JP2002290936A - メッセージ・データを含む透かし信号をデジタル画像列に埋め込むシステムおよび方法 - Google Patents
メッセージ・データを含む透かし信号をデジタル画像列に埋め込むシステムおよび方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２つ以上のフレームを有するデジタル画像列
にメッセージ・データを含む透かし信号を埋め込む方法
を提供すること。 【解決手段】 １つのセキュア・キー２６から２つ以上
の異なる搬送波信号を生成するステップと、該搬送波信
号のセットからの搬送波信号を画像列の各フレームに割
り当てるステップと、割り当てられた対応する搬送波信
号を用いて各フレームに透かし信号を埋め込むステップ
とを含む、２つ以上のフレームを有するデジタル画像列
にメッセージ・データを含む透かし信号を埋め込む方法
を提供する。
にメッセージ・データを含む透かし信号を埋め込む方法
を提供すること。 【解決手段】 １つのセキュア・キー２６から２つ以上
の異なる搬送波信号を生成するステップと、該搬送波信
号のセットからの搬送波信号を画像列の各フレームに割
り当てるステップと、割り当てられた対応する搬送波信
号を用いて各フレームに透かし信号を埋め込むステップ
とを含む、２つ以上のフレームを有するデジタル画像列
にメッセージ・データを含む透かし信号を埋め込む方法
を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、デジタル
画像処理の分野に関し、特に、デジタル画像列に透かし
を埋め込む方法に関する。
画像処理の分野に関し、特に、デジタル画像列に透かし
を埋め込む方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】デジタ
ル透かしとは、所有権を確立したり、データの起源を追
跡したり、不正コピーを防止したりあるいは内容に関す
る付加的情報（メタデータ）を伝達するために、画像ま
たは画像列に隠れたメッセージを埋め込むことをいう。
透かしは、デジタル・カメラおよびデジタル・ビデオ・
カメラ、プリンタおよび他の出力装置、ならびにコンテ
ンツ・デリバリ・サービス（例えば、インターネット写
真仕上げ）など広範囲の製品に使用されている。最近で
は、劇場映画の電子的配布および表示に大きな関心が集
まっており、これはデジタル・シネマと呼ばれている。
スタジオおよび配布者は不正使用から映画のコンテンツ
を保護する必要性を強く感じているため、（映画が配布
かつ／または表示されると、鍵に隠されたデータ／時間
／場所の印を挿入することにより）所有権を確立しかつ
盗まれたコンテンツの源を追跡することによって透かし
は有用なものとなる。本発明は特に、画像列の透かしに
関するものであり、デジタル・シネマ等への適用に有用
である。
ル透かしとは、所有権を確立したり、データの起源を追
跡したり、不正コピーを防止したりあるいは内容に関す
る付加的情報（メタデータ）を伝達するために、画像ま
たは画像列に隠れたメッセージを埋め込むことをいう。
透かしは、デジタル・カメラおよびデジタル・ビデオ・
カメラ、プリンタおよび他の出力装置、ならびにコンテ
ンツ・デリバリ・サービス（例えば、インターネット写
真仕上げ）など広範囲の製品に使用されている。最近で
は、劇場映画の電子的配布および表示に大きな関心が集
まっており、これはデジタル・シネマと呼ばれている。
スタジオおよび配布者は不正使用から映画のコンテンツ
を保護する必要性を強く感じているため、（映画が配布
かつ／または表示されると、鍵に隠されたデータ／時間
／場所の印を挿入することにより）所有権を確立しかつ
盗まれたコンテンツの源を追跡することによって透かし
は有用なものとなる。本発明は特に、画像列の透かしに
関するものであり、デジタル・シネマ等への適用に有用
である。
【０００３】特許および技術文献などの先行技術には、
多数の透かし方法が記載されている。これらの多くはハ
ルトゥングとクッタのＭｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｗａｔｅ
ｒｍａｒｋｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，Ｐｒｏｃ．
ＩＥＥＥ，８７（７）ｐｐ．１０７９−１１０７（１９
９９）およびウォルフガングらのＰｅｒｃｅｐｔｕａｌ
Ｗａｔｅｒｍａｒｋｓ ｆｏｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉ
ｍａｇｅｓ ａｎｄＶｉｄｅｏ、Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ，
８７（７），ｐｐ．１１０８−１１２６（１９９９）等
のレビュー・ペーパーに記載されている。
多数の透かし方法が記載されている。これらの多くはハ
ルトゥングとクッタのＭｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｗａｔｅ
ｒｍａｒｋｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，Ｐｒｏｃ．
ＩＥＥＥ，８７（７）ｐｐ．１０７９−１１０７（１９
９９）およびウォルフガングらのＰｅｒｃｅｐｔｕａｌ
Ｗａｔｅｒｍａｒｋｓ ｆｏｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉ
ｍａｇｅｓ ａｎｄＶｉｄｅｏ、Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ，
８７（７），ｐｐ．１１０８−１１２６（１９９９）等
のレビュー・ペーパーに記載されている。
【０００４】様々な方法との基本的な違いは、透かしを
空間領域に入れるか周波数領域に入れるかにある。いず
れの場合にせよ、多くの技術では透かしの生成および抽
出過程において疑似（ＰＮ）乱数列を使用している。疑
似乱数列は搬送信号として働き、元のメッセージ・デー
タによって変調され、この結果、画像中の多数のピクセ
ルに割り当てられる分散メッセージ・データ（すなわ
ち、透かし）となる。一般に、秘密鍵（すなわち、シー
ド値）が疑似乱数列の生成に使用されるため、透かしお
よび関連する元のメッセージ・データの抽出には秘密鍵
の知識が必要となる。
空間領域に入れるか周波数領域に入れるかにある。いず
れの場合にせよ、多くの技術では透かしの生成および抽
出過程において疑似（ＰＮ）乱数列を使用している。疑
似乱数列は搬送信号として働き、元のメッセージ・デー
タによって変調され、この結果、画像中の多数のピクセ
ルに割り当てられる分散メッセージ・データ（すなわ
ち、透かし）となる。一般に、秘密鍵（すなわち、シー
ド値）が疑似乱数列の生成に使用されるため、透かしお
よび関連する元のメッセージ・データの抽出には秘密鍵
の知識が必要となる。
【０００５】ハルトゥングらおよびウォルフガングらの
レビュー・ペーパーに述べられているように、透かし技
術に関する研究の大半はシングル・フレームの画像に目
が向けられており、画像列（すなわち、ビデオ透かし）
に特定した技術はきわめて少ない。もちろん、シングル
・フレームの画像用に設計された透かし技術は、各フレ
ーム毎に同じプロセスを繰り返しさえすれば、画像列に
応用することも可能である。しかし、この方法には、画
像列がリアルタイムで表示されるときに固定された透か
し模様が知覚的に好ましくないものになる恐れがあると
いう不利がある。
レビュー・ペーパーに述べられているように、透かし技
術に関する研究の大半はシングル・フレームの画像に目
が向けられており、画像列（すなわち、ビデオ透かし）
に特定した技術はきわめて少ない。もちろん、シングル
・フレームの画像用に設計された透かし技術は、各フレ
ーム毎に同じプロセスを繰り返しさえすれば、画像列に
応用することも可能である。しかし、この方法には、画
像列がリアルタイムで表示されるときに固定された透か
し模様が知覚的に好ましくないものになる恐れがあると
いう不利がある。
【０００６】１９９８年９月１５日ギロッドらに授受さ
れたＷａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ
Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ
Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏと題された米国特許第
５，８０９，１３９号、１９９９年５月４日リーらに授
受されたＰｏｓｔ−Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｈｉｄｄ
ｅｎ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｆｏｒ Ｖｉｄ
ｅｏと題された米国特許第５，９０１，１７８号、１９
９９年１１月２３日コックスらに授受されたＦｉｅｌｄ
−Ｂａｓｅｄ Ｗａｔｅｒｍａｒｋ Ｉｎｓｅｒｔｉｏ
ｎ ａｎｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎと題された米国特許第
５，９９１，４２６号、および２０００年２月１５日に
ローズらに授受されたＶｉｄｅｏ Ｓｔｅｇａｎｏｇｒ
ａｐｈｙと題された米国特許第６，０２６，１９３号な
どの種々の先行技術特許がある。
れたＷａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ
Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ
Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏと題された米国特許第
５，８０９，１３９号、１９９９年５月４日リーらに授
受されたＰｏｓｔ−Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｈｉｄｄ
ｅｎ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｆｏｒ Ｖｉｄ
ｅｏと題された米国特許第５，９０１，１７８号、１９
９９年１１月２３日コックスらに授受されたＦｉｅｌｄ
−Ｂａｓｅｄ Ｗａｔｅｒｍａｒｋ Ｉｎｓｅｒｔｉｏ
ｎ ａｎｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎと題された米国特許第
５，９９１，４２６号、および２０００年２月１５日に
ローズらに授受されたＶｉｄｅｏ Ｓｔｅｇａｎｏｇｒ
ａｐｈｙと題された米国特許第６，０２６，１９３号な
どの種々の先行技術特許がある。
【０００７】グリッドらおよびリーらの特許では、透か
し方法は圧縮された周波数領域のビデオ・ストリーム
（例えば、ＭＰＥＧでエンコードされた画像列）に直接
透かしを埋め込むように設計されている。コックスらの
特許では、インタレースされたビデオ信号の連続する領
域に正と負の透かしを交互に埋め込む方法が解説されて
いる。しかし、この方法はデジタル・シネマ・アプリケ
ーションなどで使用されるようなプログレッシブに走査
された画像列には適していない。ローズの特許では、シ
ングル・フレームのみの場合に得られるよりも高度の秘
密性を有する透かしを抽出するために、画像列から複数
の透かしが入ったフレームを用いるという基本概念を開
示している。しかし、前述したすべての特許に記載され
ている方法は、画像列の各々の連続するフレームに同じ
透かし模様を使用するものである。したがって、このよ
うな方法は前述したような同じ不利、つまりは好ましく
ない可能性のある固定された透かし模様が出現するとい
う不利を受けやすい。
し方法は圧縮された周波数領域のビデオ・ストリーム
（例えば、ＭＰＥＧでエンコードされた画像列）に直接
透かしを埋め込むように設計されている。コックスらの
特許では、インタレースされたビデオ信号の連続する領
域に正と負の透かしを交互に埋め込む方法が解説されて
いる。しかし、この方法はデジタル・シネマ・アプリケ
ーションなどで使用されるようなプログレッシブに走査
された画像列には適していない。ローズの特許では、シ
ングル・フレームのみの場合に得られるよりも高度の秘
密性を有する透かしを抽出するために、画像列から複数
の透かしが入ったフレームを用いるという基本概念を開
示している。しかし、前述したすべての特許に記載され
ている方法は、画像列の各々の連続するフレームに同じ
透かし模様を使用するものである。したがって、このよ
うな方法は前述したような同じ不利、つまりは好ましく
ない可能性のある固定された透かし模様が出現するとい
う不利を受けやすい。
【０００８】固定された透かし模様を除去することので
きる明らかな改良例があるが、これは制限を受けやす
い。改良例の１つは、各フレーム毎に違う鍵を使用する
ことによってフレームからフレームに疑似キャリアを変
えるものである。しかし、多数の鍵を管理するには問題
が生じる。別の改良例として同じ搬送波信号を使用しな
がらメッセージを変えるものがあるが、多数のアプリケ
ーションにおいてフレームからフレームにメッセージを
変えることは好ましくない。さらには、フレームからフ
レームにメッセージを変えれば、透かしを抽出するとき
に複数のフレームからの情報を組み合わせることが不可
能となる。この制限によって透かし抽出プロセスのロバ
スト性が損なわれるために、透かしを外そうとするある
種の攻撃を受けることになる。
きる明らかな改良例があるが、これは制限を受けやす
い。改良例の１つは、各フレーム毎に違う鍵を使用する
ことによってフレームからフレームに疑似キャリアを変
えるものである。しかし、多数の鍵を管理するには問題
が生じる。別の改良例として同じ搬送波信号を使用しな
がらメッセージを変えるものがあるが、多数のアプリケ
ーションにおいてフレームからフレームにメッセージを
変えることは好ましくない。さらには、フレームからフ
レームにメッセージを変えれば、透かしを抽出するとき
に複数のフレームからの情報を組み合わせることが不可
能となる。この制限によって透かし抽出プロセスのロバ
スト性が損なわれるために、透かしを外そうとするある
種の攻撃を受けることになる。
【０００９】このため、（１）透かしの入った画像列が
リアルタイムで表示されるときに透かしの可視性を最小
限に抑え、（２）透かしデータの生成および抽出時に必
要となる鍵は１つだけで済み、かつ（３）透かし抽出時
に複数のフレームからの情報の組み合わせが可能となる
改良された透かし技術の必要性がある。
リアルタイムで表示されるときに透かしの可視性を最小
限に抑え、（２）透かしデータの生成および抽出時に必
要となる鍵は１つだけで済み、かつ（３）透かし抽出時
に複数のフレームからの情報の組み合わせが可能となる
改良された透かし技術の必要性がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記のような必要性は、
２つ以上のフレームを有するデジタル画像列にメッセー
ジ・データを含む透かし信号を埋め込む方法を提供する
ことによって解決される。この方法は、１つのセキュア
・キー（secure key）から２つ以上の搬送波信号のセッ
トを生成するステップと、該搬送波信号のセットから画
像列の各フレームに対して搬送波信号を割り当てるステ
ップと、対応する割り当てられた搬送波信号を用いて各
フレームに透かし信号を埋め込むステップとを含む。
２つ以上のフレームを有するデジタル画像列にメッセー
ジ・データを含む透かし信号を埋め込む方法を提供する
ことによって解決される。この方法は、１つのセキュア
・キー（secure key）から２つ以上の搬送波信号のセッ
トを生成するステップと、該搬送波信号のセットから画
像列の各フレームに対して搬送波信号を割り当てるステ
ップと、対応する割り当てられた搬送波信号を用いて各
フレームに透かし信号を埋め込むステップとを含む。
【００１１】本発明は、画像列の透かしの可視性を最小
限に抑えると同時に単一の鍵システムの利便性を提供す
る。また、本発明は複数のフレームから透かし情報が組
み合わされることを可能にし、これによって透かし抽出
プロセスのロバスト性が改善される。
限に抑えると同時に単一の鍵システムの利便性を提供す
る。また、本発明は複数のフレームから透かし情報が組
み合わされることを可能にし、これによって透かし抽出
プロセスのロバスト性が改善される。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明では１つの鍵を用いて先行
技術の制限を克服し、画像列の透かしに対して複数のキ
ャリアを生成する。複数のキャリアを用いれば、フレー
