JP2003244427A

JP2003244427A - 画像処理装置及び画像処理方法

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Publication number: JP2003244427A
Application number: JP2002355687A
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】幾何的攻撃に対する耐性を強めるために共通
に用いられている位置合わせ信号を、画像特性や付加情
報、埋め込み毎の情報に基づいて変化させることで、共
通信号の解析・除去に有効な結託攻撃に対する耐性を高
め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】画像入力手段２１００から入力された画
像データの振幅成分データと、レジストレーション規則
入力手段２３０５から入力された画像の幾何変換を検知
するための位置合わせ情報とに基づいて、包絡線リング
パターン生成手段２１１１において生成された埋め込み
パターンが振幅成分データに埋め込まれる。そして、逆
フーリエ変換手段２１０４において、位置合わせ情報が
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
逆周波数変換される。さらに、付加情報埋め込み手段２
３０２において、電子透かし情報が埋め込まれる。

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】このような幾何的な攻撃に対して耐性を持
たせるために、例えば、画像の場合は、回転・スケーリ
ング・平行移動などの幾何的な攻撃を検知するための位
置合わせ信号を同時に埋め込む方法が提案されてきた。
これらの位置合わせ信号は、一般的に、レジストレーシ
ョン信号と呼ばれる。

【０００８】上記のレジストレーション信号が画像に埋
め込まれている場合、画像に幾何的な攻撃が加えられた
場合にも、上記のレジストレーション信号を解析するこ
とで、画像に加えられた幾何変換を算出することができ
る。

【０００９】したがって、攻撃を受けた画像の基の幾何
的状態を知ることができるため、電子透かしの元の埋め
込み位置を正しく知ることができる。そして、幾何的な
攻撃に対して耐性のない電子透かし埋め込みアルゴリズ
ムや抽出アルゴリズムと、幾何変換を検知するレジスト
レーション信号とを組み合わせて埋め込んでおくこと
で、幾何的な攻撃に対して耐性を持つ電子透かしを実現
することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レジストレーション信号は、画像および付加情報等によ
らず一定の共通信号として埋め込まれていた。そのた
め、同一の画像に対して異なる付加情報を埋め込んだ、
複数の電子透かし埋め込み画像の平均を計算し、さらに
原画像との差分を計算した場合、共通信号であるレジス
トレーション信号が容易に発見されてしまうという問題
があった。

【００１１】このように、共通信号であるレジストレー
ション信号を一旦発見することによって共通信号を取り
除き、幾何的な攻撃への耐性を無力化することが可能に
なる。このような攻撃を一般に、結託攻撃という。

【００１２】本発明では、位置合わせのためのレジスト
レーション信号及び付加情報の埋め込み位置を、画像や
付加情報に依存した形で変化させ、レジストレーション
信号の変化にも関わらず、回転・スケーリング・平行移
動等の幾何的攻撃の検知を実現する。また、本発明で
は、同一のデジタル画像データにおいて、位置合わせの
ための共通信号のみならず、付加情報の埋め込み位置を
変化させ、抽出する方法を実現する。

【００１３】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、幾何的攻撃に対する耐性を強めるため
に共通に用いられている位置合わせ信号を、画像特性や
付加情報、埋め込み毎の情報に基づいて変化させること
で、共通信号の解析・除去に有効な結託攻撃に対する耐
性を高め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。

【００１４】

【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
子透かし情報を埋め込む電子透かし情報埋め込み手段を
備える画像処理装置であって、画像データを入力する画
像データ入力手段と、前記画像データを周波数変換して
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、前記画像データの幾何変換を検知するための
位置合わせ情報を入力する位置合わせ情報入力手段と、
前記位置合わせ情報を埋め込むときの前記振幅成分デー
タ上の埋め込み位置または強度を変化させるためのパラ
メータを入力するパラメータ入力手段と、前記振幅成分
データに対して、所定の関数で表される前記位置合わせ
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関数上の所定
位置に前記位置合わせ情報を埋め込む位置合わせ情報埋
め込み手段と、前記位置合わせ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。

【００１５】

【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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】 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。

【００３０】 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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。すなわち、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。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。

【００３５】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。

【００３６】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。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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。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画像処
理装置の適用例について述べる。

【００４１】＜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。

【００４２】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。

【００４３】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。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。

【００４４】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。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９
０３、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。

【００４５】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。

【００４６】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、バージ
ョン番号、画像内に繰り返し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２
０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２
０に示されるように、最小埋め込み単位のブロック２２
０１をタイル状に画像２００１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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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
上に一つまたはそれ以上の円の包絡線を有する関数で表
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。

【００５１】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。

【００５２】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）。

【００５３】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）。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。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。

【００５７】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。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９０７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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。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１２０１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。

