JP2004282674A - データ処理装置、その方法およびそのプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】高い攻撃耐性で付加データを付加することができるデータ処理装置を提供する。
【解決手段】配置変換部１３が原画像データに付加しようとする電子透かしデータＷＭ０ を構成するデータを配置変換して電子透かしデータＷＭ０ （ＨＬ），ＷＭ０ （ＬＨ）をそれぞれ生成する。そして、ＷＭ付加部１５において、選択された周波数変換係数に、電子透かしデータＷＭ０ （ＨＬ），ＷＭ０ （ＬＨ）を付加する。
【選択図】 図２
【解決手段】配置変換部１３が原画像データに付加しようとする電子透かしデータＷＭ０ を構成するデータを配置変換して電子透かしデータＷＭ０ （ＨＬ），ＷＭ０ （ＬＨ）をそれぞれ生成する。そして、ＷＭ付加部１５において、選択された周波数変換係数に、電子透かしデータＷＭ０ （ＨＬ），ＷＭ０ （ＬＨ）を付加する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高いロバスト性で付加データをデータに付加するデータ処理装置、その方法およびそのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）やＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ），ＭＤ（Ｍｉｎｉ Ｄｉｓｋ） などのメディアを介したデジタルのコンテンツデータの提供が盛んになっている。また、インターネット等のネットワークを利用した、メディアを必要としない情報配信が頻繁に利用されるようになった。
これらのコンテンツデータはデジタルデータであるため、悪意を持った第三者が、品質劣化を伴わない複製を容易に作成する事が可能である。このため、コンテンツデータの著作権保護対策が求められている。
その対策の一つとして電子透かし技術がある。これは、静止画像、動画像、音声、音楽などのコンテンツデータの中に、人間には感知できない形で著作権情報を示す電子透かしデータを付加する（埋め込む）技術である。
コンテンツデータからこの電子透かしデータを抽出することにより著作権情報や利用者情報、及び識別情報などを得ることができ、不正コピーを追跡することが可能である。
【０００３】
このような電子透かしデータの付加は、（１）埋め込まれたデータを人間が知覚できず（ｉｎｖｉｓｉｂｌｅ） 、しかも、（２）埋め込まれたデータを第三者が人為的に加工しても、付加された情報が失われない（ｒｏｂｕｓｔ）ことが要求される。
上記（１）と（２）は、互いにトレードオフの関係にある。
一般に、このような電子透かし技術では、データが画質として感知されにくい領域では強く、感知されやすい領域では弱く電子透かしデータを付加するように設計されている。
【０００４】
ところで、電子透かしデータは、それが付加されたコンテンツデータに対してシフト処理、反転処理または回転処理などの変換処理が施された場合でも、正しく検出できる必要がある。
そのため、従来から以下の手法が採用されている。
従来の第１の方法は、例えば、図１１に示すように、原電子透かしデータＷＭに同期データを加えた電子透かしデータＷＭ＿Ａをコンテンツデータに付加する。この手法では、検出の際にその同期データを基に位置ズレを補償できる。
また、従来の第２の方法は、例えば、図１１に示すように、原電子透かしデータＷＭに巡回符号化を施して電子透かしデータＷＭ＿Ｂを生成し、これをコンテンツデータに付加するものである。この手法では、検出の際に位置ズレに関係なく原電子透かしデータＷＭを復号して検出できる。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
ところで、従来から、電子透かしデータは、例えば、当該電子透かしデータを構成する各データを拡散処理し、コンテンツデータの異なる部分に複数回繰り返して付加される。これにより、攻撃耐性（ロバスト性）を高めている。
しかしながら、上述した従来の手法では、図１１に示すように、同期データの付加および巡回符号化により電子透かしデータのデータ量が多くなるため、電子透かしデータを構成するデータを繰り返しコンテンツデータに付加する回数、すなわち拡散率が低くなり、攻撃耐性が落ちるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、高い攻撃耐性で付加データを付加することができるデータ処理装置、その方法およびそのプログラムを提供することである。
また、本発明の目的は、データから付加データを高精度に検出できるデータ処理装置、その方法およびそのプログラムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、第１の発明のデータ処理装置は、第１のデータに第２のデータを付加するデータ処理装置であって、前記第２のデータを構成する複数のデータで構成され前記複数のデータの配置が相互に異なる複数の第３のデータを生成する配置変換手段と、前記配置変換手段が生成した前記複数の第３のデータを、前記第１のデータに付加する付加手段とを有する。
【０００８】
第１の発明のデータ処理装置の作用は以下のようになる。
配置変換手段が、第２のデータを構成する複数のデータで構成され前記複数のデータの配置が相互に異なる複数の第３のデータを生成する。
次に、付加手段が、前記配置変換手段が生成した前記複数の第３のデータを、第１のデータに付加する。
【０００９】
第１の発明のデータ処理装置は、好ましくは、前記配置変換手段は、第１の配置変換処理と、前記第２のデータの検出側において前記第１のデータに対して施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理を前記第１の配置変換処理に続けて行う配置変換処理と異なる第３の配置変換処理とをそれぞれ前記第２のデータに施して２つの前記第３のデータを生成する。
また、第１の発明のデータ処理装置は、好ましくは、前記第２のデータが、マトリクスの構成要素として前記複数のデータの配置を規定している場合に、前記第３の配置変換処理は、前記マトリクスを構成する前記複数のデータに対しての列方向または行方向のシフト処理、行または列の入れ換え処理、回転処理、または、前記シフト処理、前記入れ換え処理および前記回転処理の２以上の処理の組み合わせに相当する処理である。
【００１０】
第２の発明のデータ処理装置は、複数のデータで構成される第１の付加データに前記複数のデータの配置を変換する異なる第１の配置変換処理を施して得られた複数の第２の付加データが、付加側で付加されて被検データが得られる場合に、前記被検データから前記第１の付加データを検出するデータ処理装置であって、前記複数の第２の付加データを前記被検データから抽出する抽出手段と、前記抽出手段が抽出した前記複数の第２の付加データのそれぞれに対して、前記被付加データに施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理の逆変換と等価な処理と異なる配置変換処理を施して第３の付加データを生成する第１の変換手段と、前記第１の変換手段が生成した複数の前記第３の付加データのそれぞれに対して、前記第１の配置変換処理の逆変換と等価な処理を施して第４の付加データを生成する第２の変換手段と、前記第２の変換手段が生成した複数の前記第４の付加データを相互に比較した結果を基に、前記被検データの前記第１の付加データを検出する検出手段とを有する。
【００１１】
第２の発明のデータ処理装置の作用は以下のようになる。
抽出手段が、複数の第２の付加データを被検データから抽出する。
次に、第１の変換手段が、前記抽出手段が抽出した前記複数の第２の付加データのそれぞれに対して、前記被付加データに施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理の逆変換と等価な処理と異なる配置変換処理を施して第３の付加データを生成する。
次に、第２の変換手段が、前記第１の変換手段が生成した複数の前記第３の付加データのそれぞれに対して、前記第１の配置変換処理の逆変換と等価な処理を施して第４の付加データを生成する。
次に、検出手段が、前記第２の変換手段が生成した複数の前記第４の付加データを相互に比較した結果を基に、前記被検データの前記第１の付加データを検出する。
【００１２】
第３の発明のデータ処理方法は、第１のデータに第２のデータを付加するデータ処理方法であって、前記第２のデータを構成する複数のデータで構成され前記複数のデータの配置が相互に異なる複数の第３のデータを生成する第１の工程と、前記第１の工程で生成した前記複数の第３のデータを、前記第１のデータに付加する第２の工程とを有する。
【００１３】
第４の発明のデータ処理方法は、複数のデータで構成される第１の付加データに前記複数のデータの配置を変換する異なる第１の配置変換処理を施して得られた複数の第２の付加データが、付加側で付加されて被検データが得られる場合に、前記被検データから前記第１の付加データを検出するデータ処理方法であって、前記複数の第２の付加データを前記被検データから抽出する第１の工程と、前記第１の工程で抽出した前記複数の第２の付加データのそれぞれに対して、前記被付加データに施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理の逆変換と等価な処理と異なる配置変換処理を施して第３の付加データを生成する第２の工程と、前記第２の工程で生成した複数の前記第３の付加データのそれぞれに対して、前記第１の配置変換処理の逆変換と等価な処理を施して第４の付加データを生成する第３の工程と、前記第３の工程で生成した複数の前記第４の付加データを相互に比較した結果を基に、前記被検データの前記第１の付加データを検出する第４の工程とを有する。
【００１４】
第５の発明のプログラムは、第１のデータに第２のデータを付加する手順を記述し、データ処理装置で実行されるプログラムであって、前記第２のデータを構成する複数のデータで構成され前記複数のデータの配置が相互に異なる複数の第３のデータを生成する第１の手順と、前記第１の手順で生成した前記複数の第３のデータを、前記第１のデータに付加する第２の手順とを記述している。
【００１５】
第６の発明のプログラムは、複数のデータで構成される第１の付加データに前記複数のデータの配置を変換する異なる第１の配置変換処理を施して得られた複数の第２の付加データが、付加側で付加されて被検データが得られる場合に、前記被検データから前記第１の付加データを検出する手順を記述し、データ処理装置で実行されるプログラムであって、前記複数の第２の付加データを前記被検データから抽出する第１の手順と、前記第１の手順で抽出した前記複数の第２の付加データのそれぞれに対して、前記被付加データに施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理の逆変換と等価な処理と異なる配置変換処理を施して第３の付加データを生成する第２の手順と、前記第２の手順で生成した複数の前記第３の付加データのそれぞれに対して、前記第１の配置変換処理の逆変換と等価な処理を施して第４の付加データを生成する第３の手順と、前記第３の手順で生成した複数の前記第４の付加データを相互に比較した結果を基に、前記被検データの前記第１の付加データを検出する第４の手順とを記述している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係わる画像処理システムについて説明する。