ムからフレームに同じ透かし模様が空間的に整列されな
いようにすることによって透かしの可視性が最小限に抑
えられる。しかし、キャリア生成の際に種々の秘密鍵が
用いられるシステムとは異なり、本発明では複数のキャ
リアを生成するために、鍵あるいは関連するキャリアの
決定上の変換と組み合わせて１つの鍵だけを使用する。
同じキャリアは所定のフレームの範囲で使用されるた
め、秘密鍵が１つのキャリアに適用される場合にも透か
し抽出プロセスのロバスト性は変わらない。しかし、各
フレームには同じメッセージが埋め込まれているため、
各フレームに用いられた搬送波信号を決定した後に複数
のフレームからの情報を組み合わせることが可能とな
る。主として本発明は、搬送波信号の生成の際に疑似乱
数列を用いて空間領域に埋め込まれる透かし方法を目的
としている。しかし、透かしプロセスにおいて疑似乱数
列を用いる周波数領域の方法に適用することもできる。
技術の制限を克服し、画像列の透かしに対して複数のキ
ャリアを生成する。複数のキャリアを用いれば、フレー
ムからフレームに同じ透かし模様が空間的に整列されな
いようにすることによって透かしの可視性が最小限に抑
えられる。しかし、キャリア生成の際に種々の秘密鍵が
用いられるシステムとは異なり、本発明では複数のキャ
リアを生成するために、鍵あるいは関連するキャリアの
決定上の変換と組み合わせて１つの鍵だけを使用する。
同じキャリアは所定のフレームの範囲で使用されるた
め、秘密鍵が１つのキャリアに適用される場合にも透か
し抽出プロセスのロバスト性は変わらない。しかし、各
フレームには同じメッセージが埋め込まれているため、
各フレームに用いられた搬送波信号を決定した後に複数
のフレームからの情報を組み合わせることが可能とな
る。主として本発明は、搬送波信号の生成の際に疑似乱
数列を用いて空間領域に埋め込まれる透かし方法を目的
としている。しかし、透かしプロセスにおいて疑似乱数
列を用いる周波数領域の方法に適用することもできる。
【００１３】本発明は、好適には、プログラムされたデ
ジタル・コンピュータに実施される。該コンピュータは
多目的デジタル・コンピュータまたはデジタル画像加工
用の特別な目的のコンピュータであってよい。以下の本
発明の説明によれば、本発明を実践するためにコンピュ
ータ・プログラムを提供することは、プログラミング技
術においては一般的な技術である。
ジタル・コンピュータに実施される。該コンピュータは
多目的デジタル・コンピュータまたはデジタル画像加工
用の特別な目的のコンピュータであってよい。以下の本
発明の説明によれば、本発明を実践するためにコンピュ
ータ・プログラムを提供することは、プログラミング技
術においては一般的な技術である。
【００１４】本発明に用いる好適なデータ埋め込み技術
は、２０００年３月２８日にホンシンガーらに授受され
たＭｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ａｎ
Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｃａｒｒｉｅｒ ｆｏｒ Ｕｓｅ
ｉｎ ａｎ ＩｍａｇｅＤａｔａ Ｅｍｂｅｄｄｉｎ
ｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎと題された米国特許第６，
０４４，１５６号に開示されている。本特許は参照とし
て該特許に含まれている。図１を参照するとこの技術で
は、透かしが埋め込まれた画像１２、Ｉ’（ｘ，ｙ）を
生成するために元の二次元画像１０、Ｉ（ｘ，ｙ）が処
理される。二次元メッセージ１４、Ｍ（ｘ，ｙ）は元の
画像に埋め込まれるデータを表している。最も一般的形
態としてメッセージ１４は画像であり、アイコン１６
（例えば、商標）を表すことも可能であり、あるいはバ
イナリ・メッセージとしてビット１８を表すこともでき
る。後者の場合、ビットのオンおよびオフ状態はプラス
およびマイナスのビット（さらに特定的には、正および
負のデルタ関数である）として表され、メッセージ画像
の所定で固有の場所に置かれる。アイコン・メッセージ
・データの例としては商標、企業のロゴまたはその他任
意の画像がある。メッセージ・エネルギーを最小限にす
るために、実際のアイコンに代わってアイコンのエッジ
・マップが用いられることが多い。バイナリ・メッセー
ジ・データの例としては、ＵＲＬおよび著作権ＩＤコー
ド、あるいは認証情報の３２ビット表示がある。
は、２０００年３月２８日にホンシンガーらに授受され
たＭｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ａｎ
Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｃａｒｒｉｅｒ ｆｏｒ Ｕｓｅ
ｉｎ ａｎ ＩｍａｇｅＤａｔａ Ｅｍｂｅｄｄｉｎ
ｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎと題された米国特許第６，
０４４，１５６号に開示されている。本特許は参照とし
て該特許に含まれている。図１を参照するとこの技術で
は、透かしが埋め込まれた画像１２、Ｉ’（ｘ，ｙ）を
生成するために元の二次元画像１０、Ｉ（ｘ，ｙ）が処
理される。二次元メッセージ１４、Ｍ（ｘ，ｙ）は元の
画像に埋め込まれるデータを表している。最も一般的形
態としてメッセージ１４は画像であり、アイコン１６
（例えば、商標）を表すことも可能であり、あるいはバ
イナリ・メッセージとしてビット１８を表すこともでき
る。後者の場合、ビットのオンおよびオフ状態はプラス
およびマイナスのビット（さらに特定的には、正および
負のデルタ関数である）として表され、メッセージ画像
の所定で固有の場所に置かれる。アイコン・メッセージ
・データの例としては商標、企業のロゴまたはその他任
意の画像がある。メッセージ・エネルギーを最小限にす
るために、実際のアイコンに代わってアイコンのエッジ
・マップが用いられることが多い。バイナリ・メッセー
ジ・データの例としては、ＵＲＬおよび著作権ＩＤコー
ド、あるいは認証情報の３２ビット表示がある。
【００１５】図１に示すように、この方法を用いて元の
画像にメッセージ・データを埋め込む基本的ステップは
次の通りである。
画像にメッセージ・データを埋め込む基本的ステップは
次の通りである。
【００１６】１．メッセージ・データからｎ×ｎのメッ
セージ画像１４、Ｍ（ｘ，ｙ）が生成される。
セージ画像１４、Ｍ（ｘ，ｙ）が生成される。
【００１７】２．ｎ×ｎの分散メッセージ画像２４を生
成するために、メッセージ画像１４はｎ×ｎ搬送画像２
２、Ｃ（ｘ，ｙ）と共に循環的に重畳プロセス（符号２
０参照）に組み合わされる。この搬送画像は先行技術で
知られているようなセキュア・キー２６を用いて生成さ
れてもよい。
成するために、メッセージ画像１４はｎ×ｎ搬送画像２
２、Ｃ（ｘ，ｙ）と共に循環的に重畳プロセス（符号２
０参照）に組み合わされる。この搬送画像は先行技術で
知られているようなセキュア・キー２６を用いて生成さ
れてもよい。
【００１８】３．分散メッセージ画像２４は倍数因子α
を用いて振幅が調整される２８。
を用いて振幅が調整される２８。
【００１９】４．透かし画像１２、Ｉ’（ｘ，ｙ）を形
成するために、倍率変更された分散メッセージ画像３０
は近接するｎ×ｎのタイルとして元画像１０に加えられ
る。
成するために、倍率変更された分散メッセージ画像３０
は近接するｎ×ｎのタイルとして元画像１０に加えられ
る。
【００２０】分散メッセージ画像のタイリングによっ
て、元画像と組み合わされた透かし模様が形成される。
倍率αは、共通のプロセスに不可視であると同時にロバ
ストである透かし模様を形成するように選択された任意
の定数である。典型的には、分散メッセージ２４のサイ
ズは元画像１０のサイズより小さくなるように選択さ
れ、タイリング・プロセスによって倍率変更された分散
メッセージ画像３０は元画像１０の範囲に反復的に埋め
込むことが可能となる。この繰り返された構造によっ
て、画像処理操作（クロッピング、圧縮、ローパス・フ
ィルタ等）が透かしが埋め込まれた画像に適用される
と、透かしに対してロバスト性を持つことができる。そ
の他の透かし技術ではメッセージ・データの埋め込みに
異なる方法を用いるが、この改良されたロバスト性のた
めに、埋め込みプロセスの繰り返された性質は共通の特
徴となっている。
