JP2003505895A - ウェーブレット及び離散コサイン変換を用いたディジタルイメージのウォーターマーキング方法 - Google Patents

ウェーブレット及び離散コサイン変換を用いたディジタルイメージのウォーターマーキング方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、ディジタルイメージを黒色及び白色又はカラーディジタルイメージ(D(x))にウォーターマーキングする方法に関するものである。基本的に、本発明の方法は、ウェーブレット変換(WC(y))を利用してディジタルイメージを変換する段階、離散コサイン変換(discrete cosinetransform,DCT)を利用してウォーターマークを変換する段階、ウォーターマークをイメージに挿入するためにウェーブレット変換されたディジタルイメージを、DCT-変換されたウォーターマーク(DW(x)+WC(y))と結合する段階、及び逆ウェーブレット変換(D(x)’)を用いてウォーターマークされたイメージを生成する段階を含む。カラーイメージに対して、変換マトリックスを用いてRGBモードはYIQモードに変換され、ウェーブレット変換はY-、I-、Q-値に適用される。そのようなカラーイメージのディジタルウォーターマーキングは、ウォーターマーキングカラーイメージ用として不適切なものと認められた従来の方法と比較する時、損失圧縮及び他のイメージ処理に対して極めて優れたものであると示された。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本出願は、1998年９月10日付で韓国特許庁に同一の発明者により出願された、
特許出願番号第37273号のウェーブレット変換及び離散コサイン変換を用いたデ
ィジタル映像イメージのウォーターマーキング方法、及び特許出願番号第37274
号のウェーブレット変換及び離散コサイン変換を用いたカラーイメージのディジ
タルウォーターマーキング方法という名称を有する韓国特許出願に基づいたもの
である。
【０００２】 （技術の分野） 本発明は、一般に、ディジタルイメージをウォーターマーキングする方法に関
するものであり、特に、圧縮、フィルタリング、クロッピング(cropping)、リス
ケーリング、リサンプリング、回転及び他の操作のようなイメージ処理演算の間
に、ウォーターマークが実質的に損傷しないように、ウェーブレット変換(Wavel
et Transform)及び離散コサイン変換(DCT、Discrete Cosine Transform)を用い
て、ウォーターマークをディジタルイメージに挿入する方法に関するものである
。本発明は、黒色及び白色イメージ及びカラーイメージに全て適用される。
【０００３】 （従来技術） 情報通信技術の急激な発達により、だんだんデータ保存形態はアナログ形態か
ら処理が容易な高品質のディジタル形態に変化している。特に、コンピュータグ
ラフィック、ディジタル図書館、サイバー雑誌及びサイバー空間通信分野におい
て、ディジタル情報の重要性は日々増えている。このような多様なディジタル情
報のうち、テキスト情報と停止映像情報は、現在、世界中に広く普及したインタ
ーネットを通じた仮想市場において幅広く流通されており、オーディオ及びビデ
オ伝送媒体が拡散するにつれて、オーディオ、ビデオのインターネット伝送が活
発になっている。
【０００４】 しかし、上記情報の急速な分布及び普及と関連する問題点がある。その一つは
、著作権を有するディジタル情報が、無断複製及び不法配布されるという点であ
る。この問題点は、テキスト、イメージ、ビデオ、サウンド等のマルチメディア
ディジタル情報が、原本と同一に大量複写され得るという事実から分かる。
【０００５】 仮想空間におけるディジタル情報の複写及び配布に対する知的財産権の侵害は
、急速に深刻になっている。ディジタル情報の元の所有者の知的財産権を不法使
用者等の不法複製及び配布から保護するためのディジタル映像情報の各種の保安
措置等が開発されている。現在、開発された保安措置としては、暗号化、ディジ
タルウォーターマーキング、システム保安装置がある。本発明は、ディジタルイ
メージをウォーターマーキングする方法に関するものである。
【０００６】 ウォーターマーキング（又はディジタル署名）は、追加情報を保護しようとす
る初期情報に挿入することにより、情報を保護する方法である。ウォーターマー
キングは、可視的なウォーターマーキング(visible watermarking)方法と、非可
視的なウォーターマーキング(invisible watermarking)方法に分類することがで
きる［J.J.K. Ruanaidh, F.M.Boland and O.Sinnen, 1996,‘Watermarking Digi
tal Images for Copyright Protection’,EVA参照］。
【０００７】 可視的なウォーターマーキングは、著作権情報を初期情報に追加する。所有者
の許可無しに複写したり、上記情報を削除したりすることは不法である。しかし
、不法複写に対する著作権情報の保存及び防止は、侵害及び不法複写に対して極
めて難しい。所有権を表示するように設計された非可視的なウォーターマーキン
グは、初期情報を損傷させず、第３者によるウォーターマークの不法削除を防止
