JP2000350011A - 画像処理装置および画像処理方法、並びに媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の画質を劣化させず、かつデータ量を増
加させずに、情報を埋め込む。 【解決手段】 埋め込み符号化器３では、画像を構成す
る一部の画素が選択され、その選択された画素につい
て、付加情報との排他的論理和が演算されることによ
り、画素に、付加情報が埋め込まれ、埋め込み画像が出
力される。一方、埋め込み復号器６では、埋め込み画像
を構成する一部の画素が選択され、その選択された画素
について、所定のデータとの排他的論理が演算される。
さらに、その排他的論理和が演算された画素と、選択さ
れた画素以外の画素との間の相関が演算され、その相関
に基づいて、選択された画素を復号するための、排他的
論理和を演算すべきデータが決定される。そして、その
決定されたデータに基づいて、選択された画素と、その
画素に埋め込まれた付加情報とが復号される。

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、並びに媒体に関し、再生画像の画質の
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、並びに媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】信号に対して、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、デ
ィジタルオーディオデータの最下位ビットや、下位２ビ
ットなどを、埋め込む情報に変換するものなどがある。
この手法は、ディジタルオーディオデータの下位ビット
が、その音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ディ
ジタルオーディオデータは、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、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、下位ビ
ットは、音質に、あまり影響を与えないことから、ディ
ジタルオーディオデータは、情報が埋め込まれた状態で
出力される。

【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、本来の信号と異なる信号が出力され
る。従って、信号がオーディオデータである場合には、
その音質に、また、信号がビデオデータである場合に
は、その画質に、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、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、画像を構成する一部の画素を選択する選択手
段と、選択手段によって選択された画素について、情報
との排他的論理和を演算することにより、画素に、情報
を埋め込む演算手段とを含むことを特徴とする。

【０００６】演算手段には、選択手段によって選択され
た画素のうちの一部の画素について、情報を表すビット
列との排他的論理和を演算させ、残りの画素について、
その情報を表すビット列と逆順のビット列との排他的論
理和を演算させることができる。

【０００７】画像を所定のブロックに分割する分割手段
をさらに設けることができ、この場合、選択手段には、
ブロックを構成する一部の画素を選択させることができ
る。

【０００８】請求項４に記載の画像処理方法は、画像を
構成する一部の画素を選択する選択ステップと、選択ス
テップで選択された画素について、情報との排他的論理
和を演算することにより、画素に、情報を埋め込む演算
ステップとを含むことを特徴とする。

【０００９】請求項５に記載の媒体がコンピュータに実
行させるプログラムは、画像を構成する一部の画素を選
択する選択ステップと、選択ステップで選択された画素
について、情報との排他的論理和を演算することによ
り、画素に、情報を埋め込む演算ステップとを含むこと
を特徴とする。

【００１０】請求項６に記載の画像処理装置は、情報埋
め込み画像を構成する一部の画素を選択する選択手段
と、選択手段によって選択された画素について、所定の
データとの排他的論理和を演算する演算手段と、排他的
論理和が演算された画素と、選択手段によって選択され
た画素以外の画素との間の相関を演算する相関計算手段
と、相関に基づいて、選択手段によって選択された画素
を復号するための、その画素と排他的論理和を演算する
データを決定する決定手段と、決定手段によって決定さ
れたデータに基づいて、選択手段によって選択された画
素を復号するとともに、その画素に埋め込まれた情報を
復号する復号手段とを含むことを特徴とする。

【００１１】演算手段には、選択手段によって選択され
た画素のうちの一部の画素について、所定のデータを表
すビット列との排他的論理和を演算させ、残りの画素に
ついて、その所定のデータを表すビット列と逆順のビッ
ト列との排他的論理和を演算させることができる。

【００１２】情報埋め込み画像を所定のブロックに分割
する分割手段をさらに設けることができ、この場合、選
択手段には、ブロックを構成する一部の画素を選択させ
ることができる。

【００１３】相関計算手段には、排他的論理和が演算さ
れた画素について、その画素の周辺にある画素であっ
て、選択手段によって選択された画素以外の画素との間
の相関を演算させることができる。

【００１４】また、相関演算手段には、排他的論理和が
演算された画素について、選択手段によって選択された
画素以外の画素との間の相関の他、既に復号された画素
との間の相関も演算させることができる。

【００１５】請求項１１に記載の画像処理方法は、情報
埋め込み画像を構成する一部の画素を選択する選択ステ
ップと、選択ステップで選択された画素について、所定
のデータとの排他的論理和を演算する演算ステップと、
排他的論理和が演算された画素と、選択ステップで選択
された画素以外の画素との間の相関を演算する相関計算
ステップと、相関に基づいて、選択ステップで選択され
た画素を復号するための、その画素と排他的論理和を演
算するデータを決定する決定ステップと、決定ステップ
で決定されたデータに基づいて、選択ステップで選択さ
れた画素を復号するとともに、その画素に埋め込まれた
情報を復号する復号ステップとを含むことを特徴とす
る。

【００１６】請求項１２に記載の媒体がコンピュータに
実行させるプログラムは、情報埋め込み画像を構成する
一部の画素を選択する選択ステップと、選択ステップで
選択された画素について、所定のデータとの排他的論理
和を演算する演算ステップと、排他的論理和が演算され
た画素と、選択ステップで選択された画素以外の画素と
の間の相関を演算する相関計算ステップと、相関に基づ
いて、選択ステップで選択された画素を復号するため
の、その画素と排他的論理和を演算するデータを決定す
る決定ステップと、決定ステップで決定されたデータに
基づいて、選択ステップで選択された画素を復号すると
ともに、その画素に埋め込まれた情報を復号する復号ス
テップとを含むことを特徴とする。

【００１７】請求項１３に記載の画像処理装置は、画像
を構成する一部の画素を選択する第１の選択手段と、第
１の選択手段によって選択された画素について、情報と
の排他的論理和を演算することにより、画素に、情報を
埋め込み、情報埋め込み画像を出力する第１の演算手段
と、情報埋め込み画像を構成する一部の画素を選択する
第２の選択手段と、第２の選択手段によって選択された
画素について、所定のデータとの排他的論理和を演算す
る第２の演算手段と、排他的論理和が演算された画素
と、第２の選択手段によって選択された画素以外の画素
との間の相関を演算する相関計算手段と、相関に基づい
て、第２の選択手段によって選択された画素を復号する
ための、その画素と排他的論理和を演算するデータを決
定する決定手段と、決定手段によって決定されたデータ
に基づいて、第２の選択手段によって選択された画素を
復号するとともに、その画素に埋め込まれた情報を復号
する復号手段とを含むことを特徴とする。

【００１８】請求項１に記載の画像処理装置および請求
項４に記載の画像処理方法、並びに請求項５に記載の媒
体においては、画像を構成する一部の画素が選択され、
その選択された画素について、情報との排他的論理和を
演算することにより、画素に、情報が埋め込まれる。