【００６６】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。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９０
６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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。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１３０６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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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）。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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、ピーク列検出手段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、上述の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
Ｓ１４７ａ）。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。

【００８５】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）。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。

【００８６】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。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。

【００８７】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。

【００８８】＜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。

【００８９】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。

【００９０】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。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９０
５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。

【００９１】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。

【００９２】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。また、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２２
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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】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、新規に生成される透
かしパターンの振幅成分データおよび位相成分データ
に、所定のパラメータを利用して、振幅成分データ上に
一つまたはそれ以上の円の包絡線を有する関数で表され
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２
１１１）と、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、前記電
子透かし情報が埋め込まれた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、透かしパターン
を変調する透かしパターン変調手段２１０９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。

【０１００】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。

【０１０１】＜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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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、の接線上の画素値の
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。

【０１０６】＜第４の実施形態＞第１及び第２の実施形
態では、フーリエ振幅スペクトルに対して、包絡線リン
グパターンを用いてスタートビットｓ１、付加情報ｂ
i，（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）を埋め込んだ。そして、第
１及び第２の実施形態では、スタートビットｓ１を位置
合わせ信号として用いることによって、回転・スケーリ
ング・平行移動等の幾何攻撃に耐性のある電子透かしを
実現した。

【０１０７】このように、第１及び第２の実施形態で
は、画像を元の幾何的状態に復元することなく埋め込ま
れている付加情報を抽出したが、本実施形態では、付加
情報ｂi，（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）は、幾何攻撃に耐性
の無い異なるアルゴリズムを用いて画像に埋め込まれて
いるものと仮定し、そして、画像から付加情報の抽出に
おいては、画像の元の幾何的状態を知る必要があるもの
と仮定する。

【０１０８】図２３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２３に示される画像処理装置は、大き
く画像入力手段２３００と電子透かし埋め込み手段２３
０４とから構成される。図２３に示すように、まず、画
像入力手段２３００から原画像が入力される。入力され
た原画像は、電子透かし埋め込み手段２３０４に入力さ
れる。電子透かし埋め込み手段２３０４は、入力画像に
位置合わせ信号および付加情報からなる電子透かしの埋
め込みを行い、電子透かしが埋め込まれた画像を出力す
る。

【０１０９】電子透かし埋め込み手段２３０４は、レジ
ストレーション埋め込み手段２３０１と付加情報埋め込
み手段２３０２とから構成されている。レジストレーシ
ョン埋め込み手段２３０１は、位置合わせの目的で用い
るレジストレーション信号を人の目に見えにくいように
画像に埋め込むための装置である。一方、付加情報埋め
込み手段２３０２は、副次的な情報である付加情報を人
の目に見えにくいように画像に埋め込むための装置であ
る。尚、電子透かし埋め込み手段２３０４の内部のレジ
ストレーション埋め込み信号２３０１と付加情報埋め込
み手段２３０２の順序は、図２３に示す構成だけに限ら
ず、逆の順序であってもよい。

【０１１０】次に、上述した手順で付加情報が埋め込ま
れた画像から、付加情報を抽出するための画像処理装置
について説明する。図２４は、本実施形態における付加
情報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。

【０１１１】画像入力手段２４００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、電子透かし抽出手段２４０４に接続し
ている。電子透かし抽出手段２４０４に入力された画像
は、まず、幾何変換算出手段２４０１に入力される。こ
こでは、電子透かしが埋め込まれた画像中のレジストレ
ーション信号を解析し、画像に加えられた幾何変換を算
出する。そして、幾何変換算出手段２４０１は、画像に
加えられた幾何変換の値を幾何変換補正手段２４０２に
出力する。

【０１１２】幾何変換補正手段２４０２は、幾何変換算
出手段２４０１から入力される幾何変換値に基づいて、
画像入力手段２４００から入力される電子透かしが埋め
込まれた画像を元の幾何的状態に補正する。そして、元
の幾何的状態に戻された画像を付加情報抽出手段２４０
３に出力する。さらに、付加情報抽出手段２４０３は、
付加情報埋め込み手段２３０２で用いたものと同一のア
ルゴリズムを用いて、幾何変換補正手段２４０２から入
力される幾何補正された画像から付加情報を抽出する。

【０１１３】なお画像に加わった幾何変換を考慮して、
付加情報の埋め込み位置を計算し、画像を元の幾何的状
態に戻さないで付加情報を抽出する場合も、本発明の範
疇である。

