JP2003244426A

JP2003244426A - 画像処理装置及び画像処理方法

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Publication number: JP2003244426A
Application number: JP2002355686A
Authority: JP
Inventors: Tomochika Murakami; 友近村上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2003-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】回転処理、スケーリング処理、平行移動処理
等の幾何的な加工編集処理に対して強い耐性を持つ電子
透かしを埋め込む画像処理装置及び画像処理方法、並び
に画像の回転処理等の加工編集処理後も埋め込まれた電
子透かしを正しく抽出することができる画像処理装置及
び画像処理方法を提供する。【解決手段】まず、フーリエ変換手段９０１は、画像
入力手段９００から入力された画像を振幅成分データと
位相成分データとに変換する。次に、包絡線リングパタ
ーン生成手段９０２は、振幅成分データ上に円を包絡線
とした直線群で表される電子透かし情報の埋め込みパタ
ーンを生成する。さらに、包絡線リングパターン埋め込
み手段９０３によって、直線上の所定位置に電子透かし
情報が埋め込まれる。そして、逆フーリエ変換手段９０
４が、電子透かし情報が埋め込まれた振幅成分データを
位相成分データを用いて逆周波数変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル画像に
電子透かしを埋め込む画像処理装置及び画像処理方法、
並びに埋め込まれた電子透かしをディジタル画像から抽
出する画像処理装置及び画像処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ及び情報通信ネット
ワークの急速な発達により、文字、画像及び音声等の様
々なコンテンツがディジタルデータ化されている。ディ
ジタルデータは、それ自身経年変化による劣化がなく、
いつまでも完全な状態で保存することができる。しか
し、その一方で、容易にデータの複製が可能であるた
め、コンテンツの著作権の保護が大きな問題となってい
る。したがって、著作権保護のためのセキュリティ技術
の重要性は急速に増してきている。

【０００３】ここで、著作権を保護するための技術の一
つとして「電子透かし」がある。電子透かしとは、ディ
ジタル化された画像データ、音声データ、文字データ等
のコンテンツに埋め込まれている情報（透かし情報）が
わからないように、すなわち、埋め込まれるデータの品
質に影響を及ぼさないように各種情報を埋め込む技術で
ある。例えば、透かし情報として、著作権保有者の名前
や購入者のＩＤ等を埋め込むことで、違法な複製による
無断使用の抑制に用いることが可能である。

【０００４】また電子透かしには、著作権保護だけでな
く、あらかじめディジタルデータ全体に情報を埋め込ん
でおき、ディジタルデータ中に埋めこまれた情報の整合
性を取ることで、ディジタルデータに加えられた改ざん
位置の検出等にも応用することができる。

【０００５】一般に、電子透かしの方法は、ディジタル
データ中においてデータの変更が加えられた場合であっ
ても品質に影響を及ぼしにくい部分に透かし情報を埋め
込む方法が用いられている。したがって、電子透かしが
埋め込まれたディジタルデータの「埋め込まれる前のオ
リジナルのディジタルデータと比較した品質」、「電子
透かしの耐性の強さ」、「埋め込み可能な情報量」の３
つは、それぞれトレードオフの関係になっている。

【０００６】ここで、「電子透かしの耐性の強さ」と
は、電子透かしが埋め込まれたディジタルデータに様々
な加工編集処理が加えられた後にも、埋めこまれた情報
を抽出することができる程度を意味する。例えば、電子
透かしが埋め込まれたディジタル画像に対する加工編集
処理として、ディジタル画像の「ＪＰＥＧ圧縮処理」、
「回転処理」、「スケーリング処理」、「平行移動処
理」等が挙げられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二つの
領域の画素値の大きさの差を利用し、情報を埋め込むパ
ッチワークやスペクトル拡散法に代表される電子透かし
は、抽出の際に透かし情報の埋め込み位置を正しく検出
する必要があるため、画像の回転処理、スケーリング処
理、平行移動処理等の幾何的な加工編集処理を行った場
合、透かし情報を正しく抽出することが難しいという問
題があった。

【０００８】本発明は、このような事情を考慮してなさ
れたものであり、回転処理、スケーリング処理、平行移
動処理等の幾何的な加工編集処理に対して強い耐性を持
つ電子透かしを埋め込む画像処理装置及び画像処理方
法、並びに画像の回転処理等の加工編集処理後も埋め込
まれた電子透かしを正しく抽出することができる画像処
理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、人間に見えない又は見えにくいように電
子透かし情報を画像中に埋め込む画像処理装置であっ
て、画像を周波数変換して振幅成分データと位相成分デ
ータとに変換する周波数変換手段と、生成された振幅成
分データ上に所定の包絡線を有する直線群で表される電
子透かし情報の埋め込みパターンを生成する埋め込みパ
ターン生成手段と、前記埋め込みパターンにおける直線
上の所定位置に電子透かし情報を埋め込む電子透かし情
報埋め込み手段と、前記電子透かし情報が埋め込まれた
振幅成分データを前記位相成分データを用いて逆周波数
変換する逆周波数変換手段とを備えることを特徴とす
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
一実施形態による画像処理装置について説明する。

【００１１】図１は、本発明による画像処理装置で用い
られる電子透かしパターンの一例を説明するための図で
ある。図１では、ｘｙ空間上の原点を中心とした半径Ｒ
の円の円周上の点（Ｒcosφ，Ｒsinφ）からの接線が、
１０度間隔で設定された角度φで描かれている。図１に
おける符号１０１は、円周上の点（Ｒcosφ，Ｒsinφ）
から一方向に向かって伸びた接線が描かれたものであ
り、符号１０２では、双方向に伸びる接線が描かれてい
る。すなわち、円周上の点（Ｒcosφ，Ｒsinφ）におけ
る接線である直線群の包絡線は、原点を中心とした半径
Ｒの円となる。

【００１２】次に、図１に示された図形を数式で表示す
る。図２は、円周上の点（Ｒcosφ，Ｒsinφ）における
接線と接点で直交する線分の傾きを説明するための図で
ある。図２に示すように、半径Ｒの円周上の点における
接線方向のベクトルは、原点から円周上の点（Ｒcos
φ，Ｒsinφ）に向かうベクトル（Ｒcosφ，Ｒsinφ）
と直交することから、（−sinφ，cosφ）で表すことが
できる。

【００１３】従って、図１に示される直線群上の（ｘ，
ｙ）座標は、パラメータｔを用いた媒介変数表示によ
り、次式のように表すことができる。

【００１４】ｘ＝Ｒcosφ−ｔsinφ （１）ｙ＝Ｒsinφ＋ｔcosφ （２）尚、図１においては、ｔ＜０の場合について表示されて
いる。本実施形態では、上述したような直線群で表され
る電子透かしパターンを透かし情報を埋め込むための基
本パターンとして使用する。

【００１５】次に、図１に示された直線群や円等の図形
を画像中から検出するための有効な手法であるハフ（Ho
ugh）変換について説明する。一般に、ある方程式で表
現することが可能な直線、円、楕円等の図形は、パラメ
ータが決まればその形状や画像中の位置を決定すること
ができる。このように、パラメータによって表現するこ
とができる図形を求める方法の一つとしてハフ変換が知
られている。

【００１６】このハフ変換による直線検出の一例につい
て説明する。例えば、ｘｙ空間上のある直線の方程式を
ｙ＝ｍｘ＋ｃとすると、この直線上の任意の点（ｘ₀，
ｙ₀）は次式を満足する。

【００１７】ｙ₀＝ｍｘ₀＋ｃ（３）ここで、（ｍ，ｃ）を変数として考えると、ｍｃ空間上
に対して直線を描くことができる。これを直線検出の対
称である１本の直線を構成する全ての画素について行う
と、ｍｃ空間上の直線群はある１点（ｍ₀，ｃ₀）の交点
を持ち、その交点が直線を検出するために求めるパラメ
ータ（ｍ，ｃ）の値となる。

【００１８】図３は、ｘｙ空間における直線上の点のｍ
ｃ空間への写像を説明するための図である。図３におい
て、符号３０１で示されるｘｙ空間上の点Ａ１、Ｂ１、
Ｃ１は、符号３０２で示されるｍｃ空間上のそれぞれ直
線ａ１、ｂ１、ｃ１に写像される。そして、写像後の直
線の交点座標が上述した（ｍ₀，ｃ₀）となる。

