JP2001203878A - 画像処理装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 認証情報を埋め込んだ後に量子化処理をして
も、埋め込まれた認証情報が失われることがないように
する。 【解決手段】 埋込前処理部３２は、埋め込みデータの
埋め込み処理により加わる誤差によって量子化処理後の
値が変化しないように画像データの値を変換する。ハッ
シュ値計算部３００は、画像データと鍵情報からハッシ
ュ値を計算し、ハッシュ値埋込部３０２は、画像データ
にハッシュ値を埋め込む。出力フォーマット変換部３０
４は、ハッシュ値が埋め込まれた画像データを量子化処
理などし、ＪＰＥＧデータを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、著作権情報などの
認証情報（埋め込みデータ）を埋め込んだ画像データ等
を、圧縮のために量子化しても、埋め込まれた認証デー
タが失われないようにした画像処理装置およびその方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、国際公開ＷＯ９７／４９２３５
号公報（文献１）は、ピクセル・ブロック・コーディン
グ（Pixel Block Coding；ＰＢＣ）により、画像データ
等のコンテンツデータに著作権情報など（以下、一般的
に認証情報あるいは埋め込みデータ等とも記す）を、視
覚的に感知できないように埋め込む方式（以下、このよ
うにコンテンツデータに感知できないように認証方法を
埋め込む方式を「エレクトロニックウォーターマーキン
グ方式」とも記す）を開示する。

【０００３】また、国際公開ＷＯ９８／１１６９２８号
公報（文献２）は、文献１等に開示されたエレクトロニ
ックウォーターマーキング方式を応用して、画像データ
の改変を禁止し、著作物を有効に保護する方法を開示す
る。また、特開平１０−１６４５４９号公報（文献３）
は、文献１等に開示されたエレクトロニックウォーター
マーキング方式を改良し、画像データに認証情報を一体
不可分に埋め込むことにより、画像データの改変を検出
する方法を開示する。

【０００４】また、これらの文献の他、特開平０９−１
５１７４７号公報、特開平１０−８３３１０号公報、特
開平１０−１０６１４９号公報、特開平１０−１６１９
３３号公報、特開平１０−１６４３４９号公報、特開平
１０−２８５５６２号公報、特開平１０−３３４２７２
号公報、特開平１０−２４０６２６号公報、特開平１０
−２４０１２９号公報（文献４〜１２）等も、エレクト
ロニックウォーターマーキング方式に関する発明を開示
する。

【０００５】しかしながら、これらの文献に開示された
方式は、認証情報を埋め込んだ後の画像データの圧縮符
号化を充分に考慮していなかった。つまり、これらの方
式により埋め込まれた認証情報が量子化値より少ない場
合には、埋め込まれた画像データが量子化の結果、消失
してしまう可能性がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、圧縮符号
化に適した画像処理装置およびその方法を提供すること
を目的とする。特定的には、本発明は、認証情報を埋め
込んだ後に量子化処理をしても、埋め込まれた認証情報
が失われることがない画像処理装置およびその方法を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を達成するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかる画像処理装置は、所定の処理により
加わる誤差によって量子化処理後の値が変化しないよう
に画像データの値を変換する変換手段と、画像データに
対して前記所定の処理を行う処理手段と、前記所定の処
理がなされた画像データを量子化処理する量子化手段と
を有する。

【０００８】好適には、前記処理手段は、前記画像デー
タを分割し、分割した画像データそれぞれに埋め込みデ
ータを埋め込む埋込処理を行い、前記分割された画像デ
ータそれぞれに埋め込まれた埋め込みデータを検出する
検出手段をさらに有する。

【０００９】好適には、前記変換手段は、画像データに
含まれる画素それぞれの形式を変換する形式変換手段
と、前記量子化処理に用いられる量子化値に基づいて、
前記形式が変換された画素データの値を調節処理する調
節手段とを有し、前記形式が変換された画素データそれ
それが、前記所定の処理により加わる誤差の値により量
子化処理後の値が変化しないようになるまで、前記形式
変換処理と、前記調節処理とを繰り返す。

【００１０】好適には、前記処理手段は、前記画像デー
タに対して埋込データを埋め込む埋込処理を前記所定の
処理として行う。

【００１１】好適には、前記処理手段は、所定の鍵情報
と前記画像データとに基づいてハッシュ値を計算するハ
ッシュ値計算手段と、計算の結果として得られた前記ハ
ッシュ値を、前記画像データに埋め込む埋込処理手段と
を有する。

【００１２】好適には、前記画像データに埋め込まれた
埋込データを検出する検出手段をさらに有する。

【００１３】好適には、前記量子化された画像データを
逆量子化する逆量子化手段と、前記逆量子化された画像
データに埋め込まれたハッシュ値を抽出する抽出手段
と、前記画像データと、前記ハッシュ値の計算に用いら
れた鍵情報とに基づいて、ハッシュ値を計算する計算手
段と、前記抽出されたハッシュ値と前記計算されたハッ
シュ値とに基づいて、前記量子化された画像データに改
ざんが加えられたか否かを検出する改ざん検出手段とを
有する。

【００１４】また、本発明にかかる画像処理方法は、所
定の処理により加わる誤差によって量子化処理後の値が
変化しないように画像データの値を変換し、画像データ
に対して前記所定の処理を行い、前記所定の処理がなさ
れた画像データを量子化処理する。

【００１５】また、本発明にかかる記録媒体は、所定の
処理により加わる誤差によって量子化処理後の値が変化
しないように画像データの値を変換する変換ステップ
と、画像データに対して前記所定の処理を行う処理ステ
ップと、前記所定の処理がなされた画像データを量子化
処理する量子化ステップとをコンピュータに実行させる
プログラムを記録する。

【００１６】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］以下、本発明の
第１実施形態を説明する。

【００１７】［改変判定装置１］図１は、本発明にかか
る画像処理方法を実現する画像処理装置１の構成を示す
図である。図１に示すように、画像処理装置１は、ＣＲ
Ｔ表示装置あるいは液晶表示装置等の表示装置１００、
キーボードおよびマウス等を含む入力装置１０２、ディ
ジタルカメラインターフェースＩＦ（カメラＩＦ）１０
４、メモリカードインターフェース（メモリカードＩ
Ｆ）１０６、ＭＯ装置およびＣＤ装置等の記憶装置１０
８、および、メモリ１１２およびマイクロプロセッサ
（ＣＰＵ）１１４等を含むコンピュータ本体（ＰＣ本
体）１１０から構成され、必要に応じて、さらに通信装
置１１６が付加される。つまり、画像処理装置１は、一
般的なコンピュータに、カメラＩＦ１０４およびメモリ
カードＩＦ１０６を付加した構成を採る。

【００１８】画像処理装置１は、これらの構成部分によ
り、ディジタルカメラ１４０が撮影した画像データ（Ｊ
ＰＥＧ、ＢＭＰあるいはＹＵＶなど形式を問わない）
を、カメラＩＦ１０４を介して受け入れる。あるいは、
画像処理装置１は、ディジタルカメラ１４０がメモリカ
ード１４２に記録した画像データを、メモリカードＩＦ
１０６を介して受け入れる。

【００１９】さらに、画像処理装置１は、光磁気ディス
ク（ＭＯ）あるいはコンパクトディスク（ＣＤ）等の記
録媒体１２０に記録されて記憶装置１０８に供給される
埋込・検出プログラム２（図２等を参照して後述する）
を、メモリ１１２にロードして実行し、受け入れた画像
データに対して、量子化処理しても失われることがない
ように電子透かし（埋め込みデータ）の埋め込み処理を
行う。

【００２０】また、画像処理装置１は、埋込・検出プロ
グラム２を実行し、画像データに埋め込まれた電子透か
しを検出し、画像データに対して改ざんが加えられたか
否か等を判定する。

【００２１】［埋込・検出プログラム２］まず、埋込・
検出プログラム２の構成および動作を説明する。図２
は、図１に示した画像処理装置１が実行し、本発明にか
かる画像処理方法を実現する埋込・検出プログラム２の
構成を示す図である。図２に示すように、埋込・検出プ
ログラム２は、ＯＳ８０、埋込・抽出部３、鍵情報デー
タベース（ＤＢ）２２および画像データベース（ＤＢ）
２４から構成される。埋込・抽出部３は、埋込パラメー
タＤＢ２０、制御部２６、埋込部３０および抽出部４０
から構成される。