【００１９】請求項６に記載の画像処理装置および請求
項１１に記載の画像処理方法、並びに請求項１２に記載
の媒体においては、情報埋め込み画像を構成する一部の
画素が選択され、その選択された画素について、所定の
データとの排他的論理和が演算される。さらに、排他的
論理和が演算された画素と、選択された画素以外の画素
との間の相関が演算され、その相関に基づいて、選択さ
れた画素を復号するための、その画素と排他的論理和を
演算するデータが決定され、その決定されたデータに基
づいて、選択された画素が復号されるとともに、その画
素に埋め込まれた情報が復号される。

【００２０】請求項１３に記載の画像処理装置において
は、画像を構成する一部の画素が選択され、その選択さ
れた画素について、情報との排他的論理和を演算するこ
とにより、画素に、情報が埋め込まれ、情報埋め込み画
像が出力される。一方、情報埋め込み画像を構成する一
部の画素が選択され、その選択された画素について、所
定のデータとの排他的論理和が演算される。さらに、排
他的論理和が演算された画素と、選択された画素以外の
画素との間の相関が演算され、その相関に基づいて、選
択された画素を復号するための、その画素と排他的論理
和を演算するデータが決定される。そして、その決定さ
れたデータに基づいて、選択された画素が復号されると
ともに、その画素に埋め込まれた情報が復号される。

【００２１】

【発明の実施の形態】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。

【００２２】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。

【００２３】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）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。

【００２４】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（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。

【００２５】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。

【００２６】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る。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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、相関性があり、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。

【００３１】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）。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】次に、図４は、以上のように、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図１の符号化を行う埋め込み符
号化器３の構成例を示している。

【００３７】画像データベース１から供給される画像
は、フレームメモリ３１に供給されるようになされてお
り、フレームメモリ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ようにな
されている。

【００３８】CPU(Central Processing Unit)３２は、プ
ログラムメモリ３３に記憶されたプログラムを実行する
ことで、フレームメモリ３１に記憶された画像を対象
に、後述する埋め込み符号化処理を行うようになされて
いる。即ち、CPU３２は、付加情報データベース２から
供給される付加情報を、フレームメモリ３１に記憶され
た画像に埋め込むようになされている。

【００３９】プログラムメモリ３３は、例えば、ROM(Re
ad Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などで構
成され、CPU３２に、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を記憶している。

【００４０】出力I/F（Interface）３４は、フレームメ
モリ３１から、付加情報の埋め込まれた画像を読み出
し、符号化データとして出力するようになされている。

【００４１】なお、フレームメモリ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、フレームメ
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、CPU３２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、および埋め込み符号化処理後の画
像（符号化データ）の出力を、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。

【００４２】次に、図５は、図４のCPU３２が、プログ
ラムメモリ３３に記憶されたプログラムを実行すること
で実現される埋め込み符号化器３の機能的構成例を示し
ている。

【００４３】ブロック分割部４１には、符号化対象とし
ての画像が、例えば、１フレーム単位で供給されるよう
になっており、ブロック分割部４１は、その１フレーム
単位の画像を、所定の大きさのブロックに分割して、排
他的論理和演算部４２に供給するようになっている。

【００４４】排他的論理和演算部４２には、ブロック分
割部４１からブロックが供給される他、画像に埋め込む
付加情報が供給されるようになっており、排他的論理和
演算部４２は、ブロック分割部４１からのブロックを構
成する一部の画素を選択し、その画素（以下、適宜、選
択画素という）について、付加情報との排他的論理和を
演算することにより、選択画素に、付加情報を埋め込む
ようになっている。選択画素に付加情報が埋め込まれた
ブロックは、符号化ブロックとして符号化画像メモリ４
３に供給されるようになっている。

【００４５】符号化画像メモリ４３は、排他的論理和演
算部４２から供給される符号化ブロックを順次記憶し、
１フレーム分の符号化ブロックを記憶すると、その１フ
レーム分の符号化ブロックを、符号化データとして出力
するようになっている。

【００４６】次に、図６のフローチャートを参照して、
図５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。

【００４７】上述したように、ブロック分割部４１に
は、符号化対象としての画像が、１フレーム単位で供給
されるようになっており、ブロック分割部４１は、１フ
レームの画像を受信すると、ステップＳ１において、そ
の１フレームの画像を、所定の大きさのブロックに分割
する。即ち、ブロック分割部４１は、１フレームの画像
を、例えば、図７（Ａ）に示すように、横×縦が４×４
画素のブロックに分割する。ブロック分割４１において
得られたブロックは、例えば、ラインスキャン順に、順
次、排他的論理和演算部４２に供給される。

【００４８】排他的論理和演算部４２は、ブロック分割
部４１からブロックを受信すると、そのブロックを、注
目ブロックとし、ステップＳ２において、注目ブロック
を構成する一部の画素を選択する。即ち、排他的論理和
演算部４２は、注目ブロックを構成する画素のうち、例
えば、図７（Ａ）に●印および斜線を付した○印で示す
ような、五の目格子を構成するような位置関係にある画
素を、選択画素として選択する。従って、ここでは、ブ
ロックを構成する１／２の画素が、選択画素として選択
される。

【００４９】そして、ステップＳ３に進み、排他的論理
和演算部４２において、選択画素について、付加情報と
の排他的論理和が演算されることで、選択画素に、付加
情報が埋め込まれる。即ち、排他的論理和演算部４２
は、選択画素のうち、図７（Ａ）において斜線を付した
○印で示す選択画素については、その画素値と、付加情
報を表すビット列との排他的論理和を演算し、その演算
結果を、その選択画素の画素値とする。

【００５０】さらに、排他的論理和演算部４２は、選択
画素のうち、図７（Ａ）において●印で示す選択画素に
ついては、その画素値と、付加情報を表すビット列と逆
順のビット列との排他的論理和を演算し、その演算結果
を、その選択画素の画素値とする。

【００５１】ここで、付加情報を表すビット列そのも
の、またはそのビット列と逆順のビット列との排他的論
理和が演算される画素を、それぞれ順ビット列画素、ま
たは逆ビット列画素というものとすると、本実施の形態
では、選択画素の斜め方向について、順ビット列画素と
逆ビット列画素とが交互に並ぶようになっており（図７
（A））、従って、選択画素の半分が順ビット列画素と
され、残りの半分が逆ビット列画素とされる。