て、元画像と組み合わされた透かし模様が形成される。
倍率αは、共通のプロセスに不可視であると同時にロバ
ストである透かし模様を形成するように選択された任意
の定数である。典型的には、分散メッセージ２４のサイ
ズは元画像１０のサイズより小さくなるように選択さ
れ、タイリング・プロセスによって倍率変更された分散
メッセージ画像３０は元画像１０の範囲に反復的に埋め
込むことが可能となる。この繰り返された構造によっ
て、画像処理操作（クロッピング、圧縮、ローパス・フ
ィルタ等）が透かしが埋め込まれた画像に適用される
と、透かしに対してロバスト性を持つことができる。そ
の他の透かし技術ではメッセージ・データの埋め込みに
異なる方法を用いるが、この改良されたロバスト性のた
めに、埋め込みプロセスの繰り返された性質は共通の特
徴となっている。
【００２１】この各タイル毎の埋め込みプロセスは数学
的に以下のように表される。
的に以下のように表される。
【００２２】
【数１】 Ｉ’（ｘ，ｙ）＝α［Ｍ（ｘ，ｙ）＊Ｃ（ｘ，ｙ）］＋Ｉ（ｘ，ｙ） （１） ここで記号＊は循環重畳を表す。フーリエ理論では、空
間重畳は周波数領域において振幅の掛算を行って位相を
加えることと同じである。したがって、搬送画像２２に
メッセージ画像１４を重畳する効果とは、搬送画像の位
相に従ってメッセージ・エネルギーを配布し、かつ搬送
画像の振幅スペクトルを用いてメッセージ画像の振幅ス
ペクトルを変調することである。メッセージ画像が一重
のデルタ関数δ（ｘ，ｙ）でかつ搬送画像がある位相を
有し、実質的に均一なフーリエ振幅である場合、搬送画
像との重畳の効果は空間上にデルタ関数を分布させるこ
とになる。同じく、任意の位相の搬送画像にメッセージ
画像を重畳する効果はメッセージ・エネルギーを空間的
に分散させることである。
間重畳は周波数領域において振幅の掛算を行って位相を
加えることと同じである。したがって、搬送画像２２に
メッセージ画像１４を重畳する効果とは、搬送画像の位
相に従ってメッセージ・エネルギーを配布し、かつ搬送
画像の振幅スペクトルを用いてメッセージ画像の振幅ス
ペクトルを変調することである。メッセージ画像が一重
のデルタ関数δ（ｘ，ｙ）でかつ搬送画像がある位相を
有し、実質的に均一なフーリエ振幅である場合、搬送画
像との重畳の効果は空間上にデルタ関数を分布させるこ
とになる。同じく、任意の位相の搬送画像にメッセージ
画像を重畳する効果はメッセージ・エネルギーを空間的
に分散させることである。
【００２３】図２に示すように、ホンシンガーらが記載
している透かしが埋め込まれた画像１２からメッセージ
・データを抽出するプロセスは、以下の基本的ステップ
から構成される。
している透かしが埋め込まれた画像１２からメッセージ
・データを抽出するプロセスは、以下の基本的ステップ
から構成される。
【００２４】１．近接するｎ×ｎタイル１２’は透かし
が埋め込まれた画像１２、Ｉ’（ｘ，ｙ）から形成され
る。
が埋め込まれた画像１２、Ｉ’（ｘ，ｙ）から形成され
る。
【００２５】２．タイル１２’は、各々の空間的位置
（ｘ，ｙ）にわたって平均化（符号３２参照）して、平
均化されたタイル３４を形成する。
（ｘ，ｙ）にわたって平均化（符号３２参照）して、平
均化されたタイル３４を形成する。
【００２６】３．平均化されたタイル３４は、ｎ×ｎ搬
送画像２２、Ｃ（ｘ，ｙ）と循環的に関連付けられ（符
号３６参照）、抽出されたｎ×ｎメッセージ画像１
４’、Ｍ’（ｘ，ｙ）を生成する。
送画像２２、Ｃ（ｘ，ｙ）と循環的に関連付けられ（符
号３６参照）、抽出されたｎ×ｎメッセージ画像１
４’、Ｍ’（ｘ，ｙ）を生成する。
【００２７】４．メッセージ・データは抽出されたメッ
セージ画像１４’から復元される。
セージ画像１４’から復元される。
【００２８】（各タイルでは同じものであるので）各タ
イルの分散メッセージ画像は建設的に加算され、一方
で、（各タイルで典型的に異なるために）対応する元画
像のコンテンツは破壊的に加算されるため、各タイル１
２’の平均化（符号３２参照）によってメッセージ画像
の推定は向上する（すなわち、信号対雑音比が向上す
る）。
イルの分散メッセージ画像は建設的に加算され、一方
で、（各タイルで典型的に異なるために）対応する元画
像のコンテンツは破壊的に加算されるため、各タイル１
２’の平均化（符号３２参照）によってメッセージ画像
の推定は向上する（すなわち、信号対雑音比が向上す
る）。
【００２９】この透かし抽出プロセスは以下のように数
学的に表すことができる。
学的に表すことができる。
【００３０】
【数２】 相関関係はフーリエ振幅も大きくなるという点で重畳と
類似している。しかし、相関関係では、位相は取り除か
れる。したがって、透かしが埋め込まれた画像が搬送画
像と関連付けられるときに、搬送画像の位相は取り除か
れてメッセージ画像が残る。実際、搬送画像が実質的に
均一なフーリエ振幅を有するようになっていると仮定す
れば、式２で表される透かしが埋め込まれた画像にキャ
リアを関連付けるプロセスは、
類似している。しかし、相関関係では、位相は取り除か
れる。したがって、透かしが埋め込まれた画像が搬送画
像と関連付けられるときに、搬送画像の位相は取り除か
れてメッセージ画像が残る。実際、搬送画像が実質的に
均一なフーリエ振幅を有するようになっていると仮定す
れば、式２で表される透かしが埋め込まれた画像にキャ
リアを関連付けるプロセスは、
【数３】 Ｍ’（ｘ，ｙ）＝αＭ（ｘ，ｙ）＋雑音 （３） に還元される。
【００３１】すなわち、抽出されたメッセージ画像は元
のメッセージ画像を倍率変更したものと、元画像に搬送
画像を相互相関させたことにより生じる雑音と、を加え
たものである。
のメッセージ画像を倍率変更したものと、元画像に搬送
画像を相互相関させたことにより生じる雑音と、を加え
たものである。
【００３２】より一般的には、式２は、
【数４】 と書き換えることができる。
【００３３】上記の等式は、抽出されたメッセージ画像
の解像度は基本的に搬送画像の自己相関関数Ｃ（ｘ，
ｙ）◎Ｃ（ｘ，ｙ）によって制限されることを示唆して
いる。Ｃ（ｘ，ｙ）◎Ｃ（ｘ，ｙ）をデルタ関数の形か
らどうのような形に拡げたとしても、元のメッセージ画
像に比して抽出されたメッセージ画像は不鮮明になる。
Ｃ（ｘ，ｙ）◎Ｃ（ｘ，ｙ）に元のメッセージ画像を重
畳することは抽出されたメッセージ画像を大きく左右す
るため、抽出されたメッセージ画像への搬送画像の効果
を見るための別の方法は、Ｃ（ｘ，ｙ）◎Ｃ（ｘ，ｙ）
を点像分布関数として考えることである。
の解像度は基本的に搬送画像の自己相関関数Ｃ（ｘ，
ｙ）◎Ｃ（ｘ，ｙ）によって制限されることを示唆して
いる。Ｃ（ｘ，ｙ）◎Ｃ（ｘ，ｙ）をデルタ関数の形か
らどうのような形に拡げたとしても、元のメッセージ画
像に比して抽出されたメッセージ画像は不鮮明になる。
Ｃ（ｘ，ｙ）◎Ｃ（ｘ，ｙ）に元のメッセージ画像を重
畳することは抽出されたメッセージ画像を大きく左右す
るため、抽出されたメッセージ画像への搬送画像の効果
を見るための別の方法は、Ｃ（ｘ，ｙ）◎Ｃ（ｘ，ｙ）
を点像分布関数として考えることである。
【００３４】前述したように、一般に、この透かしプロ
セスを画像列に適用すれば、結果として各フレーム毎に
透かし模様が固定されてしまう。これは透かし生成時に
同じ搬送画像およびメッセージ画像を使用したことによ
るものであり、結果として得られた透かしは各フレーム
の同じ位置に置かれることになる。この固定された模様
は画像列が見えるときに好ましくないことになる。本発
明では、画像列に透かしを埋め込むために複数のキャリ
アを生成することによって先行技術の制限を克服してい
る。複数のキャリアを使用すれば、フレームからフレー
ムに同じ透かし模様が整列しないようにすることにより
透かしの可視化は最小限に抑えられる。しかし、キャリ
アの生成時に種々の秘密鍵を用いるシステムとは異な
り、本発明では複数の搬送画像を生成するために、秘密
鍵または結果として得られる搬送画像の決定的変換と組
み合わせて単一の鍵を使用する。所定のフレームには同
じ搬送画像が使用されるために、シングル・フレームに
適用した場合にも透かし抽出プロセスのロバスト性は変
化しない。また、各フレームには同じメッセージ画像が
埋め込まれているために、各フレームに用いる搬送画像
を決定した後に複数のフレームからの情報を組み合わせ
ることが可能である。本発明は主として、搬送波信号生