【００２２】［ＯＳ８０］ＯＳ８０は、例えば、ＯＳ／
２（ＩＢＭ社）あるいはウィンドウズ（マイクロソフト
社）等のオペレーティングシステムソフトウェアであっ
て、埋込・検出プログラム２の各構成部分の実行制御を
行う。

【００２３】［制御部２６］埋込・抽出部３の制御部２
６は、例えば、表示装置１００に操作用のＧＵＩ画像
（図示せず）を表示し、表示されたＧＵＩ画像に対する
ユーザの操作を受け入れ、必要に応じて、受け入れた操
作を示す操作データを、埋込・検出プログラム２の各構
成部分に供給する。また、制御部２６は、受け入れたユ
ーザの操作に応じて、埋込・検出プログラム２の各構成
部分の動作を制御する。

【００２４】［画像ＤＢ２４］画像ＤＢ２４は、埋込部
３０が電子透かしを埋め込んだ圧縮画像データ（ＪＰＥ
Ｇデータ）を記憶装置１０８に挿入された記録媒体１２
０、あるいは、メモリカードＩＦ１０６に挿入されたメ
モリカード１４２に記憶・管理し、記憶・管理した画像
データを読み出して抽出部４０に対して出力する。

【００２５】［鍵情報ＤＢ２２］鍵情報ＤＢ２２は、画
像ＤＢ２２が管理するＪＰＥＧデータと、埋込部３０
が、このＪＰＥＧデータへ電子透かしを埋め込む際に、
乱数を発生させるために用いる鍵（例えば６４ビットの
数値）とを対応付けた鍵情報を記憶装置１０８等に記憶
・管理し、記憶・管理した鍵情報を読み出して埋込部３
０および抽出部４０に対して出力する。

【００２６】［埋込パラメータＤＢ２０］埋込パラメー
タＤＢ２０は、電子透かしの埋め込みに用いるパラメー
タを記憶・管理し、埋込部３０に対して出力する。

【００２７】［埋込部３０］図３は、図２に示した埋込
部３０の構成を示す図である。図４は、注目ＤＣＴ係数
を示す図である。図３に示すように、埋込部３０は、埋
込前処理部３２、ハッシュ（Ｈａｓｈ）値計算部３０
０、ハッシュ値埋込部３０２および出力フォーマット変
換部３０４から構成される。埋込部３０は、これらの構
成部分により、まず、各種（ＪＰＥＧ、ＲＧＢ（ビット
マップ（ＢＭＰ））および輝度・色差（ＹＵＶ）等）の
形式の画像データから、予め定められたハッシュ関数と
キーとを用いて、注目するＤＣＴ（図４）係数のハッシ
ュ値を計算する。

【００２８】さらに、埋込部３０は、計算の結果として
得たハッシュ値を、画像データ自体に対して電子透かし
の手法を用いて埋め込む、あるいは、画像データのヘッ
ダ部分に埋め込む等の方法により、画像データに付加す
る。なお、埋込部３０を画像データのＹ，Ｕ，Ｖ各成分
から得られたＤＣＴ係数に対して、電子透かしの手法を
用いてハッシュ値を埋め込むように構成することも、
Ｙ，Ｃｒ，Ｃｂ各成分から得られたＤＣＴ係数に対して
ハッシュ値を埋め込むように構成することも可能である
が、説明の明確化のために、以下、埋込部３０が、計算
して得たハッシュ値を、画像データのＹ，Ｕ，Ｖ各成分
から得られたＤＣＴ係数に対して埋め込む場合を具体例
とする。

【００２９】［埋込前処理３２］図５は、図３に示した
埋込前処理部３２の構成を示す図である。また、図５に
示すように、埋込パラメータＤＢ２０（図２）の埋込前
処理３２は、フォーマット認識部３２０、逆量子化部
（Ｑ^-1）３２２、量子化値計算部３２４、ＪＰＥＧ’／
ＢＭＰ変換部３２６、ＹＵＶ／ＢＭＰ変換部３２８、Ｂ
ＭＰ／ＪＰＥＧ’変換部３３０およびＤＣＴ係数調整部
３３２から構成される。

【００３０】埋込部３０は、これらの構成部分により、
ＤＣＴ変換してハッシュ値を埋め込んで電子透かしを埋
め込み、さらに、圧縮符号化してＪＰＥＧ形式の圧縮画
像データ（ＪＰＥＧデータ）とした場合であっても、埋
め込んだハッシュ値が失われない状態（安定状態）にな
るように、画像データ（ＢＭＰデータ）に対して埋込前
処理を行う。

【００３１】［フォーマット認識部３２０］埋込前処理
３２において、フォーマット認識部３２０は、入力され
た各種形式の画像データ（ＪＰＥＧデータ，ＢＭＰデー
タ，ＹＵＶ形式の画像データ（ＹＵＶデータ）等）のデ
ータフォーマットを識別し、入力された画像データがい
ずれの形式であるかを判断し、ＪＰＥＧデータが入力さ
れた場合には、入力されたＪＰＥＧデータを復号部３２
２に対して出力し、ＢＭＰデータが入力された場合に
は、入力されたＢＭＰデータをＢＭＰ／ＪＰＥＧ’変換
部３３０に対して出力し、ＹＵＶデータが入力された場
合には、入力されたＹＵＶデータをＹＵＶ／ＢＭＰ変換
部３２８に対して出力する。

【００３２】さらに、フォーマット認識部３２０は、Ｂ
ＭＰデータにおいてハッシュ値を埋め込む領域を、例え
ば１６×１６画素構成のＭＣＵ単位で指定する領域指定
データＡを受け、領域指定データＡが示すＭＣＵそれぞ
れに含まれるＤＣＴ係数が安定状態であるか否かを示す
ＭＣＵテーブルＴ（Ｔ［Ｘ］［Ｙ］、例えば、ＢＭＰデ
ータが７２０×４８０画素構成である場合にはＸ＝４
５，Ｙ＝３０）を作成する。

【００３３】なお、領域指定データＡにより指定される
領域は、ＪＰＥＧ’／ＢＭＰ変換部３２６およびＹＵＶ
／ＢＭＰ変換部３２８による変換処理の対象とはならな
い。画質に与える影響を最小にすることができるという
意味で、領域指定データＡを、画面の端の領域を指定す
るように作成すると、そうでない場合に比べてより好適
である。フォーマット認識部３２０は、作成したＭＣＵ
テーブルＴを、ＪＰＥＧデータ、ＢＭＰデータおよびＹ
ＵＶデータそれぞれに付して、復号部３２２、ＢＭＰ／
ＪＰＥＧ’変換部３３０およびＹＵＶ／ＢＭＰ変換部３
２８にそれぞれに対して出力する。

【００３４】上述のように、ＭＣＵテーブルＴは、例え
ば４５×３０のマトリクス形式で表され、ＭＣＵテーブ
ルＴの各要素Ｔ［Ｘ］［Ｙ］それぞれは、例えば、対応
するＭＣＵのＤＣＴ係数データが安定状態である場合に
は値１、安定でない場合には値０を採る。フォーマット
認識部３２０は、下式１に示すように、ＭＣＵテーブル
Ｔの初期値として、領域指定データＡが示すＭＣＵに対
応するＭＣＵテーブルＴの要素Ｔ［Ｘ］［Ｙ］の値を１
とし、これら以外のＭＣＵテーブルの要素Ｔ［Ｘ］
［Ｙ］の値を０とする。