【００５２】例えば、いま、画素値が８ビットで表され
るとし、ある順ビット列画素の画素値が、00111101B（B
は、その前の数字が２進数であることを表す）であり、
また、ある逆ビット列画素の画素値が、10010111Bであ
ったとする。さらに、付加情報が00101001B（＝４１）
であるとすると、画素値が00111101Bの順ビット列画素
については、図７（Ｂ）に示すように、その画素値0011
1101Bと、付加情報を表すビット列そのものである00101
001Bとの、ビットごとの排他的論理和(EXOR)が演算さ
れ、その画素値は00010100Bとされる。一方、画素値が1
0010111Bの逆ビット列画素については、図７（Ｃ）に示
すように、その画素値11101001Bと、付加情報を表すビ
ット列00101001Bを逆順に並べたビット列10010100Bと
の、ビットごとの排他的論理和が演算され、その画素値
は00000011Bとされる。ブロック内の他の順ビット列画
素および逆ビット列画素についても、同様にして、付加
情報との排他的論理和が演算される。

【００５３】なお、画素値が８ビットで表される場合に
おいては、その画素値と同一ビット数の付加情報との排
他的論理和の演算が可能であり、従って、この場合、１
つのブロックにつき、８ビットで表すことのできる付加
情報（０乃至２５５の範囲の値をとる付加情報）を埋め
込むことができる。

【００５４】ステップＳ３で選択画素の排他的論理和の
演算が行われたブロックは、符号化ブロックとして、符
号化画像メモリ４３に供給されて記憶される。そして、
ステップＳ４に進み、排他的論理和演算部４２におい
て、１フレームの画像を分割して得られたブロックのう
ち、まだ、注目ブロックとして処理していないブロック
（以下、適宜、未処理ブロックという）があるかどうか
が判定される。ステップＳ４において、未処理ブロック
があると判定された場合、その未処理ブロックのいずれ
かが注目ブロックとされ、ステップＳ２に戻り、以下、
同様の処理が繰り返される。

【００５５】また、ステップＳ４において、未処理ブロ
ックがないと判定された場合、即ち、符号化画像メモリ
４３に、１フレーム分の符号化ブロックが記憶された場
合、その１フレーム分の符号化ブロックが、符号化画像
メモリ４３から読み出される。そして、ステップＳ５に
進み、ブロック分割部４１において、次に処理すべきフ
レームがあるかどうかが判定される。ステップＳ５にお
いて、次に処理すべきフレームがあると判定された場
合、ステップＳ１に戻り、そのフレームを対象に、以
下、同様の処理が行われる。

【００５６】一方、ステップＳ５において、次に処理す
べきフレームがないと判定された場合、埋め込み符号化
処理を終了する。

【００５７】以上のように、画像を構成する一部の画素
を選択し、その選択画素について、付加情報との排他的
論理和を演算することにより、画素に、付加情報を埋め
込むことで、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。

【００５８】即ち、付加情報が埋め込まれた選択画素
（図７（Ａ）において、斜線を付した○印および●印で
示す画素）の画素値は、画像の相関性、即ち、ここで
は、付加情報が埋め込まれなかった画素（図７（Ａ）に
おいて、○印で示す画素）との間の相関を利用すること
により、後述するように、オーバヘッドなしで、元の画
素と付加情報に復号（戻す）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。

【００５９】次に、図８は、図５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
構成例を示している。

【００６０】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、埋め込み画像という）は、フレ
ームメモリ５１に供給されるようになされており、フレ
ームメモリ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ようになされている。なお、フレー
ムメモリ５１も、図４のフレームメモリ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。

【００６１】出力Ｉ／Ｆ５２は、フレームメモリ５１か
ら、CPU５３による、後述する埋め込み復号処理の結果
得られる画像（復号画像）を読み出して出力するように
なされている。

【００６２】CPU５３は、プログラムメモリ５４に記憶
されたプログラムを実行することで、埋め込み復号処理
を行うようになされている。即ち、CPU５３は、フレー
ムメモリ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ようになさ
れている。

【００６３】プログラムメモリ５４は、例えば、図４の
プログラムメモリ３３と同様に構成され、CPU５３に、
埋め込み復号化処理を行わせるためのコンピュータプロ
グラムを記憶している。

【００６４】次に、図９は、図８のCPU５３が、プログ
ラムメモリ５４に記憶されたプログラムを実行すること
で実現される埋め込み復号器６の機能的構成例を示して
いる。

【００６５】符号化データとしての埋め込み画像は、例
えば、１フレーム単位で、ブロック分割部６１に供給さ
れるようになっている。ブロック分割部６１は、埋め込
み画像を、図５のブロック分割部４１における場合と同
様に、所定の大きさのブロック、即ち、符号化ブロック
に分割し、排他的論理和演算部６２に順次供給するよう
になっている。

【００６６】排他的論理和演算部６２は、ブロック分割
部６１からの符号化ブロックを構成する画素のうち、図
５の排他的論理和演算部４２が選択するものと同一の位
置にある画素を、選択画素として選択し、その選択画素
について、EXORデータ用レジスタ６３から供給されるEX
ORデータとの排他的論理和を演算し、差分値計算部６４
に供給するようになっている。さらに、排他的論理和演
算部６２は、最適EXORデータ保存用レジスタ６９に記憶
された最適EXORデータと、選択画素の画素値との排他的
論理和を演算し、これにより、符号化ブロックを元のブ
ロックに復号して、復号画像メモリ７１に供給するよう
になっている。

【００６７】EXORデータ用レジスタ６３は、画素値との
排他的論理和を演算するデータであるEXORデータを設定
し、排他的論理和演算部６２およびスイッチ６５に供給
するようになっている。即ち、画素値がth_rビットで表
される場合、その画素値との、ビットごとの排他的論理
和は、th_rビットで表されるデータと演算することが可
能であり、この場合、EXORデータ用レジスタ６３は、th
_rビットで表すことが可能なデータ、即ち、０乃至２
^th_r−１の範囲の値を、順次、EXORデータとして設定
し、排他的論理和演算部６２およびスイッチ６５に供給
する。

【００６８】差分値計算部６４は、排他的論理和演算部
６４から供給される、選択画素について、EXORデータと
の排他的論理和が演算された符号化ブロックを受信し、
その符号化ブロックについて、選択画素と、それに隣接
する画素との相関値、即ち、ここでは、例えば、それぞ
れの画素値の差分絶対値和を計算する。この相関値とし
ての画素値の差分絶対値和は、比較器６８に供給される
ようになっている。

【００６９】スイッチ６５は、比較器６８の制御にした
がって、EXORデータ用レジスタ６３が出力するEXORデー
タを、最適EXORデータ保存用レジスタ６９に供給するよ
うになっている。スイッチ６６は、比較器６８の制御に
したがって、差分値計算部６４が出力する相関値を、最
小差分値保存用レジスタ６７に供給するようになってい
る。

【００７０】最小差分値保存用レジスタ６７は、スイッ
チ６６を介して、差分値計算部６４から供給される相関
値を、いま処理の対象となっている符号化ブロック（以
下、適宜、注目符号化ブロックという）についての最大
の相関値として記憶するようになっている。なお、本実
施の形態では、上述したように、符号化ブロックについ
ての選択画素と、それに隣接する画素との間の相関値
は、それぞれの画素値の差分絶対値和を採用しているこ
とから、最大の相関値とは、画素値の差分絶対値和の最
小値を意味することとなる。

