JP2001268339A - Method for embedding information in picture and method for extracting the same information - Google Patents

Method for embedding information in picture and method for extracting the same information

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JP2001268339A
JP2001268339A JP2000073848A JP2000073848A JP2001268339A JP 2001268339 A JP2001268339 A JP 2001268339A JP 2000073848 A JP2000073848 A JP 2000073848A JP 2000073848 A JP2000073848 A JP 2000073848A JP 2001268339 A JP2001268339 A JP 2001268339A
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bits
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Yutaka Yoshiura
裕 吉浦
Seiichi Suzaki
誠一 洲崎
Hisashi Toyoshima
久 豊島
Shinobu Nagagawa
忍 永川
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily embed multi-bit information such as a digital signature in a small sized picture (graphic mark) using an electronic watermark. SOLUTION: An image is converted into frequency expression, and the value of the amplitude or phase of a cosine wave is displaced by bits to be embedded. That is, the coefficient values of the preliminarily decided elements of a DCT coefficient matrix 42 representing a picture block (8×8 pixels) 41 to be embedded out of a whole picture 43 are displaced by bits to be embedded. Also, not only the bits of information to be embedded but also the bits of the result of the rearray, conversion, or arithmetic operation of the bits can be obtained as the embed information to be displaced. Also, the bits to be displaced can be decided on the basis of the value of the amplitude and phase of another cosine waver or the value of the amplitude and phase of the cosine wave.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像への情報埋め
込み方法及び抽出方法に関し、特に周波数表現された画
像への電子透かしを用いた情報の埋め込み方法及び情報
の抽出方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of embedding information in an image and a method of extracting information, and more particularly to a method of embedding information in a frequency-represented image by using a digital watermark and a method of extracting information.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像には、ピクセル表現と周波数表現が
ある。このうちピクセル表現では、図3に示すように、
画像を細かく区切って最小区画(ピクセル)毎にR
(赤)G(緑)B(青)の輝度表示、あるいはYUV等
の表示を行っている。また、周波数表現では、画像の明
るさ(輝度)や色を、余弦波の重ね合わせで表現する。こ
の表現方法として、離散コサイン変換を用いる方法、フ
ーリエ変換を用いる方法、ウェーブレット変換を用いる
方法などがある。例えば、離散コサイン変換を用いた方
法では、図4に示すように、画像を2次元の波で表わす
ため、8×8ピクセルの区画をX方向のコサイン波とY
方向のコサイン波の重畳させたものとして表わした周波
数表現方法がある。図4の離散コサイン変換による周波
数表現は、下式(1)のように、64種類の波形重み付
けを全て加える形で表わされる。
2. Description of the Related Art An image has a pixel expression and a frequency expression. In pixel representation, as shown in FIG.
The image is finely divided and R is set for each minimum block (pixel).
(Red) G (green) B (blue) luminance display or YUV display is performed. In the frequency expression, the brightness (brightness) and color of an image are expressed by superposition of cosine waves. Examples of the expression method include a method using a discrete cosine transform, a method using a Fourier transform, and a method using a wavelet transform. For example, in the method using the discrete cosine transform, as shown in FIG. 4, in order to represent an image by a two-dimensional wave, a section of 8 × 8 pixels is divided into a cosine wave in the X direction and a Y direction.
There is a frequency expression method expressed as a superposition of a cosine wave in a direction. The frequency expression by the discrete cosine transform in FIG. 4 is expressed by adding all 64 types of waveform weightings as in the following equation (1).

【数1】 なお、aijが重み値であって、画像におけるその箇所の
振幅値である。
(Equation 1) Here, a ij is a weight value, and is an amplitude value of the location in the image.

【0003】従来、画像に情報を埋め込む技術として知
られている電子透かしには、ピクセル表現に変更を加え
る方法と、周波数表現に変更を加える方法がある。後者
では、画像の要素となる余弦波の振幅や位相に微小な変
更を加えることにより、情報を埋め込む。従来の電子透
かし技術では、美術画像などの高価値の画像を対象とし
て、その著作権を保護するために、所有者IDなどの情
報を埋め込んでいた。著作権保護のため、情報を埋め込
んだ画像に画像処理を加えた後でも、情報が正しく検出
できることを重視していた。
Conventionally, digital watermarking known as a technique for embedding information in an image includes a method of changing a pixel expression and a method of changing a frequency expression. In the latter, information is embedded by making a small change to the amplitude and phase of a cosine wave that is an element of an image. In the conventional digital watermarking technique, information such as an owner ID is embedded in a high-value image such as an art image in order to protect the copyright. For copyright protection, the emphasis has been placed on ensuring that information can be correctly detected even after image processing has been performed on an image in which information has been embedded.

