを持つなら
ば、パッチ成分と信号成分との結合から生じる信号成分
値はこのレンジに制限されるべきである。 3.埋め込まれた情報の検出 a.ウォーターマークの検出 ウォーターマークのような埋め込み情報を検出する方法
の実施例100は、以下のプログラムの一部に示されて
いる。このプログラムの一部は、上に示したウォーター
マークを付加する方法に関するものと同様である。
eWatermarkのルーチンは、デジタル信号Jと
L個のパッチすべてとの間の相関度の平均値を返す。デ
ジタル信号Iにより搬送される原画像の幅Wと高さH
は、このルーチンを正しく動作させるために必要とされ
る。これらの寸法はデジタル信号Jから引き出されると
いうよりも、むしろこのルーチンに供給されるものであ
り、その理由は、たとえデジタル信号Jがコピーされ、
或いはデジタル信号Iから導き出されたとしても、デジ
タル信号Jにより表される原画像の寸法は、画像処理の
幾つかのフォームにより変えられ得るからである。以下
に述べるCorrelatePatchのルーチンは、
(x3,y3)の位置でのパッチPとデジタル信号Jと
の相関度を算出する。このプログラムの一部は、実際の
応用においてウォーターマークを検出するのに必要とさ
れる多くの特徴を欠いている。例えば、デジタル信号J
により搬送される原画像を修飾するのに使われたかもし
れない画像処理技術に関して、幾つかの用意がなされる
べきである。そのような画像処理の例には、クロッピン
グ、ローテーション、翻訳及びイメージワーピングが含
まれる。幾つかの用意は、“サーチ空間”内において、
デジタル信号を様々に翻訳することにより形成される多
くの異なる画像において、ウォーターマークを測定する
ことですることができる。
クする方法の実施例100において、ステップ104で
は、各パッチ成分のそれぞれ対応する信号成分との相関
度を算出することにより、保護対象物を搬送するデジタ
ル信号を処理する。図3に示された例を再び参照し、パ
ッチ成分11と信号成分21との相関度及びパッチ成分
12と信号成分22との相関度も、ステップ104の相
関度の算出に含まれる。相関値は、対応する成分同士の
積を合計することにより算出しても良い。
の実施例は、以下のプログラムの一部に示されている。
atePatchのファンクションは、選択されたパッ
チPと、選択された位置(x,y)で整列されたそれぞ
れのアンカー成分を持つデジタル信号Jとの相関度を算
出する。必要であり或いは望ましければ、更なる工夫を
諸実施例に含ませても良い。例えば、デジタル信号Jの
境界線の外に存在する座標(x+j,y+i)における
成分は、相関値に含ませるべきではない。デジタル信号
Jにより搬送される画像のサイズは、この目的のため
に、ルーチンに提供することが可能である。 4.代替的な信号処理方法 図5に示されたダイアグラムは、デジタル信号により搬
送される保護対象物に情報を埋め込む方法200のステ
ップを図示している。この第2の方法は上述した第1の
方法に酷似しているが、信号成分をラスター形式で処理
するため、多くの実行点において好ましいものである。
この様相は、上記のデジタル信号を保存するのに必要と
されるメモリーを減少させ、上記デジタル信号を受信
し、バッファし、処理し、その後、送信するのに必要と
なる処理の遅延をも減少させる。
数発生器を初期化し、又は後続のステップの遂行を制御
するのに用いられる情報を初期化するような初期化動作
が実施される。ステップ202では、複数の0平均パッ
チから1パッチを識別し、選択する。ステップ203で
は、デジタル信号内の選択された位置に対応する、当該
デジタル信号におけるアンカー成分を識別する。ステッ
プ204では、同一物(乱数発生器により生じるビット
のような、パッチを再生するのに必要な情報)とアンカ
ー位置とを、後の使用のために保存する。仮に、デジタ
ル信号により搬送される情報が、1より多いパッチにつ
いて処理されるならば、ステップ205では、すべての
パッチが選択されたか否かを決める。すべてのパッチが
選択されてないならば、別のパッチとデジタル信号内の
別の位置とを選択することにより、ステップ202及び
203を継続する。
ップ206で、ステップ204で保存しておいたパッチ
の同一物とアンカー位置とを獲得し、この情報をラスタ
ー形式によった位置により並び替える。例えば、デジタ
ル信号Iがライン状に配された信号成分によって表され
るならば、ラインによる信号成分の位置が主たる並び替
え順序であり、それら各ライン内における信号成分の位
置は従たる並び替え順序となる。
の方法について上述したのと同様の仕方により処理す
