JP2002135736A - Electronic watermarking device for moving picture - Google Patents

Electronic watermarking device for moving picture

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JP2002135736A
JP2002135736A JP2000328500A JP2000328500A JP2002135736A JP 2002135736 A JP2002135736 A JP 2002135736A JP 2000328500 A JP2000328500 A JP 2000328500A JP 2000328500 A JP2000328500 A JP 2000328500A JP 2002135736 A JP2002135736 A JP 2002135736A
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JP
Japan
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embedded
watermark data
block
bit
blocks
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000328500A
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Japanese (ja)
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Shigeyuki Sakasawa
茂之 酒澤
Tetsuji Yamashita
鉄司 山下
Yasuhiro Takishima
康弘 滝嶋
Masahiro Wada
正裕 和田
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KDDI Corp
Original Assignee
KDDI Corp
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Publication date
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    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00General purpose image data processing
    • G06T1/0021Image watermarking
    • G06T1/005Robust watermarking, e.g. average attack or collusion attack resistant
    • G06T1/0071Robust watermarking, e.g. average attack or collusion attack resistant using multiple or alternating watermarks
    • GPHYSICS
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    • G06T2201/005Image watermarking
    • G06T2201/0052Embedding of the watermark in the frequency domain

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic watermarking device for a moving picture capable of simply and accurately determining whether watermarking data are embedded while the data are in a compressed form such as MPEG. SOLUTION: Bit information is comprised of a pair of different blocks. When embedding bit information 21 in an image frame F, for example, the bit information 21 is comprised of a pair of blocks 21a, 21b in which watermark data of different two portions are embedded, or a pair of a block 21a in which the watermark data are embedded and a block 21b in which a watermark data are not embedded. On the other hand, when detecting the bit information 21, it is detected whether the bit information 21 embedded in the frame F is 1 or 0 by comparing between the sum of a set of DCT coefficients corresponding to the block 21a and the sum of a set of DCT coefficients corresponding to the block 21b. For bit information 22, embedding and detection are also executed in a similar manner.

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】この発明は動画像電子透かし
装置に関し、特に動画像コンテンツの流通における著作
権保護を可能とする動画像電子透かし装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a moving picture digital watermarking apparatus, and more particularly to a moving picture digital watermarking apparatus capable of protecting copyright in distribution of moving picture contents.

【0002】[0002]

【従来の技術】インターネット等の普及に伴い、動画像
をデジタル画像で通信あるいは流通する機会が増加する
ことが予想されるが、動画像の著作権を明らかにしよう
とすると、動画像には非常に多数の画像フレームが存在
しているため、全てのフレームに同一の透かしを埋め込
むか、あるいは特定のフレームに透かしを埋め込むこと
が必要になる。
2. Description of the Related Art With the spread of the Internet and the like, it is expected that opportunities for communicating or distributing moving images in digital form will increase. Since a large number of image frames exist, it is necessary to embed the same watermark in all the frames or to embed the watermark in a specific frame.

【0003】動画像に透かしを埋め込む方式として、M
PEGの動ベクトルを操作することによって、透かしを
埋め込む方式が提案されている。この方式によれば、画
像フレーム中の一つのフレームを特定せずとも、透かし
を抽出することができ、有用である。なお、本発明と関
連する特許として、例えば特開平10−178642号
公報がある。
As a method of embedding a watermark in a moving image, M
A method of embedding a watermark by manipulating a PEG motion vector has been proposed. According to this method, a watermark can be extracted without specifying one frame in an image frame, which is useful. As a patent related to the present invention, there is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-178624.

【0004】また、動画像に透かしを埋め込む他の方式
として、例えば特開2000−175161号公報に記
されているように、画像フレームをブロック分割し、抽
出されたブロックにDCT処理を施し、該DCT処理に
より得られた係数のうちの少なくとも一つの係数値の絶
対値を大きくして透かしデータを埋め込むようにするも
のがある。
As another method of embedding a watermark in a moving image, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-175161, an image frame is divided into blocks, and the extracted blocks are subjected to DCT processing. There is a method in which the absolute value of at least one of the coefficients obtained by the DCT processing is increased to embed watermark data.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
MPEGの動ベクトルを操作する方式では、圧縮データ
を一旦復号化した後再符号化することによって、簡単に
透かしデータを除去されてしまうという問題があった。
また、動画像はMPEGで圧縮された形式で配布される
ことが一般的であるため、MPEGの圧縮された形式の
まま透かしを判定することが求められるが、従来はこの
点について、十分に配慮がされていなかった。
However, the above-described method of operating the MPEG motion vector has a problem that the watermark data is easily removed by once decoding the compressed data and then re-encoding the compressed data. there were.
In addition, since moving images are generally distributed in an MPEG-compressed format, it is necessary to determine a watermark in the MPEG-compressed format. Had not been.