図１は、本発明の実施形態の画像処理システム１の全体構成図である。
図１に示すように、画像処理システム１は、例えば、電子透かし付加装置２および電子透かし検出装置３を有する。
電子透かし付加装置２は、例えば、原画像データに電子透かしデータ（ＷＭ：Ｗａｔｅｒ Ｍａｒｋ）を付加し（埋め込み）、電子透かしが付加された画像データＰＩＣを、例えば、ネットワークなどを介して他の通信装置に提供する。
【００１７】
電子透かし検出装置３は、例えば、他の通信装置から受けた被検画像データＰＩＣ＊から上記電子透かしデータを検出する。
このとき、電子透かし付加装置２が提供した画像データＰＩＣには、電子透かし検出装置３に被検画像データＰＩＣ＊として提供されるまでの間に、例えば、画像変換装置４によって、シフト処理、反転処理または回転処理などの何らかの幾何学的攻撃である画像変換（変形）処理Ｆが施される場合がある。
画像処理システム１は、電子透かし付加装置２が生成した画像データＰＩＣに対して、画像変換装置４によって上述した画像変換処理Ｆが施され位置ずれが生じた場合でも、電子透かし検出装置３において当該位置ずれを補償して画像データＰＩＣ＊から電子透かしデータを適切に検出できるように、電子透かし付加装置２および電子透かし検出装置３を構成している。
電子透かし付加装置２は、前述した従来のように同期データの挿入および巡回符号化などを行わずに電子透かしデータを画像データに付加するため、電子透かしデータの拡散率が従来に比べて高く、高いロバスト特性を実現している。
【００１８】
以下、図１に示す電子透かし付加装置２および電子透かし検出装置３について説明する。
なお、本実施形態におけるデータは、デジタルデータである
〔画像変換処理Ｆ〕
先ず、画像処理システム１が予め想定（規定）している画像変換装置４における画像変換処理Ｆについて説明する。
画像変換装置４は、例えば、電子透かし付加装置２および電子透かし検出装置３が想定している画像データＰＩＣに対してのシフト処理、反転処理または回転処理などの画像変換処理Ｆ（本発明の第２の配置変換処理）を行い、画像データＰＩＣ＊を生成する。
なお、上述した複数の画像変換処理Ｆのうち何れの画像変換処理Ｆを画像変換装置４が行うかに関する情報は、電子透かし付加装置２および電子透かし検出装置３は有していないものとする。
【００１９】
画像データＰＩＣ，ＰＩＣ＊は、２次元領域にマトリクス状に配設された複数の画素の画素データによって構成されている。
本実施形態では、上記画像データＰＩＣ，ＰＩＣ＊を構成する画素データの位置を上記マトリクスに対応して規定した場合に、画像変換装置４が行う画像変換処理Ｆは、当該マトリクスの各要素に対しての列方向または行方向のシフト処理、行または列の入れ換え処理、９０度単位の回転処理、または、前記シフト処理、前記入れ換え処理および前記回転処理の２以上の処理の組み合わせに相当する処理であると想定している。
また、本実施形態では、電子透かしデータＷＭ０ は、１６ビットのデータＷＭ１〜ＷＭ１６で構成され、各データが下記式（１）に示すように、４列×４行に配置されていると仮定する。
【００２０】
【数１】
【００２１】
以下、上述した画像変換処理Ｆによる、上記式（１）の電子透かしデータＷＭ０ のデータ配置の変換パターンの一例を示す。
【００２２】
例えば、画像変換処理Ｆが、画像データを構成する画素データを列方向（例えば、左向き）にシフトする処理であり、その関数をｆｘｉ（）と定義し、当該処理により上記式（１）に示す電子透かしデータＷＭがどのように変換されるかを示す。
ここで、ｉは、シフト量を示し、シフトにより左方向にはみ出るデータ（要素）は右端に移動させることとする。また、ｉの最大値は、電子透かしデータＷＭ０ の大きさに依存し、上記式（１）の場合には、ｉ∈０，１，２，３となる。
この場合に、電子透かしデータＷＭ０ は、例えば、下記式（２）に示すように変換される。式（２）では、ｉ＝２の場合を示している。
【００２３】
【数２】
【００２４】
また、画像変換処理Ｆが、画像データを構成する画素データを行方向（例えば、上向き）にｊだけシフトする処理であり、その関数をｆｙｊ（）とした場合を示す。
ここで、シフトにより上方向にはみ出るデータは、最下の行に移動させるものとする。
この場合に、電子透かしデータＷＭ０ は、例えば、下記式（３）に示すように変換される。式（３）では、ｊ＝１の場合を示している。
【００２５】
【数３】
【００２６】
また、画像変換処理Ｆが、画像データを構成する画素データを左右反転したり、上下反転させる処理であり、左右反転させる処理の関数をｆｈ（）とし、上下反転させる処理の関数をｆｖ（）とした場合を示す。
この場合に、電子透かしデータＷＭ０ は、例えば、下記式（４），（５）に示すように変換される。
【００２７】
【数４】
【００２８】
【数５】
【００２９】
また、画像変換処理Ｆが、画像データを構成する画素データを９０°単位で回転する処理であり、ｋを回転回数とし、その処理の関数をｆｒｋとした場合を考える。
この場合に、電子透かしデータＷＭ０ は、例えば、下記式（６）に示すように変換される。式（６）では、ｋ＝１の場合を示している。
【００３０】
【数６】
【００３１】
また、画像変換処理が、画像データを構成する画素データを９０°単位で回転した後に、右方向に１ビットシフトする処理である場合には、電子透かしデータＷＭ０ は、下記式（７）に示すように変換される。
【００３２】
【数７】
【００３３】
〔電子透かし付加装置２〕
図２は、図１に示す電子透かし付加装置２の機能ブロック図である。
図２に示すように、電子透かし付加装置２は、例えば、周波数変換部１１、係数選択部１２、配置変換部１３、拡散部１４、ＷＭ付加部１５、周波数逆変換部１６を有する。
なお、図２に示す電子透かし付加装置２の各構成要素の全てあるいは一部は、ハードウェアとして実現してもよいし、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ） などのデータ処理装置で以下に示す機能を記述したプログラムを実行して実現してもよい。
【００３４】
周波数変換部１１が第１の発明の周波数変換手段に対応し、係数選択部１２が第１の発明の選択手段に対応し、配置変換部１３が第１の発明の配置変換手段に対応し、拡散部１４が第１の発明の拡散手段に対応し、ＷＭ付加部１５が第１の発明の付加手段に対応している。
【００３５】
周波数変換部１１は、原画像データＰＩＣ＿Ｏ（第１、第３および第５の発明の第１のデータ）に対して所定の周波数変換を施し、それによって得られた周波数変換係数から構成される画像データＰＩＣ＿Ｆを係数選択部１２に出力する。
具体的には、周波数変換部１１は、例えば、図３に示すように、原画像データＰＩＣ＿Ｏに対してウェーブレット変換（Ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ） を施し、４つの周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨからなるウェーブレット係数を示す画像データＰＩＣ＿Ｆを生成する。
ここで、ウェーブレット変換で得られた周波数領域内で、周波数領域ＬＬは水平および垂直方向の双方が低周波数側の領域、周波数領域ＨＬは水平方向が高周波数側で垂直方向が低高周波数側の領域、周波数領域ＬＨは水平方向が低周波数側で垂直方向が高周波数側の領域、並びに周波数領域ＨＨは水平および垂直方向の双方が高周波数側の領域である。
【００３６】
図３に示すように、本実施形態において、原画像データＰＩＣ＿Ｏは、縦Ｈ×横Ｗピクセルで構成される。本実施形態では、例えば、ＨおよびＷは共に２５６である。
【００３７】
係数選択部１２は、図４に示すように、周波数変換部１１から入力した上記画像データＰＩＣ＿Ｆを構成する周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨのうち、周波数領域ＨＬ，ＬＨの周波数変換係数を選択してＷＭ付加部１５に出力する。
【００３８】
配置変換部１３は、図５に示すように、原画像データに付加しようとする電子透かしデータＷＭ０ （第１、第３および第５の発明の第２のデータ、第２、第４および第６の発明の第１の付加データ）を配置変換して電子透かしデータＷＭ０（ＨＬ），ＷＭ０ （ＬＨ）をそれぞれ生成する。
具体的には、配置変換部１３は、電子透かしデータＷＭ０ に第１の配置変換処理ｆＬＨ（第１の発明および第２の発明の第１の配置変換処理）を施して電子透かしデータＷＭ０ （ＬＨ）を生成する。
ここで、第１の配置変換処理ｆＬＨは、図５に示すように、電子透かしデータＷＭ０ を構成するデータＷＭ１〜１６を、最外周の位置から最内周の位置に向けて渦巻き状に順に配置した電子透かしデータＷＭ０ （ＬＨ）のように配置変換する処理である。
また、配置変換部１３は、電子透かしデータＷＭ０ に第２の配置変換処理ｆＨＬ（第１の発明の第２の配置変換処理、第２の発明の第１の配置変換処理）を施して電子透かしデータＷＭ０ （ＨＬ）を生成する。
ここで、第２の配置変換処理ｆＨＬは、図５に示すように、電子透かしデータＷＭ０ を構成するデータＷＭ１〜１６を、最内周の位置から最外周の位置に向けて渦巻き状に順に配置した電子透かしデータＷＭ０ （ＨＬ）のように配置変換する処理である。
ここで、電子透かしデータＷＭ０ （ＨＬ），ＷＭ０ （ＬＨ）が、第１、第３および第４の発明の複数の第３のデータに対応している。
このように、電子透かしデータＷＭ０ （ＬＨ）とＷＭ０ （ＨＬ）とは、共に電子透かしデータＷＭ０ を構成する複数のデータで構成され、その配置のみが相互に異なる。
なお、配置変換部１３は、例えば、第１の配置変換処理ｆＬＨおよび第２の配置変換処理ｆＨＬを、予め用意した変換表データ（ルックアップテーブル）を参照して実現する。
【００３９】
上記式（２）〜（７）を用いて前述したマトリクスの各要素に対しての列方向または行方向のシフト処理、行または列の入れ換え処理、９０度単位の回転処理、または、前記シフト処理、前記入れ換え処理および前記回転処理の２以上の処理の組み合わせに相当する画像変換処理Ｆを基に、上記第１の配置変換処理ｆＬＨと第２の配置変換処理ｆＨＬとは、下記式（８）の関係を満たすように規定されている。
【００４０】
【数８】
ｆＨＬ≠Ｆ（ｆＬＨ） …（８）
【００４１】
上記式（８）は、第２の配置変換処理ｆＨＬが、上記画像変換処理Ｆを第１の配置変換処理ｆＬＨに続けて行うことと等価でないことを意味している。
本実施形態では、上記式（８）に示すように、上記第１の配置変換処理ｆＬＨと第２の配置変換処理ｆＨＬを規定することで、画像変換装置４における画像変換処理Ｆの種類を特定する情報を電子透かし検出装置３が有していなくても、後述するように、画像データＰＩＣ＊に付加された電子透かしデータＷＭ０ を電子透かし検出装置３で適切に検出できる。
【００４２】
拡散部１４は、図６に示すように、配置変換部１３から入力した電子透かしデータＷＭ０ （ＬＨ）を、画像データＰＩＣ＿Ｆの周波数領域ＬＨに対応させて拡散して電子透かしデータＷＭ１ （ＬＨ）を生成する。
拡散部１４は、図７に示すように、配置変換部１３から入力した電子透かしデータＷＭ０ （ＨＬ）を、画像データＰＩＣ＿Ｆの周波数領域ＨＬに対応させて拡散して電子透かしデータＷＭ１ （ＨＬ）を生成する。
【００４３】
ＷＭ付加部１５は、例えば、図８に示すように、周波数領域ＬＨ内の全ての周波数変換係数を、４つ（２×２）の周波数変換係数を単位として変更を加えて電子透かしデータＷＭ１ （ＬＨ）の１ビットを付加することで、周波数領域ＬＨ＊の画像データを生成する。
