JP2004072501A - 情報重畳装置、情報重畳方法、情報検出装置、情報検出方法および重畳情報検出システム - Google Patents
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Abstract
【課題】電子透かし情報の幾何学的変形に対する耐性を向上させることができる情報重畳装置、情報重畳方法、情報検出装置、情報検出方法および重畳情報検出システムを提供する。
【解決手段】情報重畳装置は、単位埋め込みブロックを記憶するメモリ4と、メモリ4から単位埋め込みブロックを反復して読み出すウオーターマーク反復器3と、ウオーターマーク反復器3から読み出された単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換部7と、幾何学変換部7から読み出された幾何学変換された単位埋め込みブロックを、情報信号の全領域に反復するように情報信号に重畳するウオーターマーク埋め込み器1を備えた。
【選択図】 図1
【解決手段】情報重畳装置は、単位埋め込みブロックを記憶するメモリ4と、メモリ4から単位埋め込みブロックを反復して読み出すウオーターマーク反復器3と、ウオーターマーク反復器3から読み出された単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換部7と、幾何学変換部7から読み出された幾何学変換された単位埋め込みブロックを、情報信号の全領域に反復するように情報信号に重畳するウオーターマーク埋め込み器1を備えた。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、動画像や静止画像、音声、音楽信号などの情報信号に重畳される関連情報に基づいて情報信号の処理を行う情報重畳装置、情報重畳方法、情報検出装置、情報検出方法および重畳情報検出システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、光ディスク等の記録媒体や、放送局等より衛星波や地上波、ケーブル等の伝送媒体を介して伝送されるコンテンツ等について、いわゆる電子透かしにより著作権の保護を図る方法が提案されている。この方法は、ビデオ信号やオーディオ信号等の再生に影響を与えない程度の微小な信号レベルにより、著作権に関するデータの変調信号等をビデオ信号やオーディオ信号に重畳して記録するものである。画像、音声、データ等様々なデジタルコンテンツが劣化のない状態でコピーされたりする可能性のあるデジタルネットワーク時代において、電子透かし技術はコンテンツ自身に情報を埋め込むことにより著作権を保護することのできる有力な技術である。
【0003】
例えば、デジタルビデオ信号等の画像信号において、電子透かしを実現する手法について説明する。ここでは画像信号の持つ統計的な性質に基づいて、PN(Pseudorandom Noise)系列の乱数データを基本パターンとして電子透かしを埋め込む場合について考える。簡単のため輝度信号のフレームデータを水平サイズ8画素、垂直サイズ6画素とする。
まず、PN系列の乱数データPNを、以下の数1式とおく。
【0004】
【数1】
【0005】
この乱数データPNは統計的に総和が0になるように生成される。次に埋め込み情報DCをこのような性質を持つ乱数データPNによりスペクトラム拡散する。すなわち埋め込み情報DCの極性が「1」の場合には、乱数データPNのパターンをそのまま使用することにより、電子透かしパターンWMは、以下の数2式となる。
【0006】
【数2】
【0007】
また埋め込み情報DCの極性が「0」の場合には、乱数データPNのパターンを反転したものを使用することにより、電子透かしパターンWMは、以下の数3式となる。
【0008】
【数3】
【0009】
なお埋め込み情報DCが複数の情報ビットから構成される場合には、例えば輝度信号のフレームデータを適当な小領域に分割し、各情報ビットをそれぞれの小領域に対応させればよい。また、例えば互いに直行するような複数の異なる電子透かしパターンを使用し、各情報ビットをそれぞれの電子透かしパターンに対応させればよい。また、これらの手法を組み合わせて使用してもよい。
一方、デジタルビデオ信号等の画像信号において、近接する輝度信号は同程度の画素値を持つという性質から、輝度信号のフレームデータDV1を、以下の数4式とおく。
【0010】
【数4】
【0011】
電子透かしの埋め込みは、輝度信号のフレームデータDV1に電子透かしパターンWMを加算することによって実現する。埋め込み情報DCの極性が「1」の場合には、電子透かしを埋め込んだ輝度信号のフレームデータDV2は、以下の数5式となる。
【0012】
【数5】
【0013】
このようにして電子透かしを埋め込んだ輝度信号のフレームデータDV2から、埋め込み情報DCを検出するためには、埋め込み時と同一のPN系列の乱数データPNを使用する。まず元の輝度信号のフレームデータDV1と乱数データPNと内積値P1は、以下の数6式となる。
【0014】
【数6】
P1=DV1・PN=1
【0015】
ここで、画素信号の持つ統計的な性質から内積値P1は「0」近傍の値となる。これに対して電子透かしを埋め込んだ輝度信号のフレームデータDV2と乱数データPNとの内積P2は、埋め込み情報DCの極性が「1」の場合には、以下の数7となる。
【0016】
【数7】
P2=DV2・PN=(DV1+WM)・PN=(DV1+PN)・PN=P1+PN2 =1+48
【0017】
また、埋め込み情報DCの極性が「0」の場合には、以下の数8となる。
【0018】
【数8】
P2=DV2・PN=(DV1+WM)・PN=(DV1−PN)・PN=P1−PN2 =1−48
【0019】
すなわち内積値P2の絶対値は、乱数データPN2 近傍の値となる。元の輝度信号のフレームデータDV1と乱数データPNの内積値P1および電子透かしを埋め込んだ輝度信号のフレームデータDV2と乱数データPNの内積値P2を様々な画像に対して計算すると、内積値P1およびP2の分布は所定の確率密度関数で表現することができる。したがって、以下の数9式のように、適当な非負の閾値THを設定することによって、電子透かしを埋め込んだ輝度信号のフレームデータDV2から埋め込み情報DCを検出することができる。
【0020】
【数9】
P2≦−TH・・・電子透かしあり(極性「0」)
|P2|<TH・・・電子透かしなし
P2≧TH・・・電子透かしあり(極性「1」)
【0021】
実際に電子透かしを実現する際には、電子透かし検出の信頼性と、電子透かしの画質に及ぼす影響の2点が重要なポイントである。電子透かしの有無を正確に判別するためには、上述した「電子透かしあり」の場合の確立密度関数と、「電子透かしなし」の場合の確立密度関数の分離を精度良く行うような閾値THを設定しなければならない。しかし実際には確率密度関数の裾野が重なり合い、電子透かしの有無を正確に判別できるような閾値THの選択は難しい。電子透かしが埋め込まれていないのに「電子透かしあり」と判断されてしまう確率を特にFalse Positiveと呼び、健全なコンテンツ流通を保証するためには極めて小さいFalse Positive値が要求される。したがって電子透かし検出の信頼性を向上するためには、以下の数10式で示すように、非負のスカラーCを用いて電子透かしの埋め込み強度を大きくする。
【0022】
【数10】
DV2=DV1+CWM
【0023】
【数11】
P2=DV2・PN=(DV1+CWM)・PN=(DV1±CPN)・PN=P1±CPN2
【0024】
ここで、数11式で示すように、電子透かしを埋め込んだ輝度信号のフレームデータDV2と乱数データPNの内積値P2を十分に大きくすればよい。
しかし、このようにして電子透かしの埋め込み強度を大きくした場合、電子透かしの画質に及ぼす影響は無視できないものになってしまう。電子透かしの検出の信頼性と電子透かしの画質に及ぼす影響とは、トレードオフの関係にある。
【0025】
電子透かしの検出の信頼性を確保しつつ、電子透かしの画質に及ぼす影響を極力抑えるためには、人間の視覚特性を効果的に利用して電子透かしを埋め込む手法が提案されている。これらの手法は人間の視覚特性を考慮して、電子透かしパターンを画像内で配分し直すものや、電子透かしパターンを画像の動きに追従させるもの等であり、全体の埋め込み強度を変えることなく電子透かしの画質に及ぼす影響を効果的に抑えている。
【0026】
人間の目は平坦部分等の低周波領域での変化には敏感であるが、エッジ部分等の高周波領域での変化には鈍感である。これを利用して電子透かしパターンを目立ちやすい平坦部分から目立ちにくいエッジ部分へと再配分することにより、電子透かし検出の信頼性を確保しつつ、電子透かしの画質に及ぼす影響を抑えることができる。また画像が静止している場合には電子透かしパターンも静止させ、画像が動いている場合には電子透かしパターンも追従して動かすことにより、人間の目に感知しにくくなるように電子透かしを埋め込むことができる。
【0027】
さらには電子透かしを埋め込んだ画像に対して、画像フォーマット変換、デジタル−アナログ変換、MPEG(Moving Picture Experts Group)圧縮、フィルタリング、クリッピング、リサイズ、ローテーション等の種々の攻撃を加えた場合にも、埋め込まれた電子透かし情報は正しく検出されなければならない。著作権を不当に侵そうとする者は、電子透かしを埋め込んだ画像に対して悪意を持ってこれらの攻撃を加える恐れがある。そこでこれらの攻撃に対する耐性を強化して、電子透かし検出の信頼性を確保するために、様々な手法が提案されている。しかしあらゆる攻撃に対して頑強な耐性を有するような電子透かし技術は未だ開発されておらず、早急な対策が望まれている。
【0028】
電子透かし検出の信頼性と電子透かしの画質に及ぼす影響とはトレードオフの関係にあり、検出精度を向上するために電子透かしの埋め込み強度を大きくすると画質の劣化が無視できないものになり、画質に及ぼす影響を抑制するために電子透かしのうめ込み強度を小さくすると検出の信頼性が確保できなくなる。電子透かしの重畳・検出に際しては様々な方式が提案されているが、信頼性の高く安定した検出特性と劣化を知覚できないレベルの画質特性は未だ達成されておらず、これらを両立した電子透かし埋め込み方法を効果的に実現する必要がある。
【0029】
また、特開2000−151984号公報には、画像に付加されるウオーターマークとして、攻撃に対して強いものを付加することを目的として、画像の一部のN×M(N,Mは正の整数)個の画素からなる小領域に対応する大きさの単位ウオーターマークを縦横に反復した反復ウオーターマークを、画像に付加する付随情報付加装置が開示されている。
【0030】
図14は、従来のウオーターマーク埋め込み装置の構成を示す図である。
図14に示すウオーターマーク埋め込み装置149は、画像の縦横に単位ウオーターマークwmが反復するウオーターマークWMRを画像に重畳し、そのウオーターマーク重畳画像を出力するものである。単位ウオーターマークwmは、画像の一部の小領域に対応する大きさを有するものである。このウオーターマーク埋め込み装置149は、ウオーターマーク入力端子p103からのウオーターマークwmを画像上の縦横に反復した状態の反復ウオーターマークWMRを、入力端子p101からの画像に埋め込み、反復ウオーターマークWMRを埋め込んだ画像情報が、出力端子p102から出力されるものである。
【0031】
画像入力端子p101に入力された動画像データはウオーターマーク埋め込み器141に入力される。
【0032】
単位ウオーターマーク入力端子p103から入力された単位ウオーターマークwmは、ウオーターマーク反復器143に入力される。ウオーターマーク反復器143は、1つの単位ウオーターマークwmの大きさに応じたL×Lの要素数を格納できる容量のメモリ144と、アドレス設定部145および146とからなる。
【0033】
書き込み時には、この単位ウオーターマーク入力端子p103から単位ウオーターマークwmが入力されると共に、x座標入力端子p104およびy座標入力端子p105を通じて、その単位ウオーターマークwmについての座標のx座標要素およびy座標要素が入力されて、メモリ144にこの単位ウオーターマークwmが蓄えられる。
【0034】
読み出し時には、x座標入力端子p104およびy座標入力端子p105から1画像についてのx座標要素およびy座標要素が入力され、アドレス設定部145および146では、x%Lおよびy%L(Lは単位ウオーターマークの縦および横の大きさであり、%は剰余を求める演算子である)の演算がそれぞれ行われる。そして、それぞれの演算結果の剰余がメモリ144のアドレスxおよびyとして入力される。
【0035】
これにより、メモリ144からは、単位ウオーターマークwmが画像上の縦横に反復する反復ウオーターマークWMRが得られ、ウオーターマーク埋め込み器141で、入力端子p101から入力される画像データに埋め込まれる。
【0036】
以上のようにしてウオーターマーク反復器143のメモリ144に書き込まれたウオーターマークWMRは、画像入力端子p101から入力される画像情報の各画素位置に応じた座標が、順次x座標入力端子p104およびy座標入力端子p105からメモリ144に供給されることにより、読み出される。そして、読み出された反復ウオーターマークWMRは、ウオーターマーク埋め込み器141に供給される。
【0037】
一方、画像入力端子p101から入力された画像データは、ウオーターマーク埋め込み器141だけではなく、埋め込み量判断器142にも供給される。埋め込み量判断器142は、入力された画像の特徴を調べ、付加しても画質に与える影響が少ないウオーターマークの埋め込み量を各場所について判断し、その量をウオーターマーク埋め込み器141に伝える。
【0038】
ウオーターマーク埋め込み器141では、ウオーターマーク反復器143から入力された反復ウオーターマークWMRに応じ、画像入力端子p101から入力された画像データにウオーターマークを埋め込む。このとき、埋め込み量判断器142から供給される埋め込み量の情報に応じて埋め込み量が調節される。
【0039】
ウオーターマーク埋め込み器141で生成された反復ウオーターマークWMRが重畳された画像データは、画像出力端子p102から出力される。また、反復ウオーターマークWMRが重畳された画像データは、MPEG符号化器148に供給されて、MPEG方式により高能率符号化されて、ビットストリームとされ、出力端子p106から出力される。
【0040】
図15は、従来のブロック化ウオーターマークの標準配置パターンを示す図である。図15に示すブロック化ウオーターマークの標準配置パターンは、図14に示したウオーターマーク埋め込み装置149により画像データに埋め込まれたウオーターマークである。
【0041】
図15において、単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック151は、120画素×120画素とする。このとき、720画素×480画素の埋め込み画面152には、6個×4個の埋め込みブロック151を埋め込むようにしていた。
【0042】
図16は、従来のウオーターマーク検出回路の構成を示すブロック図である。図16において、重ね合わせ部161には、端子p111に入力された埋め込み画面152の6個×4個の埋め込みブロック151の画像データが入力され、重ねあわせ部161は、入力された埋め込み画面152の6個×4個の埋め込みブロック151の画像データを、単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック151の大きさで折り畳んで重ね合わせて累積する。
【0043】
内積部162は、ウオーターマーク基本パターン部164から供給される単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック151の大きさの基本パターンと、重ね合わせ部161から供給される6個×4個の埋め込みブロック151の大きさで折り畳んで重ね合わせて累積した入力された埋め込み画面152の画像データとの内積をとる。内積結果は閾値部163へ供給される。閾値部163は、内積結果が閾値よりも小さいときはウオーターマーク無しと判断し、内積結果が閾値よりも大きいときはウオーターマーク有りと判断し、出力端子p112に出力する。
【0044】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の付随情報付加装置では、重畳側で情報信号に電子透かし情報を重畳し、検出側で重畳された電子透かし情報を情報信号から検出するまでの通信および信号処理の間に情報信号に対して外乱により微小な拡大または縮小が行われることがあった。例えば、パーソナルコンピュータ(パソコン)でアナログ画像信号を受けるキャプチャーボードなどでその現象が観測された。
【0045】
また、電子透かし情報を用いてコンテンツの著作権保護のためにコンテンツの複製制限をかける場合に、この複製制限を回避するために、著作権を不当に侵そうとする者は、電子透かし情報を微小に拡大または縮小することにより、電子透かし情報を検出できないようにすることが意図的に行われることが考えられる。また、同様に電子透かし情報に対して微小な回転が行われることも考えられる。
【0046】
このような電子透かし情報の幾何学的変形があった場合には、上述した内積部162における6個×4個の埋め込みブロック151の大きさで折り畳んで重ね合わせて累積する入力された埋め込み画面152の画像データの重ね合わせの位置が互いにずれるので、重ね合わせた累積データと単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック151の大きさの基本パターンとも位置がずれるので、検出値が小さくなる。図17は、従来の電子透かし情報の拡大時の検出値を示す図であり、1%拡大したときでも検出値は1/3程度に低下することがわかる。また、図18は、従来の電子透かし情報の回転時の検出値を示す図であり、0.5度回転したときでも検出値は1/3以下に低下することがわかる。
【0047】
このような電子透かし情報の幾何学的変形に対する耐性を向上させるために拡大比または縮小比や回転角を推定して補正してから検出する方法が提案されているが、一旦検出器が検出モードに入ると検出時間が長くなるため、検出結果が出力されるまで推定した補正が適正なものであるかどうかがわからないという不都合があった。
【0048】
また、これらの幾何学的変形の拡大比または縮小比や回転角の推定のためにグリッド状のパターンを情報信号に重畳させる方法があるが、情報信号の画質や幾何学的変形に対する耐性が犠牲になるという不都合があった。
【0049】
また、グリッド状のパターンを情報信号に重畳しないで、電子透かし情報同士の自己相関を判定して推定する方法もあるが、推定に時間がかかって検出の質や精度が低下し、静止画では推定が困難な場合もあるという不都合があった。
【0050】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電子透かし情報の幾何学的変形に対する耐性を向上させることができる情報重畳装置、情報重畳方法、情報検出装置、情報検出方法および重畳情報検出システムを提供することを課題とする。
【0051】
【課題を解決するための手段】
本発明の情報重畳装置は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段を備えたものである。
【0052】
また、本発明の情報重畳装置は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段を備えたものである。
【0053】
また、本発明の情報検出装置は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段とを備えたものである。
【0054】
また、本発明の情報検出装置は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段とを備えたものである。
【0055】
また、本発明の情報重畳方法は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶ステップと、上記記憶ステップから上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復ステップと、上記単位埋め込みブロック反復ステップから読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップから読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳ステップを備えたものである。
【0056】
また、本発明の情報重畳方法は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶ステップと、上記記憶ステップから上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復ステップと、上記単位埋め込みブロック反復ステップから読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップから読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳ステップを備えたものである。
【0057】
また、本発明の情報検出方法は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップにより幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積ステップと、上記折り畳み累積ステップの累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定ステップと、上記相関判定ステップの検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換ステップの幾何学変換を変化させる検出出力生成ステップとを備えたものである。
【0058】
また、本発明の情報検出方法は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップにより幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積ステップと、上記折り畳み累積ステップの累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定ステップと、上記相関判定ステップの検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換ステップの幾何学変換を変化させる検出出力生成ステップとを備えたものである。
【0059】
また、本発明の重畳情報検出システムは、情報重畳装置は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段とを備え、情報検出装置は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段とを備えたものである。
【0060】
また、本発明の重畳情報検出システムは、情報重畳装置は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段とを備え、情報検出装置は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段を備えたものである。
【0061】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
本発明の情報重畳装置において、記憶手段は単位埋め込みブロックを記憶するように作用する。単位埋め込みブロック反復手段は記憶手段から単位埋め込みブロックを反復して読み出すように作用する。幾何学変換手段は単位埋め込みブロック反復手段から読み出された単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域または時刻に応じて幾何学的に変換するように作用する。重畳手段は、幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された単位埋め込みブロックを、情報信号の全領域に反復するように情報信号に重畳するように作用する。
【0062】