【0004】具体的な方法は、例えば、1996 Symposium
on Cryptography and InformationSecurity、 31-Gで
開示されている。この方法では、画像の要素となる複数
の余弦波から数個を選択する。図5は、従来の電子透か
し技術の情報埋め込み方法の説明図である。図5では、
図4に示す画像ブロックの中の1箇所だけについての重
み付けを変える方法を示している。重み値は0〜256
が可能であり、そのうち図の白丸が16の倍数値であ
り、黒丸がその中間値を示している。図5に示すよう
に、選択した余弦波の振幅を変更することにより、一つ
の余弦波の1ビットの情報を埋め込む。すなわち、原画
像における余弦波の振幅値をVとすると、挿入したい情
報が1であれば、Vを、Vに最も近い16の倍数で置換
する。挿入したい情報が0の場合には、Vを、Vに最も
近い(16の倍数+8)で置換する。この処理を、複数
の余弦波について実施することで、複数のビットを埋め
込む。図では、原画における振幅値が30(00011
110)であったので、埋め込みたいビットが1の場合
には、振幅値を32(00100000)とし、埋め込
みたいビットが0の場合には、振幅値を24(0001
1000)とする。
A specific method is described in, for example, 1996 Symposium.
on Cryptography and Information Security, 31-G. In this method, several cosine waves are selected from a plurality of cosine waves that are elements of an image. FIG. 5 is an explanatory diagram of an information embedding method of a conventional digital watermark technique. In FIG.
5 illustrates a method of changing the weighting of only one portion in the image block illustrated in FIG. Weight value is 0 to 256
The open circles in the figure are multiple values of 16, and the black circles indicate intermediate values. As shown in FIG. 5, one-bit information of one cosine wave is embedded by changing the amplitude of the selected cosine wave. That is, assuming that the amplitude value of the cosine wave in the original image is V, if the information to be inserted is 1, V is replaced by a multiple of 16 closest to V. If the information to be inserted is 0, V is replaced with the closest to V (a multiple of 16 + 8). This process is performed on a plurality of cosine waves to embed a plurality of bits. In the figure, the amplitude value in the original image is 30 (00011
110), when the bit to be embedded is 1, the amplitude value is set to 32 (00100000), and when the bit to be embedded is 0, the amplitude value is set to 24 (0001).
1000).

【0005】挿入情報を画像から検出する時には、変更
した複数の余弦波の各々について、振幅の値を読み取
る。読み取った値が、16の倍数に近いか、(16の倍
数+8)に近いかで、挿入情報のビット値を1または0
と決定する。この方法では、情報埋め込み画像が処理を
受けた場合でも、余弦波の振幅が8以上変わらない限
り、0と1を誤検出することはないので、画像処理後の
画像からでも情報を正しく検出できる。つまり、処理に
より振幅値が図5の白丸から隣接する黒丸の値以上に変
化しない限り、誤検出することがない。
When detecting insertion information from an image, the amplitude value is read for each of the plurality of changed cosine waves. Depending on whether the read value is close to a multiple of 16 or (multiple of 16 + 8), the bit value of the insertion information is set to 1 or 0.
Is determined. In this method, even if the information-embedded image is processed, 0 and 1 are not erroneously detected unless the amplitude of the cosine wave changes by 8 or more, so that the information can be correctly detected even from the image after the image processing. . That is, as long as the amplitude value does not change from the white circle in FIG. 5 to the value of the adjacent black circle in the processing, erroneous detection does not occur.