することができる。ところが、公知の従来技術による従来に利用可能なウォータ
ーマーキングプロセッサーにより発生した情報により、イメージの歪曲が発生す
る問題点がある。従って、上記の問題点を克服することができる、改善されたウ
ォーターマーキング方法が切実に必要である。
【０００８】 ウォーターマーキング(又はディジタル署名)は、著作権表示、ロゴ、又は商標
により著作所有権を表示し、著作権物の無許可複写及び配布を識別するために、
使用される方法である。ウォーターマーキングは、保護されるべき情報に、肉眼
で見えない‘マーク’を挿入することにより達成される。改善されたウォーター
マーキング方法を提供するために、世界の多くの国において研究が進められてい
る。このような研究の努力は、次のような理由により強化されてきた。ディジタ
ル技術が可能になるにつれて、新聞、雑誌、図書館、電子博物館、注文型ビデオ
、注文型オーディオ、MP3、ウェーブサイト、TV、ディジタルラジオ、公文書認
証、信用検査取引、貨幣及び保安情報伝送のような多様な媒体がディジタル化し
た。ディジタル技術は、新たな革命をもたらしており、これはインターネット、
インターネットTV、ディジタルTV、MP3等により強化されている。
【０００９】 今まで開発されたウォーターマークを挿入する方法としては、空間法(spatial
method)、周波数領域法(frequency domain method)、及びスペクトル拡散法(sp
read spectrum method)がある。空間法は、ウォーターマークが容易に挿入され
る長所を有する代わりに、ウォーターマーキングされるイメージ、又は情報及び
イメージそのものが損失圧縮(lossy compression)及びフィルタリングのような
歪曲に影響を受けやすい短所を有する［Langelaar,G.C., J.C.A.van der Lubbe
and J.Biemond,1998,‘Copy Protection for Multimedia Data based on Labeli
ng Techniques’;Berghel,H. and L.O’GorMan,1998,‘Digital Watermarking’
;Aura,T.,1998,‘Practical invisibility in digital communication’;Bruynd
onckx,O.,J.-J.Quisquater and B.Macq,1998,‘Spatial Method for Copyright
Labeling of Digital Images’参照］。
【００１０】 周波数領域法は、ディジタルデータを周波数成分のアナログ信号に変換し、DC
T、FFT又はウェーブレット変換のような多様な変換技術を用いて、ウォーターマ
ークを挿入する。この周波数領域法により生成されたウォーターマークは、全体
データに亙り分布されているので、削除することが難しいものであるが、係数値
に依存するイメージ歪曲の問題点がある［Petitcolas, F.A.P., R.J.Anderson a
nd M.G.Kuhn,1998,‘Attacks on copyright marking systems’;Cox,I.J., J.Ki
lian, T.Leighton and T.Shamoon,1996,‘Secure Spread Spectrum Watermarkin
g for Images, Audio and Video’,Proc.International Conference on Image P
rocessing. ICIP’1996.Vol.III.pp.243-246;Wolfgang,R.B. and E.J.Delp,1996
,‘A Watermarking for Digital Images’, proceedings of the 1996 Internat
ional Conference on Image processing, Lausanne, Switzerland, vol.3, pp.2
19-222; Ejima M., A.Miyazaki, and T.Saito,1998,‘Digital Watermark based
on the Dyadic Wavelet Transform and its Robustness on Image Compressing
’,Proceedings of ITC-CSCC’98,Sokcho,Korea, pp.125-128参照］。
【００１１】 スペクトル拡散法が最近脚光を浴びている。ウォーターマークは、スペクトル
拡散法に基づいて、DCT(discrete cosine transform)の間、オーディオ又はディ
ジタルイメージに拡散される。この過程の間、スペクトルは分析され、ｎ個の高
い係数を有する部分、即ち、スペクトルの重要部が修正される。この方法は、周
波数領域法と部分的に類似する。この方法は、ウォーターマークを広く拡散する
ことにより、CDMA技術を一部用いる。この方法は、変換過程、即ちJPEG、複写、
スキャニング、スケーリング圧縮／拡張過程において、ある程度ウォーターマー
クの損傷を免れることができる。しかし、この方法により、ウォーターマークは
、データ圧縮段階において損傷を受ける、即ちデータ圧縮段階においてウォータ