【０１１４】次に、図２３のレジストレーション埋め込
み手段２３０１の構成及び動作について詳しく述べる。
図２５は、本実施形態におけるレジストレーション埋め
込み手段２３０１の内部構成を示すブロック図である。
図２５に示されるレジストレーション埋め込み手段２３
０１は、基本的に、第２の実施形態で説明した図２１の
電子透かし埋め込み手段２１０１とほぼ同じ構成を有す
るが、レジストレーション規則入力手段２３０５と位相
スペクトル生成手段２３０８とを備えている点で異な
る。尚、図２５において、図２１と同じ番号が割り当て
られている手段は、第２の実施形態で説明した処理と同
様の処理を行う手段であることを表す。

【０１１５】以下、図２５に示すレジストレーション信
号埋め込み手段２３０１の内部処理について述べるが、
第２の実施例で述べた図２１と同様の処理を行う手段に
ついては詳しい説明を省く。

【０１１６】まず、画像入力手段２１００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て画像解析
データを生成し、包絡線リングパターン生成手段２１１
１に出力する。

【０１１７】包絡線リングパターン生成手段２１１１に
は、レジストレーション規則入力手段２３０５から位置
合わせ情報として用いられるレジストレーション信号を
生成するための規則が入力される。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。そして、包絡線リング
パターン生成手段２１１１では、レジストレーション規
則入力手段２３０５、パラメータ入力手段９０６、画像
解析手段２１０７から入力される各種情報に基づいて、
包絡線リングパターンが生成される。

【０１１８】尚、包絡線リングパターン生成手段２１１
１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に示られるように、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。ま
た、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。

【０１１９】上述した処理の後、図２５における包絡線
リングパターン生成手段２１１１は、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。そして、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。

【０１２０】また、位相スペクトル生成手段２５０８
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２１０４にフーリエ位相スペクトルを出力する。
尚、本実施形態におけるフーリエ位相スペクトルは、電
子透かし埋め込み手段２３０４と電子透かし抽出手段２
３０４で共有する固定値であるとする。

【０１２１】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２５０８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（レジストレーション信号）が生成され、透
かしパターン変調手段２１０９に入力される。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２１
０４から入力される透かしパターン（レジストレーショ
ン信号）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。

【０１２２】さらに、透かしパターン変調手段２１０９
は、変調した透かしパターン（レジストレーション信
号）を透かしパターン加算手段２１１０に出力する。透
かしパターン加算手段２１１０は、原画像に対して、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。

【０１２３】次に、包絡線リングパターンに基づくレジ
ストレーション信号について説明する。図２６は、レジ
ストレーション規則入力手段２３０５からの入力情報に
基づいて包絡線リングパターン生成手段２１１１におい
て生成される振幅スペクトルの一例を示す図である。図
２６に示される包絡線リングパターンは、極座標
（θ _s1，Ｒ₁）、（θ_s1，Ｒ₂）を接点とする半径Ｒ₁、
Ｒ₂の円の接線で表されている。尚、図２６において
は、振幅スペクトルの対称性を考慮して原点対称となる
ように、極座標（θ_s1＋１８０，Ｒ₁）、（θ_s1＋１８
０，Ｒ₂）を通過する円の接線も描かれている。

【０１２４】図２７は、図２６で示される振幅スペクト
ルに対して２値化処理及びハフ変換処理を実行した結果
を示す図である。図２７では、θρ空間の４つの座標
（θ_s1，Ｒ₁）、（θ_s1，Ｒ₂）、（θ_s1＋１８０，
Ｒ₁）、（θ_s1＋１８０，Ｒ₂）においてピークが現われ
ている。

【０１２５】以下、図２６に示す包絡線リングパターン
が、レジストレーション信号として用いられている理由
について説明する。第１及び第２の実施形態で述べたよ
うに、振幅スペクトルに包絡線リングパターンが埋め込
まれた画像に対して、スケーリングや回転が加わった場
合、図２７に示されるような包絡線リングパターンのθ
ρ空間への写像に於いて、ピークが移動する。

【０１２６】例えば、図２６に示す包絡線リングパター
ンを用いたレジストレーション信号が振幅スペクトルに
埋め込まれた画像Ｉに対して、ａ倍のスケーリング, Δ
θ度の回転を加えた画像をＩ’とする。そして、画像
Ｉ’のフーリエ振幅スペクトルに対し、２値化処理及び
画像の中心を原点としたハフ変換処理を実行する。この
とき、θρ空間の（θ_s1，Ｒ₁）、（θ_s1，Ｒ₂）、（θ
_s1＋１８０，Ｒ₁）、（θ_s1＋１８０，Ｒ₂）のピーク
は、図２８に示される符号２８０１に示すように、それ
ぞれ、（θ_s1＋Δθ，Ｒ₁／ａ）、（θ_s1＋Δθ，Ｒ₂／
ａ）、(θ_s1＋Δθ＋１８０，Ｒ₁／ａ）、（θ_s1＋Δθ
＋１８０，Ｒ₂／ａ）に移動する。