成時に疑似乱数列を用いて空間領域に埋め込まれる透か
し技術に目を向けたものである。しかし、透かしプロセ
スに疑似乱数列を用いるいくつかの周波数領域の方法に
適用することもできる。
セスを画像列に適用すれば、結果として各フレーム毎に
透かし模様が固定されてしまう。これは透かし生成時に
同じ搬送画像およびメッセージ画像を使用したことによ
るものであり、結果として得られた透かしは各フレーム
の同じ位置に置かれることになる。この固定された模様
は画像列が見えるときに好ましくないことになる。本発
明では、画像列に透かしを埋め込むために複数のキャリ
アを生成することによって先行技術の制限を克服してい
る。複数のキャリアを使用すれば、フレームからフレー
ムに同じ透かし模様が整列しないようにすることにより
透かしの可視化は最小限に抑えられる。しかし、キャリ
アの生成時に種々の秘密鍵を用いるシステムとは異な
り、本発明では複数の搬送画像を生成するために、秘密
鍵または結果として得られる搬送画像の決定的変換と組
み合わせて単一の鍵を使用する。所定のフレームには同
じ搬送画像が使用されるために、シングル・フレームに
適用した場合にも透かし抽出プロセスのロバスト性は変
化しない。また、各フレームには同じメッセージ画像が
埋め込まれているために、各フレームに用いる搬送画像
を決定した後に複数のフレームからの情報を組み合わせ
ることが可能である。本発明は主として、搬送波信号生
成時に疑似乱数列を用いて空間領域に埋め込まれる透か
し技術に目を向けたものである。しかし、透かしプロセ
スに疑似乱数列を用いるいくつかの周波数領域の方法に
適用することもできる。
【００３５】図３には本発明を図示したブロック図を示
す。単一の鍵２６は，該単一の鍵からＮ個の異なる搬送
画像Ｃi（ｘ，ｙ），（ｉ＝１，．．．，Ｎ）を生成す
るキャリア生成ステップ３８に送られる。単一の鍵から
搬送画像を生成する種々の方法を簡単に説明する。ここ
で、画像列のＮ個の連続するフレームＩj（ｘ，ｙ），
（ｊ＝１，．．．，Ｎ）の各々に対して、一意の搬送画
像がＮ個の搬送画像のセットから選択される（符号４０
参照）。次に、Ｎ個のフレームの各々に異なる透かし模
様を提供するために、各フレームに関連する搬送画像は
一定のメッセージ画像１４Ｍ（ｘ，ｙ）を用いて重畳さ
れる。透かしが埋め込まれたフレームＩ j'（ｘ，ｙ），
（ｊ＝１，．．．，Ｎ）列を生成するために、各透かし
模様は対応するフレームに埋め込まれる（符号４２参
照）。この列のＮ個の連続するフレームの次のセットに
対しては、前記プロセスが繰り返して行われる。Ｎ個の
連続するフレームの各セットには同じ順序の選択された
キャリアを用いることも可能であるし、あるいは、ある
フレームのセットからその次のセットまで順序を変える
こともできる。
す。単一の鍵２６は，該単一の鍵からＮ個の異なる搬送
画像Ｃi（ｘ，ｙ），（ｉ＝１，．．．，Ｎ）を生成す
るキャリア生成ステップ３８に送られる。単一の鍵から
搬送画像を生成する種々の方法を簡単に説明する。ここ
で、画像列のＮ個の連続するフレームＩj（ｘ，ｙ），
（ｊ＝１，．．．，Ｎ）の各々に対して、一意の搬送画
像がＮ個の搬送画像のセットから選択される（符号４０
参照）。次に、Ｎ個のフレームの各々に異なる透かし模
様を提供するために、各フレームに関連する搬送画像は
一定のメッセージ画像１４Ｍ（ｘ，ｙ）を用いて重畳さ
れる。透かしが埋め込まれたフレームＩ j'（ｘ，ｙ），
（ｊ＝１，．．．，Ｎ）列を生成するために、各透かし
模様は対応するフレームに埋め込まれる（符号４２参
照）。この列のＮ個の連続するフレームの次のセットに
対しては、前記プロセスが繰り返して行われる。Ｎ個の
連続するフレームの各セットには同じ順序の選択された
キャリアを用いることも可能であるし、あるいは、ある
フレームのセットからその次のセットまで順序を変える
こともできる。
【００３６】本発明が効率的に機能するには、抽出プロ
セスはどの搬送画像が所定のフレームに使用されている
かの決定を実行できなければならない。図４には所定の
フレームに対して正しい搬送画像を決定するプロセス４
８を示している。前述したように、抽出プロセス４４は
透かしの埋め込まれた画像からｎ×ｎタイルを形成する
ことを含み、これらのタイルは平均化され次に搬送画像
と関連付けられる。ｊ番目の透かしが埋め込まれたフレ
ームＩj'（ｘ，ｙ）に使用された搬送画像を決定するた
めに、平均化されたタイルは、単一の鍵２６を有するキ
ャリア生成ユニット３８を用いて生成された可能性のあ
る各々の搬送画像Ｃi（ｘ，ｙ），（ｉ＝１，．．．，
Ｎ）と関連付けられる。結果として抽出されたメッセー
ジ画像Ｍ ij'（ｘ，ｙ），（ｉ＝１，．．．，Ｎ）はテ
ストされ（符号４６参照）、抽出されたメッセージ画像
１４’で最大の相関関係のピーク値を持つ搬送画像が決
まる。また、抽出されたメッセージ画像を単純な閾値テ
ストに供することによって、搬送画像を決定することも
可能である。所定の搬送画像を用いて抽出されたメッセ
ージ画像のピーク値が所定の閾値を超えた場合、その搬
送画像は正しいものであると推測される。徹底的な調査
による搬送画像の決定は計算上複雑に思われるが、各搬
送画像に対する抽出プロセス４４は、透かしが埋め込ま
れた画像の全体にわたってではなくサイズｎ×ｎの平均
化されたタイル上のみに対して行われることに留意され
たい。いくつかの例では、画像列のあるフレームに対応
する正しい搬送画像をただ一つだけ決定するだけでよい
場合もあり、残りのフレームに対応する搬送画像は透か
し埋め込み時に行われた搬送画像の選択順序によって知
ることができる。
セスはどの搬送画像が所定のフレームに使用されている
かの決定を実行できなければならない。図４には所定の
フレームに対して正しい搬送画像を決定するプロセス４
８を示している。前述したように、抽出プロセス４４は
透かしの埋め込まれた画像からｎ×ｎタイルを形成する
ことを含み、これらのタイルは平均化され次に搬送画像
と関連付けられる。ｊ番目の透かしが埋め込まれたフレ
ームＩj'（ｘ，ｙ）に使用された搬送画像を決定するた
めに、平均化されたタイルは、単一の鍵２６を有するキ
ャリア生成ユニット３８を用いて生成された可能性のあ
る各々の搬送画像Ｃi（ｘ，ｙ），（ｉ＝１，．．．，
Ｎ）と関連付けられる。結果として抽出されたメッセー
ジ画像Ｍ ij'（ｘ，ｙ），（ｉ＝１，．．．，Ｎ）はテ
ストされ（符号４６参照）、抽出されたメッセージ画像
１４’で最大の相関関係のピーク値を持つ搬送画像が決
まる。また、抽出されたメッセージ画像を単純な閾値テ
ストに供することによって、搬送画像を決定することも
可能である。所定の搬送画像を用いて抽出されたメッセ
ージ画像のピーク値が所定の閾値を超えた場合、その搬
送画像は正しいものであると推測される。徹底的な調査
による搬送画像の決定は計算上複雑に思われるが、各搬
送画像に対する抽出プロセス４４は、透かしが埋め込ま
れた画像の全体にわたってではなくサイズｎ×ｎの平均
化されたタイル上のみに対して行われることに留意され
たい。いくつかの例では、画像列のあるフレームに対応
する正しい搬送画像をただ一つだけ決定するだけでよい
場合もあり、残りのフレームに対応する搬送画像は透か
し埋め込み時に行われた搬送画像の選択順序によって知
ることができる。
【００３７】どの搬送画像が所定のフレームに用いられ
ているかについての知識の必要のないメッセージ画像を
抽出するための別の方法もある。この方法では、すべて
の搬送画像Ｃi（ｘ，ｙ），（ｉ＝１，．．．，Ｎ）の
合計である「スーパー・キャリア」Ｓ（ｘ，ｙ）をピク
セル毎に、すなわち、
ているかについての知識の必要のないメッセージ画像を
抽出するための別の方法もある。この方法では、すべて
の搬送画像Ｃi（ｘ，ｙ），（ｉ＝１，．．．，Ｎ）の
合計である「スーパー・キャリア」Ｓ（ｘ，ｙ）をピク
セル毎に、すなわち、
【数５】 Ｓ（ｘ，ｙ）＝Ｃ1（ｘ，ｙ）＋Ｃ2（ｘ，ｙ）＋Ｋ＋ＣN（ｘ，ｙ） （５） を形成する。
【００３８】図４に示すように、抽出プロセスにおいて
各々の搬送画像を適用する代わりに、上記のスーパー・
キャリアを適用することもできる。搬送画像が互いに相
関していない場合、所定の搬送画像とその他の搬送画像
との相互相関はゼロ、すなわち、
各々の搬送画像を適用する代わりに、上記のスーパー・
キャリアを適用することもできる。搬送画像が互いに相
