JP2001061055A

JP2001061055A - 情報埋込み方法及び装置

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Publication number: JP2001061055A
Application number: JP2000203062A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Yoshiura; 裕吉浦; Isao Echizen; 功越前; Junichi Taguchi; 順一田口; Akira Maeda; 章前田; Takao Arai; 孝雄荒井; Toshifumi Takeuchi; 敏文竹内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-09-03
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2001-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】コンテンツへの情報埋込みにおいては、以下の
２つの要求を両立することが課題である。（１）コンテンツの劣化の防止（例えば画像が視覚的に
変化しないこと）（２）埋め込んだ情報の耐性（例えば情報を埋め込んだ
画像を処理しても情報が消失しないこと）【解決手段】コンテンツを入力する手段と、コンテンツ
に情報を埋め込む手段を有する情報処理システムにおい
て、人間には知覚できない、あるいは、人間のコンテン
ツ参照の妨害にならないコンテンツの値変更の範囲を求
め、上記変更可能範囲内でコンテンツの値を変更するこ
とにより情報を埋め込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は任意の情報を、コン
テンツに埋め込むに際して、特にそのコンテンツを劣化
させない情報埋め込み方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】コンテンツへの情報埋込み技術は画像、
音声、テキスト、図面など様々なコンテンツ(すなわ
ち、ディジタル化されたデータ)について開発されてい
るが、ここでは、代表例として、画像への情報埋込みを
取り上げる。一般に、画像への情報埋込みは、たとえ
ば、ＩＢＭＳｙｓｔｅｍＪｏｕｒｎａｌ, ３５巻、３
&４号、３１３〜３３６頁、１９９６年に記されている
ように画素の輝度などの値に微かな変更を加えることに
より、情報を埋め込むものである。

【０００３】この値変更に関して、実用面から以下の要
求がある。

【０００４】（１）値を変更が人間の視覚では検知でき
ない。（あるいは、検知できたとしても人間の画像参照
の妨害にならない）（２）情報を埋め込んだ画像にＪＰＥＧ圧縮等の処理を
施しても、埋め込んだ情報が消失しない。

【０００５】従来の情報埋込み技術では、上記文献に述
べられているように、この要求を満たすために、変更の
対象となる値の種類に関して工夫していた。すなわち、
変更が目立ちにくく、かつ、消失しにくいよう値に対し
て変更を加えていた。例えば、画像を周波数表現し、そ
の中域成分の係数に対して変更を加えていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】画像の値の変更と視覚
上の変化の関係は、画像毎さらには画像中の領域によっ
て異なる。例えば、平坦な領域ではわずかな値変更でも
目立つ一方、森林写真のような雑然とした領域では大き
な値の変更でも目立たない。

【０００７】ところが、上記従来の技術では、画像の性
質に依存して値変更の大きさを最適化するという点につ
いては不充分であった。そのため、視覚的変化の防止を
優先する場合には、平坦な画像の場合を想定して値変更
を小さくする必要があり、画像処理への耐性が小さかっ
た。一方、画像処理への耐性を優先する場合には、値変
更を大きくする必要があり、平坦な画像において視覚的
変化が生じていた。すなわち、従来方式では、視覚的変
化の防止と画像処理への耐性を両立することが困難であ
った。

【０００８】本発明の目的は、コンテンツへの情報埋込
みにおいて、視覚的変化の防止と画像処理への耐性の両
立を可能とする方法、それを実現するプログラム、ある
いはその方法やプログラムを実行する装置を提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】医用画像処理の分野で
は、Ｘ線やＭＲＩを用いて撮影した人体の写真に対し
て、医師の診断を容易にするためのフィルターが研究さ
れている。最も進んだ医用フィルターでは、電子情報通
信学会論文誌、Ｄ-２、第Ｊ７９−Ｄ-２巻、第８号、１
３４７頁から１３５３頁に示されるように、以下の性質
を持つ。

【００１０】（１）平滑化処理により、ノイズを除去す
る。

【００１１】（２）人間の視覚にとって重要なエッジ情
報、すなわち物体の輪郭や面の性質の変化する部分、お
よび色や明るさが周囲に比べて特に違う点(孤立点)につ
いては、形状を保存する。