【０１２７】図２８は、画像Ｉに対して、ａ倍のスケー
リング, Δθ度の回転を加えた画像Ｉ’のフーリエ振幅
スペクトルに対し、２値化処理及び画像の中心を原点と
したハフ変換処理を実行し、ピークを強調した処理の一
例を示す図である。図２８における符号２８０２は、符
号２８０１のθ方向の成分の和を示し、符号２８０３
は、符号２８０１のρ方向の成分の和を示す。図２８に
示すように、符号２８０２におけるＲ₁／ａ、Ｒ₂／ａ、
符号２８０３におけるθ_s1＋Δθ、θ_s1＋Δθ＋１８０
にピークが発生している。

【０１２８】ここで、レジストレーション信号を生成す
る規則として、Ｒ₁−Ｒ₂及びθ_s1を、レジストレーショ
ン信号埋め込み手段２３０１とレジストレーション信号
抽出手段の両方で共有することによって、レジストレー
ション信号が埋め込まれた画像に加わったスケーリング
ａと、回転角Δθを求めることができる。

【０１２９】ａ＝（Ｒ₁−Ｒ₂）／（Ｒ’₁−Ｒ’₂）（１０） Δθ＝θ’_s1−θ_s1 （１１）スケーリングは、Ｒ₁−Ｒ₂をあらかじめ決めておくこと
によって、Ｒ₁（または、Ｒ₂）を自由に配置することが
できる。尚、回転角はθ_s1をあらかじめ決めておく必要
がある。

【０１３０】ここでは、説明を簡単にするため、レジス
トレーション信号を図２６に示すように極座標（θ_s1，
Ｒ₁），（θ_s1，Ｒ₂）における半径Ｒ₁、半径Ｒ₂の円の
接線をとしたが、極座標（θ_s1，Ｒ₁），（θ_s1，
Ｒ₁），・・・，（θ_si，Ｒ₁），…，（θ_sN，Ｒ₁）及び
（θ_s1，Ｒ₂），（θ_s1，Ｒ₂），・・・，（θ_si，Ｒ₂），
・・・，（θ_sN，Ｒ₂）における半径Ｒ₁、半径Ｒ₂の円の接
線としてもよい。

【０１３１】この場合、符号２８０１で表されるθρ空
間のρ方向の成分の和のピーク列｛Ｐ（θ’_si）｝と、
元の埋め込み位置｛Ｐ（θ_si）｝との間の相互相関を計
算し、相互相関が最大になる位置から求められる平行移
動量を用いて、画像に加えられた回転角を求めることが
できる。このとき、元の埋め込み位置｛Ｐ（θ_si）｝
は、自己相関性が高いことが条件であり、レジストレー
ション信号埋め込み手段２３０１とレジストレーション
信号抽出手段で共有しておく必要がある。この場合、レ
ジストレーション信号が解析しにくくなるメリットもあ
る。

【０１３２】また、レジストレーション信号生成手段２
３０５では、上記のレジストレーション信号の条件を満
たすレジストレーション信号が生成される。上記の処理
によって、画像の振幅スペクトルが解析され、画像に加
えられたスケーリング・回転角を求めることができる。
しかし、振幅スペクトルから求まる回転角は１８０度の
整数倍の不定性を残したままである。また、フーリエ振
幅スペクトルは、平行移動に不変な性質があるため、画
像に加えられた平行移動量を求めることはできない。

【０１３３】そこで、次に、画像に加えられたスケーリ
ング・回転・平行移動を特定するための、幾何変換算出
手段２４０１の内部処理について説明する。図２９は、
電子透かし抽出手段２４０４の一構成要素である幾何変
換算出手段２４０１の細部構成を示すブロック図であ
る。図２９に示すように、幾何変換算出手段２４０１
は、回転・スケーリング算出手段２９０１と回転・平行
移動特定手段２９０２とから構成される。

【０１３４】回転・スケーリング算出手段２９０１は、
上述したように、入力画像に対してフーリエ変換を実行
し、振幅スペクトルから画像に加えられたスケーリング
・回転角を計算する装置である。しかし、計算された回
転角は、１８０度の整数倍の不定性を残したものであ
る。

【０１３５】次に、回転・平行移動特定手段２９０２
は、前段の回転・スケーリング算出手段２９０１から入
力された画像と回転角・スケーリングとから、画像に加
えられた回転角と平行移動量とを一意に算出して出力す
る装置である。以下、回転・平行移動特定手段２９０２
の内部処理ついて詳しく説明する。図３０は、回転・平
行移動特定手段２９０２の動作手順を説明するためのフ
ローチャートである。

