JP2004221925A - 画像処理装置、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像自体が動画の場合或いは撮像素子が移動する場合のように被写体と撮像側との間で相対的に移動する動きがある場合、その動きの方向に一致する各方向の高周波成分が高くなる性質があるので、当該画像の動きの方向に直交する方向の高周波成分を含む2次元ウェーブレット係数部分に暗号化された付加情報を電子透かしとして埋込むことで、画質劣化を抑制する。例えば、水平方向に動きのある画像の場合であれば、2次元ウェーブレット係数HL,HH部分に埋込み、垂直方向に動きのある画像の場合であれば、2次元ウェーブレット係数LH,HH部分に埋込むように埋込み場所を特定する。
【選択図】 図8
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体を撮像するデジタルカメラに代表される撮像装置等の画像処理装置、その画像処理用に用いられるプログラム及び記憶媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、画像処理技術の進歩により、画像に対する高精細化の要求が高まっている。画像処理装置の一例として、デジタルカメラを例に挙げると、300万以上の画素数を持つ高性能な電荷結合素子の低価格化が進み、普及価格帯の製品においても広く用いられるようになっている。こうした高性能で低価格な画像処理機器の市場投入効果によって、高精細画像の大衆化が始まっており、今後は、あらゆる場面で高精細画像の需要が高まると予想されている。
【0003】
以上のようなことを背景として、高精細画像を容易に取扱うことのできる圧縮伸長技術に対する要求も、今後ますます高まっていくことは必至と思われる。そこで、そのような要求を満たす画像圧縮技術の一つとして、従来、高精細画像を小さい単位に分割して処理することが可能であり、高圧縮率でも高画質な画像を復号可能なJPEG2000という技術がある。
【0004】
ここに、デジタルカメラ等では、画像データを圧縮符号化する際に、何らかの付加情報を電子透かしとして埋込むようにしたものがある。その一例として、例えば、デジタルカメラにより撮影された画像の証拠としての信憑性を増すためにGPS(Global Position System)衛星を利用することにより検知される撮影場所の位置情報を付加情報の一つとし、かつ、付加情報に関して改ざんを困難にするために、暗号化し、かつ、電子透かしとして埋込むようにした提案例がある(例えば、特許文献1参照)。この他、この種の画像処理、特に画像圧縮処理においては、付加情報の付与、電子透かしによる埋込み等に関して、多数提案されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−50193公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献1の例に限らず、位置情報などの付加情報を画像データ中に電子透かしとして埋込むと、その埋込み画像によって元の画像データに比べて画質が劣化してしまう、という問題がある。従って、画質を優先させたい場合には、位置情報などの付加情報を電子透かしとして埋込むことは妥当ではなくなってしまい、例えば、当該画像の証拠としての信憑性を高めたいという要望との両立は困難となる。
【0007】
本発明の目的は、位置情報等の付加情報を暗号化して電子透かしとして埋込む上で、画像データの劣化を極力抑制しながら高圧縮化することである。
【0008】
特に、当該画像の証拠としての信憑性を高めつつ、画像データの劣化を極力抑制することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明の画像処理装置は、画像データを2次元ウェーブレット係数へ変換する過程を経て圧縮符号化する圧縮手段を有する画像処理装置において、圧縮符号化の対象となる画像に関する性質を判定する判定手段と、圧縮符号化される画像データ中に埋込む暗号化された付加情報を生成する付加情報生成手段と、前記判定手段による判定結果に基づき、前記圧縮手段により圧縮符号化される画像データ中で高周波成分の多くなる2次元ウェーブレット係数部分に、暗号化された前記付加情報を電子透かしとして埋込む電子透かし埋込み手段と、を備える。
【0010】
従って、圧縮符号化する際に画像データを2次元ウェーブレット係数へ変換する過程を経るJPEG2000によれば、撮像画像のような自然画像のデータに関しては高周波成分の情報は元々ランダムに近く画質が悪いものであり、当該高周波成分に対応する2次元ウェーブレット係数部分のデータを削除しても、元の画像に復元した時の画質劣化は少ないので、対象となる画像の性質に応じて、このような高周波成分が多くなる2次元ウェーブレット係数部分に電子透かしを埋込むことで、復元される画像の劣化を抑制しつつ、その画像圧縮の圧縮率を向上させることができる。