関していない場合、所定の搬送画像とその他の搬送画像
との相互相関はゼロ、すなわち、
【数６】 となる。結果として、正しい搬送画像だけが抽出プロセ
ス、すなわち、
ス、すなわち、
【数７】 において使用される。ここで、Ｃj（ｘ，ｙ）は第ｊ番
目のフレームに使用される搬送画像を表す。したがっ
て、抽出プロセスでスーパー・キャリアを使用すること
は、図２に示したように単に所定のフレームに対して正
しい搬送画像を用いることと同じである。当然ながら搬
送画像は、相関関係が式４に示した雑音成員の誘因とな
るので、確実に無相関になるように入念に設計しなけれ
ばならない。雑音成員は抽出プロセスのロバスト性を低
下させる。本発明では複数のキャリアを生成するために
単一の鍵を使用しているが、抽出に「スーパー・キャリ
ア」を用いる前述の方法は、（キャリアが無相関と仮定
すれば）複数のキャリアが複数の鍵から生成されるシス
テムの場合にも機能することに留意する。
目のフレームに使用される搬送画像を表す。したがっ
て、抽出プロセスでスーパー・キャリアを使用すること
は、図２に示したように単に所定のフレームに対して正
しい搬送画像を用いることと同じである。当然ながら搬
送画像は、相関関係が式４に示した雑音成員の誘因とな
るので、確実に無相関になるように入念に設計しなけれ
ばならない。雑音成員は抽出プロセスのロバスト性を低
下させる。本発明では複数のキャリアを生成するために
単一の鍵を使用しているが、抽出に「スーパー・キャリ
ア」を用いる前述の方法は、（キャリアが無相関と仮定
すれば）複数のキャリアが複数の鍵から生成されるシス
テムの場合にも機能することに留意する。
【００３９】単一の鍵を用いての複数の搬送画像の生成
は、多くの異なる手段によって実行することができる。
特定の方法に関係なく単一の鍵によって生成される搬送
画像は暗号法の点で相関（但し、必ずしも統計上の相関
関係という意味ではない）しているため、この方法が本
来有している安全性の問題が注目されることになる。し
かし、鍵の長さを容易に伸ばして、この問題の大半を克
服することができる。さらに重要なことに知覚的観点か
らは、搬送画像は独立して認識されるので透かし模様の
生成に単一の鍵が用いられていたとしても、結果として
得られる透かし模様は見る側にとっては全く異なるもの
になる。
は、多くの異なる手段によって実行することができる。
特定の方法に関係なく単一の鍵によって生成される搬送
画像は暗号法の点で相関（但し、必ずしも統計上の相関
関係という意味ではない）しているため、この方法が本
来有している安全性の問題が注目されることになる。し
かし、鍵の長さを容易に伸ばして、この問題の大半を克
服することができる。さらに重要なことに知覚的観点か
らは、搬送画像は独立して認識されるので透かし模様の
生成に単一の鍵が用いられていたとしても、結果として
得られる透かし模様は見る側にとっては全く異なるもの
になる。
【００４０】図５に示すように好適な実施形態では、単
一の鍵２６はサイズがｍ×ｍの搬送画像Ｃ（ｘ，ｙ）を
生成するために使用されるが（符号５０参照）、ここで
は透かし埋め込みプロセスで用いられる実際の搬送画像
２２よりも大きくなるようなｍが選択される（すなわ
ち、埋め込まれるタイル・サイズはｎ×ｎである。ｎ＜
ｍ）。異なる搬送画像Ｃi（ｘ，ｙ）（ｉ＝
１，．．．，Ｎ）は、Ｃ（ｘ，ｙ）をＮ個のｎ×ｎの領
域に細分化５２することによって大きな搬送画像Ｃ
（ｘ，ｙ）から生成することができる。Ｃ（ｘ，ｙ）の
細分化（符号５２参照）は種々の方法で行われるが、最
も簡単なのはｍをｎの整数倍に選び、セグメントＣ
（ｘ，ｙ）を重なり合わない、すなわち図６に示したよ
うな近接する領域に分割することである。
一の鍵２６はサイズがｍ×ｍの搬送画像Ｃ（ｘ，ｙ）を
生成するために使用されるが（符号５０参照）、ここで
は透かし埋め込みプロセスで用いられる実際の搬送画像
２２よりも大きくなるようなｍが選択される（すなわ
ち、埋め込まれるタイル・サイズはｎ×ｎである。ｎ＜
ｍ）。異なる搬送画像Ｃi（ｘ，ｙ）（ｉ＝
１，．．．，Ｎ）は、Ｃ（ｘ，ｙ）をＮ個のｎ×ｎの領
域に細分化５２することによって大きな搬送画像Ｃ
（ｘ，ｙ）から生成することができる。Ｃ（ｘ，ｙ）の
細分化（符号５２参照）は種々の方法で行われるが、最
も簡単なのはｍをｎの整数倍に選び、セグメントＣ
（ｘ，ｙ）を重なり合わない、すなわち図６に示したよ
うな近接する領域に分割することである。
【００４１】図７に示すように別の好適な実施形態で
は、単一の鍵２６を使用して、透かし埋め込みプロセス
で用いられる実際の搬送画像として同じサイズ（ｎ×
ｎ）の搬送画像Ｃ（ｘ，ｙ）を生成する（符号５４参
照）。次に、この最初の搬送画像Ｃ（ｘ，ｙ）を空間的
に変換することによって（符号５６参照９、異なる搬送
画像が形成される。この空間的な変換には、所定の方法
を用いて搬送画像の中心の周囲に９０°回転させるこ
と、搬送画像の水平、垂直あるいは斜軸の周囲に回転さ
せること、および搬送画像のラインかつ／または列の順
序を変えることを含むが、これに限定されるものではな
い。知覚的という点で、および／または統計上の相関と
いう点で十分に異なっている空間的再配列の数が制限さ
れるという点で、この方法は前述の実施形態よりも多少
制約される。
は、単一の鍵２６を使用して、透かし埋め込みプロセス
で用いられる実際の搬送画像として同じサイズ（ｎ×
ｎ）の搬送画像Ｃ（ｘ，ｙ）を生成する（符号５４参
照）。次に、この最初の搬送画像Ｃ（ｘ，ｙ）を空間的
に変換することによって（符号５６参照９、異なる搬送
画像が形成される。この空間的な変換には、所定の方法
を用いて搬送画像の中心の周囲に９０°回転させるこ
と、搬送画像の水平、垂直あるいは斜軸の周囲に回転さ
せること、および搬送画像のラインかつ／または列の順
序を変えることを含むが、これに限定されるものではな
い。知覚的という点で、および／または統計上の相関と
いう点で十分に異なっている空間的再配列の数が制限さ
れるという点で、この方法は前述の実施形態よりも多少
制約される。
【００４２】図８に示すように、さらに別の好適な実施
形態では、Ｎ個の異なる鍵を生成するために単一の鍵２
６は異なるビット数によって循環的にシフトされる（符
号５８参照）。次に、各異なる鍵を使用して、異なるｎ
×ｎの搬送画像を生成する（符号５４参照）。完全に異
なる搬送画像を生成するには、ただ１つのビットによっ
て最初の鍵を循環的にシフトさせれば十分である。前述
したように、この方法によって生成された異なる鍵（お
よび結果として得られる搬送画像）は暗号的に相関して
いるが、Ｎ個の独立した鍵を用いた場合に匹敵する安全
性のレベルを提供するために、最初の鍵の長さを伸ばす
ことも可能である。
形態では、Ｎ個の異なる鍵を生成するために単一の鍵２
６は異なるビット数によって循環的にシフトされる（符
号５８参照）。次に、各異なる鍵を使用して、異なるｎ
×ｎの搬送画像を生成する（符号５４参照）。完全に異
なる搬送画像を生成するには、ただ１つのビットによっ
て最初の鍵を循環的にシフトさせれば十分である。前述
したように、この方法によって生成された異なる鍵（お
よび結果として得られる搬送画像）は暗号的に相関して
いるが、Ｎ個の独立した鍵を用いた場合に匹敵する安全
性のレベルを提供するために、最初の鍵の長さを伸ばす
ことも可能である。
【００４３】画像列の各フレーム毎に異なる搬送画像が
使用されるが、すべてのフレームに対して同じメッセー
ジ画像が用いられる。その結果、各フレームの搬送画像
を決定した後に任意のフレーム数から抽出されたメッセ
ージ画像が組み合わされる。図９にこのプロセスを示す
が、ここでは各フレームに対する正しい搬送画像が決定
され（符号４８参照）、続いて、フレームに対して抽出
されたメッセージ画像が組み合わされる（符号６４参
照）。さらに、同じ搬送画像を使用するフレームがその
画像列に存在する場合（例えば、いずれの第Ｎ番目のフ
レームも同じ搬送画像を使用する可能性もある）、これ
らのフレームから直接タイルを組み合わせ、次に組み合
わされたタイルの平均からメッセージを抽出することも
できる。いずれの方法であっても、複数のフレームから
情報を組み合わせれば、抽出されたメッセージの信号対
雑音比を増大させることによりロバスト推定は向上する
ため、透かしを除去しようとするある種の攻撃を受けた
場合にもパフォーマンスは向上するかつ／または透かし