【0006】後者の従来方式は、前記した問題を解決す
るものであるが、該従来方式には、透かしデータが埋め
込まれているかいないかを簡易に検出する方法に関し
て、格別の配慮がされていなかった。
The latter conventional method solves the above-mentioned problem. However, the conventional method does not give special consideration to a method for simply detecting whether or not watermark data is embedded. Was.

【0007】本発明の目的は、前記した従来技術に鑑み
てなされたものであり、MPEG等の圧縮された形式の
まま、簡易に、かつ精度良く、透かしデータが埋め込ま
れているかいないかを判定することができる動画像電子
透かし装置を提供することにある。また、他の目的は透
かしデータの埋め込み検出を高速で行うことができる動
画像電子透かし装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, and simply and accurately determines whether or not watermark data is embedded in a compressed format such as MPEG. It is an object of the present invention to provide a moving image digital watermarking apparatus capable of performing the above. Another object of the present invention is to provide a moving image digital watermarking apparatus capable of detecting watermark data embedding at high speed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために、本発明は、ブロック分割された画像フレームか
ら、予め定められた位置にある複数個のブロックを抽出
し、該抽出された複数個のブロックにDCT処理を施す
手段と、該DCT処理を施された複数のブロックの各々
の少なくとも一つの係数値に透かしデータを埋め込み、
異なる2か所の位置の該透かしデータを埋め込まれたブ
ロックのペア、または該透かしデータを埋め込まれたブ
ロックと透かしデータを埋め込まれないブロックのペア
により、1ビット情報を埋め込む透かしデータ埋め込み
手段とを具備した点に第1の特徴がある。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention extracts a plurality of blocks at predetermined positions from an image frame obtained by dividing a block, and extracts the plurality of extracted blocks. Means for performing DCT processing on the blocks, and embedding watermark data in at least one coefficient value of each of the plurality of blocks subjected to the DCT processing;
Watermark data embedding means for embedding 1-bit information is provided by a pair of blocks in which the watermark data is embedded at two different positions, or a pair of blocks in which the watermark data is embedded and blocks in which the watermark data is not embedded. There is a first feature in the point that it is provided.

【0009】また、本発明は、前記ペアのブロックにお
いて、一方のブロックのDCT係数集合におけるDCT
係数値の絶対値和と、他方のブロックのDCT係数集合
におけるDCT係数値の絶対値和とを比較し、該絶対値
和の大きいほうのビットが埋め込まれていると判定する
ようにした点に第2の特徴がある。
[0009] The present invention also relates to a DCT in a DCT coefficient set of one of the blocks of the pair.
The point where the absolute value sum of the coefficient value is compared with the absolute value sum of the DCT coefficient values in the DCT coefficient set of the other block, and it is determined that the larger bit of the absolute value sum is embedded. There is a second feature.

【0010】前記第1、第2の特徴によれば、画像の元
々の性質によって予測が外れるような場合であっても、
該画像フレームに埋め込まれたビット情報の検出精度を
上げることができるようになる。
According to the first and second features, even if the prediction is incorrect due to the original nature of the image,
The detection accuracy of the bit information embedded in the image frame can be improved.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図1は、本発明に関わる透かしデー
タ埋め込み装置の概略の構成を示すブロック図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a watermark data embedding device according to the present invention.

【0012】図において、ブロック分割部1は例えば図
2(a) の画像フレームを8×8画素のブロックbijに分
割する。ブロック抽出部2はテンプレート9から指示さ
れたマクロブロック(16×16画素)mxyを抽出す
る。DCT部3は該マクロブロックmxyに含まれるブロ
ックmxiyi毎に離散コサイン変換(DCT)する。DC
T係数抽出部4は該DCTされたマクロブロックmxyの
中の一個のブロックmx2y2(図2(b) 参照)のDCT係
数xを、前記テンプレート9の指示に従って抽出する。
ここに、テンプレート9は、後述する透かしデータを埋
め込む位置を示す情報を提供するものであり、前記ブロ
ック抽出部2では該透かしデータが埋め込まれる位置の
マクロブロックを抽出し、DCT係数抽出部4では透か
しデータが埋め込まれるDCT係数xを抽出する。
In the figure, a block dividing section 1 divides, for example, the image frame shown in FIG. 2A into a block bij of 8 × 8 pixels. The block extracting unit 2 extracts a macroblock (16 × 16 pixels) mxy specified from the template 9. The DCT unit 3 performs a discrete cosine transform (DCT) for each block mxiyi included in the macroblock mxy. DC
The T coefficient extraction unit 4 extracts a DCT coefficient x of one block mx2y2 (see FIG. 2B) in the DCT-processed macroblock mxy according to the instruction of the template 9.
Here, the template 9 provides information indicating a position at which watermark data to be embedded is described later. The block extracting unit 2 extracts a macroblock at a position where the watermark data is embedded, and the DCT coefficient extracting unit 4 The DCT coefficient x in which the watermark data is embedded is extracted.