【0006】電子透かしの用途としては、上述のような
著作権保護以外に、図形マークを用いた認証がある。図
6は、従来の図形マーク認証方法に電子透かしを用いた
場合の説明図、図7は、同じく電子透かしを用いて認証
した図形マークが正しいか否かを判定する場合の説明図
である。図6に示すように、任意の文書等のコンテンツ
21に対するディジタル署名22を図形マーク23(例
えば、認証する人の顔の画像)に埋め込んだものを認証
用マーク24として用いる。図形マーク23の特徴値を
抽出する(26)とともに、コンテンツ21の特徴値も
抽出し(25)、秘密鍵27により演算することでディ
ジタル署名を作成し(28)、図形マーク23に電子透
かし埋め込みを行い(29)、これを認証用マーク24
としてコンテンツ21に合成する(30)。認証用マー
ク24は、認定機関が認定したことの証明として発行
し、コンテンツ21に合成(貼付)される(30)。コン
テンツ21の利用者は、認証用マーク24を目視するこ
とで、認定機関がこのコンテンツ21を何らかの基準を
満たしたという理由により認定したものであることを知
る。
[0006] Applications of the digital watermark include authentication using a graphic mark in addition to the above-mentioned copyright protection. FIG. 6 is an explanatory diagram when a digital watermark is used in a conventional graphic mark authentication method, and FIG. 7 is an explanatory diagram when it is determined whether or not a graphic mark authenticated using a digital watermark is correct. As shown in FIG. 6, a digital signature 22 for a content 21 such as an arbitrary document is embedded in a graphic mark 23 (for example, an image of a face of a person to be authenticated) and used as an authentication mark 24. In addition to extracting the characteristic value of the graphic mark 23 (26), the characteristic value of the content 21 is also extracted (25), and a digital signature is created by calculation using the secret key 27 (28), and a digital watermark is embedded in the graphic mark 23. (29), and the authentication mark 24
Is combined with the content 21 (30). The certification mark 24 is issued as proof that the certification organization has been certified, and is combined (pasted) with the content 21 (30). By observing the authentication mark 24, the user of the content 21 knows that the accredited organization has accredited the content 21 for some reason.

【0007】さらに、認証用マーク24が改ざんあるい
は偽造されていないことを確認するために、図7に示す
手続きで、認証用マーク24からディジタル署名22を
抽出し、この署名を検証する。すなわち、認証用マーク
24の特徴値を抽出し(26)、コンテンツ21の特徴
値を抽出し(25)、電子透かしを抽出した後(29
a)、公開鍵27aを用いて演算を行うことにより、デ
ィジタル署名の検証を行う(28a)。その結果、判定
31がYESであれば認証は正しく、NOであれば認証
は不正であることを知る。上記の認証用マーク24にデ
ィジタル署名22を埋め込むために、電子透かしを用い
る。この用途では、認証用マーク24が合成されたコン
テンツ21が画像処理を受けた後に、画像処理後の認証
用マーク24からディジタル署名22を正しく検出する
必要はない。すなわち、画像処理耐性は低くても良い。
なぜならば、画像処理を受けていること自体が一種の改
ざんであるから、ディジタル署名(22)の検証に失敗
して改ざんあるいは偽造と判定しても問題ないからであ
る。つまり、認証する前のコンテンツ21を認証したの
であるから、図形マーク24が変形されたならば当然の
ことながら認証できなくなる。一方、所有者のIDなど
は高々10ビット程度であるが、ディジタル署名22は
100バイト〜2000バイト程度の情報量であり、認
証用マーク24の電子透かしでは、多くのビットを埋め
込む必要があった。
Further, in order to confirm that the authentication mark 24 has not been falsified or forged, the digital signature 22 is extracted from the authentication mark 24 by the procedure shown in FIG. 7 and the signature is verified. That is, the characteristic value of the authentication mark 24 is extracted (26), the characteristic value of the content 21 is extracted (25), and after the digital watermark is extracted (29)
a) The digital signature is verified by performing an operation using the public key 27a (28a). As a result, if the determination 31 is YES, it is known that the authentication is correct, and if the determination 31 is NO, the authentication is incorrect. A digital watermark is used to embed the digital signature 22 in the authentication mark 24. In this application, it is not necessary to correctly detect the digital signature 22 from the authentication mark 24 after the image processing after the content 21 in which the authentication mark 24 is synthesized is subjected to the image processing. That is, the image processing resistance may be low.
This is because the fact that the digital signature (22) has been subjected to the image processing itself is a kind of tampering, and there is no problem if the verification of the digital signature (22) fails and it is determined that the digital signature (22) is tampered or forged. That is, since the content 21 before the authentication has been authenticated, if the graphic mark 24 is deformed, it cannot be authenticated as a matter of course. On the other hand, the owner ID and the like are at most about 10 bits, but the digital signature 22 has an information amount of about 100 to 2000 bytes, and it is necessary to embed many bits in the digital watermark of the authentication mark 24. .