ーマークが相当損傷される。
【００１２】 （本発明の目的） 本発明の目的は、従来技術のウォーターマーキング方法及びシステムにおける
上記の短所を克服することである。 本発明の他の目的は、ウォーターマークが削除、又は除去されることが、極め
て難しい、改善されたウォーターマーキング方法及びシステムを提供することで
ある。 本発明のまた他の目的は、イメージ圧縮又はクロッピング、ディザーリング(dit
hering)、カラー再量子化又はスケーリング圧縮及び拡張等のようなイメージ処
理時に、完全なウォーターマークを保存及び保持するウォーターマーキング方法
を提供することである。 本発明の更なる目的は、非可視的なウォーターマークが、初期イメージに挿入さ
れるとき、ウォーターマーキングされる初期イメージが、そのまま保持されるウ
ォーターマーキング方法及びシステムを提供することである。
【００１３】 本発明の更なる目的は、データ圧縮及びフィルタリングに強力なディジタルウ
ォーターマーキング方法を提供することである。 本発明の更なる目的は、カラーイメージにおいて改善されたウォーターマーキ
ング方法及びシステムを提供することである。 本発明の更なる目的は、JPEG又はMPEGのような圧縮過程により影響を受けない
ディジタルウォーターマーキング方法を提供することである。
【００１４】 （発明の概要） 本発明の上記の目的及び他の目的等は、２個のアルゴリズム、即ちウェーブレ
ット変換(WT)、及び離散コサイン変換(DCT)の独特な組合せを用いることにより
、本発明により達成される。本発明により、ウォーターマークは、ウェーブレッ
ト変換及び離散コサイン変換を用いて、ディジタルイメージに挿入される。本発
明の方法は、圧縮、フィルタリング及びクロッピングのようなイメージ処理演算
により惹かれることができるウォーターマーク損傷に抗して効率的である。
【００１５】 本発明は、ウェーブレット変換(WT)を用いてディジタルイメージを変換する段
階、離散コサイン変換(DCT)を用いてウォーターマークを変換する段階、ウォー
ターマークをイメージに挿入するために、ウェーブレット変換されたイメージを
DCT変換されたウォーターマークと結合する段階、及びウェーブレット逆変換を
用いて、ウォーターマーキングされたイメージを生成する段階を含む。(図３、
４参照) 本発明により、ウェーブレット変換及び離散コサイン変換が黒色及び白色イメ
ージ及びカラーイメージをウォーターマーキングするのに適用される。
【００１６】 （発明の詳細な説明） （黒色及び白色） 本発明により、ウェーブレット変換を用いて初期ディジタルイメージを変換する
段階、離散コサイン変換を用いて黒色及び白色ウォーターマークを変換する段階
、ウェーブレット変換されたイメージをDCT変換されたウォーターマークと結合
する段階、及びウォーターマーキングされたイメージを生成する段階を含むウォ
ーターマーキング方法が提供される。 ウォーターマークを造る従来の方法は、イメージ歪曲を減らすために、PRN（疑
似乱数数）をウォーターマークとして用いる。対照として、本発明は、“マーク
”生成が容易な一般のイメージのウォーターマークを挿入する。一般のイメージ
は、写真、2D図面、ロゴ、商標、象徴、実マーク、及び他のグラフィック記号の
ような符号を含む。
【００１７】 本発明は、IBM PCペンティアム（登録商標）MMX166とスキャナーを用いるハー ドウェア環境及び市販において容易に購入することができるビジュアルC++を用 いるソフトウェア環境において実現される。本発明の方法が適切な言葉で書いて あるソフトウェアを用いると共に、多くの製造者により製造されたコンピュータ ーにより実現され得ることが理解されるだろう。 一般に、ウォーターマークが変換されるとき、初期マークは、変換面において認
識され得ない。インパルス形態のウォーターマークが用いられれば、変換したウ
ォーターマークは、全変換面に亙って分布される。フーリエ変換が用いられるが
、これにより変換面における係数値が複素成分を有しているので、イメージ値と
は容易に結合されない。
【００１８】 これらの問題点を解決するために、本発明は、ウォーターマークを変換するた
めに、離散コサイン変換(DCT)を用いる。DCTは、フーリエ変換と類似する特性を
有するが、フーリエ変換時の複素数でない実数値のみを有する長所がある。離散
コサイン変換の数学的定義と理論は次のとおりである。
【００１９】 １.離散コサイン変換(DCT) DCTは、高速のフーリエ変換と密接する関連があり、信号又はイメージを
インコーディングするのに用いられる。DCTは、標準JPEG圧縮において広く用い
られる。１次元DCTは次のとおり定義される。
【数１】
【００２０】 ここで、ｓは初期係数であり、ｔはＮ個の変換値であり、ｃは次の数学式1bの
ように与えられる。
【数２】
【００２１】 正方行列に対する２次元DCTは、次の数学式2aのように示す。
【数３】
【００２２】 Ｎ、ｓ、及びｔに対しては１次元DCTのような表記であり、c(i,j)は、下記の
数学式2bのように示す。
【数４】
【００２３】 DCTは逆変換され得、１次元と２次元に対してそれぞれ次のように定義される
。
【数５】
【数６】
【００２４】 ２.離散コサイン変換(DCT) 本発明において、ディジタルイメージは、DCTにより変換されるウォーターマ