【０１３６】図３０のフローチャートに示すように、ま
ず、スケーリングと１８０度の不定性を残す回転角とが
回転・平行移動特定手段２９０２に入力される（ステッ
プＳ３００１）。次に、スケーリングと回転角を補正し
たレジストレーション信号である包絡線リングパターン
が復元される（ステップＳ３００２）。さらに、あらか
じめ決められた位相スペクトルが入力される（ステップ
Ｓ３００３）。尚、既に述べたように、本実施形態にお
いて位相スペクトルは、電子透かし埋め込み手段２１０
１と電子透かし抽出手段２４０４とで共有する必要があ
り、本実施の形態では埋め込み毎に可変ではないとす
る。

【０１３７】次に、包絡線リングパターンが埋め込まれ
た振幅スペクトルと位相スペクトルとを逆フーリエ変換
し、レジストレーション信号が復元される（ステップＳ
３００４）。この操作によって、埋め込まれたレジスト
レーション信号Ｒとほぼ同一のレジストレーション信号
Ｒ”を復元することができる。

【０１３８】次に、電子透かしが埋め込まれた画像の回
転及びスケーリングを補正した画像Ｉ”が計算される
（ステップＳ３００５）。尚、この段階における回転角
は、１８０度の不定性を残しているので、平行移動は補
正されていない。次に、復元されたレジストレーション
信号Ｒ”と復元された画像Ｉ”との相互相関を、Ｉ”が
０度回転の場合と１８０度回転の場合に対して実行し、
回転角と平行移動を特定する（ステップＳ３００６）。

【０１３９】ここで、回転・平行移動特定ステップ３０
０６の処理手順について詳細に説明する。図３１は、図
３０におけるステップＳ３００６により特定される回転
・平行移動を一意に特定するための細部手順について説
明するためのフローチャートである。まず、復元された
レジストレーション信号Ｒ”と補正画像Ｉ”との相互相
関が計算される（ステップＳ３１０１）。次に、相互相
関の結果得られたピークが検出される（ステップＳ３１
０２）。

【０１４０】次に、検出されたピークが十分大きいか否
かが判定される（ステップＳ３１０３）。その結果、ピ
ークが十分大きくない場合（Ｎｏ）、ステップＳ３１０
６に進む。また、検出されたピークが十分大きい場合
（Ｙｅｓ）、振幅スペクトルから求まった１８０度の整
数倍の不定性を持つ回転角にステップＳ３００６におい
て求められた回転角を加え、回転角を一意に特定する
（ステップＳ３１０４）。但し、レジストレーション信
号は、非回転対称でなければ、回転角を一意に特定する
ことができない。次に、相互相関の結果のピーク位置か
ら平行移動量が計算され（ステップＳ３１０５）、処理
が終了する。

【０１４１】一方、ステップＳ３１０６においては、全
ての角度についてチェックしたか否かが判定される。そ
の結果、全ての角度についてチェックされた場合（Ｙｅ
ｓ）、処理が終了する。また、全ての角度についてチェ
ックされていない場合（Ｎｏ）、補正画像I”を１８０
度回転する（ステップＳ３１０７）。そして、ステップ
Ｓ３１０１に戻って、再度同様の手順による特定処理が
行われる。

【０１４２】上述したように、振幅スペクトルが包絡線
リングパターンに基づいたレジストレーション信号は、
画像や透かしの強さ等によって可変であるにも関わら
ず、スケーリング・回転・平行移動を特定することが可
能である。したがって、図２３に示される付加情報埋め
込み手段２３０２において、幾何変換に耐性の無い付加
情報埋め込みアルゴリズムを用いた場合でも、図２４に
示される付加情報抽出手段２４０３において、付加情報
を正しく抽出することが可能である。

【０１４３】また、第１及び第２の実施形態と同様に、
レジストレーション信号は、振幅スペクトル上で直線で
ある必要ななく、半直線や直線上の複数の点であっても
よい。また、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であればよく、円、楕円、フ
ラクタルまたはカオス理論に基づく関数上の点であって
もよい。尚、抽出にあたっては上記関数が鍵情報となる
ことは言うまでもない。

【０１４４】このように、一定の条件を持たせた複数の
包絡線リングパターンを用いることによって、レジスト
レーション信号を、画像の特徴や透かしの強さや種々の
パラメータに応じて可変にすることができる。そして、
その結果、結託攻撃による共通信号の発見・除去を困難
にすることが可能である。

【０１４５】また、レジストレーション信号の前後に埋
め込まれる付加情報や付加情報埋め込み方式に従って、
レジストレーション信号のパラメータを変えても良い。
例えば、レジストレーション信号の後にＡ社あるいはＢ
社の電子透かし方式を用いて付加情報を埋め込む場合、
それぞれＡ社、Ｂ社を表す情報をパラメータとして、レ
ジストレーション信号を変化させても良い。