【００１９】以上、ハフ変換を用いた直線検出の原理を
述べたが、具体的にコンピュータを用いてプログラム処
理する場合は、ｍｃ空間に相当する２次元配列を用意し
ておき、ｍｃ空間に直線が引かれたときに当該直線が通
る２次元配列の要素を１ずつインクリメントするという
操作に置き換えればよい。しかし、ｍｃ空間への写像の
場合、ｙ軸に平行な直線の傾きｍの数は無限大であるた
め、高精度で直線検出をするためには非常に大きな配列
を準備する必要がある。

【００２０】そこで、直線の式をρ＝ｘcosθ＋ｙsinθ
で表現すると、直線上の任意の座標（ｘ₀，ｙ₀）は、次
式を満足する。

【００２１】ρ＝ｘ₀cosθ＋ｙ₀sinθ （４）図４は、ｘｙ空間における直線上の点のθρ空間への写
像を説明するための図である。図４において、ρは原点
から直線への垂線の長さ、θは当該垂線とｘ軸とのなす
角度である。式（４）を用いることによって、ｘｙ空間
における点はθρ空間に写像されたとき、正弦波として
表現される。図４において、符号４０１で示されるｘｙ
空間上の点Ａ２、Ｂ２、Ｃ２は、符号４０２で示される
θρ空間上では、それぞれ正弦波ａ２、ｂ２、ｃ２に写
像され、この場合も一点で交わる。したがって、ｍｃ空
間の場合と同様に、θρ空間においても交点を求めるこ
とによってｘｙ空間における直線を検出することが可能
である。

【００２２】また、ρの値は最大でも対象画像の対角線
程度の有限の長さであり、θの値は０〜２πの範囲内だ
けで全方向の直線に対応することができるので、通常の
写像ではθρ空間がよく用いられる。上述したハフ変換
の長所は、検出される直線が不連続で途切れていても一
定の点が直線上に並んでいれば検出可能な点や、線が画
像中に複数本あっても一括して処理することができる点
にある。

【００２３】次に、図１で示された電子透かしパターン
の図形に対して、θρ空間へのハフ変換を適用する。ｘ
ｙ空間からθρ空間への変換の式は、次式で表すことが
できる。

【００２４】 ρ＝ｘcosθ＋ｙsinθ （５）式（１）及び式（２）を式（５）に代入すると次式のよ
うに変形することができる。

【００２５】 ρ＝（Ｒcosφ−ｔsinθ）cosθ＋（Ｒsinφ＋ｔcosφ）sinθ ＝Ｒcos（θ−φ）＋ｔsin（θ−φ）（６）式（６）は、円の接線上の位置を示すパラメータｔの値
に関係なく、θ＝φのときは、必ず（θ，ρ）＝（φ，
Ｒ）を通過することを意味する。すなわち、半径Ｒの円
周上の点（ｘ，ｙ）＝（Ｒcosφ，Ｒsinφ）における接
線をハフ変換によるθρ空間へ写像は、すべてのパラメ
ータｔについて（θ，ρ）＝（φ，Ｒ）を通過するの
で、（θ，ρ）＝（φ，Ｒ）が最大値の要素を有するこ
とになる。

【００２６】図５は、図１に示される図形に対してハフ
変換によるθρ空間へ写像の計算結果を説明するための
図である。尚、図５においては、ρが正の場合のみを表
示している。図５に示されるように、φ＝０、１０、２
０、・・・、３５０度の場合における円上の点の接線が、
それぞれθρ空間上の（θ，ρ）＝（φ，Ｒ）のピーク
と対応している。

【００２７】ここで、半径Ｒの円周上の点（ｘ，ｙ）＝
（Ｒcosθ，Ｒsinθ）から、接線を引く場合に１ビット
の情報を埋め込む。ここで、ｘｙ空間からθρ空間への
写像により得られるρ＝Ｒ上に一定間隔で並ぶピーク値
から、１ビットの埋め込まれた情報を抽出することが可
能である。すなわち、１ビットの情報が一本の直線に対
応した複数の直線の包絡線が円となる基本パターンは、
複数ビット情報を秘匿するための基本パターンとなる。
また、θρ空間へのハフ変換は、上記パターンから付加
情報を抽出するための基本処理となる。

【００２８】次に、図１の基本パターンによる図形に対
して、回転処理およびスケーリング処理を加えた場合、
ハフ変換によるθρ空間への写像に現れる影響を考えて
みる。式（６）から、図１の基本パターンによる図形に
回転（φ→φ＋Δφ）が加わった場合、θρ空間へのハ
フ変換の結果は、ピークの出現位置がφ座標で平行移動
(φ→φ＋Δφ)するに過ぎない。

【００２９】同様に、図１の基本パターンによる図形に
スケーリング処理（Ｒ→ａＲ）が加わった場合、θρ空
間へのハフ変換の結果は、ピーク列の出現位置がρ座標
で平行移動（Ｒ→ａＲ）するに過ぎない。即ち、図１の
パターンによる図形に対して、回転処理、スケーリング
処理等の加工編集が加えられた場合にも、容易に抽出を
行うことができる。また、ハフ変換の特徴を考えたと
き、１ビットの情報は必ずしも１本の直線に対応してい
なくてもよく、直線上の複数の点から成る点列でもよい
ことが分かる。

【００３０】以下、多数の情報を埋め込むことができる
ように、複数の直線の包絡線が円となる基本パターンを
数式的に表す。

【００３１】ｘ＝Ｒ_jcosφ_i−ｔ_msinφ_i （７）ｙ＝Ｒ_jcosφ_i−ｔ_msinφ_i （８）ここで、ｘ、ｙはそれぞれ、透かしパターンのｘ座標、
ｙ座標における位置を表す。図６は、半径Ｒ_jの円の円
周上の位置（φ_i，Ｒ_j）を表現するための極座標表示で
ある。尚、ｔ_mは、直線上の点を表すためのパラメータ
である。

【００３２】さらに、半径の異なる複数の円Ｒ１、Ｒ２
から複数の接線を引くことによって、情報を冗長に埋め
込んで耐性の向上を図り、また情報量を増加させること
も可能である。

【００３３】図７は、半径Ｒ１、Ｒ２の２つの円におけ
る複数の接線を描いた基本パターンを説明するための図
である。また、図８は、図７に示される２種類の基本パ
ターンのθρ空間へのハフ変換を説明するための図であ
る。尚、図８はρが正の場合のみを表示している。図８
に示すように、複数の円から複数の接線を描いた場合で
も、ハフ変換によるθρ空間への写像のピークの抽出が
可能であり、情報の冗長化、情報量の増加を実現するこ
とができる。

【００３４】次に、１または０の数値からなるｎビット
の付加情報ｂ_i，（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）と直線との対
応付けの方法の一例について述べる。尚、付加情報ｂ_i
と直線との関係は、情報を抽出するための鍵情報となる
ものであり、以下に述べるものの他にも種々の対応付け
の方法が考えられる。

【００３５】まず、ｎビットの付加情報ｂ_iの先頭に１
ビットを加えてｎ＋１ビットの情報にする。この先頭に
加えられた１ビットの情報を開始位置を示すための特別
なビットであるスタートビットｓ１とし、常にそのビッ
ト情報は１とする。次に、式（９）に基づいて、付加情
報のビットｂ_iと直線とを関係付ける。

【００３６】φ_i＝ｐ×ｉ×ｂ_i＋ｑ（９）ここで、ｉはビット情報の順序、ｐは角度間隔、ｑはス
タートビットｓ１に対応する直線に対応したものであ
る。また、スタートビットｓ１に対応した直線は、他の
ビットに対応する直線に比べて識別可能な特徴を持つも
のとする。

【００３７】また、本実施形態において、式（７）、式
（８）で記述される直線群の包絡線が円になるパターン
を「包絡線リングパターン」と呼ぶ。

【００３８】以下、上述した包絡線リングパターンで様
々な付加情報を埋め込む付加情報を埋め込む画像処理装
置の適用例について述べる。

【００３９】＜第１の実施形態＞第１の実施形態では、
包絡線リングパターンを離散フーリエ変換されたフーリ
エ振幅スペクトル上に適用し、回転・スケーリング・平
行移動の各編集加工処理に耐性のある電子透かしを実現
する。上述したように、包絡線リングパターンを原画像
のフーリエ振幅スペクトル上に配置することで、平行移
動処理の影響を無視することができる。