【0011】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の画像処理装置において、圧縮符号化の対象となる被写体の画像を撮像する撮像素子を備え、前記判定手段が判定する画像に関する性質が、当該画像の動きの方向に関する性質であり、前記電子透かし埋込み手段は、当該画像の動きの方向に直交する方向の高周波成分を含む2次元ウェーブレット係数部分に暗号化された前記付加情報を電子透かしとして埋込む。
【0012】
従って、画像自体が動画の場合(例えば、請求項3)或いは撮像素子が移動する場合(例えば、請求項4)のように被写体と撮像側との間で相対的に移動する動きがある場合、その動きの方向に一致する各方向の高周波成分が高くなる性質があるので、当該画像の動きの方向に直交する方向の高周波成分を含む2次元ウェーブレット係数部分に暗号化された付加情報を電子透かしとして埋込むことで、画質劣化を抑制することができる。
【0013】
請求項5記載の発明は、請求項1ないし4の何れか一記載の画像処理装置において、GPS衛星からの電波を受信するGPS受信器を備え、前記付加情報生成手段は前記付加情報として前記GPS受信器から得られる当該装置の地球上での位置情報を含む。
【0014】
従って、対象となる画像データの撮像位置等の位置情報が付加情報に含まれているので、当該画像に関する証拠としての信憑性を高めつつ、当該付加情報を埋込むことによる画質劣化を抑制できる。
【0015】
請求項6記載の発明は、請求項1ないし5の何れか一記載の画像処理装置において、被写体撮像の方角を検知する方角センサを備え、前記付加情報生成手段は前記付加情報として前記方角センサから得られる当該装置による被写体撮像の方向性を示す方角情報を含む。
【0016】
従って、被写体撮像の東西南北等の方角に関する方角情報が付加情報に含まれているので、撮像時の状況を詳しく知ることが可能な上に、当該付加情報を埋込むことによる画質劣化を抑制できる。
【0017】
請求項7記載の発明は、請求項1ないし6の何れか一記載の画像処理装置において、被写体撮像の上下方向の方向性を検知する上下角度センサを備え、前記付加情報生成手段は前記付加情報として前記上下角度センサから得られる当該装置による被写体撮像の上下方向の方向性を示す上下角度情報を含む。
【0018】
従って、被写体撮像の上下方向の方向性(上下角)に関する上下角度情報が付加情報に含まれているので、撮像時の状況を詳しく知ることが可能な上に、当該付加情報を埋込むことによる画質劣化を抑制できる。
【0019】
請求項8記載の発明は、請求項1ないし7の何れか一記載の画像処理装置において、当該装置の高度位置を検知する高度センサを備え、前記付加情報生成手段は前記付加情報として前記高度センサから得られる当該装置の高度情報を含む。
【0020】
従って、被写体撮像の高度情報が付加情報に含まれているので、撮像時の状況を詳しく知ることが可能な上に、当該付加情報を埋込むことによる画質劣化を抑制できる。
【0021】
請求項9記載の発明は、請求項1ないし8の何れか一記載の画像処理装置において、被写体撮像に伴う当該装置の姿勢を検知する姿勢検知手段を備え、前記付加情報生成手段は前記付加情報として前記姿勢検知手段から得られる当該装置の姿勢情報を含む。
【0022】
従って、被写体撮像に伴う当該装置の姿勢情報が付加情報に含まれているので、撮像時の状況を詳しく知ることが可能な上に、当該付加情報を埋込むことによる画質劣化を抑制できる。
【0023】
請求項10記載の発明のプログラムは、画像データを2次元ウェーブレット係数へ変換する過程を経て圧縮符号化する圧縮機能を有する画像処理装置が備えるコンピュータにインストールされ又は解釈されて実行されるプログラムであって、前記コンピュータに、圧縮符号化の対象となる画像に関する性質を判定する判定機能と、圧縮符号化される画像データ中に埋込む暗号化された付加情報を生成する付加情報生成機能と、前記判定機能による判定結果に基づき、前記圧縮機能により圧縮符号化される画像データ中で高周波成分の多くなる2次元ウェーブレット係数部分に、暗号化された前記付加情報を電子透かしとして埋込む電子透かし埋込み機能と、を実行させる。
【0024】
従って、圧縮符号化する際に画像データを2次元ウェーブレット係数へ変換する過程を経るJPEG2000によれば、撮像画像のような自然画像のデータに関しては高周波成分の情報は元々ランダムに近く画質が悪いものであり、当該高周波成分に対応する2次元ウェーブレット係数部分のデータを削除しても、元の画像に復元した時の画質劣化は少ないので、対象となる画像の性質に応じて、高周波成分が多くなる2次元ウェーブレット係数部分に埋込むことで、復元される画像の劣化を抑制しつつ、その画像圧縮の圧縮率を向上させることができる。
【0025】