【００３５】

【数１】 Ｔ［Ｘ］［Ｙ］＝１ ：（Ｘ，Ｙ）∈Ａの場合 ＝０ ：（Ｘ，Ｙ）∈Ａ以外の場合 （１）

【００３６】［復号部３２２］ＪＰＥＧデータは、ＤＣ
Ｔ係数に対して量子化処理およびハフマン（Huffman）
符号化処理を施すことにより生成される。復号部３２２
は、まず、フォーマット認識部３２０から入力されたＪ
ＰＥＧデータをハフマン復号する。また、復号部３２２
は、復号したＪＰＥＧデータのＹ，Ｕ，Ｖ各成分からそ
れらの量子化値ｑ［ｋ］を計算し、埋込量子化値計算部
３２４に対して出力する。また、復号部３２２は、計算
の結果として得た量子化値ｑ［ｋ］それぞれを用いて、
ハフマン復号したＪＰＥＧデータのＹ，Ｕ，Ｖ各成分を
逆量子化して、Ｙ，Ｕ，Ｖ各成分のＤＣＴ係数ＪＰＥ
Ｇ’を生成し、ＭＣＵテーブルＴと対応づけてＪＰＥ
Ｇ’／ＢＭＰ変換部３２６に対して出力する。

【００３７】［ＹＵＶ／ＢＭＰ変換部３２８］ＹＵＶ／
ＢＭＰ変換部３２８は、ＹＵＶデータを、下式２に示す
ようにＢＭＰデータ（ＲＧＢ）に変換し、ＭＣＵテーブ
ルＴと対応付けてＢＭＰ／ＪＰＥＧ’変換部３３０に対
して出力する。なお、ＹＵＶ／ＢＭＰ変換部３２８によ
りＹＵＶデータをＢＭＰデータに変換する理由は、ＹＵ
ＶデータのＹ，Ｕ，Ｖ各成分が、オーバーフローあるい
はアンダーフローを起こしていなくても（０≦Ｙ＜２５
６，−１２８≦Ｕ，Ｖ＜１２８）、ＢＭＰデータに変換
した場合に、ＢＭＰデータのＲ，Ｇ，Ｂ各成分にオーバ
ーフローあるいはアンダーフローが生じる場合があるの
で、このような場合においても、最終的に得られるＤＣ
Ｔ係数を安定状態とすることができるようにするためで
ある。

【００３８】

【数２】 R = (int)(Y + V*1.4020) G = (int)(Y - U*0.3441 - V*0.7139) B = (int)(Y + U*1.7718 - V*0.0012) （２） 但し、 R = R>255 ? 255 : R<0 ? 0 : R G = G>255 ? 255 : G<0 ? 0 : G B = G>255 ? 255 : B<0 ? 0 : B ここで、A = B ? C : Dは、C codeのものと同じで、 A= C (if B is TRUE) A= D (if B is NOT TRUE) である。

【００３９】［ＪＰＥＧ’／ＢＭＰ変換部３２６］ＪＰ
ＥＧ’／ＢＭＰ変換部３２６は、復号部３２２およびＤ
ＣＴ係数調整部３３２から入力されるＤＣＴ係数ＪＰＥ
Ｇ’の内、領域指定データＡが示す領域以外のＭＣＵの
Ｙ，Ｕ，Ｖ成分それぞれのＤＣＴ係数を逆ＤＣＴ（ＩＤ
ＣＴ）処理する。ＪＰＥＧ’／ＢＭＰ変換部３２６は、
さらに、ＩＤＣＴ処理の結果として選られたＹ，Ｕ，Ｖ
成分を、ＹＵＶ／ＢＭＰ変換部３２８と同様に上記式２
に従ってＢＭＰデータに変換し、ＭＣＵテーブルＴと対
応づけてＢＭＰ／ＪＰＥＧ’変換部３３０に対して出力
する。

【００４０】［ＢＭＰ／ＪＰＥＧ’変換部３３０］ＢＭ
Ｐ／ＪＰＥＧ’変換部３３０は、ＪＰＥＧ’／ＢＭＰ変
換部３２６、フォーマット認識部３２０またはＹＵＶ／
ＢＭＰ変換部３２８から入力されるＢＭＰデータの内、
同じくこれらから入力されるＭＣＵテーブルＴの値０の
要素Ｔ［Ｘ］［Ｙ］（Ｔ［Ｘ］［Ｙ］＝０）に対応する
ＭＣＵに含まれるＢＭＰデータのＲ，Ｇ，Ｂ成分それぞ
れを、下式３に示すように、Ｙ，Ｕ，Ｖ各成分に変換
し、さらに、変換の結果として選られたＹ，Ｕ，Ｖ各成
分を、８×８構成のＤＣＴブロックごとにＤＣＴ処理し
てＤＣＴ係数ＪＰＥＧ’を生成する。つまり、ＢＭＰ／
ＪＰＥＧ’変換部３３０は、入力されるＢＭＰデータの
内、まだ安定状態になっていないＢＭＰデータをＤＣＴ
係数ＪＰＥＧ’に変換する。ＢＭＰ／ＪＰＥＧ’変換部
３３０は、変換処理の結果として得られたＤＣＴ係数Ｊ
ＰＥＧ’を、ＭＣＵテーブルＴと対応づけてＤＣＴ係数
調整部３３２に対して出力する。

【００４１】

【数３】 Y = R*0.2990 + G*0.5870 +B*0.1140 U = -R*0.1684 - G*0.3316 +B*0.5000 V = R*0.5000 - G*0.4187 -B*0.0813 （３）

【００４２】［埋込量子化値計算部３２４］埋込量子化
値計算部３２４は、領域指定データＡにより示されるＤ
ＣＴ係数（注目ＤＣＴ係数）ｄｃｔ＿Ｃｏｅｆｆｉの埋
込量子化値ｑ＿ｅｍｂ［ｋ］を算出する。さらに埋込量
子化値計算部３２４の処理を詳細に説明する。埋込量子
化値計算部３２４は、注目ＤＣＴ係数ｄｃｔ＿ｃｏｅｆ
ｆｉおよびデコーダ最大計算誤差δを、埋込パラメータ
ＤＢ２０（図２）から受ける。

【００４３】［注目ＤＣＴ係数ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉ］
ここでは、注目ＤＣＴ係数ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉを詳細
に説明する。注目ＤＣＴ係数ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉは、
電子透かしの埋め込みに用いる８×８画素構成のＤＣＴ
ブロックに含まれる１つ以上のＤＣＴ係数であり、Ｙ，
Ｕ，Ｖ成分のいずれのＤＣＴ係数であってもよいが、以
下、説明の明確化のために、注目ＤＣＴ係数ｄｃｔ＿ｃ
ｏｅｆｆｉとしてＹ成分のＤＣＴ係数の内の直流成分ｄ
ｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉ（０，０）を用い、ハッシュ値の埋
め込みのために、同じくＹ成分のＤＣＴ係数の内の
（１，１），（１，２），（２，１），（２，２）を利
用する場合を具体例とする。

【００４４】［デコーダ最大計算誤差δ］ここでは、デ
コーダ最大計算誤差δを詳細に説明する。また、ハッシ
ュ値を埋め込んだＪＰＥＧデータを伸長復号処理するデ
コーダが違う場合には、システム間でＩＤＣＴ処理の結
果に誤差が生じる可能性がある。デコーダ最大計算誤差
δは、埋め込み量子化値:システム(decoder)の違いから
生じるＩＤＣＴ処理の誤差の２倍の値に設定される。な
お、ＩＤＣＴ処理の誤差は、ほとんどの場合、２以下で
ある。従って、デコーダ最大計算誤差δの設定値は４以
上あれば充分である。以下、デコーダ最大計算誤差δの
値を、充分に大きい１２に設定する場合を具体例として
説明する。

【００４５】埋込量子化値計算部３２４は、埋込前処理
３２に入力された画像データがＪＰＥＧデータである場
合には、復号部３２２から入力された量子化値ｑ［ｋ］
を、ＪＰＥＧデータでない場合には、例えば、入力装置
１０２を介してユーザが入力する量子化値ｑ［ｋ］を用
いて以下の処理を行う。なお、埋込量子化値計算部３２
４は、例えば、埋込前処理３２に入力された画像データ
がＪＰＥＧデータでなく、しかも、入力装置１０２から
量子化値ｑ［ｋ］の入力がない場合には、量子化値ｑ
［ｋ］の全ての要素の値をデコーダ最大計算誤差δに設
定する（ｑ［ｋ］＝δ）。

【００４６】次に、埋込量子化値計算部３２４は、領域
指定データＡが示す注目ＤＣＴ係数ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆ
ｉそれそれに対応する埋込量子化値ｑ＿ｅｍｂ［ｋ］
（ｋ（｛ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉ｝））を、下式４に示す
ように計算する。なお、埋込量子化値ｑ＿ｅｍｂ［ｋ］
は、ハッシュ値を埋め込んだＤＣＴ係数を量子化処理す
るために用いられる量子化値であって、量子化値ｑ
［ｋ］の整数倍の値を採る。