【００４０】また、画像の回転処理（Δφ）やスケーリ
ング処理（ａ倍）は、フーリエ変換の基本的性質からフ
ーリエ振幅スペクトルの回転処理（Δφ）とスケーリン
グ処理（周波数１／ａ倍、振幅１／ａ）となることか
ら、包絡線リングパターンのハフ変換の性質がほぼその
まま適用可能である。尚、フーリエ変換の振幅スペクト
ルの対称性を満たすように直線を配置する必要がある。

【００４１】以下、付加情報のディジタル画像への埋め
込み、及び埋め込まれた付加情報のディジタル画像への
抽出について詳細に説明する。

【００４２】図９は、本発明の一実施形態による電子透
かしを埋め込むための画像処理装置の構成を示すブロッ
ク図である。図９に示される画像処理装置は、大きく画
像入力手段９００と電子透かし埋め込み手段９０８とか
ら構成される。図９において、画像入力手段９００は、
付加情報が埋め込まれるディジタル画像を入力するため
の装置であり、フーリエ変換手段９０１に接続されてい
る。

【００４３】フーリエ変換手段９０１は、入力されたデ
ィジタル画像のフーリエ変換処理を行うための装置であ
り、画像解析手段９０７、包絡線リングパターン埋め込
み手段９０３、逆フーリエ変換手段９０４に接続してい
る。画像解析手段９０７は、画像の解析を行うための装
置であり、包絡線リングパターン生成手段９０２に接続
している。本実施形態では、周波数変換の一例としてフ
ーリエ変換を用いている。

【００４４】また、付加情報入力手段９０５は、ディジ
タル画像に埋め込む付加情報（電子透かし情報）を入力
するための装置であり、包絡線リングパターン生成手段
９０２に接続している。さらに、パラメータ入力手段９
０６は、透かしの強度や埋め込み毎に変化するパラメー
タを入力するための装置であり、包絡線リングパターン
生成手段９０２と包絡線リングパターン埋め込み手段９
０３とに接続している。

【００４５】埋め込み毎に変化するパラメータとして
は、ユーザＩＤや時間情報、埋め込みに用いたハードウ
ェアの機種番号、ソフトウェアのシリアル番号、画像内
の付加情報を埋め込むブロックの位置等の環境情報など
が挙げられる。ここで、図２０は、付加情報を繰り返し
埋め込む様子を示した図である。付加情報を画像に繰り
返し埋め込む場合には、図２０に示されるように、最小
埋め込み単位のブロック２２０１をタイル状に画像２０
０１に複数配置する。ここで、ブロックの位置とは、ブ
ロックの位置や座標を表すものとする。

【００４６】包絡線リングパターン生成手段９０２は、
入力された付加情報とフーリエ変換手段９０１で生成さ
れたフーリエ振幅スペクトルとに基づいて、包絡線リン
グパターンを生成する装置である。包絡線リングパター
ン生成手段９０２は、さらに包絡線リングパターン埋め
込み手段９０３に接続している。

【００４７】また、包絡線リングパターン埋め込み手段
９０３は、フーリエ変換手段９０１で生成されたフーリ
エ振幅スペクトルと、包絡線リングパターン生成手段９
０２で生成された包絡線リングパターンと、パラメータ
入力手段９０６から入力された透かしの強度や埋め込み
毎に変換するパラメータとに基づいて、包絡線リングパ
ターンをフーリエ振幅スペクトルに埋め込むための装置
である。包絡線リングパターン埋め込み手段９０３は、
さらに逆フーリエ変換手段９０４に接続している。

【００４８】逆フーリエ変換手段９０４は、フーリエ変
換手段９０１で生成されたフーリエ位相スペクトルと、
包絡線リングパターンが埋め込まれたフーリエ振幅スペ
クトルとから電子透かし（付加情報）が埋め込まれた画
像を生成するための装置である。

【００４９】すなわち、本発明は、人間に見えない又は
見えにくいように電子透かし情報を画像中に埋め込む画
像処理装置であって、画像を周波数変換して振幅成分デ
ータと位相成分データとに変換する周波数変換手段（フ
ーリエ変換手段９０１）と、生成された振幅成分データ
上に所定の包絡線を有する直線群で表される電子透かし
情報の埋め込みパターンを生成する埋め込みパターン生
成手段（包絡線リングパターン生成手段９０２）と、埋
め込みパターンにおける直線上の所定位置に電子透かし
情報を埋め込む電子透かし情報埋め込み手段（包絡線リ
ングパターン埋め込み手段９０３）と、電子透かし情報
が埋め込まれた振幅成分データを位相成分データを用い
て逆周波数変換する逆周波数変換手段（逆フーリエ変換
手段９０４）とを備えることを特徴とする。

【００５０】また、本発明は、画像中に電子透かし情報
を埋め込むときの透かしの強度または埋め込み毎に変化
するパラメータを入力するパラメータ入力手段９０６を
さらに備えることを特徴とする。さらに、本発明は、包
絡線は円であることを特徴とする。

【００５１】上述した構成の画像処理装置の動作手順に
ついて説明する。図１０は、本実施形態による画像処理
装置の電子透かし埋め込み手順について説明するための
フローチャートである。まず、画像入力手段９００から
原画像（ディジタル画像）が入力される（ステップＳ１
０１）。次に、フーリエ変換手段９０１において入力さ
れた画像のフーリエ変換が行われ、フーリエ振幅スペク
トルとフーリエ位相スペクトルとが生成される（ステッ
プＳ１０２）。

【００５２】さらに、付加情報入力手段９０５から付加
情報が入力され、パラメータ入力手段９０６から透かし
の強度や埋め込み毎に変化するパラメータが入力される
（ステップＳ１０３）。

【００５３】包絡線リングパターン生成手段９０２で
は、上述した式（９）等を用いて、スタートビットｓ１
を含む付加情報と包絡線リングパターンの直線との対応
付けが行われる。このとき、ビット情報「１」を埋め込
む場合には、包絡線リングパターンのビット情報に対応
する直線上に複数の埋め込み位置を選択することとする
（ステップＳ１０４）。また、ビット情報「０」を埋め
込む場合には、包絡線リングパターンのビット情報に対
応する直線上には埋め込み位置を選択しないとこととす
る。

【００５４】また、別の手法としては、ビット情報
「１」及びビット情報「０」の両方のビット情報につい
て、包絡線リングパターンのビット情報に対応する直線
上に複数の埋め込み位置を選択する。そして、包絡線リ
ングパターン埋め込み手段９０３における埋め込み処理
で、それぞれ正と負の方向にフーリエ振幅スペクトルを
変調する方法なども考えられる。

【００５５】ここで、包絡線リングパターン生成手段９
０２では、電子透かしの耐性を向上させたり、電子透か
し埋め込み画像の画質を維持するために、フーリエ変換
手段９０１から入力される原画像のフーリエ振幅スペク
トルや、パラメータ入力手段９０６から入力される透か
しの強度や埋め込み毎に変化するパラメータ等に応じ
て、包絡線リングパターンの円の半径Ｒ_jを変化させる
処理を行ってもよい。

【００５６】まず、画像解析手段９０７を用い、原画像
のフーリエ振幅スペクトルに依存して、包絡線リングパ
ターンの円の半径Ｒ_jを変化させる場合の処理について
述べる。

【００５７】図１１は、入力された原画像をフーリエ変
換処理することによって生成されたフーリエ振幅スペク
トルを説明するための図である。図１１において、半径
Ｉ_Mの円１１０１の内側部分（斜線部分）には、比較的
強い振幅スペクトルが含まれているものとする。

【００５８】ここで、包絡線リングパターンの円の半径
Ｒ_jが比較的強い振幅スペクトルが含まれている半径Ｉ_M
の内側部分との境界（半径Ｉ_Mの円１１０１）よりも小
さい場合には、包絡線リングパターンの埋め込みによ
り、元の画像の特徴を損なう可能性がある。また、ビッ
ト情報の抽出時に画像本来のフーリエ振幅スペクトルの
影響を受けて抽出を誤る可能性もある。

【００５９】このため、包絡線リングパターン生成手段
９０３では、入力される原画像のフーリエ振幅スペクト
ルに応じて、包絡線リングパターンの円の半径Ｒ_jをＲ_j
≧Ｉ _Mとなるように変化させる。尚、画像解析手段９０
７は不可欠の機能ではなく、必要に応じて用いる形態を
とってもよい。

【００６０】次に、パラメータ入力手段９０６から入力
される透かしの強度パラメータに応じて、包絡線リング
パターンの円の半径Ｒ_jを変化させることによって、透
かしの耐性を変化させる場合について述べる。