請求項11記載の発明の記憶媒体は、画像データを2次元ウェーブレット係数への変換過程を経て圧縮符号化する圧縮機能を有する画像処理装置が備えるコンピュータにインストールされ又は解釈されて実行されるプログラムであって、前記コンピュータに、圧縮符号化の対象となる画像に関する性質を判定する判定機能と、圧縮符号化される画像データ中に埋込む暗号化された付加情報を生成する付加情報生成機能と、前記判定機能による判定結果に基づき、前記圧縮機能により圧縮符号化される画像データ中で高周波成分の多くなる2次元ウェーブレット係数部分に、暗号化された前記付加情報を電子透かしとして埋込む電子透かし埋込み機能と、を実行させるプログラムが格納されている。
【0026】
従って、圧縮符号化する際に画像データを2次元ウェーブレット係数へ変換する過程を経るJPEG2000によれば、撮像画像のような自然画像のデータに関しては高周波成分の情報は元々ランダムに近く画質が悪いものであり、当該高周波成分に対応する2次元ウェーブレット係数部分のデータを削除しても、元の画像に復元した時の画質劣化は少ないので、対象となる画像の性質に応じて、高周波成分が多くなる2次元ウェーブレット係数部分に埋込むことで、復元される画像の劣化を抑制しつつ、その画像圧縮の圧縮率を向上させることができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0028】
[JPEG2000アルゴリズムの概要について]
本実施の形態は、JPEG2000アルゴリズムを利用するものであるが、JPEG2000アルゴリズム自体は各種文献、公報等により周知であるので、詳細は省略し、その概要について説明する。図1は、JPEG2000アルゴリズムの概要を説明するためのブロック図である。JPEG2000のアルゴリズムは、色空間変換・逆変換部110、2次元ウェーブレット変換・逆変換部111、量子化・逆量子化部112、エントロピー符号化・復号化部113、タグ処理部114で構成されている。JPEG2000の特徴の一つは、前述したように高圧縮領域における画質が良いという長所を持つ2次元離散ウェーブレット変換(DWT:Discrete Wavelet Transform)を用いている点である。また、もう一つの大きな特徴は、最終段に符号形成を行うために、タグ処理部114と呼ばれる機能ブロックが追加されており、コードストリームの生成や解釈が行われる。そして、コードストリームによって、JPEG2000は様々な便利な機能を実現できるようになった。例えば、図2は、デコンポジションレベル(ウェーブレット分割レベル+1)が3の場合の、各デコンポジションレベルにおけるサブバンドの一例を示す図で、図2に示したブロックベースでのDWTにおけるオクターブ分割の階層に対応した任意の階層で、静止画像の圧縮伸長処理を停止させることができる。
【0029】
また、原画像の入出力部分には、色空間変換・逆変換部110が用意されることが多い。例えば、原色系のR(赤)/G(緑)/B(青)の各コンポーネントからなるRGB表色系や、補色系のY(黄)/M(マゼンタ)/C(シアン)の各コンポーネントからなるYMC表色系から、YCrCbあるいはYUV表色系への変換又は逆の変換を行う部分がこれに相当する。
【0030】
以下、JPEG2000アルゴリズム、特にウェーブレット変換について、説明する。
【0031】
符号化時には、各コンポーネントの各タイルのデータが、色空間変換部110に入力され、色空間変換を施された後、2次元ウェーブレット変換部111で2次元ウェーブレット変換(順変換)が適用されて周波数帯に空間分割される。
【0032】
図2には、デコンポジションレベルが3の場合の、各デコンポジションレベルにおけるサブバンドを示している。即ち、原画像のタイル分割によって得られたタイル原画像(0LL)(デコンポジションレベル0(符号120))に対して、2次元ウェーブレット変換を施し、デコンポジションレベル1(符号121)に示すサブバンド(1LL,1HL,1LH,1HH)を分離する。そして引き続き、この階層における低周波成分1LLに対して、2次元ウェーブレット変換を施し、デコンポジションレベル2(符号122)に示すサブバンド(2LL,2HL,2LH,2HH)を分離する。順次同様に、低周波成分2LLに対しても、2次元ウェーブレット変換を施し、デコンポジションレベル3(符号123)に示すサブバンド(3LL,3HL,3LH,3HH)を分離する。
【0033】
さらに、図2では、各デコンポジションレベルにおいて符号化の対象となるサブバンドを、グレーで表してある。例えば、デコンポジションレベルを3とした時、グレーで示したサブバンド(3HL,3LH,3HH,2HL,2LH,2HH,1HL,1LH,1HH)が符号化対象となり、3LLサブバンドは符号化されない。
【0034】
次いで、指定した符号化の順番で符号化の対象となるビットが定められ、量子化部112で対象ビット周辺のビットからコンテキストが生成される。量子化の処理が終わったウェーブレット係数は、個々のサブバンド毎に、プレシンクトと呼ばれる重複のない矩形に分割される。ウェーブレット変換後の係数値は、そのまま量子化し符号化することも可能であるが、JPEG2000では符号化効率を上げるために、係数値を「ビットプレーン」単位に分解し、画素或いはコード・ブロック毎に「ビットプレーン」に順位付けを行うことができる。