ークと結合される前にウェーブレット変換(WT)される。特に、図２に示すように
、離散ウェーブレット変換が用いられており、これはスケーリング及び転置に関
して、１組のウェーブレット係数を選ぶ。好ましくは、図１に概略的に示すよう
に、高速のウェーブレット変換を容易にするフィルタバンクが用いられる。ウェ
ーブレットの数学的定義及び理論は次のとおりである。
【００２５】 フーリエ変換が、サインとコサイン関数を基底関数として用いる変換であれば
、ウェーブレット変換(WT)は、基底関数としてウェーブレットを用いる。ウェー
ブレット変換には２種類がある。即ち、連続ウェーブレット変換と離散ウェーブ
レット変換である。連続ウェーブレット変換の数学的定義は次のとおりである。
【数７】
【００２６】 ここで、スケーリング(scaling)は周波数に関連する。ロースケーリング、即
ち、圧縮されたウェーブレットは高周波成分を抽出する一方、ハイスケーリング
、即ち、拡張されたウェーブレットは低周波成分を抽出する。 スケーリング及び位置移動関数として無限個のウェーブレット係数が存在する
ため、連続的なウェーブレット変換は、実際に実現されることがない。従って、
図２に概略的に示すように、離散ウェーブレット変換が、ある個数のサブセット
を選ぶと、より効率的なアルゴリズムが生ずる。
【００２７】 しかし、離散ウェーブレット変換は、計算負担を担うため、図１に示すように
、高速のウェーブレット変換を実現するのにフィルタバンクを用いるのが好まし
い。該方法は、古典的な２チャンネルサブバンドコーディング及びピラミッドア
ルゴリズムを用いる。 なお、添付の図面を参照して、本発明のウェーブレット変換及び離散コサイン
変換を用いたディジタルイメージを黒色及び白色にウォーターマーキングする方
法を説明する。本発明の一実施例を示した図３において、ウォーターマーキング
方法は、次のような段階を含む。即ち、1)ウェーブレット変換(WT)を用いて初期
(ターゲット)イメージ(D(x))を黒色及び白色に変換する段階、2)離散コサイン変
換(DCT)を用いてウォーターマークデータ(W(y))を黒色及び白色に変換する段階
、3)ウェーブレット変換されたイメージ(DW(x))をDCT結合ウォーターマーク(WC(
y))と結合する段階、4)ウェーブレット逆変換を用いて、結合されたイメージ(DW
(x)’)を変換することによりD(x)’を生成する段階、及び5)ウォーターマークが
挿入されたイメージ(D(x)’)を生成する段階を含む。
【００２８】 本発明のウォーターマーキング方法の変形が、図４に概略的にフローチャート
により示されている。この変形により、ウォーターマーキング方法は次のような
段階等を含む。即ち、 1)初期イメージ(D(x))を黒色及び白色に変換する段階、2)DCTを用いてウォー
ターマーク(W(y))を黒色及び白色に変換する段階、3)mレベル離散ウェーブレッ
ト変換を用いて、DCT変換されたウォーターマーク(WC(y))を更に変換する段階、
4)ウェーブレット変換されたイメージ(DW(x))を、mレベルウェーブレット変換さ
れたウォーターマーク(WDC(y))と結合する段階、及び5)ウォーターマークが挿入
されたイメージ(D(x)’)を生成する段階を含む。
【００２９】 ウォーターマーク(W(y))と結合されたイメージ(D(x)’)を得るとき、スケーリ
ングパラメータ(α)が用いられ、初期イメージ(D(x))とウォーターマーク(W(y))
との間の間隔を調節する。本発明により、次のような簡単な変換が用いられる。
【数８】 ビジュアルC++を用いるＣコードによりソフトウエア環境が提供される。IBM P
C ペンティアム級が用いられて、必要な計算を行う。このような特定環境は単に
例に過ぎない。
【００３０】 （本発明のウォーターマーキング方法の性能テスト） 本発明により、JPEG圧縮、フィルタリングリサンプリング及びクロッピング、
及び本発明が経る他の段階に対して、挿入された強力なウォーターマークをテス
トするための拡張テストが行われる。 テストの例及び結果は次のとおりに要約される。最終の結果は、相関分析を用
いて、抽出(W)前と抽出(W’)後のウォーターマークを分析し、本発明のウォータ
ーマーキング方法の強さを評価することにより判断された。この相関は次のとお
りである。
【数９】
【００３１】 例１：イメージの圧縮損失後のウォーターマーク保存の評価 一般に、BMPのような圧縮されていないファイルは、サイズが大きすぎるので
、イメージは伝送する前に圧縮される。イメージ圧縮は、損失圧縮及び無損失圧
縮に分けられる。初期イメージの微小劣化にも拘らず、高い圧縮率により、損失
圧縮が広く用いられている。JPEGが損失圧縮の代表的な例である。上記のように
、ウォーターマークは、イメージ処理以降保存されなければならないので、ウォ
ーターマーク方法は、損失圧縮以降、何等の問題も生じなければ商業的に利用可
能である。
【００３２】 従って、JPEGのQ因子を50%、30%、20%及び10%に変更することにより、ウォー
ターマークの強さの保存をテストする実験が行われた。その結果、20%JPEG圧縮
以降のウォーターマークが明らかに識別された。10%JPEG圧縮後のウォーターマ
ークは多少損傷されたが、肉眼により識別することができた。