【００６１】ローパスフィルタ的な効果があるＪＰＥＧ
圧縮、印刷・スキャン処理（電子透かしが埋め込まれた
画像を印刷し、再びスキャニングして検出する処理）に
対しては、包絡線リングパターンの円の半径Ｒ_jを小さ
くし、低周波成分に包絡線リングパターンを埋め込むと
耐性を強化することができる。また、高周波成分の変化
は人間にあまり知覚されない性質があるため、透かしの
強度があまり必要でない場合には、包絡線リングパター
ンの円の半径Ｒ_jを大きくするとよい。

【００６２】上述したように、包絡線リングパターンの
円の半径Ｒ_jを変化させることで、透かしの強度パラメ
ータに応じて、透かしの強さを変化させることができ
る。このように、包絡線リングパターンは、円の半径Ｒ
_jを変化させることで、埋め込むフーリエ振幅スペクト
ルの対応する周波数成分を選択できる利点がある。

【００６３】また、パラメータ入力手段９０６から入力
される透かしの強度パラメータによって、付加情報の各
ビットに対応する包絡線リングパターンの直線上の埋め
込み点数を変化させてもよい。包絡線リングパターンに
おける直線は、ハフ変換の特性上、必ずしも完全な直線
である必要はなく、ハフ変換を実行する際に直線を検出
するために十分な数の埋め込み点が直線上に存在すれば
よい。この操作は、式（７）及び式（８）において、埋
め込み点ｔ_mの数を増やす操作に相当する。

【００６４】さらに、埋め込み毎に変化する付加情報、
時間情報、ユーザＩＤ等の各種パラメータに応じて、包
絡線リングパターンの半径Ｒ_jや包絡線リングパターン
の直線上の埋め込み点ｔ_mの位置及び数をランダムに変
化させてもよい。これにより、透かしの埋め込み位置を
分かりにくくする効果がある。画像に加わった幾何変換
等を判定する位置信号は、共通信号として用いられる場
合が多いが、この操作は、共通信号が容易に解析される
ことを防ぐ効果がある。

【００６５】従来の電子透かし技術では、情報信号ｂ_i
や位置合わせ信号ｓ１の埋め込み位置は固定であったた
め、一度埋め込み位置が判別されてしまうと、情報信号
や位置合わせ信号を除去することが容易になり、外部か
らの改ざん等の危険性があった。しかし、埋め込み位置
を付加情報や埋め込みを行うタイミングによって可変に
することによって、電子透かしを除去することをより困
難にすることができる。なお、スタートビットｓ１に関
しては、スタートビットｓ１に対応する包絡線リングパ
ターンの直線上の埋め込み点数ｔ_mを増やすなど、他の
付加情報ｂ_iとの識別が可能なようにしておく。

【００６６】その後、包絡線リングパターン埋め込み手
段９０３では、原画像のフーリエ振幅スペクトルに対
し、包絡線リングパターン生成手段９０２で決められた
位置で孤立点が生成される（ステップＳ１０５）。孤立
点とは、周囲と比べて値が異なった点であるとする。こ
こで、包絡線リングパターン埋め込み手段９０３で行う
処理について詳しく述べる。

【００６７】包絡線リングパターン埋め込み手段９０３
では、包絡線リングパターン生成手段９０２で決定され
た各ビット情報に対応する埋め込み位置に相当する原画
像のフーリエ振幅スペクトルが変更される。

【００６８】図１２は、包絡線リングパターン埋め込み
手段９０３で行われるフーリエ振幅スペクトルの変更を
説明するための図である。図１２において、符号１２０
１で表される図は、包絡線リングパターン埋め込み手段
９０３での処理を分かり易くするため、原画像のフーリ
エ振幅スペクトルの値を半径ｒ方向に１次元で表示した
図である。

【００６９】包絡線リングパターン埋め込み手段９０３
では、各ビット情報に対応する埋め込み位置ｒ’の位置
に対応する原画像のフーリエ振幅スペクトルの振幅を符
号１２０２に示される図のｒ’の位置で示される振幅成
分のように増加させる。

【００７０】すなわち、埋め込み位置ｒ’の周囲のフー
リエ振幅スペクトルの分布を考慮して、できるだけ原画
像の画質に影響がなく、かつ、周囲の画素と比較して孤
立点として認識されるように、埋め込み位置ｒ’におけ
るフーリエ振幅スペクトルに正（または負の）変更を加
える。このとき、パラメータ入力手段９０６から透かし
の強度パラメータが入力された場合には、透かしの強度
パラメータに応じて、変更量を加減する。

【００７１】尚、フーリエ振幅スペクトルの軸上の点に
埋め込むと、比較的目に付き易いパターンが発生する可
能性があるので、軸上には孤立点を作らないように、包
絡線リングパターン生成手段９０２で埋め込み位置を選
択するようにしてもよい。

【００７２】最後に、フーリエ逆変換手段９０４は、包
絡線リングパターンが埋め込まれたフーリエ振幅スペク
トルとフーリエ変換手段９０１から入力されるフーリエ
位相スペクトルとから、電子透かしが埋め込まれた画像
を生成する（ステップＳ１０６）。以上が電子透かしを
埋め込むための本発明による画像処理装置の動作手順で
ある。

【００７３】次に、上述した手順で電子透かしが埋め込
まれた画像から、電子透かしを抽出するための画像処理
装置について説明する。図１３は、本実施形態における
電子透かしを抽出するための画像処理装置の構成を示す
ブロック図である。

【００７４】入力手段１３００は、上述した手順で作成
された電子透かしが埋め込まれた画像を入力するための
装置であり、フーリエ変換手段１３０１に接続してい
る。フーリエ変換手段１３０１は、入力された電子透か
し埋め込み画像をフーリエ変換する装置であり、低域成
分除去手段１３０２に接続している。低域成分除去手段
１３０２は、フーリエ振幅スペクトルの低周波領域を除
去する装置であり、極座標関数解析手段１３０７に接続
している。

【００７５】極座標関数解析手段１３０７は、第１の実
施形態では、エッジ抽出手段１３０３、二値化手段１３
０４、ハフ変換手段１３０５から成る。

【００７６】エッジ抽出手段１３０３は、ラプラシアン
フィルタ等の微分フィルタを用いて画像中のエッジ検出
処理を行う装置であり、二値化手段１３０４に接続して
いる。二値化手段１３０４は、しきい値を用いてエッジ
画像を二値化する装置であり、ハフ変換手段１３０５に
接続している。ハフ変換手段１３０５は、二値化画像に
対して上述したハフ変換処理を行う装置である。

【００７７】極座標関数解析手段１３０７は、付加情報
抽出手段１３０６に接続している。付加情報抽出手段１
３０６は、極座標関数解析データに基づいて、画像中に
埋め込まれた付加情報を抽出する装置である。

【００７８】すなわち、本発明は、所定の包絡線を有す
る直線上の所定位置に、人間に見えない又は見えにくい
ように電子透かし情報が埋め込まれた画像から、電子透
かし情報を抽出するための画像処理装置であって、画像
中における極値を算出する極座標関数解析手段１３０７
と、算出された極値の位置から、前記画像に埋め込まれ
た電子透かし情報を抽出する電子透かし情報抽出手段
（付加情報抽出手段１３０６）とを備えることを特徴と
する。

【００７９】また、本発明は、極座標関数解析手段１３
０７が、電子透かし情報が埋め込まれた位置を検出する
埋め込み位置検出手段（エッジ抽出手段１３０３）と、
人間に見えない又は見えにくいように電子透かし情報が
埋め込まれた画像中において検出された埋め込み位置の
画素と残りの画像中の画素とから構成される二値化画像
を生成する二値化手段１３０４と、生成された二値化画
像に対してハフ変換を実行してハフ変換画像を生成する
ハフ変換手段１３０５とを備えることを特徴とする。

【００８０】また、本発明は、人間に見えない又は見え
にくいように電子透かし情報が埋め込まれた画像を周波
数変換して振幅成分データを生成する周波数変換手段
（フーリエ変換手段１３０１）と、生成された振幅成分
データから低周波成分を除去する低域成分除去手段１３
０２とをさらに備え、低周波成分が除去された画像から
埋め込まれた電子透かし情報を抽出することを特徴とす
る。