【００４７】

【数４】 q_emb[k] = (int((δ-1)/q[k]+1)*q[k] （４）

【００４８】なお、量子化値ｑ［ｋ］がデコーダ最大計
算誤差δよりも大きい場合（ｑ［ｋ］≧δ）、埋込量子
化値ｑ＿ｅｍｂ［ｋ］と量子化値ｑ［ｋ］とは一致する
（ｑ＿ｅｍｂ［ｋ］＝ｑ［ｋ］）。また、埋込前処理３
２にＪＰＥＧデータが入力される場合、量子化値ｑ
［ｋ］の変更は不要である。

【００４９】［ＤＣＴ係数調整部３３２］ＤＣＴ係数調
整部３３２は、ＪＰＥＧ’／ＢＭＰ変換部３２６、ＢＭ
Ｐ／ＪＰＥＧ’変換部３３０およびＤＣＴ係数調整部３
３２により構成されるループ処理を制御し、このループ
処理を所定の回数（例えば５回）繰り返して、ＢＭＰ／
ＪＰＥＧ’変換部３３０から入力された注目ＤＣＴ係数
ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉが、埋込量子化値ｑ＿ｅｍｂ
［ｋ］の整数倍に近い値をとるように、つまり、注目Ｄ
ＣＴ係数ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉが安定状態になるように
それらの値を調整する。

【００５０】以下、さらにＤＣＴ係数調整部３３２の処
理を詳細に説明する。ＤＣＴ係数調整部３３２は、埋込
パラメータＤＢ２０（図２）から安定化閾値Δを受け
る。安定化閾値Δは、注目ＤＣＴ係数ｄｃｔ＿ｃｏｅｆ
ｆｉが、埋込量子化値ｑ＿ｅｍｂ［ｋ］の整数倍に近い
値になっているか否かを判断するために用いられる閾値
であって、例えばデコーダ最大計算誤差δよりも小さい
値、例えば１程度の値に設定される（δ＞Δ＝１．
０）。

【００５１】ＤＣＴ係数調整部３３２は、次に、領域指
定データＡにより示されるＭＣＵのＤＣＴブロックそれ
ぞれに含まれる各ＤＣＴ係数が、下式５を満たしている
か否かを判断する。ＤＣＴ係数調整部３３２は、判断対
象のＤＣＴブロックに含まれるＤＣＴ係数のすべてが下
式５を満たしている場合には、このＤＣＴブロックに対
応するＭＣＵテーブルＴの要素Ｔ［Ｘ］［Ｙ］の値を安
定状態を示す１とし（Ｔ［Ｘ］［Ｙ］＝１）、これ以外
の場合には０とする（Ｔ［Ｘ］［Ｙ］＝０）。

【００５２】

【数５】 |c[k] - coeff_emb[k]*q_emb[k]| < Δ/2 （５）

【００５３】ＤＣＴ係数調整部３３２は、全てのＭＣＵ
の全てのＤＣＴブロックに含まれるＤＣＴ係数が式５を
満し、安定状態になっている場合には、注目ＤＣＴ係数
ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉおよびその他のＤＣＴ係数を画像
ＤＢ２４（図２）に対して出力し、安定状態になってい
ない場合には、安定状態になっていないＤＣＴ係数が安
定状態になるように調節する。なお、ＤＣＴ係数調整部
３３２は、ｃｏｅｆｆｉ＿ｅｍｂ［ｋ］を、領域指定デ
ータＡが示す注目ＤＣＴ係数ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉとし
て、それ以外のＤＣＴ係数は、量子化処理した値（ｃｏ
ｅｆｆｉ［ｋ］＝ｃ［ｋ］／ｑ［ｋ］）を、画像ＤＢ２
４（図２）に対して出力する。

【００５４】［ＤＣＴ係数の安定化］ここでは、ＤＣＴ
係数調整部３３２がＤＣＴ係数を安定状態にする処理
（安定化処理）を詳細に説明する。ＤＣＴ係数調整部３
３２は、値が０のＭＣＵテーブルＴの要素Ｔ［Ｘ］
［Ｙ］に対応するＭＣＵのＤＣＴ係数を、下式６に示す
ように変換する。

【００５５】

【数６】 c[k] = coeff_emb[k] *q_emb[k] : if k∈{dct_coeffi} c[k] = (int)(c[k]>0 ? c[k]/q[k]+α : c[k]<0 ? c[k]/q[k]-α : 0)*q[k] otherwise 但し、 coeff_emb[k] = (int)(c[k]>0 ? c[k]/q_emb[k]+α : c[k]<0 ? c[k]/q_emb[k]- α : 0) （６）

【００５６】式６において、αは０〜０．５の間の値を
採る数値であって（０≦α≦０．５）、αの値を大きく
すると、安定化処理が再生画像に与える変化を小さくす
ることができる。しかしながら、変換後のcoeff[k]の値
の絶対値は常に大きくなり、安定状態にした後のＤＣＴ
係数を変換して得られるＢＭＰデータのＲ，Ｇ，Ｂ成分
の値に近づくので、ＢＭＰデータのＲ，Ｇ，Ｂ成分の値
にオーバーフロー・アンダーフローが生じやすい。一
方、αを小さくすると、変換後のcoeff[k]の値の絶対値
は常に小さくなり、安定状態にした後のＤＣＴ係数を変
換して得られるＢＭＰデータのＲ，Ｇ，Ｂ成分それぞれ
の値は１２８に近づくので、ＢＭＰデータのＲ，Ｇ，Ｂ
成分の値にオーバーフロー・アンダーフローが生じにく
い。

【００５７】このようなαの性質を考慮し、安定化処理
が再生画像に与える影響を極力少なくし、かつ、安定化
したＤＣＴ係数を変換して得られるＢＭＰデータにオー
バーフロー・アンダーフローが生じないようにするため
に、ＤＣＴ係数調整部３３２は、ＪＰＥＧ’／ＢＭＰ変
換部３２６、ＢＭＰ／ＪＰＥＧ’変換部３３０およびＤ
ＣＴ係数調整部３３２によるループ処理を１回行うごと
に、αの値を減らしてゆくようにする。

【００５８】例えば、ＪＰＥＧ’／ＢＭＰ変換部３２
６、ＢＭＰ／ＪＰＥＧ’変換部３３０およびＤＣＴ係数
調整部３３２によるループ処理の回数をｌｏｏｐｃｏｕ
ｎｔとすると、ＤＣＴ係数調整部３３２は、下式７に示
すように、ループ処理の回数に応じてαの値を少なくす
る。

【００５９】

【数７】 α = 0.5loopcount/10 (loopcount<5) 0 (loopcount>=5) （７）

【００６０】ＤＣＴ係数調整部３３２は、上述した調整
を、値が０のＭＣＵテーブルＴの要素Ｔ［Ｘ］［Ｙ］に
対応するＭＣＵに含まれるＤＣＴブロック全てのＤＣＴ
係数に対して行い、ＪＰＥＧ’／ＢＭＰ変換部３２６に
対して出力する。

【００６１】なお、ごくまれに、ＪＰＥＧ’／ＢＭＰ変
換部３２６における処理でオーバーフロー・アンダーフ
ローが生じていて、ループ処理を５回繰り返した後で
も、式５の条件を満たすことがないＤＣＴ係数が存在す
ることがある。このような場合に対応するために、ＤＣ
Ｔ係数調整部３３２は、ループ処理を５回繰り返した後
は、さらに、ＤＣＴ係数の値が式５の条件を満たすよう
になるまでループ処理を１回ずつ追加して行い、ループ
処理を１回追加するたびに、coeff_emb[k]の絶対値を１
（但し、何らかの制約がある場合、その制約を満たす１
以上の最小数）づつ減らす。このように、ループ処理を
追加し、ループ処理１回ごとにcoeff_emb[k]の絶対値を
１（但し、何らかの制約がある場合、その制約を満たす
１以上の最小数）づつ減らすことにより、ＤＣＴ係数調
整部３３２は、画像の変化を極力少なくしつつ、ループ
処理を有限回数に抑える。