また、ＷＭ付加部１５は、例えば、図９に示すように、周波数領域ＨＬ内の全ての周波数変換係数を、４つ（２×２）の周波数変換係数を単位として変更を加えて、電子透かしデータＷＭ１ （ＷＨ）の１ビットを付加することで周波数領域ＨＬ＊の画像データを生成する。
【００４４】
ところで、隣接するピクチャの画素データには高い相関があるという画像データの性質から、例えば、隣接するピクセルの４つの周波数変換係数Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ），Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ），Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ＋１），Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ＋１）には下記式（９）で示す関係が統計的にある。ここで、ｉ０ およびｊ０ は、マトリクス内での行（ｘ）方向の位置および列（ｙ）方向の位置をそれぞれ示している。
【００４５】
【数９】
Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ）＋Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ＋１）
≒Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ＋１）＋Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ） …（９）
【００４６】
この関係を利用して、ＷＭ付加部１５は、ＷＭ１ （ｘ０ ，ｙ０ ）＝１の場合は、下記式（１０）が成り立つように周波数変換係数Ｃを変更する。
【００４７】
【数１０】
Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ）＋Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ＋１）
＞Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ＋１）＋Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ） …（１０）
【００４８】
また、ＷＭ付加部１５は、ＷＭ１ （ｘ０ ，ｙ０ ）＝−１の場合は、下記式（１１）が成り立つように周波数変換係数Ｃを変更する。
【００４９】
【数１１】
Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ）＋Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ＋１）
＜Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ＋１）＋Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ） …（１１）
【００５０】
なお、ＷＭ付加部１５による上記周波数変換係数Ｃの変更は、その変更による影響を視聴者が画像から略認識できないように行われる。
【００５１】
周波数逆変換部１６は、係数選択部１２からの周波数領域ＬＬ，ＨＨの周波数変換係数と、ＷＭ付加部１５からの周波数領域ＬＨ＊，ＨＬ＊の周波数変換係数とに、周波数変換部１１の周波数変換と逆の変換処理を施して画像データＰＩＣを生成する。
【００５２】
以下、図２に示す電子透かし付加装置２の動作例を説明する。
周波数変換部１１が、原画像データＰＩＣ＿Ｏに対して所定の周波数変換を施し、それによって得られた周波数変換係数から構成される画像データＰＩＣ＿Ｆを係数選択部１２に出力する。
そして、係数選択部１２が、図４に示すように、周波数変換部１１から入力した上記画像データＰＩＣ＿Ｆを構成する周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨのうち、周波数領域ＨＬ，ＬＨの周波数変換係数を選択してＷＭ付加部１５に出力する。
【００５３】
また、上述した周波数変換部１１および係数選択部１２の処理とは独立して、配置変換部１３が、図５に示すように、原画像データに付加しようとする電子透かしデータＷＭ０ を配置変換して電子透かしデータＷＭ０ （ＨＬ），ＷＭ０ （ＬＨ）をそれぞれ生成する。
そして、拡散部１４が、図６に示すように、配置変換部１３から入力した電子透かしデータＷＭ０ （ＬＨ），ＷＭ０ （ＨＬ）を、画像データＰＩＣ＿Ｆの周波数領域ＬＨ，ＨＬにそれぞれ対応させて拡散して電子透かしデータＷＭ１ （ＬＨ），ＷＭ１ （ＨＬ）を生成する。
【００５４】
そして、ＷＭ付加部１５が、例えば、図８および図９に示すように、周波数領域ＬＨ，ＨＬ内の全ての周波数変換係数を、４つ（２×２）の周波数変換係数を単位として変更を加えて電子透かしデータＷＭ１ （ＬＨ），ＷＭ１ （ＨＬ）の１ビットを付加することで、周波数領域ＬＨ＊，ＨＬ＊の画像データを生成する。
【００５５】
そして、周波数逆変換部１６は、係数選択部１２からの周波数領域ＬＬ，ＨＨの周波数変換係数と、ＷＭ付加部１５からの周波数領域ＬＨ＊，ＨＬ＊の周波数変換係数とに、周波数変換部１１の周波数変換と逆の変換処理を施して画像データＰＩＣを生成する。
電子透かし付加装置２は、上述した画像データＰＩＣを例えば他の通信装置に提供する。
【００５６】
〔電子透かし検出装置３〕
図１０は、図１に示す電子透かし検出装置３の機能ブロック図である。
図１０に示すように、電子透かし検出装置３は、例えば、周波数変換部３１、係数選択部３２、拡散データ抽出部３３、逆拡散部３４、第１の配置変換部３５、第２の配置変換部３６、相関検出部３７およびＷＭ検出部３８を有する。
なお、図１０に示す電子透かし検出装置３の各構成要素の全てあるいは一部は、ハードウェアとして実現してもよいし、ＣＰＵなどのデータ処理装置で以下に示す機能を記述したプログラムを実行して実現してもよい。
【００５７】
ここで、周波数変換部３１が第２の発明の周波数変換手段に対応し、係数選択部３２が第２の発明の選択手段に対応し、拡散データ抽出部３３が第２の発明の抽出手段に対応し、逆拡散部３４が第２の発明の逆拡散手段に対応し、第１の配置変換部３５が第２の発明の第１の変換手段に対応し、第２の配置変換部３６が第２の発明の第２の変換手段に対応し、相関検出部３７およびＷＭ検出部３８が第２の発明の検出手段に対応している。
【００５８】
周波数変換部３１は、例えば、図１に示す電子透かし付加装置２が提供し、画像変換装置４によって画像変換が施された可能性のある画像データＰＩＣ＊（第２、第４および第６の発明の被検データ）を入力する。
周波数変換部３１は、当該入力した画像データＰＩＣ＊に対して図２に示す周波数変換部１１と同じ周波数変換を施し、それによって得られた周波数変換係数から構成される画像データＰＩＣ＿Ｆ＊を係数選択部３２に出力する。
【００５９】
係数選択部３２は、画像データＰＩＣ＿Ｆ＊を構成する周波数変換係数のなかから、周波数領域ＨＬ，ＬＨの周波数変換係ＨＬ＊，ＬＨ＊を選択して拡散データ抽出部３３に出力する。
【００６０】
拡散データ抽出部３３は、拡散データ抽出部３３が選択した周波数変換係ＨＬ＊の全域の周波数変換係数から、電子透かしデータＷＭ１ （ＨＬ）＊を抽出し、これを逆拡散部３４に出力する。
また、拡散データ抽出部３３は、拡散データ抽出部３３が選択した周波数変換係ＬＨ＊の全域の周波数変換係数から、電子透かしデータＷＭ１ （ＬＨ）＊を抽出し、これを逆拡散部３４に出力する。
具体的には、図８および図９を用いて説明した周波数変換係ＨＬ＊，ＬＨ＊の全域の周波数変換係数Ｃ＊について、４つの周波数変換係数を単位として、電子透かしデータＷＭ１ （ＨＬ）＊，ＷＭ１ （ＬＨ）＊の各１ビットＷＭ１ ＊を下記式（１２）を基に抽出する。
【００６１】
【数１２】
【００６２】
逆拡散部３４は、拡散データ抽出部３３から入力した電子透かしデータＷＭ１（ＨＬ）＊，ＷＭ１ （ＬＨ）＊に対して、図２に示す拡散部１４の拡散処理と逆の逆拡散処理を施して、それぞれ電子透かしデータＷＭ００（ＨＬ）＊，ＷＭ００（ＬＨ）＊を生成し、これを第１の配置変換部３５に出力する。
【００６３】
第１の配置変換部３５は、前述した画像変換処理Ｆ、すなわち、マトリクスの各要素に対しての列方向または行方向のシフト処理、行または列の入れ換え処理、９０度単位の回転処理、または、上記シフト処理、上記入れ換え処理および上記回転処理の２以上の処理の組み合わせに相当する処理の逆変換である配置変換処理Ｆ−１を、逆拡散部３４から入力した電子透かしデータＷＭ００（ＨＬ）＊，ＷＭ００（ＬＨ）＊に施して、電子透かしデータＷＭ０１（ＨＬ），ＷＭ０１（ＬＨ）を生成する。
ここで、電子透かしデータＷＭ０１（ＨＬ），ＷＭ０１（ＬＨ）が、第２、第４および第６の発明の第３の付加データに対応している。
【００６４】
第２の配置変換部３６は、第１の配置変換部３５から入力した電子透かしデータＷＭ０１（ＨＬ）に対して、それぞれ図５に示す配置変換部１３の配置変換処理ｆＨＬの逆変換である配置変換処理ｆＨＬ −１を施して、電子透かしデータＷＭ０２（ＨＬ）を生成し、これを相関検出部３７に出力する。
また、第２の配置変換部３６は、第１の配置変換部３５から入力した電子透かしデータＷＭ０１（ＬＨ）に対して、それぞれ図５に示す配置変換部１３の配置変換処理ｆＬＨの逆変換である配置変換処理ｆＬＨ −１ を施して、電子透かしデータＷＭ０２（ＬＨ）を生成し、これを相関検出部３７に出力する。
なお、第２の配置変換部３６は、配置変換処理ｆＬＨ −１，ｆＨＬ −１を、予め用意した変換表データ（ルックアップテ−ブル）参照して実現する。
ここで、電子透かしデータＷＭ０２（ＨＬ），ＷＭ０２（ＬＨ）が、第２、第４および第６の発明の第４の付加データに対応している。
【００６５】
相関検出部３７は、第２の配置変換部３６から入力した電子透かしデータＷＭ０２（ＨＬ）とＷＭ０２（ＬＨ）との相関を検出し、その結果を示す相関データＣＯをＷＭ検出部３８に出力する。
相関検出部３７は、例えば、第１の配置変換部３５において前述した複数の種類の画像変換処理Ｆに対応する配置変換処理Ｆ−１の全てについて、上記相関を検出して相関データＣＯをＷＭ検出部３８に出力する。
なお、相関検出部３７は、ＷＭ検出部３８からの終了指示を基に、一部の配置変換処理Ｆ−１について、上記相関を検出して相関データＣＯを生成してもよい。
【００６６】
ＷＭ検出部３８は、相関検出部３７からの相関データＣＯを基に、画像データＰＩＣ＊に付加された電子透かしデータＷＭ０ を検出（特定）する。
具体的には、ＷＭ検出部３８は、前述した複数の種類の画像変換処理Ｆに対応する配置変換処理Ｆ−１の全てについて得られた相関データＣＯのうち、最も高い相関値を示した相関データＣＯに対応する電子透かしデータＷＭ０２（ＨＬ），ＷＭ０２（ＬＨ）を特定し、これを電子透かしデータＷＭ０ として検出する。
【００６７】
以下、図１０に示す電子透かし検出装置３の動作例を説明する。
先ず、周波数変換部３１が、例えば、図１に示す電子透かし付加装置２が提供し、画像変換装置４によって画像変換が施された可能性のある画像データＰＩＣ＊を入力する。
そして、周波数変換部３１が、当該入力した画像データＰＩＣ＊に対して図２に示す周波数変換部１１と同じ周波数変換を施し、それによって得られた周波数変換係数から構成される画像データＰＩＣ＿Ｆ＊を係数選択部３２に出力する。
【００６８】