【００８１】次に、図面を参照して、図１３に示される
画像処理装置の動作手順について説明する。図１４は、
図１３に示される付加情報を抽出するための画像処理装
置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
まず、電子透かしが埋め込まれた画像が、入力手段１３
００によって入力される（ステップＳ１４１）。入力さ
れた電子透かしが埋め込まれた画像は、フーリエ変換手
段１３０１においてフーリエ変換が実行され、フーリエ
振幅スペクトルが生成される（ステップＳ１４２）。

【００８２】生成されたフーリエ振幅スペクトルは低域
成分除去手段１３０２に入力され、画像特有の周波数成
分の影響が大きく、包絡線リングパターンの存在する可
能性が低いフーリエ振幅スペクトルの低周波領域が除去
される（ステップＳ１４３）。尚、低域成分除去手段１
３０２は、画像特有の周波数成分の影響を除去するため
に導入される手段であり、必ずしも不可欠な処理を行う
装置ではない。すなわち、この低域成分除去手段１３０
２は、付加情報の抽出精度を高めるために導入されてい
る。

【００８３】次に、低周波数成分が除去されたフーリエ
振幅スペクトルに対し、エッジ抽出手段１３０３の作動
により、ラプラシアンフィルタ等の微分フィルタのエッ
ジ検出処理が行われる（ステップＳ１４４）。図１５
は、画像処理装置におけるエッジ検出手段１３０３の処
理内容を簡単に説明するための図である。尚、図１５に
示される例では、処理内容の説明を簡単に行うために１
次元で表示されている。

【００８４】図１５において、符号１５０１で示される
図は、図１２における符号１２０１で示される電子透か
しの埋め込みが行われていない場合のフーリエ振幅スペ
クトルに対してラプラシアンフィルタ等の微分フィルタ
を用いてエッジを検出した結果を示している。符号１５
０２は、図１２における符号１２０２で示される電子透
かしが埋め込まれた場合のフーリエ振幅スペクトルに対
して微分フィルタ（ラプラシアンフィルタ等）を用いて
エッジを検出した結果を示している。

【００８５】尚、上述したように、電子透かしを埋め込
むための画像処理装置の包絡線リングパターン埋め込み
手段９０３において、包絡線リングパターンがエッジと
して検出されるように埋め込まれている。

【００８６】エッジ検出がされた画像は、二値化手段１
３０４に入力され、そこで所定のしきい値を用いて二値
化処理が行われる（ステップＳ１４５）。ここでは、図
１５における符号１５０２で示されるエッジ検出処理後
の画像データに対して、あるしきい値１５０３を導入し
て二値化処理が行われる。すなわち、しきい値１５０３
を超えるエッジ検出された画像データを１、しきい値以
下の画像データ０として二値化画像が生成される。

【００８７】生成された二値化画像は、ハフ変換手段１
３０５に入力され、上述したようなハフ変換処理が行わ
れ、θρ空間への写像画像が生成される（ステップＳ１
８６）。ハフ変換手段１３０５では、二値化画像に対し
てハフ変換によるθρ空間への写像が行われ、しきい値
を超えるエッジ位置がθρ空間における正弦波として描
かれる。

【００８８】そして、生成された写像画像は、付加情報
抽出手段１３０６に入力され、θρ空間への写像画像に
おけるピーク点列から、埋め込まれた付加情報が抽出さ
れる（ステップＳ１４７）。例えば、付加情報抽出手段
１３０６では、図１６における符号１６０１に示される
ようなハフ変換画像が入力され、付加情報が抽出され
る。図１６は、付加情報抽出手段１３０６の内部処理の
説明に用いられるハフ変換画像の一例を示す図である。
図１６の符号１６０１に示すように、包絡線リングパタ
ーンが埋め込まれている場合には、ρ＝Ｒ’の直線上に
複数のピークが出現する。

【００８９】図１７は、付加情報抽出手段１３０６の細
部構成を示すブロック図である。図１７に示すように、
付加情報抽出手段１３０６は、入力されたハフ変換画像
からピーク列を検出するためのピーク列検出手段１７０
１と、スタートビットＳ１を検出するためのスタートビ
ット検出手段１７０２と、しきい値に基づいてビット情
報を獲得するビット情報検出手段１７０３とから構成さ
れる。

【００９０】図１８は、付加情報抽出手段１３０６の動
作手順を説明するためのフローチャートである。まず、
入力されたハフ変換画像はピーク列検出手段１７０１に
入力される。ここで、ピーク列検出部１７０１では、図
示しないが、極座標関数解析手段から入力されるデータ
に対し、必要な場合には、ピークを強調するような処理
を行うものとする。例えば、ハフ変換画像データが入力
される場合、孤立点抽出のための微分フィルタ処理や所
定の閾値を超える座標の値以外は全て０に初期化する処
理などのピークを強調する処理が行われるものとする。
以降、ピークの抽出のために用いるハフ変換画像データ
には、上述したようなピークを強調する処理が施されて
いるとする。ピーク列検出手段１７０１では、ピークの
強調処理が施されたハフ変換画像データの各成分をρ方
向に足し合わせる。このとき、符号１６０２に示すよう
に、ρ＝Ｒ’の部分だけが突出する。そして、この成分
の和が最大となる位置ρ＝Ｒ’を検出する（ステップＳ
１４７ａ）。尚、原画像が自然画像の場合、エッジ等の
原点から伸びる直線（ハフ変換によるθρ空間への写像
ではρ＝０の部分に現れる。）が比較的含まれ易いた
め、ρ＝０の成分の和は無視してもよい。

【００９１】次に、スタートビット検出手段１７０２で
は、符号１６０３で示されるハフ変換画像におけるρ＝
Ｒ’の直線上の成分の中から、最も成分が大きな位置ｓ
１が検出され、スタートビットとされる（ステップＳ１
４７ｂ）。

【００９２】最後に、ビット情報検出手段１７０３で
は、包絡線リングパターン生成手段９０２において式
（９）等を用いて対応付けられたビット情報と直線との
関係から、符号１６０３で表されるρ＝Ｒ’の直線上の
ピークを各ビット情報に変換する。このとき、各ビット
が１であるか０であるかの判定は、あるしきい値を導入
して行うものとする。以上が電子透かしを抽出する画像
処理装置の構成及びその動作手順である。

【００９３】以上述べたように、第１の実施形態では、
回転処理、スケーリング処理、平行移動処理等に対し
て、耐性のある包絡線リングパターンを用いた電子透か
しの埋め込み及び埋め込まれた電子透かしの抽出方法、
並びにそれらを行うための画像処理装置について説明し
た。

【００９４】尚、動画像では、基本的に静止画像を時間
方向に重ね合わせた構成を取っていることから、本発明
が静止画像に限らず、包絡線リングパターンを動画像に
適応することも可能である。従って、電子透かしパター
ンとして包絡線リングパターンを動画像へ適用すること
も本発明の範疇に含む。

【００９５】また、スタートビットｓ１の埋め込み点ｔ
_mの数を増やすと、付加情報の抽出時に用いるθρ空間
へのハフ変換の写像空間で、スタートビットｓ１のピー
クが他の付加情報のピークよりも大きくなるという効果
が得られる。

【００９６】＜第２の実施形態＞第１の実施形態では、
画像をフーリエ変換して得られる振幅スペクトルの包絡
線リングパターンで表される位置の振幅スペクトルを変
更し、電子透かしを埋め込む場合について説明を行っ
た。第２の実施形態では、包絡線リングパターンと位相
スペクトルを逆フーリエ変換して得られる透かし画像
を、空間上で画像に加え、電子透かしを埋め込む場合に
ついて説明を行う。

【００９７】図２１に第１の実施形態における図９に対
応する電子透かし埋め込み手段を示す。図２１は、本発
明の一実施形態による電子透かしを埋め込むための画像
処理装置の構成を示すブロック図である。図９と同じ符
号の手段は、図９と同じ機能を持つ手段である。以下、
図２１の電子透かし埋め込み手段２１０１について説明
する。

【００９８】まず、画像入力手段２１０１で入力された
画像データは、画像解析手段２１０７に入力される。画
像解析手段２１０７は、画像の特徴を解析し、結果の画
像解析データを包絡線リングパターン生成手段２１１１
に出力する。包絡線リングパターン生成手段２１１１に
は、付加情報入力手段９０５からスタートビットｓ１を
含む付加情報が入力される。

【００９９】また、パラメータ入力手段９０６から、透
かしの強度や埋め込み毎に変化するパラメータ情報が入
力される。上記の付加情報入力手段９０５やパラメータ
入力手段９０６の機能は、第１の実施の形態で詳しく述
べたのでここでは、省略する。