また、本発明の情報検出装置において、幾何学変換手段は反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域または時刻に応じて幾何学的に変換するように作用する。折り畳み累積手段は幾何学変換手段により幾何学的に変換された情報信号の一部の領域の単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積するように作用する。相関判定手段は折り畳み累積手段の累積結果と、単位埋め込みブロックとの相関を調べるように作用する。検出出力生成手段は相関判定手段の検出出力に基づいて、単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、検出出力の検出率に応じて幾何学変換手段の幾何学変換を変化させるように作用する。
【0063】
また、本発明の情報重畳方法において、記憶ステップは単位埋め込みブロックを記憶するように作用する。単位埋め込みブロック反復ステップは記憶ステップから単位埋め込みブロックを反復して読み出すように作用する。幾何学変換ステップは単位埋め込みブロック反復ステップから読み出された単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域または時刻に応じて幾何学的に変換するように作用する。重畳ステップは幾何学変換ステップから読み出された幾何学変換された単位埋め込みブロックを、情報信号の全領域に反復するように情報信号に重畳するように作用する。
【0064】
また、本発明の情報検出方法において、幾何学変換ステップは反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域または時刻に応じて幾何学的に変換するように作用する。折り畳み累積ステップは幾何学変換ステップにより幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積するように作用する。相関判定ステップは折り畳み累積ステップの累積結果と、単位埋め込みブロックとの相関を調べるように作用する。検出出力生成ステップは相関判定ステップの検出出力に基づいて、単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、検出出力の検出率に応じて幾何学変換ステップの幾何学変換を変化させるように作用する。
【0065】
また、本発明の重畳情報検出システムにおいても各手段は情報重畳装置および情報検出装置と同様に作用する。
【0066】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。まず、ウオーターマーク埋め込み装置側で幾何学変換されたウオーターマークに画像データを重畳する場合を説明する。この場合、解決しようとする課題で示したように、出力される画像データはその後の経路において何らかの原因により外乱としての幾何学変換が加えられる。
【0067】
図1は、本実施の形態に適用されるウオーターマーク埋め込み装置の構成例を示すブロック図である。
図1において、ウオーターマーク埋め込み装置17は、反復ウオーターマークに幾何学変換を施す幾何学変換部7を有して構成される点が図14に示した従来のウオーターマーク埋め込み装置149と異なる点である。ウオーターマークを示す電子透かし情報は、従来の技術に示したような手法を用いて情報信号に重畳されている。
【0068】
図1に示すウオーターマーク埋め込み装置17は、画像の縦横に単位ウオーターマークwmが反復するウオーターマークWMRを画像に重畳し、そのウオーターマーク重畳画像を出力するものである。単位ウオーターマークwmは、画像の一部の小領域に対応する大きさを有するものである。このウオーターマーク埋め込み装置17は、ウオーターマーク入力端子p1からのウオーターマークwmを画像上の縦横に反復した状態の反復ウオーターマークWMRを幾何学変換した変換反復ウオーターマークWMR’を、入力端子p1からの画像に埋め込み、変換反復ウオーターマークWMR’を埋め込んだ画像情報が、出力端子p2から出力されるものである。
画像入力端子p1に入力された動画像データはウオーターマーク埋め込み器1に入力される。
【0069】
単位ウオーターマーク入力端子p3から入力された単位ウオーターマークwmは、ウオーターマーク反復器3に入力される。ウオーターマーク反復器3は、1つの単位ウオーターマークwmの大きさに応じたL×Lの要素数を格納できる容量のメモリ4と、アドレス設定部5および6とからなる。
【0070】
書き込み時には、この単位ウオーターマーク入力端子p3から単位ウオーターマークwmが入力されると共に、x座標入力端子p4およびy座標入力端子p5を通じて、その単位ウオーターマークwmについての座標のx座標要素およびy座標要素が入力されて、メモリ4にこの単位ウオーターマークwmが蓄えられる。
【0071】
読み出し時には、x座標入力端子p4およびy座標入力端子p5から1画像についてのx座標要素およびy座標要素が入力され、アドレス設定部5および6では、x%Lおよびy%L(Lは単位ウオーターマークの縦および横の大きさであり、%は剰余を求める演算子である)の演算がそれぞれ行われる。そして、それぞれの演算結果の剰余がメモリ4のアドレスxおよびyとして入力される。
【0072】
これにより、メモリ4からは、単位ウオーターマークwmが画像上の縦横に反復する反復ウオーターマークWMRが得られ、幾何学変換部7で幾何学変換された変換反復ウオーターマークWMR’がウオーターマーク埋め込み器1で、入力端子p1から入力される画像データに埋め込まれる。
【0073】
以上のようにしてウオーターマーク反復器3のメモリ4に書き込まれたウオーターマークWMRは、画像入力端子p1から入力される画像情報の各画素位置に応じた座標が、順次x座標入力端子p4およびy座標入力端子p5からメモリ4に供給されることにより、読み出される。そして、読み出された反復ウオーターマークWMRは、幾何学変換部7に供給される。
【0074】
幾何学変換部7は、反復ウオーターマークWMRを、例えば、拡大・縮小または回転などの幾何学変換を施し、幾何学変換された変換反復ウオーターマークWMR’はウオーターマーク埋め込み器1に供給される。
【0075】
一方、画像入力端子p1から入力された画像データは、ウオーターマーク埋め込み器1だけではなく、埋め込み量判断器2にも供給される。埋め込み量判断器2は、入力された画像の特徴を調べ、付加しても画質に与える影響が少ないウオーターマークの埋め込み量を各場所について判断し、その量をウオーターマーク埋め込み器1に伝える。
【0076】
ウオーターマーク埋め込み器1では、ウオーターマーク反復器3から入力された反復ウオーターマークWMRが幾何学変換部7を介して幾何学変換された変換反復ウオーターマークWMR’に応じ、画像入力端子p1から入力された画像データにウオーターマークを埋め込む。このとき、埋め込み量判断器2から供給される埋め込み量の情報に応じて埋め込み量が調節される。
【0077】
ウオーターマーク埋め込み器1で生成された幾何学変換された変換反復ウオーターマークWMR’が重畳された画像データは、画像出力端子p2から出力される。また、幾何学変換された変換反復ウオーターマークWMR’が重畳された画像データは、MPEG符号化器8に供給されて、MPEG方式により高能率符号化されて、ビットストリームとされ、出力端子p6から出力される。
【0078】
図2は、微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークのパターンを示す図である。図2に示す微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークのパターンは、図1に示したウオーターマーク埋め込み装置17により画像データに埋め込まれたウオーターマークである。
【0079】
図2において、単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック21は、点線で示す元となる120画素×120画素に対して実線で示す微小拡大・縮小した大きさとする。このとき、点線で示す元となる720画素×480画素に対して実線で示す微小拡大・縮小した埋め込み画面22には、6個×4個の微小拡大・縮小した埋め込みブロック21を埋め込むようにする。
【0080】
このようにして、幾何学変換部7で微小拡大・縮小した単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック21を生成し、ウオーターマーク埋め込み器1で画像データに対して埋め込みブロック21を埋め込んで微小拡大・縮小した埋め込み画面22を生成する。これにより、出力される画像データがその後の経路において何らかの原因によりウオーターマークの微小拡大・縮小などの幾何学的変形が加えられたときでも、ウオーターマークの微小拡大・縮小などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができる。
【0081】
図3は、微小回転したブロック化ウオーターマークのパターンを示す図である。図3に示す微小回転したブロック化ウオーターマークのパターンは、図1に示したウオーターマーク埋め込み装置17により画像データに埋め込まれたウオーターマークである。
【0082】
図3において、単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック31は、点線で示す元となる120画素×120画素に対して実線または一点鎖線で示す回転した大きさとする。このとき、点線で示す元となる720画素×480画素に対して実線または一点鎖線で示す回転した埋め込み画面32には、6個×4個の微小回転した埋め込みブロック31を埋め込むようにする。
【0083】
このようにして、幾何学変換部7で微小回転した単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック31を生成し、ウオーターマーク埋め込み器1で画像データに対して埋め込みブロック31を埋め込んで微小回転した埋め込み画面32を生成する。これにより、出力される画像データがその後の経路において何らかの原因によりウオーターマークの微小回転などの幾何学的変形が加えられたときでも、ウオーターマークの微小回転などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができる。
【0084】
次に、ウオーターマーク検出装置側で画像データに対して幾何学変換を施して、幾何学変換された画像データからウオーターマークを検出する場合を説明する。この場合、解決しようとする課題で示したように、入力される画像データは何らかの原因により外乱による幾何学変換が加えられている。
【0085】
図4は、ウオーターマーク検出回路の構成を示すブロック図である。
図4に示すウオーターマーク検出回路が図16に示す従来のウオーターマーク検出回路と異なる点は、幾何学変換部41および検出率判定部44を設け、検出率に応じて幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率または回転角などの変換率を変える点である。
【0086】
図4において、幾何学変換部41には、端子p11に画像データが入力され、幾何学変換部41は、入力された画像データを、拡大・縮小または回転などの幾何学変換をして、図2または図3で示した埋め込み画面22または32の6個×4個の埋め込みブロック21または31の画像データに変換する。この幾何学変換された埋め込み画面22または32の6個×4個の埋め込みブロック21または31は、重ね合わせ部42に供給される。重ねあわせ部42は、幾何学変換された埋め込み画面22または32の6個×4個の埋め込みブロック21または31を、単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック21または31の大きさで折り畳んで重ね合わせて累積する。
【0087】
内積部43は、ウオーターマーク基本パターン部46から供給される単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック21または31の大きさの基本パターンと、重ね合わせ部42から供給される6個×4個の埋め込みブロック21または31の大きさで折り畳んで重ね合わせて累積した幾何学変換された埋め込み画面22または32の画像データとの内積をとる。内積結果は検出率判定部44に供給される。検出率判定部44は、内積結果の検出率に応じて幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率または回転角などの変換率を変える。そして、検出率判定部44からの検出値は、閾値部45へ供給される。閾値部45は、検出値が閾値よりも小さいときはウオーターマーク無しと判断し、検出値が閾値よりも大きいときはウオーターマーク有りと判断し、出力端子p12に出力する。
【0088】
例えば、ウオーターマーク埋め込み装置側でウオーターマークを埋め込んでからウオーターマーク検出装置側でウオーターマークを検出するまでの間に画像データが外乱により拡大されたときには、図2に示した埋め込み画面22の下半分の部分のいずれかの埋め込みブロック21がずれない状態となり、正常に検出される。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0089】
逆に、ウオーターマーク埋め込み装置側でウオーターマークを埋め込んでからウオーターマーク検出装置側でウオーターマークを検出するまでの間に画像データが外乱により縮小されたときには、図2に示した埋め込み画面22の上半分の部分のいずれかの埋め込みブロック21がずれない状態となり、正常に検出される。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0090】
このようにして、画像データが外乱により拡大・縮小しても、埋め込み画面22のどこかの埋め込みブロック21の検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができる。
【0091】
このとき、図8に拡大時の検出値を示すように、実線で示す従来の拡大時の検出値82に対して、点線で示す本実施の形態での拡大時の検出値81の値を、例えば、1%拡大時に拡大無し時の半分程度まで向上させることができる。
【0092】
次に、例えば、ウオーターマーク埋め込み装置側でウオーターマークを埋め込んでからウオーターマーク検出装置側でウオーターマークを検出するまでの間に画像データが外乱により半時計方向に回転されたときには、図2に示した埋め込み画面22の左半分の部分のいずれかの埋め込みブロック21がずれない状態となり、正常に検出される。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の回転角を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0093】
逆に、ウオーターマーク埋め込み装置側でウオーターマークを埋め込んでからウオーターマーク検出装置側でウオーターマークを検出するまでの間に画像データが外乱により時計方向に回転されたときには、図2に示した埋め込み画面22の右半分の部分のいずれかの埋め込みブロック21がずれない状態となり、正常に検出される。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の回転角を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0094】
このようにして、画像データが外乱により回転しても、埋め込み画面22のどこかの埋め込みブロック21の検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができる。
【0095】
このとき、図9に回転時の検出値を示すように、実線で示す従来の拡大時の検出値92に対して、点線で示す本実施の形態での回転時の検出値91の値を、例えば、0.5度回転時に回転無し時の半分程度まで向上させることができる。
【0096】
また、上述したように、ウオーターマークの埋め込みブロックを拡大・縮小して画像データに埋め込んで埋め込み画面22を生成することにより、画像データの外乱による回転に対する耐性は向上されるが、これに限らず、加えてさらに埋め込みブロック21の回転を埋め込み画面22の領域によって変えることにより画像データの外乱による回転に対する耐性を向上するようにすることができる。
【0097】
また、例えば、ウオーターマーク埋め込み装置側でウオーターマークを埋め込んでからウオーターマーク検出装置側でウオーターマークを検出するまでの間に画像データが外乱により半時計方向に回転されたときには、図3に示した埋め込み画面32の実線の部分のいずれかの埋め込みブロック31がずれない状態となり、正常に検出される。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の回転角を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0098】
逆に、ウオーターマーク埋め込み装置側でウオーターマークを埋め込んでからウオーターマーク検出装置側でウオーターマークを検出するまでの間に画像データが外乱により時計方向に回転されたときには、図3に示した埋め込み画面32の一点鎖線の部分のいずれかの埋め込みブロック31がずれない状態となり、正常に検出される。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の回転角を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0099】
このようにして、画像データが外乱により回転しても、埋め込み画面32のどこかの埋め込みブロック31の検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができる。
図5は、ウオーターマークベースバンド検出装置の回路例を示す図である。
【0100】
ウオーターマークベースバンド検出装置51は、ベースバンドの画像データと、単位ウオーターマークwmのパターンを読み込み、そのベースバンド画像データに含まれるウオーターマークの情報を出力するものである。
【0101】
図5において、端子p11に入力された画像データは、幾何学変換部41に供給されて、上述したような拡大・縮小または回転などの幾何学変換を施される。幾何学変換された画像データは重ね合わせ部42の折り畳み累積器52に供給され、単位ウオーターマークの大きさに折り畳んで累積される。
【0102】
図7は、折り畳み累積器52の回路例を示す図である。この折り畳み累積器52は、少なくともL×L要素の単位ウオーターマークwm分の容量を有するメモリ74と、累積加算器71と、メモリ74用のアドレス設定部72および73とからなる。
【0103】
累積加算器71には、幾何学変換された画像データが入力されると共に、メモリ74から読み出された単位ウオーターマークwm分の画像要素が供給されて、累積加算される。そして、この累積加算器71の出力がメモリ74に、アドレス設定部72および73により示されるアドレスに書き込まれると共に、読み出される。これにより、メモリ74から、折り畳み累積画像出力が得られる。
【0104】
この場合、入力端子p23およびp24から入力される画像についての座標要素x、yが、それぞれアドレス設定部72および73に供給される。アドレス設定部72では、x%Lなる剰余を求める演算を行い、求めた剰余をメモリ74にそのアドレスxとして供給し、また、アドレス設定部73では、y%Lなる剰余を求める演算を行い、求めた剰余をメモリ74にそのアドレスyとして供給する。このアドレッシングにより、累積加算器71およびメモリ74による折り畳み累積が実行される。
【0105】
このように単位ウオーターマークの大きさの単位で折り畳んで累積する折り畳み累積を行う場合において、折り畳みの領域が画像上のウオーターマークとの間にシフトがない場合には、折り畳み累積後の入力画像のウオーターマークは、単位ウオーターマークとまったく同じパターンになる。
【0106】
また、折り畳みの領域が画像上のウオーターマークとの間にシフトしたものとなっていた場合には、折り畳み累積後の入力画像のウオーターマークは、単位ウオーターマークwmを分割したパターンを寄せ集めたようなパターンになる。
【0107】
しかし、以上のように折り畳み累積を行うと、ウオーターマークを埋め込んだときとウオーターマークを検出したときとの間にシフトがない場合はもちろんのこと、ウオーターマークを埋め込んだときとウオーターマークを検出したときとの間にシフトがあった場合にも、累積されたウオーターマーク成分は常に同じ位置にあるため、強調される上、累積回数が十分多くなると、累積された画像成分は相殺される。
【0108】
そこで、入力画像データにウオーターマークが含まれていれば、この折り畳み累積結果と、単位ウオーターマークをシフトしたものが必ず相関を持つ。この相関を以下のようにFFT(Fast Fourier Trnsform)を用いて調べる。
【0109】
すなわち、折り畳み累積器52の出力は内積部43のFFT器53−1に供給され、L×L要素のFFTが施された後に、畳み込み演算器53−2に供給される。また、ウオーターマーク基本パターン部46からの単位ウオーターマークwmも、FFT器53−4に供給され、L×L要素のFFTが施された後に、畳み込み演算器53−2に供給される。
【0110】
畳み込み演算器53−2は、上述した2つのFFT空間の係数に対して畳み込みを行い、結果を逆FFT器53−3に供給する。畳み込み演算器53−2における畳み込みは、単位ウオーターマークwmと、折り畳み後の画像データとについて、空間領域での両者の間でのすべてのシフトの組み合わせの相関をとることに相当する。
【0111】
逆FFT器53−3では、畳み込み演算器53−2で得られた結果に対して逆FFTを行うことにより空間領域に戻す。この逆FFT器53−3での逆FFTで得られたすべての係数の出力を検出率判定部44に供給する。
【0112】
検出率判定部44は、空間領域に戻された内積結果の検出率に応じて幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率または回転角などの変換率を変える。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0113】
検出率判定部44の検出結果は最大値検出器55−1および分散計算器55−4に供給される。最大値検出器55−1では、逆FFT器53−3での逆FFTで得られた係数のうちの最大係数を探し、最大係数とその座標を出力する。そして、分散計算器55−4には、逆FFT器53−3での逆FFTで得られたすべての係数と、最大値検出器55−1からの最大係数の座標値が入力され、係数の最大値以外の値の分散が計算される。また、正規化器55−2には、分散計算器55−4で計算された分散と、最大値検出器55−1で見つけられた最大係数が入力される。正規化器55−2の出力は、最大係数を、分散で割ることによって正規化した値である。この値は、閾値比較器55−3に入力され、あらかじめ設定されている閾値と比較される。
【0114】
閾値比較器55−3では、これに入力される最大値を分散で割った値が閾値よりも小さいときにはウオーターマーク無し、とみなされ、出力制御部55−5が制御されて、ウオーターマーク無しという情報が、端子p12から出力される。
【0115】
また、閾値比較器55−3では、これに入力される最大値を分散で割った値が閾値よりも大きいときにはウオーターマークが入っているとみなされ、出力制御部55−5が制御されて、最大値検出器55−1で検出された最大係数の座標、つまり、ウオーターマークが入っていた位置のシフト量が、端子p12から出力される。
【0116】
このように、FFT領域での畳み込みを用いてすべての可能なシフト量について相関を求め、その相関の最大値が、しかるべき基準より大きいかどうかでウオーターマークが画像に付加されているか否かを判定する。
【0117】
このようにして、画像データが外乱により回転しても、埋め込み画面22のどこかの埋め込みブロック21の検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができる。
【0118】
図6は、ウオーターマークビットストリーム検出装置の回路例を示す図である。
