JP2003338921A - 電子透かし方法 - Google Patents

電子透かし方法

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JP2003338921A
JP2003338921A JP2002145561A JP2002145561A JP2003338921A JP 2003338921 A JP2003338921 A JP 2003338921A JP 2002145561 A JP2002145561 A JP 2002145561A JP 2002145561 A JP2002145561 A JP 2002145561A JP 2003338921 A JP2003338921 A JP 2003338921A
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Yasuhiro Fujii
康広 藤井
Kazunori Nakano
和典 中野
Junichi Taguchi
順一 田口
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】原画像の漏洩を防ぐために、暗号を解かずに直
接透かしを挿入する方法を提供する。 【解決手段】画像データを周波数空間でサブバンド分解
し、一部の低周波数帯域に画像の情報を暗号化するスク
ランブル処理を施す。別の高周波数帯域に情報を埋め込
む電子透かし情報挿入処理を行う。透かし挿入処理はス
クランブル処理と周波数帯域が異なるので互いに干渉す
ることはなく、人間の目で認識しにくい高周波帯域が改
変されるため挿入された透かし情報は知覚されない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は画像データの情報を
ある程度残して秘匿するスクランブル暗号化技術と、画
像データに各種情報を知覚できないように挿入する電子
透かし技術に関する。
【0002】
【従来の技術】画像データを周波数帯域に分解するサブ
バンド分解処理を用い、周波数帯域の一部分を暗号化す
ることによって、画像全体の情報をある程度残して秘匿
するスクランブル暗号化については、以下の文献に記載
されている。文献(1):安藤勝俊, 渡辺修, 貴家仁志;
``JPEG2000符号化画像の情報半開示法'', 電子情報通信
学会論文誌 D-II, Vol.J85-D-II, No.2, pp.282-290 (2
002)。
【0003】上記文献(1)では、スクランブル暗号化の
詳細が説明されている。ウェーブレットを用いて画像を
サブバンド分解し、一部のサブバンド情報を暗号化して
画像にスクランブルを施す方法を述べている。
【0004】画像データを変更して情報を賦与する電子
透かし挿入処理の従来技術は、例えば以下の文献に記載
されている。 文献(2):I. J. Cox, M. L. Miller and J. A. Bloom;
``Digital Watermarking'', pp.41-156, Morgan Kaufm
ann Publishers (2001)。
【0005】上記文献(2)で、フィルタリング処理等を
用いて人間の目に知覚されにくい高周波帯域を抽出し、
高周波帯域を改変して透かし情報を挿入する方法を述べ
ている。
【0006】スクランブル暗号化と電子透かしを併用し
た方法は従来技術には見当たらない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の電子透かし技術
は、原画の情報を参照して透かし情報を挿入するため、
暗号化された画像データに、暗号除去時に知覚できない
よう透かしを埋め込むためには、一度暗号を解く必要が
あった。
【0008】したがって、従来技術では、原画像を所有
する原画所有者が透かし挿入処理を透かし挿入者に委託
する場合、原画そのものを引き渡す必要がある。このと
き、原画像が漏洩する可能性があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、透かし挿入者
に原画情報を知られることなく、透かし挿入する方法を
提供する。本発明は、暗号を解かずに直接透かしを挿入
する方法を提供する。本発明により漏洩を防ぐことがで
きる可能性が高まる。
【0010】本発明の一態様によれば、原画を所有する
原画所有者は画像データを周波数空間でサブバンド分解
し、一部の周波数帯域に画像の情報を暗号化するスクラ
ンブル処理を施す。透かし挿入者はスクランブル暗号を
解かずに、高周波数帯域に電子透かし情報を挿入する。
スクランブル暗号化により透かし挿入者に原画データは
漏洩することなく、透かしが挿入できる。
【0011】
【発明の実施の形態】電子透かしとは、画像などのデジ