【０１４６】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埋め込む電子透かし
情報埋め込み手段（付加情報埋め込み手段２３０２）を
備える画像処理装置（電子透かし埋め込み手段２３０
４）であって、画像データを入力する画像入力手段２１
００と、新規の位相成分データを生成する位相スペクト
ル生成手段２３０８と、画像の幾何変換を検知するため
の位置合わせ情報を入力する位置合わせ情報入力手段
（レジストレーション規則入力手段２３０５）と、新規
の振幅成分データに対して、少なくとも一つ以上の円の
包絡線を持つ所定の関数で表される位置合わせ情報の埋
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２１１１）と、埋め込
みパターンにおける関数上の所定位置に位置合わせ情報
を埋め込む位置合わせ情報埋め込み手段（包絡線リング
パターン生成手段２１１１）と、位置合わせ情報が埋め
込まれた振幅成分データと位相成分データから、レジス
トレーション信号を生成する逆周波数変換手段（逆フー
リエ変換手段２１０４）と、レジストレーション信号を
変調する透かしパターン変調手段２１０９と、入力され
た画像データに変調されたレジストレーション信号を加
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。

【０１４７】また、本発明は、画像データ中に位置合わ
せ情報を埋め込むときの埋め込み強度を変化させるパラ
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。

【０１４８】さらに、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埋め込む電子透かし情
報埋め込み手段（付加情報埋め込み手段２３０２）を備
える画像処理装置（電子透かし埋め込み手段２３０４）
であって、画像データを入力する画像入力手段２１００
と、新規の位相成分データを生成する位相スペクトル生
成手段２３０８と、画像の幾何変換を検知するための位
置合わせ情報を入力する位置合わせ情報入力手段（レジ
ストレーション規則入力手段２３０５）と、位置合わせ
情報を埋め込むときの埋め込み強度を変化させるパラメ
ータを入力するパラメータ入力手段９０６と、少なくと
も一つ以上の円の包絡線を持つ所定の埋め込みパターン
で、位置合わせ情報を新規の振幅成分データに埋め込む
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２１１１）と、位置合わせ情報が埋め込まれた振幅
成分データと位相成分データとを用いて、前記埋め込み
パターンを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２１０４）と、パラメータを用いて埋め込
みパターンを変調する変調手段（透かしパターン変調手
段２１０９）と、画像データに対して、変調された埋め
込みパターンを加算する加算手段（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。

【０１４９】さらにまた、本発明は、振幅成分データの
強度を解析する画像解析手段２１０７をさらに備え、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２１１１）が、画像解析手段の出力結果に応じて、包
絡線を設定することを特徴とする。さらにまた、本発明
は、電子透かし情報埋め込み手段（付加情報埋め込み手
段２３０２）が、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部と、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部と、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
し情報埋め込み部と、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
る逆周波数変換部とを備えることを特徴とする。

【０１５０】さらにまた、本発明は、電子透かし情報埋
め込み手段（付加情報埋め込み手段２３０２）を用い
て、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んだ画像に対して、位置合わせ情報
を埋め込むことを特徴とする。さらにまた、本発明は、
人間に見えない又は見えにくいように位置合わせ情報が
埋め込まれた画像に対して、電子透かし情報を画像中に
埋め込むことを特徴とする。

【０１５１】＜第５の実施形態＞第４の実施形態では、
付加情報抽出手段２４０３において、画像に加えられた
スケーリング・回転・平行移動を正しく知る必要がある
アルゴリズムを用いる場合について述べた。本実施形態
では、付加情報抽出手段２４０３おいて、画像に加えら
れた幾何的変換の一部を知るだけでも、付加情報を抽出
できる場合について述べる。

【０１５２】付加情報埋め込み手段２３０２において、
付加情報をフーリエ振幅スペクトル上に付加情報を埋め
込む場合、付加情報抽出手段２４０３において振幅スペ
クトルが計算される際に、画像に加えられた平行移動や
回転角の不定性を打ち消すことができるので、図２９に
示される回転・平行移動特定手段２９０２における処理
を省くことが可能になる。

【０１５３】また、本実施形態では、図２１に示す電子
透かし埋め込み手段２１０１で生成したレジストレーシ
ョン信号を空間上で画像に加算してもよい。この場合、
付加情報を画像のフーリエ振幅スペクトルに埋め込んで
も、付加情報の抽出の際に位相スペクトルは影響しな
い。したがって、図２１に示される電子透かし埋め込み
手段２１０１のように、位相スペクトルを電子透かし埋
め込み手段２３０４と電子透かし抽出手段２４０４とで
共有する必要はなく、パラメータによって変化する値で
あってもよい。また、図９に示されるように、画像のフ
ーリエ振幅スペクトル上にレジストレーション信号を直
接加算してもよい。