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、認
証用電子透かしでは、従来の電子透かしに比べ、画像処
理に耐える必要性は低くても良いが、多くの情報を埋め
込む必要がある。従って、多くの情報を簡単な操作で短
時間に埋め込むことが必要となっている。
As described above, in the digital watermark for authentication, it is not necessary to endure image processing as compared with the conventional digital watermark, but it is necessary to embed a lot of information. Therefore, it is necessary to embed a lot of information in a short time by a simple operation.

【0009】そこで、本発明の目的は、これら従来の問
題を解決し、多くの情報量を簡単に埋め込むことが可能
な画像への情報埋め込み方法及び抽出方法を提供するこ
とである。また、本発明の他の目的は、小サイズの画像
(図形マーク)にディジタル署名のような多ビット情報
を、電子透かしで簡単に埋め込みが可能な画像への情報
埋め込み方法及び抽出方法を提供することにある。
It is an object of the present invention to solve these conventional problems and to provide a method of embedding information into an image and a method of extracting a large amount of information easily. Another object of the present invention is to provide a method of embedding information into an image which can easily embed multi-bit information such as a digital signature into a small-sized image (graphic mark) by an electronic watermark. It is in.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による画像への情報埋め込み方法は、画像
を構成する余弦波の振幅値の所定のビットを、埋め込み
たい情報のビット、あるいは埋め込みたい情報のビット
と対応するビットで置換することを特徴としている。 また、上記置換するべきビットを、他の余弦波の振幅
及び位相の値、当該余弦波の振幅及び位相の値に依存し
て決定してもよいことも特徴としている。 また、上記置換されるべきビットと、そのビットを決
定するためのビットは、重複しないことが必要である。
本発明による画像からの情報抽出方法では、埋め込ん
だ情報を検出するには、画像を構成する余弦波の振幅値
の所定のビットを読み出し、その値またはそれに対応す
る値を、埋め込んだ情報のビットとすることを特徴とし
ている。 また、上記読み出すべきビットを、他の余弦波の振幅
及び位相の値、当該余弦波の振幅及び位相の値に依存し
て決定してもよいことも特徴としている。
In order to achieve the above object, a method of embedding information in an image according to the present invention is a method of embedding a predetermined bit of an amplitude value of a cosine wave forming an image into a bit of information to be embedded or embedding information. It is characterized in that bits of information to be replaced are replaced with corresponding bits. It is also characterized in that the bits to be replaced may be determined depending on the amplitude and phase values of other cosine waves and the amplitude and phase values of the cosine waves. It is necessary that the bits to be replaced and the bits for determining the bits do not overlap.
In the method for extracting information from an image according to the present invention, in order to detect embedded information, a predetermined bit of the amplitude value of a cosine wave constituting the image is read out, and the value or a value corresponding thereto is embedded in the bit of the embedded information. It is characterized by the following. It is also characterized in that the bits to be read may be determined depending on the amplitude and phase values of other cosine waves and the amplitude and phase values of the cosine waves.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】(実施例)以下、本発明の実施例
を、図面により詳細に説明する。図1は、本発明の一実
施例を示す画像への情報埋め込み方法の説明図であり、
図2は、図1における1実施態様の説明図である。本実
施例では、画像の周波数表現の代表例として、JPEG
圧縮で用いられる離散コサイン変換を取り上げ、離散コ
サイン変換表現された画像への電子透かし方法について
述べる。「最新MPEG教科書」アスキー出版(1994年)53
頁から66頁で述べられているように、JPEGでは、図
3に示すように画像を8×8画素で構成するブロックご
とに圧縮する。図1に示すように、圧縮の結果、8×8
画素の画像41は、DCT係数(Discrete Cosine Tr
ansformation Coefficient)の8×8行列42により表
現される。従って、画像全体43は、8×8DCT係数
行列42の集合によって表現される。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of a method of embedding information in an image showing one embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an explanatory diagram of one embodiment in FIG. In this embodiment, as a representative example of the frequency expression of an image, JPEG
Discrete cosine transform used in compression is taken up, and a digital watermarking method for an image represented by discrete cosine transform is described. "The latest MPEG textbook" ASCII Publishing (1994) 53
As described from page 66 to page 66, in JPEG, an image is compressed for each block composed of 8 × 8 pixels as shown in FIG. As shown in FIG. 1, as a result of compression, 8 × 8
The image 41 of the pixel has a DCT coefficient (Discrete Cosine Tr).
ansformation Coefficient). Therefore, the entire image 43 is represented by a set of 8 × 8 DCT coefficient matrices.