【0013】透かしデータ埋め込み部5は該DCT係数
xに透かしデータを埋め込む。例えば、該DCT係数x
を下式によって得られる係数x´に変化させることによ
り、透かしデータを埋め込む。 x´=sign(x) *(|x|+a) ここに、xは元の係数値、aは透かしデータ、すなわち
埋め込み値、sign(x)はxの符号である。
The watermark data embedding unit 5 embeds watermark data in the DCT coefficient x. For example, the DCT coefficient x
Is changed to a coefficient x ′ obtained by the following equation to embed watermark data. x ′ = sign (x) * (| x | + a) where x is the original coefficient value, a is the watermark data, that is, the embedding value, and sign (x) is the sign of x.

【0014】すなわち、該透かしデータ埋め込み部5
は、DCT係数xの+,−の符号を保持したまま、絶対
値が大きくなる方向に該DCT係数xを変化させる働き
をする。例えば、透かしデータa=5.0とすると、該
DCT係数xが+15.7であれば、x´=+20.7
となり、該DCT係数xが−15.7であれば、x´=
−20.7となる。
That is, the watermark data embedding unit 5
Functions to change the DCT coefficient x in a direction of increasing the absolute value while maintaining the + and-signs of the DCT coefficient x. For example, assuming that the watermark data a = 5.0, if the DCT coefficient x is +15.7, x ′ = + 20.7
When the DCT coefficient x is −15.7, x ′ =
-20.7.

【0015】逆DCT部6は、該透かしデータが埋め込
まれたブロック(マクロブロック)を逆DCTする。ブ
ロック合成部7は、該逆DCTされたブロックを、前記
ブロック抽出部2で抽出されなかったブロックと合成
し、透かしデータが埋め込まれた画像データを生成す
る。MPEG符号化部8は、配布される動画像コンテン
ツを作成するために、該透かしデータが埋め込まれた画
像データをMPEG符号化(量子化およびハフマン符号
化)する。
The inverse DCT section 6 performs an inverse DCT on the block (macroblock) in which the watermark data is embedded. The block combining unit 7 combines the block subjected to the inverse DCT with the block not extracted by the block extracting unit 2 to generate image data in which watermark data is embedded. The MPEG encoding unit 8 performs MPEG encoding (quantization and Huffman encoding) of the image data in which the watermark data is embedded in order to create moving image content to be distributed.

【0016】本発明の一実施形態では、前記ブロック抽
出部2は動画像のフレームから前記テンプレート9で指
示された複数位置のマクロブロックを抽出し、次いでD
CT係数抽出部4で該テンプレート9によって指示され
た同じまたは異なる位置のDCT係数を、該複数位置の
マクロブロックの各々から抽出して、前記透かしデータ
埋め込み部5で該DCT係数に透かしデータを埋め込む
ことにする。
In one embodiment of the present invention, the block extracting unit 2 extracts macroblocks at a plurality of positions specified by the template 9 from a frame of a moving image,
The CT coefficient extraction unit 4 extracts DCT coefficients at the same or different positions designated by the template 9 from each of the macroblocks at the plurality of positions, and embeds watermark data in the DCT coefficients at the watermark data embedding unit 5. I will.

【0017】すなわち、前記ブロック抽出部2は、図3
に示されているように、あるフレームFに対しては同図
(a) に示されている複数位置の例えば4個のマクロブロ
ックM1 〜M4 を抽出し、他のフレームFに対しては同
図(b) に示されている複数位置の例えば4個のマクロブ
ロックM5 〜M8 を抽出する。
That is, the block extracting unit 2
As shown in FIG.
For example, four macro blocks M1 to M4 at a plurality of positions shown in (a) are extracted, and for another frame F, for example, four macro blocks M1 to M4 at a plurality of positions shown in FIG. Blocks M5 to M8 are extracted.

【0018】次いで、DCT係数抽出部4は、前記ブロ
ック抽出部2で抽出された4個のマクロブロックに対し
て、該テンプレート9によって指示された同じ位置のD
CT係数あるいは異なる位置のDCT係数を抽出して、
前記透かしデータ埋め込み部5で透かしデータを埋め込
む。
Next, the DCT coefficient extraction unit 4 applies the D macroblocks at the same position designated by the template 9 to the four macroblocks extracted by the block extraction unit 2.
Extract CT coefficients or DCT coefficients at different positions,
The watermark data embedding unit 5 embeds the watermark data.

【0019】いま、前記図3(a) のマクロブロックの抽
出パターンをマークA、(b) のマクロブロックの抽出パ
ターンをマークBと名付けると、同図(c) に示されてい
るような画像フレーム列は、マークAの付されたフレー
ムと、マークBの付されたフレームと、マークの付され
ていないフレームとに分類されることになる。なお、前
記の説明では、前記ブロック抽出部2で抽出されるマク
ロブロックの個数を4個としたが、これに限定されるこ
となく、2個以上であればよい。また、マークの個数を
A,Bの2個としたが、これに限定されることなく、1
個または3個以上であっても良い。
If the macroblock extraction pattern shown in FIG. 3A is named mark A and the macroblock extraction pattern shown in FIG. 3B is named mark B, an image as shown in FIG. The frame sequence is classified into a frame with a mark A, a frame with a mark B, and a frame without a mark. In the above description, the number of macroblocks extracted by the block extracting unit 2 is four, but the number is not limited to four and may be two or more. In addition, the number of marks is two, A and B, but is not limited thereto.
Or three or more.