【００１２】見方を変えると、上記医用フィルターは、
以下の性質を持つと考えることができる。

【００１３】（１）画像の値は変化する。

【００１４】（２）画像は視覚的に変化しない。あるい
は変化したとしても人間の参照の妨げにはならない。

【００１５】上記の医用フィルターの性質を利用して、
上記の課題を解決することを着想した。すなわち、上記
の課題は、コンテンツを入力する手段と、コンテンツに
情報を埋め込む手段を有する情報処理システムにおい
て、上記の医用フィルターを用いて、人間には知覚でき
ない、あるいは、人間のコンテンツ参照の妨害にならな
いコンテンツの値変更を行い、変更前の値と変更後の値
の間を情報埋込みにおける値の変更可能範囲とし、この
変更可能範囲内でコンテンツの値を変更することにより
情報を埋め込むことで解決できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１、２を用いて、本発明
の第１の実施例を説明する。この実施例では、静止画と
対象とし、画素の輝度を変更することで情報を埋め込む
ものとする。

【００１７】図１は、本発明の機能構成図である。矩形
で示した要素すなわち入出力１０１、変更可能範囲算出
１０３、情報埋込み１０５は処理であり、計算機のＣＰ
Ｕで実現される。楕円で示した要素すなわち画像１０
２、変更可能範囲１０４、透かし入り画像１０６はデー
タであり、計算機の記憶装置で実現される。

【００１８】なお、以下では、情報を、人間が検知でき
ない何らかのパターンに対応づけたものを透かしと呼
び、情報が埋め込まれた画像を透かし入り画像という。

【００１９】入出力処理１０１は、画像を入力し、これ
を記憶装置に格納する。変更可能範囲算出処理１０３
は、まず、前述の医用フィルターあるいはそれと同様の
画像処理を画像データ１０２に適用する。その結果、画
像データ１０２と輝度が異なり、視覚的には変わらない
画像を得る。次に、変更可能範囲算出処理１０３は、各
画素毎に、画像処理適用前の輝度と適用後の輝度を記憶
する。これが変更可能範囲データ１０４である。

【００２０】情報埋込み処理１０５は、まず、画像デー
タ１０２の画素のうち輝度を変更する画素を選択する。
次に、選択した各画素について、輝度を特定値に変更す
ることで情報を埋め込む。その結果、情報挿入画像デー
タ１０６を得る。この情報挿入画像データ１０６は、入
出力処理１０１を介して外部に出力される。

【００２１】上述の医用フィルターの概要は以下の通り
である。

【００２２】（１）画像内の各画素について、（２）〜
（３）の処理を実施する。

【００２３】なお、画素とは、画像を構成する最小の部
分画像であり、一般に、輝度と２種類の色差、あるいは
３種類の色(３原色)により表現される。ここでは、画素
が輝度と色差から構成されるものとする。

【００２４】（２）当該画素及び周囲の画素の輝度を分
析し、当該画素における輝度の法線ベクトルを求める。
このベクトルは輝度の変化が最大となる方向を表す。こ
のベクトルに直交し、当該画素を通るベクトルは、輝度
の変化が最小となる方向すなわち当該画素を通るエッジ
を表す。

【００２５】（３）上記エッジに沿って１次元の平滑化
処理を実施。

【００２６】上記の処理により、上記医用フィルターは
上述の性質を有するものとなる。

【００２７】変更可能範囲算出処理１０３は、画像デー
タ１０２と輝度が異なり、視覚的には変わらない画像を
得る。

【００２８】次に、図２を用いて、情報埋込み処理１０
５における輝度の変更方法を説明する。ここでは、一つ
の画素の輝度の値は０〜２５５までであるとする。図２
は、画素の輝度値を数直線で表したものである。本実施
例では、この数直線上の白い円すなわち値が１６の倍数
である点は埋込み情報０に対応し、黒い点すなわち値が
（１６の倍数＋８）の点は埋込み情報１に対応するもの
とする。

【００２９】情報埋込み処理１０５は、画像データ１０
２の画素の輝度を、最近傍の白または黒の円に変更する
ことにより情報を挿入する。すなわち、その画素に埋め
込みたい情報が０の場合には白円に変更し、１の場合に
は黒円に変更する。例えば、画素の輝度が図中の△すな
わち３０で、埋め込みたい情報が０の場合には、その画
素の輝度を３２に変更し、埋め込みたい情報が１の場合
には、その輝度を２４に変更する。

【００３０】次に、変更可能範囲データ１０４の利用に
ついて説明する。上記の基本動作では、画素の輝度の変
更が大きすぎて画像が視覚的に変化する場合がある。こ
れを防止するために、画素の値の変更を変更可能範囲デ
ータ１０４の範囲内で行う。