【００７１】最小差分値保存用レジスタ６７が記憶する
最大の相関値としての、画素値の差分絶対値和の最小値
（最小差分絶対値和）は、比較器６８に供給されるよう
になっており、比較器６８は、差分値計算部６４が出力
する差分絶対値和と、最小差分値保存用レジスタ６７が
記憶している最小差分絶対値和とを比較し、その比較結
果に基づいて、スイッチ６５および６６を制御するよう
になっている。

【００７２】最適EXORデータ保存用レジスタ６９は、ス
イッチ６５を介して、EXORデータ用レジスタ６３から供
給されるEXORデータを、符号化ブロックの選択画素の画
素値との排他的論理和を演算する最適なビット列である
最適EXORデータとして記憶し、必要に応じて、排他的論
理和演算部６２および復号付加情報メモリ７０に供給す
るようになっている。

【００７３】復号付加情報メモリ７０は、最適EXORデー
タ保存用レジスタ６９から供給される最適EXORデータ
を、符号化ブロックに埋め込まれた付加情報の復号結果
として一時記憶して出力するようになっている。復号画
像メモリ７１は、排他的論理和演算部６２が出力する、
選択画素について、最適EXORデータとの排他的論理和が
演算された符号化ブロックを、元のブロックの復号結果
として一時記憶し、１フレーム分のブロックの復号結果
を記憶すると、その１フレーム分の復号画像を出力する
ようになっている。

【００７４】次に、図１０のフローチャートを参照し
て、図９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。

【００７５】上述したように、ブロック分割部６１に
は、埋め込み画像が、１フレーム単位で供給されるよう
になっており、ブロック分割部６１は、１フレームの埋
め込み画像を受信すると、ステップＳ１１において、そ
の１フレームの埋め込み画像を、図５のブロック分割部
４１と同様に、所定の大きさのブロックに分割する。即
ち、ブロック分割部６１は、１フレームの埋め込み画像
を、図１１（Ａ）に示すように、横×縦が４×４画素の
符号化ブロックに分割する。ブロック分割部６１におい
て得られた符号化ブロックは、例えば、ラインスキャン
順に、順次、排他的論理和演算部６２に供給される。

【００７６】排他的論理和演算部６２は、ブロック分割
部６１から符号化ブロックを受信すると、ステップＳ１
２において、その符号化ブロックを注目符号化ブロック
として、その注目符号化ブロックを構成する一部の画素
を、選択画素として選択する。即ち、排他的論理和演算
部６２は、注目符号化ブロックを構成する画素から、図
１１（Ａ）に斜線を付した○印および●印で示す、図５
の排他的論理和演算部４２が選択画素として選択する画
素と同一の画素を、選択画素として選択する。さらに、
排他的論理和演算部６２は、選択画素から、図５の排他
的論理和演算部４２と同様に、順ビット列画素と逆ビッ
ト列画素を選択する。

【００７７】即ち、符号化ブロックの選択画素のうち、
図５の排他的論理和演算部４２において順ビット列画素
とされた画素は、その画素値と、そこに埋め込まれた付
加情報に対応するビット列との排他的論理和を演算する
ことで、元の画素に復号することができる。同様に、図
５の排他的論理和演算部４２において逆ビット列画素と
された画素は、その画素値と、そこに埋め込まれた付加
情報に対応するビット列と逆順のビット列との排他的論
理和を演算することで、元の画素に復号することができ
る。

【００７８】そこで、排他的論理和演算部６２は、図５
の排他的論理和演算部４２における場合と同様に、選択
画素から、順ビット列画素と逆ビット列画素を選択する
ようになっている。従って、排他的論理和演算部６２で
は、図７（Ａ）で説明した場合と同様に、図１１（Ａ）
において斜線を付した○印で示す画素が、順ビット列画
素とされ、また、●印で示す画素が、逆ビット列画素と
される。

【００７９】その後、ステップＳ１３に進み、EXORデー
タ用レジスタ６３は、EXORデータnを０に初期化し、ま
た、最小差分値保存用レジスタ６７は、その記憶値（最
小差分絶対値和）を、所定の大きな値（例えば、記憶可
能な最大値）に初期化する。さらに、EXORデータ用レジ
スタ６３は、EXORデータnを、排他的論理和演算部６２
に供給するとともに、通常はオフ状態となっているスイ
ッチ６５に出力し、ステップＳ１４に進む。

【００８０】ステップＳ１４では、排他的論理和演算部
６２において、注目符号化ブロックの順ビット列画素ま
たは逆ビット列画素それぞれについて、EXORデータ用レ
ジスタ６３からのEXORデータnとの排他的論理和が演算
され、その演算結果を、選択画素の画素値とする注目符
号化ブロックが、差分値計算部６４に供給される。

【００８１】即ち、例えば、いま、画素値が８ビットで
表されるとし、ある順ビット列画素の画素値が、000101
00Bであり、また、ある逆ビット列画素の画素値が、000
00011Bであったとする。さらに、EXORデータnが0010100
1B（＝４１）であるとすると、画素値が00010100Bであ
る順ビット列画素については、図１１（Ｂ）に示すよう
に、その画素値00010100Bと、EXORデータnを表すビット
列00101001Bとの排他的論理和が演算され、その画素値
は、00111101Bとされる。また、画素値が00000011Bであ
る逆ビット列画素については、図１１（Ｃ）に示すよう
に、その画素値00000011Bと、EXORデータnを表すビット
列00101001Bの逆順のビット列10010100Bとの排他的論理
和が演算され、その画素値は、10010111Bとされる。

【００８２】差分値計算部６４は、排他的論理和演算部
６２から、選択画素について、EXORデータnとの排他的
論理和が演算された注目符号化ブロックを受信すると、
ステップＳ１５において、注目符号化ブロックについて
の相関値（注目符号化ブロックを構成する画素どうしの
相関値）として、選択画素とそれに隣接する画素との相
関値の総和、即ち、ここでは、例えば、選択画素とそれ
に隣接する画素との画素値の差分絶対値和を計算する。

【００８３】具体的には、図１２に示すように、符号化
ブロックにおいては、●および斜線を付した○印で示す
選択画素は、１以上の、選択画素でない画素、即ち、埋
め込み符号化処理において、付加情報との排他的論理和
が演算されていない画素（以下、適宜、非選択画素とい
う）に隣接している。差分値計算部６４では、符号化ブ
ロックにおいて、選択画素と、その選択画素に隣接して
いる非選択画素との画素値どうしの差分の絶対値（差分
絶対値）が計算され、その総和（差分絶対値和）が、符
号化ブロックについての相関値として求められる。