【0020】次に、前記のようにして動画像に埋め込ま
れた透かしデータを検出する透かしデータ検出装置につ
いて説明する。図4は、該検出装置の概略の構成を示す
ブロック図である。
Next, a description will be given of a watermark data detecting apparatus for detecting watermark data embedded in a moving image as described above. FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the detection device.

【0021】検査されるべきビデオコンテンツ11はM
PEG圧縮データの状態にあり、検査対象マクロブロッ
ク抽出部12によって、検査対象のマクロブロックが抽
出される。この抽出は、テンプレート13からの指示に
より行うことができる。このテンプレート13は図1の
前記テンプレート9と同じ物を用いるのが好適である。
すなわち、テンプレート13は前記マークA,Bの情報
と、マークA,Bの各マクロブロック内のどの位置のD
CT係数に透かしデータxが埋め込まれているかの情報
を出力する。
The video content 11 to be inspected is M
In the state of the PEG compressed data, the inspection target macroblock extraction unit 12 extracts the inspection target macroblock. This extraction can be performed according to an instruction from the template 13. The template 13 is preferably the same as the template 9 in FIG.
That is, the template 13 includes the information of the marks A and B and the D at which position in each macroblock of the marks A and B.
Information is output as to whether watermark data x is embedded in the CT coefficient.

【0022】テンプレート13からの情報に従って、検
査対象マクロブロック抽出部12によって抽出されたマ
クロブロックはハフマン復号化部14でハフマン復号化
され、次に逆量子化部15にて逆量子化される。逆量子
化されたDCT係数は、透かしデータ検出部16に送ら
れ、透かしデータが埋め込まれているか否かの検出を行
われる。
According to the information from the template 13, the macroblock extracted by the macroblock extraction unit for inspection 12 is Huffman-decoded by the Huffman decoding unit 14, and then dequantized by the dequantization unit 15. The inversely quantized DCT coefficient is sent to the watermark data detection unit 16 to detect whether the watermark data is embedded.

【0023】具体的には、透かしデータ検出部16にテ
ンプレート13から、DCT係数の透かしデータ埋め込
み位置の情報が指示されるので、透かしデータ検出部1
6は、テンプレート13を適用して、マークで指示され
た位置のマクロブロックから透かしデータが埋め込まれ
ているDCT係数を抽出する。例えば、図5に示されて
いるように、マークAからはDCT係数x1A、x2A、x
3A、およびx4Aを抽出し、マークBからはDCT係数x
1B、x2B、x3B、およびx4Bを抽出する。そして、該D
CT係数の絶対値の総和SA 、SB を、下記のように求
める。 SA =|x1A|+|x2A|+|x3A|+|x4A| SB =|x1B|+|x2B|+|x3B|+|x4B|
Specifically, the watermark data detecting unit 16 is instructed from the template 13 by the information of the watermark data embedding position of the DCT coefficient.
6 extracts the DCT coefficient in which the watermark data is embedded from the macroblock at the position indicated by the mark by applying the template 13. For example, as shown in FIG. 5, DCT coefficients x1A, x2A, x
3A and x4A are extracted, and the DCT coefficient x
Extract 1B, x2B, x3B, and x4B. And the D
The sums SA and SB of the absolute values of the CT coefficients are obtained as follows. SA = | x1A | + | x2A | + | x3A | + | x4A | SB = | x1B | + | x2B | + | x3B | + | x4B |

【0024】次いで、該総和SA とSB を比較し、SA
>SB ならばマークAと判定し、SA <SB ならばマー
クBと判定する。また、SA =SB あるいはSA とSB
がほぼ等しいなら、マークなしと判定する。
Next, the sums SA and SB are compared, and SA
If> SB, mark A is determined, and if SA <SB, mark B is determined. Also, SA = SB or SA and SB
Are substantially equal, it is determined that there is no mark.