【００３１】例えば、画素の輝度が△すなわち３０で、
その画素の輝度の変更可能範囲が２６〜３３であるとす
る。この場合、埋め込みたい情報が０の場合には、上記
の基本動作通りに、その画素の輝度を３２に変更する。
しかし、埋め込みたい情報が１の場合には、変更先の輝
度２４が変更可能範囲に含まれていないので、２４に最
も近い値２６に変更する。

【００３２】最後に、透かし挿入画像データ１０６から
の情報の抽出について説明する。最初に、値を参照すべ
き画素を選択する。この画素の選択においては、情報埋
込み処理１０５における画素選択と同じ規則を用いる。
従って、輝度を変更した画素が選択される。

【００３３】次に、選択した各画素について、その輝度
を取り出し、その値が、１６の倍数か（１６の倍数＋
８）のいずれに近いかで、埋め込まれた情報が０か１か
を判定する。

【００３４】上述のように、情報埋込み処理１０５で
は、変更可能範囲データ１０４の中で輝度を変更するの
で、輝度を１６の倍数または（１６の倍数＋８）に正確
に変更できない場合がある。そのため、情報の抽出にお
いて、一定の確率で誤りが生じる。この問題は、同じ情
報を複数の画素に重複して埋め込み、抽出において多数
決を行うことで解決できる。

【００３５】以上のように、本実施例によれば、画像に
情報を埋込み、埋め込んだ情報を抽出することができ
る。この情報埋込みにおいては、画像の視覚的劣化のな
いことが保証された範囲すなわち変更可能範囲内での
み、画像の値を変更することができる。また、上記変更
可能範囲を画素毎に算出するので、画素毎に可能な限り
大きな値変更を行うことで、画像処理への耐性を強化す
ることができる。

【００３６】この実施例によれば、輝度値の変更により
静止画に情報を埋め込むシステムにおいて、画素毎に視
覚的劣化のない輝度値変更範囲を求め、その範囲内で輝
度値を変更することができる。その結果、一律に輝度を
大きく変更する場合のように、画像の視覚的劣化を生じ
ることがなく、一方、一律に輝度を小さく変更する場合
のように、挿入情報が除去されやすいこともなく、画質
劣化の防止と埋込み情報の耐性の両立が可能となる。

【００３７】次に、図３から図５を用いて、本発明の第
２の実施例を説明する。

【００３８】本発明は、画像の値を変更して情報を挿入
する場合の、値の変更量を最適化するものである。画像
の種類、変更する画像値の種類、挿入する情報の種類、
画像における挿入情報の表現方法には依存せず、任意の
画像、画像値、情報種類、表現方法と組み合わせること
ができる。ここでは、一例として、以下の場合を考え
る。

【００３９】（１）画像の種類ここでは、動画データを考える。この動画データは、１
秒間３０枚の静止画から成る。個々の静止画は、７２０
×４８０画素である。本実施例では、動画データから一
つずつ静止画を取り出し、これに、情報を挿入する。情
報挿入処理は、静止画毎に完結する。

【００４０】（２）変更する画像の値静止画の画素毎の輝度値を変更する。

【００４１】（３）挿入する情報６ビットの情報、すなわち０〜６３までの６４種類の数
字である。

【００４２】（４）静止画における情報の表現（ａ）ブロックの選択静止画を８×８画素のブロック単位に分割する。コンテ
ンツでよく用いられる７２０×４８０画素の静止画の場
合、９０×６０（＝５４００）ブロックに分割する。６
４種類(６ビット)の挿入情報おのおのについて、上記５
４００個のブロックのうちどのブロック(少なくともひ
とつ)の値を変更するかという対応関係（これは予め決
めておき、たとえばテーブルに保存されている)に基づ
いて、ブロックを選択する。選択したブロック内の画素
の輝度を変更する。

【００４３】（ｂ）ブロック内の輝度の変更上記選択したブロック内の６４個の画素の輝度の和が、
最も近い整数Ａのｎ倍数になるように各画素の輝度を変
更する。Ａはこの実施例の利用者が指定する値である
が、ここでは、５１２を用いる。

【００４４】なお、情報の抽出時には、情報の挿入され
た動画から１枚ずつ静止画を取り出し、個々の静止画か
ら情報を抽出する。

【００４５】上述の方法で、情報を埋め込んだ後で、圧
縮等の画像処理を行うと、輝度が変化し、抽出時に、正
数Ａのｎ倍数ちょうどにならないことがある。そこで、
静止画からの情報抽出では、５４００個の各ブロックに
ついて、輝度がＡのｎ倍数またはその近傍になっている
かを判定する。