【０１００】包絡線リングパターン生成手段２１１１で
は、付加情報入力手段９０５、パラメータ入力手段９０
６、画像解析手段２１０７から入力される情報に基づい
て、包絡線リングパターンが生成される。

【０１０１】包絡線リングパターン生成手段２１１１で
は、画像解析手段２１０７から入力される画像解析デー
タに基づいて、例えば、平坦な画像に於ける高周波成分
を取り除くため、図２２に示すようにフーリエ振幅スペ
クトルの高周波領域２２０２に対応する位置を利用しな
い包絡線リングパターンを生成してもよい。すなわち、
第１の実施形態と同様に、低周波領域２２０１に対応す
る位置を埋め込み位置として利用しなくてもよい。図２
２は、低周波領域と高周波領域を避けた埋め込み位置を
選択する様子を示した図である。

【０１０２】図２１の包絡線リングパターン生成手段２
１１１は、図９の包絡線リングパターン生成手段９０２
と異なり、包絡線リングパターンで表される位置の振幅
スペクトルを操作した振幅スペクトルを出力する。包絡
線リングパターン生成手段２１１１で生成された振幅ス
ペクトルは、逆フーリエ変換手段２１０４に入力され
る。

【０１０３】位相スペクトル生成手段２１０８では、フ
ーリエ位相スペクトルを生成し、逆フーリエ変換手段２
１０４にフーリエ位相スペクトルを出力する。位相スペ
クトル生成手段２１０８で生成されるフーリエ位相スペ
クトルは、固定値でもよいし、パラメータ入力手段９０
６から入力されるユーザＩＤや時間情報等をもとに生成
された位相スペクトルでもよい。

【０１０４】本発明では、フーリエ位相スペクトルは、
付加情報の抽出には必要でない。従って、位相スペクト
ルをパラメータ入力情報によって入力毎に変化させるこ
とで、空間上における透かしパターンを分かりにくくす
る等の効果が得られる。

【０１０５】逆フーリエ変換手段２１０４では、包絡線
リングパターン生成手段２１１１から入力された振幅ス
ペクトルと、位相スペクトル生成手段２１０８から入力
された位相スペクトルとから、逆フーリエ変換した透か
しパターンを生成し、後段の透かしパターン変調手段２
１０９に入力する。

【０１０６】透かしパターン変調手段２１０９は、画像
解析手段２１０７から入力される画像解析データと、逆
フーリエ変換手段２１０４から入力される電子透かしパ
ターンと、パラメータ入力手段９０６から入力される透
かしの強度に基づいて、透かしパターンを変調する。透
かしパターン変調手段２１０９は変調した透かしパター
ンを透かしパターン加算手段２１１０に出力する。

【０１０７】透かしパターン加算手段２１１０は、原画
像に変調した透かしパターンを加算し、電子透かし埋め
込み画像を出力する。尚、画像解析手段２１０７から包
絡線リングパターン生成手段２１１１に入力される画像
解析データと、透かしパターン変調手段２１０９に入力
される画像解析データは、画像解析に基づいて得られる
データであって、それぞれ異なるデータであってもよ
い。

【０１０８】すなわち、この発明は、人間に見えない又
は見えにくいように電子透かし情報を画像中に埋め込む
画像処理装置であって、周波数変換された画像データを
入力する画像入力手段２１００と、所定のパラメータを
利用して、位相成分データを生成する位相成分生成手段
（位相成分スペクトル生成手段２１０８）と、入力され
た画像データから得られる振幅成分データと位相成分デ
ータとから透かしパターンを生成する逆周波数変換手段
（逆フーリエ変換手段２１０４）と、振幅成分データと
透かしパターンを変調する透かしパターン変調手段２１
０９と、入力された画像データに変調された透かしパタ
ーンを加算する透かしパターン加算手段２１１０とを備
えることを特徴とする。

【０１０９】以上、第２の実施の形態では、包絡線リン
グパターンを利用し、空間領域で表現される透かしパタ
ーンを生成し、空間領域で入力画像に加算して、電子透
かし埋め込み画像を生成する方法について述べた。

【０１１０】＜第３の実施形態＞第１の実施の形態で
は、図１３に示すように極座標関数解析手段１３０７の
内部構成がエッジ抽出手段１３０３、２値化手段１３０
４、ハフ変換手段１３０５で構成される場合について述
べた。第３の実施形態では、極座標解析手段１３０７の
内部処理を別の手法を用いて実現する。

【０１１１】図１や図７に示される包絡線リングパター
ンに対して、極座標（θ,ρ）における円の接線上の画
素値の和（振幅スペクトルの値）を計算し、極座標
（θ,ρ）上にプロットした場合を考える。この場合、
図５及び図８に示すθρ空間への写像画像とほぼ同様の
結果が得られる。これは、ハフ変換の処理が、直線を検
出するのに間接的に直線上のパワーを求めていることか
らも直感的に分かる。

【０１１２】ハフ変換は、方程式で表現される円や幾何
的図形も検出することが可能であることは、既に第１の
実施の形態で述べた。従って、上記の抽出方法や第１の
実施形態は、以下のようにより一般化することができ
る。

【０１１３】極座標上の点（φ_i，Ｒ_j）に基づいた方程
式で表現される関数上の点の画素値（振幅スペクトルの
値）を変更することで情報を埋め込むことが可能であ
り、極座標上の点（φ_i，Ｒ_j）に基づいた方程式で表現
される関数上の点を解析し、極座標で表される解析デー
タを生成し、解析データのピークの位置関係から付加情
報の抽出が可能である。

【０１１４】第３の実施形態の場合、極座標上の点に基
づいた方程式で表現される関数上の点を解析すること
は、方程式上の画素値（振幅スペクトル値）の和を計算
することである。第３の実施形態では、埋め込みに於い
て、孤立点を生成する必要はなく、接線上の画素値の和
が他と比べて大きくなればよい。以上、第３の実施形態
について述べた。

【０１１５】＜第４の実施形態＞本実施形態では、包絡
線リングパターンを文書画像の背景画像として用いる場
合について説明する。したがって、付加情報を不可視の
電子透かしとしてではなく包絡線リングパターンを用い
た可視の２次元パターンとして埋め込む。この場合、様
々な付加情報が、図１における符号１０１や符号１０２
で示されるような包絡線リングパターンとして表現さ
れ、文書情報の背景に直接配置される。

【０１１６】一例として、全画素が１の画像に対して、
フーリエ変換することなく、包絡線リングパターンを用
いて第１の実施形態と同様に付加情報を埋め込む方法が
挙げられる。そして、この画像と文書データとを足し合
わせて、文書データの背景画像が包絡線リングパターン
に近い形状をした文書画像を作成することができる。

【０１１７】但し、本実施形態では、包絡線リングパタ
ーンから付加情報を抽出する場合に、前もって包絡線リ
ングパターンの原点を検出した上でハフ変換処理を施す
必要がある。この理由として、包絡線リングパターンの
原点とハフ変換を行う際の原点が一致していない場合、
包絡線リングパターンの直線をθρ空間へ写像した写像
画像においてピークが正弦波上に並ぶからである。

【０１１８】尚、包絡線リングパターンの原点位置の検
出方法として、あらかじめ中心位置を指定する方法、円
である包絡線をハフ変換等で検出する方法、包絡線リン
グパターンのピークが直線上に並ぶ位置を検出する方法
等のアプローチがある。

【０１１９】さらに、半径の異なる複数の包絡線リング
パターンを重ね合わせることで、画像に埋め込む情報量
を増やすことも可能である。さらにまた、包絡線リング
パターン自身が幾何学的な特徴を有するものであるた
め、文書画像等に装飾的な効果を与えるという特別の効
果を付与することも可能である。

【０１２０】＜第５の実施形態＞第５の実施形態では、
第１の実施形態の手法を応用して第４の実施形態で説明
したような文書画像等に付加情報を埋め込む方法につい
て述べる。本実施形態では、図９に示される電子透かし
を埋め込むための画像処理装置において、入力画像とし
て濃淡画像ではなく平坦な画像（例えば、全画素が１２
８の画像）を与える。そして、第１の実施形態と同様
に、フーリエ変換した後に、第１の実施形態と同様に付
加情報を埋め込む。そして、付加情報が埋め込まれた画
像にもとの文書画像等を足し合わせる。尚、付加情報の
抽出は、第１の実施形態の図４の電子透かしを抽出する
ための画像処理装置とほぼ同じ構成で実行可能である。