【0035】
エントロピー符号化部113では、コンテキストと対象ビットから確率推定によって、各コンポーネントのタイルに対する符号化を行う。こうして、原画像の全てのコンポーネントについて、タイル単位で符号化処理が行われる。最後にタグ処理部114は、エントロピコーダ部からの全符号化データを1本のコードストリームに結合するとともに、それにタグを付加する処理を行う。図3に、コードストリームの構造を簡単に示している。このようなコードストリームの先頭と各タイルを構成する部分タイルの先頭には、ヘッダと呼ばれるタグ情報が付加され、その後に、各タイルの符号化データが続く。そして、コードストリームの終端には、再びタグが置かれる。
【0036】
一方、復号化時には、符号化時とは逆に、各コンポーネントの各タイルのコードストリームから画像データを生成する。この場合、タグ処理部114は、外部より入力したコードストリームに付加されたタグ情報を解釈し、コードストリームを各コンポーネントの各タイルのコードストリームに分解し、その各コンポーネントの各タイルのコードストリーム毎に復号化処理が行われる。コードストリーム内のタグ情報に基づく順番で復号化の対象となるビットの位置が定められるとともに、逆量子化部112で、その対象ビット位置の周辺ビット(既に復号化を終えている)の並びからコンテキストが生成される。エントロピー復号化部113で、このコンテキストとコードストリームから確率推定によって復号化を行い対象ビットを生成し、それを対象ビットの位置に書き込む。
【0037】
このようにして復号化されたデータは周波数帯域毎に空間分割されているため、これを2次元ウェーブレット逆変換部111で2次元ウェーブレット逆変換を行うことにより、画像データの各コンポーネントの各タイルが復元される。復元されたデータは色空間逆変換部110によって元の表色系のデータに変換される。
【0038】
以上が、「JPEG2000アルゴリズム」の概要である。
【0039】
[画像処理装置]
図4は、本発明が適用される画像処理装置の一例としてのデジタルカメラ1のハードウエア構成を概略的に示すブロック図、図5はその外観構成を示す概略斜視図である。
【0040】
本実施の形態のデジタルカメラ1は、概略的には、図4に示すように、撮像部11と、信号処理部12と、メモリ制御部13と、主制御部14と、フレームメモリ15と、インタフェース16と、表示部17と、外部記憶部18と、撮影モード設定部19とを備える。そして、撮像部11はレンズ21と、絞り22と、シャッタ23と、光電変換素子24と、前処理部25とを含む。
【0041】
ここで、信号処理部12は、前処理部25とメモリ制御部13、主制御部14及びインタフェース16に接続されている。また、メモリ制御部13はさらにフレームメモリ15に接続されている。主制御部14はさらに、メモリ制御部13と撮影モード設定部19に接続されている。また、フレームメモリ15は、メモリ制御部13に接続されている。インタフェース16はさらに表示部17及び外部記憶部18に接続されている。
【0042】
一方、撮像部11においては、レンズ21と絞り22、シャッタ23、光電変換素子24が光軸上でこの順に配置され、光電変換素子24は前処理部25に接続されている。
【0043】
また、撮像部11の光電変換素子24には例えばCCDが使用されている。また、前処理部25にはプリアンプや自動利得制御回路(Auto Gain Control−AGC)等からなるアナログ信号処理部やアナログ−デジタル変換器(A/D変換器)が備えられ、光電変換素子24より出力されたアナログ映像信号に対して、増幅やクランプ等の前処理が施された後、上記アナログ映像信号がデジタル映像信号に変換される。
【0044】
また、信号処理部12はデジタル信号処理プロセッサ(DSPプロセッサ)等により構成され、前述のJPEG2000アルゴリズムによる画像圧縮機能を有し、撮像部11において得られたデジタル映像信号に対して色分解、ホワイトバランス調整、γ補正など種々の画像処理を施す。また、メモリ制御部13はこのようにして処理された画像信号をフレームメモリ15へ格納したり、逆にフレームメモリ15に格納された画像信号を読出したりする処理を行う。また、主制御部14は当該デジタルカメラの各部を集中的に制御するCPU、このCPUが使用する各種制御プログラムなどを記憶したROM、ワークエリアとなるRAMを有するマイクロコンピュータ構成のものである。なお、ROMに格納されている制御プログラムに代えて、図5に示すように当該制御プログラムを格納した記憶媒体26をデジタルカメラ1に装着し、デジタルカメラ1のCPUに当該制御プログラムを実行させるようにしてもよい。また、フレームメモリ15は少なくとも2枚の画像を格納し、一般的にはVRAM,SRAM,DRAM等の半導体メモリが使用される。