【００８４】なお、選択画素に複数の非選択画素が隣接
している場合には、例えば、図１２において実線の矢印
で示すように、その複数の非選択画素それぞれについ
て、選択画素との差分絶対値が計算される。

【００８５】また、上述の場合においては、符号化ブロ
ック内の画素のみを用いて相関値を求めるようにした
が、相関値は、符号化ブロック外の画素をも用いて求め
るようにすることが可能である。

【００８６】即ち、例えば、いま、埋め込み画像を構成
する符号化ブロックが、ラインスキャン順に、注目符号
化ブロックとして処理されていくとすると、ある注目符
号化ブロックを処理するときには、その左、上、または
左上に隣接する符号化ブロックについての埋め込み復号
は、既に終了し、元の画素値に戻されている。また、注
目符号化ブロックの、左や上に隣接する画素、さらに
は、その右や下に隣接する画素の中には、付加情報との
排他的論理和が演算されていない画素（非選択画素）が
ある。

【００８７】注目符号化ブロック外の画素であっても、
画素値が、以上のように元の画素値になっている画素
（図１２において点線の○印で示す）は、図１２におい
て点線の矢印で示すように、注目符号化ブロック内の選
択画素との差分絶対値を計算するのに用いるようにする
ことができる。

【００８８】さらに、上述の場合には、符号化ブロック
についての相関値を求めるのに、選択画素と、その選択
画素に隣接している非選択画素との画素値どうしの差分
絶対値を用いるようにしたが、その他、例えば、選択画
素に隣接していなくても、その選択画素の周辺にある非
選択画素との画素値どうしの差分絶対値をも用いるよう
にすることが可能である。

【００８９】また、選択画素との差分絶対値は、その選
択画素に対して空間的に近接する画素の他、時間的に近
接する画素を対象にして求めることも可能である。

【００９０】以上のようにして、差分値計算部６４にお
いて求められた注目符号化ブロックについての相関値と
しての画素値の差分絶対値和は、比較器６８に供給され
るとともに、通常はオフ状態となっているスイッチ６６
に供給される。

【００９１】比較器６８は、差分値計算部６４から、注
目符号化ブロックについての差分絶対値和を受信する
と、ステップＳ１５において、その差分絶対値和が、最
小差分値保存用レジスタ６７の記憶値より小さいかどう
かを判定する。

【００９２】ステップＳ１６において、差分計算部６４
からの差分絶対値和が、最小差分値保存用レジスタ６７
の記憶値より小さいと判定された場合、即ち、選択画素
について、EXORデータnとの排他的論理和を演算した注
目符号化ブロックについての相関値の方が、その注目符
号化ブロックについて、いままでに得られた相関値より
も大きく、従って、選択画素について、EXORデータnと
の排他的論理和を演算した注目符号化ブロックが、元の
ブロックとなっていることの確からしさが大きい場合、
ステップＳ１７に進み、比較器６８は、スイッチ６５お
よび６６を一時、オフ状態からオン状態にして、ステッ
プＳ１８に進む。

【００９３】これにより、ステップＳ１７では、EXORデ
ータ用レジスタ６３が出力するEXORデータnが、スイッ
チ６５を介して、最適EXORデータ保存用レジスタ６９に
供給され、最適EXORデータ保存用レジスタ６９では、そ
こに最適EXORデータn_minとして既に記憶されている記
憶値に替えて、EXORデータ用レジスタ６３からのEXORデ
ータnが、新たな最適EXORデータ（注目符号化ブロック
を復号するための、選択画素との排他的論理和を演算す
る最も適切なビット列）n_minとして記憶される。

【００９４】さらに、ステップＳ１７では、差分値計算
部６４が出力する差分絶対値和が、スイッチ６６を介し
て、最小差分値保存用レジスタ６７に供給され、最小差
分値保存用レジスタ６７では、そこに最小差分絶対値和
として既に記憶されている記憶値に替えて、差分値計算
部６４が出力する差分絶対値和が、新たな最小差分絶対
値和（注目符号化ブロックについての最大の相関値）と
して記憶される。

【００９５】一方、ステップＳ１６において、差分計算
部６４からの差分絶対値和が、最小差分値保存用レジス
タ６７の記憶値より小さくないと判定された場合、即
ち、選択画素について、EXORデータnとの排他的論理和
を演算した注目符号化ブロックについての相関値が、そ
の注目符号化ブロックについて、いままでに得られた最
大の相関値以下で、従って、選択画素について、EXORデ
ータnとの排他的論理和を演算した注目符号化ブロック
が、元のブロックとなっていることの確からしさが大き
くない場合、ステップＳ１７をスキップして、ステップ
Ｓ１８に進み、EXORデータ用レジスタ６３において、EX
ORデータnが１だけインクリメントされる。

【００９６】そして、ステップＳ１９に進み、EXORデー
タ用レジスタ６３において、EXORデータnが、画素値に
割り当てられているビット数で表すことのできる最大の
数２^{t h_r}−１以下であるかどうかが判定される。ステッ
プＳ１９において、EXORデータnが、２^th_r−１以下で
あると判定された場合、ステップＳ１４に戻り、以下、
同様の処理が繰り返される。

【００９７】また、ステップＳ１９において、EXORデー
タnが、２^th_r−１以下でないと判定された場合、即
ち、EXORデータnを、０乃至２^th_r−１の範囲の各値と
して、注目符号化ブロックについての相関値（差分絶対
値和）の計算を行った場合、ステップＳ２０に進み、注
目符号化ブロックの選択画素について、最適EXORデータ
n_minとの排他的論理和が演算されることにより、その
注目符号化ブロックが元のブロックに復号されるととも
に、そこに埋め込まれていた付加情報が復号される。

【００９８】即ち、最適EXORデータ保存用レジスタ６９
は、そこに記憶されている最適EXORデータn_minを、排
他的論理和演算部６２に供給し、排他的論理和演算部６
２では、注目符号化ブロックの順ビット列画素または逆
ビット列画素それぞれについて、ステップＳ１４におけ
る場合と同様に、最適EXORデータn_minとの排他的論理
和が演算され、これにより、元のブロックが復号され
る。この復号されたブロックは、復号画像メモリ７１に
供給されて、対応するアドレスに記憶される。

【００９９】さらに、最適EXORデータ保存用レジスタ６
９は、そこに記憶されている最適EXORデータn_minを、
注目符号化ブロックに埋め込まれていた付加情報の復号
結果として、復号付加情報メモリ７０に供給して記憶さ
せる。

【０１００】その後、ステップＳ２１に進み、排他的論
理和演算部６２において、１フレームの埋め込み画像を
分割して得られた符号化ブロックのうち、まだ、注目符
号化ブロックとして処理していないブロック（このブロ
ックも、以下、適宜、未処理ブロックという）があるか
どうかが判定される。ステップＳ２１において、未処理
ブロックがあると判定された場合、その未処理ブロック
のいずれか（例えば、ラインスキャン順で、次に注目符
号化ブロックとすべきもの）が注目符号化ブロックとさ
れ、ステップＳ１２に戻り、以下、同様の処理が繰り返
される。