【0012】図1の要素00に示すように、1つのDC
T係数行列のうちの(0,0)成分、すなわち最も左上の
係数は、8×8画素の値の平均値を表わす。また、左上
部分(要素00の近辺の要素)の係数は、低周波成分の
振幅を表わす。これは、画像における基本的な物体の形
状に相当する。右下部分(要素77の近辺の要素)の係
数は、高周波成分の振幅を表わす。これは、詳細な凹凸
に相当する。中央部分は、中周波成分の振幅であり、テ
クスチャ(模様や材質感)に相当する。JPEG画像に
情報を挿入するには、このDCT係数の値を変更する。
例えば、各々のDCT係数毎に下位の数ビットを、挿入
情報のビットで置換する。下位の何ビットを置換するか
は、画像への影響を考慮して決定する。例えば、図2
(a)に示すように、要素70、要素63、要素57の
3画素のDCT係数の下位2ビットを‘10’あるいは
‘11’に置換する。いま、要素70の係数値が〔10
101101〕の場合には、下位2ビットの‘01’を
‘10’あるいは‘11’に置換するのである。
As shown by element 00 in FIG.
The (0,0) component of the T coefficient matrix, that is, the upper leftmost coefficient, represents an average value of 8 × 8 pixel values. The coefficient in the upper left part (element near element 00) represents the amplitude of the low frequency component. This corresponds to the shape of the basic object in the image. The coefficient in the lower right part (element near the element 77) represents the amplitude of the high frequency component. This corresponds to detailed irregularities. The center portion is the amplitude of the medium frequency component, and corresponds to the texture (pattern or texture). To insert information into the JPEG image, the value of the DCT coefficient is changed.
For example, lower several bits are replaced with bits of insertion information for each DCT coefficient. The number of lower bits to be replaced is determined in consideration of the effect on the image. For example, FIG.
As shown in (a), the lower two bits of the DCT coefficients of the three pixels of element 70, element 63, and element 57 are replaced with "10" or "11". Now, the coefficient value of the element 70 is [10
101101], the lower two bits '01' are replaced with '10' or '11'.

【0013】対象する画像は図形マークであるから、マ
ークの意味を取り違えない範囲であれば、多少ノイズが
加わってもよい。したがって、高周波成分には大幅な変
更を加えることができる。つまり、右下部分(要素77
の近辺の要素)は詳細な凹凸に相当する画像であるか
ら、大幅な置換を行っても外観的には殆んど変化は認め
られない。左上部分(要素00の近辺の要素)であれ
ば、基本的な物体の形状に相当する画像であるため、大
幅な値の置換では目立つ存在となり得る。微細な値の置
換であればそれほど目立たない。中周波の表わすテクス
チャーが規則的でない場合、これを多少変更してもマー
クの視認性は保たれる。したがって、中周波の表すテク
スチャーが規則的でない限り中周波成分にも大幅な変更
が可能である。このように、高周波成分及び中周波成分
に大きな変更を加えることにより、多量の情報を埋め込
むことができる。低周波成分にも、多少の変更は加える
ことができる。
Since the target image is a graphic mark, some noise may be added as long as the meaning of the mark is not confused. Therefore, a significant change can be made to the high frequency component. That is, the lower right part (element 77
Is an image corresponding to the detailed unevenness, so that the appearance is hardly changed even after the large replacement. The upper left portion (element near element 00) is an image corresponding to the shape of a basic object, and may be noticeable when a large value is replaced. Substitution of a small value is not so noticeable. When the texture represented by the medium frequency is not regular, the mark visibility can be maintained even if the texture is slightly changed. Therefore, as long as the texture represented by the medium frequency is not regular, the medium frequency component can be significantly changed. Thus, a large amount of information can be embedded by making a large change to the high frequency component and the medium frequency component. Some changes can be made to the low frequency components.