タルデータに著作権IDや顧客IDなどの情報を知覚できな
いように直接埋め込み、関係者を特定することで不正流
通による著作権侵害を抑止する技術である。
【0012】本実施例は、画像データを周波数帯域に分
解し、それぞれ異なる周波数帯域に画像の情報を暗号化
するスクランブル処理と、電子透かし情報挿入処理を行
うことを特徴とする。
【0013】また、以下の各処理は、計算機上でその機
能を持つプログラムを作成し実行することにより実現で
きる。また、これと同等な機能を持つハードウエアを作
成することによっても実現できる。
【0014】以下、(1)で本実施例の処理手順を説明
し、(2)でスクランブル暗号化、電子透かし情報挿入処
理および暗号除去処理の詳細について説明する。(3)で
利用フローを述べる。
【0015】(1)処理手順 本実施例の処理概要は図1に与えられる。図1に基づ
き、画像スクランブル暗号化および電子透かし処理の手
順を、ステップ101からステップ103にて説明する。各処
理は処理装置において行なわれる。
【0016】ステップ101:低周波帯域スクランブル暗
号化 原画像データ111を周波数空間でサブバンド分解して、
低周波帯域の画像情報を暗号化する。原画像データ111
は、暗号化により実空間上でスクランブル暗号化された
画像データ112になる。
【0017】ステップ102:高周波帯域透かし情報挿入 スクランブル暗号化された画像データ112を周波数空間
でサブバンド分解し、高周波帯域の画像情報を改変する
ことで電子透かし情報を挿入する。画像データ112は、
実空間上で、スクランブル暗号化され透かし情報が挿入
された画像データ113になる。
【0018】ステップ103:暗号除去 スクランブル暗号化され透かし情報が挿入された画像デ
ータ113を周波数空間でサブバンド分解し、低周波帯域
に施された暗号を除去する。画像データ113は、実空間
上で、透かし情報が挿入された画像データ114になる。
【0019】(2)処理詳細 (2−1)スクランブル暗号化 処理装置において行なわれる、図1ステップ101の画像
データスクランブル暗号化の詳細を、図2に基づいて、
ステップ201からステップ203にて説明する。
【0020】ステップ201:DWT 原画像データ111を離散ウェーブレット変換(DWT)する。
DWTにより原画像データ111は周波数空間でサブバンド分
解された画像データ211になる。変換に用いるウェーブ
レット基底は自由に選択できる。
【0021】文献G. Strang and T. Nguyen: ``Wavelet
and Filter Banks'', Wellesley--Cambridge Press (1
997)の6章にウェーブレットの数学的定義と理論が展開
されている。本実施の形態ではウェーブレットについて
は省略する。
【0022】ステップ202:低周波帯域暗号化 サブバンド分解された画像データ211の任意の低周波帯
域の画像情報を暗号化する。サブバンド分解は図5のよ
うに表される。横方向・縦方向独立に低周波帯域と高周
波帯域に分解し、得られた低周波帯域を再度分解するこ
とで、サブバンド分解された画像510が得られる。領域5
12は最低周波帯域を、領域513は中周波帯域を、領域514
-516は高周波帯域を表す。暗号化する低周波帯域の例と
して図5の斜線部511があげられる。
【0023】ステップ203:IDWT 上で得られた画像データを逆離散ウェーブレット変換(I
DWT)する。IDWTにより上記で得られた画像データは実空
間に変換され、スクランブル暗号化された画像データ11
2になる。低周波帯域には画像の大域的な情報が集約さ
れるので、ここを暗号化することでスクランブル画像に
なる。
【0024】詳細は文献 安藤勝俊, 渡辺修, 貴家仁志; ``JPEG2000符号化画像の
情報半開示法'',電子情報通信学会論文誌D-II, Vol.~J8
5-D-II, No.~2, pp.~282--290 (2002)の3章で説明され
ている。
【0025】(2−2)電子透かし情報挿入処理 処理装置において行なわれる、図1ステップ102の電子
透かし情報挿入処理の詳細を、図3に基づいて、ステッ
プ301からステップ303にて説明する。
【0026】ステップ301:DWT スクランブル暗号化された画像データ112を離散ウェー
ブレット変換(DWT)する。DWTにより画像データ112は、
周波数空間でサブバンド分解された画像データ311にな
る。低周波帯域は暗号化されている。変換に用いるウェ
ーブレット基底は図2ステップ201のDWTに依らない。
【0027】ステップ302:高周波帯域透かし情報挿入 サブバンド分解された画像データ311の任意の高周波帯
域に電子透かし情報を挿入する。透かしを挿入する高周