【０１２１】図１９は、本発明による画像処理装置にお
いて電子透かしの抽出を行うためのコンピュータの構成
を示すブロック図である。図１９において、本装置の構
成要素であるＣＰＵ１９１１、ＲＡＭ１９１２、ＲＯＭ
１９１３、ディスプレイ制御部１９１４、デバイスキー
ボードやマウスなどの操作入力デバイスの接続Ｉ／Ｏ１
９１７、外部記憶装置の接続Ｉ／Ｏ１９１９、カラーイ
メージスキャナなどの画像入力機器との接続Ｉ／Ｏ１９
２２、他のコンピュータシステムとのインタフェース部
１９２３はバス１９２０に接続されている。

【０１２２】また、カラーイメージスキャナ１９２１
は、カラーイメージスキャナなどの画像入力機器との接
続Ｉ／Ｏ１９２２に接続している。さらに、ディスプレ
イ１９１５はディスプレイ制御部１９１４に接続してい
る。さらにまた、キーボードやマウスなどの操作入力部
１９１６は、操作入力デバイスの接続Ｉ／Ｏ１９１７に
接続している。さらにまた、ハードディスク装置などの
外部記憶装置１９１８は、外部記憶装置の接続Ｉ／Ｏ１
９１９に接続している。

【０１２３】本発明における、第１、第２、第３の実施
形態で説明された電子透かしを抽出するための画像処理
装置は、コンピュータ実行可能なプログラムとして、あ
らかじめＲＯＭ１９１３に格納しておき、プログラムを
ＲＡＭ１９１２上の読みこんだ後に、あるいは、あらか
じめ外部記憶装置１９１９に格納されているプログラム
をＲＡＭ１９１２上の読みこんだ後に、あるいはネット
ワークなどの通信手段とのインタフェース部１９２３を
通じてプログラムをダウンロードし、ＲＡＭ１９１２上
の読み込んだ後に、ＣＰＵ１９１１により該プログラム
を実行することにより本発明を実施する。

【０１２４】電子透かしの抽出を行う対象が画像の場
合、カラーイメージスキャナ１９２１、あるいは、カラ
ーイメージスキャナに代わるディジタルカメラ等の入力
機器を用いて入力される。そして、入力画像は、接続Ｉ
／Ｏ１９２２を通じて、ＲＡＭ１９１２内部に蓄積され
るか、あるいは、外部記憶装置１９１８を通じて、接続
Ｉ／Ｏ１９１９を通じて、ＲＡＭ１９１２内部に蓄積さ
れるか、あるいはネットワークなどの通信手段１９２３
を通じて、ＲＡＭ１９１２内部に蓄積される。

【０１２５】電子透かしの抽出を行う対象が音声信号の
場合、図１９におけるカラーイメージスキャナ１９２１
に代わるマイク等の音声入力機器を用いて入力される。
入力音声は、接続Ｉ／Ｏ１９２２を通じて、ＲＡＭ１９
１２内部に蓄積されるか、あるいは、外部記憶装置１９
１８を通じて、接続Ｉ／Ｏ１９１９を通じて、ＲＡＭ１
９１２内部に蓄積されるか、あるいはネットワークなど
の通信手段１９２３を通じて、ＲＡＭ１９１２内部に蓄
積される。

【０１２６】電子透かしの抽出を行う対象が動画像デー
タの場合、図１９におけるカラーイメージスキャナ１９
２１に代わるディジタルカメラ等の入力機器を用いて入
力される。入力された動画像は、接続Ｉ／Ｏ１９２２を
通じて、ＲＡＭ１９１２内部に蓄積されるか、あるい
は、外部記憶装置１９１８から接続Ｉ／Ｏ１９１９を通
じて、ＲＡＭ１９１２内部に蓄積されるか、あるいはネ
ットワークなどの通信手段１９２３を通じて、ＲＡＭ１
９１２内部に蓄積される。尚、電子透かしの抽出処理プ
ログラムは、キーボード＆マウス１９１６あるいは、ネ
ットワークなどの通信手段１９２３からの入力を通じて
制御される。

【０１２７】尚、本発明は、複数の機器（例えば、ホス
トコンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリン
タ等）から構成されるシステムに適用しても、一つの機
器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置
等）に適用してもよい。

【０１２８】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記録媒体（または記憶媒体）を、システムあるい
は装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュ
ータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に格納された
プログラムコードを読み出し実行することによっても、
達成されることは言うまでもない。この場合、記録媒体
から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施
形態の機能を実現することになり、そのプログラムコー
ドを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。

【０１２９】また、コンピュータが読み出したプログラ
ムコードを実行することにより、前述した実施形態の機
能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指
示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーテ
ィングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または
全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能
が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【０１３０】さらに、記録媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示
に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備
わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、
その処理によって前述した実施形態の機能が実現される
場合も含まれることは言うまでもない。

【０１３１】本発明を上記記録媒体に適用する場合、そ
の記録媒体には、先に説明したフローチャートに対応す
るプログラムコードが格納されることになる。

【０１３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転処理、スケーリング処理、平行移動処理等の幾何的
な加工編集処理に対して強い耐性を持つ電子透かしを埋
め込むことができる、また、画像の回転処理等の加工編
集処理後も埋め込まれた電子透かしを正しく抽出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像処理装置で用いられる電子透
かしパターンの一例を説明するための図である。

【図２】円周上の点（Ｒcosφ，Ｒsinφ）における接線
と接点で直交する線分の傾きを説明するための図であ
る。

【図３】ｘｙ空間における直線上の点のｍｃ空間への写
像を説明するための図である。

【図４】ｘｙ空間における直線上の点のθρ空間への写
像を説明するための図である。

【図５】図１に示される図形に対してハフ変換によるθ
ρ空間へ写像の計算結果を説明するための図である。

【図６】半径Ｒ_jの円の円周上の位置（φ_i，Ｒ_j）を表
現するための極座標表示である。

【図７】半径Ｒ１、Ｒ２の２つの円における複数の接線
を描いた基本パターンを説明するための図である。

【図８】図７に示される２種類の基本パターンのθρ空
間へのハフ変換を説明するための図である。

【図９】本発明の一実施形態による電子透かしを埋め込
むための画像処理装置の構成を示すブロック図である。

【図１０】本実施形態による画像処理装置の電子透かし
埋め込み手順について説明するためのフローチャートで
ある。

【図１１】入力された原画像をフーリエ変換処理するこ
とによって生成されたフーリエ振幅スペクトルを説明す
るための図である。

【図１２】包絡線リングパターン埋め込み手段９０３で
行われるフーリエ振幅スペクトルの変更を説明するため
の図である。

【図１３】本実施形態における電子透かしを抽出するた
めの画像処理装置の構成を示すブロック図である。

【図１４】図１３に示される付加情報を抽出するための
画像処理装置の動作手順を説明するためのフローチャー
トである。

【図１５】画像処理装置におけるエッジ検出手段１３０
３の処理内容を簡単に説明するための図である。

【図１６】付加情報抽出手段１３０６の内部処理の説明
に用いられるハフ変換画像の一例を示す図である。

【図１７】付加情報抽出手段１３０６の細部構成を示す
ブロック図である。

【図１８】付加情報抽出手段１３０６の動作手順を説明
するためのフローチャートである。

【図１９】本発明による画像処理装置において電子透か
しの抽出を行うためのコンピュータの構成を示すブロッ
ク図である。

【図２０】付加情報を繰り返し埋め込む様子を示した図
である。

【図２１】本発明の一実施形態による電子透かしを埋め
込むための画像処理装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図２２】低周波領域と高周波領域と避けた埋め込み位
置を選択する様子を示した図である。