【０１０１】また、ステップＳ２１において、未処理ブ
ロックがないと判定された場合、即ち、１フレーム分の
ブロックの復号結果が、復号画像メモリ７１に記憶され
るとともに、その１フレームに埋め込まれでた付加情報
の復号結果が、復号付加情報メモリ７０に記憶された場
合、その１フレームの復号画像が、復号画像メモリ７１
から読み出されるとともに、付加情報の復号結果が、復
号付加情報メモリ７０から読み出される。

【０１０２】そして、ステップＳ２２に進み、ブロック
分割部６１において、次に処理すべき埋め込み画像のフ
レームがあるかどうかが判定される。ステップＳ２２に
おいて、次に処理すべき埋め込み画像のフレームがある
と判定された場合、ステップＳ１１に戻り、そのフレー
ムを対象に、以下、同様の処理が行われる。

【０１０３】一方、ステップＳ２２において、次に処理
すべき埋め込み画像のフレームがないと判定された場
合、埋め込み復号処理を終了する。

【０１０４】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（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。

【０１０５】ここで、画素値が８ビットで表される自然
画像を、４×４画素のブロックに分割して、埋め込み符
号化処理を行い（従って、この場合、１ブロックにつ
き、３ビットの付加情報を埋め込むことができるから、
付加情報の埋め込みレートは、３ビット／１６ピクセル
となる）、その結果得られる埋め込み画像に対して、埋
め込み復号処理を施すシミュレーションを行ったとこ
ろ、９８．７４％の画素値が正常に復号された。

【０１０６】また、同様の自然画像を、２×２画素のブ
ロックに分割して、埋め込み符号化処理を行い（この場
合の、付加情報の埋め込みレートは、３ビット／４ピク
セルで、上述の場合の４倍）、その結果得られる埋め込
み画像に対して、埋め込み復号処理を施すシミュレーシ
ョンを行ったところ、７９．１２％の画素値が正常に復
号された。

【０１０７】従って、ブロックを構成する画素数を多く
すれば、精度良く復号することができるが、１フレーム
当たりに、埋め込むことのできる付加情報の量、即ち、
埋め込みレートは減少する。一方、ブロックを構成する
画素数を少なくすれば、埋め込みレートは増加するが、
復号の精度が劣化する。以上から、ブロックを構成する
画素数は、埋め込みレートと、復号の精度とをバランス
させるように決めるのが望ましい。

【０１０８】なお、上述の場合には、埋め込み符号化処
理において、図７で説明したように、逆ビット列画素に
ついては、その画素値と、付加情報を表すビット列の逆
順のビット列との排他的論理和を演算するようにした
が、その他、逆ビット列画素については、これと等価な
処理として、その画素値を表すビット列の逆順のビット
列と、付加情報との排他的論理和を演算するようにして
も良い。

【０１０９】即ち、例えば、いま、画素値が８ビットで
表されるとし、ある順ビット列画素の画素値が、001111
01Bであり、また、ある逆ビット列画素の画素値が、100
10111Bであったとする。さらに、付加情報が00101001B
（＝４１）であるとすると、画素値が00111101Bの順ビ
ット列画素については、図７（Ｂ）と同一の図１３
（Ａ）に示すように、その画素値00111101Bと、付加情
報を表すビット列そのものである00101001Bとの、ビッ
トごとの排他的論理和を演算し、その画素値を00010100
Bとすることができる。一方、画素値が10010111Bの逆ビ
ット列画素については、図１３（Ｂ）に示すように、そ
の画素値11101001Bをビット逆順に並べた10010111Bと、
付加情報を表すビット列00101001Bとの、ビットごとの
排他的論理和を演算し、その画素値を10111110Bとする
ことができる。

【０１１０】但し、この場合、埋め込み復号処理では、
逆ビット列画素については、その画素値と、EXORデータ
との排他的論理和を演算し、その演算結果を表すビット
列を逆順に並べたビット列を画素値として、相関を演算
する必要がある。

【０１１１】次に、上述した一連の処理は、ハードウェ
アにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行う
こともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う
場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、
専用のハードウェアとしての埋め込み符号化器３や埋め
込み復号器６に組み込まれているコンピュータ、または
各種のプログラムをインストールすることで各種の処理
を行う汎用のコンピュータ等にインストールされる。

【０１１２】そこで、図１４を参照して、上述した一連
の処理を実行するプログラムをコンピュータにインスト
ールし、コンピュータによって実行可能な状態とするた
めに用いられる媒体について説明する。

【０１１３】プログラムは、図１４（Ａ）に示すよう
に、コンピュータ１０１に内蔵されている記録媒体とし
てのハードディスク１０２に予めインストールした状態
でユーザに提供することができる。

【０１１４】あるいはまた、プログラムは、図１４
（Ｂ）に示すように、フロッピーディスク１１１、CD-R
OM(Compact Disc Read Only Memory)１１２，MO(Magnet
o optical)ディスク１１３，DVD(Digital Versatile Di
sc)１１４、磁気ディスク１１５、半導体メモリ１１６
などの記録媒体に、一時的あるいは永続的に格納し、パ
ッケージソフトウエアとして提供することができる。

【０１１５】さらに、プログラムは、図１４（Ｃ）に示
すように、ダウンロードサイト１２１から、ディジタル
衛星放送用の人工衛星１２２を介して、コンピュータ１
２３に無線で転送したり、LAN(Local Area Network)、
インターネットといったネットワーク１３１を介して、
コンピュータ１２３に有線で転送し、コンピュータ１２
３において、内蔵するハードディスクなどに格納させる
ようにすることができる。

【０１１６】本明細書における媒体とは、これら全ての
媒体を含む広義の概念を意味するものである。

【０１１７】また、本明細書において、媒体により提供
されるプログラムを記述するステップは、必ずしもフロ
ーチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理
する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理
（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）
も含むものである。

【０１１８】なお、本実施の形態においては、埋め込み
符号化処理および埋め込み復号処理において、画像を、
４×４画素のブロックに分割するようにしたが、その他
の画素数で構成されるブロックに分割することも可能で
ある。さらに、ブロックの形状は、長方形に限定される
ものではない。

【０１１９】また、本実施の形態では、１フレームを構
成するブロックすべてに対して、付加情報を埋め込むよ
うにしたが、１フレームを構成する幾つかのブロックに
のみ、付加情報を埋め込むようにすることも可能であ
る。なお、この場合、付加情報を埋め込まないブロック
を構成する画素は、付加情報が埋め込まれたブロックを
復号する際に、相関値を演算するのに用いることが可能
である。