波帯域の例として図6の斜線部611があげられる。図7
のように、暗号化された周波数帯域と重複しないように
する。
【0028】高周波帯域には画像のエッジ成分が現れ、
エッジの改変は知覚されにくいので、高周波帯域に変更
を施すことで電子透かし情報を挿入できる。詳細は文献
I. J. Cox, M. L. Miller and J. A. Bloom; ``Digital
Watermarking'', Morgan Kaufmann Publishers (2001)
の3章で説明されている。
【0029】ステップ303:IDWT 上記で得られた画像データを逆離散ウェーブレット変換
(IDWT)する。変換に用いるウェーブレット基底は(2−
1)ステップ203のIDWTに依らない。IDWTにより実空間に
変換され、スクランブル暗号化され透かし情報が挿入さ
れた画像データ113になる。
【0030】(2−3)暗号除去 処理装置において行なわれる、図1ステップ103の暗号
除去処理の詳細を、図4に基づいて、ステップ401から
ステップ403にて説明する。
【0031】ステップ401:DWT スクランブル暗号化され透かし情報が挿入された画像デ
ータ113に、(2−1)ステップ201と同じDWTをかける。D
WTにより画像データ113は周波数空間でサブバンド分解
された画像データ411になる。図7のように低周波帯域
は暗号化され、高周波帯域には透かし情報が挿入されて
いる。
【0032】ステップ402:低周波帯域暗号除去 サブバンド分解された画像データ411の低周波帯域の暗
号を解く。
【0033】ステップ403:IDWT 上記で得られた画像データを逆離散ウェーブレット変換
(IDWT)する。変換に用いるウェーブレット基底は(2−
1)ステップ203および(2−2)ステップ303のIDWTに依
らない。IDWTにより上で得られた画像データは実空間に
変換され、透かし情報が挿入された画像データ114にな
る。(2−2)ステップ302により透かし情報は改変が知
覚されにくい高周波帯域に挿入されたので、画像データ
114と原画像データ111との違いを認識することは困難で
ある。
【0034】(3)利用フロー 利用フローの詳細について、原画像が透かし挿入者によ
って配布される場合(3−1)、原画像所有者によって配
布される場合(3−2)を説明する。
【0035】(3−1)透かし挿入者によって画像が配布
される場合 原画像所有者による画像スクランブル暗号化、透かし挿
入者による電子透かし処理および配布の利用フローを、
図8に基づいて、ステップ801からステップ803にて説明
する。
【0036】ステップ801:原画像所有者801による画像
スクランブル 原画像データ111を(2−1)に従ってスクランブル暗号
化する。スクランブル暗号化された画像データ112は透
かし挿入者802に引き渡される。
【0037】ステップ802:透かし挿入者802による透か
し情報挿入 挿入する情報および暗号化した周波数帯域について原画
像所有者801と調整し、(2−2)に従ってスクランブル
暗号化された画像データ112に透かし情報を挿入する。
ステップ801で原画像所有者801によって施された暗号を
解かない限り、原画データ111の情報は透かし挿入者802
に漏洩しない。
【0038】ステップ803:透かし挿入者802による配布 スクランブル暗号化され透かし情報が挿入された画像デ
ータ113を購入者803に配布する。
【0039】(2−3)に従ったスクランブル暗号を除去
する装置、および暗号を解く鍵は、原画像所有者801に
よって購入者803に配信される。透かしの挿入された、
原画像111との差異が認められない画像が購入者803に流
通する。
【0040】上記実施例によれば、原画像データを所有
する原画像所有者は、透かし挿入者に原画像を知られる
ことなく透かし情報挿入を委託できる。
【0041】(3−2)原画像所有者によって画像が配布
される場合 原画像所有者による画像スクランブル暗号化および配
布、透かし挿入者による電子透かし処理の利用フロー
を、図9に基づいて、ステップ901からステップ903にて
説明する。
【0042】ステップ901:原画像所有者901による画像
スクランブル 原画像データ111を(2−1)に従ってスクランブル暗号
化する。スクランブル暗号化された画像データ112は透
かし挿入者902に引き渡される。
【0043】ステップ902:透かし挿入者902による透か
し情報挿入 挿入する情報および暗号化した周波数帯域について原画
像所有者901と調整し、(2−2)に従ってスクランブル
暗号化された画像データ112に透かし情報を挿入する。
ステップ901で原画像所有者901によって施された暗号を
解かない限り、原画データ111の情報は透かし挿入者902