【００４６】なお、近傍の定義としては、（Ａ×ｎ−Ａ
／４）以上かつ、（Ａ×ｎ＋Ａ／４）以下とする。この
定義は一例であって、他の定義も可能である。

【００４７】もし、情報が埋め込まれた画像に対して、
圧縮等の画像処理を行わず、輝度変化が生じない場合
は、近傍を定義しなくてもよい。

【００４８】Ａのｎ倍数またはその近傍の場合には、そ
のブロックの輝度が変更されていると判断する。５４０
０個のブロックのうちどのブロックの輝度が変更されて
いるかという情報と、前述の対応関係とを用いて、挿入
した６４種類の情報の一つを特定する。

【００４９】上記の抽出において、輝度を変更していな
いのに、ブロックの輝度の和が偶然Ａのｎ倍数になって
いる場合は誤検出の原因となる。これを防止するために
は、輝度変更ブロックを複数とし、多数決論理をもちい
て、そのうち、ブロック輝度の和がＡのｎ倍数または近
傍となっているブロックが所定の値(たとえば半数)以上
の場合に、透かしが埋め込まれていると判定する。

【００５０】以上の情報表現、挿入、抽出の方法につい
ては、特願平０９-２３８０３０号の方法を用いる。以
下では、上記の情報表現、挿入、抽出の方法を前提とし
て、輝度変更量の最適化方法を述べる。

【００５１】図１１は、この実施例のハードウエア構成
図である。入出力装置１１０１は、計算機のＩ/Ｏ装置
等により実現される。動画および埋め込みたい情報を外
部に入力し、演算装置１１０２を介して記憶装置１１０
３に格納する。また、情報を埋め込んだ動画を演算装置
１１０２から受け取って、これを外部に出力する。演算
装置１１０２は計算機のＣＰＵで実現され、記憶装置１
１０３に格納された動画および挿入したい情報を読みだ
し、動画に情報を挿入して、結果の動画を入出力装置１
１０１に出力する。このとき、先に説明したフィルター
を用いて、画像の視覚的劣化がないように情報を埋め込
む。記憶装置１１０３は、半導体、ハードディスクや光
ディスクなどで実現され、動画及び挿入したい情報を記
憶する。

【００５２】図３は、第２の実施例の機能構成図であ
る。

【００５３】ブロック３０１〜３０６は演算装置１１０
２が行う処理であり、計算機のＣＰＵがプログラムを実
行することにより実現される。ブロック３０７〜３１３
はデータであり、計算機のメモリすなわち記憶装置１１
０３に記憶される。

【００５４】このプログラムは、記憶媒体に記録された
状態で配付することや、ネットワーク経由でサーバから
配付することが可能である。また、このプログラムは、
パーソナルコンピュータのオペレーティングシステムの
元で動作するように構成することが可能なものである。

【００５５】入出力３０１は、動画データ３０７を入力
し、メモリに格納する。この動画データは、複数の連続
した静止画の列である。各静止画は７２０×４８０画素
である。

【００５６】また、入出力３０１は、画像に挿入したい
情報３１０を入力し、メモリに格納する。挿入したい情
報は６ビット情報である。すなわち、挿入したい情報
は、２の６乗＝６４種類である。

【００５７】さらに、入出力３０１は、入出力装置１１
０１から、画像に情報を挿入するときの基準となる値
(上述の整数Ａ)３１２を入力し、メモリに格納する。こ
の整数Ａの値を、ここでは、５１２とする。この正数Ａ
のｎ倍数を、以下、吸着値と呼ぶ。

【００５８】一方、入出力３０１は、透かし情報の挿入
された動画３１３をメモリから読み出して、入出力装置
１１０１から外部に出力する。

【００５９】制御３０２は、動画３０７中の各静止画毎
に、フィルター３０３、差分算出３０４、挿入個所決定
３０５、挿入３０６を起動して、挿入情報３１０を埋め
込む。

【００６０】フィルター３０３は、先に説明した実施例
における医用フィルターである。動画３０７中の静止画
を一枚づつ読み出し、これに前述のフィルター処理を適
用し、その結果のフィルター画像３０８をメモリに格納
する。

【００６１】差分算出３０４は、動画３０７中の１枚の
静止画とそれから求めたフィルター画像３０８との輝度
の差分を、画素毎に求め、結果を変更可能範囲３０９と
してメモリに格納する。変更可能範囲３０９は、動画３
０７中の１枚の静止画の各画素について、輝度をどれだ
け変更してよいかの範囲を表す。