る。パッチは、パッチ成分を信号成分と結合させること
により付加され、対応するパッチ成分と信号成分との相
関を取ることにより検出される。信号成分はラスター形
式で処理されているので、デジタル信号全体を一度にメ
モリーに保存する必要はない。各信号成分は独立に処理
され得る。この方法は、所要のメモリー量を減少させる
ことで実施コストの低減を望む応用例及び/又は所望の
信号処理を行う前にデジタル信号全体を受信する必要を
避けることで処理の遅延を減らすことを望む応用例にお
いて特に魅力がある。ステップ208では、方法200
の終了に必要な動作を行う。 B:著作権保護 上述した方法の原理は、保護対象物のオーナーを識別
し、疑われる対象物が“オリジナル”の保護対象物のコ
ピー又は修正版であるか否かを決め得る情報で、その保
護対象物にマークを付け得る著作権保護のシステムや方
法に適用可能である。 1.ウォーターマークの付加 著作権保護システムに関する一つのスキームでは、保護
されるべき一以上の保護対象物のオーナーは、初めに、
シークレットキーSとパブリックキーUから成る一対の
キー(S,U)を発生させ、パブリックキーUをサーバ
ーに登録する。サーバーは、当該オーナーに、特殊のI
D(identifier)Oを交付する。当該オーナ
ーがデジタル信号Iのウォーターマーク付きコピーを配
付したい時は、オーナーは、ランダムな数ビットのシー
ケンスRを発生させ、以下のプログラムの一部に示され
ているようなウォーターマーキング手続きを用いて、デ
ジタル信号Iのコピーに、ウォーターマークを付加す
る。
lSignatureのルーチンは、オーナーID(i
dentifier)O、シークレットキーS及びラン
ダムな数ビットのシーケンスRを使用したデジタルサイ
ンKを得るために用いられる。代替的な実施例では、デ
ジタル信号IがデジタルサインKを発生させるためにも
用いられる。好適には、シーケンスRは、ウォーターマ
ークを付加するために用いられる乱数発生器RNGから
は得られない。コピーImはデジタル信号Iでできてお
り、この後、上述したApply Watermark
のルーチンを用いてマークを付加される。デジタルサイ
ンK,デジタル信号Iにより表される画像の幅Wと高さ
H、及びコピーImは、ウォーターマークを付加した信
号に関するID(identifier)を表す。これ
ら3つの値は、ウォーターマークIDとして保存されて
も良い。或いは、ウォーターマークID(identi
fier)Mを発生させるルーチンMarkIDにより
これら3つの値が使用されても良い。ランダムシーケン
スRが異なるとデジタルサインKも変わるので、オーナ
ーは、異なるランダムシーケンスRを使ったPutWa
termarkの適用を単に繰り返すことにより、デジ
タル信号Iの、それぞれ対応するウォーターマークID
を伴う追加のウォーターマーク付きコピーを発生させて
も良い。
は、将来の使用に備えて、ウォーターマークを付加した
デジタル信号IのコピーImと共にウォーターマークI
D(identifier)Mを保存する。代替的に
は、必要とあらばオーナーがウォーターマークを付加し
たデジタル信号IのコピーImを再び創作できるよう
に、ウォーターマークID(identifier)M
はオリジナルのデジタル信号I及びランダムシーケンス
Rと共に保存されても良い。ウォーターマークを付加し
たデジタル信号IのコピーImは、望む通りに配付され
て良い。 2.ウォーターマークの検出 たとえデジタル信号Jがデジタル信号Iの正確な複写で
はないバージョンであるとしても、そのデジタル信号J
においてウォーターマークは検出されるべきである。例
えば、デジタル信号Jは、デジタル信号Iにより表され
る原画像のクロップされ、回転され、スケーリングさ
れ、翻訳され、或いはフィルタリングされたバージョン
である画像を表すかもしれない。この理由により、考え
られるウォーターマークに関し、デジタル信号Jの多く
のバリエーションが画像サーチ空間において試験される
べきである。全画像サーチ空間は、FR ×FS ×FO に
より表示される。
回転と画像フリップのセットを表す。当該セットの各成
分fR はデジタル信号Jにより表される画像の特定の回
転又はフリップに対応する。典型的には、当該セット
は、約0.1度のステップで約3度以内の回転に限定さ
れる。より小さい角度から先に試される。回転は、いわ
ゆる最近傍補間法、及びA.W.Paeth著“A F
ast Algorithm for General
Raster Rotation” Graphic