次に、係数選択部３２が、画像データＰＩＣ＿Ｆ＊を構成する周波数変換係数のなかから、周波数領域ＨＬ，ＬＨの周波数変換係ＨＬ＊，ＬＨ＊を選択して拡散データ抽出部３３に出力する。
次に、拡散データ抽出部３３が、係数選択部３２が選択した周波数変換係ＨＬ＊，ＨＬ＊の全域の周波数変換係数から、電子透かしデータＷＭ１ （ＨＬ）＊，ＷＭ１ （ＬＨ）＊をそれぞれ抽出し、これを逆拡散部３４に出力する。
【００６９】
次に、逆拡散部３４が、拡散データ抽出部３３から入力した電子透かしデータＷＭ１ （ＨＬ）＊，ＷＭ１ （ＬＨ）＊に対して、図２に示す拡散部１４の拡散処理と逆の逆拡散処理を施して、それぞれ電子透かしデータＷＭ００（ＨＬ）＊，ＷＭ００（ＬＨ）＊を生成し、これを第１の配置変換部３５に出力する。
【００７０】
次に、第１の配置変換部３５が、前述した画像変換処理Ｆの逆変換である配置変換処理Ｆ−１を、逆拡散部３４から入力した電子透かしデータＷＭ００（ＨＬ）＊，ＷＭ００（ＬＨ）＊に施して、電子透かしデータＷＭ０１（ＨＬ），ＷＭ０１（ＬＨ）を生成する。
【００７１】
次に、第２の配置変換部３６が、第１の配置変換部３５から入力した電子透かしデータＷＭ０１（ＨＬ），ＷＭ０１（ＬＨ）に対して、それぞれ図５に示す配置変換部１３の配置変換処理ｆＨＬ，ｆＬＨの逆変換である配置変換処理ｆＨＬ −１，ｆＬＨ −１を施して、電子透かしデータＷＭ０２（ＨＬ），ＷＭ０２（ＬＨ）を生成し、これを相関検出部３７に出力する。
次に、相関検出部３７が、第２の配置変換部３６から入力した電子透かしデータＷＭ０２（ＨＬ）とＷＭ０２（ＬＨ）との相関を検出し、その結果を示す相関データＣＯをＷＭ検出部３８に出力する。
次に、ＷＭ検出部３８が、相関検出部３７からの相関データＣＯを基に、画像データＰＩＣ＊に付加された電子透かしデータＷＭ０ を検出（特定）する。
具体的には、ＷＭ検出部３８は、前述した複数の種類の画像変換処理Ｆに対応する配置変換処理Ｆ−１の全てについて得られた相関データＣＯのうち、最も高い相関値を示した相関データＣＯに対応する電子透かしデータＷＭ０２（ＨＬ），ＷＭ０２（ＬＨ）を特定し、これを電子透かしデータＷＭ０ として検出する。
【００７２】
以上説明したように、画像処理システム１では、電子透かし付加装置２において、共に電子透かしデータＷＭ０ を構成する複数のデータの配置を上記ｆＬＨ，ｆＨＬを基に変換して得られ、その配置のみが相互に異なる電子透かしデータＷＭ０（ＬＨ），ＷＭ０ （ＨＬ）を付加して画像データＰＩＣを生成する。
そして、電子透かし検出装置３において、複数の画像変換処理Ｆの逆変換Ｆ−１および上記ｆＬＨ −１，ｆＨＬ −１をそれぞれ施して電子透かしデータＷＭ０２（ＬＨ），ＷＭ０２（ＨＬ）を生成し、これらの相関を検出する。
このとき、画像変換装置４によって実際に施された画像変換処理Ｆに対応して検出された相関が最も高くなることから、当該画像変換処理Ｆを特定できる。
そのため、電子透かし検出装置３において、当該特定した画像変換処理Ｆに対応して上記逆変換Ｆ−１で得た電子透かしデータＷＭ０２（ＬＨ），（ＨＬ）を電子透かしデータＷＭ０ として検出できる。
このように、画像処理システム１によれば、従来技術で説明したように、画像データに電子透かしデータを付加する際に、同期データの付加、並びに巡回符号化を行わないため、電子透かしデータＷＭ０ （ＬＨ），（ＨＬ）を拡散部１４で拡散してＷＭ付加部１５において画像データに付加する際の拡散率（同じ電子透かしデータを付加する領域の数）を従来に比べて高めることができ、付加された情報を失われ難くできる。すなわち、ロバスト特性を高めることができる。
【００７３】
さらに、電子透かし付加装置２において、上記ｆＬＨ，ｆＨＬを上記式（８）のように規定したことで、画像変換装置４によって実際に施された画像変換処理Ｆに対応して検出された相関のみが唯一最も高くなり、電子透かしデータＷＭ０をさらに高精度に検出できる。
以下、その根拠を示す。
画像変換装置４によって実際に施された画像変換処理Ｆに対応して検出された第１の相関以外に、最も高いその他の第２の相関がある場合には、上記第１の相関については下記式（１３）が成り立ち、上記第２の相関に関して以下の式（１４）が成り立つ。
なお、式（１４）においては、電子透かし検出装置３の図１０に示す第２の配置変換部３６において、実際の配置変換処理Ｆの逆変換とは異なる配置変換処理Ｆｘｙを施したことを示している。
【００７４】
【数１３】
ｆＨＬ −１Ｆ−１ＦｆＨＬＷＭ０ ＝ｆＬＨ −１ Ｆ−１ＦｆＬＨＷＭ０ …（１３）
【００７５】
【数１４】
ｆＨＬ −１ＦｘｙＦｆＨＬＷＭ０ ＝ｆＬＨ −１ ＦｘｙＦｆＬＨＷＭ０ …（１４）
【００７６】
上記式（１４）のＦｘｙＦは、前述した配置変換処理Ｆの定義から、Ｆと同意であるとして扱うことができ、上記式（１４）は下記式（１５）のように変形できる。
【００７７】
【数１５】
（ｆＨＬ −１Ｆ）ｆＨＬ＝ｆＬＨ −１ （ＦｆＬＨ） …（１５）
【００７８】
上記式（１５）は、下記式（１６），（１７）を満たす場合に成り立つ。
【００７９】
【数１６】
ｆＨＬ＝（ＦｆＬＨ） …（１６）
【００８０】
【数１７】
【００８１】
（ｆＨＬ −１Ｆ）＝ｆＬＨ −１ …（１７）
【００８２】
上記式（１７）の両辺にｆＨＬを施し、さらにｆＬＨを施すと、上記式（１６）が導き出される。
そのため、上記式（１６）が成り立つと、画像変換装置４によって実際に施された画像変換処理Ｆに対応して検出された第１の相関以外に、最も高いその他の第２の相関がある可能性が生じる。
すなわち、上記式（１６）が成り立たなければ、画像変換装置４によって実際に施された画像変換処理Ｆに対応して検出された第１の相関のみが唯一最も高くなる。
ここで、上記式（１６）は、前述した式（８）と同じである。
このように、上記式（８）を満たせば、画像変換装置４によって実際に施された画像変換処理Ｆに対応して検出された第１の相関のみが唯一最も高くなり、電子透かしデータＷＭ０ の検出精度を高めることができる。
【００８３】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
例えば、上述した実施形態では、図２に示す電子透かし付加装置２の配置変換部１３の配置変換として図５に示すものを例示したが、当該配置変換処理は前述した式（８）の関係を満たすものであれば特に限定されない。
また、上述した実施形態では、電子透かしデータとして４（行）×４（列）の１６ビットのものを例示したが、電子透かしデータのビット長は任意である。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高い攻撃耐性で付加データを付加することができるデータ処理装置、その方法およびそのプログラムを提供することができる。
また、第１、第３および第５の発明によれば、第１のデータから第２のデータを検出側が適切に検出できるデータ処理装置、その方法およびそのプログラムを提供することができる。
また、第２、第４および第６の発明によれば、被検データから第１の付加データを適切に検出できるデータ処理装置、その方法およびそのプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態の画像処理システムの全体構成図である。
【図２】図２は、図１に示す電子透かし付加装置の機能ブロック図である。
【図３】図３は、図２に示す周波数変換部の処理を説明するための図である。
【図４】図４は、図２に示す係数選択部の処理を説明するための図である。
【図５】図５は、図２に示す配置変換部の処理を説明するための図である。
【図６】図６は、図２に示す拡散部の処理を説明するための図である。
【図７】図７は、図２に示す拡散部の処理を説明するための図である。
【図８】図８は、図２に示すＷＭ付加部の処理を説明するための図である。
【図９】図９は、図２に示すＷＭ付加部の処理を説明するための図である。
【図１０】図１０は、図１に示す電子透かし検出装置の機能ブロック図である。
【図１１】図１１は、従来技術の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１…画像処理システム、２…電子透かし付加装置、３…電子透かし検出装置、４…画像変換装置、１１…周波数変換部、１２…係数選択部、１３…配置変換部、１４…拡散部、１５…ＷＭ付加部、１６…周波数逆変換部
【発明の属する技術分野】
本発明は、高いロバスト性で付加データをデータに付加するデータ処理装置、その方法およびそのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）やＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ），ＭＤ（Ｍｉｎｉ Ｄｉｓｋ） などのメディアを介したデジタルのコンテンツデータの提供が盛んになっている。また、インターネット等のネットワークを利用した、メディアを必要としない情報配信が頻繁に利用されるようになった。
これらのコンテンツデータはデジタルデータであるため、悪意を持った第三者が、品質劣化を伴わない複製を容易に作成する事が可能である。このため、コンテンツデータの著作権保護対策が求められている。
その対策の一つとして電子透かし技術がある。これは、静止画像、動画像、音声、音楽などのコンテンツデータの中に、人間には感知できない形で著作権情報を示す電子透かしデータを付加する（埋め込む）技術である。
コンテンツデータからこの電子透かしデータを抽出することにより著作権情報や利用者情報、及び識別情報などを得ることができ、不正コピーを追跡することが可能である。
【０００３】
このような電子透かしデータの付加は、（１）埋め込まれたデータを人間が知覚できず（ｉｎｖｉｓｉｂｌｅ） 、しかも、（２）埋め込まれたデータを第三者が人為的に加工しても、付加された情報が失われない（ｒｏｂｕｓｔ）ことが要求される。
上記（１）と（２）は、互いにトレードオフの関係にある。
一般に、このような電子透かし技術では、データが画質として感知されにくい領域では強く、感知されやすい領域では弱く電子透かしデータを付加するように設計されている。
【０００４】
ところで、電子透かしデータは、それが付加されたコンテンツデータに対してシフト処理、反転処理または回転処理などの変換処理が施された場合でも、正しく検出できる必要がある。
そのため、従来から以下の手法が採用されている。
従来の第１の方法は、例えば、図１１に示すように、原電子透かしデータＷＭに同期データを加えた電子透かしデータＷＭ＿Ａをコンテンツデータに付加する。この手法では、検出の際にその同期データを基に位置ズレを補償できる。
また、従来の第２の方法は、例えば、図１１に示すように、原電子透かしデータＷＭに巡回符号化を施して電子透かしデータＷＭ＿Ｂを生成し、これをコンテンツデータに付加するものである。この手法では、検出の際に位置ズレに関係なく原電子透かしデータＷＭを復号して検出できる。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
ところで、従来から、電子透かしデータは、例えば、当該電子透かしデータを構成する各データを拡散処理し、コンテンツデータの異なる部分に複数回繰り返して付加される。これにより、攻撃耐性（ロバスト性）を高めている。
しかしながら、上述した従来の手法では、図１１に示すように、同期データの付加および巡回符号化により電子透かしデータのデータ量が多くなるため、電子透かしデータを構成するデータを繰り返しコンテンツデータに付加する回数、すなわち拡散率が低くなり、攻撃耐性が落ちるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、高い攻撃耐性で付加データを付加することができるデータ処理装置、その方法およびそのプログラムを提供することである。