【００６２】以上説明した埋込前処理３２の処理によ
り、図６（Ａ）に示すように分布していた注目ＤＣＴ係
数ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉの値は、図６（Ｂ）に示すよう
に、埋込量子化値ｑ＿ｅｍｂ［ｋ］の整数倍に近い値を
採るようになり、埋込量子化値ｑ＿ｅｍｂ［ｋ］の整数
倍を中心とする広がりσ（σ＜δ）の範囲内に分布する
ようになる。

【００６３】［ハッシュ値計算部３００］再び図３を参
照する。以上説明した埋込前処理３２（図３，４）の処
理により、｛ｄｅｃ＿ｃｏｅｆｆｉ｝の全てのＤＣＴ係
数が埋め込みの量子化値ｑ＿ｅｍｂ［ｋ］の整数倍の近
傍に来て安定化している。即ち、上述した式５を満たし
ている。問題は、埋込前処理３２の出力から得られるＪ
ＰＥＧデータを、ＪＰＥＧ’／ＢＭＰ変換部３２６（図
５）以外ＢＭＰエンコーダにより処理して式５に示した
性質が保てるか否かである。例えば、埋込前処理３２
（図３，４）の出力データをｉｎｐｕｔ．ｂｍｐ、え４
４以外のエンコーダで作られるＢＭＰデータをｉｎｐｕ
ｔ２．ｂｍｐとすると、これらの違いは、ＪＰＥＧデー
タをｉＤＣＴし、さらにＹＵＶデータに変換し、これを
ＢＭＰデータに変換する処理における計算の誤差であ
り、この誤差のために、２つのｉｎｐｕｔ．ｂｍｐとｉ
ｎｐｕｔ２．ｂｍｐとが、下式８に示すように、量子化
値を跨いでしまう可能性が高い。即ち、ｉｎｐｕｔ．ｂ
ｍｐから導かれたＤＣＴ係数ｃ２［ｋ］が、下式８を満
たす可能性は小さい。

【００６４】

【数８】 err[k] = |c2[k] - coeff_emb[k]*q_emb[k]|>=q_emb[k]/2 (>=δ/2) （８）

【００６５】例えば、あるＢＭＰエンコーダでｉＤＣＴ
処理結果（ｉＤＣＴデータ）あるいはＹＵＶデータをＢ
ＭＰデータに変換する処理を小数点第１位まで用いて計
算する際に、ｉＤＣＴデータの計算誤差が最悪０．０５
あり、ｉＤＣＴ処理で、係数１つにつき６４回の加算ま
たは減算を行うとすると、計算誤差は最悪３．３５（＝
０．０５×６３＋３）となるが、上述したように、最大
誤差δを１２より大きい値にとれば、上述した式８を満
たすことはない。

【００６６】逆に、ｉＤＣＴ等の計算で少数第１位以上
の誤差があるようなシステムは、誤差が大きすぎで、単
なる変換だけで画像が大きく変化してしまい、使用に耐
えないシステムと言える。多数のシステムを調べると、
最悪で err[k]=3.0程度である。よって、全ての｛ｄｃ
ｔ＿ｃｏｅｆｆｉ｝に対して全てのｑ＿ｅｍｂ［ｋ］に
よる量子化値ｃｏｅｆｆ＿ｅｍｂ［ｋ］は、ＪＰＥＧデ
ータをＢＭＰデータに変換する処理に耐えられることに
なる。そのため、ｃｏｅｆｆ＿ｅｍｂ［ｋ］のハッシュ
値を取り、その結果をＪＰＥＧデータのヘッダ部分に書
き込むか、画像自体に電子透かしで埋めておけば良い。

【００６７】埋め込みに使われる領域Aを除き、鍵DBか
らえられる、埋め込み者、検出者で共通の鍵Ｋを使い、
ハッシュ値ＤＣＴ＿ｈａｓｈを、下式９に示すように計
算する。

【００６８】

【数９】 DCT_hash = hash(K, coeff_emb[k]) （９）

【００６９】なお、式９におけるｈａｓｈ（ ）として
は、ＭＤ５などがある。また、鍵Ｋとしては、６４ビッ
ト鍵、ＤＣＴ＿ｈａｓｈは６４ビット長が妥当な長さで
ある。

【００７０】［ハッシュ値埋込部３０２］ハッシュ値埋
込部３０２は、ハッシュ値計算部３００で選られたＤＣ
Ｔ＿ｈａｓｈを画像に埋め込む。画像に埋め込むアルゴ
リズムは何を用いてもよいが、画像を痛めない方法とし
てはＬＳＢ法がよい。ＬＳＢ法とは、電子透かしをデジ
タルコンテンツに埋め込む方式の１つで、コンテンツの
特徴量のLSB(least significant bit、最下位bit)をあ
る規則に従って変化させることによって、情報を埋め込
む。LSBを変化させる理由は、埋め込み後のデジタルコ
ンテンツ（画像、音）の変化が殆ど無い為である。

【００７１】以下、具体例を挙げて説明する。埋込パラ
メータＤＢ２０（図２）から得られる埋め込みに利用す
るＤＣＴ係数｛ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉ｝の要素がｎ個あ
り、ｈａｓｈ＿ｅｍｂが６４ビットで、１つのサブブロ
ック（８×８画素）にｍビットを埋め込む事を考える(n
>=m)。つまり、埋め込みに６４／ｍ個のサブブロックが
必要となる。

【００７２】ここで、埋め込みによる画質の痛みを極力
防ぐ為に、Ａの候補を予め幾つか決めておいて（例：画
面の上、下、右、左端の4個所）、そのどこかに埋め
て、検出時に全て試すという方法もある。さて、ここ
で、｛ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉ｝のＬＳＢに埋めたいｂｉ
ｔを埋めていくわけである。

【００７３】

【数１０】 emb_coeff[k] = 2p + emb_bit[k] （１０） pはある整数、emb_bit[k]は係数kに埋めたいbit,0 or 1

【００７４】上式１０を満たすようにｅｍｂ＿ｃｏｅｆ
ｆ［ｋ］を変更後、Ａの領域のみのＤＣＴ係数をＪＰＥ
Ｇ’／ＢＭＰ変換部３２６（図５）に入力し、Ａ内の全
ての｛ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉ｝のＤＣＴ係数が、上式１
０を満たしつつ安定になるようにすれば良い。この場
合、常に、emb_coeff[k]の値の絶対値が大きくならない
方向に変更していれば、つまりαを小さく取れば、収束
は速く、式６が達成できる。式６が達成出来れば、Ａは
安定の為、ＢＭＰデータに変換した後も、埋めたビット
が変化しない。

【００７５】［出力フォーマット変換部３０４］出力フ
ォーマット変換部３０４は、ハッシュ値埋込部３０２の
出力結果に対して量子化処理などを行い、入力装置１０
２（図１）を介して設定されるユーザ所望の出力フォー
マットに変換する。出力フォーマットがＪＰＥＧの際、
｛ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉ｝に属するＤＣＴ係数も、ｑ＿
ｅｍｂ［ｋ］ではなく、ｑ［ｋ］で量子化する。ｑ
［ｋ］で量子化された値ｃｏｅｆｆ［ｋ］は、ｅｍｂ＿
ｃｏｄｆｆ［ｋ］，ｑ［ｋ］，ｑ＿ｅｍｂ［ｋ］より、
coeff[k] = emb_coeff[k]*q_emb[k]/q[k]によって計算
される。

【００７６】［検出部４０］以下、検出部４０（図２）
を説明する。埋め込み装置で埋め込まれた画像データを
入力し、鍵Ｋより注目するＤＣＴ成分のハッシュ値を計
算し、領域Ａに埋め込まれているハッシュ値と比較し、
画像自体が改ざんされたかどうかを検出する。

【００７７】［検出前処理部４２］図７は、図２に示し
た検出部４０の構成を示す図である。図８は、図７に示
した検出前処理部４２の構成を示す図である。検出部４
０において、検出前処理部４２は、入力画像より埋め込
み量子化値ｑ＿えｍｂ［ｋ］を逆算する。