【0045】
ここで、フレームメモリ15から読出された画像信号は、信号処理部12において画像圧縮等の信号処理が施された後、インタフェース16を介して外部記憶部18に保存される。この外部記憶部18はインタフェース16を介して供給される画像信号などの種々の信号を読み書きし、ICメモリカードや光磁気ディスク等により構成される。ここで外部記憶部18として、モデムカードやISDNカードが使用されれば、ネットワークを経由して画像信号を直接遠隔地の記録媒体に送信することもできる。
【0046】
また、逆に外部記憶部18に記録された画像信号の読出しは、インタフェース16を介して信号処理部12へ画像信号が送信され、信号処理部12において画像伸長が施されることによって行われる。一方、外部記憶部18及びフレームメモリ15から読出された画像信号の表示は、信号処理部12において画像信号に対してデジタル−アナログ変換(D/A変換)や増幅などの信号処理を施した後、インタフェース16を介して表示部17に送信することにより行われる。ここで、表示部17は、インタフェース16を介して供給された画像信号に応じて画像を表示し、例えばデジタルカメラ1の筐体に設置された液晶表示装置により構成される。
【0047】
また、外観的には、図5に示すように、電源スイッチ31、シャッタ32、ファインダ33、撮影モード設定部19に撮影モードを設定するための撮影モード設定キー34、表示部17に表示された画像を上下方向にスクロールさせるためのスクロールキー35,36、決定キー37等を備えている。
【0048】
さらに、このようなデジタルカメラ1においてその撮影位置等の各種情報を取得するためのセンサ類41が設けられており、信号処理部12に接続されている。このセンサ類41としては、GPS衛星(図示せず)からの電波を受信して或る時点での当該デジタルカメラ1の地球上での位置情報(緯度及び経度)を時間情報とともに検知するためのGPS受信器42、被写体撮像の方角(東西南北等)を検知する方角センサとしての方位計43、被写体撮像の上下方向の方向性を検知する上下角度センサとしての加速度センサ44、当該デジタルカメラ1が位置する場所の高度(標高)を検知するための高度センサとしての高度計45、被写体撮像に伴う当該デジタルカメラ1の姿勢を検知する姿勢検知手段としてのジャイロスコープ46等が設けられている。これらのセンサ類による各々の情報の検知方法等については、周知であるため、その説明は省略する。
【0049】
なお、例えばGPS受信器42等は、当該デジタルカメラ1のカメラボディに対して着脱自在に設けられており、任意に取外し自在とされている。例えば、全てのユーザが位置情報等を後述のように画像データ中に付加情報として埋込むことを希望するとは限らず、また、画像を見ればどこで撮影されたか周知の場合などは付加情報を入れることで圧縮画像データ量が大きくなってしまうこともあるので、不要であれば画像データへ付加情報を入れないことも選択できるほうが便利なためである。さらに、持ち運ぶことを想定しているデジタルカメラ1のような携帯機器の場合には、当該機器を軽くするため、及び、電池寿命を長くするために、例えば、GPS受信器42部分をカメラボディから取外せることが望ましい。
【0050】
[撮影画像の圧縮符号化処理]
信号処理部12において実行される本実施の形態の撮影画像の圧縮符号化処理について、図6に示す概略機能ブロック図を参照して説明する。即ち、信号処理部12は図1に示したようなJPEG2000アルゴリズムによる画像圧縮機能を有するが、図6では特に圧縮符号化のみに関与する圧縮手段115を抽出して示すものである。この圧縮手段115に対して、当該圧縮手段115に入力される圧縮符号化の対象となる撮像部11で撮像された画像データとセンサ類41からのデータとを入力として、前述の画像に関する性質を判定する性質判定手段51が設けられている。ここに、画像に関する性質として、本実施の形態では、当該画像の動きの方向に関する性質を対象としている。この動きの方向としては、画像自体が動画の場合であって被写体の動く方向(例えば、水平方向とか上下方向)であってもよく、或いは、被写体は固定で(静止画)デジタルカメラ1(撮像部11)側が移動する場合であってもよく、要は、被写体とデジタルカメラ1(撮像部11)との間で相対的に移動する動きがある場合の方向性であればよい。デジタルカメラ1側が移動する場合であれば、GPS受信器42により検知される位置情報の変化やジャイロスコープ46により検知されるデジタルカメラ1の姿勢情報の変化の様子により判定すればよい。
【0051】