また、本発明の目的は、データから付加データを高精度に検出できるデータ処理装置、その方法およびそのプログラムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、第１の発明のデータ処理装置は、第１のデータに第２のデータを付加するデータ処理装置であって、前記第２のデータを構成する複数のデータで構成され前記複数のデータの配置が相互に異なる複数の第３のデータを生成する配置変換手段と、前記配置変換手段が生成した前記複数の第３のデータを、前記第１のデータに付加する付加手段とを有する。
【０００８】
第１の発明のデータ処理装置の作用は以下のようになる。
配置変換手段が、第２のデータを構成する複数のデータで構成され前記複数のデータの配置が相互に異なる複数の第３のデータを生成する。
次に、付加手段が、前記配置変換手段が生成した前記複数の第３のデータを、第１のデータに付加する。
【０００９】
第１の発明のデータ処理装置は、好ましくは、前記配置変換手段は、第１の配置変換処理と、前記第２のデータの検出側において前記第１のデータに対して施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理を前記第１の配置変換処理に続けて行う配置変換処理と異なる第３の配置変換処理とをそれぞれ前記第２のデータに施して２つの前記第３のデータを生成する。
また、第１の発明のデータ処理装置は、好ましくは、前記第２のデータが、マトリクスの構成要素として前記複数のデータの配置を規定している場合に、前記第３の配置変換処理は、前記マトリクスを構成する前記複数のデータに対しての列方向または行方向のシフト処理、行または列の入れ換え処理、回転処理、または、前記シフト処理、前記入れ換え処理および前記回転処理の２以上の処理の組み合わせに相当する処理である。
【００１０】
第２の発明のデータ処理装置は、複数のデータで構成される第１の付加データに前記複数のデータの配置を変換する異なる第１の配置変換処理を施して得られた複数の第２の付加データが、付加側で付加されて被検データが得られる場合に、前記被検データから前記第１の付加データを検出するデータ処理装置であって、前記複数の第２の付加データを前記被検データから抽出する抽出手段と、前記抽出手段が抽出した前記複数の第２の付加データのそれぞれに対して、前記被付加データに施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理の逆変換と等価な処理と異なる配置変換処理を施して第３の付加データを生成する第１の変換手段と、前記第１の変換手段が生成した複数の前記第３の付加データのそれぞれに対して、前記第１の配置変換処理の逆変換と等価な処理を施して第４の付加データを生成する第２の変換手段と、前記第２の変換手段が生成した複数の前記第４の付加データを相互に比較した結果を基に、前記被検データの前記第１の付加データを検出する検出手段とを有する。
【００１１】
第２の発明のデータ処理装置の作用は以下のようになる。
抽出手段が、複数の第２の付加データを被検データから抽出する。
次に、第１の変換手段が、前記抽出手段が抽出した前記複数の第２の付加データのそれぞれに対して、前記被付加データに施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理の逆変換と等価な処理と異なる配置変換処理を施して第３の付加データを生成する。
次に、第２の変換手段が、前記第１の変換手段が生成した複数の前記第３の付加データのそれぞれに対して、前記第１の配置変換処理の逆変換と等価な処理を施して第４の付加データを生成する。
次に、検出手段が、前記第２の変換手段が生成した複数の前記第４の付加データを相互に比較した結果を基に、前記被検データの前記第１の付加データを検出する。
【００１２】
第３の発明のデータ処理方法は、第１のデータに第２のデータを付加するデータ処理方法であって、前記第２のデータを構成する複数のデータで構成され前記複数のデータの配置が相互に異なる複数の第３のデータを生成する第１の工程と、前記第１の工程で生成した前記複数の第３のデータを、前記第１のデータに付加する第２の工程とを有する。
【００１３】
第４の発明のデータ処理方法は、複数のデータで構成される第１の付加データに前記複数のデータの配置を変換する異なる第１の配置変換処理を施して得られた複数の第２の付加データが、付加側で付加されて被検データが得られる場合に、前記被検データから前記第１の付加データを検出するデータ処理方法であって、前記複数の第２の付加データを前記被検データから抽出する第１の工程と、前記第１の工程で抽出した前記複数の第２の付加データのそれぞれに対して、前記被付加データに施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理の逆変換と等価な処理と異なる配置変換処理を施して第３の付加データを生成する第２の工程と、前記第２の工程で生成した複数の前記第３の付加データのそれぞれに対して、前記第１の配置変換処理の逆変換と等価な処理を施して第４の付加データを生成する第３の工程と、前記第３の工程で生成した複数の前記第４の付加データを相互に比較した結果を基に、前記被検データの前記第１の付加データを検出する第４の工程とを有する。
【００１４】
第５の発明のプログラムは、第１のデータに第２のデータを付加する手順を記述し、データ処理装置で実行されるプログラムであって、前記第２のデータを構成する複数のデータで構成され前記複数のデータの配置が相互に異なる複数の第３のデータを生成する第１の手順と、前記第１の手順で生成した前記複数の第３のデータを、前記第１のデータに付加する第２の手順とを記述している。
【００１５】
第６の発明のプログラムは、複数のデータで構成される第１の付加データに前記複数のデータの配置を変換する異なる第１の配置変換処理を施して得られた複数の第２の付加データが、付加側で付加されて被検データが得られる場合に、前記被検データから前記第１の付加データを検出する手順を記述し、データ処理装置で実行されるプログラムであって、前記複数の第２の付加データを前記被検データから抽出する第１の手順と、前記第１の手順で抽出した前記複数の第２の付加データのそれぞれに対して、前記被付加データに施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理の逆変換と等価な処理と異なる配置変換処理を施して第３の付加データを生成する第２の手順と、前記第２の手順で生成した複数の前記第３の付加データのそれぞれに対して、前記第１の配置変換処理の逆変換と等価な処理を施して第４の付加データを生成する第３の手順と、前記第３の手順で生成した複数の前記第４の付加データを相互に比較した結果を基に、前記被検データの前記第１の付加データを検出する第４の手順とを記述している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係わる画像処理システムについて説明する。
図１は、本発明の実施形態の画像処理システム１の全体構成図である。
図１に示すように、画像処理システム１は、例えば、電子透かし付加装置２および電子透かし検出装置３を有する。
電子透かし付加装置２は、例えば、原画像データに電子透かしデータ（ＷＭ：Ｗａｔｅｒ Ｍａｒｋ）を付加し（埋め込み）、電子透かしが付加された画像データＰＩＣを、例えば、ネットワークなどを介して他の通信装置に提供する。
【００１７】
電子透かし検出装置３は、例えば、他の通信装置から受けた被検画像データＰＩＣ＊から上記電子透かしデータを検出する。
このとき、電子透かし付加装置２が提供した画像データＰＩＣには、電子透かし検出装置３に被検画像データＰＩＣ＊として提供されるまでの間に、例えば、画像変換装置４によって、シフト処理、反転処理または回転処理などの何らかの幾何学的攻撃である画像変換（変形）処理Ｆが施される場合がある。
画像処理システム１は、電子透かし付加装置２が生成した画像データＰＩＣに対して、画像変換装置４によって上述した画像変換処理Ｆが施され位置ずれが生じた場合でも、電子透かし検出装置３において当該位置ずれを補償して画像データＰＩＣ＊から電子透かしデータを適切に検出できるように、電子透かし付加装置２および電子透かし検出装置３を構成している。
電子透かし付加装置２は、前述した従来のように同期データの挿入および巡回符号化などを行わずに電子透かしデータを画像データに付加するため、電子透かしデータの拡散率が従来に比べて高く、高いロバスト特性を実現している。
【００１８】
以下、図１に示す電子透かし付加装置２および電子透かし検出装置３について説明する。
なお、本実施形態におけるデータは、デジタルデータである
〔画像変換処理Ｆ〕
先ず、画像処理システム１が予め想定（規定）している画像変換装置４における画像変換処理Ｆについて説明する。
画像変換装置４は、例えば、電子透かし付加装置２および電子透かし検出装置３が想定している画像データＰＩＣに対してのシフト処理、反転処理または回転処理などの画像変換処理Ｆ（本発明の第２の配置変換処理）を行い、画像データＰＩＣ＊を生成する。
なお、上述した複数の画像変換処理Ｆのうち何れの画像変換処理Ｆを画像変換装置４が行うかに関する情報は、電子透かし付加装置２および電子透かし検出装置３は有していないものとする。
【００１９】
画像データＰＩＣ，ＰＩＣ＊は、２次元領域にマトリクス状に配設された複数の画素の画素データによって構成されている。
本実施形態では、上記画像データＰＩＣ，ＰＩＣ＊を構成する画素データの位置を上記マトリクスに対応して規定した場合に、画像変換装置４が行う画像変換処理Ｆは、当該マトリクスの各要素に対しての列方向または行方向のシフト処理、行または列の入れ換え処理、９０度単位の回転処理、または、前記シフト処理、前記入れ換え処理および前記回転処理の２以上の処理の組み合わせに相当する処理であると想定している。
また、本実施形態では、電子透かしデータＷＭ０ は、１６ビットのデータＷＭ１〜ＷＭ１６で構成され、各データが下記式（１）に示すように、４列×４行に配置されていると仮定する。
【００２０】
【数１】
以下、上述した画像変換処理Ｆによる、上記式（１）の電子透かしデータＷＭ０ のデータ配置の変換パターンの一例を示す。
【００２２】
例えば、画像変換処理Ｆが、画像データを構成する画素データを列方向（例えば、左向き）にシフトする処理であり、その関数をｆｘｉ（）と定義し、当該処理により上記式（１）に示す電子透かしデータＷＭがどのように変換されるかを示す。
ここで、ｉは、シフト量を示し、シフトにより左方向にはみ出るデータ（要素）は右端に移動させることとする。また、ｉの最大値は、電子透かしデータＷＭ０ の大きさに依存し、上記式（１）の場合には、ｉ∈０，１，２，３となる。
この場合に、電子透かしデータＷＭ０ は、例えば、下記式（２）に示すように変換される。式（２）では、ｉ＝２の場合を示している。
【００２３】
【数２】
また、画像変換処理Ｆが、画像データを構成する画素データを行方向（例えば、上向き）にｊだけシフトする処理であり、その関数をｆｙｊ（）とした場合を示す。
ここで、シフトにより上方向にはみ出るデータは、最下の行に移動させるものとする。
この場合に、電子透かしデータＷＭ０ は、例えば、下記式（３）に示すように変換される。式（３）では、ｊ＝１の場合を示している。
【００２５】
【数３】