【０１５４】上述したように、振幅スペクトルが包絡線
リングパターンに基づいたレジストレーション信号は、
画像や透かしの強さ等によって可変であるにも関わら
ず、付加情報の埋め込み位置を特定することが可能な信
号として用いることができる。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、ＲＡＭ
１９１２、ＲＯＭ１９１３、ディスプレイ制御部１９１
４、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／Ｏ１９１７、外部記憶装置の接続Ｉ／Ｏ１
９１９、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、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。

【０１５５】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。

【０１５６】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。

【０１５７】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。

【０１５８】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。

【０１５９】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。

【０１６０】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。

【０１６１】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。
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。

【０１６２】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。

【０１６３】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。

【０１６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
幾何的攻撃に対する耐性を強めるために共通に用いられ
ている位置合わせ信号を、画像特性や付加情報、埋め込
み毎の情報に基づいて変化させることで、共通信号の解
析・除去に有効な結託攻撃に対する耐性を高めることが
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。

【図２３】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２４】本実施形態における付加情報を抽出するため
の画像処理装置の構成を示すブロック図である。

【図２５】本実施形態におけるレジストレーション埋め
込み手段２３０１の内部構成を示すブロック図である。

【図２６】レジストレーション信号生成手段２３０５か
らの入力情報に基づいて包絡線リングパターン生成手段
２１１１において生成される振幅スペクトルの一例を示
す図である。

【図２７】図２６で示される振幅スペクトルに対して２
値化処理及びハフ変換処理を実行した結果を示す図であ
る。

【図２８】画像Ｉに対して、ａ倍のスケーリング, Δθ
度の回転を加えた画像Ｉ’のフーリエ振幅スペクトルに
対し、２値化処理及び画像の中心を原点としたハフ変換
処理を実行し、ピークを強調した処理の一例を示す図で
ある。

【図２９】電子透かし抽出手段２４０４の一構成要素で
ある幾何変換算出手段２４０１の細部構成を示すブロッ
ク図である。

【図３０】回転・平行移動特定手段２９０２の動作手順
を説明するためのフローチャートである。

【図３１】図３０におけるステップＳ３００６により特
定される回転・平行移動を一意に特定するための細部手
順について説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

９０６パラメータ入力手段２１００画像入力手段２１０４逆フーリエ変換手段２１０７画像解析手段２１０９透かしパターン変調手段２１１０透かしパターン加算手段２１１１包絡線リングパターン生成手段２３０１レジストレーション信号埋め込み手段２３０５レジストレーション規則入力手段２３０８位相スペクトル生成手段