の振幅は低いレベルまで低減される。振幅をさらに小さ
くすれば透かしの可視性も低減される。
使用されるが、すべてのフレームに対して同じメッセー
ジ画像が用いられる。その結果、各フレームの搬送画像
を決定した後に任意のフレーム数から抽出されたメッセ
ージ画像が組み合わされる。図９にこのプロセスを示す
が、ここでは各フレームに対する正しい搬送画像が決定
され（符号４８参照）、続いて、フレームに対して抽出
されたメッセージ画像が組み合わされる（符号６４参
照）。さらに、同じ搬送画像を使用するフレームがその
画像列に存在する場合（例えば、いずれの第Ｎ番目のフ
レームも同じ搬送画像を使用する可能性もある）、これ
らのフレームから直接タイルを組み合わせ、次に組み合
わされたタイルの平均からメッセージを抽出することも
できる。いずれの方法であっても、複数のフレームから
情報を組み合わせれば、抽出されたメッセージの信号対
雑音比を増大させることによりロバスト推定は向上する
ため、透かしを除去しようとするある種の攻撃を受けた
場合にもパフォーマンスは向上するかつ／または透かし
の振幅は低いレベルまで低減される。振幅をさらに小さ
くすれば透かしの可視性も低減される。
【００４４】本発明の種々の適用例では、いくつかの近
接するフレームに対しては各フレーム毎に搬送画像を変
えるよりも、むしろ同じ搬送画像を使用することが好ま
しい。これによって、ある種の攻撃を受けたときに画像
列データが変えられた場合にも、透かし抽出プロセスに
は付加的なロバスト性が与えられる。例えば、劇場で投
影された映画の不正コピーを取り締まるためにビデオ・
キャムコーダを使用する場合、投影された画像（２４プ
ログレッシブ・フレーム／秒）とビデオ・キャムコーダ
（６０インターレース・フィールド／秒）との時間的サ
ンプリング・レートにずれが生じる。透かし模様をフレ
ーム毎に変える場合、ビデオ・キャムコーダが２つのフ
レーム上の異なる透かし模様を一体化することもある。
同じ透かし模様を２つのフレームに残すことによって、
不正ビデオ・コピーの任意のフィールドあるいはインタ
ーレース・フレームから透かしが抽出される可能性が高
くなる。当然、２つのフレームを越える同じ透かし模様
の表示時間が長くなれば、抽出プロセスのロバスト性は
一層高くなるかもしれないが、フレーム毎またはフレー
ムおきに透かし模様を変えるよりも透かし模様をゆっく
りと変えるほうが容易に知覚されやすくなる。
接するフレームに対しては各フレーム毎に搬送画像を変
えるよりも、むしろ同じ搬送画像を使用することが好ま
しい。これによって、ある種の攻撃を受けたときに画像
列データが変えられた場合にも、透かし抽出プロセスに
は付加的なロバスト性が与えられる。例えば、劇場で投
影された映画の不正コピーを取り締まるためにビデオ・
キャムコーダを使用する場合、投影された画像（２４プ
ログレッシブ・フレーム／秒）とビデオ・キャムコーダ
（６０インターレース・フィールド／秒）との時間的サ
ンプリング・レートにずれが生じる。透かし模様をフレ
ーム毎に変える場合、ビデオ・キャムコーダが２つのフ
レーム上の異なる透かし模様を一体化することもある。
同じ透かし模様を２つのフレームに残すことによって、
不正ビデオ・コピーの任意のフィールドあるいはインタ
ーレース・フレームから透かしが抽出される可能性が高
くなる。当然、２つのフレームを越える同じ透かし模様
の表示時間が長くなれば、抽出プロセスのロバスト性は
一層高くなるかもしれないが、フレーム毎またはフレー
ムおきに透かし模様を変えるよりも透かし模様をゆっく
りと変えるほうが容易に知覚されやすくなる。
【００４５】ホンシンガーらが記載したような空間的的
領域の透かし埋め込みプロセスの観点から本発明を論じ
てきたが、透かし埋め込みプロセスに搬送画像を用いる
空間的領域の透かし埋め込みプロセスに同じ方法を適用
することができることは明白である。いくつかの空間的
領域の透かし埋め込みプロセスが２つ以上の搬送画像を
１つの画像に使用する場合には、結果として得られる透
かし模様はメッセージ情報によって変調された後の搬送
画像の合計であることに留意することが重要である。こ
のような透かし埋め込みプロセスの１例は、ローズによ
る米国特許第５，６３６，２９２号“Ｓｔｅｇａｎｏｇ
ｒａｐｈｙ ｍｅｔｈｏｄｓ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｅ
ｍｂｅｄｄｅｄ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｄａｔａ”
に記載されている。この特許に記載されている方法も複
数の搬送画像を使用するが、この方法は本発明とは２つ
の点で根本的に異なるものである。第一に、ローズの方
法に用いられる複数の搬送画像は１つの画像に、画像列
の複数のフレームにまたがらないように使用される。第
二に、搬送画像のセットは固定されるために、フレーム
からフレームに一定である所定の透かし模様を生成す
る。フレームからフレームに１つまたは複数の搬送画像
を変えることによって画像列に透かしを埋め込む場合、
本発明をローズの方法と併せて使用することも十分に可
能である。ここでも、前述した方法の１つまたは複数を
用いて異なるキャリアを生成する際に、単一の鍵を使用
することも可能である。
領域の透かし埋め込みプロセスの観点から本発明を論じ
てきたが、透かし埋め込みプロセスに搬送画像を用いる
空間的領域の透かし埋め込みプロセスに同じ方法を適用
することができることは明白である。いくつかの空間的
領域の透かし埋め込みプロセスが２つ以上の搬送画像を
１つの画像に使用する場合には、結果として得られる透
かし模様はメッセージ情報によって変調された後の搬送
画像の合計であることに留意することが重要である。こ
のような透かし埋め込みプロセスの１例は、ローズによ
る米国特許第５，６３６，２９２号“Ｓｔｅｇａｎｏｇ
ｒａｐｈｙ ｍｅｔｈｏｄｓ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｅ
ｍｂｅｄｄｅｄ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｄａｔａ”
に記載されている。この特許に記載されている方法も複
数の搬送画像を使用するが、この方法は本発明とは２つ
の点で根本的に異なるものである。第一に、ローズの方
法に用いられる複数の搬送画像は１つの画像に、画像列
の複数のフレームにまたがらないように使用される。第
二に、搬送画像のセットは固定されるために、フレーム
からフレームに一定である所定の透かし模様を生成す
る。フレームからフレームに１つまたは複数の搬送画像
を変えることによって画像列に透かしを埋め込む場合、
本発明をローズの方法と併せて使用することも十分に可
能である。ここでも、前述した方法の１つまたは複数を
用いて異なるキャリアを生成する際に、単一の鍵を使用
することも可能である。
【００４６】ホンシンガーらによる、二次元の搬送画像
を使用した好適なデータ埋め込みおよび抽出方法を用い
て本発明を説明してきたが、一次元の搬送波信号を使用
する他の透かし埋め込み技術にも同じ概念を適用するこ
とができることに留意する。例えば、画像に対する周波
数領域の透かし埋め込み方法のいくつかは、透かし埋め
込みプロセスに疑似乱数列を使用している。前述した方
法の１つまたは複数を用いて、各フレーム毎に異なる疑
似乱数列を生成することもできる。
を使用した好適なデータ埋め込みおよび抽出方法を用い
て本発明を説明してきたが、一次元の搬送波信号を使用
する他の透かし埋め込み技術にも同じ概念を適用するこ
とができることに留意する。例えば、画像に対する周波
数領域の透かし埋め込み方法のいくつかは、透かし埋め
込みプロセスに疑似乱数列を使用している。前述した方
法の１つまたは複数を用いて、各フレーム毎に異なる疑
似乱数列を生成することもできる。
【図１】 元画像に透かしを埋め込む先行技術の方法を
示す図である。
示す図である。
【図２】 埋め込まれた透かしを含む画像から透かしを
抽出する先行技術の方法を示す図である。
抽出する先行技術の方法を示す図である。
【図３】 １つの鍵から複数のキャリアを生成する方法
および本発明のフレーム列へ複数キャリアを適用する方
法を示す図である。
および本発明のフレーム列へ複数キャリアを適用する方
法を示す図である。
【図４】 可能性のあるキャリアのセットを調査するこ