【００３３】 例２：イメージフィルタリング以降のウォーターマークにおける影響 イメージは、特にノイズを除去するために、フィルタリングを経るので、ロー
パスフィルタ及び中間フィルタイメージ以降のウォーターマークにおける影響を
求める実験が行われた。該テストにより、ウォーターマークは成功的に抽出され
ることがわかる。抽出されたウォーターマークの相関は、表１に示される。
【表１】
この結果は、ウォーターマークが、ローパスフィルタ及び中間フィルタを経た
フィルタリングにより影響されないことを示す。
【００３４】 例３：リサンプリング以降のウォーターマークにおける影響 リサンプリング以降、本発明のアルゴリズムにより生成されたウォーターマー
クをテストする実験が行われており、該リサンプリングは、イメージの全ピクセ
ル値を除去する。３ビット、４ビット、５ビットの損失以降抽出されたウォータ
ーマークの相関は、表２に示される。
【表２】
このテストは、抽出されたウォーターマークがリサンプリング以降、明らかに
認識できることを示す。
【００３５】 例４：イメージブロックのクロッピング以降のウォーターマークにおける影響 最も重要な部分であるイメージの中心において、ウォーターマークがどのくら
いあるかを測定する実験が行われた。192×192のイメージブロックが、全イメー
ジからクロッピングされて、相関は表３に示される。
【表３】
この結果は、イメージブロックのクロッピング以降も、ウォーターマークを連
続的に抽出することが可能であることを示す。
【００３６】 例５：ディジタルウォーターマーキングアルゴリズムの評価 ディジタルウォーターマーキングアルゴリズムを評価するのに用いられるウォ
ーターマークイメージは、特定な文字を有するイメージである。このイメージは
、インパルス形態を有するので、DCT変換以降、値が広く分布されることが予想
される。これは、スペクトル拡散技術において見られる結果と類似する。均一に
分布されたウォーターマークは、DCT変換されたウォーターマークのウェーブレ
ット逆変換により生成され得る。本発明の連続的な特性は、図示の初期イメージ
を有するウォーターマーク間の99.85%相関を、本発明による例及び88.04%相関を
示す他の例に提示される。
【００３７】 要約すると、上記のように、ウェーブレット変換及びDCTを利用するディジタ
ルウォーターマーキングの本発明は、損失圧縮又は他のイメージ処理以降、ウォ
ーターマークを保存する優れた効果を有する。特に、50%、30%、20%、及び10%の
Q因子を使用して、JPEG損失圧縮以降、ウォーターマークを抽出することができ
る。イメージが、ローパスフィルタリング及び中間フィルタリングを経た後、ウ
ォーターマークが抽出されることもある。ウォーターマーク抽出は、リサンプリ
ング及びクロッピング以降も可能である。簡略に、本発明による２つのアルゴリ
ズムであるWT、及びDCT組合せを利用するウォーターマーキング方法は、多様な
態様において、そして特にウォーターマーク及びウォーターマーキング過程にお
いてウォーターマーキングされるイメージ保存であるという点から、DCT又はウ
ェーブレット変換(WT)のみを使用する従来の方法より優れている。
【００３８】 （カラーイメージのウォーターマーキング） 本発明のディジタルウォーターマーキングは、カラーイメージをウォーターマ
ーキングするのに用いられる。カラーイメージをウォーターマーキングするのに
、ウェーブレット変換(WT)及び離散コサイン変換(DCT)を使用することが図５及
び図６を参照して説明される。 図５において、この方法は次のような段階等を含む。即ち、 1)RGBモードのカラーイメージ、RGB(x)を、YIQモードのY(x)、I(x)、Q(x)に変
換する段階；2)ウェーブレット変換を用いてY(x)を変換する段階；3)DCTを用い
てウォーターマークデータ(W(y))を黒色及び白色に変換する段階；4)ウェーブレ
ット変換されたカラーイメージ(DW(x))をDCT変換されたウォーターマーク(W(y))
と結合する段階；5)ウェーブレット逆変換を用いて結合イメージ(DW(x)')を変換
することにより(Y(x)')を生成する段階、及び6)YIQモードのイメージをRGBモー
ドのイメージに変換することによりウォーターマーク挿入イメージ(RGB(x)')を
生成する段階を含む。
【００３９】 図６は、カラーイメージをウォーターマーキングする概略的なフローチャート
を示し、次のような段階等を含む。即ち、 1)RGBモードのカラーイメージデータ(RGB(x))を、YIQモードのY(x)、I(x)、Q(
x)に変換する段階；2)Iレベルウェーブレット変換を用いてY(x)を変換する段階
；3)DCTを用いてウォーターマークデータ(W(y))を黒色及び白色に変換する段階
；4)mレベル離散ウェーブレット変換を用いてDCT変換されたウォーターマークを
更に変換する段階、5)ウェーブレット変換されたカラーイメージ(DW(x))をmレベ
ルウェーブレット変換されたウォーターマーク(WDC(y))と結合する段階；6)Y(x)
'を提供するために、ウェーブレット逆変換を用いて結合イメージ(DW(x)')を変
換する段階、7)YIQモードのイメージをRGBモードのイメージに変換することによ
りウォーターマーク挿入イメージ(RGB(x)')を生成する段階を含む。