図6において、端子p11には、図1で示したMPEG符号化器8で符号化された画像データのビットストリームが入力される。このウオーターマークビットストリーム検出装置61は、このビットストリーム画像データと単位ウオーターマークwmのパターンとの入力を受け、画像データに重畳されているウオーターマークの情報を出力するものである。
【0119】
図6に示すウオーターマークビットストリーム検出装置61が図5に示したウオーターマークベースバンド検出装置51と異なる点は、入力がベースバンド画像データからビットストリーム画像データに変わっている点と、新しく幾何学変換部41および折り畳み累積器62−3の前に、ビットストリーム検出部62のDCT(離散コサイン変換)係数抽出器62−1と、逆DCT器63−2が設けられている点である。以下に、異なる点について説明する。
【0120】
端子p11から入力されたビットストリーム画像データは、DCT係数抽出器62−1で部分的に復号されて、I ピクチャのDCT係数が抽出される。ここで、DCT係数に対して逆DCTを施して空間領域の画素値に変換すれば、以降は図5に示したウオーターマークベースバンド検出装置51と同じ検出を行うことが可能である。図6に示すウオーターマークビットストリーム検出装置61では、DCT係数抽出器62−1の出力は、逆DCT器62−2に供給されて逆DCTが行われた後に、幾何学変換部41による幾何学変換が行われ、変換出力は、折り畳み累積器62−3に供給されて、折り畳み累積が行われる。
【0121】
ここで、MPEG2のような符号化方式の場合には、フレームとフィールドの2つのモードのDCTを適応的に行う。フレームDCTを行うブロックと、フィールドDCTを行うブロックの占める画素の範囲は互いに異なる。しかし、縦に2つのDCTブロックを合わせた領域が、横×縦=8×16画素の領域であるのは共通である。そこで、フレームとフィールドのどちらのモードでDCTが行われた場合にも対応できるように、縦に2つのDCTブロックを合わせた8×16画素の領域を1つの単位の符号化ブロックとして扱う。
【0122】
逆DCT器62−2では、DCT係数を逆DCTして空間領域に戻し、幾何学変換部41は空間領域の画素値を幾何学変換し、折り畳み累積器62−3は変換出力を累積してFFT器63−1に送る。FFT器63−1に送られる値は、要素数がL×Lで、それぞれが画素値の和であり、以降は、図5に示したウオーターマークベースバンド検出装置51と同様である。
【0123】
検出率判定部44は、空間領域に戻された内積結果の検出率に応じて幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率または回転角などの変換率を変える。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0124】
このようにして、画像データが外乱により回転しても、埋め込み画面22のどこかの埋め込みブロック21の検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができる。
【0125】
以上のようなウオーターマークの埋め込み装置および検出装置においては、FFT空間に写像し、FFT空間における畳み込みによって空間上での探索を行うことにより、ウオーターマークの画像全体にわたってのシフトを検出することができる。また、画像を折り畳み累積した後に、FFTをかけることにより、そのFFTの演算量を減らすようにしている。
【0126】
図10は、拡大・縮小に対応する検出率向上を図るウオーターマーク検出装置の構成を示すブロック図である。
図10において、検出部102は検出画面101の上部のウオーターマークを検出し、検出部103は検出画面101の下部のウオーターマークを検出する。
【0127】
比較部104は、検出画面101の上部のウオーターマーク検出結果と、検出画面101の下部のウオーターマーク検出結果とを比較し、拡大/縮小部105および逆補正部106は、比較結果に応じて検出画面101を拡大または縮小するように逆補正をかける。ここで拡大/縮小部105および逆補正部106は、検出画面101の空間上の領域に応じて複数の領域毎に検出出力を比較することにより、検出画面101の幾何学的変形を推定する
【0128】
また、拡大/縮小部105および逆補正部106は、検出画面101の幾何学的変形の推定に基づいて、検出画面101の空間上の領域に応じて幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力する
【0129】
例えば、拡大/縮小部105および逆補正部106は、検出画面101の上部のウオーターマーク検出結果が検出画面101の下部のウオーターマーク検出結果よりも大きいときは、元の画像データが拡大されたと推定し、検出画面101の全体を縮小すると共に、図2に示した微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークの埋め込みの逆補正、つまり、図2の上下を逆にする上部による補正をしてから検出出力を得ることで検出率を向上させることができる。このとき、拡大/縮小部105および逆補正部106は、検出画面101の全体を縮小しながら逆補正をかける。
【0130】
逆に、拡大/縮小部105および逆補正部106は、検出画面101の下部のウオーターマーク検出結果が検出画面101の上部のウオーターマーク検出結果よりも大きいときは、元の画像データが縮小されたと推定し、検出画面101の全体を拡大すると共に、図2に示した微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークの埋め込みの逆補正、つまり、図2の上下を逆にする下部による補正をしてから検出出力を得ることで検出率を向上させることができる。このとき、拡大/縮小部105および逆補正部106は、検出画面101の全体を拡大しながら逆補正をかける。
【0131】
これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い埋め込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小に対する検出の精度を向上させることができる。
【0132】
また、逆変形を加えた後に、検出出力を出力するので、より一層検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小に対する検出の精度を向上させることができる。
【0133】
なお、検出部102および103は、上述した図4に示したウオーターマーク検出装置49である。
【0134】
図11は、回転に対応する検出率向上を図るウオーターマーク検出装置の構成を示すブロック図である。
【0135】
図11において、検出部112は検出画面111の左部のウオーターマークを検出し、検出部113は検出画面111の右部のウオーターマークを検出する。
【0136】
比較部114は、検出画面111の左部のウオーターマーク検出結果と、検出画面111の右部のウオーターマーク検出結果とを比較し、回転部115および逆補正部116は、比較結果に応じて検出画面111を時計方向または反時計方向に回転するように逆補正をかける。
【0137】
ここで回転部115および逆補正部116は、検出画面111の空間上の領域に応じて複数の領域毎に検出出力を比較することにより、検出画面111の幾何学的変形を推定する。
【0138】
また、回転部115および逆補正部116は、検出画面111の幾何学的変形の推定に基づいて、検出画面111の空間上の領域に応じて幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力する。
【0139】
例えば、回転部115および逆補正部116は、検出画面111の左部のウオーターマーク検出結果が検出画面111の右部のウオーターマーク検出結果よりも大きいときは、元の画像データが反時計方向に回転されたと推定し、検出画面111の全体を時計方向に回転すると共に、図2に示した微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークの埋め込みの逆補正、つまり、図2の左右を逆にする右部による補正をしてから検出出力を得ることで検出率を向上させることができる。このとき、回転部115および逆補正部116は、検出画面111の全体を時計方向に回転しながら逆補正をかける。
【0140】
逆に、回転部115および逆補正部116は、検出画面111の右部のウオーターマーク検出結果が検出画面111の左部のウオーターマーク検出結果よりも大きいときは、元の画像データが時計方向に回転されたと推定し、検出画面111の全体を反時計方向に回転すると共に、図2に示した微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークの埋め込みの逆補正、つまり、図2の左右を逆にする左部による補正をしてから検出出力を得ることで検出率を向上させることができる。このとき、回転部115および逆補正部116は、検出画面111の全体を反時計方向に回転しながら逆補正をかける。
【0141】
なお、検出部112および113は、上述した図4に示したウオーターマーク検出装置49である。
【0142】
これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い埋め込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、回転に対する検出の精度を向上させることができる。
【0143】
なお、上述した検出率の向上策は常時実行すると、幾何学的変形が変わった場合に検出率の確保をすることができなくなる。したがって、検出率が一定以下に下がった場合に、一旦この向上策をとめて、後に改めて向上策を実行するのが合理的である。
【0144】
図12は、検出値向上の動作を示すフローチャートである。
図12において、ステップS1で、検出を開始して、ステップS2で、検出値が十分か否かを判断する。ステップS2で検出値が十分であるときは、ステップS4へ移行して、ステップS4で、検出を続行する。
【0145】
ステップS2で検出値が十分でないときは、ステップS3へ移行して、ステップS3で、検出値向上策を実行した後に、ステップS2へ戻って、ステップS2〜ステップS4までの判断および処理を繰り返して行う。
【0146】
上述した検出値向上策は、例えば、微小な拡大・縮小または回転に適用できるものである。
【0147】
図13は、他の検出値向上の動作を示すフローチャートである。
図13において、ステップS11で、検出を開始して、ステップS12で、検出値が十分か否かを判断する。ステップS12で検出値が十分であるときは、ステップS15へ移行して、ステップS15で、検出を続行する。
【0148】
ステップS12で検出値が十分でないときは、ステップS13へ移行して、ステップS13で、検出値向上策を実行した後に、ステップS14で検出値が十分であるか否かを判断する。ステップS14で検出値が十分であるときは、ステップS15へ移行して、ステップS15で、検出を続行する。
【0149】
ステップS14で検出値が十分でないときは、ステップS16へ移行して、ステップS16で、第2検出値向上策を実行した後に、ステップS12へ戻って、ステップS12〜ステップS16までの判断および処理を繰り返して行う。
【0150】
上述した第2検出値向上策は、ウオーターマークの自己相関を用いた検出方法などで、比較的大きな拡大・縮小率または回転率を推定し、補正した後に、検出を行うものである。
【0151】
なお、上述の場合に、検出を続行しながら、より良い検出率を求めて向上策を働かせることも可能である。
【0152】
また、これに限らず、例えば、MPEGのビットストリームからウオーターマークを検出する場合は、検出装置内でフォーマット変換により画素数が変更されたときは、検出に用いられる画素数に合わせてフォーマット変換することにより、検出率を向上させることができる。
【0153】
上述した本実施の形態では、画像データの画面上の領域に応じたウオーターマークの幾何学的変形について説明したが、これに限らず、時刻方向に幾何学的変形を加えて画像データに埋め込むようにしてもよい。
【0154】
この場合、例えば、フレームまたはフィールド毎に幾何学的変形を加えて画像データに埋め込むようにしてもよい。
【0155】
例えば、図2に示した微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークの埋め込みにおいて、第1フレームから第4フレームまたは第1フィールドから第4フィールドまで徐々に埋め込み画面22の埋め込みブロック21を微小拡大・縮小するようにしてもよい。
【0156】
例えば、図3に示した微小回転したブロック化ウオーターマークの埋め込みにおいて、第1フレームから第4フレームまたは第1フィールドから第4フィールドまで徐々に埋め込み画面22の埋め込みブロック21を微小反時計方向または時計方向に回転するようにしてもよい。
【0157】
時刻方向で幾何学的変形を加えて画像データに埋め込む際には、画像データのみではなく、音声データに対するウオーターマークの埋め込みにおいて、外乱による音声データのピッチの変化などの耐性の向上にも適用することができる。
【0158】
この場合、音声データにウオーターマークを埋め込んだ埋め込みデータに対して、埋め込みデータのピッチを微小に下げるかまたはピッチを微小に上げることにより、外乱による音声データのピッチの変化の耐性を向上させることができる。
【0159】
なお、上述した図10において、また、比較部104は、検出部102および103の2つの検出結果を比較するため、1つの検出結果を格納する2倍の容量のメモリが必要となるが、検出の時刻をずらして、1つの検出結果を格納する容量のメモリのみで比較するようにしてもよい。
【0160】
また、これに限らず、画像データの画面内の領域と時刻方向とを組み合わせてウオーターマークの幾何学的変形を行うようにしてもよい。
【0161】
また、上述した本実施の形態では、微小な幾何学的変形に適用することができるが、これに限らず、特定の比較的大きな値の変形に対して領域を特定して適用することもできる。
【0162】
ここで、情報信号は、例えば、動画像データ信号、静止画像データ信号,映画データ信号、音楽データ信号、音声データ信号、テキストデータ信号、またはコンピュータプログラムデータ信号である。また、この情報信号を記録する記録メディアは、DVD(Digital Versatile Disc)、MD(Mini Disc)、CD(Compact Disc)、BD(Blue−ray Disc)やハードディスクなどのディスク状記録媒体、またはDVHS(Digital Video Home System)、DVC(Digital Video Camera)、VHSまたは8ミリフォーマットの情報信号を記録可能とするように構成されたテープ状記録媒体に限らず、半導体メモリであってもよい。
【0163】
ここで、情報信号に埋め込んで伝送する情報は、例えば、情報信号の複製制御情報、著作権情報、ユーザーID、コンテンツID、日付、会社名または権利者名である。
【0164】
また、情報信号に埋め込んで伝送する情報は、スペクトラム拡散、パッチワークなどのウオーターマーキング処理により符号化さてもよい。
【0165】
また、埋め込みのやり方は前述した方法に限らず反復ブロックが存在すればどのようなウオーターマーキング処理でも良い。
上述した本実施の形態によれば、外乱による幾何学的変換に対して、ウオーターマーク埋め込み装置側で幾何学変更を加えてブロック化したウオーターマークを情報信号に埋め込むことにより、ウオーターマーク検出装置側の対応を必要とせずにウオーターマーク検出の許容度を向上させることができる。
また、特に微小な幾何学変換に対して耐性を向上させることができる。
また、ウオーターマーク検出装置側で幾何学変更を加えてブロック化したウオーターマークを情報信号から検出することにより、ウオーターマークを検出するための必要な検出率を確保することができる。
【0166】
【発明の効果】
この発明の情報重畳装置は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳する情報重畳装置において、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段とを備えたので、これにより、出力される情報信号がその後の経路において何らかの原因により単位埋め込みブロックの微小拡大・縮小などの幾何学的変形が加えられたときでも、単位埋め込みブロックの空間上の領域に応じた微小拡大・縮小などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0167】
また、この発明の情報重畳装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0168】
また、この発明の情報重畳装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、埋め込みブロックの検出の許容度を向上させることができるという効果を奏する。
【0169】
また、この発明の情報重畳装置は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳する情報重畳装置において、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段とを備えたので、これにより、出力される情報信号がその後の経路において何らかの原因により単位埋め込みブロックの微小拡大・縮小などの幾何学的変形が加えられたときでも、単位埋め込みブロックの時刻に応じた微小拡大・縮小などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0170】
また、この発明の情報重畳装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0171】
また、この発明の情報重畳装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、埋め込みブロックの検出の許容度を向上させることができるという効果を奏する。
【0172】
また、この発明の情報検出装置は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する情報検出装置において、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段とを備えたので、これにより、情報信号が外乱により幾何学変換されても、埋め込み画面の空間上の領域に応じて幾何学的に変換されたどこかの埋め込みブロックの検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができるという効果を奏する。
【0173】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0174】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけることができるという効果を奏する。
【0175】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記検出出力生成手段は、上記情報信号の空間上の領域に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定するので、これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い有無込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小または回転などの幾何学的変形に対する検出の精度を向上させることができる。
【0176】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記検出出力生成手段は、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の空間上の領域に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力するので、より一層検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小または回転などの幾何学的変形に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0177】
また、この発明の情報検出装置は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する情報検出装置において、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段とを備えたので、これにより、情報信号が外乱により幾何学変換されても、埋め込み画面の時刻に応じて幾何学的に変換されたどこかの埋め込みブロックの検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができるという効果を奏する。
【0178】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0179】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけることができるという効果を奏する。
【0180】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記検出出力生成手段は、上記情報信号の時刻に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定するので、これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い埋め込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小または回転などの幾何学的変形に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0181】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記検出出力生成手段は、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の時刻に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力するので、より一層検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0182】
また、この発明の情報重畳方法は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳する情報重畳方法において、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶ステップと、上記記憶ステップから上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復ステップと、上記単位埋め込みブロック反復ステップから読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップから読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳ステップとを備えたので、これにより、出力される情報信号がその後の経路において何らかの原因により単位埋め込みブロックの微小拡大・縮小などの幾何学的変形が加えられたときでも、単位埋め込みブロックの空間上の領域に応じた微小拡大・縮小などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0183】
また、この発明の情報重畳方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0184】
また、この発明の情報重畳方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、埋め込みブロックの検出の許容度を向上させることができるという効果を奏する。
【0185】