【0025】この透かしデータ検出の結果、図6に示さ
れているように、前記マークAとマークBとマークなし
のグループが検出されると、動画像のビデオコンテンツ
の配布者は、著作権を主張できるようになる。この場
合、他者によって、フレームを間引くという妨害あるい
は攻撃が加えられても、前記マークAとマークBとマー
クなしのグループを必ず検出することができ、該妨害あ
るいは攻撃に対しても大きな耐性を示すことができるよ
うになる。また、配布先毎に、透かしデータを埋め込む
マクロブロック位置及び/またはDCT係数位置を変え
ておけば、例えば海賊版が出回った時に、自分が著作権
を持っていることを主張できると共に、海賊版の出所を
探知することができるようになる。
As a result of the watermark data detection, as shown in FIG. 6, when the mark A, the mark B, and the group without the mark are detected, the distributor of the video content of the moving image acquires the copyright. Be able to assert. In this case, even if an obstruction or an attack of thinning out a frame is applied by another person, the mark A, the mark B, and the group without the mark can always be detected, and a great resistance to the obstruction or the attack can be obtained. Will be able to show. Also, by changing the position of the macroblock in which the watermark data is embedded and / or the position of the DCT coefficient for each distribution destination, for example, when a pirated version becomes available, it is possible to assert that the user owns the copyright, and to identify the source of the pirated version. Can be detected.

【0026】上記の場合における、透かしデータの埋め
込みの有無を高速で検出する方法を説明する。前記した
本発明の透かしデータの埋め込みは、画像の局所的なD
CT係数の類似度を乱す方式を採っている。このため、
例えばMPEG1で符号化する際のフレーム間予測にお
いては、予測が外れるために、必ず透かしデータの埋め
込み位置のDCT係数が0でない値になる。したがっ
て、フレーム間予測符号化を用いたMPEG1のPフレ
ーム、Bフレームを用いて、透かしデータの埋め込みの
有無を検出することが可能になる。
A method of detecting at a high speed whether or not watermark data is embedded in the above case will be described. The embedding of the watermark data according to the present invention is performed by local D
A method of disturbing the similarity of CT coefficients is employed. For this reason,
For example, in inter-frame prediction at the time of encoding according to MPEG1, the DCT coefficient at the embedding position of watermark data always becomes a non-zero value because the prediction is incorrect. Therefore, it is possible to detect the presence / absence of embedding of the watermark data by using the P1 frame and the B frame of MPEG1 using the inter-frame predictive coding.

【0027】次に、透かしデータ埋め込みの他の実施形
態を、図7を参照して説明する。この実施形態では、フ
レームに透かし情報を埋め込むマクロブロック位置のパ
ターンを予め複数パターン決めておき、これをテンプレ
ートとして用意しておく。例えば、図7に示されている
ような、グループAとグループBの二つのパターンを用
意しておく。図示の例では、グループAはフレームの左
上の画素から右下の画素に向かう順に「1010」のパ
ターンであり、グループBは「0010」のパターンで
ある。透かし情報の埋め込み者は、埋め込み情報の2進
表現に従って、0の時は埋め込みを行わず、1の時は埋
め込みを行う。なお、図中の■は埋め込みありのマクロ
ブロックを示し、後述する□は埋め込みなしのマクロブ
ロックを示す。
Next, another embodiment of embedding watermark data will be described with reference to FIG. In this embodiment, a plurality of patterns of macroblock positions for embedding watermark information in a frame are determined in advance, and these are prepared as templates. For example, two patterns of a group A and a group B as shown in FIG. 7 are prepared. In the illustrated example, the group A is a pattern of “1010” in order from the upper left pixel to the lower right pixel of the frame, and the group B is a pattern of “0010”. The watermark information embedder performs no embedding when the value is 0 and embeds the value when the value is 1 according to the binary expression of the embedding information. In the figure, a triangle indicates a macroblock with embedding, and a square described later indicates a macroblock without embedding.

【0028】前記透かしデータの埋め込みの有無の最も
単純な検出方法としては、前記テンプレート9、13か
ら提供された透かしデータの埋め込み位置、換言すれば
秘密鍵から分かる位置に、0でない値のDCT係数が存
在するか否かを個別に調べ、それを情報埋め込みDCT
係数集合において多数決判定することによって、透かし
データの埋め込みがなされたかどうか、すなわちDCT
係数が操作されたか否かを高速で判定することができ
る。
The simplest method of detecting the presence / absence of embedding of the watermark data is as follows. A non-zero DCT coefficient is added to the embedding position of the watermark data provided from the templates 9 and 13, that is, the position known from the secret key. Is individually examined to determine whether or not the
By making a majority decision in the coefficient set, it is determined whether watermark data has been embedded, that is, DCT.
It can be determined at a high speed whether or not the coefficient has been operated.

【0029】上記のように、透かしデータの高速検出方
法は、透かしデータが埋め込まれた位置のDCT係数は
予測が外れるために0でない値になり、透かしデータが
埋め込まれていない位置のDCT係数は予測が外れない
ために0となることを利用して、透かしデータの埋め込
みの有無を判定しているが、画像の元々の性質によっ
て、透かしデータが埋め込まれていない位置であって
も、DCT係数が0にならないことがある。例えば、物
陰から突然物体が飛び出した画像、あるいは風によって
木の葉がそよそよと揺れているような画像の場合には、
例えばMPEG1のフレーム間予測において予測が外れ
るために、透かしデータが埋め込まれていない位置のD
CT係数であっても、0にならない。
As described above, according to the high-speed detection method of the watermark data, the DCT coefficient at the position where the watermark data is embedded has a non-zero value because the prediction is incorrect, and the DCT coefficient at the position where the watermark data is not embedded is The presence / absence of watermark data is determined using the fact that the value becomes 0 because the prediction is not lost. May not be 0. For example, in the case of an image in which an object suddenly jumps out of the shade or an image in which the leaves are swaying by the wind,
For example, since prediction is incorrect in inter-frame prediction of MPEG1, D at a position where watermark data is not embedded is set.
Even if it is a CT coefficient, it does not become 0.