【００６２】挿入個所決定３０５は、７２０×４８０画
素の静止画を、８×８画素のブロックに分割する。その
結果、９０×６０＝５４００個のブロックを得る。上述
の方法で、挿入情報３１０に対応して値を変更するブロ
ックを選択し、挿入ブロック３１１とする。

【００６３】挿入３０６は、挿入ブロック３１１の各ブ
ロックについて、輝度の和を吸着値３１２(正数Ａのｎ
倍数)になるように変更する。その結果、情報を挿入し
た静止画１枚を求め、これを透かし入り動画３１３に追
加する。

【００６４】図４は挿入３０６の動作のフローチャート
である。最初にステップ４０１で対象となる８×８画素
ブロック３１１の輝度の和を算出する。次に、ステップ
４０２においてステップ４０１で算出した輝度の和の最
近傍にある５１２のｎ倍数を吸着値とする。

【００６５】ステップ４０３以降は実際の挿入処理であ
る。まずステップ４０３で変更可能範囲３０９内で対象
ブロック内の各画素の輝度を変更し、輝度の和も同時に
変更する。ステップ４０４は変更後の輝度の和が吸着値
に一致するか判定し、一致するなら挿入の動作を終了
し、一致しないならブロックの輝度値を変更前に戻した
後（すなわちそのブロックには透かしを挿入しない。）
挿入の動作を終了する。

【００６６】図５は挿入処理の詳細のフローチャートで
ある。但しここでは，簡単のために変更前の輝度値の和
が吸着値より小さい場合を考える。また、各ブロック内
の画素は１から６４までの画素番号で表わされていると
する。

【００６７】まずステップ５０１で画素番号Ｉを１に設
定する。ステップ５０２は画素番号Ｉ＝６４の判定処理
であり。これについては後述する。ステップ５０３は画
素Ｉの変更可能範囲３０９をＲ(Ｉ)としたときＲ(Ｉ)が
正であるか判定する。すなわち画素Ｉの輝度値に加算で
きるか判定する。加算できなければステップ５０７でＩ
をインクリメントしてステップ５０２の判定処理に移
り、加算できればステップ５０４以降に進む。

【００６８】ステップ５０４では画素Ｉの輝度値を１だ
け加算し、ステップ５０５で画素Ｉが属する対象ブロッ
クの輝度値の和を１だけ加算する。ステップ５０６では
画素Ｉの加算によって変更可能範囲Ｒ(Ｉ)の値を１減ら
す。

【００６９】ステップ４０４は前述した判定処理で、輝
度値の和が吸着値と等しければ対象ブロックに透かし挿
入として処理を終了し、等しくなければ画素番号Ｉの値
をインクリメントしてステップ５０２に進む。

【００７０】ステップ５０２は画素番号Ｉ＝６４の判定
処理であり、Ｉ＝６４と判定されるのは以下の２通りの
場合がある。

【００７１】（１）対象ブロック内の６４個の画素のう
ち，変更可能である画素について１回加算処理をおこな
ったが、いくつかの画素でまだ輝度値変更可能である場
合。

【００７２】この場合は、ステップ５０８においていく
つかの画素でＲ(Ｉ)が０でないのでステップ５０１に進
み再び輝度値の加算処理を行う。

【００７３】（２）対象ブロック内の６４個の画素のう
ち、変更可能である画素について複数加算処理をおこな
った。その結果、輝度値の和が吸着値に届く前に全ての
画素で輝度値変更可能でなくなった。

【００７４】この場合は、ステップ５０８において全て
の画素でＲ(Ｉ) = ０なので、ステップ４０５へ進み各
画素の輝度値を変更前に戻し、透かし挿入をおこなわず
処理を終了する。

【００７５】この実施例によれば、輝度の変更により動
画に情報を埋め込むシステムにおいて、上記実施例と同
様の理由により、画質劣化の防止と埋込み情報の耐性の
両立が可能となる。

【００７６】次に、図６と図７を用いて、本発明の第３
の実施例を説明する。

【００７７】本実施例は、透かしの挿入時により詳細な
パラメータを用いる方法である。画像の種類や挿入情報
の種類などについては，すでに説明した第２の実施例と
同様の表現方法を用いる。

【００７８】図６は、第３の実施例の機能構成図であ
る。以下では、図３の機能構成図と異なる、情報挿入時
のパラメータであるデータ６０１〜６０３と、挿入処理
６０４について説明する。

【００７９】上限値６０１は、変更可能範囲３０９の上
限を決定するパラメータであり、挿入３０６において、
上限値以上の輝度値の変更を許さないようにする。この
上限値６０１は、たとえば、フィルタ３０３が出力した
変更可能範囲３０９とのＡｎｄ条件で用いるもので、変
更可能範囲の上限を、他の条件で指定したい場合に用い
る。