さらに、デジタルカメラ1で撮像された画像データ中に付与する付加情報を生成する付加情報生成手段52が設けられている。この付加情報生成手段52が生成する付加情報の内容は任意であるが、本実施の形態では、撮像時点で主にセンサ類41から取得される位置情報等の各種検知情報をその内容とするため、センサ類41の検知情報が付加情報生成手段52に入力されている。この付加情報生成手段52中の出力側には、生成された付加情報の内容の改ざんを防止する等のために暗号化させる暗号化手段53が含まれている。この暗号化手段53による暗号化方法しては公知の手法を用いればよく、例えば、復号化時に付加情報を再現するための秘密鍵(カメラメーカ毎、カメラ機種毎、等で設定される)を利用する等の方法によればよい。
【0052】
また、この暗号化手段53により暗号化された付加情報を圧縮手段115により圧縮符号化される画像データ中に電子透かしとして視覚的に見えない状態で埋込む電子透かし埋込み手段54が設けられている。この電子透かしの埋込み方法自体に関しては各種あるが、それらの公知の手法を利用すればよい。ここに、本実施の形態の電子透かし埋込み手段54は電子透かしを2次元ウェーブレット変換部111により2次元ウェーブレット係数に変換された係数部分に埋込むものであり、その埋込み部分を性質判定手段51による判定結果に基づき特定するものである。
【0053】
このような構成の下、主制御部14のCPUにより実行される撮像時の画像圧縮符号化処理の動作制御例を図7に示す概略フローチャートを参照して説明する。まず、この圧縮符号化処理は、シャッタ32操作による撮像毎に行われるため、シャッタ32操作の有無を判定する(ステップS1)。シャッタ32押されて被写体が撮像された場合には(S1のY)、その撮像時点の位置情報等に基づき付加情報が生成され、かつ、暗号化される(S2)。このステップS2の処理が付加情報生成手段52の機能として実行される。また、撮像時点の画像に関して動きがあるか否かを判定する(S3)。このステップS3の処理が性質判定手段51の機能として実行され、画像に動きがあるか(動画又はデジタルカメラ1に動きがあるか)又は動きがないかが判定される。画像に動きがない場合には(S3のN)、2次元ウェーブレット係数中の水平方向高周波・垂直方向高周波成分となるサブバンドHHの部分を埋込み部分として、暗号化された付加情報を電子透かしとして埋込む(S4)。画像に動きがある場合(S3のY)、その動きの方向が左右方向であれば(S5のY)、2次元ウェーブレット係数中でその動きの方向(水平方向)に直交する方向(垂直方向)の高周波成分を含むサブバンドHL,HHの部分を埋込み部分として、暗号化された付加情報を電子透かしとして埋込む(S6)。一方、その動きの方向が上下方向(垂直方向)であれば(S5のN)、2次元ウェーブレット係数中でその動きの方向(垂直方向)に直交する方向(水平方向)の高周波成分を含むサブバンドLH,HHの部分を埋込み部分として、暗号化された付加情報を電子透かしとして埋込む(S7)。これらのステップS4〜S7の処理が電子透かし埋込み手段54の機能として実行される。
【0054】
その後は、量子化等の通常のJPEG2000アルゴリズムに従った圧縮符号化処理を行う(S8)。
【0055】
つまり、本実施の形態では、圧縮符号化の対象となる画像の性質、特にその動きの方向に応じて、暗号化された付加情報を電子透かしとして埋込む2次元ウェーブレット係数部分を特定することで、画像の劣化を防止するようにしたものである。
【0056】
これは、JPEG2000アルゴリズムにおいて図3等で説明したウェーブレット変換の特徴を利用したものである。いま、図8(a)に示すような或る自然画像データをウェーブレット変換すると、その変換結果は、図8(b)に示すように表すことができる。即ち、水平方向低周波・垂直方向低周波成分となるサブバンドLLには画像データ中の全体像が1/2に縮小されて現れ、水平方向低周波・垂直方向高周波成分となるサブバンドLHには横線(水平方向の線)画像が現れ、水平方向高周波・垂直方向低周波成分となるサブバンドHLには縦線(垂直方向の線)画像が現れ、水平方向高周波・垂直方向高周波成分となるサブバンドHHには斜め線画像が現れる特性を有する。
【0057】
即ち、JPEG2000アルゴリズムではウェーブレット変換を使用しているため、水平方向と垂直方向とに対して低周波成分と高周波成分とに分離されたデータが得られる。図8でサブバンドHHは水平、垂直とも高周波成分、サブバンドHLは垂直は低周波、水平は高周波成分、サブバンドLHは垂直は高周波成分、水平は低周波成分、サブバンドLLは水平、垂直とも低周波成分のデータになる。一般的な自然画像データは高周波成分の情報はランダムに近く、元々画質が悪いため、情報を削除しても、元の画像に復元したときの劣化は少ない。これを利用してJPEG2000アルゴリズムでは基本的に高圧縮でも高画質の画像圧縮を可能にしている。そこで、本実施の形態では、暗号化された付加情報を電子透かしとして埋込む際、画質を重要視するのであれば高周波成分が多くなるウェーブレット係数部分に埋込むことで、画質の劣化が少なくなるようにしたものである。例えば、動画の場合、デジタルカメラ1が水平方向に動いているとき名水平方向の高周波成分が高くなる性質があり、このため、ウェーブレット係数にしたとき、サブバンドHL,HHの成分がサブバンドLL,LHの成分に比べて大きくなる。しかし、サブバンドHL,HH成分は高周波成分なのでデータを削減しても復号時の画質の劣化が少なくなる。そこで、付加情報の電子透かしの情報をウェーブレット係数のサブバンドHL,HHの部分に埋込むことで、画質の劣化を少なくすることができる。上下方向(垂直方向)に動く場合には、同様に、付加情報の電子透かしの情報をウェーブレット係数のサブバンドLH,HHの部分に埋込むことで、画質の劣化を少なくすることができる。