また、この発明の情報重畳方法は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳する情報重畳方法において、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶ステップと、上記記憶ステップから上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復ステップと、上記単位埋め込みブロック反復ステップから読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップから読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳ステップとを備えたので、これにより、出力される情報信号がその後の経路において何らかの原因により単位埋め込みブロックの微小拡大・縮小などの幾何学的変形が加えられたときでも、単位埋め込みブロックの時刻に応じた微小拡大・縮小などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0186】
また、この発明の情報重畳方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0187】
また、この発明の情報重畳方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、埋め込みブロックの検出の許容度を向上させることができるという効果を奏する。
【0188】
また、この発明の情報検出方法は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する情報検出方法において、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップにより幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積ステップと、上記折り畳み累積ステップの累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定ステップと、上記相関判定ステップの検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換ステップの幾何学変換を変化させる検出出力生成ステップとを備えたので、これにより、情報信号が外乱により幾何学変換されても、埋め込み画面の空間上の領域に応じて幾何学的に変換されたどこかの埋め込みブロックの検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができるという効果を奏する。
【0189】
また、この発明の情報検出方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0190】
また、この発明の情報検出方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけることができるという効果を奏する。
【0191】
また、この発明の情報検出方法は、上述において上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の空間上の領域に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定するので、これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い埋め込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小または回転などの幾何学的変形に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0192】
また、この発明の情報検出方法は、上述において、上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の空間上の領域に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力するので、より一層検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0193】
また、この発明の情報検出方法は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する情報検出方法において、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップにより幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積ステップと、上記折り畳み累積ステップの累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定ステップと、上記相関判定ステップの検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換ステップの幾何学変換を変化させる検出出力生成ステップとを備えたので、これにより、情報信号が外乱により幾何学変換されても、埋め込み画面の時刻に応じて幾何学的に変換されたどこかの埋め込みブロックの検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができるという効果を奏する。
【0194】
また、この発明の情報検出方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0195】
また、この発明の情報検出方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけることができるという効果を奏する。
【0196】
また、この発明の情報検出方法は、上述において、上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の時刻に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定するので、これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い埋め込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小または回転などの幾何学的変形に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0197】
また、この発明の情報検出方法は、上述において、上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の時刻に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力するので、より一層検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0198】
また、この発明の重畳情報検出システムは、情報重畳装置において情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳し、情報検出装置において情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する重畳情報検出システムにおいて、情報重畳装置は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段とを備え、情報検出装置は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段とを備えたので、これにより、出力される情報信号がその後の経路において何らかの原因により単位埋め込みブロックの微小拡大・縮小などの幾何学的変形が加えられたときでも、単位埋め込みブロックの空間上の領域に応じた微小拡大・縮小などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができ、また、これにより、情報信号が外乱により幾何学変換されても、埋め込み画面の空間上の領域に応じて幾何学的に変換されたどこかの埋め込みブロックの検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができるという効果を奏する。
【0199】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0200】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、埋め込みブロックの検出の許容度を向上させることができるという効果を奏する。
【0201】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の空間上の領域に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定するので、これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い埋め込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小または回転などの幾何学的変形に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0202】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の空間上の領域に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力するので、より一層検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0203】
また、この発明の重畳情報検出システムは、情報重畳装置において情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳し、情報検出装置において情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する重畳情報検出システムにおいて、情報重畳装置は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段とを備え、情報検出装置は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学変換要素を時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段とを備えたので、これにより、出力される情報信号がその後の経路において何らかの原因により単位埋め込みブロックの微小拡大・縮小などの幾何学的変形が加えられたときでも、単位埋め込みブロックの時刻に応じた微小拡大・縮小などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができ、また、これにより、情報信号が外乱により幾何学変換されても、埋め込み画面の時刻に応じて幾何学的に変換されたどこかの埋め込みブロックの検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができるという効果を奏する。
【0204】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0205】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、埋め込みブロックの検出の許容度を向上させることができるという効果を奏する。
【0206】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の時刻に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定するので、これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い埋め込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小または回転などの幾何学的変形に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0207】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の時刻に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力するので、より一層検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に適用されるウオーターマーク埋め込み装置の構成例を示すブロック図である。
【図2】微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークの埋め込みを示す図である。
【図3】微小回転したブロック化ウオーターマークの埋め込みを示す図である。
【図4】ウオーターマーク検出装置の構成を示すブロック図である。
【図5】ウオーターマークベースバンド検出装置の回路例を示すブロック図である。
【図6】ウオーターマークビットストリーム検出装置の回路例を示すブロック図である。
【図7】折り畳み累積器の回路例を示す図である。
【図8】拡大時の検出値を示す図である。
【図9】回転時の検出値を示す図である。
【図10】拡大・縮小に対応する検出率向上を図るウオーターマーク検出装置の構成を示すブロック図である。
【図11】回転に対応する検出率向上を図るウオーターマーク検出装置の構成を示すブロック図である。
【図12】検出値向上の動作を示すフローチャートである。
【図13】検出値向上の動作を示すフローチャートである。
【図14】従来のウオーターマーク埋め込み装置の構成例を示すブロック図である。
【図15】従来のブロック化ウオーターマークの標準配置パターンを示す図である。
【図16】従来のウオーターマーク検出装置の構成を示すブロック図である。
【図17】従来の拡大時の検出値を示す図である。
【図18】従来の回転時の検出値を示す図である。
【符号の説明】
1 ……ウオーターマーク埋め込み器、2……埋め込み量判断器、3……ウオーターマーク反復器、4……メモリ、5……アドレス設定器、6……アドレス設定器、7……幾何学変換部、8……MPEG符号化器、17……ウオーターマーク埋め込み装置、21……埋め込みブロック、22……埋め込み画面、31……埋め込みブロック、32……埋め込み画面、41……幾何学変換部、42……重ね合わせ部、43……内積部、44……検出率判定部、45……閾値部、46……ウオーターマーク基本パターン部、51……ウオーターマークベースバンド検出装置、52……折り畳み累積器、53−1……FFT器、53−2……畳み込み演算器、53−3……逆FFT器、53−4……FFT器、55−1……最大値検出器、55−2……正規化器、55−3……閾値比較器、55−4……分散計算器、55−5……出力制御部、62……ビットストリーム検出部、62−1……DCT係数抽出器、62−2……逆DCT器、62−3……折り畳み累積器、71……累積加算器、74……メモリ、72……アドレス設定器、73……アドレス設定器、101……検出画面、102……検出部、103……検出部、104……比較部、105……拡大/縮小部、106……逆補正部
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、動画像や静止画像、音声、音楽信号などの情報信号に重畳される関連情報に基づいて情報信号の処理を行う情報重畳装置、情報重畳方法、情報検出装置、情報検出方法および重畳情報検出システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、光ディスク等の記録媒体や、放送局等より衛星波や地上波、ケーブル等の伝送媒体を介して伝送されるコンテンツ等について、いわゆる電子透かしにより著作権の保護を図る方法が提案されている。この方法は、ビデオ信号やオーディオ信号等の再生に影響を与えない程度の微小な信号レベルにより、著作権に関するデータの変調信号等をビデオ信号やオーディオ信号に重畳して記録するものである。画像、音声、データ等様々なデジタルコンテンツが劣化のない状態でコピーされたりする可能性のあるデジタルネットワーク時代において、電子透かし技術はコンテンツ自身に情報を埋め込むことにより著作権を保護することのできる有力な技術である。
【0003】
例えば、デジタルビデオ信号等の画像信号において、電子透かしを実現する手法について説明する。ここでは画像信号の持つ統計的な性質に基づいて、PN(Pseudorandom Noise)系列の乱数データを基本パターンとして電子透かしを埋め込む場合について考える。簡単のため輝度信号のフレームデータを水平サイズ8画素、垂直サイズ6画素とする。
まず、PN系列の乱数データPNを、以下の数1式とおく。
【0004】
【数1】
【0005】
この乱数データPNは統計的に総和が0になるように生成される。次に埋め込み情報DCをこのような性質を持つ乱数データPNによりスペクトラム拡散する。すなわち埋め込み情報DCの極性が「1」の場合には、乱数データPNのパターンをそのまま使用することにより、電子透かしパターンWMは、以下の数2式となる。
【0006】
【数2】
【0007】
また埋め込み情報DCの極性が「0」の場合には、乱数データPNのパターンを反転したものを使用することにより、電子透かしパターンWMは、以下の数3式となる。
【0008】
【数3】
【0009】
なお埋め込み情報DCが複数の情報ビットから構成される場合には、例えば輝度信号のフレームデータを適当な小領域に分割し、各情報ビットをそれぞれの小領域に対応させればよい。また、例えば互いに直行するような複数の異なる電子透かしパターンを使用し、各情報ビットをそれぞれの電子透かしパターンに対応させればよい。また、これらの手法を組み合わせて使用してもよい。
一方、デジタルビデオ信号等の画像信号において、近接する輝度信号は同程度の画素値を持つという性質から、輝度信号のフレームデータDV1を、以下の数4式とおく。
【0010】
【数4】
【0011】
電子透かしの埋め込みは、輝度信号のフレームデータDV1に電子透かしパターンWMを加算することによって実現する。埋め込み情報DCの極性が「1」の場合には、電子透かしを埋め込んだ輝度信号のフレームデータDV2は、以下の数5式となる。
【0012】
【数5】
【0013】
このようにして電子透かしを埋め込んだ輝度信号のフレームデータDV2から、埋め込み情報DCを検出するためには、埋め込み時と同一のPN系列の乱数データPNを使用する。まず元の輝度信号のフレームデータDV1と乱数データPNと内積値P1は、以下の数6式となる。
【0014】
【数6】
P1=DV1・PN=1
【0015】
ここで、画素信号の持つ統計的な性質から内積値P1は「0」近傍の値となる。これに対して電子透かしを埋め込んだ輝度信号のフレームデータDV2と乱数データPNとの内積P2は、埋め込み情報DCの極性が「1」の場合には、以下の数7となる。
【0016】
【数7】
P2=DV2・PN=(DV1+WM)・PN=(DV1+PN)・PN=P1+PN2 =1+48
【0017】
また、埋め込み情報DCの極性が「0」の場合には、以下の数8となる。
【0018】
【数8】
P2=DV2・PN=(DV1+WM)・PN=(DV1−PN)・PN=P1−PN2 =1−48
【0019】
すなわち内積値P2の絶対値は、乱数データPN2 近傍の値となる。元の輝度信号のフレームデータDV1と乱数データPNの内積値P1および電子透かしを埋め込んだ輝度信号のフレームデータDV2と乱数データPNの内積値P2を様々な画像に対して計算すると、内積値P1およびP2の分布は所定の確率密度関数で表現することができる。したがって、以下の数9式のように、適当な非負の閾値THを設定することによって、電子透かしを埋め込んだ輝度信号のフレームデータDV2から埋め込み情報DCを検出することができる。
【0020】
【数9】
P2≦−TH・・・電子透かしあり(極性「0」)
|P2|<TH・・・電子透かしなし
P2≧TH・・・電子透かしあり(極性「1」)
【0021】
実際に電子透かしを実現する際には、電子透かし検出の信頼性と、電子透かしの画質に及ぼす影響の2点が重要なポイントである。電子透かしの有無を正確に判別するためには、上述した「電子透かしあり」の場合の確立密度関数と、「電子透かしなし」の場合の確立密度関数の分離を精度良く行うような閾値THを設定しなければならない。しかし実際には確率密度関数の裾野が重なり合い、電子透かしの有無を正確に判別できるような閾値THの選択は難しい。電子透かしが埋め込まれていないのに「電子透かしあり」と判断されてしまう確率を特にFalse Positiveと呼び、健全なコンテンツ流通を保証するためには極めて小さいFalse Positive値が要求される。したがって電子透かし検出の信頼性を向上するためには、以下の数10式で示すように、非負のスカラーCを用いて電子透かしの埋め込み強度を大きくする。
【0022】
【数10】
DV2=DV1+CWM
【0023】
【数11】
P2=DV2・PN=(DV1+CWM)・PN=(DV1±CPN)・PN=P1±CPN2
【0024】
ここで、数11式で示すように、電子透かしを埋め込んだ輝度信号のフレームデータDV2と乱数データPNの内積値P2を十分に大きくすればよい。
しかし、このようにして電子透かしの埋め込み強度を大きくした場合、電子透かしの画質に及ぼす影響は無視できないものになってしまう。電子透かしの検出の信頼性と電子透かしの画質に及ぼす影響とは、トレードオフの関係にある。
【0025】
電子透かしの検出の信頼性を確保しつつ、電子透かしの画質に及ぼす影響を極力抑えるためには、人間の視覚特性を効果的に利用して電子透かしを埋め込む手法が提案されている。これらの手法は人間の視覚特性を考慮して、電子透かしパターンを画像内で配分し直すものや、電子透かしパターンを画像の動きに追従させるもの等であり、全体の埋め込み強度を変えることなく電子透かしの画質に及ぼす影響を効果的に抑えている。
【0026】
人間の目は平坦部分等の低周波領域での変化には敏感であるが、エッジ部分等の高周波領域での変化には鈍感である。これを利用して電子透かしパターンを目立ちやすい平坦部分から目立ちにくいエッジ部分へと再配分することにより、電子透かし検出の信頼性を確保しつつ、電子透かしの画質に及ぼす影響を抑えることができる。また画像が静止している場合には電子透かしパターンも静止させ、画像が動いている場合には電子透かしパターンも追従して動かすことにより、人間の目に感知しにくくなるように電子透かしを埋め込むことができる。
【0027】
さらには電子透かしを埋め込んだ画像に対して、画像フォーマット変換、デジタル−アナログ変換、MPEG(Moving Picture Experts Group)圧縮、フィルタリング、クリッピング、リサイズ、ローテーション等の種々の攻撃を加えた場合にも、埋め込まれた電子透かし情報は正しく検出されなければならない。著作権を不当に侵そうとする者は、電子透かしを埋め込んだ画像に対して悪意を持ってこれらの攻撃を加える恐れがある。そこでこれらの攻撃に対する耐性を強化して、電子透かし検出の信頼性を確保するために、様々な手法が提案されている。しかしあらゆる攻撃に対して頑強な耐性を有するような電子透かし技術は未だ開発されておらず、早急な対策が望まれている。
【0028】
電子透かし検出の信頼性と電子透かしの画質に及ぼす影響とはトレードオフの関係にあり、検出精度を向上するために電子透かしの埋め込み強度を大きくすると画質の劣化が無視できないものになり、画質に及ぼす影響を抑制するために電子透かしのうめ込み強度を小さくすると検出の信頼性が確保できなくなる。電子透かしの重畳・検出に際しては様々な方式が提案されているが、信頼性の高く安定した検出特性と劣化を知覚できないレベルの画質特性は未だ達成されておらず、これらを両立した電子透かし埋め込み方法を効果的に実現する必要がある。
【0029】
また、特開2000−151984号公報には、画像に付加されるウオーターマークとして、攻撃に対して強いものを付加することを目的として、画像の一部のN×M(N,Mは正の整数)個の画素からなる小領域に対応する大きさの単位ウオーターマークを縦横に反復した反復ウオーターマークを、画像に付加する付随情報付加装置が開示されている。
【0030】
図14は、従来のウオーターマーク埋め込み装置の構成を示す図である。