s Gems,A.S. Glassner,ed.,
1990年,179−195頁に記述された3分割回転
法を含む多くの方法で実行されてよい。
スケーリング処理のセットを表す。当該セットの各成分
fS はデジタル信号Jにより表される画像の特定のスケ
ーリングに対応する。典型的には、当該セットは、約
0.01のステップで約0.95から約1.05までの
スケーリングレンジに限定される。スケーリングは、い
わゆる最近傍補間法を含む多くの方法で実行されてよ
い。
オフセット又は画像翻訳処理のセットを表す。当該セッ
トの各成分fO はデジタル信号Jにより表される画像の
特定のオフセットに対応する。典型的には、当該セット
は、先行情報又は複雑さの要求に基づき制限され得る水
平及び鉛直の両方向へのオフセットを含む。好適には、
B/2のオーダーの荒いインクリメント、ここで、Bは
0平均パッチのサイズである、が最初に用いられ、1画
素のオーダーのインクリメントは、最も高い平均の相関
値についてサーチを強化するために用いられる。
を検出する方法120のステップを示している。
る。ステップ122では、サーチ空間から画像を選択
し、ステップ123では、選択された画像と予期される
ウォーターマークとの相関度を測定する。ステップ12
4では、測定された相関度が選択された画像内にウォー
ターマークが存在すると結論するに充分高いものである
か否かを決定する。充分高いものである場合には、ステ
ップ125で、ウォーターマークが存在するという指標
を発生し、方法120を終了する。測定された相関度が
充分高いものでない場合には、ステップ126で、サー
チ空間から選択され試験される画像が他にあるか否かを
決定する。他にある場合には、ステップ122に戻る。
他にない場合には、ステップ127で、選択された画像
のいずれにもウォーターマークは発見されなかったとい
う指標を発生し、方法120を終了する。
マークの存在は、以下のプログラムの一部に示されてい
るようなウォーターマーク検査手続きを用いて検査され
る。以下のルーチンが値Falseを返したならば、そ
れは、単に、画像サーチ空間にウォーターマークは発見
されなかったことを意味する。望ましければ、より大き
いサーチ空間を用いることができる。
Hは、ウォーターマークID(identifier)
Mから得られる。MeasureWatermarkの
ファンクションを用いて、ランダムなウォーターマーク
相関度csは、ランダムに生じるキーK´及び画像サー
チ空間からランダムに選択された諸画像を用いて得られ
る。これらランダムな相関値の標準的な偏差sdは、閾
値tsd、典型的にはtは5である、において用いられ
る。
験される。MeasureWatermarkのルーチ
ンが特定の画像Jmに関して、閾値tsdを越える平均
の相関値を返した場合、CheckWatermark
のファンクションは、ウォーターマークが発見されたこ
とを示す値Trueを返す。そうでない場合、サーチ空
間における残りの画像についてMeasureWate
rmarkのルーチンが継続する。サーチ空間における
いずれの画像についてもウォーターマークは発見されな
かった場合には、CheckWatermarkのファ
ンクションは、値Falseを返す。
Jには特定のウォーターマークが含まれていると判断し
たならば、その状況を解決するために、その後のステッ
プが取られる。デジタル信号Jのオーナーがデジタル信
号Iのオーナーによりなされたオーナー適格のクレーム
(苦情)について争うならば、その争いを仲裁するため
に、その後のステップを取ることができる。これらにつ
き、以下に述べる。 3.ウォーターマーク争議の仲裁 二三の追加の手続きが、著作権保護システムにおける仲
裁手続きを実行するために用いられる。一の追加の手続
きは、オーナーのデジタルサインが本物であることを証
明する。この手続きは、AuthenticateOw
ner(O,M)のファンクションとして表現され、こ
のファンクションは、オーナーOについて、そのデジタ
ルサインKが本物であることを証明し、また、Digi
talSignatureのファンクションと対となっ
て立証するものである。PutWatermarkにお
けるサイン発生ステップが原画像をも使う場合、Aut
henticateOwner(O,M)のファンクシ
ョンもまた、原画像をも使う必要があるだろう。
J)のファンクションであり、このファンクションは、
2つのデジタル信号IとJにより表される両画像間の類
似性を評価する。代替的には、両画像間の類似性は目視
検査により評価することもできる。