【０１２０】さらに、本実施の形態では、１フレームを
ブロックに分割して付加情報を埋め込むようにしたが、
各フレームを、ブロックに分割せずに、即ち、各フレー
ムをブロックとして、付加情報を埋め込むことや、複数
フレームを１ブロックとして、付加情報を埋め込むこと
も可能である。

【０１２１】また、画素値が、例えば、ＹＵＶやＲＧＢ
などの複数成分で表現される場合には、そのすべての成
分に対して、同一の付加情報との排他的論理和を演算す
るようにすることもできるし、各成分それぞれに対し
て、異なる付加情報との排他的論理和を演算するように
することもできる。

【０１２２】さらに、本実施の形態では、ブロックを構
成する画素から、五の目格子状に、画素を選択し、その
選択画素に、付加情報を埋め込むようにしたが、付加情
報を埋め込む画素の選択パターンは、これに限定される
ものではない。また、本実施の形態では、ブロックを構
成する１／２の画素を選択し、その選択画素の画素値
と、付加情報との排他的論理和を演算するようにした
が、このような排他的論理和を演算する対象とする画素
も、ブロックを構成する１／２の画素に限定されるもの
ではない。但し、付加情報を埋め込んだ画素の復号にあ
たっては、上述したように、付加情報が埋め込まれてい
ない画素を用いて相関値を求めるのが望ましく、また、
画素どうしの相関は、基本的に、それらの間の空間的ま
たは時間的距離が離れるほど小さくなっていく。従っ
て、正確な復号を行う観点からは、付加情報を埋め込む
画素として選択する画素は、空間的または時間的に、い
わゆる疎らになるように選択するのが望ましい。

【０１２３】また、本実施の形態では、選択画素の斜め
方向について、順ビット列画素と逆ビット列画素とが交
互に並ぶように、順ビット列画素および逆ビット列画素
を設定するようにしたが、順ビット列画素および逆ビッ
ト列画素は、その他のパターンにしたがって設定するこ
とも可能である。

【０１２４】さらに、本実施の形態では、選択画素のう
ちの一部を順ビット列画素とするとともに、残りを逆ビ
ット列画素として、それぞれについて、付加情報との排
他的論理和を演算するようにしたが、選択画素のすべて
を、順ビット列画素または逆ビット列画素として、付加
情報との排他的論理和を演算するようにすることも可能
である。

【０１２５】また、本実施の形態では、画素について、
付加情報との排他的論理和を演算することにより、付加
情報を埋め込むようにしたが、画素に対して施す論理演
算は、排他的論理和に限定されるものではない。但し、
画素に対して施す論理演算は、排他的論理和のように、
その演算結果に、同一の演算を施すと、元の値に戻るよ
うなものが望ましい。

【０１２６】さらに、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、フレ
ームメモリ３１への供給対象とすれば、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４に記載の画像処理方法、並びに請求項５に記載の
媒体によれば、画像を構成する一部の画素が選択され、
その選択された画素について、情報との排他的論理和を
演算することにより、画素に、情報が埋め込まれる。従
って、画像の相関性を利用することにより、オーバヘッ
ドなしで、元の画像と情報に復号することが可能なデー
タを得ることができる。

【０１２８】請求項６に記載の画像処理装置および請求
項１１に記載の画像処理方法、並びに請求項１２に記載
の媒体によれば、情報埋め込み画像を構成する一部の画
素が選択され、その選択された画素について、所定のデ
ータとの排他的論理和が演算される。さらに、排他的論
理和が演算された画素と、選択された画素以外の画素と
の間の相関が演算され、その相関に基づいて、選択され
た画素を復号するための、その画素と排他的論理和を演
算するデータが決定され、その決定されたデータに基づ
いて、選択された画素が復号されるとともに、その画素
に埋め込まれた情報が復号される。従って、情報埋め込
み画像を、画像の相関性を利用することにより、元の画
像と情報に復号することが可能となる。

【０１２９】請求項１３に記載の画像処理装置によれ
ば、画像を構成する一部の画素が選択され、その選択さ
れた画素について、情報との排他的論理和を演算するこ
とにより、画素に、情報が埋め込まれ、情報埋め込み画
像が出力される。一方、情報埋め込み画像を構成する一
部の画素が選択され、その選択された画素について、所
定のデータとの排他的論理和が演算される。さらに、排
他的論理和が演算された画素と、選択された画素以外の
画素との間の相関が演算され、その相関に基づいて、選
択された画素を復号するための、その画素と排他的論理
和を演算するデータが決定される。そして、その決定さ
れたデータに基づいて、選択された画素が復号されると
ともに、その画素に埋め込まれた情報が復号される。従
って、情報埋め込み画像を、画像の相関性を利用するこ
とにより、オーバヘッドなしで、元の画像と情報に復号
す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】図１の埋め込み符号化器３のハードウェア構成
例を示すブロック図である。

【図５】図４の埋め込み符号化器３の機能的構成例を示
すブロック図である。

【図６】図５の埋め込み符号化器３による埋め込み符号
化処理を説明するためのフローチャートである。

【図７】埋め込み符号化処理を説明するための図であ
る。

【図８】図１の埋め込み復号器６のハードウェア構成例
を示すブロック図である。

【図９】図８の埋め込み復号器６の機能的構成例を示す
ブロック図である。

【図１０】図９の埋め込み復号器６による埋め込み復号
処理を説明するためのフローチャートである。

【図１１】図１０のステップＳ１１，Ｓ１２、およびＳ
１４の処理を説明するための図である。

【図１２】図１０のステップＳ１５の処理を説明するた
めの図である。

【図１３】図５の排他的論理和演算部４２における排他
的論理和の演算方法を説明するための図である。

【図１４】本発明を適用した媒体を説明するための図で
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 フレームメモリ， ３２ Ｃ
ＰＵ， ３３プログラムメモリ， ３４ 出力Ｉ／Ｆ，
４１ ブロック分割部， ４２ 排他的論理和演算
部， ４３ 符号化画像メモリ， ５１ フレームメモ
リ， ５２ 出力Ｉ／Ｆ， ５３ ＣＰＵ， ５４ プ
ログラムメモリ， ６１ ブロック分割部， ６２ 排
他的論理和演算部， ６３ EXORデータ用レジスタ，
６４ 差分値計算部， ６５，６６ スイッチ， ６７
最小差分値保存用レジスタ， ６８ 比較器， ６９
最適EXORデータ保存用レジスタ， ７０ 復号付加情
報メモリ， ７１ 復号画像メモリ， １０１ コンピ
ュータ， １０２ハードディスク， １０３ 半導体メ
モリ， １１１ フロッピーディスク，１１２ CD-RO
M， １１３ MOディスク， １１４ DVD， １１５
磁気ディスク， １１６ 半導体メモリ， １２１ ダ
ウンロードサイト， １２２ 衛星， １２３ コンピ
ュータ， １３１ ネットワーク