【0030】この問題を対処した本発明の実施形態を、
以下に説明する。この実施形態では、図8に示すよう
に、画像に埋め込む1ビットの埋め込み情報を、DCT
ブロックのペア(対)で構成する。21a,21b,2
2a,および22bは、それぞれ8×8画素からなるブ
ロックを示し、該21a,21b、および22a,22
bは、それぞれ所定の位置関係にあり、例えば、前記ペ
アのうち、左側に位置するブロック21a、22aは、
ビット“0”用の埋め込みDCT係数を示し、右側に位
置するブロック21b,22bは、ビット“1”用の埋
め込みDCT係数を示す。
An embodiment of the present invention which addresses this problem is described below.
This will be described below. In this embodiment, as shown in FIG. 8, 1-bit embedding information to be embedded in an image is
It consists of a pair of blocks. 21a, 21b, 2
Reference numerals 2a and 22b denote blocks each having 8 × 8 pixels, and the blocks 21a, 21b, and 22a, 22
b are in a predetermined positional relationship. For example, of the pair, the blocks 21a and 22a located on the left side are:
An embedded DCT coefficient for bit “0” is shown, and blocks 21b and 22b located on the right side show embedded DCT coefficients for bit “1”.

【0031】そこで、あるフレームFに、ビット“0”
の情報21を埋め込む時には、ビット0用のブロック2
1aのDCT係数に透かしデータを埋め込み、ビット1
用のブロック21bには埋め込みDCT係数には透かし
データを埋め込まないようにする。一方、ビット“1”
の情報22を埋め込む時には、ビット0用のブロック2
2aのDCT係数には透かしデータを埋め込まず、ビッ
ト1用のブロック22bに透かしデータを埋め込むよう
にする。
Therefore, a bit “0” is added to a certain frame F.
When the information 21 is embedded, the block 2 for bit 0 is used.
The watermark data is embedded in the DCT coefficient of
The watermark data is not embedded in the embedded DCT coefficient in the block 21b. On the other hand, bit “1”
When embedding information 22 of bit 2, block 2 for bit 0 is used.
The watermark data is not embedded in the DCT coefficient of 2a, but is embedded in the bit 1 block 22b.

【0032】したがって、図7のグループAのパターン
を本実施形態の埋め込み方式で形成すると、図9のよう
になる。すなわち、ビット“1”の情報A1、A3は、
ペアの左側のブロックのDCT係数には透かしデータが
埋め込まれず、右側のブロックのDCT係数に透かしデ
ータが埋め込まれ、ビット“0”の情報A2、A4は、
これとは逆となるようにブロックのDCT係数には透か
しデータが埋め込まれることになる。
Therefore, when the pattern of the group A of FIG. 7 is formed by the embedding method of the present embodiment, the result is as shown in FIG. That is, information A1 and A3 of bit “1” are:
The watermark data is not embedded in the DCT coefficient of the left block of the pair, the watermark data is embedded in the DCT coefficient of the right block, and information A2 and A4 of bit “0” are
In the opposite manner, watermark data is embedded in the DCT coefficients of the block.

【0033】次に、上記のようにして、フレームに埋め
込まれた情報を抽出する時には、図7に示されているグ
ループAと、グループBとにまず分解し、各グループ毎
に、DCTブロックのペアで構成された1ビットの埋め
込み情報が、ビット“0”であるか“1”であるかを判
定する。
Next, when extracting the information embedded in the frame as described above, the information is first decomposed into a group A and a group B shown in FIG. It is determined whether the 1-bit embedded information composed of a pair is bit “0” or “1”.

【0034】多数決判定部17(図4参照)において、
例えば、図10に示されているように、グループAのフ
レームを(N+1)枚抽出し、情報A1に関しては、ビ
ット“0”用の埋め込みDCT係数の集合{x0,x
1,…,xN}と、ビット“1”用の埋め込みDCT係
数の集合{y0,y1,…,yN}とを作成する。ここ
に、xi(i=0,1,…,N)、yi(i=0,1,
…,N)は、それぞれ、ビット“0”側、“1”側のD
CT係数値である。そして、下記の条件(1) が成立する
時、ビット情報A1は“0”であったと判定する。 Σ|xi|>Σ|yi| …(1) また、前記(1) の条件が逆の場合には、ビット情報A1
は“1”であったと判定する。
In the majority decision section 17 (see FIG. 4),
For example, as shown in FIG. 10, (N + 1) frames of the group A are extracted, and a set of embedded DCT coefficients for the bit “0” {x0, x
, XN} and a set of embedded DCT coefficients {y0, y1,..., YN} for bit “1”. Here, xi (i = 0, 1,..., N), yi (i = 0, 1,
.., N) are the bits “0” side and “1” side, respectively.
It is a CT coefficient value. Then, when the following condition (1) is satisfied, it is determined that the bit information A1 is "0". Σ | xi |> Σ | yi | (1) When the condition (1) is reversed, the bit information A1
Is determined to be “1”.