【００４０】 ウォーターマーク(W(y))と結合されたカラーイメージ(RGB(x)')を得る時、ス
ケーリングパラメータ(α)が用いられ、初期イメージ(RGB(x))とウォーターマー
ク(W(y))との間の間隔を調節する。本発明は、変換を簡単にするために、次のよ
うな式を用いる。
【数１０】
【００４１】 RGBモードからYIQモードへの変換のために、変換マトリックス及び逆変換マト
リックスが次の文献において説明される(Janes F.Blinn“NTSC:Nice Technology
,Superio Color”;IEEE Computer Graphic & Applications,March 1993,pp17-23
;James F.Blinn“The World of Digital Video”,IEEE Computer Graphics & Ap
plications,September 1992,pp106-112参照）。 上記のとおり、ビジュアルC++を用いるCコードからなるソフトウェアが提供さ
れる。IBM PCペンティアム級を用いて必要な計算を行う。
【００４２】 JPEG圧縮、フィルタリング、及びクロッピングについて、本発明により、挿入
された強力なウォーターマークをテストする実験が行われた。最終の結果は、相
関分析を用いて、ウォーターマークの強さを比較するものであった。この相関は
次のように定義される。
【数１１】
【００４３】 一般に、BMPのように圧縮されていないファイルは、サイズが大きすぎるので
、カラーイメージは伝送される前に圧縮される。イメージ圧縮は、損失圧縮及び
無損失圧縮に分けられる。初期イメージの微小劣化にも拘らず、高い圧縮率によ
り、損失圧縮が広く用いられている。JPEGが損失圧縮の代表的な例である。上記
のとおり、ウォーターマークは、イメージ処理以降保存されなければならないの
で、ウォーターマーク方法は、損失圧縮以降、何等の問題も生じなければ商業的
に利用可能である。
【００４４】 例６：カラーイメージの損失圧縮以降のウォーターマーク保存の評価 JPEGのQ因子を50％、40％、30％、20％、10％及び５％に変更することにより
、ウォーターマークの強さの保存テストの実験が行われた。その結果、５％JPEG
圧縮以降のウォーターマークが明らかに識別された。JPEGに圧縮されたウォータ
ーマークの挿入されたイメージから抽出されたウォーターマークの相関が表４に
示される。
【表４】
【００４５】 カラーイメージは、特にノイズを除去するために、フィルタリングを経るので
、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタカラーイメージ以降のウォーターマー
クにおける影響を求める実験が行われた。該テストにより、ウォーターマークは
成功的に抽出されることがわかる。抽出されたウォーターマークの相関は、表５
に示される。
【表５】 この結果は、ウォーターマークが、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタを
経たフィルタリングより影響されないことを示す。相関は多少低いが、ウォータ
ーマークを抽出及び認識するのにおいて、深刻な問題になるのではない。
【００４６】 例７：カラーイメージがRGBモードからYIQモードに変換された後のウォーター
マークの抽出 RGBモード、CMYモード、YIQモード、及びHISモードのような多くのカラーイメ
ージモードが用いられている。ウォーターマークを抽出し、RGBモードからYIQモ
ードに変更されたカラーイメージの相関を測定する実験が行われた。該テストは
、従来のRGBモードと比較する時、低い相関にも拘らず、抽出されたウォーター
マークが明らかに認識されることを示す。
【００４７】 例８：イメージブロッククロッピング以降のウォーターマークにおける影響 最も重要な部分であるイメージの中心において、ウォーターマークがどのくら
いあるかを測定する実験が行われた。192×192のイメージブロックが、全イメー
ジから切断され相関は表６に示される。
【表６】
この結果は、イメージブロックのクロッピング以降も、ウォーターマークを連 続的に抽出することが可能であることを示す。
【００４８】 例９：文字を有するディジタルウォーターマーキングアルゴリズムの評価 ディジタルウォーターマーキングアルゴリズムを評価するのに用いられるウォ
ーターマークイメージは、特定な文字を有するイメージである。イメージは、イ
ンパルス形態を有するので、DCT変換以降の値が広く分布されることが予想され
る。これは、スペクトル拡散と類似する結果である。均一に分布されたウォータ
ーマークは、DCT変換されたウォーターマークのウェーブレット逆変換により生
成され得る。
【００４９】 結論として、上記のとおり、ウェーブレット変換(WT)及びDCTを利用する本発明
のディジタルウォーターマーキングは、カラーイメージの損失圧縮又は他のイメ
ージ処理以降のウォーターマークを保存する優れた能力を有する。ウォーターマ
ークは、RGBモードからYIQモードにカラーイメージが変換された後にも保存され
る。特に、50％、40％、30％、20％、及び５％Q因子を利用するJPEGの損失圧縮
以降にウォーターマークの抽出が可能である。イメージがローパスフィルタリン