【００７８】［フォーマット認識部４２０］フォーマッ
ト認識部４２０は、入力画像のフォーマットを認識し、
ＪＰＥＧなら復号部４２２に対して出力し、ＢＭＰ，Ｙ
ＵＶならＢＭＰ，ＹＵＶ／ＪＰＥＧ’変換部４２４に対
して出力する。

【００７９】［復号部４２２］復号部４２２は、入力画
像を復号し、Ａを除く画像全体の注目するＤＣＴ成分の
係数を逆量子化して、ＪＰＥＧ’画像とする。

【００８０】［ＢＭＰ，ＹＵＶ／ＪＰＥＧ’変換部４２
４］ＢＭＰ，ＹＵＶ／ＪＰＥＧ’変換部４２４は、入力
されたＢＭＰ，ＹＵＶデータをＤＣＴ処理し、ＪＰＥ
Ｇ’データに変換する。

【００８１】［量子化値逆算部４２６］

【００８２】図９および図１０は、図８に示した量子化
値逆算部４２６における埋め込み量子化値逆算処理を示
す第１および第２のフローチャートである。量子化値逆
算部４２６は、復号部４２２およびＢＭＰ，ＹＵＶ／Ｊ
ＰＥＧ’変換部４２４の出力の注目するＤＣＴ成分ｋ∈
｛ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉ｝の画像全体での絶対値の最大
係数をｍａｘ［ｋ］として、各々の仮定した量子化値ｉ
の回りにどのくらいＤＣＴ係数が集まっているかのヒス
トグラムからに示すように計算する。図９に示すよう
に、フォーマット認識部４２０への入力フォーマットが
ＪＰＥＧの場合、ｉ＝ｑ［ｋ］＊ｎ（ｎ＝１，
２，．．．．）に対してのみ調べれば良い。

【００８３】図９に示した処理により求められたヒスト
グラム［ｉ］の最大値を与えるｉを、ｍａｘ＿ｉとお
き、図１０に示した処理にしたがって、ｑ＿ｅｍｂ
［ｋ］を決定する。図１０では、図９でｑ＿えｍｂ
［ｋ］が、ｍａｘ＿ｉの倍数であることからｑ＿ｅｍｂ
［ｋ］を求めている。

【００８４】ここで、Ｔ＿ｔｈｒｅは１より少し小さい
値で、Ｔ＿ｔｈｒｅ＝０．８辺りが妥当である。ここ
で、Ｔ＿ｔｈｒｅの値の精度等より図９および図１０に
示した処理によりうまくｑ＿ｅｍｂ［ｋ］が求められな
い例外的な画像に関して、埋め込み処理の過程におい
て、図９および図１０に示した処理により、正しくｑ＿
ｅｍｂ［ｋ］が満たされるようなヒストグラムになるよ
うにすればよい。例えば、ｑ＿ｅｍｂ［ｋ］＊２ｎの周
りに多く係数が集まってしまうような場合、画像全体の
うち、痛みが少なそうなところで、ｑ＿ｅｍｂ［ｋ］＊
２ｎ＋１に埋め込むようにすれば良い。

【００８５】［ハッシュ値抽出部４００］再び図７を参
照する。ハッシュ値抽出４００は、埋め込み領域Ａにお
いて、埋込パラメータＤＢ２０からの埋め込みＤＣＴ成
分｛ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉ｝の係数ｃ［ｋ］と、検出前
処理部４２によって計算された、埋め込み量子化値ｑ＿
ｅｍｂ［ｋ］より、以下の方法でＬＳＢをしらべ、それ
らを並べて埋め込まれたハッシュ値ｅｍｂｅｄ＿ｈａｓ
ｈを計算する。

【００８６】

【数１１】 LSB = (int)((c[k]+β)/q_emb[k]) mod 2 但し、β = c[k]>=0 ? q_emb[k]/2 : -q_emb[k]/2 （１１）

【００８７】［ハッシュ値計算部４０２］ハッシュ値計
算部４０２は、Ａ以外の領域に対して、｛ｄｃｔ＿ｃｏ
ｅｆｆｉ｝の係数Ｃ［ｋ］ｑ＿ｅｍｂ［ｋ］より、上記
式６においてでα=0.5として、ｃｏｅｆｆ＿ｅｍｂ
［ｋ］を求め、上記式９によりＤＣＴ＿ｈａｓｈを計算
する。

【００８８】［改ざん検出部４０４］改ざん検出部４０
４は、ハッシュ値抽出４００およびハッシュ値計算部４
０２から得られるＤＣＴ＿ｈａｓｈ，ｅｍｂｅｄ＿ｈａ
ｓｈが、ＤＣＴ＿ｈａｓｈ＝＝ｅｍｂｅｄ＿ｈａｓｈな
ら改ざんなし、それ以外の場合（ＤＣＴ＿ｈａｓｈ≠ｅ
ｍｂｅｄ＿ｈａｓｈ）には改ざん有りとして、表示装置
１００（図１）等に表示する。

【００８９】［全体動作］図１１は、埋込・検出プログ
ラム２（図２）による埋め込み処理を示すフローチャー
トである。図１２は、埋込・検出プログラム２（図２）
による検出処理を示すフローチャートである。なお、図
１１および図１２の各処理中の括弧内の番号は、その処
理を行う埋込・検出プログラム２の構成部分（図３，
５，７，８）に付された符号を示す。埋込・検出プログ
ラム２の各構成部分は、図１１に示すように埋め込み処
理を行い、図１２に示すように検出処理を行う。

【００９０】［変形例］以下、本発明に係る埋め込み装
置の変形例を説明する。図１３は、埋込・検出プログラ
ム２（図２）において埋込部３０の代わりに用いられる
埋込部５０の構成を示す図である。図１４は、図１３に
示した埋込前処理部５２の構成を示す図である。図１５
は、図１３に示した改ざんマーク埋込部５４の構成を示
す図である。

【００９１】なお、埋込部５０の構成部分の内、出力フ
ォーマット変換部５０２は、埋込部３０（図３）の出力
フォーマット変換部３０４に同じであり、埋込前処理部
５２の構成部分の内、フォーマット認識部５２０、復号
部５２２、ＢＭＰ，ＹＵＶ／ＪＰＥＧ’変換部５２４、
量子化値変換部５２６および量子化値計算部５２６は、
それぞれ埋込前処理３２（図５）のフォーマット認識部
３２０、復号部３２２、ＪＰＥＧ’／ＢＭＰ変換部３２
６、ＹＵＶ／ＢＭＰ変換部３２８および埋込量子化値計
算部３２４に同じである。また、埋込部５０においては
領域Ａは存在しない。

【００９２】［埋め込み前処理部５２］埋込前処理部５
２は、入力画像より、ＤＣＴ係数を抽出する。

【００９３】［改ざんマーク埋め込み部５４］改ざんマ
ーク埋込部５４は、改ざんマークあるいはデータを埋め
込む部分で、埋め込みアルゴリズムは何でも良く、画像
を痛めない方法としてはＬＳＢ法がある。

【００９４】[画像分割部５４０]画像を８×８画素のブ
ロック（イントラブロック）単位に分割し、入力注目DC
T成分l,係数c[k]と画像位置(x,y)を出力する。

【００９５】[乱数発生部５４２]乱数発生部５４２は、
鍵Ｋより乱数Ｒを発生させる。Ｒは、埋め込みに必要な
bit数だけのbitが必要で、720x480画素の場合、90x60xn
= 5400n bit以上である必要がある。Rの作成方法は色
々あるが、LFSRを使う場合、b=(int)(1+log25400n)bit
のLFSRを使って、Kをkey,R0を鍵DBより得られる初期値
（鍵の１部と考えても良い）、LFSRbをb bitのLFSR計算
部として、下式１２により求められる。

【数１２】 R=LFSRb(K,R0) （１２）

【００９６】［合成部５４４］合成部５４４は、データ
を埋め込む場合に、埋め込みデータとＲより埋め込みbi
t列R'を合成して作成する。なお、合成部５４４が、改
ざんマークを埋め込む場合、R'=Rとなる。データを埋め
込む場合は、下式１３により示されるＲ’が埋め込みbi
tになる。ここで、^はxorを意味する。但し、dataは540
0n bitの埋め込みdataで、埋め込みたいdataがm bit
で、m<5400n bitの場合、埋め込みdataをm周期で繰り返
し、5400n/m回繰り返して埋める、等の方法もある。