図14に示すウオーターマーク埋め込み装置149は、画像の縦横に単位ウオーターマークwmが反復するウオーターマークWMRを画像に重畳し、そのウオーターマーク重畳画像を出力するものである。単位ウオーターマークwmは、画像の一部の小領域に対応する大きさを有するものである。このウオーターマーク埋め込み装置149は、ウオーターマーク入力端子p103からのウオーターマークwmを画像上の縦横に反復した状態の反復ウオーターマークWMRを、入力端子p101からの画像に埋め込み、反復ウオーターマークWMRを埋め込んだ画像情報が、出力端子p102から出力されるものである。
【0031】
画像入力端子p101に入力された動画像データはウオーターマーク埋め込み器141に入力される。
【0032】
単位ウオーターマーク入力端子p103から入力された単位ウオーターマークwmは、ウオーターマーク反復器143に入力される。ウオーターマーク反復器143は、1つの単位ウオーターマークwmの大きさに応じたL×Lの要素数を格納できる容量のメモリ144と、アドレス設定部145および146とからなる。
【0033】
書き込み時には、この単位ウオーターマーク入力端子p103から単位ウオーターマークwmが入力されると共に、x座標入力端子p104およびy座標入力端子p105を通じて、その単位ウオーターマークwmについての座標のx座標要素およびy座標要素が入力されて、メモリ144にこの単位ウオーターマークwmが蓄えられる。
【0034】
読み出し時には、x座標入力端子p104およびy座標入力端子p105から1画像についてのx座標要素およびy座標要素が入力され、アドレス設定部145および146では、x%Lおよびy%L(Lは単位ウオーターマークの縦および横の大きさであり、%は剰余を求める演算子である)の演算がそれぞれ行われる。そして、それぞれの演算結果の剰余がメモリ144のアドレスxおよびyとして入力される。
【0035】
これにより、メモリ144からは、単位ウオーターマークwmが画像上の縦横に反復する反復ウオーターマークWMRが得られ、ウオーターマーク埋め込み器141で、入力端子p101から入力される画像データに埋め込まれる。
【0036】
以上のようにしてウオーターマーク反復器143のメモリ144に書き込まれたウオーターマークWMRは、画像入力端子p101から入力される画像情報の各画素位置に応じた座標が、順次x座標入力端子p104およびy座標入力端子p105からメモリ144に供給されることにより、読み出される。そして、読み出された反復ウオーターマークWMRは、ウオーターマーク埋め込み器141に供給される。
【0037】
一方、画像入力端子p101から入力された画像データは、ウオーターマーク埋め込み器141だけではなく、埋め込み量判断器142にも供給される。埋め込み量判断器142は、入力された画像の特徴を調べ、付加しても画質に与える影響が少ないウオーターマークの埋め込み量を各場所について判断し、その量をウオーターマーク埋め込み器141に伝える。
【0038】
ウオーターマーク埋め込み器141では、ウオーターマーク反復器143から入力された反復ウオーターマークWMRに応じ、画像入力端子p101から入力された画像データにウオーターマークを埋め込む。このとき、埋め込み量判断器142から供給される埋め込み量の情報に応じて埋め込み量が調節される。
【0039】
ウオーターマーク埋め込み器141で生成された反復ウオーターマークWMRが重畳された画像データは、画像出力端子p102から出力される。また、反復ウオーターマークWMRが重畳された画像データは、MPEG符号化器148に供給されて、MPEG方式により高能率符号化されて、ビットストリームとされ、出力端子p106から出力される。
【0040】
図15は、従来のブロック化ウオーターマークの標準配置パターンを示す図である。図15に示すブロック化ウオーターマークの標準配置パターンは、図14に示したウオーターマーク埋め込み装置149により画像データに埋め込まれたウオーターマークである。
【0041】
図15において、単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック151は、120画素×120画素とする。このとき、720画素×480画素の埋め込み画面152には、6個×4個の埋め込みブロック151を埋め込むようにしていた。
【0042】
図16は、従来のウオーターマーク検出回路の構成を示すブロック図である。図16において、重ね合わせ部161には、端子p111に入力された埋め込み画面152の6個×4個の埋め込みブロック151の画像データが入力され、重ねあわせ部161は、入力された埋め込み画面152の6個×4個の埋め込みブロック151の画像データを、単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック151の大きさで折り畳んで重ね合わせて累積する。
【0043】
内積部162は、ウオーターマーク基本パターン部164から供給される単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック151の大きさの基本パターンと、重ね合わせ部161から供給される6個×4個の埋め込みブロック151の大きさで折り畳んで重ね合わせて累積した入力された埋め込み画面152の画像データとの内積をとる。内積結果は閾値部163へ供給される。閾値部163は、内積結果が閾値よりも小さいときはウオーターマーク無しと判断し、内積結果が閾値よりも大きいときはウオーターマーク有りと判断し、出力端子p112に出力する。
【0044】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の付随情報付加装置では、重畳側で情報信号に電子透かし情報を重畳し、検出側で重畳された電子透かし情報を情報信号から検出するまでの通信および信号処理の間に情報信号に対して外乱により微小な拡大または縮小が行われることがあった。例えば、パーソナルコンピュータ(パソコン)でアナログ画像信号を受けるキャプチャーボードなどでその現象が観測された。
【0045】
また、電子透かし情報を用いてコンテンツの著作権保護のためにコンテンツの複製制限をかける場合に、この複製制限を回避するために、著作権を不当に侵そうとする者は、電子透かし情報を微小に拡大または縮小することにより、電子透かし情報を検出できないようにすることが意図的に行われることが考えられる。また、同様に電子透かし情報に対して微小な回転が行われることも考えられる。
【0046】
このような電子透かし情報の幾何学的変形があった場合には、上述した内積部162における6個×4個の埋め込みブロック151の大きさで折り畳んで重ね合わせて累積する入力された埋め込み画面152の画像データの重ね合わせの位置が互いにずれるので、重ね合わせた累積データと単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック151の大きさの基本パターンとも位置がずれるので、検出値が小さくなる。図17は、従来の電子透かし情報の拡大時の検出値を示す図であり、1%拡大したときでも検出値は1/3程度に低下することがわかる。また、図18は、従来の電子透かし情報の回転時の検出値を示す図であり、0.5度回転したときでも検出値は1/3以下に低下することがわかる。
【0047】
このような電子透かし情報の幾何学的変形に対する耐性を向上させるために拡大比または縮小比や回転角を推定して補正してから検出する方法が提案されているが、一旦検出器が検出モードに入ると検出時間が長くなるため、検出結果が出力されるまで推定した補正が適正なものであるかどうかがわからないという不都合があった。
【0048】
また、これらの幾何学的変形の拡大比または縮小比や回転角の推定のためにグリッド状のパターンを情報信号に重畳させる方法があるが、情報信号の画質や幾何学的変形に対する耐性が犠牲になるという不都合があった。
【0049】
また、グリッド状のパターンを情報信号に重畳しないで、電子透かし情報同士の自己相関を判定して推定する方法もあるが、推定に時間がかかって検出の質や精度が低下し、静止画では推定が困難な場合もあるという不都合があった。
【0050】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電子透かし情報の幾何学的変形に対する耐性を向上させることができる情報重畳装置、情報重畳方法、情報検出装置、情報検出方法および重畳情報検出システムを提供することを課題とする。
【0051】
【課題を解決するための手段】
本発明の情報重畳装置は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段を備えたものである。
【0052】
また、本発明の情報重畳装置は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段を備えたものである。
【0053】
また、本発明の情報検出装置は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段とを備えたものである。
【0054】
また、本発明の情報検出装置は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段とを備えたものである。
【0055】
また、本発明の情報重畳方法は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶ステップと、上記記憶ステップから上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復ステップと、上記単位埋め込みブロック反復ステップから読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップから読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳ステップを備えたものである。
【0056】
また、本発明の情報重畳方法は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶ステップと、上記記憶ステップから上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復ステップと、上記単位埋め込みブロック反復ステップから読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップから読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳ステップを備えたものである。
【0057】
また、本発明の情報検出方法は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップにより幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積ステップと、上記折り畳み累積ステップの累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定ステップと、上記相関判定ステップの検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換ステップの幾何学変換を変化させる検出出力生成ステップとを備えたものである。
【0058】
また、本発明の情報検出方法は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップにより幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積ステップと、上記折り畳み累積ステップの累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定ステップと、上記相関判定ステップの検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換ステップの幾何学変換を変化させる検出出力生成ステップとを備えたものである。
【0059】
また、本発明の重畳情報検出システムは、情報重畳装置は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段とを備え、情報検出装置は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段とを備えたものである。
【0060】
また、本発明の重畳情報検出システムは、情報重畳装置は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段とを備え、情報検出装置は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段を備えたものである。
【0061】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
本発明の情報重畳装置において、記憶手段は単位埋め込みブロックを記憶するように作用する。単位埋め込みブロック反復手段は記憶手段から単位埋め込みブロックを反復して読み出すように作用する。幾何学変換手段は単位埋め込みブロック反復手段から読み出された単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域または時刻に応じて幾何学的に変換するように作用する。重畳手段は、幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された単位埋め込みブロックを、情報信号の全領域に反復するように情報信号に重畳するように作用する。
【0062】
また、本発明の情報検出装置において、幾何学変換手段は反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域または時刻に応じて幾何学的に変換するように作用する。折り畳み累積手段は幾何学変換手段により幾何学的に変換された情報信号の一部の領域の単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積するように作用する。相関判定手段は折り畳み累積手段の累積結果と、単位埋め込みブロックとの相関を調べるように作用する。検出出力生成手段は相関判定手段の検出出力に基づいて、単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、検出出力の検出率に応じて幾何学変換手段の幾何学変換を変化させるように作用する。
【0063】
また、本発明の情報重畳方法において、記憶ステップは単位埋め込みブロックを記憶するように作用する。単位埋め込みブロック反復ステップは記憶ステップから単位埋め込みブロックを反復して読み出すように作用する。幾何学変換ステップは単位埋め込みブロック反復ステップから読み出された単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域または時刻に応じて幾何学的に変換するように作用する。重畳ステップは幾何学変換ステップから読み出された幾何学変換された単位埋め込みブロックを、情報信号の全領域に反復するように情報信号に重畳するように作用する。
【0064】
また、本発明の情報検出方法において、幾何学変換ステップは反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域または時刻に応じて幾何学的に変換するように作用する。折り畳み累積ステップは幾何学変換ステップにより幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積するように作用する。相関判定ステップは折り畳み累積ステップの累積結果と、単位埋め込みブロックとの相関を調べるように作用する。検出出力生成ステップは相関判定ステップの検出出力に基づいて、単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、検出出力の検出率に応じて幾何学変換ステップの幾何学変換を変化させるように作用する。
【0065】
また、本発明の重畳情報検出システムにおいても各手段は情報重畳装置および情報検出装置と同様に作用する。
【0066】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。まず、ウオーターマーク埋め込み装置側で幾何学変換されたウオーターマークに画像データを重畳する場合を説明する。この場合、解決しようとする課題で示したように、出力される画像データはその後の経路において何らかの原因により外乱としての幾何学変換が加えられる。
【0067】
図1は、本実施の形態に適用されるウオーターマーク埋め込み装置の構成例を示すブロック図である。
図1において、ウオーターマーク埋め込み装置17は、反復ウオーターマークに幾何学変換を施す幾何学変換部7を有して構成される点が図14に示した従来のウオーターマーク埋め込み装置149と異なる点である。ウオーターマークを示す電子透かし情報は、従来の技術に示したような手法を用いて情報信号に重畳されている。
【0068】
図1に示すウオーターマーク埋め込み装置17は、画像の縦横に単位ウオーターマークwmが反復するウオーターマークWMRを画像に重畳し、そのウオーターマーク重畳画像を出力するものである。単位ウオーターマークwmは、画像の一部の小領域に対応する大きさを有するものである。このウオーターマーク埋め込み装置17は、ウオーターマーク入力端子p1からのウオーターマークwmを画像上の縦横に反復した状態の反復ウオーターマークWMRを幾何学変換した変換反復ウオーターマークWMR’を、入力端子p1からの画像に埋め込み、変換反復ウオーターマークWMR’を埋め込んだ画像情報が、出力端子p2から出力されるものである。
画像入力端子p1に入力された動画像データはウオーターマーク埋め込み器1に入力される。
【0069】
単位ウオーターマーク入力端子p3から入力された単位ウオーターマークwmは、ウオーターマーク反復器3に入力される。ウオーターマーク反復器3は、1つの単位ウオーターマークwmの大きさに応じたL×Lの要素数を格納できる容量のメモリ4と、アドレス設定部5および6とからなる。
【0070】
書き込み時には、この単位ウオーターマーク入力端子p3から単位ウオーターマークwmが入力されると共に、x座標入力端子p4およびy座標入力端子p5を通じて、その単位ウオーターマークwmについての座標のx座標要素およびy座標要素が入力されて、メモリ4にこの単位ウオーターマークwmが蓄えられる。
【0071】
読み出し時には、x座標入力端子p4およびy座標入力端子p5から1画像についてのx座標要素およびy座標要素が入力され、アドレス設定部5および6では、x%Lおよびy%L(Lは単位ウオーターマークの縦および横の大きさであり、%は剰余を求める演算子である)の演算がそれぞれ行われる。そして、それぞれの演算結果の剰余がメモリ4のアドレスxおよびyとして入力される。
【0072】
これにより、メモリ4からは、単位ウオーターマークwmが画像上の縦横に反復する反復ウオーターマークWMRが得られ、幾何学変換部7で幾何学変換された変換反復ウオーターマークWMR’がウオーターマーク埋め込み器1で、入力端子p1から入力される画像データに埋め込まれる。
【0073】
以上のようにしてウオーターマーク反復器3のメモリ4に書き込まれたウオーターマークWMRは、画像入力端子p1から入力される画像情報の各画素位置に応じた座標が、順次x座標入力端子p4およびy座標入力端子p5からメモリ4に供給されることにより、読み出される。そして、読み出された反復ウオーターマークWMRは、幾何学変換部7に供給される。
【0074】
幾何学変換部7は、反復ウオーターマークWMRを、例えば、拡大・縮小または回転などの幾何学変換を施し、幾何学変換された変換反復ウオーターマークWMR’はウオーターマーク埋め込み器1に供給される。
【0075】
一方、画像入力端子p1から入力された画像データは、ウオーターマーク埋め込み器1だけではなく、埋め込み量判断器2にも供給される。埋め込み量判断器2は、入力された画像の特徴を調べ、付加しても画質に与える影響が少ないウオーターマークの埋め込み量を各場所について判断し、その量をウオーターマーク埋め込み器1に伝える。
【0076】
ウオーターマーク埋め込み器1では、ウオーターマーク反復器3から入力された反復ウオーターマークWMRが幾何学変換部7を介して幾何学変換された変換反復ウオーターマークWMR’に応じ、画像入力端子p1から入力された画像データにウオーターマークを埋め込む。このとき、埋め込み量判断器2から供給される埋め込み量の情報に応じて埋め込み量が調節される。
【0077】
ウオーターマーク埋め込み器1で生成された幾何学変換された変換反復ウオーターマークWMR’が重畳された画像データは、画像出力端子p2から出力される。また、幾何学変換された変換反復ウオーターマークWMR’が重畳された画像データは、MPEG符号化器8に供給されて、MPEG方式により高能率符号化されて、ビットストリームとされ、出力端子p6から出力される。
【0078】
図2は、微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークのパターンを示す図である。図2に示す微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークのパターンは、図1に示したウオーターマーク埋め込み装置17により画像データに埋め込まれたウオーターマークである。
【0079】
図2において、単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック21は、点線で示す元となる120画素×120画素に対して実線で示す微小拡大・縮小した大きさとする。このとき、点線で示す元となる720画素×480画素に対して実線で示す微小拡大・縮小した埋め込み画面22には、6個×4個の微小拡大・縮小した埋め込みブロック21を埋め込むようにする。
【0080】
このようにして、幾何学変換部7で微小拡大・縮小した単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック21を生成し、ウオーターマーク埋め込み器1で画像データに対して埋め込みブロック21を埋め込んで微小拡大・縮小した埋め込み画面22を生成する。これにより、出力される画像データがその後の経路において何らかの原因によりウオーターマークの微小拡大・縮小などの幾何学的変形が加えられたときでも、ウオーターマークの微小拡大・縮小などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができる。
【0081】
図3は、微小回転したブロック化ウオーターマークのパターンを示す図である。図3に示す微小回転したブロック化ウオーターマークのパターンは、図1に示したウオーターマーク埋め込み装置17により画像データに埋め込まれたウオーターマークである。
【0082】
図3において、単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック31は、点線で示す元となる120画素×120画素に対して実線または一点鎖線で示す回転した大きさとする。このとき、点線で示す元となる720画素×480画素に対して実線または一点鎖線で示す回転した埋め込み画面32には、6個×4個の微小回転した埋め込みブロック31を埋め込むようにする。
【0083】
このようにして、幾何学変換部7で微小回転した単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック31を生成し、ウオーターマーク埋め込み器1で画像データに対して埋め込みブロック31を埋め込んで微小回転した埋め込み画面32を生成する。これにより、出力される画像データがその後の経路において何らかの原因によりウオーターマークの微小回転などの幾何学的変形が加えられたときでも、ウオーターマークの微小回転などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができる。
【0084】
次に、ウオーターマーク検出装置側で画像データに対して幾何学変換を施して、幾何学変換された画像データからウオーターマークを検出する場合を説明する。この場合、解決しようとする課題で示したように、入力される画像データは何らかの原因により外乱による幾何学変換が加えられている。
【0085】
図4は、ウオーターマーク検出回路の構成を示すブロック図である。
図4に示すウオーターマーク検出回路が図16に示す従来のウオーターマーク検出回路と異なる点は、幾何学変換部41および検出率判定部44を設け、検出率に応じて幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率または回転角などの変換率を変える点である。