グ、ハイパスフィルタリング、又はイメージクロッピングを受けた後、ウォータ
ーマークの抽出が可能である。従って、本発明は、本発明者が関連する限り、従
来技術を用いては不可能な、カラーイメージをウォーターマーキングするのに適
切である。
【００５０】 本発明が好ましい実施例を参照して説明したが、この実施例に限定されるもの
ではない。次の請求の範囲によってのみ定義され制限され、本発明の思想及び範
疇から外れずに説明した実施例の構造及び形態が多く修正され得ることが当該技
術に熟練した当業者には理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 離散ウェーブレット変換(WT)及び離散ウェーブレット逆変換(IWT
)を示すフローチャートである。
【図２】 係数分布を示す図である。
【図３】 ウェーブレット変換及び離散コサイン変換(DCT)を用いてウォー
ターマーキングする実施例を示す図である。
【図４】 WT及びDCTを用いてウォーターマーキングする他の実施例を示す
フローチャートである。
【図５】 WT及びDCTを用いてカラーイメージのディジタルウォーターマー
キング過程を示す図である。
【図６】 WT及びDCTを用いてカラーイメージのディジタルウォーターマー
キングする、更に他の実施例を示すフローチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 1/60 Ｈ０４Ｎ 1/40 Ｚ ５Ｊ１０４ // Ｈ０４Ｎ 1/46 1/46 Ｚ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 チョ・ジュンスク 大韓民国ソウル、ヤンチュンク、シンジュ ン３ドン、1160−36 (72)発明者 リー・ハンホ 大韓民国ソウル、ジューンランク、ミョン モレ４ドン、ナンバー1339−１、シンジン カ・ビラ・ナンバー101 Ｆターム(参考） 5B056 BB11 5B057 CA01 CA02 CA08 CA12 CA16 CB01 CB02 CB08 CB12 CB18 CE06 CE08 CE18 CH09 5C076 AA14 AA26 BA06 BA09 5C077 LL14 MP08 PP23 PP32 PP34 PP49 RR21 5C079 HB01 HB04 KA06 LA14 LA27 LA40 NA00 5J104 AA14 NA14 NA15

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディジタルイメージをウォーターマーキングする方法であっ
    て、 ウェーブレット変換(WT)を用いてディジタルイメージを変換する段階； 離散コサイン変換(DCT)を用いてウォーターマークを変換する段階；及び ウォーターマーク挿入イメージを生成するために、DCT変換されたウォーターマ
    ークを、ウェーブレット変換されたイメージと結合する段階を含むことを特徴と
    する方法。
  2. 【請求項２】 前記ウェーブレット変換されたイメージを変換するウェーブ
    レット逆変換段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記DCT変換されたウォーターマークは、前記ウェーブレッ
    ト変換されたイメージと結合する前に、mレベルのウェーブレット変換を用いて
    更に変換されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記ウェーブレット変換は、高速のウェーブレット変換を実
    現するフィルタバンクを用いて行われることを特徴とする、請求項３に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 前記ウェーブレット変換は、高速のウェーブレット変換を実
    現するフィルタバンクを用いて行われることを特徴とする、請求項１に記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 ウォーターマークと結合したイメージを得るとき、初期イメ
    ージと前記ウォーターマークとの間の間隔を調節するために、スケーリングパラ
    メーター(α)が用いられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記ディジタルイメージ及び前記ウォーターマークは、黒色
    及び白色であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 ディジタルイメージをウォーターマーキングするシステムで
    あって、 ディジタルイメージ及びウォーターマークを提供する手段；及び ウェーブレット変換(WT)を用いて前記ディジタルイメージを変換し、離散コサイ
    ン変換(DCT)を用いて前記ウォーターマークを変換し、DCT変換されたウォーター
    マークをウェーブレット変換されたイメージと結合する、ディジタル処理システ
    ムを含むことを特徴とするシステム。
  9. 【請求項９】 前記システムは、前記ウェーブレット変換(WT)及び離散コサ
    イン変換(DCT)を用いて黒色及び白色イメージをディジタルウォーターマーキン