より表される画像のオーナー適格についての争いの解決
の一助となる方法130のステップを示している。
係争中のオーナーO(i)から、かれらのそれぞれのウ
ォーターマークID(identifier)M(i)
と、デジタル信号I(i)により表される原画像を受け
取る。ステップ132では、仲裁人は、それら係争中の
オーナーO(i)のうち、デジタル信号Jにかれらのそ
れぞれのウォーターマークの存在を証明できないオーナ
ーO(i)に対し、彼等のオーナー適格についてのクレ
ーム(苦情)を拒絶する。これは、上述したCheck
Watermark(J,M(i))のファンクション
を用いて達成可能である。ステップ133では、仲裁人
は、それら係争中のオーナーO(i)のうち、かれらの
それぞれのウォーターマークID(identifie
r)M(i)から得られるデジタルサインK(i)を証
明できないオーナーO(i)に対し、彼等のオーナー適
格についてのクレーム(苦情)を拒絶する。これは、A
uthenticateOwner(O(i),M
(i))のファンクションを用いて達成可能である。ス
テップ134では、仲裁人は、それら係争中のオーナー
O(i)のうち、他のいずれかの係争中のオーナーO
(j)のウォーターマーク無しには元のデジタル信号I
を生産できないオーナーO(i)に対し、彼等のオーナ
ー適格についてのクレーム(苦情)を拒絶する。ステッ
プ134は、他の係争中のオーナーのウォーターマーク
を既に含んでいるデジタル信号に、1以上の係争中のオ
ーナーがかれら自身のウォーターマークを付けた場合に
必要とされる。ウォーターマークは除去できないとする
ならば、最も早くウォーターマークを付けた画像のオー
ナーだけが、他のすべての係争中のオーナーのウォータ
ーマークを有していないデジタル信号を生産できる。
ジタル信号Jの真のオーナーが含まれていない場合に
は、その真のオーナーを識別し得るものではない。最も
早くウォーターマークを付けたオーナーだけを識別し得
る。更に、この方法は、2以上の係争中のオーナーがデ
ジタル信号のコピーを独自に獲得し、彼等それぞれのウ
ォーターマークを付けた場合、それら2以上の係争中の
オーナー間の争議を解決し得ない。
プログラムの一部により実行され、このプログラムの一
部では、各オーナーは元のデジタル信号Iとマークを付
けたデジタル信号Imの双方を提供する。
中のオーナーについて、争われているデジタル信号J、
オーナーIDのアレイO、元のデジタル信号I、マーク
を付けたデジタル信号Im、及びウォーターマークID
s(identifiers)Mを受け取る。パラメー
ターaは、係争中のオーナーの数である。“for”の
ループは、上述したステップ132と133を実行し、
また、争われているデジタル信号Jと元の及びマークを
付けたデジタル信号I及びImが十分に似ているかどう
かを判断する。“for each”のループは、上述
したステップ134を実行する。Reject(O
(i))のルーチンは、そのオーナーiをそれ以降考慮
しないように捨てる。Accept(O(i))のルー
チンは、そのオーナーO(i)がデジタル信号Jの潜在
的に有効なオーナーであることを示す。
rateのルーチンを用いる仲裁人が係争中の各オーナ
ーが開示した情報を不正に使用できるという欠点を持
つ。例えば、オーナーO(i)についてウォーターマー
クID(identifier)M(i)を受け取った
ならば、その仲裁人は、デジタルサインKを引き出し、
他のデジタル信号にそのオーナーのウォーターマークで
マークを付けるためにそのサインを用いることができて
しまう。かかる情報の漏洩を避けるひとつの方法は、キ
ーを発生するのにデジタル信号自体を必要とするように
含ませることである。上述したように、デジタル信号I
は、デジタルサインを発生させるルーチンであるDig
italSignatureを使った代替実施例におい
て用いてもよい。この場合、デジタルサインは、また、
AuthenticateOwner(O,I,M)の
ファンクションのためにも提供されなければならない。
デジタルサインの発生においてデジタル信号Iを用いる
システムは、オーナーOのサインは、仲裁人がそのオー
ナーOに属する他の画像からウォーターマークを捏造し
又は取り去ったとしても、その仲裁人でさえ使用できな
いという利点を持つ。 C.実現手段 本発明は、典型的なパーソナルコンピュータシステムに
おけるソフトウェアを含む様々な方法で実現される。図
8は、本発明の様々な様相を実現するのに用いられる典
型的なパーソナルコンピュータシステム40の機能ブロ
ック図である。CPU42は、コンピューティング資源