【0086】
図4において、幾何学変換部41には、端子p11に画像データが入力され、幾何学変換部41は、入力された画像データを、拡大・縮小または回転などの幾何学変換をして、図2または図3で示した埋め込み画面22または32の6個×4個の埋め込みブロック21または31の画像データに変換する。この幾何学変換された埋め込み画面22または32の6個×4個の埋め込みブロック21または31は、重ね合わせ部42に供給される。重ねあわせ部42は、幾何学変換された埋め込み画面22または32の6個×4個の埋め込みブロック21または31を、単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック21または31の大きさで折り畳んで重ね合わせて累積する。
【0087】
内積部43は、ウオーターマーク基本パターン部46から供給される単位ウオーターマークを示す埋め込みブロック21または31の大きさの基本パターンと、重ね合わせ部42から供給される6個×4個の埋め込みブロック21または31の大きさで折り畳んで重ね合わせて累積した幾何学変換された埋め込み画面22または32の画像データとの内積をとる。内積結果は検出率判定部44に供給される。検出率判定部44は、内積結果の検出率に応じて幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率または回転角などの変換率を変える。そして、検出率判定部44からの検出値は、閾値部45へ供給される。閾値部45は、検出値が閾値よりも小さいときはウオーターマーク無しと判断し、検出値が閾値よりも大きいときはウオーターマーク有りと判断し、出力端子p12に出力する。
【0088】
例えば、ウオーターマーク埋め込み装置側でウオーターマークを埋め込んでからウオーターマーク検出装置側でウオーターマークを検出するまでの間に画像データが外乱により拡大されたときには、図2に示した埋め込み画面22の下半分の部分のいずれかの埋め込みブロック21がずれない状態となり、正常に検出される。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0089】
逆に、ウオーターマーク埋め込み装置側でウオーターマークを埋め込んでからウオーターマーク検出装置側でウオーターマークを検出するまでの間に画像データが外乱により縮小されたときには、図2に示した埋め込み画面22の上半分の部分のいずれかの埋め込みブロック21がずれない状態となり、正常に検出される。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0090】
このようにして、画像データが外乱により拡大・縮小しても、埋め込み画面22のどこかの埋め込みブロック21の検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができる。
【0091】
このとき、図8に拡大時の検出値を示すように、実線で示す従来の拡大時の検出値82に対して、点線で示す本実施の形態での拡大時の検出値81の値を、例えば、1%拡大時に拡大無し時の半分程度まで向上させることができる。
【0092】
次に、例えば、ウオーターマーク埋め込み装置側でウオーターマークを埋め込んでからウオーターマーク検出装置側でウオーターマークを検出するまでの間に画像データが外乱により半時計方向に回転されたときには、図2に示した埋め込み画面22の左半分の部分のいずれかの埋め込みブロック21がずれない状態となり、正常に検出される。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の回転角を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0093】
逆に、ウオーターマーク埋め込み装置側でウオーターマークを埋め込んでからウオーターマーク検出装置側でウオーターマークを検出するまでの間に画像データが外乱により時計方向に回転されたときには、図2に示した埋め込み画面22の右半分の部分のいずれかの埋め込みブロック21がずれない状態となり、正常に検出される。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の回転角を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0094】
このようにして、画像データが外乱により回転しても、埋め込み画面22のどこかの埋め込みブロック21の検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができる。
【0095】
このとき、図9に回転時の検出値を示すように、実線で示す従来の拡大時の検出値92に対して、点線で示す本実施の形態での回転時の検出値91の値を、例えば、0.5度回転時に回転無し時の半分程度まで向上させることができる。
【0096】
また、上述したように、ウオーターマークの埋め込みブロックを拡大・縮小して画像データに埋め込んで埋め込み画面22を生成することにより、画像データの外乱による回転に対する耐性は向上されるが、これに限らず、加えてさらに埋め込みブロック21の回転を埋め込み画面22の領域によって変えることにより画像データの外乱による回転に対する耐性を向上するようにすることができる。
【0097】
また、例えば、ウオーターマーク埋め込み装置側でウオーターマークを埋め込んでからウオーターマーク検出装置側でウオーターマークを検出するまでの間に画像データが外乱により半時計方向に回転されたときには、図3に示した埋め込み画面32の実線の部分のいずれかの埋め込みブロック31がずれない状態となり、正常に検出される。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の回転角を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0098】
逆に、ウオーターマーク埋め込み装置側でウオーターマークを埋め込んでからウオーターマーク検出装置側でウオーターマークを検出するまでの間に画像データが外乱により時計方向に回転されたときには、図3に示した埋め込み画面32の一点鎖線の部分のいずれかの埋め込みブロック31がずれない状態となり、正常に検出される。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の回転角を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0099】
このようにして、画像データが外乱により回転しても、埋め込み画面32のどこかの埋め込みブロック31の検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができる。
図5は、ウオーターマークベースバンド検出装置の回路例を示す図である。
【0100】
ウオーターマークベースバンド検出装置51は、ベースバンドの画像データと、単位ウオーターマークwmのパターンを読み込み、そのベースバンド画像データに含まれるウオーターマークの情報を出力するものである。
【0101】
図5において、端子p11に入力された画像データは、幾何学変換部41に供給されて、上述したような拡大・縮小または回転などの幾何学変換を施される。幾何学変換された画像データは重ね合わせ部42の折り畳み累積器52に供給され、単位ウオーターマークの大きさに折り畳んで累積される。
【0102】
図7は、折り畳み累積器52の回路例を示す図である。この折り畳み累積器52は、少なくともL×L要素の単位ウオーターマークwm分の容量を有するメモリ74と、累積加算器71と、メモリ74用のアドレス設定部72および73とからなる。
【0103】
累積加算器71には、幾何学変換された画像データが入力されると共に、メモリ74から読み出された単位ウオーターマークwm分の画像要素が供給されて、累積加算される。そして、この累積加算器71の出力がメモリ74に、アドレス設定部72および73により示されるアドレスに書き込まれると共に、読み出される。これにより、メモリ74から、折り畳み累積画像出力が得られる。
【0104】
この場合、入力端子p23およびp24から入力される画像についての座標要素x、yが、それぞれアドレス設定部72および73に供給される。アドレス設定部72では、x%Lなる剰余を求める演算を行い、求めた剰余をメモリ74にそのアドレスxとして供給し、また、アドレス設定部73では、y%Lなる剰余を求める演算を行い、求めた剰余をメモリ74にそのアドレスyとして供給する。このアドレッシングにより、累積加算器71およびメモリ74による折り畳み累積が実行される。
【0105】
このように単位ウオーターマークの大きさの単位で折り畳んで累積する折り畳み累積を行う場合において、折り畳みの領域が画像上のウオーターマークとの間にシフトがない場合には、折り畳み累積後の入力画像のウオーターマークは、単位ウオーターマークとまったく同じパターンになる。
【0106】
また、折り畳みの領域が画像上のウオーターマークとの間にシフトしたものとなっていた場合には、折り畳み累積後の入力画像のウオーターマークは、単位ウオーターマークwmを分割したパターンを寄せ集めたようなパターンになる。
【0107】
しかし、以上のように折り畳み累積を行うと、ウオーターマークを埋め込んだときとウオーターマークを検出したときとの間にシフトがない場合はもちろんのこと、ウオーターマークを埋め込んだときとウオーターマークを検出したときとの間にシフトがあった場合にも、累積されたウオーターマーク成分は常に同じ位置にあるため、強調される上、累積回数が十分多くなると、累積された画像成分は相殺される。
【0108】
そこで、入力画像データにウオーターマークが含まれていれば、この折り畳み累積結果と、単位ウオーターマークをシフトしたものが必ず相関を持つ。この相関を以下のようにFFT(Fast Fourier Trnsform)を用いて調べる。
【0109】
すなわち、折り畳み累積器52の出力は内積部43のFFT器53−1に供給され、L×L要素のFFTが施された後に、畳み込み演算器53−2に供給される。また、ウオーターマーク基本パターン部46からの単位ウオーターマークwmも、FFT器53−4に供給され、L×L要素のFFTが施された後に、畳み込み演算器53−2に供給される。
【0110】
畳み込み演算器53−2は、上述した2つのFFT空間の係数に対して畳み込みを行い、結果を逆FFT器53−3に供給する。畳み込み演算器53−2における畳み込みは、単位ウオーターマークwmと、折り畳み後の画像データとについて、空間領域での両者の間でのすべてのシフトの組み合わせの相関をとることに相当する。
【0111】
逆FFT器53−3では、畳み込み演算器53−2で得られた結果に対して逆FFTを行うことにより空間領域に戻す。この逆FFT器53−3での逆FFTで得られたすべての係数の出力を検出率判定部44に供給する。
【0112】
検出率判定部44は、空間領域に戻された内積結果の検出率に応じて幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率または回転角などの変換率を変える。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0113】
検出率判定部44の検出結果は最大値検出器55−1および分散計算器55−4に供給される。最大値検出器55−1では、逆FFT器53−3での逆FFTで得られた係数のうちの最大係数を探し、最大係数とその座標を出力する。そして、分散計算器55−4には、逆FFT器53−3での逆FFTで得られたすべての係数と、最大値検出器55−1からの最大係数の座標値が入力され、係数の最大値以外の値の分散が計算される。また、正規化器55−2には、分散計算器55−4で計算された分散と、最大値検出器55−1で見つけられた最大係数が入力される。正規化器55−2の出力は、最大係数を、分散で割ることによって正規化した値である。この値は、閾値比較器55−3に入力され、あらかじめ設定されている閾値と比較される。
【0114】
閾値比較器55−3では、これに入力される最大値を分散で割った値が閾値よりも小さいときにはウオーターマーク無し、とみなされ、出力制御部55−5が制御されて、ウオーターマーク無しという情報が、端子p12から出力される。
【0115】
また、閾値比較器55−3では、これに入力される最大値を分散で割った値が閾値よりも大きいときにはウオーターマークが入っているとみなされ、出力制御部55−5が制御されて、最大値検出器55−1で検出された最大係数の座標、つまり、ウオーターマークが入っていた位置のシフト量が、端子p12から出力される。
【0116】
このように、FFT領域での畳み込みを用いてすべての可能なシフト量について相関を求め、その相関の最大値が、しかるべき基準より大きいかどうかでウオーターマークが画像に付加されているか否かを判定する。
【0117】
このようにして、画像データが外乱により回転しても、埋め込み画面22のどこかの埋め込みブロック21の検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができる。
【0118】
図6は、ウオーターマークビットストリーム検出装置の回路例を示す図である。
図6において、端子p11には、図1で示したMPEG符号化器8で符号化された画像データのビットストリームが入力される。このウオーターマークビットストリーム検出装置61は、このビットストリーム画像データと単位ウオーターマークwmのパターンとの入力を受け、画像データに重畳されているウオーターマークの情報を出力するものである。
【0119】
図6に示すウオーターマークビットストリーム検出装置61が図5に示したウオーターマークベースバンド検出装置51と異なる点は、入力がベースバンド画像データからビットストリーム画像データに変わっている点と、新しく幾何学変換部41および折り畳み累積器62−3の前に、ビットストリーム検出部62のDCT(離散コサイン変換)係数抽出器62−1と、逆DCT器63−2が設けられている点である。以下に、異なる点について説明する。
【0120】
端子p11から入力されたビットストリーム画像データは、DCT係数抽出器62−1で部分的に復号されて、I ピクチャのDCT係数が抽出される。ここで、DCT係数に対して逆DCTを施して空間領域の画素値に変換すれば、以降は図5に示したウオーターマークベースバンド検出装置51と同じ検出を行うことが可能である。図6に示すウオーターマークビットストリーム検出装置61では、DCT係数抽出器62−1の出力は、逆DCT器62−2に供給されて逆DCTが行われた後に、幾何学変換部41による幾何学変換が行われ、変換出力は、折り畳み累積器62−3に供給されて、折り畳み累積が行われる。
【0121】
ここで、MPEG2のような符号化方式の場合には、フレームとフィールドの2つのモードのDCTを適応的に行う。フレームDCTを行うブロックと、フィールドDCTを行うブロックの占める画素の範囲は互いに異なる。しかし、縦に2つのDCTブロックを合わせた領域が、横×縦=8×16画素の領域であるのは共通である。そこで、フレームとフィールドのどちらのモードでDCTが行われた場合にも対応できるように、縦に2つのDCTブロックを合わせた8×16画素の領域を1つの単位の符号化ブロックとして扱う。
【0122】
逆DCT器62−2では、DCT係数を逆DCTして空間領域に戻し、幾何学変換部41は空間領域の画素値を幾何学変換し、折り畳み累積器62−3は変換出力を累積してFFT器63−1に送る。FFT器63−1に送られる値は、要素数がL×Lで、それぞれが画素値の和であり、以降は、図5に示したウオーターマークベースバンド検出装置51と同様である。
【0123】
検出率判定部44は、空間領域に戻された内積結果の検出率に応じて幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率または回転角などの変換率を変える。このとき、検出率判定部44は、幾何学変換部41の幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけるようにする。
【0124】
このようにして、画像データが外乱により回転しても、埋め込み画面22のどこかの埋め込みブロック21の検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができる。
【0125】
以上のようなウオーターマークの埋め込み装置および検出装置においては、FFT空間に写像し、FFT空間における畳み込みによって空間上での探索を行うことにより、ウオーターマークの画像全体にわたってのシフトを検出することができる。また、画像を折り畳み累積した後に、FFTをかけることにより、そのFFTの演算量を減らすようにしている。
【0126】
図10は、拡大・縮小に対応する検出率向上を図るウオーターマーク検出装置の構成を示すブロック図である。
図10において、検出部102は検出画面101の上部のウオーターマークを検出し、検出部103は検出画面101の下部のウオーターマークを検出する。
【0127】
比較部104は、検出画面101の上部のウオーターマーク検出結果と、検出画面101の下部のウオーターマーク検出結果とを比較し、拡大/縮小部105および逆補正部106は、比較結果に応じて検出画面101を拡大または縮小するように逆補正をかける。ここで拡大/縮小部105および逆補正部106は、検出画面101の空間上の領域に応じて複数の領域毎に検出出力を比較することにより、検出画面101の幾何学的変形を推定する
【0128】
また、拡大/縮小部105および逆補正部106は、検出画面101の幾何学的変形の推定に基づいて、検出画面101の空間上の領域に応じて幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力する
【0129】
例えば、拡大/縮小部105および逆補正部106は、検出画面101の上部のウオーターマーク検出結果が検出画面101の下部のウオーターマーク検出結果よりも大きいときは、元の画像データが拡大されたと推定し、検出画面101の全体を縮小すると共に、図2に示した微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークの埋め込みの逆補正、つまり、図2の上下を逆にする上部による補正をしてから検出出力を得ることで検出率を向上させることができる。このとき、拡大/縮小部105および逆補正部106は、検出画面101の全体を縮小しながら逆補正をかける。
【0130】
逆に、拡大/縮小部105および逆補正部106は、検出画面101の下部のウオーターマーク検出結果が検出画面101の上部のウオーターマーク検出結果よりも大きいときは、元の画像データが縮小されたと推定し、検出画面101の全体を拡大すると共に、図2に示した微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークの埋め込みの逆補正、つまり、図2の上下を逆にする下部による補正をしてから検出出力を得ることで検出率を向上させることができる。このとき、拡大/縮小部105および逆補正部106は、検出画面101の全体を拡大しながら逆補正をかける。
【0131】
これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い埋め込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小に対する検出の精度を向上させることができる。
【0132】
また、逆変形を加えた後に、検出出力を出力するので、より一層検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小に対する検出の精度を向上させることができる。
【0133】
なお、検出部102および103は、上述した図4に示したウオーターマーク検出装置49である。
【0134】
図11は、回転に対応する検出率向上を図るウオーターマーク検出装置の構成を示すブロック図である。
【0135】
図11において、検出部112は検出画面111の左部のウオーターマークを検出し、検出部113は検出画面111の右部のウオーターマークを検出する。
【0136】
比較部114は、検出画面111の左部のウオーターマーク検出結果と、検出画面111の右部のウオーターマーク検出結果とを比較し、回転部115および逆補正部116は、比較結果に応じて検出画面111を時計方向または反時計方向に回転するように逆補正をかける。
【0137】
ここで回転部115および逆補正部116は、検出画面111の空間上の領域に応じて複数の領域毎に検出出力を比較することにより、検出画面111の幾何学的変形を推定する。
【0138】
また、回転部115および逆補正部116は、検出画面111の幾何学的変形の推定に基づいて、検出画面111の空間上の領域に応じて幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力する。
【0139】
例えば、回転部115および逆補正部116は、検出画面111の左部のウオーターマーク検出結果が検出画面111の右部のウオーターマーク検出結果よりも大きいときは、元の画像データが反時計方向に回転されたと推定し、検出画面111の全体を時計方向に回転すると共に、図2に示した微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークの埋め込みの逆補正、つまり、図2の左右を逆にする右部による補正をしてから検出出力を得ることで検出率を向上させることができる。このとき、回転部115および逆補正部116は、検出画面111の全体を時計方向に回転しながら逆補正をかける。
【0140】
逆に、回転部115および逆補正部116は、検出画面111の右部のウオーターマーク検出結果が検出画面111の左部のウオーターマーク検出結果よりも大きいときは、元の画像データが時計方向に回転されたと推定し、検出画面111の全体を反時計方向に回転すると共に、図2に示した微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークの埋め込みの逆補正、つまり、図2の左右を逆にする左部による補正をしてから検出出力を得ることで検出率を向上させることができる。このとき、回転部115および逆補正部116は、検出画面111の全体を反時計方向に回転しながら逆補正をかける。
【0141】
なお、検出部112および113は、上述した図4に示したウオーターマーク検出装置49である。
【0142】
これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い埋め込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、回転に対する検出の精度を向上させることができる。
【0143】
なお、上述した検出率の向上策は常時実行すると、幾何学的変形が変わった場合に検出率の確保をすることができなくなる。したがって、検出率が一定以下に下がった場合に、一旦この向上策をとめて、後に改めて向上策を実行するのが合理的である。
【0144】
図12は、検出値向上の動作を示すフローチャートである。
図12において、ステップS1で、検出を開始して、ステップS2で、検出値が十分か否かを判断する。ステップS2で検出値が十分であるときは、ステップS4へ移行して、ステップS4で、検出を続行する。
【0145】
ステップS2で検出値が十分でないときは、ステップS3へ移行して、ステップS3で、検出値向上策を実行した後に、ステップS2へ戻って、ステップS2〜ステップS4までの判断および処理を繰り返して行う。
【0146】
上述した検出値向上策は、例えば、微小な拡大・縮小または回転に適用できるものである。
【0147】
図13は、他の検出値向上の動作を示すフローチャートである。
図13において、ステップS11で、検出を開始して、ステップS12で、検出値が十分か否かを判断する。ステップS12で検出値が十分であるときは、ステップS15へ移行して、ステップS15で、検出を続行する。
【0148】
ステップS12で検出値が十分でないときは、ステップS13へ移行して、ステップS13で、検出値向上策を実行した後に、ステップS14で検出値が十分であるか否かを判断する。ステップS14で検出値が十分であるときは、ステップS15へ移行して、ステップS15で、検出を続行する。