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 KK01 MA04 PP00 RC00 SS08 SS13 SS20 SS30 TA01 TB09 TC03 TD16 UA02 UA05 UA39 5C076 AA02 AA14 AA36 BA06 5C078 BA21 CA00 CA14 DA00 DA01 DA02 DB16 9A001 EE04 EZ03 HZ23 HZ27 JZ19 KK60

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像に、情報を埋め込むための処理を行
   う画像処理装置であって、 前記画像を構成する一部の画素を選択する選択手段と、 前記選択手段によって選択された前記画素について、前
   記情報との排他的論理和を演算することにより、前記画
   素に、前記情報を埋め込む演算手段とを含むことを特徴
   とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記演算手段は、前記選択手段によって
   選択された前記画素のうちの一部の画素について、前記
   情報を表すビット列との排他的論理和を演算し、残りの
   画素について、その情報を表すビット列と逆順のビット
   列との排他的論理和を演算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】 前記画像を所定のブロックに分割する分
   割手段をさらに含み、 前記選択手段は、前記ブロックを構成する一部の画素を
   選択することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装
   置。
4. 【請求項４】 画像に、情報を埋め込むための処理を行
   う画像処理方法であって、 前記画像を構成する一部の画素を選択する選択ステップ
   と、 前記選択ステップで選択された前記画素について、前記
   情報との排他的論理和を演算することにより、前記画素
   に、前記情報を埋め込む演算ステップとを含むことを特
   徴とする画像処理方法。
5. 【請求項５】 画像に、情報を埋め込む処理を行うため
   のプログラムをコンピュータに実行させる媒体であっ
   て、 前記画像を構成する一部の画素を選択する選択ステップ
   と、 前記選択ステップで選択された前記画素について、前記
   情報との排他的論理和を演算することにより、前記画素
   に、前記情報を埋め込む演算ステップとを含むことを特
   徴とするプログラムを、前記コンピュータに実行させる
   媒体。
6. 【請求項６】 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ための処理を行
   う画像処理装置であって、 前記情報埋め込み画像を構成する一部の画素を選択する
   選択手段と、 前記選択手段によって選択された前記画素について、所
   定のデータとの排他的論理和を演算する演算手段と、 排他的論理和が演算された前記画素と、前記選択手段に
   よって選択された前記画素以外の画素との間の相関を演
   算する相関計算手段と、 前記相関に基づいて、前記選択手段によって選択された
   前記画素を復号するための、その画素と排他的論理和を
   演算するデータを決定する決定手段と、 前記決定手段によって決定されたデータに基づいて、前
   記選択手段によって選択された前記画素を復号するとと
   もに、その画素に埋め込まれた前記情報を復号する復号
   手段とを含むことを特徴とする画像処理装置。
7. 【請求項７】 前記演算手段は、前記選択手段によって
   選択された前記画素のうちの一部の画素について、前記
   所定のデータを表すビット列との排他的論理和を演算
   し、残りの画素について、その所定のデータを表すビッ
   ト列と逆順のビット列との排他的論理和を演算すること
   を特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 【請求項８】 前記情報埋め込み画像を所定のブロック
   に分割する分割手段をさらに含み、 前記選択手段は、前記ブロックを構成する一部の画素を
   選択することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装
   置。
9. 【請求項９】 前記相関計算手段は、排他的論理和が演
   算された前記画素について、その画素の周辺にある画素
   であって、前記選択手段によって選択された前記画素以
   外の画素との間の相関を演算することを特徴とする請求
   項６に記載の画像処理装置。
10. 【請求項１０】 前記相関計算手段は、排他的論理和が
    演算された前記画素について、前記選択手段によって選
    択された前記画素以外の画素との間の相関の他、既に復
    号された画素との間の相関も演算することを特徴とする
    請求項６に記載の画像処理装置。
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ための処理を
    行う画像処理方法であって、 前記情報埋め込み画像を構成する一部の画素を選択する
    選択ステップと、 前記選択ステップで選択された前記画素について、所定
    のデータとの排他的論理和を演算する演算ステップと、 排他的論理和が演算された前記画素と、前記選択ステッ
    プで選択された前記画素以外の画素との間の相関を演算
    する相関計算ステップと、 前記相関に基づいて、前記選択ステップで選択された前
    記画素を復号するための、その画素と排他的論理和を演
    算するデータを決定する決定ステップと、 前記決定ステップで決定されたデータに基づいて、前記
    選択ステップで選択された前記画素を復号するととも
    に、その画素に埋め込まれた前記情報を復号する復号ス
    テップとを含むことを特徴とする画像処理方法。
12. 【請求項１２】 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行うプ
    ログラムを、コンピュータに実行させる媒体であって、 前記情報埋め込み画像を構成する一部の画素を選択する
    選択ステップと、 前記選択ステップで選択された前記画素について、所定
    のデータとの排他的論理和を演算する演算ステップと、 排他的論理和が演算された前記画素と、前記選択ステッ
    プで選択された前記画素以外の画素との間の相関を演算
    する相関計算ステップと、 前記相関に基づいて、前記選択ステップで選択された前
    記画素を復号するための、その画素と排他的論理和を演
    算するデータを決定する決定ステップと、 前記決定ステップで決定されたデータに基づいて、前記
    選択ステップで選択された前記画素を復号するととも
    に、その画素に埋め込まれた前記情報を復号する復号ス
    テップとを含むことを特徴とするプログラムを、前記コ
    ンピュータに実行させる媒体。
13. 【請求項１３】 画像に、情報を埋め込み、その情報が
    埋め込まれた画像である情報埋め込み画像を出力する埋
    め込み符号化器と、 前記情報埋め込み画像を、元の画像と情報に復号する埋
    め込み復号器とを備える画像処理装置であって、 前記埋め込み符号化器は、 前記画像を構成する一部の画素を選択する第１の選択手
    段と、 前記第１の選択手段によって選択された前記画素につい
    て、前記情報との排他的論理和を演算することにより、
    前記画素に、前記情報を埋め込み、前記情報埋め込み画
    像を出力する第１の演算手段とを含み、 前記埋め込み復号器は、 前記情報埋め込み画像を構成する一部の画素を選択する
    第２の選択手段と、 前記第２の選択手段によって選択された前記画素につい
    て、所定のデータとの排他的論理和を演算する第２の演
    算手段と、 排他的論理和が演算された前記画素と、前記第２の選択
    手段によって選択された前記画素以外の画素との間の相
    関を演算する相関計算手段と、 前記相関に基づいて、前記第２の選択手段によって選択
    された前記画素を復号するための、その画素と排他的論
    理和を演算するデータを決定する決定手段と、 前記決定手段によって決定されたデータに基づいて、前
    記第２の選択手段によって選択された前記画素を復号す
    るとともに、その画素に埋め込まれた前記情報を復号す
    る復号手段とを含むことを特徴とする画像処理装置。