【００９７】

【数１３】 R' = R ^ data （１３）

【００９８】［ＬＳＢ操作部５４６］ＬＳＢ操作部５４
６は、Ｒ’とｑ＿ｅｍｂ［ｋ］，ｃ［ｋ］，ｋ，（ｘ，
ｙ）より,｛ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉ｝に属するＤＣＴ係
数のＬＳＢを操作する。先ず、埋め込みビットｅｍｂ＿
ｂｉｔ［ｋ］は、下式１４を埋め、あとは、上記式１０
を満たすように、｛ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉ｝に属する全
てのDCT係数をＴ［ｘ］［ｙ］＝０を満たす全てのＭＣ
Ｕに対して行う。

【００９９】

【数１４】 emb_bit[k] = (R'>>(xn+90yn+l))&1 （１４）

【０１００】［ＤＣＴ成分分割部５２８］ＤＣＴ成分分
割部５２８は、復号部５２２およびＢＭＰ，ＹＵＶ／Ｊ
ＰＥＧ’変換部５２４から入力されるＤＣＴ係数(量子
化されていない)を注目ＤＣＴ(｛ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆ
ｉ｝)とそうでないものに分ける。

【０１０１】［量子化値計算部５２６］量子化値計算部
５２６は、上述したように埋込量子化値計算部３２４と
同じである。但し、Ｔ［４５］［６０］を、初期状態
（Ｔ［ｘ］［ｙ］＝０、ｆｏｒａｌｌ ｘ， ｙ）で出
力する。

【０１０２】図１６は、図１５に示した埋込後処理部５
６の構成を示す図である。なお、埋込後処理部５６の構
成部分の内、ＤＣＴ係数調整５６４は、埋込前処理３２
のＤＣＴ係数調整部３３２（図５）と同じである。

【０１０３】［ＪＰＥＧ’／ＢＭＰ変換部５６０］ＪＰ
ＥＧ’／ＢＭＰ変換部５６０は、入力されたＪＰＥＧ’
画像をｉＤＣＴ変換して、オーバーフロー／アンダーフ
ロー処理をして、ＢＭＰフォーマットの画像に変換す
る。

【０１０４】［ＢＭＰ／ＪＰＥＧ’変換部５６２］ＢＭ
Ｐ／ＪＰＥＧ’変換部６００は、入力ＢＭＰ画像をＤＣ
Ｔ変換し、ＪＰＥＧ’フォーマットの画像に変換する。

【０１０５】図１７は、埋込・検出プログラム２（図
２）において、検出部４０の代わりに用いられる検出部
６０の構成を示す図である。検出部６０は、図１３〜１
６に示した検出部４０により埋め込まれた画像データ
が、データ埋め込みでなく、改ざんマークを埋め込みで
ある場合、その画像の改ざんの有無を検出し、改ざん場
所を８×８画素のブロック単位で特定する。｛ｄｃｔ＿
ｃｏｅｆｆｉ｝の要素がｎ個ある場合、各々の８×６画
素構成のブロック（イントラブロック）の改ざん検出率
は1-2-nであり、本発明例の様にn=4の場合、その確率は
93.75%である。

【０１０６】［検出前処理部６００］検出前処理部６０
０は、図７に示した検出前処理部４２と同じである。但
し、埋込領域Ａはない。

【０１０７】［埋め込みデータ抽出部６０２］埋込デー
タ抽出部６０２は、｛ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉ｝の要素の
ＤＣＴ係数のＬＳＢを抽出し、埋め込みデータを抽出す
る。イントラロケーション（ｘ，ｙ） (0<=x<60,0<=y<9
0), ｛ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉ｝の要素数ｎのＬＳＢを式
１１により計算し、それを(xn+90yn+l)bit目に持つ5400
nbitの抽出データｅｍｂｅｄ＿ｄａｔａを計算する。

【０１０８】［埋め込みデータ計算部６０４］埋込デー
タ計算部６０４は、図１５に示した乱数発生部５４２お
よび合成部５４４と同じ方法で、埋め込みbit列Ｒ’を
計算する。

【０１０９】［改ざん検出・場所特定部６０６］改ざん
検出場所特定部６０６は、ｅｍｂｅｄ＿ｄａｔａ，Ｒ’
から入力画像に改ざんがあったかどうか、あった場合、
何処が改ざんされたかを特定する。つまり、改ざん検出
場所特定部６０６は、ｅｍｂｅｄ＿ｄａｔａ＝＝Ｒ’の
場合、改ざんなしと判定し、これ以外の場合（ｅｍｂｅ
ｄ＿ｄａｔａ＜＞Ｒ’）には、ビット単位で値が合わな
い部分を全て探す。その際、例えば、p bit目(0 origi
n)が合わない場合、改ざんのあったintra location (x,
y)は、以下の式によって特定出来る。

【０１１０】

【数１５】 x = (int)(p/n) mod 90 y = (int)(p/n/90) （１５）

【０１１１】［出力フォーマット変換部６０８］出力フ
ォーマット変換部６０８は、画像ＤＢ２４より入力した
画像を、改ざん場所がわかるように変化させて出力す
る。

【０１１２】［全体動作］図１８および図１９は、検出
部４０および検出部６０の処理を示すフローチャートで
あり、図中の括弧内の番号は、各処理を行う構成部分の
符号を示す。検出部４０および検出部６０は、図１８に
示すように埋め込み処理を行い、図１９に示すように検
出処理を行う。

【０１１３】

【発明の効果】上述したように、本発明にかかる画像処
理装置およびその方法は、圧縮符号化に適している。特
定的には、本発明にかかる画像処理装置およびその方法
によれば、認証情報を埋め込んだ後に量子化処理をして
も、埋め込まれた認証情報が失われることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる画像処理方法を実現する画像処
理装置の構成を示す図である。

【図２】図１に示した画像処理装置が実行し、本発明に
かかる画像処理方法を実現する埋込・検出プログラムの
構成を示す図である。

【図３】図２に示した埋込部の構成を示す図である。

【図４】注目ＤＣＴ係数を示す図である。

【図５】図３に示した埋込前処理部の構成を示す図であ
る。

【図６】（Ａ）は、図３に示した埋込前処理による安定
化処理の前の注目ＤＣＴ係数ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉの値
の頻度をｑ［ｋ］＝３，ｑ＿ｅｍｂ［ｋ］の場合につい
て例示し、（Ｂ）は埋込前処理による安定化処理の後の
注目ＤＣＴ係数ｄｃｔ＿ｃｏｅｆｆｉの値の頻度を同様
に例示するヒストグラムである。