【0149】
ステップS14で検出値が十分でないときは、ステップS16へ移行して、ステップS16で、第2検出値向上策を実行した後に、ステップS12へ戻って、ステップS12〜ステップS16までの判断および処理を繰り返して行う。
【0150】
上述した第2検出値向上策は、ウオーターマークの自己相関を用いた検出方法などで、比較的大きな拡大・縮小率または回転率を推定し、補正した後に、検出を行うものである。
【0151】
なお、上述の場合に、検出を続行しながら、より良い検出率を求めて向上策を働かせることも可能である。
【0152】
また、これに限らず、例えば、MPEGのビットストリームからウオーターマークを検出する場合は、検出装置内でフォーマット変換により画素数が変更されたときは、検出に用いられる画素数に合わせてフォーマット変換することにより、検出率を向上させることができる。
【0153】
上述した本実施の形態では、画像データの画面上の領域に応じたウオーターマークの幾何学的変形について説明したが、これに限らず、時刻方向に幾何学的変形を加えて画像データに埋め込むようにしてもよい。
【0154】
この場合、例えば、フレームまたはフィールド毎に幾何学的変形を加えて画像データに埋め込むようにしてもよい。
【0155】
例えば、図2に示した微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークの埋め込みにおいて、第1フレームから第4フレームまたは第1フィールドから第4フィールドまで徐々に埋め込み画面22の埋め込みブロック21を微小拡大・縮小するようにしてもよい。
【0156】
例えば、図3に示した微小回転したブロック化ウオーターマークの埋め込みにおいて、第1フレームから第4フレームまたは第1フィールドから第4フィールドまで徐々に埋め込み画面22の埋め込みブロック21を微小反時計方向または時計方向に回転するようにしてもよい。
【0157】
時刻方向で幾何学的変形を加えて画像データに埋め込む際には、画像データのみではなく、音声データに対するウオーターマークの埋め込みにおいて、外乱による音声データのピッチの変化などの耐性の向上にも適用することができる。
【0158】
この場合、音声データにウオーターマークを埋め込んだ埋め込みデータに対して、埋め込みデータのピッチを微小に下げるかまたはピッチを微小に上げることにより、外乱による音声データのピッチの変化の耐性を向上させることができる。
【0159】
なお、上述した図10において、また、比較部104は、検出部102および103の2つの検出結果を比較するため、1つの検出結果を格納する2倍の容量のメモリが必要となるが、検出の時刻をずらして、1つの検出結果を格納する容量のメモリのみで比較するようにしてもよい。
【0160】
また、これに限らず、画像データの画面内の領域と時刻方向とを組み合わせてウオーターマークの幾何学的変形を行うようにしてもよい。
【0161】
また、上述した本実施の形態では、微小な幾何学的変形に適用することができるが、これに限らず、特定の比較的大きな値の変形に対して領域を特定して適用することもできる。
【0162】
ここで、情報信号は、例えば、動画像データ信号、静止画像データ信号,映画データ信号、音楽データ信号、音声データ信号、テキストデータ信号、またはコンピュータプログラムデータ信号である。また、この情報信号を記録する記録メディアは、DVD(Digital Versatile Disc)、MD(Mini Disc)、CD(Compact Disc)、BD(Blue−ray Disc)やハードディスクなどのディスク状記録媒体、またはDVHS(Digital Video Home System)、DVC(Digital Video Camera)、VHSまたは8ミリフォーマットの情報信号を記録可能とするように構成されたテープ状記録媒体に限らず、半導体メモリであってもよい。
【0163】
ここで、情報信号に埋め込んで伝送する情報は、例えば、情報信号の複製制御情報、著作権情報、ユーザーID、コンテンツID、日付、会社名または権利者名である。
【0164】
また、情報信号に埋め込んで伝送する情報は、スペクトラム拡散、パッチワークなどのウオーターマーキング処理により符号化さてもよい。
【0165】
また、埋め込みのやり方は前述した方法に限らず反復ブロックが存在すればどのようなウオーターマーキング処理でも良い。
上述した本実施の形態によれば、外乱による幾何学的変換に対して、ウオーターマーク埋め込み装置側で幾何学変更を加えてブロック化したウオーターマークを情報信号に埋め込むことにより、ウオーターマーク検出装置側の対応を必要とせずにウオーターマーク検出の許容度を向上させることができる。
また、特に微小な幾何学変換に対して耐性を向上させることができる。
また、ウオーターマーク検出装置側で幾何学変更を加えてブロック化したウオーターマークを情報信号から検出することにより、ウオーターマークを検出するための必要な検出率を確保することができる。
【0166】
【発明の効果】
この発明の情報重畳装置は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳する情報重畳装置において、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段とを備えたので、これにより、出力される情報信号がその後の経路において何らかの原因により単位埋め込みブロックの微小拡大・縮小などの幾何学的変形が加えられたときでも、単位埋め込みブロックの空間上の領域に応じた微小拡大・縮小などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0167】
また、この発明の情報重畳装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0168】
また、この発明の情報重畳装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、埋め込みブロックの検出の許容度を向上させることができるという効果を奏する。
【0169】
また、この発明の情報重畳装置は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳する情報重畳装置において、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段とを備えたので、これにより、出力される情報信号がその後の経路において何らかの原因により単位埋め込みブロックの微小拡大・縮小などの幾何学的変形が加えられたときでも、単位埋め込みブロックの時刻に応じた微小拡大・縮小などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0170】
また、この発明の情報重畳装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0171】
また、この発明の情報重畳装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、埋め込みブロックの検出の許容度を向上させることができるという効果を奏する。
【0172】
また、この発明の情報検出装置は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する情報検出装置において、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段とを備えたので、これにより、情報信号が外乱により幾何学変換されても、埋め込み画面の空間上の領域に応じて幾何学的に変換されたどこかの埋め込みブロックの検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができるという効果を奏する。
【0173】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0174】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけることができるという効果を奏する。
【0175】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記検出出力生成手段は、上記情報信号の空間上の領域に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定するので、これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い有無込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小または回転などの幾何学的変形に対する検出の精度を向上させることができる。
【0176】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記検出出力生成手段は、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の空間上の領域に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力するので、より一層検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小または回転などの幾何学的変形に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0177】
また、この発明の情報検出装置は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する情報検出装置において、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段とを備えたので、これにより、情報信号が外乱により幾何学変換されても、埋め込み画面の時刻に応じて幾何学的に変換されたどこかの埋め込みブロックの検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができるという効果を奏する。
【0178】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0179】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけることができるという効果を奏する。
【0180】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記検出出力生成手段は、上記情報信号の時刻に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定するので、これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い埋め込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小または回転などの幾何学的変形に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0181】
また、この発明の情報検出装置は、上述において、上記検出出力生成手段は、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の時刻に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力するので、より一層検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0182】
また、この発明の情報重畳方法は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳する情報重畳方法において、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶ステップと、上記記憶ステップから上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復ステップと、上記単位埋め込みブロック反復ステップから読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップから読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳ステップとを備えたので、これにより、出力される情報信号がその後の経路において何らかの原因により単位埋め込みブロックの微小拡大・縮小などの幾何学的変形が加えられたときでも、単位埋め込みブロックの空間上の領域に応じた微小拡大・縮小などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0183】
また、この発明の情報重畳方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0184】
また、この発明の情報重畳方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、埋め込みブロックの検出の許容度を向上させることができるという効果を奏する。
【0185】
また、この発明の情報重畳方法は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳する情報重畳方法において、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶ステップと、上記記憶ステップから上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復ステップと、上記単位埋め込みブロック反復ステップから読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップから読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳ステップとを備えたので、これにより、出力される情報信号がその後の経路において何らかの原因により単位埋め込みブロックの微小拡大・縮小などの幾何学的変形が加えられたときでも、単位埋め込みブロックの時刻に応じた微小拡大・縮小などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0186】
また、この発明の情報重畳方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0187】
また、この発明の情報重畳方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、埋め込みブロックの検出の許容度を向上させることができるという効果を奏する。
【0188】
また、この発明の情報検出方法は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する情報検出方法において、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップにより幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積ステップと、上記折り畳み累積ステップの累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定ステップと、上記相関判定ステップの検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換ステップの幾何学変換を変化させる検出出力生成ステップとを備えたので、これにより、情報信号が外乱により幾何学変換されても、埋め込み画面の空間上の領域に応じて幾何学的に変換されたどこかの埋め込みブロックの検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができるという効果を奏する。
【0189】
また、この発明の情報検出方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0190】
また、この発明の情報検出方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけることができるという効果を奏する。
【0191】
また、この発明の情報検出方法は、上述において上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の空間上の領域に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定するので、これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い埋め込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小または回転などの幾何学的変形に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0192】
また、この発明の情報検出方法は、上述において、上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の空間上の領域に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力するので、より一層検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0193】
また、この発明の情報検出方法は、情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する情報検出方法において、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、上記幾何学変換ステップにより幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積ステップと、上記折り畳み累積ステップの累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定ステップと、上記相関判定ステップの検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換ステップの幾何学変換を変化させる検出出力生成ステップとを備えたので、これにより、情報信号が外乱により幾何学変換されても、埋め込み画面の時刻に応じて幾何学的に変換されたどこかの埋め込みブロックの検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができるという効果を奏する。
【0194】
また、この発明の情報検出方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0195】
また、この発明の情報検出方法は、上述において、上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、正常に検出される埋め込みブロックを見つけることができるという効果を奏する。
【0196】
また、この発明の情報検出方法は、上述において、上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の時刻に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定するので、これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い埋め込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小または回転などの幾何学的変形に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0197】
また、この発明の情報検出方法は、上述において、上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の時刻に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力するので、より一層検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0198】
また、この発明の重畳情報検出システムは、情報重畳装置において情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳し、情報検出装置において情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する重畳情報検出システムにおいて、情報重畳装置は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段とを備え、情報検出装置は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段とを備えたので、これにより、出力される情報信号がその後の経路において何らかの原因により単位埋め込みブロックの微小拡大・縮小などの幾何学的変形が加えられたときでも、単位埋め込みブロックの空間上の領域に応じた微小拡大・縮小などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができ、また、これにより、情報信号が外乱により幾何学変換されても、埋め込み画面の空間上の領域に応じて幾何学的に変換されたどこかの埋め込みブロックの検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができるという効果を奏する。
【0199】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので、単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0200】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、埋め込みブロックの検出の許容度を向上させることができるという効果を奏する。
【0201】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の空間上の領域に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定するので、これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い埋め込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小または回転などの幾何学的変形に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0202】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の空間上の領域に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力するので、より一層検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0203】
また、この発明の重畳情報検出システムは、情報重畳装置において情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳し、情報検出装置において情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する重畳情報検出システムにおいて、情報重畳装置は、上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段とを備え、情報検出装置は、上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学変換要素を時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段とを備えたので、これにより、出力される情報信号がその後の経路において何らかの原因により単位埋め込みブロックの微小拡大・縮小などの幾何学的変形が加えられたときでも、単位埋め込みブロックの時刻に応じた微小拡大・縮小などの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができ、また、これにより、情報信号が外乱により幾何学変換されても、埋め込み画面の時刻に応じて幾何学的に変換されたどこかの埋め込みブロックの検出値が大きくなる部分が見つかるので、全体として検出値を確保することができるという効果を奏する。