【0014】画像全体の平均輝度は、DCT係数行列の
(0,0)成分の平均値に相当する。従って、全てのブロ
ックの(0,0)成分を一律に変更することは、画像の明
るさを全体としてシフトすることに相当する。これは、
認証用マークの視認性に影響を殆ど与えない。したがっ
て、要素(0,0)成分も変更することができる。これま
での説明は、図1の左上のブロック(8×8ピクセル)
についての置換方法を説明したが、以上の操作を、画像
を構成する複数のブロックに施すにより、離散コサイン
変換された画像の多くの余弦波を変更し、多量の情報を
埋め込むことができる。例えば、全体画像43のうち、
左上と右上および左下と右下の4ブロック(8×8ピク
セル)の要素00,要素07,要素70,要素77のそ
れぞれの係数値の下2ビットを‘10’に置換すること
により、情報の埋め込みを行ってもよい。
The average luminance of the entire image is calculated by
It corresponds to the average value of the (0,0) component. Therefore, uniformly changing the (0,0) component of all blocks corresponds to shifting the brightness of the image as a whole. this is,
It hardly affects the visibility of the certification mark. Therefore, the element (0,0) component can also be changed. The description so far is based on the upper left block (8 × 8 pixels) in FIG.
Has been described, but by performing the above operation on a plurality of blocks constituting an image, it is possible to change many cosine waves of the image subjected to discrete cosine transform and embed a large amount of information. For example, of the whole image 43,
By replacing the lower two bits of the coefficient values of the elements 00, 07, 70, and 77 of the upper left and upper right and lower left and lower right blocks (8 × 8 pixels) with “10”, Embedding may be performed.

【0015】(実施態様1)本実施例では、通常は画像
を構成する余弦波の振幅値の所定ビットを、埋め込みた
い情報のビットで置換する。例えば、要素70の画素の
係数が〔10101101〕であれば、〔101011
10〕と下2ビットを‘10’に置換するのであるが、
図2(b)に示すように、もし当該要素70の画素の係
数が
(Embodiment 1) In this embodiment, usually, predetermined bits of the amplitude value of a cosine wave forming an image are replaced with bits of information to be embedded. For example, if the coefficient of the pixel of the element 70 is [10101101], [101011]
10] and the lower 2 bits are replaced with '10'.
As shown in FIG. 2B, if the coefficient of the pixel of the element 70 is

〔00000000〕であるときには、置換により
画素内容が大幅に変わる可能性があるため、オール0の
ときには次の要素71に対象画素を変更して、〔111
00101〕の下2ビットを‘10’に置換して〔11
100110〕にする。また、要素70の画素が置換す
べき当該画素の場合に、要素60の画素の係数が〔00
000000〕である場合には、前述と同じようにして
直下の要素70から隣接する要素71に対象画素を変更
して、要素71の画素の下2ビットを置換するように決
定することも可能である。さらに、離散コサイン変換に
よる周波数表現は前式(1)で表わされるので、COS
Aの位相の値も画素内容に大きく関係してくる。従っ
て、本発明においては、置換すべきビットを、他の余弦
波の振幅及び位相の値、または当該余弦波の振幅及び位
相の値に依存して決定することとする。
When the value is [00000000], there is a possibility that the pixel content is greatly changed by the replacement. Therefore, when the value is all 0, the target pixel is changed to the next element 71 and [111]
[00101], the lower 2 bits are replaced with '10' and [11]
100110]. When the pixel of the element 70 is the pixel to be replaced, the coefficient of the pixel of the element 60 is [00
000000], it is also possible to change the target pixel from the immediately lower element 70 to the adjacent element 71 and replace the lower two bits of the pixel of the element 71 in the same manner as described above. is there. Further, since the frequency expression by the discrete cosine transform is expressed by the above equation (1), COS
The value of the phase of A greatly depends on the pixel content. Therefore, in the present invention, the bits to be replaced are determined depending on the amplitude and phase values of another cosine wave, or the amplitude and phase values of the cosine wave.

【0016】(実施態様2)本実施例では、置換すべき
ビットを例えば下2ビットとしたが、置換すべきビット
を直接決定する必要はない。例えば、図2(c)に示す
ように、置換する元になるビットを‘01’とすると、
配列換え、変換、あるいは演算等の結果で置換すること
も可能である。配列換え、変換あるいは演算により元の
値‘01’が‘010’になった場合に、この‘01
0’を置換すべきビットとすることができる。従って、
本発明では、画像を構成する余弦波の振幅値のビット
を、埋め込みたい情報のビット、あるいは埋め込みたい
情報のビット(元のビット)と対応するビット(配列換
え、変換あるいは演算の結果のビット)で置換すること
とする。
(Embodiment 2) In this embodiment, the bits to be replaced are, for example, the lower two bits, but it is not necessary to directly determine the bits to be replaced. For example, as shown in FIG. 2C, if the bit to be replaced is “01”,
It is also possible to replace with a result of rearrangement, conversion, operation or the like. If the original value '01' becomes '010' due to rearrangement, conversion or operation, this '01'
0 'may be the bit to be replaced. Therefore,
In the present invention, the bits of the amplitude value of the cosine wave forming the image are replaced with bits of information to be embedded or bits corresponding to bits of the information to be embedded (original bits) (bits of the result of rearrangement, conversion or operation). Will be replaced by