とによって所定のフレームに対するキャリアの決定方法
を示す図である。
とによって所定のフレームに対するキャリアの決定方法
を示す図である。
【図５】 大きな搬送画像をいくつかの領域に分割する
ことによって１つの鍵から複数のキャリアを生成する方
法を示す図である。
ことによって１つの鍵から複数のキャリアを生成する方
法を示す図である。
【図６】 重複しない近接する領域を形成することによ
って大きな搬送画像を小さな搬送画像に分割する方法を
示す図である。
って大きな搬送画像を小さな搬送画像に分割する方法を
示す図である。
【図７】 搬送画像を空間的に変換することによって１
つの鍵から複数のキャリアを生成する方法を示す図であ
る。
つの鍵から複数のキャリアを生成する方法を示す図であ
る。
【図８】 鍵の循環シフトを形成することによって１つ
の鍵から複数のキャリアを生成する方法を示す図であ
る。
の鍵から複数のキャリアを生成する方法を示す図であ
る。
【図９】 複数のフレームから抽出したメッセージを組
み合わせるプロセスを示す図である。
み合わせるプロセスを示す図である。
１０ 二次元の元画像、１２ 透かしが埋め込まれた画
像、１２’ 透かしが埋め込まれた画像からの近接する
タイル、１４ 二次元メッセージ画像、１４’抽出され
たメッセージ画像、１６ メッセージ・アイコン、１８
メッセージ・ビット、２０ 循環的画像重畳ステッ
プ、２２ 搬送画像、２４ 分散メッセージ画像、２６
セキュア・キー、２８ 画像倍率変更ステップ、３０
倍率変更された分散メッセージ画像、３２ 各タイル
を平均化するステップ、３４ 平均化されたタイル、３
６ 循環的相関ステップ、３８ キャリア生成ステッ
プ、４０ 搬送画像選択ステップ、４２ 透かし埋め込
みステップ、４４ 抽出プロセス、４６ 抽出されたメ
ッセージをテストするステップ、４８ 正しい搬送画像
を決定するプロセス、５０ 搬送画像生成ステップ、５
２ 細分化ステップ、５４ 搬送画像生成ステップ、５
６ 空間的変換ステップ、５８ 単一の鍵変換ステッ
プ、６４ メッセージ画像組み合わせステップ。
像、１２’ 透かしが埋め込まれた画像からの近接する
タイル、１４ 二次元メッセージ画像、１４’抽出され
たメッセージ画像、１６ メッセージ・アイコン、１８
メッセージ・ビット、２０ 循環的画像重畳ステッ
プ、２２ 搬送画像、２４ 分散メッセージ画像、２６
セキュア・キー、２８ 画像倍率変更ステップ、３０
倍率変更された分散メッセージ画像、３２ 各タイル
を平均化するステップ、３４ 平均化されたタイル、３
６ 循環的相関ステップ、３８ キャリア生成ステッ
プ、４０ 搬送画像選択ステップ、４２ 透かし埋め込
みステップ、４４ 抽出プロセス、４６ 抽出されたメ
ッセージをテストするステップ、４８ 正しい搬送画像
を決定するプロセス、５０ 搬送画像生成ステップ、５
２ 細分化ステップ、５４ 搬送画像生成ステップ、５
６ 空間的変換ステップ、５８ 単一の鍵変換ステッ
プ、６４ メッセージ画像組み合わせステップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マジッド ラバニ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ピッツ フォード ウェックスフォード グレン 36 Ｆターム(参考） 5B057 CB19 CE08 CG07 5C063 AA01 AB03 AB07 AC01 AC10 CA23 CA36 DA03 DA07 DA13 DB09 5C076 AA14 BA06 5J104 AA14
Claims (3)
- 【請求項１】 ２つ以上のフレームを有するデジタル画
像列にメッセージ・データを含む透かし信号を埋め込む
方法であって、 ａ）１つのセキュア・キーから２つ以上の異なる搬送波
信号のセットを生成するステップと、 ｂ）前記搬送波信号のセットからの搬送波信号を前記画
像列の各フレームに割り当てるステップと、 ｃ）ステップｂ）において割り当てられた対応する搬送
波信号を用いて各フレームに透かし信号を埋め込むステ
ップとからなることを特徴とする透かし信号を埋め込む
方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、前記搬
送波信号は無作為な位相の搬送画像であり、前記埋め込
みステップが、 ｃ１）前記メッセージ・データを表すメッセージ画像を
生成するステップと、 ｃ２）前記メッセージ画像を各搬送画像に重畳して分散
メッセージ画像列を生成するステップと、 ｃ３）前記分散メッセージ画像を前記デジタル画像列の
各々のフレームと組み合わせるステップとを含むことを
特徴とする方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の方法であって、前記搬
送波信号のセットが、各搬送波信号に対するセキュア・
キーを周期的に変えることによって生成されることを特
徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/736,047 | 2000-12-13 | ||
| US09/736,047 US6792130B1 (en) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | System and method for embedding a watermark signal that contains message data in a digital image |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002290936A true JP2002290936A (ja) | 2002-10-04 |
Family
ID=24958288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001379584A Pending JP2002290936A (ja) | 2000-12-13 | 2001-12-13 | メッセージ・データを含む透かし信号をデジタル画像列に埋め込むシステムおよび方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6792130B1 (ja) |
| EP (1) | EP1217840A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002290936A (ja) |
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| JP2016061829A (ja) * | 2014-09-16 | 2016-04-25 | セイコーエプソン株式会社 | 頭部装着型表示装置、頭部装着型表示装置の制御方法、および、コンピュータープログラム |
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| EP1195047B1 (en) | 1999-03-18 | 2004-06-23 | British Broadcasting Corporation | Watermarking |
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2001
- 2001-12-03 EP EP01204662A patent/EP1217840A3/en not_active Withdrawn
- 2001-12-13 JP JP2001379584A patent/JP2002290936A/ja active Pending
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Also Published As
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|---|---|
| EP1217840A3 (en) | 2004-07-14 |
| EP1217840A2 (en) | 2002-06-26 |
| US6792130B1 (en) | 2004-09-14 |
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