【0204】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換するので単位埋め込みブロックの少なくとも微小拡大・縮小または回転のうちのいずれかの幾何学的変形に対する耐性を向上させることができるという効果を奏する。
【0205】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換するので、幾何学変換の拡大・縮小率または回転角を滑らかに変えて、埋め込みブロックの検出の許容度を向上させることができるという効果を奏する。
【0206】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の時刻に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定するので、これにより、埋め込みブロックのウオーターマークを検出しながら、検出率の高い埋め込みブロックを検出できるように補正をかけることにより、検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小または回転などの幾何学的変形に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0207】
また、この発明の重畳情報検出システムは、上述において、上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の時刻に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力するので、より一層検出の速度を短くすることができ、拡大・縮小に対する検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に適用されるウオーターマーク埋め込み装置の構成例を示すブロック図である。
【図2】微小拡大・縮小したブロック化ウオーターマークの埋め込みを示す図である。
【図3】微小回転したブロック化ウオーターマークの埋め込みを示す図である。
【図4】ウオーターマーク検出装置の構成を示すブロック図である。
【図5】ウオーターマークベースバンド検出装置の回路例を示すブロック図である。
【図6】ウオーターマークビットストリーム検出装置の回路例を示すブロック図である。
【図7】折り畳み累積器の回路例を示す図である。
【図8】拡大時の検出値を示す図である。
【図9】回転時の検出値を示す図である。
【図10】拡大・縮小に対応する検出率向上を図るウオーターマーク検出装置の構成を示すブロック図である。
【図11】回転に対応する検出率向上を図るウオーターマーク検出装置の構成を示すブロック図である。
【図12】検出値向上の動作を示すフローチャートである。
【図13】検出値向上の動作を示すフローチャートである。
【図14】従来のウオーターマーク埋め込み装置の構成例を示すブロック図である。
【図15】従来のブロック化ウオーターマークの標準配置パターンを示す図である。
【図16】従来のウオーターマーク検出装置の構成を示すブロック図である。
【図17】従来の拡大時の検出値を示す図である。
【図18】従来の回転時の検出値を示す図である。
【符号の説明】
1 ……ウオーターマーク埋め込み器、2……埋め込み量判断器、3……ウオーターマーク反復器、4……メモリ、5……アドレス設定器、6……アドレス設定器、7……幾何学変換部、8……MPEG符号化器、17……ウオーターマーク埋め込み装置、21……埋め込みブロック、22……埋め込み画面、31……埋め込みブロック、32……埋め込み画面、41……幾何学変換部、42……重ね合わせ部、43……内積部、44……検出率判定部、45……閾値部、46……ウオーターマーク基本パターン部、51……ウオーターマークベースバンド検出装置、52……折り畳み累積器、53−1……FFT器、53−2……畳み込み演算器、53−3……逆FFT器、53−4……FFT器、55−1……最大値検出器、55−2……正規化器、55−3……閾値比較器、55−4……分散計算器、55−5……出力制御部、62……ビットストリーム検出部、62−1……DCT係数抽出器、62−2……逆DCT器、62−3……折り畳み累積器、71……累積加算器、74……メモリ、72……アドレス設定器、73……アドレス設定器、101……検出画面、102……検出部、103……検出部、104……比較部、105……拡大/縮小部、106……逆補正部
Claims (42)
- 情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳する情報重畳装置において、
上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、
上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、
上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、
上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段と
を備えたことを特徴とする情報重畳装置。 - 請求項1記載の情報重畳装置において、
上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換することを特徴とする情報重畳装置。 - 請求項2記載の情報重畳装置において、
上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換することを特徴とする情報重畳装置。 - 情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳する情報重畳装置において、
上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、
上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、
上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、
上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段と
を備えたことを特徴とする情報重畳装置。 - 請求項4記載の情報重畳装置において、
上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換することを特徴とする情報重畳装置。 - 請求項5記載の情報重畳装置において、
上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換することを特徴とする情報重畳装置。 - 情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する情報検出装置において、
上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、
上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、
上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、
上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段と
を備えたことを特徴とする情報検出装置。 - 請求項7記載の情報検出装置において、
上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換することを特徴とする情報検出装置。 - 請求項8記載の情報検出装置において、
上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換することを特徴とする情報検出装置。 - 請求項7記載の情報検出装置において、
上記検出出力生成手段は、上記情報信号の空間上の領域に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定することを特徴とする情報検出装置。 - 請求項10記載の情報検出装置において、
上記検出出力生成手段は、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の空間上の領域に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力することを特徴とする情報検出装置。 - 情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する情報検出装置において、
上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、
上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、
上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、
上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段と
を備えたことを特徴とする情報検出装置。 - 請求項12記載の情報検出装置において、
上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換することを特徴とする情報検出装置。 - 請求項13記載の情報検出装置において、
上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換することを特徴とする情報検出装置。 - 請求項12記載の情報検出装置において、
上記検出出力生成手段は、上記情報信号の時刻に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定することを特徴とする情報検出装置。 - 請求項15記載の情報検出装置において、
上記検出出力生成手段は、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の時刻に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力することを特徴とする情報検出装置。 - 情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳する情報重畳方法において、
上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶ステップと、
上記記憶ステップから上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復ステップと、
上記単位埋め込みブロック反復ステップから読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、
上記幾何学変換ステップから読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳ステップと
を備えたことを特徴とする情報重畳方法。 - 請求項17記載の情報重畳方法において、
上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換することを特徴とする情報重畳方法。 - 請求項18記載の情報重畳方法において、
上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換することを特徴とする情報重畳方法。 - 情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳する情報重畳方法において、
上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶ステップと、
上記記憶ステップから上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復ステップと、
上記単位埋め込みブロック反復ステップから読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、
上記幾何学変換ステップから読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳ステップと
を備えたことを特徴とする情報重畳方法。 - 請求項20記載の情報重畳方法において、
上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換することを特徴とする情報重畳方法。 - 請求項21記載の情報重畳方法において、
上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換することを特徴とする情報重畳方法。 - 情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する情報検出方法において、
上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、
上記幾何学変換ステップにより幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積ステップと、
上記折り畳み累積ステップの累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定ステップと、
上記相関判定ステップの検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換ステップの幾何学変換を変化させる検出出力生成ステップと
を備えたことを特徴とする情報検出方法。 - 請求項23記載の情報検出方法において、
上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換することを特徴とする情報検出方法。 - 請求項24記載の情報検出方法において、
上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換することを特徴とする情報検出方法。 - 請求項23記載の情報検出方法において、
上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の空間上の領域に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定することを特徴とする情報検出方法。 - 請求項26記載の情報検出方法において、
上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の空間上の領域に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力することを特徴とする情報検出方法。 - 情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する情報検出方法において、
上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換ステップと、
上記幾何学変換ステップにより幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積ステップと、
上記折り畳み累積ステップの累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定ステップと、
上記相関判定ステップの検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換ステップの幾何学変換を変化させる検出出力生成ステップと
を備えたことを特徴とする情報検出方法。 - 請求項28記載の情報検出方法において、
上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換することを特徴とする情報検出方法。 - 請求項29記載の情報検出方法において、
上記幾何学変換ステップは、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換することを特徴とする情報検出方法。 - 請求項28記載の情報検出方法において、
上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の時刻に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定することを特徴とする情報検出方法。 - 請求項31記載の情報検出方法において、
上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の時刻に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力することを特徴とする情報検出方法。 - 情報重畳装置において情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳し、情報検出装置において情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する重畳情報検出システムにおいて、
情報重畳装置は、
上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、
上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、
上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、
上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段とを備え、
情報検出装置は、
上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、空間上の領域に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、
上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、
上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、
上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段と
を備えたことを特徴とする重畳情報検出システム。 - 請求項33記載の重畳情報検出システムにおいて、
上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換することを特徴とする重畳情報検出システム。 - 請求項34記載の重畳情報検出システムにおいて、
上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換することを特徴とする重畳情報検出システム。 - 請求項33記載の重畳情報検出システムにおいて、
上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の空間上の領域に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定することを特徴とする重畳情報検出システム。 - 請求項36記載の重畳情報検出システムにおいて、
上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の空間上の領域に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力することを特徴とする重畳情報検出システム。 - 情報重畳装置において情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを、情報信号に重畳し、情報検出装置において情報信号の一部の領域に対応する単位埋め込みブロックを縦横に反復した反復埋め込みブロックを重畳された情報信号から、上記単位埋め込みブロックを検出して、上記情報信号に重畳された関連情報を検出する重畳情報検出システムにおいて、
情報重畳装置は、
上記単位埋め込みブロックを記憶する記憶手段と、
上記記憶手段から上記単位埋め込みブロックを反復して読み出す単位埋め込みブロック反復手段と、
上記単位埋め込みブロック反復手段から読み出された上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、
上記幾何学変換手段から読み出された幾何学変換された上記単位埋め込みブロックを、上記情報信号の全領域に反復するように上記情報信号に重畳する重畳手段とを備え、
情報検出装置は、
上記反復埋め込みブロックが重畳された情報信号について、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を時刻に応じて幾何学的に変換する幾何学変換手段と、
上記幾何学変換手段により幾何学的に変換された上記情報信号の一部の領域の上記単位埋め込みブロックを単位として、折り畳み累積する折り畳み累積手段と、
上記折り畳み累積手段の累積結果と、上記単位埋め込みブロックとの相関を調べる相関判定手段と、
上記相関判定手段の検出出力に基づいて、上記単位埋め込みブロックについての検出出力を得ると共に、上記検出出力の検出率に応じて上記幾何学変換手段の幾何学変換を変化させる検出出力生成手段と
を備えたことを特徴とする重畳情報検出システム。 - 請求項38記載の重畳情報検出システムにおいて、
上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、少なくとも拡大、縮小または回転のうちのいずれかに変換することを特徴とする重畳情報検出システム。 - 請求項39記載の重畳情報検出システムにおいて、
上記幾何学変換手段は、上記単位埋め込みブロックの幾何学的変換要素を、滑らかに変換することを特徴とする重畳情報検出システム。 - 請求項38記載の重畳情報検出システムにおいて、
上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の時刻に応じて複数の領域毎に上記検出出力を比較することにより、上記情報信号の幾何学的変形を推定することを特徴とする重畳情報検出システム。 - 請求項41記載の重畳情報検出システムにおいて、
上記検出出力生成ステップは、上記情報信号の幾何学的変形の推定に基づいて、上記情報信号の時刻に応じて上記幾何学的変形に対する逆変形を加えた後に検出出力を出力することを特徴とする重畳情報検出システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002230365A JP2004072501A (ja) | 2002-08-07 | 2002-08-07 | 情報重畳装置、情報重畳方法、情報検出装置、情報検出方法および重畳情報検出システム |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2002230365A JP2004072501A (ja) | 2002-08-07 | 2002-08-07 | 情報重畳装置、情報重畳方法、情報検出装置、情報検出方法および重畳情報検出システム |
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ID=32016463
Family Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012520018A (ja) * | 2009-03-03 | 2012-08-30 | ディジマーク コーポレイション | 公共ディスプレイからのナローキャスティングおよび関連配設 |
KR101648677B1 (ko) * | 2015-09-04 | 2016-08-16 | 세종대학교산학협력단 | 영상의 중복 영역 검출 방법 및 장치 |
-
2002
- 2002-08-07 JP JP2002230365A patent/JP2004072501A/ja active Pending
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