【0058】
この場合、電子透かしとして埋込まれる付加情報中には、GPS受信器42により検知された撮像時点での位置情報及び時間情報が含まれているので、改ざんが困難な上に、当該画像の証拠としての信憑性の高いものとなり、例えば、事件が発生した場合の証拠画像としての有効性が高まる。
【0059】
また、本実施の形態では、画像が撮影された位置情報に限らず、画像が撮影された方角(東西南北)、上下角度、高さ(高度)に関する情報を付加情報中に含ませることが可能とされており、これらの情報を含めて付加情報として画像データ中に埋込んでおくことにより、画像が撮影された状況を詳しく知ることができる。また、撮影された画像が動画データの場合、画像を撮影する場所が少しずつ動く場合がある。このときに、どの位置からどのように動いたかを示すデジタルカメラ1の姿勢情報を付加情報として画像データ中に埋込んでおくことにより、画像が撮影された状況を詳しく知ることが可能になる。
【0060】
【発明の効果】
請求項1,10,11記載の発明によれば、圧縮符号化する際に画像データを2次元ウェーブレット係数へ変換する過程を経るJPEG2000においては、撮像画像のような自然画像のデータに関しては高周波成分の情報は元々ランダムに近く画質が悪いものであり、当該高周波成分に対応する2次元ウェーブレット係数部分のデータを削除しても、元の画像に復元した時の画質劣化は少ないことから、対象となる画像の性質に応じて、このような高周波成分が多くなる2次元ウェーブレット係数部分に電子透かしを埋込むことで、復元される画像の劣化を抑制しつつ、その画像圧縮の圧縮率を向上させることができる。
【0061】
請求項2,3,4記載の発明によれば、請求項1記載の画像処理装置において、画像自体が動画の場合或いは撮像素子が移動する場合のように被写体と撮像側との間で相対的に移動する動きがある場合、その動きの方向に一致する各方向の高周波成分が高くなる性質があることから、当該画像の動きの方向に直交する方向の高周波成分を含む2次元ウェーブレット係数部分に暗号化された付加情報を電子透かしとして埋込むことで、画質劣化を抑制することができる。
【0062】
請求項5記載の発明によれば、請求項1ないし4の何れか一記載の画像処理装置において、対象となる画像データの撮像位置等の位置情報を付加情報に含ませたので、当該画像に関する証拠としての信憑性を高めつつ、当該付加情報を埋込むことによる画質劣化を抑制することができる。
【0063】
請求項6記載の発明によれば、請求項1ないし5の何れか一記載の画像処理装置において、被写体撮像の東西南北等の方角に関する方角情報を付加情報に含ませたので、撮像時の状況を詳しく知ることが可能な上に、当該付加情報を埋込むことによる画質劣化を抑制することができる。
【0064】
請求項7記載の発明によれば、請求項1ないし6の何れか一記載の画像処理装置において、被写体撮像の上下方向の方向性(上下角)に関する上下角度情報を付加情報に含ませたので、撮像時の状況を詳しく知ることが可能な上に、当該付加情報を埋込むことによる画質劣化を抑制することができる。
【0065】
請求項8記載の発明によれば、請求項1ないし7の何れか一記載の画像処理装置において、被写体撮像の高度情報を付加情報に含ませたので、撮像時の状況を詳しく知ることが可能な上に、当該付加情報を埋込むことによる画質劣化を抑制することができる。
【0066】
請求項9記載の発明によれば、請求項1ないし8の何れか一記載の画像処理装置において、被写体撮像に伴う当該装置の姿勢情報を付加情報に含ませたので、撮像時の状況を詳しく知ることが可能な上に、当該付加情報を埋込むことによる画質劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の前提となるJPEG2000方式の基本となるアルゴリズムを実現するシステムの機能ブロック図である。
【図2】デコンポジションレベル数が3の場合の、各デコンポジションレベルにおけるサブバンドを示す説明図である。
【図3】コードストリームを示す説明図である。
【図4】画像処理装置としてのデジタルカメラのハードウエア構成を概略的に示すブロック図である。
【図5】その外観構成を示す概略斜視図である
【図6】圧縮符号化手段の構成例を示す機能ブロック図である。
【図7】その圧縮符号化処理例を示す概略フローチャートである。