【００８０】オフセット値６０２は、輝度値の変更可能
な上限値を設定するもので、フィルタ３０３が出力した
変更可能範囲３０９を越えて変更したい場合の上限値を
表わす。

【００８１】挿入可否判定基準６０３は、上記以外の挿
入時に用いる判定基準を表わす。例えばブロックの輝度
の分散値をみることで、そのブロックの平坦さの度合を
判定することができ、挿入３０６において画像的に平坦
すぎる箇所には透かしを挿入しないといった処理が可能
になる。

【００８２】図７は本実施例での挿入６０４の動作のフ
ローチャートである.ステップ７０１〜７０４以外の処
理は図４の処理と同様なので説明を省く。

【００８３】ステップ７０１では、挿入可否判定基準と
して当該ブロックの輝度の分散が基準値以上か判定し、
基準値以下であれば処理を終了する。基準値以上であれ
ばステップ４０１と４０２を経てステップ７０２へ進
む。

【００８４】ステップ７０２では、対象ブロック内の画
素の輝度値をフィルターの許容する範囲内で変更する。
但し、上限値６０１以上の変更を許さないようにする。
ステップ４０４で輝度和が吸着値に到達しない場合、ス
テップ７０３でオフセット値６０２の範囲内で再度画素
の輝度を変更し、ステップ７０４へ進む。

【００８５】ステップ７０４では、変更された輝度値の
和が吸着値または吸着値の近傍（吸着値±６４）に到達
しているか判定し、到達していれば透かし挿入を完了し
て処理を終了する。到達していなければステップ４０５
へ進み、透かし挿入を行わず（画素の輝度値を変更前に
戻して）処理を終了する。

【００８６】図６、図７に示した方法によれば、上記実
施例における画質劣化のない輝度変更方法をさらに精密
化できるので、画質劣化の防止効果が大きくなる。

【００８７】さて、動画などでは、吸着値（５１２のｎ
倍数）との差にかかわらず選択したブロックの輝度和を
吸着値に一致させると、動画をリアルタイムで再生する
場合などで、輝度値の急激な変化などにより画面にちら
つきが生じたり、透かし位置が視覚的に目立ってしまう
場合がある。

【００８８】そこで、次に、図８を用いて、挿入情報を
さらに目立ちにくくする方法を説明する。

【００８９】図８は図４、図７のフローチャートにおい
て、ステップ４０１と４０２の間に行われるステップ８
０１を示すものである。ステップ８０１以外の処理は図
４と図７の処理と同様なので説明を省く。

【００９０】ステップ８０１は、予め設けた、ブロック
の変更前の輝度和と吸着値との差の第２の上限値(図示
せず)にしたがって、ブロックを判定し、透かしを挿入
するかどうかを判定する。ここでは、第２の上限値を３
２としたとき、輝度和が以下の範囲にないブロックを実
際に透かし挿入の対象とする。つまり、輝度和が以下の
範囲にあるときは、透かしを挿入すると元の輝度和との
差が大きくなり、透かし挿入が目立つので、透かし挿入
を行わない、という考え方である。

【００９１】５１２のｎ倍数＋２５６−３２＜輝度和
＜５１２のｎ倍数＋２５６＋３２この式において、５１
２は上述の正数Ａであり、２５６はＡ／２を表わす。ま
た、第２の上限値は、入出力装置１１０１から設定し
て、記憶装置１１０３へ保存しておく。

【００９２】上記範囲にあるブロックは、透かし挿入を
行わず処理を終了する。

【００９３】この方法によれば、輝度和と吸着値との差
が大きいブロックについては、透かし挿入を行わないの
で、動画をリアルタイム再生する場合に、さらに挿入情
報を目立ちにくくすることができる。したがって、画質
劣化の防止効果がさらに大きくなる。

【００９４】以下では、図９と図１０を用いて、本発明
の第５の実施例を説明する。

【００９５】図９は、本実施例の方式を用いた透かし挿
入ブロックの模式図である。透かし挿入ブロック９１
は、透かし挿入により輝度値が変化しているので、画像
の平坦な箇所などではブロックが目立ってしまう場合が
ある。図９が示すように透かし挿入ブロックの周囲に、
４つの領域９２〜９５を作成し、ブロック９１の輝度変
化に合わせて４つの領域の輝度値を段階的に変化させれ
ば、透かしブロックを目立たなくさせることが可能にな
る。