を供給する。入出力コントロール43は、キーボードや
マウスのような入出力デバイス44へのインタフェース
を表す。RAM45は、システムランダムアクセスメモ
リ(RAM)である。保存コントロール46は、磁気テ
ープやディスク、或いは光媒体のような記録媒体を含む
保存デバイス47へのインタフェースを表す。記録媒体
は、オペレーティングシステム、ユーティリティ、及び
アプリケーションに関する指令のプログラムを記録する
のに用いてもよく、本発明の様々な様相を実現するため
のプログラムの実施例を含んでもよい。ディスプレイコ
ントロール48は、ディスプレイデバイス49へのイン
タフェースを提供する。スキャナコントロール50は、
光学スキャナのような入力デバイスであるスキャナデバ
イス51へのインタフェースを表す。プリンタコントロ
ール52は、インクジェットプリンタのような出力デバ
イスであるプリンタデバイス53へのインタフェースを
表す。
ムコンポーネントは、1以上の物理バスを表すバス41
に接続されている。例えば、いわゆるISAバスだけを
含むパーソナルコンピュータもある。他にもVESAロ
ーカルバス基準やPCIローカルバス基準のようなバス
の基準に従ったより高いバンド帯域のバスとISAバス
とを含むパーソナルコンピュータもある。好適には、デ
ィスプレイコントロール48は、ディスプレイの処理速
度を向上させるために高いバンド帯域のバスに接続され
る。バス技術は、本発明を実践するのに必要とされるも
のではない。
される機能は、離散ロジックコンポーネント、1以上の
ASIC(特定用途向き集積回路)、及び/又はプログ
ラム制御プロセッサを含む様々な方法で実現されるコン
ポーネントにより実行し得る。これらのコンポーネント
が実現される態様は、本発明にとって重要ではない。例
えば、本発明を実践するのに必要とされる動作は、保存
デバイス47に蓄積され、RAM45にコピーされ、C
PU42により遂行される指示のプログラムによって、
コンピュータシステム40のようなコンピュータシステ
ムにおいて実行可能である。本発明の様々な様相は、デ
バイスドライバとして知られるタイプのプログラムにお
いて便宜よく実行可能である。
磁気ディスク、光ディスク、及び超音波から紫外線まで
の周波数を含むスペクトラムのベースバンド又は修正さ
れた帯域の通信経路を含む、様々なマシンが読取り可能
な媒体により提供される。本発明の様々な様相は、ま
た、コンピュータシステム40の様々なコンポーネント
においてASIC、汎用集積回路、リードオンリーメモ
リ(ROM)やRAMの様々なフォームに具現されたプ
ログラムにより制御されるマイクロプロセッサ、その他
の技術により実行可能である。
べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、特許
請求の範囲を逸脱しない限り他の様々な実施形態に適用
され得る。
形を矩形で述べたが、三角形或いは円形等矩形でなくて
も良いのは勿論である。更に、パッチを埋め込むのは、
著作物の全体ではなく、例えば、作画領域の中心側半分
というように作画部分のある領域に限って埋め込んでも
良い。
は、著作物の余白部分に付加しても良い。
込まれた情報を検出する方法の各工程を示す(フローチ
ャート)。
ある。
ッチ(4つの0平均パッチのうちFIG.2Cのもの)
を示す。
ための図である。
報を埋め込む方法の各工程を示す(フローチャート)。
(フローチャート)。
する争いの解決を助ける方法の各工程を示す(フローチ
ャート)。
る典型的なパーソナルコンピュータシステムの機能ブロ
ック図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 信号成分から成るデジタル入力信号を処
理する方法であって、 各0平均パッチが一のアンカー
パッチ成分と略0に等しい平均値を持つ一以上の他のパ
ッチ成分とから成る複数の0平均パッチから、選択され
た一のパッチを特定するステップと、 前記デジタル入
力信号内の選択された一の位置に対応する一のアンカー
信号成分を特定するステップと、 前記選択された一の
パッチの各パッチ成分を前記デジタル入力信号のそれぞ
れの信号成分で処理するステップとを有し、 前記アンカーパッチ成分は前記アンカー信号成分で処理
され、前記一以上の他のパッチ成分は他のそれぞれの信
号成分で処理されることを特徴とする信号処理方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の前記デジタル入力信号に