【0017】(実施態様3)本実施例では、置換すべき
ビットを例えば下2ビットとしたが、例えば図2(d−
2)に示すように、基準の画素である要素00の係数値
(Embodiment 3) In this embodiment, the bits to be replaced are the lower two bits, for example.
As shown in 2), the coefficient value of the element 00 which is the reference pixel is

〔00000000〕であれば、他の要素の係数値を
置換すると変更が目立ってしまうため、当該要素の置換
を下1ビット‘1’で置換するようにするが、図2(d
−1)に示すように、要素00の係数値が上記以外の値
で例えば〔00010100〕であれば、下2ビット
‘10’で置換するようにしてもよい。従って、本発明
では、置換すべきビットと、そのビットを決定するため
のビットとが異なるようにすることが可能である。以上
述べたように、本実施例においては、電子透かしを用い
て周波数表現された画像に多量のビットを埋め込む場合
に、埋め込みたい情報のビットで置換するようにしたの
で、多ビットの情報を簡単かつ短時間で埋め込むことが
できる。従って、ディジタル署名などの多ビットの情報
を電子透かしで埋め込むことが可能となる。
In the case of [00000000], the change becomes conspicuous if the coefficient value of another element is replaced. Therefore, the replacement of the element is replaced by the lower one bit “1”.
As shown in -1), if the coefficient value of the element 00 is a value other than the above, for example, [00010100], the lower two bits may be replaced with '10'. Therefore, in the present invention, it is possible to make the bit to be replaced different from the bit for determining the bit. As described above, in the present embodiment, when embedding a large number of bits in an image represented by frequency using a digital watermark, replacement is performed with the bits of the information to be embedded. It can be embedded in a short time. Therefore, it is possible to embed multi-bit information such as a digital signature with a digital watermark.

【0018】(情報抽出方法)本発明により画像から情
報を抽出する方法では、画像を構成する余弦波の振幅値
の所定ビットを読み出し、その値またはそれに対応する
値を埋め込んだ情報のビットとする。すなわち、実施例
で説明したような埋め込み方法の逆の順序で処理を行う
こと、つまり埋め込んだ当該画像ブロックの当該画素係
数値から埋め込んだ値を読み出し、その値が埋め込んだ
値と一致すれば正しいと判定する。また、読み出すべき
ビットは、他の余弦波の振幅及び位相の値、当該余弦波
の振幅及び位相の値に依存して決定される。すなわち、
埋め込み時に決定した基準と同じ規準を用いてビットを
読み出せばよいことになる。
(Information Extraction Method) In the method for extracting information from an image according to the present invention, a predetermined bit of the amplitude value of a cosine wave forming the image is read out and the value or a value corresponding thereto is embedded as information bits. . That is, processing is performed in the reverse order of the embedding method as described in the embodiment, that is, the embedded value is read from the pixel coefficient value of the embedded image block, and if the value matches the embedded value, it is correct. Is determined. The bits to be read are determined depending on the amplitude and phase values of the other cosine waves and the amplitude and phase values of the cosine waves. That is,
Bits may be read using the same criteria as the criteria determined at the time of embedding.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
余弦波の振幅値のビットを埋め込みたいビットで置換す
るので、多くの情報を簡単かつ短時間に画像に埋め込む
ことが可能となる。その結果、小サイズの画像(図形マ
ーク)にディジタル署名のような多ビット情報を、電子
透かしで簡単に埋め込みが可能となる。
As described above, according to the present invention,
Since the bits of the amplitude value of the cosine wave are replaced with the bits to be embedded, much information can be easily and quickly embedded in the image. As a result, it is possible to easily embed multi-bit information such as a digital signature into a small-sized image (graphic mark) by using a digital watermark.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す画像への情報埋め込み
方法の説明図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a method of embedding information in an image according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明における情報埋め込み方法の実施態様を
示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an embodiment of an information embedding method according to the present invention.

【図3】従来のピクセル表現による画像の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an image in a conventional pixel expression.

【図4】本発明が適用する周波数表現の離散コサイン変
換の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a discrete cosine transform of a frequency expression applied to the present invention.

【図5】従来の電子透かし方式における余弦波の振幅の
変更を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a change in amplitude of a cosine wave in a conventional digital watermarking method.