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
子透かし情報を埋め込む電子透かし情報埋め込み手段を
備える画像処理装置であって、画像データを入力する画像データ入力手段と、前記画像データ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、前記画像データの幾何変換を検知するための位置合わせ
情報を入力する位置合わせ情報入力手段と、前記位置合わせ情報を埋め込むときの前記振幅成分デー
タ上の埋め込み位置または強度を変化させるためのパラ
メータを入力するパラメータ入力手段と、前記振幅成分データに対して、所定の関数で表される前
記位置合わせ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関数上の所定位置に前記
位置合わせ情報を埋め込む位置合わせ情報埋め込み手段
と、前記位置合わせ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】人間に見えない又は見えにくいように電
子透かし情報を埋め込む電子透かし情報埋め込み手段を
備える画像処理装置であって、画像データを入力する画像データ入力手段と、所定の振幅成分データを生成する振幅成分生成手段と、所定の位相成分データを生成する位相成分生成手段と、画像の幾何変換を検知するための位置合わせ情報を入力
する位置合わせ情報入力手段と、前記位置合わせ情報を埋め込むときの前記振幅成分デー
タ上の埋め込み位置または強度を変化させるパラメータ
を入力するパラメータ入力手段と、所定の関数の埋め込みパターンで、前記位置合わせ情報
を前記振幅成分データに埋め込む埋め込みパターン生成
手段と、前記位置合わせ情報が埋め込まれた振幅成分データと前
記位相成分データとを用いて、前記埋め込みパターンを
逆周波数変換する逆周波数変換手段と、前記パラメータを用いて前記埋め込みパターンを変調す
る変調手段と、前記画像データに対して、変調された埋め込みパターン
を加算する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３】前記画像データの画像特性を解析する画
像解析手段をさらに備え、前記埋め込みパターン生成手段が、前記画像解析手段の
解析結果に応じて、前記包絡線を設定することを特徴と
する請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】前記所定の関数が、１つまたはそれ以上
の円の包絡線を持つことを特徴とする請求項１から３ま
でのいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】人間に見えない又は見えにくいように前
記位置合わせ情報が埋め込まれた画像に対して、前記電
子透かし情報を画像中に埋め込むことを特徴とする請求
項１から４までのいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】前記パラメータが、前記位置合わせ情報
を繰り返し画像に埋め込む場合の埋め込み位置に従って
変化する情報を含むことを特徴とする請求項１から５ま
でのいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】前記パラメータが、前記画像処理装置固
有の個体番号に従って変化することを特徴とする請求項
１から６までのいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項８】前記パラメータが、前記電子透かし情報
の埋め込み毎に変化する情報を含むことを特徴とする請
求項５に記載の画像処理装置。
【請求項９】前記パラメータが、前記電子透かし情報
あるいは前記電子透かし情報埋め込み手段に基づいて変
化する情報を含むことを特徴とする請求項５記載の画像
処理装置。
【請求項１０】人間に見えない又は見えにくいように
電子透かし情報を埋め込む電子透かし情報埋め込み工程
を有する画像処理方法であって、画像データを入力する画像データ入力工程と、前記画像データ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工程と、前記画像データの幾何変換を検知するための位置合わせ
情報を入力する位置合わせ情報入力工程と、前記位置合わせ情報を埋め込むときの前記振幅成分デー
タ上の埋め込み位置または強度を変化させるためのパラ
メータを入力するパラメータ入力手段と、前記振幅成分データに対して、所定の関数で表される前
記位置合わせ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前記
位置合わせ情報を埋め込む位置合わせ情報埋め込み工程
と、前記位置合わせ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１１】人間に見えない又は見えにくいように
電子透かし情報を埋め込む電子透かし情報埋め込み工程
を有する画像処理方法であって、画像データを入力する画像データ入力工程と、所定の振幅成分データを入力生成する振幅成分生成工程
と、所定の位相成分データを入力生成する位相成分生成工程
と、画像の幾何変換を検知するための位置合わせ情報を入力
する位置合わせ情報入力工程と、前記位置合わせ情報を埋め込むときの前記振幅成分デー
タ上の埋め込み位置または強度を変化させるパラメータ
を入力するパラメータ入力工程と、所定の関数の埋め込みパターンで、前記位置合わせ情報
を前記振幅成分データに埋め込む埋め込みパターン生成
工程と、前記位置合わせ情報が埋め込まれた振幅成分データと前
記位相成分データとを用いて、前記埋め込みパターンを
逆周波数変換する逆周波数変換工程と、前記パラメータを用いて前記埋め込みパターンを変調す
る変調工程と、前記画像データに対して、変調された埋め込みパターン
を加算する加算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】前記画像データの画像特性を解析する
画像解析工程をさらに備え、前記埋め込みパターン生成工程が、前記画像解析手段の
解析結果に応じて、前記包絡線を設定することを特徴と
する請求項１０または１１に記載の画像処理方法。
【請求項１３】前記所定の関数が、１つまたはそれ以
上の円の包絡線を持つことを特徴とする請求項１０から
１２までのいずれか１項に記載の画像処理方法。
【請求項１４】人間に見えない又は見えにくいように
前記位置合わせ情報が埋め込まれた画像に対して、前記
電子透かし情報を画像中に埋め込むことを特徴とする請
求項１０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】前記パラメータが、前記位置合わせ情
報を繰り返し画像に埋め込む場合の埋め込み位置に従っ
て変化する情報を含むことを特徴とする請求項１０から
１４までのいずれか１項に記載の画像処理方法。
【請求項１６】前記パラメータが、画像処理装置固有
の個体番号に従って変化することを特徴とする請求項１
０から１５までのいずれか１項に記載の画像処理方法。
【請求項１７】前記パラメータが、前記電子透かし情
報の埋め込み毎に変化する情報を含むことを特徴とする
請求項１４記載の画像処理方法。
【請求項１８】前記パラメータが、前記電子透かし情
報あるいは前記電子透かし情報埋め込み工程に基づいて
変化する情報を含むことを特徴とする請求項１４記載の
画像処理方法。
【請求項１９】人間に見えない又は見えにくいように
電子透かし情報を埋め込む電子透かし情報埋め込み手段
を備え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、画像データを入力する画像データ入力工程のプログラム
コードと、前記画像データ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工程のプログラムコ
ードと、前記画像データの幾何変換を検知するための位置合わせ
情報を入力する位置合わせ情報入力工程のプログラムコ
ードと、前記位置合わせ情報を埋め込むときの前記振幅成分デー
タ上の埋め込み位置または強度を変化させるためのパラ
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
ドと、前記振幅成分データに対して、所定の関数で表される前
記位置合わせ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前記
位置合わせ情報を埋め込む位置合わせ情報埋め込み工程
のプログラムコードと、前記位置合わせ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２０】請求項１９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。