【００９６】図１０は、領域９２〜９５の輝度値の変更
処理のフローチャートである。簡単のために、図９に示
した４つの８×２部分領域(Ａ１,Ａ２,Ａ３,Ａ４)９２
〜９５の輝度値変更を考える。

【００９７】ステップ１００１では、透かし挿入ブロッ
ク９１の右隣のブロックに着目し、その部分の輝度値の
変更量を求める。ステップ１００２では、ステップ１０
０１で算出された輝度値変更量を０.８倍してＡ１領域
９２の輝度値に加算する。ステップ１００３では、同様
に輝度値変更量を０.６倍してＡ２領域９３の輝度値に
加算する。ステップ１００４では、同様に輝度値変更量
を０.４倍してＡ３領域９４の輝度値に加算する。ステ
ップ１００５では、輝度値変更量を０.２倍してＡ４領
域９５の輝度値に加算し、輝度値の変更処理を終了す
る。

【００９８】この例では、透かし挿入ブロック９１の周
囲に設ける領域を、ひとつのブロックを４つに分割する
ことによって生成しているが、これに限定されず、より
多くのブロックをより多く分割してより滑らかに輝度値
を変更するなど、さまざまな変形が可能である。

【００９９】また、上述の各実施例では、情報の埋め込
み方法として画素の輝度を変更したが、これに限定され
ない。各画素を構成する、３原色のいずれかあるいは任
意の組み合わせ、または輝度と色差のいずれかあるいは
任意の組み合わせの持つ値を変更することで実現できる
ものである。

【０１００】また、本発明は画像以外、たとえば、音楽
にも適用は可能である。たとえば、音の大きさ、音色な
どの変更可能範囲を求め、その範囲内で変更する。ま
た、小節単位で音の大きさ、音色などを変化させて情報
を埋め込み、当該小節前後も値を少しずつ変化させて、
目立たせないようにすることが可能である。

【０１０１】なお、上述の方法によって埋め込まれた情
報は、その埋め込み方法(位置、パターン)、あるいは検
出、除去のための情報を知るもの以外には除去できな
い。

【０１０２】逆に埋め込み方法、検出除去のための情報
を知るものは、本発明に従って埋め込まれた情報を取り
出すことができるので、本発明はコンテンツの著作権情
報などを管理するのに適している。

【０１０３】

【発明の効果】本発明によれば、コンテンツへの情報埋
込みにおいて、コンテンツが劣化しない範囲内でコンテ
ンツを可能な限り大きく変更することができるので、劣
化の防止と埋込み情報の耐性の両立が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の機能構成図。