また、画像変換処理Ｆが、画像データを構成する画素データを左右反転したり、上下反転させる処理であり、左右反転させる処理の関数をｆｈ（）とし、上下反転させる処理の関数をｆｖ（）とした場合を示す。
この場合に、電子透かしデータＷＭ０ は、例えば、下記式（４），（５）に示すように変換される。
【００２７】
【数４】
【数５】
また、画像変換処理Ｆが、画像データを構成する画素データを９０°単位で回転する処理であり、ｋを回転回数とし、その処理の関数をｆｒｋとした場合を考える。
この場合に、電子透かしデータＷＭ０ は、例えば、下記式（６）に示すように変換される。式（６）では、ｋ＝１の場合を示している。
【００３０】
【数６】
また、画像変換処理が、画像データを構成する画素データを９０°単位で回転した後に、右方向に１ビットシフトする処理である場合には、電子透かしデータＷＭ０ は、下記式（７）に示すように変換される。
【００３２】
【数７】
〔電子透かし付加装置２〕
図２は、図１に示す電子透かし付加装置２の機能ブロック図である。
図２に示すように、電子透かし付加装置２は、例えば、周波数変換部１１、係数選択部１２、配置変換部１３、拡散部１４、ＷＭ付加部１５、周波数逆変換部１６を有する。
なお、図２に示す電子透かし付加装置２の各構成要素の全てあるいは一部は、ハードウェアとして実現してもよいし、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ） などのデータ処理装置で以下に示す機能を記述したプログラムを実行して実現してもよい。
【００３４】
周波数変換部１１が第１の発明の周波数変換手段に対応し、係数選択部１２が第１の発明の選択手段に対応し、配置変換部１３が第１の発明の配置変換手段に対応し、拡散部１４が第１の発明の拡散手段に対応し、ＷＭ付加部１５が第１の発明の付加手段に対応している。
【００３５】
周波数変換部１１は、原画像データＰＩＣ＿Ｏ（第１、第３および第５の発明の第１のデータ）に対して所定の周波数変換を施し、それによって得られた周波数変換係数から構成される画像データＰＩＣ＿Ｆを係数選択部１２に出力する。
具体的には、周波数変換部１１は、例えば、図３に示すように、原画像データＰＩＣ＿Ｏに対してウェーブレット変換（Ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ） を施し、４つの周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨからなるウェーブレット係数を示す画像データＰＩＣ＿Ｆを生成する。
ここで、ウェーブレット変換で得られた周波数領域内で、周波数領域ＬＬは水平および垂直方向の双方が低周波数側の領域、周波数領域ＨＬは水平方向が高周波数側で垂直方向が低高周波数側の領域、周波数領域ＬＨは水平方向が低周波数側で垂直方向が高周波数側の領域、並びに周波数領域ＨＨは水平および垂直方向の双方が高周波数側の領域である。
【００３６】
図３に示すように、本実施形態において、原画像データＰＩＣ＿Ｏは、縦Ｈ×横Ｗピクセルで構成される。本実施形態では、例えば、ＨおよびＷは共に２５６である。
【００３７】
係数選択部１２は、図４に示すように、周波数変換部１１から入力した上記画像データＰＩＣ＿Ｆを構成する周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨのうち、周波数領域ＨＬ，ＬＨの周波数変換係数を選択してＷＭ付加部１５に出力する。
【００３８】
配置変換部１３は、図５に示すように、原画像データに付加しようとする電子透かしデータＷＭ０ （第１、第３および第５の発明の第２のデータ、第２、第４および第６の発明の第１の付加データ）を配置変換して電子透かしデータＷＭ０（ＨＬ），ＷＭ０ （ＬＨ）をそれぞれ生成する。
具体的には、配置変換部１３は、電子透かしデータＷＭ０ に第１の配置変換処理ｆＬＨ（第１の発明および第２の発明の第１の配置変換処理）を施して電子透かしデータＷＭ０ （ＬＨ）を生成する。
ここで、第１の配置変換処理ｆＬＨは、図５に示すように、電子透かしデータＷＭ０ を構成するデータＷＭ１〜１６を、最外周の位置から最内周の位置に向けて渦巻き状に順に配置した電子透かしデータＷＭ０ （ＬＨ）のように配置変換する処理である。
また、配置変換部１３は、電子透かしデータＷＭ０ に第２の配置変換処理ｆＨＬ（第１の発明の第２の配置変換処理、第２の発明の第１の配置変換処理）を施して電子透かしデータＷＭ０ （ＨＬ）を生成する。
ここで、第２の配置変換処理ｆＨＬは、図５に示すように、電子透かしデータＷＭ０ を構成するデータＷＭ１〜１６を、最内周の位置から最外周の位置に向けて渦巻き状に順に配置した電子透かしデータＷＭ０ （ＨＬ）のように配置変換する処理である。
ここで、電子透かしデータＷＭ０ （ＨＬ），ＷＭ０ （ＬＨ）が、第１、第３および第４の発明の複数の第３のデータに対応している。
このように、電子透かしデータＷＭ０ （ＬＨ）とＷＭ０ （ＨＬ）とは、共に電子透かしデータＷＭ０ を構成する複数のデータで構成され、その配置のみが相互に異なる。
なお、配置変換部１３は、例えば、第１の配置変換処理ｆＬＨおよび第２の配置変換処理ｆＨＬを、予め用意した変換表データ（ルックアップテーブル）を参照して実現する。
【００３９】
上記式（２）〜（７）を用いて前述したマトリクスの各要素に対しての列方向または行方向のシフト処理、行または列の入れ換え処理、９０度単位の回転処理、または、前記シフト処理、前記入れ換え処理および前記回転処理の２以上の処理の組み合わせに相当する画像変換処理Ｆを基に、上記第１の配置変換処理ｆＬＨと第２の配置変換処理ｆＨＬとは、下記式（８）の関係を満たすように規定されている。
【００４０】
【数８】
ｆＨＬ≠Ｆ（ｆＬＨ） …（８）
【００４１】
上記式（８）は、第２の配置変換処理ｆＨＬが、上記画像変換処理Ｆを第１の配置変換処理ｆＬＨに続けて行うことと等価でないことを意味している。
本実施形態では、上記式（８）に示すように、上記第１の配置変換処理ｆＬＨと第２の配置変換処理ｆＨＬを規定することで、画像変換装置４における画像変換処理Ｆの種類を特定する情報を電子透かし検出装置３が有していなくても、後述するように、画像データＰＩＣ＊に付加された電子透かしデータＷＭ０ を電子透かし検出装置３で適切に検出できる。
【００４２】
拡散部１４は、図６に示すように、配置変換部１３から入力した電子透かしデータＷＭ０ （ＬＨ）を、画像データＰＩＣ＿Ｆの周波数領域ＬＨに対応させて拡散して電子透かしデータＷＭ１ （ＬＨ）を生成する。
拡散部１４は、図７に示すように、配置変換部１３から入力した電子透かしデータＷＭ０ （ＨＬ）を、画像データＰＩＣ＿Ｆの周波数領域ＨＬに対応させて拡散して電子透かしデータＷＭ１ （ＨＬ）を生成する。
【００４３】
ＷＭ付加部１５は、例えば、図８に示すように、周波数領域ＬＨ内の全ての周波数変換係数を、４つ（２×２）の周波数変換係数を単位として変更を加えて電子透かしデータＷＭ１ （ＬＨ）の１ビットを付加することで、周波数領域ＬＨ＊の画像データを生成する。
また、ＷＭ付加部１５は、例えば、図９に示すように、周波数領域ＨＬ内の全ての周波数変換係数を、４つ（２×２）の周波数変換係数を単位として変更を加えて、電子透かしデータＷＭ１ （ＷＨ）の１ビットを付加することで周波数領域ＨＬ＊の画像データを生成する。
【００４４】
ところで、隣接するピクチャの画素データには高い相関があるという画像データの性質から、例えば、隣接するピクセルの４つの周波数変換係数Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ），Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ），Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ＋１），Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ＋１）には下記式（９）で示す関係が統計的にある。ここで、ｉ０ およびｊ０ は、マトリクス内での行（ｘ）方向の位置および列（ｙ）方向の位置をそれぞれ示している。
【００４５】
【数９】
Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ）＋Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ＋１）
≒Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ＋１）＋Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ） …（９）
【００４６】
この関係を利用して、ＷＭ付加部１５は、ＷＭ１ （ｘ０ ，ｙ０ ）＝１の場合は、下記式（１０）が成り立つように周波数変換係数Ｃを変更する。
【００４７】
【数１０】
Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ）＋Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ＋１）
＞Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ＋１）＋Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ） …（１０）
【００４８】
また、ＷＭ付加部１５は、ＷＭ１ （ｘ０ ，ｙ０ ）＝−１の場合は、下記式（１１）が成り立つように周波数変換係数Ｃを変更する。
【００４９】
【数１１】
Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ）＋Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ＋１）
＜Ｃ（ｉ０ ，ｊ０ ＋１）＋Ｃ（ｉ０ ＋１，ｊ０ ） …（１１）
【００５０】
なお、ＷＭ付加部１５による上記周波数変換係数Ｃの変更は、その変更による影響を視聴者が画像から略認識できないように行われる。
【００５１】
周波数逆変換部１６は、係数選択部１２からの周波数領域ＬＬ，ＨＨの周波数変換係数と、ＷＭ付加部１５からの周波数領域ＬＨ＊，ＨＬ＊の周波数変換係数とに、周波数変換部１１の周波数変換と逆の変換処理を施して画像データＰＩＣを生成する。
【００５２】
以下、図２に示す電子透かし付加装置２の動作例を説明する。
周波数変換部１１が、原画像データＰＩＣ＿Ｏに対して所定の周波数変換を施し、それによって得られた周波数変換係数から構成される画像データＰＩＣ＿Ｆを係数選択部１２に出力する。
そして、係数選択部１２が、図４に示すように、周波数変換部１１から入力した上記画像データＰＩＣ＿Ｆを構成する周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨのうち、周波数領域ＨＬ，ＬＨの周波数変換係数を選択してＷＭ付加部１５に出力する。
【００５３】
また、上述した周波数変換部１１および係数選択部１２の処理とは独立して、配置変換部１３が、図５に示すように、原画像データに付加しようとする電子透かしデータＷＭ０ を配置変換して電子透かしデータＷＭ０ （ＨＬ），ＷＭ０ （ＬＨ）をそれぞれ生成する。
そして、拡散部１４が、図６に示すように、配置変換部１３から入力した電子透かしデータＷＭ０ （ＬＨ），ＷＭ０ （ＨＬ）を、画像データＰＩＣ＿Ｆの周波数領域ＬＨ，ＨＬにそれぞれ対応させて拡散して電子透かしデータＷＭ１ （ＬＨ），ＷＭ１ （ＨＬ）を生成する。