【図6】従来における図形マークへのディジタル署名の
埋め込み方法の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional method of embedding a digital signature in a graphic mark.

【図7】従来における図形マークからのディジタル署名
の検出方法の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional method for detecting a digital signature from a graphic mark.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21…コンテンツ、22…ディジタル署名、23…図形
マーク、24…認証用マーク、25,26…特徴値抽
出、27…秘密鍵、28…ディジタル署名作成、29…
電子透かし埋め込み、30…合成、27a…公開鍵、2
8a…ディジタル署名検証、29a…電子透かし抽出、
31…判定、41…8×8画素の画像、42…8×8行
列(DCT係数行列)、43…全体画像。
21 ... Content, 22 ... Digital Signature, 23 ... Graphic Mark, 24 ... Authentication Mark, 25,26 ... Feature Value Extraction, 27 ... Private Key, 28 ... Digital Signature Creation, 29 ...
Digital watermark embedding, 30 synthesis, 27a public key, 2
8a: Digital signature verification, 29a: Digital watermark extraction,
31: judgment, 41: 8 × 8 pixel image, 42: 8 × 8 matrix (DCT coefficient matrix), 43: whole image.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊島 久 東京都江東区新砂一丁目6番27号 株式会 社日立製作所公共システム事業部内 (72)発明者 永川 忍 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町5030番地 株 式会社日立製作所ソフトウェア事業部内 Fターム(参考) 5B057 AA11 BA24 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC02 CE08 CG05 5C076 AA14 BA06 BA09 5J104 AA14 NA15 9A001 EE02 EE03 GG01 HH23  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hisashi Toshima 1-6-27 Shinsuna, Koto-ku, Tokyo Within the Public Works Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Shinobu Nagakawa 5030 Totsukacho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Address F-term in Hitachi Ltd. Software Division 5B057 AA11 BA24 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC02 CE08 CG05 5C076 AA14 BA06 BA09 5J104 AA14 NA15 9A001 EE02 EE03 GG01 HH23

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画像への情報埋め込み方法であって、 周波数表現に変換された画像に対し、該画像を構成する
余弦波の振幅値の所定のビットを、埋め込みたい情報の
ビット、あるいは埋め込みたい情報のビットと対応する
ビットで置換することを特徴とする画像への情報埋め込
み方法。
1. A method for embedding information in an image, wherein, for an image converted into a frequency expression, a predetermined bit of an amplitude value of a cosine wave constituting the image is set to a bit of information to be embedded or to be embedded. A method of embedding information in an image, characterized by replacing bits of information with bits corresponding to the information.
【請求項2】 請求項1に記載の画像への情報埋め込み
方法において、 前記置換するべきビットを、他の余弦波の振幅及び位相
の値、あるいは当該余弦波の振幅及び位相の値に依存し
て決定することを特徴とする画像への情報埋め込み方
法。
2. The method for embedding information in an image according to claim 1, wherein the bits to be replaced depend on the amplitude and phase values of another cosine wave or the amplitude and phase values of the cosine wave. A method of embedding information in an image, characterized in that it is determined by the following method.
【請求項3】 請求項2に記載の画像への情報埋め込み
方法において、 前記置換するべきビットと、該ビットを決定するための
ビットとが異なることを特徴とする画像への情報埋め込
み方法。
3. The method for embedding information in an image according to claim 2, wherein the bit to be replaced and a bit for determining the bit are different.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の画
像への情報埋め込み方法により埋め込んだ情報の抽出方
法であって、 画像を構成する余弦波の振幅値の所定のビットを読み出
し、読み出した値または該値に対応する値を、埋め込ん
だ情報のビットとすることを特徴とする画像からの情報
抽出方法。
4. A method for extracting information embedded by the method for embedding information in an image according to claim 1, wherein a predetermined bit of an amplitude value of a cosine wave forming the image is read and read. A method of extracting information from an image, wherein a value corresponding to the value or a value corresponding to the value is used as a bit of embedded information.
【請求項5】 請求項4に記載の画像からの情報抽出方
法において、 前記読み出すべきビットを、他の余弦波の振幅及び位相
の値、あるいは当該余弦波の振幅及び位相の値に依存し
て決定することを特徴とする画像からの情報抽出方法。
5. The method for extracting information from an image according to claim 4, wherein the bits to be read out depend on the amplitude and phase values of another cosine wave or the amplitude and phase values of the cosine wave. A method for extracting information from an image, characterized in that it is determined.
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