    グする手段を含み、 前記ウォーターマークは、黒色及び白色であることを特徴とする、請求項８に
    記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記ウォーターマークは、ウェーブレット変換イメージと
    結合する前にmレベルのウェーブレット変換(WT)を提供する手段を含むことを特
    徴とする、請求項９に記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記システムは、高速のウェーブレット変換及びウェーブ
    レット逆変換を提供するフィルタバンクを含むことを特徴とする、請求項９に記
    載のシステム。
  12. 【請求項１２】 カラーイメージをディジタルウォーターマーキングする方
    法であって、 ウォーターマークを離散コサイン変換(DCT)する段階； カラーイメージをウェーブレット変換(WT)する段階；及び DCT変換されたウォーターマークをウェーブレット変換(WT)カラーイメージと結
    合する段階を含むことを特徴とする方法。
  13. 【請求項１３】 変換マトリックスを用いてRGBモードの前記カラーイメー
    ジ、RGB(x)を、YIQモードのY(x)、I(x)、Q(x)に変換する段階を含むことを特徴
    とする、請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 ウェーブレット変換を用いて変換されたイメージのY(x)を
    変換する段階； 離散コサイン変換(DCT)を用いてウォーターマーク(W(y))を変換する段階； DCT変換されたウォーターマーク(WC(y))をウェーブレット変換されたカラーイメ
    ージ(DW(x))と結合する段階； ウェーブレット逆変換を用いて結合イメージのY値(Y(x)’)を生成する段階；及
    び Y(x)’、I(x)’、及びQ(x)’の逆変換によりRGBモードのウォーターマーク挿入
    イメージ(RGB(x)’)を生成する段階を含むことを特徴とする、請求項13に記載の
    方法。
  15. 【請求項１５】 前記DCT変換されたウォーターマーク(WC(y))は、前記ウェ
    ーブレット変換されたカラーイメージ(DW(x))と結合する前に、mレベルのウェー
    ブレットを用いて更に変換されることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記ウェーブレット変換は、高速のウェーブレット変換を
    実現するフィルタバンク用いて行われることを特徴とする、請求項12に記載の方
    法。
  17. 【請求項１７】 前記ウェーブレット変換は、高速のウェーブレット変換を
    実現するフィルタバンク用いて行われることを特徴とする、請求項12に記載の方
    法。
  18. 【請求項１８】 カラーイメージをディジタルウォーターマーキングするシ
    ステムであって、 カラーイメージ及び黒色並びに白色ウォーターマークを提供する手段；及び ウェーブレット変換(WT)及び離散コサイン変換(DCT)を用いて前記カラーイメー
    ジを前記黒色及び白色ウォーターマークによりディジタルウォーターマーキング
    するディジタルデータ処理手段を含むことを特徴とするシステム。
  19. 【請求項１９】 変換マトリックスを用いてRGBモードの前記カラーイメー
    ジ、RGB(x)を、YIQモードのY(x)、I(x)、Q(x)に変換する手段； ウェーブレット変換を用いて変換されたイメージのY(x)を変換する手段； DCTを用いて、前記ウォーターマーク(W(y))を黒色及び白色に変換する手段； DCT変換されたウォーターマーク(WC(y))をウェーブレット変換されたカラーイメ
    ージ(DW(x))と結合する手段； ウェーブレット逆変換を用いて結合イメージのY値(Y(x)’)を生成する手段；及
    び Y(x)’、I(x)’、及びQ(x)’の逆変換によりRGBモードのウォーターマーク挿入
    イメージ(RGB(x)’)を生成する段階を含むことを特徴とする、請求項18に記載の
    システム。
  20. 【請求項２０】 カラーイメージをディジタルウォーターマーキングするシ
    ステムであって、 変換マトリックスを用いてRGBモードの前記カラーイメージ、RGB(x)を、YIQモー
    ドのY(x)、I(x)、Q(x)に変換する手段； ウェーブレット変換を用いて変換されたイメージのY(x)を変換する手段； DCTを用いて、前記ウォーターマーク(W(y))を変換する手段； mレベルのウェーブレット変換を用いて、DCT変換されたウォーターマーク(WC(y)
    )を更に変換する手段； DCT変換されたウォーターマーク(WC(y))をウェーブレット変換されたカラーイメ
    ージ(DW(x))と結合する手段； ウェーブレット逆変換を用いて結合イメージのY値(Y(x)’)を生成する手段；及
    び Y(x)’、I(x)’、及びQ(x)’の逆変換によりRGBモードのウォーターマーク挿
    イメージ(RGB(x)’)を生成する手段を含むことを特徴とするシステム。
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