【0035】上記の説明は、ビット情報A1に関するも
のであったが、図9のビット情報A2,A3,およびA
4に関しても同様に、各ペア毎に集合の組で判定する。
Although the above description has been made with reference to the bit information A1, the bit information A2, A3 and A shown in FIG.
Similarly, determination is made for each pair using a set of sets.

【0036】以上のように、本実施形態では、ビット
“0”用の埋め込みDCT係数の集合の総和と、ビット
“1”用の埋め込みDCT係数の集合の総和との比較に
より、埋め込まれたビット情報A1、A2、…がビット
“0”であるか“1”であるかを決定しているので、物
陰から突然物体が飛び出した画像であったり、風にそよ
そよと揺れる木の葉の画像であったりしても、該ビット
情報が“0”であるか“1”であるかを正確に判定する
ことができる。
As described above, in the present embodiment, the sum of the set of embedded DCT coefficients for bit “0” and the sum of the set of embedded DCT coefficients for bit “1” are compared, and Since the information A1, A2,... Are bits “0” or “1”, the image may be an image in which an object suddenly jumps out of the shade, or an image of a tree leaf swaying in the wind. Even if the bit information is "0" or "1", it can be accurately determined.

【0037】なお、前記実施形態では、ビット“0”ま
たは“1”の情報を埋め込む時に、前記ペアを、DCT
係数に透かしデータを埋め込んだブロックと埋め込まな
いブロックとで構成したが、該ペアを共にDCT係数に
透かしデータを埋め込んだブロックで構成してもよい。
ただし、この場合には、一方のブロックのDCT係数に
埋め込む透かしデータを、他方のそれより大きくする。
In the above embodiment, when embedding the information of bit “0” or “1”, the pair is replaced by DCT.
Although the block is constituted by the block in which the watermark data is embedded in the coefficient and the block in which the watermark data is not embedded, the pair may be constituted by a block in which the watermark data is embedded in the DCT coefficient.
However, in this case, the watermark data to be embedded in the DCT coefficient of one block is made larger than that of the other block.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、画像フ
レームに埋め込むビット情報を、異なる2か所の位置の
ブロックのペアにより構成するようにしたので、画像の
元々の性質によって予測が外れるような場合であって
も、該画像フレームに埋め込まれたビット情報の検出精
度を上げることができるようになる。また、本発明によ
れば、ペアになっているブロックのDCT係数の集合の
和を単に比較することにより画像フレームに埋め込まれ
たビット情報を判定できるので、高速に判定できるよう
になる。
As described above, according to the present invention, bit information to be embedded in an image frame is constituted by pairs of blocks at two different positions. Even in the case of deviation, the detection accuracy of the bit information embedded in the image frame can be improved. Further, according to the present invention, the bit information embedded in the image frame can be determined by simply comparing the sum of the sets of DCT coefficients of the paired blocks, so that the determination can be performed at high speed.

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

【図1】 本発明の動画像に対する透かしデータ埋め込
み装置の一実施形態の概略の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an embodiment of a watermark data embedding apparatus for a moving image according to the present invention.

【図2】 透かしデータの埋め込み位置の説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an embedding position of watermark data.

【図3】 本発明の透かしデータの埋め込み位置の説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a watermark data embedding position according to the present invention.

【図4】 透かしデータ検出装置の一実施形態の概略の
構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an embodiment of a watermark data detection device.

【図5】 透かしデータの検出方法の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a watermark data detection method.

【図6】 透かしデータ検出結果の一例を示す概念図で
ある。
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an example of a watermark data detection result.

【図7】 本発明の他の透かしデータの埋め込み位置の
説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of another watermark data embedding position of the present invention.

【図8】 本発明による画像に埋め込む1ビットの埋め
込み情報の表現形式の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a representation format of 1-bit embedded information embedded in an image according to the present invention.

【図9】 図7(a) を本発明による表現形式で表した図
である。
FIG. 9A is a diagram showing FIG. 7A in an expression form according to the present invention.