【００５４】
そして、ＷＭ付加部１５が、例えば、図８および図９に示すように、周波数領域ＬＨ，ＨＬ内の全ての周波数変換係数を、４つ（２×２）の周波数変換係数を単位として変更を加えて電子透かしデータＷＭ１ （ＬＨ），ＷＭ１ （ＨＬ）の１ビットを付加することで、周波数領域ＬＨ＊，ＨＬ＊の画像データを生成する。
【００５５】
そして、周波数逆変換部１６は、係数選択部１２からの周波数領域ＬＬ，ＨＨの周波数変換係数と、ＷＭ付加部１５からの周波数領域ＬＨ＊，ＨＬ＊の周波数変換係数とに、周波数変換部１１の周波数変換と逆の変換処理を施して画像データＰＩＣを生成する。
電子透かし付加装置２は、上述した画像データＰＩＣを例えば他の通信装置に提供する。
【００５６】
〔電子透かし検出装置３〕
図１０は、図１に示す電子透かし検出装置３の機能ブロック図である。
図１０に示すように、電子透かし検出装置３は、例えば、周波数変換部３１、係数選択部３２、拡散データ抽出部３３、逆拡散部３４、第１の配置変換部３５、第２の配置変換部３６、相関検出部３７およびＷＭ検出部３８を有する。
なお、図１０に示す電子透かし検出装置３の各構成要素の全てあるいは一部は、ハードウェアとして実現してもよいし、ＣＰＵなどのデータ処理装置で以下に示す機能を記述したプログラムを実行して実現してもよい。
【００５７】
ここで、周波数変換部３１が第２の発明の周波数変換手段に対応し、係数選択部３２が第２の発明の選択手段に対応し、拡散データ抽出部３３が第２の発明の抽出手段に対応し、逆拡散部３４が第２の発明の逆拡散手段に対応し、第１の配置変換部３５が第２の発明の第１の変換手段に対応し、第２の配置変換部３６が第２の発明の第２の変換手段に対応し、相関検出部３７およびＷＭ検出部３８が第２の発明の検出手段に対応している。
【００５８】
周波数変換部３１は、例えば、図１に示す電子透かし付加装置２が提供し、画像変換装置４によって画像変換が施された可能性のある画像データＰＩＣ＊（第２、第４および第６の発明の被検データ）を入力する。
周波数変換部３１は、当該入力した画像データＰＩＣ＊に対して図２に示す周波数変換部１１と同じ周波数変換を施し、それによって得られた周波数変換係数から構成される画像データＰＩＣ＿Ｆ＊を係数選択部３２に出力する。
【００５９】
係数選択部３２は、画像データＰＩＣ＿Ｆ＊を構成する周波数変換係数のなかから、周波数領域ＨＬ，ＬＨの周波数変換係ＨＬ＊，ＬＨ＊を選択して拡散データ抽出部３３に出力する。
【００６０】
拡散データ抽出部３３は、拡散データ抽出部３３が選択した周波数変換係ＨＬ＊の全域の周波数変換係数から、電子透かしデータＷＭ１ （ＨＬ）＊を抽出し、これを逆拡散部３４に出力する。
また、拡散データ抽出部３３は、拡散データ抽出部３３が選択した周波数変換係ＬＨ＊の全域の周波数変換係数から、電子透かしデータＷＭ１ （ＬＨ）＊を抽出し、これを逆拡散部３４に出力する。
具体的には、図８および図９を用いて説明した周波数変換係ＨＬ＊，ＬＨ＊の全域の周波数変換係数Ｃ＊について、４つの周波数変換係数を単位として、電子透かしデータＷＭ１ （ＨＬ）＊，ＷＭ１ （ＬＨ）＊の各１ビットＷＭ１ ＊を下記式（１２）を基に抽出する。
【００６１】
【数１２】
逆拡散部３４は、拡散データ抽出部３３から入力した電子透かしデータＷＭ１（ＨＬ）＊，ＷＭ１ （ＬＨ）＊に対して、図２に示す拡散部１４の拡散処理と逆の逆拡散処理を施して、それぞれ電子透かしデータＷＭ００（ＨＬ）＊，ＷＭ００（ＬＨ）＊を生成し、これを第１の配置変換部３５に出力する。
【００６３】
第１の配置変換部３５は、前述した画像変換処理Ｆ、すなわち、マトリクスの各要素に対しての列方向または行方向のシフト処理、行または列の入れ換え処理、９０度単位の回転処理、または、上記シフト処理、上記入れ換え処理および上記回転処理の２以上の処理の組み合わせに相当する処理の逆変換である配置変換処理Ｆ−１を、逆拡散部３４から入力した電子透かしデータＷＭ００（ＨＬ）＊，ＷＭ００（ＬＨ）＊に施して、電子透かしデータＷＭ０１（ＨＬ），ＷＭ０１（ＬＨ）を生成する。
ここで、電子透かしデータＷＭ０１（ＨＬ），ＷＭ０１（ＬＨ）が、第２、第４および第６の発明の第３の付加データに対応している。
【００６４】
第２の配置変換部３６は、第１の配置変換部３５から入力した電子透かしデータＷＭ０１（ＨＬ）に対して、それぞれ図５に示す配置変換部１３の配置変換処理ｆＨＬの逆変換である配置変換処理ｆＨＬ −１を施して、電子透かしデータＷＭ０２（ＨＬ）を生成し、これを相関検出部３７に出力する。
また、第２の配置変換部３６は、第１の配置変換部３５から入力した電子透かしデータＷＭ０１（ＬＨ）に対して、それぞれ図５に示す配置変換部１３の配置変換処理ｆＬＨの逆変換である配置変換処理ｆＬＨ −１ を施して、電子透かしデータＷＭ０２（ＬＨ）を生成し、これを相関検出部３７に出力する。
なお、第２の配置変換部３６は、配置変換処理ｆＬＨ −１，ｆＨＬ −１を、予め用意した変換表データ（ルックアップテ−ブル）参照して実現する。
ここで、電子透かしデータＷＭ０２（ＨＬ），ＷＭ０２（ＬＨ）が、第２、第４および第６の発明の第４の付加データに対応している。
【００６５】
相関検出部３７は、第２の配置変換部３６から入力した電子透かしデータＷＭ０２（ＨＬ）とＷＭ０２（ＬＨ）との相関を検出し、その結果を示す相関データＣＯをＷＭ検出部３８に出力する。
相関検出部３７は、例えば、第１の配置変換部３５において前述した複数の種類の画像変換処理Ｆに対応する配置変換処理Ｆ−１の全てについて、上記相関を検出して相関データＣＯをＷＭ検出部３８に出力する。
なお、相関検出部３７は、ＷＭ検出部３８からの終了指示を基に、一部の配置変換処理Ｆ−１について、上記相関を検出して相関データＣＯを生成してもよい。
【００６６】
ＷＭ検出部３８は、相関検出部３７からの相関データＣＯを基に、画像データＰＩＣ＊に付加された電子透かしデータＷＭ０ を検出（特定）する。
具体的には、ＷＭ検出部３８は、前述した複数の種類の画像変換処理Ｆに対応する配置変換処理Ｆ−１の全てについて得られた相関データＣＯのうち、最も高い相関値を示した相関データＣＯに対応する電子透かしデータＷＭ０２（ＨＬ），ＷＭ０２（ＬＨ）を特定し、これを電子透かしデータＷＭ０ として検出する。
【００６７】
以下、図１０に示す電子透かし検出装置３の動作例を説明する。
先ず、周波数変換部３１が、例えば、図１に示す電子透かし付加装置２が提供し、画像変換装置４によって画像変換が施された可能性のある画像データＰＩＣ＊を入力する。
そして、周波数変換部３１が、当該入力した画像データＰＩＣ＊に対して図２に示す周波数変換部１１と同じ周波数変換を施し、それによって得られた周波数変換係数から構成される画像データＰＩＣ＿Ｆ＊を係数選択部３２に出力する。
【００６８】
次に、係数選択部３２が、画像データＰＩＣ＿Ｆ＊を構成する周波数変換係数のなかから、周波数領域ＨＬ，ＬＨの周波数変換係ＨＬ＊，ＬＨ＊を選択して拡散データ抽出部３３に出力する。
次に、拡散データ抽出部３３が、係数選択部３２が選択した周波数変換係ＨＬ＊，ＨＬ＊の全域の周波数変換係数から、電子透かしデータＷＭ１ （ＨＬ）＊，ＷＭ１ （ＬＨ）＊をそれぞれ抽出し、これを逆拡散部３４に出力する。
【００６９】
次に、逆拡散部３４が、拡散データ抽出部３３から入力した電子透かしデータＷＭ１ （ＨＬ）＊，ＷＭ１ （ＬＨ）＊に対して、図２に示す拡散部１４の拡散処理と逆の逆拡散処理を施して、それぞれ電子透かしデータＷＭ００（ＨＬ）＊，ＷＭ００（ＬＨ）＊を生成し、これを第１の配置変換部３５に出力する。
【００７０】
次に、第１の配置変換部３５が、前述した画像変換処理Ｆの逆変換である配置変換処理Ｆ−１を、逆拡散部３４から入力した電子透かしデータＷＭ００（ＨＬ）＊，ＷＭ００（ＬＨ）＊に施して、電子透かしデータＷＭ０１（ＨＬ），ＷＭ０１（ＬＨ）を生成する。
【００７１】
次に、第２の配置変換部３６が、第１の配置変換部３５から入力した電子透かしデータＷＭ０１（ＨＬ），ＷＭ０１（ＬＨ）に対して、それぞれ図５に示す配置変換部１３の配置変換処理ｆＨＬ，ｆＬＨの逆変換である配置変換処理ｆＨＬ −１，ｆＬＨ −１を施して、電子透かしデータＷＭ０２（ＨＬ），ＷＭ０２（ＬＨ）を生成し、これを相関検出部３７に出力する。
次に、相関検出部３７が、第２の配置変換部３６から入力した電子透かしデータＷＭ０２（ＨＬ）とＷＭ０２（ＬＨ）との相関を検出し、その結果を示す相関データＣＯをＷＭ検出部３８に出力する。
次に、ＷＭ検出部３８が、相関検出部３７からの相関データＣＯを基に、画像データＰＩＣ＊に付加された電子透かしデータＷＭ０ を検出（特定）する。
具体的には、ＷＭ検出部３８は、前述した複数の種類の画像変換処理Ｆに対応する配置変換処理Ｆ−１の全てについて得られた相関データＣＯのうち、最も高い相関値を示した相関データＣＯに対応する電子透かしデータＷＭ０２（ＨＬ），ＷＭ０２（ＬＨ）を特定し、これを電子透かしデータＷＭ０ として検出する。
【００７２】
以上説明したように、画像処理システム１では、電子透かし付加装置２において、共に電子透かしデータＷＭ０ を構成する複数のデータの配置を上記ｆＬＨ，ｆＨＬを基に変換して得られ、その配置のみが相互に異なる電子透かしデータＷＭ０（ＬＨ），ＷＭ０ （ＨＬ）を付加して画像データＰＩＣを生成する。
そして、電子透かし検出装置３において、複数の画像変換処理Ｆの逆変換Ｆ−１および上記ｆＬＨ −１，ｆＨＬ −１をそれぞれ施して電子透かしデータＷＭ０２（ＬＨ），ＷＭ０２（ＨＬ）を生成し、これらの相関を検出する。
このとき、画像変換装置４によって実際に施された画像変換処理Ｆに対応して検出された相関が最も高くなることから、当該画像変換処理Ｆを特定できる。
そのため、電子透かし検出装置３において、当該特定した画像変換処理Ｆに対応して上記逆変換Ｆ−１で得た電子透かしデータＷＭ０２（ＬＨ），（ＨＬ）を電子透かしデータＷＭ０ として検出できる。
このように、画像処理システム１によれば、従来技術で説明したように、画像データに電子透かしデータを付加する際に、同期データの付加、並びに巡回符号化を行わないため、電子透かしデータＷＭ０ （ＬＨ），（ＨＬ）を拡散部１４で拡散してＷＭ付加部１５において画像データに付加する際の拡散率（同じ電子透かしデータを付加する領域の数）を従来に比べて高めることができ、付加された情報を失われ難くできる。すなわち、ロバスト特性を高めることができる。
【００７３】
さらに、電子透かし付加装置２において、上記ｆＬＨ，ｆＨＬを上記式（８）のように規定したことで、画像変換装置４によって実際に施された画像変換処理Ｆに対応して検出された相関のみが唯一最も高くなり、電子透かしデータＷＭ０をさらに高精度に検出できる。
以下、その根拠を示す。
画像変換装置４によって実際に施された画像変換処理Ｆに対応して検出された第１の相関以外に、最も高いその他の第２の相関がある場合には、上記第１の相関については下記式（１３）が成り立ち、上記第２の相関に関して以下の式（１４）が成り立つ。
なお、式（１４）においては、電子透かし検出装置３の図１０に示す第２の配置変換部３６において、実際の配置変換処理Ｆの逆変換とは異なる配置変換処理Ｆｘｙを施したことを示している。
【００７４】
【数１３】
ｆＨＬ −１Ｆ−１ＦｆＨＬＷＭ０ ＝ｆＬＨ −１ Ｆ−１ＦｆＬＨＷＭ０ …（１３）
【００７５】
【数１４】
ｆＨＬ −１ＦｘｙＦｆＨＬＷＭ０ ＝ｆＬＨ −１ ＦｘｙＦｆＬＨＷＭ０ …（１４）
【００７６】