【符号の説明】

９００画像入力手段９０１フーリエ変換手段９０２包絡線リングパターン生成手段９０３包絡線リングパターン埋め込み手段９０４逆フーリエ変換手段９０５付加情報入力手段９０６パラメータ入力手段９０７画像解析手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人間に見えない又は見えにくいように電
子透かし情報を画像中に埋め込む画像処理装置であっ
て、画像を周波数変換して振幅成分データと位相成分データ
とに変換する周波数変換手段と、生成された振幅成分データ上に所定の包絡線を有する直
線群で表される電子透かし情報の埋め込みパターンを生
成する埋め込みパターン生成手段と、前記埋め込みパターンにおける直線上の所定位置に電子
透かし情報を埋め込む電子透かし情報埋め込み手段と、前記電子透かし情報が埋め込まれた振幅成分データを前
記位相成分データを用いて逆周波数変換する逆周波数変
換手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】前記画像中に前記電子透かし情報を埋め
込むときの透かしの強度または埋め込み毎に変化するパ
ラメータを入力するパラメータ入力手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】人間に見えない又は見えにくいように電
子透かし情報を画像中に埋め込む画像処理装置であっ
て、周波数変換された画像データを入力する画像入力手段
と、所定のパラメータを利用して、位相成分データを生成す
る位相成分生成手段と、入力された画像データから得られる振幅成分データと前
記位相成分データとから透かしパターンを生成する逆周
波数変換手段と、前記振幅成分データと前記透かしパターンを変調する透
かしパターン変調手段と、入力された画像データに変調された透かしパターンを加
算する透かしパターン加算手段とを備えることを特徴と
する画像処理装置。
【請求項４】文書画像中に所定の付加情報を埋め込む
画像処理装置であって、前記文書画像上に所定の包絡線を有する所定の直線群を
設定する埋め込みパターン生成手段と、前記設定された直線上の所定位置に前記付加情報を埋め
込む付加情報埋め込み手段とを備えることを特徴とする
画像処理装置。
【請求項５】所定の包絡線を有する直線上の所定位置
に、人間に見えない又は見えにくいように電子透かし情
報が埋め込まれた画像から、該電子透かし情報を抽出す
るための画像処理装置であって、前記画像中における極値を算出する極座標関数解析手段
と、算出された極値の位置から、前記画像に埋め込まれた電
子透かし情報を抽出する電子透かし情報抽出手段とを備
えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】前記極座標関数解析手段が、前記電子透かし情報が埋め込まれた位置を検出する埋め
込み位置検出手段と、人間に見えない又は見えにくいように電子透かし情報が
埋め込まれた画像中において検出された埋め込み位置の
画素と残りの画像中の画素とから構成される二値化画像
を生成する二値化手段と、生成された二値化画像に対してハフ変換を実行してハフ
変換画像を生成するハフ変換手段とを備えることを特徴
とする請求項５記載の画像処理装置。
【請求項７】人間に見えない又は見えにくいように電
子透かし情報が埋め込まれた画像を周波数変換して振幅
成分データを生成する周波数変換手段と、生成された振幅成分データから低周波成分を除去する低
域成分除去手段とをさらに備え、低周波成分が除去された画像から埋め込まれた電子透か
し情報を抽出することを特徴とする請求項５または６に
記載の画像処理装置。
【請求項８】前記包絡線は円であることを特徴とする
請求項１から７までのいずれか１項に記載の画像処理装
置。
【請求項９】人間に見えない又は見えにくいように電
子透かし情報を画像中に埋め込む画像処理方法であっ
て、画像を入力する画像入力工程と、入力された画像を周波数変換して振幅成分データと位相
成分データに変換する周波数変換工程と、生成された振幅成分データ上に所定の包絡線を有する直
線群で表される電子透かし情報の埋め込みパターンを生
成する埋め込みパターン生成工程と、前記埋め込みパターンにおける直線上の所定位置に電子
透かし情報を埋め込む電子透かし情報埋め込み工程と、前記電子透かし情報が埋め込まれた振幅成分データを前
記位相成分データを用いて逆周波数変換する逆周波数変
換工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】前記画像中に前記電子透かし情報を埋
め込むときの透かしの強度または埋め込み毎に変化する
パラメータを入力するパラメータ入力工程をさらに有す
ることを特徴とする請求項９記載の画像処理方法。
【請求項１１】文書画像中に所定の付加情報を埋め込
む画像処理方法であって、前記文書画像上に所定の包絡線を有する所定の直線群を
設定する埋め込みパターン生成工程と、前記設定された直線上の所定位置に前記付加情報を埋め
込む付加情報埋め込み工程とを有することを特徴とする
画像処理方法。
【請求項１２】所定の包絡線を有する直線上の所定位
置に、人間に見えない又は見えにくいように電子透かし
情報が埋め込まれた画像を入力する入力工程と、前記電子透かし情報が埋め込まれた位置を検出する埋め
込み位置検出工程と、前記画像中において検出された埋め込み位置の画素と残
りの画像中の画素とから構成される二値化画像を生成す
る二値化工程と、生成された二値化画像に対してハフ変換を実行してハフ
変換画像を生成するハフ変換工程と、生成されたハフ変換画像中の極値の位置から、前記画像
に埋め込まれた電子透かし情報を抽出する電子透かし情
報抽出工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１３】人間に見えない又は見えにくいように
電子透かし情報が埋め込まれた画像を周波数変換して振
幅成分データを生成する周波数変換工程と、生成された振幅成分データから低周波成分を除去する低
域成分除去工程とをさらに有し、低周波成分が除去された画像から埋め込まれた電子透か
し情報を抽出することを特徴とする請求項１２記載の画
像処理方法。
【請求項１４】前記包絡線は円であることを特徴とす
る請求項９から１３までのいずれか１項に記載の画像処
理方法。
【請求項１５】人間に見えない又は見えにくいように
電子透かし情報を画像中に埋め込む画像処理装置を制御
するためのコンピュータプログラムであって、画像を入力する画像入力工程のプログラムコードと、入力された画像を周波数変換して振幅成分データと位相
成分データに変換する周波数変換工程のプログラムコー
ドと、生成された振幅成分データ上に所定の包絡線を有する直
線群で表される電子透かし情報の埋め込みパターンを生
成する埋め込みパターン生成工程のプログラムコード
と、前記埋め込みパターンにおける直線上の所定位置に電子
透かし情報を埋め込む電子透かし情報埋め込み工程のプ
ログラムコードと、前記電子透かし情報が埋め込まれた振幅成分データを前
記位相成分データを用いて逆周波数変換する逆周波数変
換工程のプログラムコードとを有することを特徴とする
コンピュータプログラム。
【請求項１６】前記画像中に前記電子透かし情報を埋
め込むときの透かしの強度または埋め込み毎に変化する
パラメータを入力するパラメータ入力工程のプログラム
コードをさらに備えることを特徴とする請求項１５記載
のコンピュータプログラム。
【請求項１７】文書画像中に電子透かし情報を埋め込
む画像処理装置を制御するためのコンピュータプログラ
ムであって、前記文書画像上に所定の包絡線を有する所定の直線群を
設定する埋め込みパターン生成工程のプログラムコード
と、前記設定された直線上の所定位置に前記電子透かし情報
を埋め込む電子透かし情報埋め込み工程のプログラムコ
ードとを有することを特徴とするコンピュータプログラ
ム。
【請求項１８】所定の電子透かし情報が埋め込まれた
画像から該電子透かし情報を抽出する画像処理装置を制
御するためのコンピュータプログラムであって、所定の包絡線を有する直線上の所定位置に、人間に見え
ない又は見えにくいように電子透かし情報が埋め込まれ
た画像を入力する入力工程のプログラムコードと、前記電子透かし情報が埋め込まれた位置を検出する埋め
込み位置検出工程のプログラムコードと、前記画像中において検出された埋め込み位置の画素と残
りの画像中の画素とから構成される二値化画像を生成す
る二値化工程のプログラムコードと、生成された二値化画像に対してハフ変換を実行してハフ
変換画像を生成するハフ変換工程のプログラムコード
と、生成されたハフ変換画像中の極値の位置から、前記画像
に埋め込まれた電子透かし情報を抽出する付加情報抽出
工程のプログラムコードとを有することを特徴とするコ
ンピュータプログラム。
【請求項１９】人間に見えない又は見えにくいように
電子透かし情報が埋め込まれた画像を周波数変換して振
幅成分データを生成する周波数変換工程のプログラムコ
ードと、生成された振幅成分データから低周波成分を除去する低
域成分除去工程のプログラムコードとをさらに有し、低周波成分が除去された画像から電子透かし情報を抽出
することを特徴とする請求項１８記載のコンピュータプ
ログラム。
【請求項２０】前記包絡線は円であることを特徴とす
る請求項１５から１９までのいずれか１項に記載のコン
ピュータプログラム。
【請求項２１】請求項１５記載のコンピュータプログ
ラムを格納することを特徴とする記録媒体。
【請求項２２】請求項１８記載のコンピュータプログ
ラムを格納することを特徴とする記録媒体。