【図２】本発明の第１の実施例における画素の輝度値の
変更方法を示す図。

【図３】本発明の第２の実施例の機能構成図。

【図４】本発明の第２の実施例における透かし挿入処理
のフローチャート。

【図５】本発明の第２の実施例における透かし挿入処理
の詳細のフローチャート。

【図６】本発明の第３の実施例の機能構成図。

【図７】本発明の第３の実施例における透かし挿入処理
のフローチャート。

【図８】本発明の第４の実施例における透かし挿入処理
のフローチャート。

【図９】本発明の第５の実施例における透かし挿入ブロ
ックの模式図。

【図１０】本発明の第５の実施例における輝度値の変更
のフローチャート。

【図１１】本発明の第２の実施例におけるハードウェア
構成図。

【符号の説明】

１０１…入出力処理、１０２…画像データ、１０３…変
更可能範囲算出処理、１０４…変更可能範囲データ、１
０５…情報埋め込み処理、１０６…情報挿入画像デー
タ。

フロントページの続き (72)発明者田口順一神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者前田章神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者荒井孝雄神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像情報メディア事業部内 (72)発明者竹内敏文神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所マルチメディアシステム開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人間には知覚できないコンテンツの値変更
の範囲を求める変更可能範囲算出ステップと、上記変更
可能範囲内でコンテンツの値を変更することにより情報
を埋め込むステップとを備えることを特徴とする情報埋
込み方法。
【請求項２】請求項１に記載された情報埋め込み方法に
おいて、コンテンツの値の変更時に、その変更が人間には知覚で
きないか否か、あるいは、人間のコンテンツ参照の妨害
にならないか否かを判定する変更影響判定ステップを備
えることを特徴とする情報埋込み方法。
【請求項３】請求項２に記載された情報埋込み方法にお
いて、上記変更可能範囲算出ステップ及び変更影響判定ステッ
プが、画像の中の物体の輪郭情報の値を保存し、それ以
外の値を変更する画像処理ステップを含むことを特徴と
する情報埋込み方法。
【請求項４】請求項３に記載された情報埋め込み方法に
おいて、上記画像処理ステップが、エッジを保存しノイズを削減
する画像フィルターステップを含むことを特徴とする情
報埋込み方法。
【請求項５】請求項４に記載された情報埋め込み方法に
おいて、上記画像フィルターステップが、画像の性質に依存し
て、平滑化の強度と方向を変更するステップを含むこと
を特徴とする情報埋込み方法。
【請求項６】請求項１に記載された情報埋込み方法にお
いて、コンテンツに同じ情報を複数回重複して埋込み、埋め込
んだ値を読み出すときに、多数決論理によって埋め込ん
だ値を推定するステップを備えることを特徴とする情報
埋込み方法。
【請求項７】画像データの値を所定の条件を満たすよう
に変更することによる画像データへの情報埋め込み方法
において、画像中のエッジ及び孤立点を保存しながら画像データの
値を変更する画像処理ステップを備え、前記ステップ
は、原画の値と画像処理後の画像の値の間の値を変更値
とすることを特徴とする情報埋め込み方法。
【請求項８】上記画像処理ステップが、画素単位で値を
変更することを特徴とする請求項７に記載された情報埋
込み方法。
【請求項９】請求項７に記載された情報埋め込み方法
は、画像データを複数のブロックに分割し、ブロック毎
の部分画像の値を所定の条件を満たすように変更するこ
とを特徴とする情報埋め込み方法。
【請求項１０】上記変更の対象となる画素の値が輝度で
あることを特徴とする請求項７に記載された情報埋め込
み方法。
【請求項１１】上記画像処理ステップは、画像中の各画
素について、輝度の勾配を求め、輝度の勾配が最小とな
る方向に平滑化処理を実施するステップを含むことを特
徴とする請求項１０に記載された情報埋め込み方法。
【請求項１２】上記画像処理ステップは、所定のしきい
値の範囲内で値を変更するステップを含むことを特徴と
する請求項１１に記載された情報埋め込み方法。
【請求項１３】上記画像処理後の画像と上記しきい値に
よって制約される範囲内で画像の値を変更しても、画像
の値が上記一定の条件を満たさない場合に、画像の値を
変更前に戻すステップを備えることを特徴とする請求項
１２に記載された情報埋め込み方法。
【請求項１４】画像データの値を所定の条件を満たすよ
うに変更することによって画像データに情報を埋め込む
情報埋め込み装置において、画像中のエッジ及び孤立点を保存しながら画像データの
値を変更する第１の画像処理手段と、原画の値と画像処
理後の画像の値の間の値を変更値として画像データの値
を変更する第２の画像処理手段とを有することを特徴と
する情報埋め込み装置。
【請求項１５】上記第１画像処理手段及び２の画像処理
手段が、画像データの画素単位で値を変更することを特
徴とする請求項１４に記載された情報埋込み装置。
【請求項１６】画像データの値を、所定の条件を満たす
ように変更することによって画像データに情報を埋め込
む情報埋め込み装置において、画像中のエッジ及び孤立点を保存しながら画像データの
値を変更する第１の画像処理手段と、画像データを複数
の部分画像ブロックに分割する手段と、原画の値と画像
処理後の画像の値の間の値を変更値として、上記ブロッ
ク毎の部分画像の値を変更する第２の画像処理手段とを
有することを特徴とする情報埋め込み装置。
【請求項１７】上記第１の画像処理手段が、画素単位で
値を変更し、上記第２の画像処理手段が画素単位で値を
変更することによってブロック毎の値を変更することを
特徴とする請求項１６に記載された情報埋め込み装置。
【請求項１８】上記変更の対象となる画素の値が輝度で
あることを特徴とする請求項１７に記載された情報埋め
込み装置。
【請求項１９】上記第１の画像処理手段が、画像中の各
画素について、輝度の勾配を求め、輝度の勾配が最小と
なる方向に平滑化処理を実施することを特徴とする請求
項１８に記載された情報埋め込み装置。
【請求項２０】上記第２の画像処理手段が、所定のしき
い値の範囲内で値を変更することを特徴とする請求項１
９に記載された情報埋め込み装置。
【請求項２１】上記第２の画像処理手段は、上記画像処
理後の画像と上記しきい値によって制約される範囲内で
画像の値を変更しても、画像の値が上記一定の条件を満
たさない場合に、画像の値を変更前に戻すことを特徴と
する請求項２０に記載された情報埋め込み装置。