【図8】ウェーブレット変換処理による各サブバンドの特徴を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
1 画像処理装置
24 撮像素子
42 GPS受信器
43 方角センサ
44 上下角度センサ
45 高度センサ
46 姿勢センサ
51 判定手段
52 付加情報生成手段
54 電子透かし埋込み手段
115 圧縮手段
Claims (11)
- 画像データを2次元ウェーブレット係数へ変換する過程を経て圧縮符号化する圧縮手段を有する画像処理装置において、
圧縮符号化の対象となる画像に関する性質を判定する判定手段と、
圧縮符号化される画像データ中に埋込む暗号化された付加情報を生成する付加情報生成手段と、
前記判定手段による判定結果に基づき、前記圧縮手段により圧縮符号化される画像データ中で高周波成分の多くなる2次元ウェーブレット係数部分に、暗号化された前記付加情報を電子透かしとして埋込む電子透かし埋込み手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 圧縮符号化の対象となる被写体の画像を撮像する撮像素子を備え、
前記判定手段が判定する画像に関する性質が、当該画像の動きの方向に関する性質であり、
前記電子透かし埋込み手段は、当該画像の動きの方向に直交する方向の高周波成分を含む2次元ウェーブレット係数部分に暗号化された前記付加情報を電子透かしとして埋込む、
ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記判定手段が判定する画像に関する性質が、対象となる被写体が動画像であることによる画像の動きの方向性であることを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。
- 前記判定手段が判定する画像に関する性質が、被写体に対して前記撮像素子側が移動することによる前記画像の相対的な動きの方向性であることを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。
- GPS衛星からの電波を受信するGPS受信器を備え、
前記付加情報生成手段は前記付加情報として前記GPS受信器から得られる当該装置の地球上での位置情報を含む、ことを特徴とする請求項1ないし4の何れか一記載の画像処理装置。 - 被写体撮像の方角を検知する方角センサを備え、
前記付加情報生成手段は前記付加情報として前記方角センサから得られる当該装置による被写体撮像の方向性を示す方角情報を含む、ことを特徴とする請求項1ないし5の何れか一記載の画像処理装置。 - 被写体撮像の上下方向の方向性を検知する上下角度センサを備え、
前記付加情報生成手段は前記付加情報として前記上下角度センサから得られる当該装置による被写体撮像の上下方向の方向性を示す上下角度情報を含む、ことを特徴とする請求項1ないし6の何れか一記載の画像処理装置。 - 当該装置の高度位置を検知する高度センサを備え、
前記付加情報生成手段は前記付加情報として前記高度センサから得られる当該装置の高度情報を含む、ことを特徴とする請求項1ないし7の何れか一記載の画像処理装置。 - 被写体撮像に伴う当該装置の姿勢を検知する姿勢検知手段を備え、
前記付加情報生成手段は前記付加情報として前記姿勢検知手段から得られる当該装置の姿勢情報を含む、ことを特徴とする請求項1ないし8の何れか一記載の画像処理装置。 - 画像データを2次元ウェーブレット係数へ変換する過程を経て圧縮符号化する圧縮機能を有する画像処理装置が備えるコンピュータにインストールされ又は解釈されて実行されるプログラムであって、前記コンピュータに、
圧縮符号化の対象となる画像に関する性質を判定する判定機能と、
圧縮符号化される画像データ中に埋込む暗号化された付加情報を生成する付加情報生成機能と、
前記判定機能による判定結果に基づき、前記圧縮機能により圧縮符号化される画像データ中で高周波成分の多くなる2次元ウェーブレット係数部分に、暗号化された前記付加情報を電子透かしとして埋込む電子透かし埋込み機能と、
を実行させることを特徴とするプログラム。 - 画像データを2次元ウェーブレット係数への変換過程を経て圧縮符号化する圧縮機能を有する画像処理装置が備えるコンピュータにインストールされ又は解釈されて実行されるプログラムであって、前記コンピュータに、
圧縮符号化の対象となる画像に関する性質を判定する判定機能と、
圧縮符号化される画像データ中に埋込む暗号化された付加情報を生成する付加情報生成機能と、
前記判定機能による判定結果に基づき、前記圧縮機能により圧縮符号化される画像データ中で高周波成分の多くなる2次元ウェーブレット係数部分に、暗号化された前記付加情報を電子透かしとして埋込む電子透かし埋込み機能と、
を実行させるプログラムが格納された記憶媒体。
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