に漏洩しない。
【0044】ステップ903:原画像所有者901による暗号
除去 スクランブル暗号化され透かし情報が挿入された画像デ
ータ113の暗号を解く。暗号除去により、画像データ113
は透かし情報が挿入された画像データ114になる。これ
を購入者904に配信する。
【0045】上記実施例によれば、原画像データを所有
する原画像所有者は、透かし挿入者に原画像を知られる
ことなく透かし情報挿入を委託できる。
【0046】(3−2)の変更例として、ステップ903に
おいて、画像データ114を再度暗号化して購入者904に配
信し、別途暗号を復号する装置を購入者904に配布する
ことで、購入者904と原画像所有者901間の通信の秘匿性
を高める方式があげられる。
【0047】以上、透かし挿入者に暗号化した原画像デ
ータを引き渡すことで、透かし挿入者による不正流出を
防止することができる。
【0048】
【発明の効果】本発明によれば、暗号化された画像デー
タに電子透かし情報を挿入できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態1の処理手順の概要を示す図であ
る。
【図2】本実施の形態1のスクランブル暗号化の概要を
示す図である。
【図3】本実施の形態1の電子透かし情報挿入処理の概
要を示す図である。
【図4】本実施の形態1の暗号除去方式の概要を示す図
である。
【図5】本実施の形態1のスクランブル暗号化処理を行
うサブバンド領域の例を示す図である。
【図6】本実施の形態1の電子透かし情報挿入処理を行
うサブバンド領域の例を示す図である。
【図7】本実施の形態1のスクランブル暗号化処理と電
子透かし情報挿入処理を行うサブバンド領域の例を示す
図である。
【図8】本実施の形態2の透かし挿入者が画像を流通す
る場合の概要を示す図である。
【図9】本実施の形態2の原画像所有者が画像を流通す
る場合の概要を示す図である。
【符号の説明】
101・・・スクランブル暗号化処理 102・・・透かし情報挿入処理 103・・・暗号除去処理 111・・・原画像データ 112・・・スクランブル暗号化された画像データ 113・・・スクランブル暗号化され透かし情報が挿入された
画像データ 114・・・透かし情報が挿入された画像データ 201・・・離散ウェーブレット変換(DWT) 202・・・低周波帯域暗号化処理 203・・・逆離散ウェーブレット変換(IDWT) 211・・・サブバンド分解された画像データ 301・・・DWT 302・・・高周波帯域透かし情報挿入 303・・・IDWT 311・・・サブバンド分解された画像データ 402・・・低周波帯域暗号除去 403・・・IDWT 411・・・サブバンド分解された画像データ 511・・・暗号化する低周波帯域 611・・・透かし情報を挿入する高周波帯域 801・・・原画像所有者 802・・・透かし挿入者 803・・・購入者 811・・・暗号除去装置 901・・・原画像所有者 902・・・透かし挿入者 904・・・購入者 911・・・暗号化され透かし情報が挿入された画像データ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 順一 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 Fターム(参考) 5B057 CB19 CE08 CG01 CG07 CG09 CH18 5C063 AB03 AB05 AB06 AC01 AC10 CA23 DA07 DA13 5C076 AA14 BA06 5J104 AA12 AA14 PA14

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像データに情報を知覚できないように挿
    入する電子透かしシステムにおいて、画像データを周波
    数帯域に分解するサブバンド分解処理と、周波数帯域の
    一部分に対し画像の情報を暗号化するスクランブル処理
    と、情報を埋め込む電子透かし情報挿入処理からなり、
    該電子透かし情報挿入処理は該スクランブル処理の周波
    数帯域と異なる部分に該情報を挿入することを特徴とす
    る電子透かし方法。
  2. 【請求項2】請求項1の該サブバンド分解処理におい
    て、離散ウェーブレット変換して周波数帯域に分解する
    ことを特徴とする電子透かし方法。
  3. 【請求項3】請求項1の該スクランブル暗号化処理にお
    いて低周波帯域を暗号化し、該電子透かし情報挿入処理
    において高周波帯域に情報を埋め込むことを特徴とする
    電子透かし方法。
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