【図７】図２に示した検出部の構成を示す図である。

【図８】図７に示した検出前処理部の構成を示す図であ
る。

【図９】図８に示した量子化値逆算部における処理を示
す第１のフローチャートである。

【図１０】図８に示した量子化値逆算部における処理を
示す第２のフローチャートである。

【図１１】埋込・検出プログラム（図２）による埋め込
み処理を示すフローチャートである。

【図１２】埋込・検出プログラム（図２）による検出処
理を示すフローチャートである。

【図１３】埋込・検出プログラム（図２）において埋込
部の代わりに用いられる埋込部の構成を示す図である。

【図１４】図１３に示した埋込前処理部の構成を示す図
である。

【図１５】図１３に示した改ざんマーク埋込部の構成を
示す図である。

【図１６】図１５に示した埋込後処理部の構成を示す図
である。

【図１７】埋込・検出プログラム（図２）において用い
られる第２の検出部の構成を示す図である。

【図１８】検出部および検出部（図１３〜１７）の処理
を示す第１のフローチャートである。

【図１９】検出部および検出部（図１３〜１７）の処理
を示す第２のフローチャートである。

【符号の説明】

１・・・画像処理装置 １００・・・表示装置 １０２・・・入力装置 １０４・・・カメラＩＦ １０６・・・メモリカードＩＦ １０８・・・記憶装置 １１０・・・ＰＣ本体 １１２・・・メモリ １１４・・・ＣＰＵ １１６・・・通信装置 １２０・・・記録媒体 １４０・・・ディジタルカメラ １４２・・・メモリカード ２・・・埋込・検出プログラム ２０・・・埋込パラメータＤＢ ２２・・・鍵情報ＤＢ ２４・・・画像ＤＢ ２６・・・制御部 ３０・・・埋込部 ３２・・・埋込前処理 ３２０・・・フォーマット認識部 ３２２・・・復号部 ３２４・・・埋込量子化値計算部 ３２６・・・ＪＰＥＧ’／ＢＭＰ変換部 ３２８・・・ＹＵＶ／ＢＭＰ変換部 ３３０・・・ＢＭＰ／ＪＰＥＧ’変換部 ３３２・・・ＤＣＴ係数調整部 ３００・・・ハッシュ値計算部 ３０２・・・ハッシュ値埋込部 ３０４・・・出力フォーマット変換部 ４０・・・検出部 ４２・・・検出前処理部 ４２０・・・フォーマット認識部 ４２２・・・復号部 ４２４・・・ＢＭＰ，ＹＵＶ／ＪＰＥＧ’変換部 ４２６・・・量子化値逆算部 ４００・・・ハッシュ値抽出 ４０２・・・ハッシュ値計算部 ４０４・・・改ざん検出部 ５０・・・埋込部 ５２・・・埋込前処理部 ５２０・・・フォーマット認識部 ５２２・・・復号部 ５２４・・・ＢＭＰ，ＹＵＶ／ＪＰＥＧ’変換部 ５２６・・・量子化値計算部 ５２８・・・ＤＣＴ成分分割部 ５４・・・改ざんマーク埋込部 ５４０・・・画像分割部 ５４２・・・乱数発生部 ５４４・・・合成部 ５４６・・・ＬＳＢ操作部 ５６・・・埋込後処理部 ５６０・・・ＪＰＥＧ’／ＢＭＰ変換部 ５６２・・・ＢＭＰ／ＪＰＥＧ’変換部 ５６４・・・ＤＣＴ係数調整部 ５０２・・・出力フォーマット変換部 ６０・・・検出部 ６００・・・検出前処理部 ６０２・・・埋込データ抽出部 ６０４・・・埋込データ計算部 ６０６・・・改ざん検出場所特定部 ６０８・・・出力フォーマット変換部 ８０・・・ＯＳ

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０４Ｎ 7/133 Ｚ ５Ｃ０７８ (72)発明者 上條 浩一 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 東京基礎研究所 内 (72)発明者 森本 典繁 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 東京基礎研究所 内 (72)発明者 利根川 聡子 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 東京基礎研究所 内 Ｆターム(参考） 5B057 AA11 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CB19 CE08 CG05 CG09 CH01 CH11 5C053 FA08 FA13 FA27 GB06 GB07 GB21 GB22 GB26 GB33 GB36 GB40 JA21 JA30 KA05 LA06 5C059 KK35 KK43 LA02 MA00 MA23 MD02 PP01 PP14 RC35 SS15 SS20 5C076 AA14 AA36 AA40 BA06 BA09 5C077 LL14 MP08 NP01 PP21 PP23 PQ12 PQ22 RR21 RR30 5C078 AA09 BA57 CA14 CA47 DA01 DA02

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の処理により加わる誤差によって量子
   化処理後の値が変化しないように画像データの値を変換
   する変換手段（３２）と、 画像データに対して前記所定の処理を行う処理手段（３
   ００，３０２）と、 前記所定の処理がなされた画像データを量子化処理する
   量子化手段（３０４）とを有する画像処理装置。
2. 【請求項２】前記処理手段は、前記画像データを分割
   し、分割した画像データそれぞれに埋め込みデータを埋
   め込む埋込処理を行い（５０）、 前記分割された画像データそれぞれに埋め込まれた埋め
   込みデータを検出する検出手段（６０）をさらに有する
   請求項１に記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】前記変換手段は、 画像データに含まれる画素それぞれの形式を変換する形
   式変換手段（３２６，３３０）と、 前記量子化処理に用いられる量子化値に基づいて、前記
   形式が変換された画素データの値を調節処理する調節手
   段（３３２）とを有し、 前記形式が変換された画素データそれそれが、前記所定
   の処理により加わる誤差の値により量子化処理後の値が
   変化しないようになるまで、前記形式変換処理と、前記
   調節処理とを繰り返す請求項１に記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】前記処理手段は、前記画像データに対して
   埋込データを埋め込む埋込処理を前記所定の処理として
   行う請求項１に記載の画像処理装置。
5. 【請求項５】前記処理手段は、所定の鍵情報と前記画像
   データとに基づいてハッシュ値を計算するハッシュ値計
   算手段（３００）と、 計算の結果として得られた前記ハッシュ値を、前記画像
   データに埋め込む埋込処理手段（３０２）とを有する請
   求項４に記載の画像処理装置。
6. 【請求項６】前記画像データに埋め込まれた埋込データ
   を検出する検出手段（３０）をさらに有する請求項４ま
   たは５に記載の画像処理装置。
7. 【請求項７】前記量子化された画像データを逆量子化す
   る逆量子化手段（４２２）と、 前記逆量子化された画像データに埋め込まれたハッシュ
   値を抽出する抽出手段（４００）と、 前記画像データと、前記ハッシュ値の計算に用いられた
   鍵情報とに基づいて、ハッシュ値を計算する計算手段
   （４０２）と、 前記抽出されたハッシュ値と前記計算されたハッシュ値
   とに基づいて、前記量子化された画像データに改ざんが
   加えられたか否かを検出する改ざん検出手段（４０４）
   とを有する請求項５に記載の画像処理装置。
8. 【請求項８】所定の処理により加わる誤差によって量子
   化処理後の値が変化しないように画像データの値を変換
   し、 画像データに対して前記所定の処理を行い、 前記所定の処理がなされた画像データを量子化処理する
   画像処理方法。
9. 【請求項９】所定の処理により加わる誤差によって量子
   化処理後の値が変化しないように画像データの値を変換
   する変換ステップと、 画像データに対して前記所定の処理を行う処理ステップ
   と、 前記所定の処理がなされた画像データを量子化処理する
   量子化ステップとをコンピュータに実行させるプログラ
   ムを記録した記録媒体。
10. 【請求項１０】前記処理ステップは、前記画像データを
    分割し、分割した画像データそれぞれに埋め込みデータ
    を埋め込む埋込処理を行い、 前記分割された画像データそれぞれに埋め込まれた埋め
    込みデータを検出する検出ステップをさらに有する請求
    項９に記載の記録媒体。
11. 【請求項１１】前記変換ステップは、 画像データに含まれる画素それぞれの形式を変換する形
    式変換ステップと、 前記量子化処理に用いられる量子化値に基づいて、前記
    形式が変換された画素データの値を調節処理する調節ス
    テップとを有し、 前記形式が変換された画素データそれそれが、前記所定
    の処理により加わる誤差の値により量子化処理後の値が
    変化しないようになるまで、前記形式変換処理と、前記
    調節処理とを繰り返す請求項９に記載の記録媒体。
12. 【請求項１２】前記処理ステップは、前記画像データに
    対して埋込データを埋め込む埋込処理を前記所定の処理
    として行う請求項９に記載の記録媒体。
13. 【請求項１３】前記処理ステップは、 所定の鍵情報と前記画像データとに基づいてハッシュ値
    を計算するハッシュ値計算ステップと、 計算の結果として得られた前記ハッシュ値を、前記画像
    データに埋め込む埋込処理ステップとを有する請求項１
    ２に記載の記録媒体。
14. 【請求項１４】前記画像データに埋め込まれた埋込デー
    タを検出する検出ステップをさらに有する請求項１２ま
    たは１３に記載の記録媒体。
15. 【請求項１５】前記量子化された画像データを逆量子化
    する逆量子化ステップと、 前記逆量子化された画像データに埋め込まれたハッシュ
    値を抽出する抽出ステップと、 前記画像データと、前記ハッシュ値の計算に用いられた
    鍵情報とに基づいて、ハッシュ値を計算する計算ステッ
    プと、 前記抽出されたハッシュ値と前記計算されたハッシュ値
    とに基づいて、前記量子化された画像データに改ざんが
    加えられたか否かを検出する改ざん検出ステップとを有
    する請求項１３に記載の記録媒体。