一のウォーターマークを付加する方法であって、 前記デジタル入力信号を処理するステップは、前記選択
された一のパッチの各パッチ成分を前記デジタル入力信
号のそれぞれの信号成分と結合させるものであり、該結
合において、前記アンカーパッチ成分は前記アンカー信
号成分と結合され、前記一以上の他のパッチ成分は前記
他のそれぞれの信号成分と結合されることを特徴とする
ウォーターマークの付加方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の前記デジタル入力信号に
おける一のウォーターマークを検出する方法であって、 前記デジタル入力信号を処理するステップは、前記選択
された一のパッチの各パッチ成分の前記デジタル入力信
号のそれぞれの信号成分との相関度を算出するものであ
り、該算出において、前記アンカーパッチ成分は前記ア
ンカー信号成分と相関づけられ、前記一以上の他のパッ
チ成分は前記他のそれぞれの信号成分と相関づけられる
ことを特徴とするウォーターマークの検出方法。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の方法
において、 一以上の追加の選択されたパッチを特定するステップ
と、 前記デジタル入力信号内の一以上の追加の選択された位
置に対応するアンカー信号成分を特定するステップと、 前記追加の選択されたパッチの各パッチ成分を前記デジ
タル入力信号のそれぞれの信号成分で処理するステップ
とを有し、 前記アンカーパッチ成分のそれぞれの追加の選択された
パッチは、それぞれの追加の選択された位置に対応する
前記アンカー信号成分で処理され、前記一以上の他のパ
ッチ成分は他のそれぞれの信号成分で処理されることを
特徴とする方法。 - 【請求項5】 請求項4記載の方法において、前記信号
成分は、ラスター形式に整えられた情報成分を表し、前
記パッチ成分と信号成分は、前記ラスター内の信号成分
順序によったシーケンス形式に処理されることを特徴と
する方法。 - 【請求項6】 請求項1乃至4のいずれかに記載の方法
において、 更に、前記パッチ成分の値を、それぞれの選択されたパ
ッチにおける当該パッチ成分の前記平均値が略0に等し
いような疑似乱数のシーケンスによって変更するステッ
プを有することを特徴とする方法。 - 【請求項7】 請求項1乃至4のいずれかに記載の方法
において、 選択されたパッチとアンカー信号成分が、疑似乱数のシ
ーケンスによって特定されることを特徴とする方法。 - 【請求項8】 請求項1乃至4のいずれかに記載の方法
において、 更に、前記パッチ成分を、疑似乱数のシーケンスによっ
てスケーリングするステップを有することを特徴とする
方法。 - 【請求項9】 請求項1乃至8のいずれかに記載の方法
において、 前記パッチは、前記デジタル入力信号により表される元
画像の空間周波数よりも高周波の成分を有していないこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項10】 信号成分から成るデジタル入力信号を
処理する装置であって、 各0平均パッチが一のアンカーパッチ成分と略0に等し
い平均値を持つ一以上の他のパッチ成分とから成る複数
の0平均パッチから、選択された一のパッチを特定する
手段と、 前記デジタル入力信号内の選択された一の位置に対応す
る一のアンカー信号成分を特定する手段と、 前記選択された一のパッチの各パッチ成分を前記デジタ
ル入力信号のそれぞれの信号成分で処理する手段とを有
し、 前記アンカーパッチ成分は前記アンカー信号成分で処理
され、前記一以上の他のパッチ成分は他のそれぞれの信
号成分で処理されることを特徴とする信号処理装置。 - 【請求項11】 デバイスによって読取り可能であり、
デジタル入力信号を処理するための方法を前記デバイス
に実行させるための指示命令のプログラムを具現する媒
体であって、 前記方法は、 各0平均パッチが一のアンカーパッチ成分と略0に等し
い平均値を持つ一以上の他のパッチ成分とから成る複数
の0平均パッチから、選択された一のパッチを特定する
処理と、 前記デジタル入力信号内の選択された一の位置に対応す
る一のアンカー信号成分を特定する処理と、 前記選択された一のパッチの各パッチ成分を前記デジタ
ル入力信号のそれぞれの信号成分で処理する処理とを有
し、 前記アンカーパッチ成分は前記アンカー信号成分で処理
され、前記一以上の他のパッチ成分は他のそれぞれの信
号成分で処理されることを特徴とする記録媒体。
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