【図10】 フレームに埋め込まれた情報の抽出方法を
説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a method of extracting information embedded in a frame.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ブロック分割部、2…ブロック抽出部、4…DCT
係数抽出部、5…透かしデータ埋め込み部、7…ブロッ
ク合成部、8…MPEG符号化部、9、13…テンプレ
ート、11…ビデオコンテンツ、12…検査対象マクロ
ブロック抽出部、14…ハフマン復号化部、15…逆量
子化部、16…透かしデータ検出部、17…多数決判定
部、21、22…ビット0、1の情報、21a,22a
…ビット“0”用の埋め込みDCT係数、21b,22
b…ビット“1”用の埋め込みDCT係数。
1. Block dividing unit 2. Block extracting unit 4. DCT
Coefficient extraction unit, 5: watermark data embedding unit, 7: block synthesis unit, 8: MPEG encoding unit, 9, 13, template, 11: video content, 12: macro block extraction unit to be inspected, 14: Huffman decoding unit , 15: inverse quantizer, 16: watermark data detector, 17: majority decision determiner, 21, 22: information of bits 0 and 1, 21a, 22a
... Embedded DCT coefficients for bit "0", 21b, 22
b ... Embedded DCT coefficient for bit "1".

───────────────────────────────────────────────────── 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 7/32 (72)発明者 滝嶋 康弘 埼玉県上福岡市大原2−1−15 株式会社 ケイディディ研究所内 (72)発明者 和田 正裕 埼玉県上福岡市大原2−1−15 株式会社 ケイディディ研究所内 Fターム(参考) 5C059 KK43 MA00 MA05 MA23 MC11 MC38 ME02 PP06 PP07 RC35 UA02 UA05 5C063 AB03 AB07 AC01 CA11 CA12 CA23 DA07 DA13 DB09 5J064 AA01 BA09 BA16 BD02 5J104 AA14 NA15 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) H04N 7/32 (72) Inventor Yasuhiro Takishima 2-1-15 Ohara, Kamifukuoka-shi, Saitama K-die Research Inc. In-house (72) Inventor Masahiro Wada 2-1-15 Ohara, Kamifukuoka-shi, Saitama F-term in C-D Laboratory Inc. (reference) 5C059 KK43 MA00 MA05 MA23 MC11 MC38 ME02 PP06 PP07 RC35 UA02 UA05 5C063 AB03 AB07 AC01 CA11 CA12 CA23 DA07 DA13 DB09 5J064 AA01 BA09 BA16 BD02 5J104 AA14 NA15

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ブロック分割された画像フレームから、
予め定められた位置にある複数個のブロックを抽出し、
該抽出された複数個のブロックにDCT処理を施す手段
と、 該DCT処理を施された複数のブロックの各々の少なく
とも一つの係数値に透かしデータを埋め込み、異なる2
か所の位置の異なる透かしデータを埋め込まれたブロッ
クのペア、または該透かしデータを埋め込まれたブロッ
クと透かしデータを埋め込まれないブロックのペアによ
り、1ビット情報を埋め込む透かしデータ埋め込み手段
とを具備したことを特徴とする動画像電子透かし装置。
1. An image frame divided into blocks,
Extract a plurality of blocks at a predetermined position,
Means for performing DCT processing on the plurality of extracted blocks; embedding watermark data in at least one coefficient value of each of the plurality of blocks subjected to the DCT processing;
Watermark data embedding means for embedding 1-bit information by a pair of blocks in which watermark data at different positions are embedded, or a pair of blocks in which the watermark data is embedded and a block in which the watermark data is not embedded. A digital watermarking apparatus for a moving image.
【請求項2】 請求項1に記載の動画像電子透かし装置
において、 前記異なる2か所の位置のDCT処理を施されたブロッ
クのペアのうち、一方のブロックをビット“0”、他方
のブロックをビット“1”の表現用と定義し、表現する
ビットに応じて、該表現するビットに対応するブロック
の該当するDCT係数値の絶対値を、他方のブロックの
該当するDCT係数値の絶対値より大きくするようにし
たことを特徴とする動画像電子透かし装置。
2. The moving image digital watermarking apparatus according to claim 1, wherein one of a pair of the blocks subjected to the DCT processing at the two different positions is a bit “0” and the other block is a bit “0”. Is used for the expression of bit “1”, and the absolute value of the corresponding DCT coefficient value of the block corresponding to the bit to be expressed is defined as the absolute value of the corresponding DCT coefficient value of the other block according to the bit to be expressed. A moving picture digital watermarking apparatus characterized in that the size is made larger.
【請求項3】 請求項1または2に記載の動画像電子透
かし装置において、 前記ペアのブロックにおいて、一方のブロックのDCT
係数集合におけるDCT係数値の絶対値和と、他方のブ
ロックのDCT係数集合におけるDCT係数値の絶対値
和とを比較し、該絶対値和の大きいほうのビットが埋め
込まれていると判定することを特徴とする動画像電子透
かし装置。
3. The moving picture digital watermarking device according to claim 1, wherein DCT of one of the blocks in the pair is used.
Comparing the absolute value sum of the DCT coefficient values in the coefficient set with the absolute value sum of the DCT coefficient values in the DCT coefficient set of the other block, and determining that the larger bit of the absolute value sum is embedded; A digital watermarking apparatus for a moving image.
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