上記式（１４）のＦｘｙＦは、前述した配置変換処理Ｆの定義から、Ｆと同意であるとして扱うことができ、上記式（１４）は下記式（１５）のように変形できる。
【００７７】
【数１５】
（ｆＨＬ −１Ｆ）ｆＨＬ＝ｆＬＨ −１ （ＦｆＬＨ） …（１５）
【００７８】
上記式（１５）は、下記式（１６），（１７）を満たす場合に成り立つ。
【００７９】
【数１６】
ｆＨＬ＝（ＦｆＬＨ） …（１６）
【００８０】
【数１７】
【００８１】
（ｆＨＬ −１Ｆ）＝ｆＬＨ −１ …（１７）
【００８２】
上記式（１７）の両辺にｆＨＬを施し、さらにｆＬＨを施すと、上記式（１６）が導き出される。
そのため、上記式（１６）が成り立つと、画像変換装置４によって実際に施された画像変換処理Ｆに対応して検出された第１の相関以外に、最も高いその他の第２の相関がある可能性が生じる。
すなわち、上記式（１６）が成り立たなければ、画像変換装置４によって実際に施された画像変換処理Ｆに対応して検出された第１の相関のみが唯一最も高くなる。
ここで、上記式（１６）は、前述した式（８）と同じである。
このように、上記式（８）を満たせば、画像変換装置４によって実際に施された画像変換処理Ｆに対応して検出された第１の相関のみが唯一最も高くなり、電子透かしデータＷＭ０ の検出精度を高めることができる。
【００８３】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
例えば、上述した実施形態では、図２に示す電子透かし付加装置２の配置変換部１３の配置変換として図５に示すものを例示したが、当該配置変換処理は前述した式（８）の関係を満たすものであれば特に限定されない。
また、上述した実施形態では、電子透かしデータとして４（行）×４（列）の１６ビットのものを例示したが、電子透かしデータのビット長は任意である。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高い攻撃耐性で付加データを付加することができるデータ処理装置、その方法およびそのプログラムを提供することができる。
また、第１、第３および第５の発明によれば、第１のデータから第２のデータを検出側が適切に検出できるデータ処理装置、その方法およびそのプログラムを提供することができる。
また、第２、第４および第６の発明によれば、被検データから第１の付加データを適切に検出できるデータ処理装置、その方法およびそのプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態の画像処理システムの全体構成図である。
【図２】図２は、図１に示す電子透かし付加装置の機能ブロック図である。
【図３】図３は、図２に示す周波数変換部の処理を説明するための図である。
【図４】図４は、図２に示す係数選択部の処理を説明するための図である。
【図５】図５は、図２に示す配置変換部の処理を説明するための図である。
【図６】図６は、図２に示す拡散部の処理を説明するための図である。
【図７】図７は、図２に示す拡散部の処理を説明するための図である。
【図８】図８は、図２に示すＷＭ付加部の処理を説明するための図である。
【図９】図９は、図２に示すＷＭ付加部の処理を説明するための図である。
【図１０】図１０は、図１に示す電子透かし検出装置の機能ブロック図である。
【図１１】図１１は、従来技術の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１…画像処理システム、２…電子透かし付加装置、３…電子透かし検出装置、４…画像変換装置、１１…周波数変換部、１２…係数選択部、１３…配置変換部、１４…拡散部、１５…ＷＭ付加部、１６…周波数逆変換部
Claims (21)
- 第１のデータに第２のデータを付加するデータ処理装置であって、
前記第２のデータを構成する複数のデータで構成され前記複数のデータの配置が相互に異なる複数の第３のデータを生成する配置変換手段と、
前記配置変換手段が生成した前記複数の第３のデータを、前記第１のデータに付加する付加手段と
を有するデータ処理装置。 - 前記配置変換手段は、第１の配置変換処理と、前記第２のデータの検出側において前記第１のデータに対して施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理を前記第１の配置変換処理に続けて行う配置変換処理と異なる第３の配置変換処理とをそれぞれ前記第２のデータに施して２つの前記第３のデータを生成する
請求項１に記載のデータ処理装置。 - 前記第２のデータが、マトリクスの構成要素として前記複数のデータの配置を規定している場合に、
前記第３の配置変換処理は、前記マトリクスを構成する前記複数のデータに対しての列方向または行方向のシフト処理、行または列の入れ換え処理、回転処理、または、前記シフト処理、前記入れ換え処理および前記回転処理の２以上の処理の組み合わせに相当する処理である
請求項２に記載のデータ処理装置。 - 前記第１のデータに対して周波数変換を施す周波数変換手段と、
前記周波数変換手段によって得られた周波数変換係数のうち、前記複数の第３のデータの各々を付加する周波数変換係数を選択する選択手段と
をさらに有し、
前記付加手段は、前記選択手段が選択した周波数変換係数を前記第３のデータに応じて変更して、前記配置変換手段が生成した前記第３のデータを前記第１のデータに付加する
請求項１に記載のデータ処理装置。 - 前記選択手段は、前記複数の第３のデータの各々をそれぞれ付加する異なる複数の周波数領域を選択し、
前記データ処理装置は、
前記選択手段が選択した前記周波数領域の大きさに応じて、前記配置変換手段が生成した前記第３のデータを拡散する拡散手段
をさらに有し、
前記付加手段は、前記拡散手段が拡散した前記第３のデータに応じて、前記選択手段が選択した前記周波数領域に属する前記周波数変換係数を変更する
請求項４に記載のデータ処理装置。 - 前記付加手段は、前記第１のデータが画像データである場合に、前記画像データを構成する画素データのうち、隣接する画素の画素データ間で生じる相関関係を基に、前記画素データを前記第３のデータに応じて変更する
請求項１に記載のデータ処理装置。 - 複数のデータで構成される第１の付加データに前記複数のデータの配置を変換する異なる第１の配置変換処理を施して得られた複数の第２の付加データが、付加側で付加されて被検データが得られる場合に、前記被検データから前記第１の付加データを検出するデータ処理装置であって、
前記複数の第２の付加データを前記被検データから抽出する抽出手段と、
前記抽出手段が抽出した前記複数の第２の付加データのそれぞれに対して、前記被付加データに施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理の逆変換と等価な処理と異なる配置変換処理を施して第３の付加データを生成する第１の変換手段と、
前記第１の変換手段が生成した複数の前記第３の付加データのそれぞれに対して、前記第１の配置変換処理の逆変換と等価な処理を施して第４の付加データを生成する第２の変換手段と、
前記第２の変換手段が生成した複数の前記第４の付加データを相互に比較した結果を基に、前記被検データの前記第１の付加データを検出する検出手段と
を有するデータ処理装置。 - 前記第１の変換手段は、前記抽出手段が抽出した前記複数の第２の付加データの各々に対して、異なる複数の前記第２の配置変換処理を施し、
前記検出手段は、前記第１の変換手段の前記複数の第２配置変換処理の各々に対応して、前記複数の第４の付加データを相互に比較し、当該比較の結果、最も高い一致度が得られた前記第２の配置変換処理を特定し、当該特定した前記第２の配置変換処理に対応して得られた前記第４の付加データを、前記第１の付加データとして検出する
請求項７に記載のデータ処理装置。 - 前記異なる複数の第１の配置変換処理が２つの前記第１の配置変換処理である場合に、一方の前記第１の配置変換処理は、他方の前記第１の配置変換処理に続けて前記第２の配置変換処理を行う処理と異なるように規定されている
請求項７に記載のデータ処理装置。 - 前記第２のデータが、マトリクスの構成要素として前記複数のデータの配置を規定している場合に、
前記第１の変換手段は、前記マトリクスを構成する前記複数のデータに対しての列方向または行方向のシフト処理、行または列の入れ換え処理、回転処理、または、前記シフト処理、前記入れ換え処理および前記回転処理の２以上の処理の組み合わせに相当する前記第２の配置変換処理を行う
請求項７に記載のデータ処理装置。 - 前記被検データに対して周波数変換を施す周波数変換手段と、
前記周波数変換手段によって得られた周波数変換係数のうち、前記第２の付加データの抽出を行う前記周波数変換係数を選択する選択手段と
をさらに有し、
前記抽出手段は、前記選択手段が選択した周波数変換係数を基に、前記第２の付加データを抽出する
請求項７に記載のデータ処理装置。 - 前記抽出手段が抽出した前記第２の付加データを、逆拡散する逆拡散手段
をさらに有し、
前記第１の変換手段は、前記逆拡散手段が前記逆拡散した前記第２の付加データに対して前記第２の配置変換処理を施す
請求項７に記載のデータ処理装置。 - 前記抽出手段は、前記被検データが画像データである場合に、前記画像データを構成する画素データのうち、隣接する画素の画素データ間で生じる相関関係を基に前記第２の付加データを抽出する
請求項７に記載のデータ処理装置。 - 第１のデータに第２のデータを付加するデータ処理方法であって、
前記第２のデータを構成する複数のデータで構成され前記複数のデータの配置が相互に異なる複数の第３のデータを生成する第１の工程と、
前記第１の工程で生成した前記複数の第３のデータを、前記第１のデータに付加する第２の工程と
を有するデータ処理方法。 - 前記第１の工程は、第１の配置変換処理と、前記第２のデータの検出側において前記第１のデータに対して施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理を前記第１の配置変換処理に続けて行う配置変換処理と異なる第３の配置変換処理とをそれぞれ前記第２のデータに施して２つの前記第３のデータを生成する
請求項１４に記載のデータ処理方法。 - 前記第２のデータが、マトリクスの構成要素として前記複数のデータの配置を規定している場合に、
前記第３の配置変換処理は、前記マトリクスを構成する前記複数のデータに対しての列方向または行方向のシフト処理、行または列の入れ換え処理、回転処理、または、前記シフト処理、前記入れ換え処理および前記回転処理の２以上の処理の組み合わせに相当する処理である
請求項１５に記載のデータ処理方法。 - 複数のデータで構成される第１の付加データに前記複数のデータの配置を変換する異なる第１の配置変換処理を施して得られた複数の第２の付加データが、付加側で付加されて被検データが得られる場合に、前記被検データから前記第１の付加データを検出するデータ処理方法であって、
前記複数の第２の付加データを前記被検データから抽出する第１の工程と、
前記第１の工程で抽出した前記複数の第２の付加データのそれぞれに対して、前記被付加データに施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理の逆変換と等価な処理と異なる配置変換処理を施して第３の付加データを生成する第２の工程と、
前記第２の工程で生成した複数の前記第３の付加データのそれぞれに対して、前記第１の配置変換処理の逆変換と等価な処理を施して第４の付加データを生成する第３の工程と、
前記第３の工程で生成した複数の前記第４の付加データを相互に比較した結果を基に、前記被検データの前記第１の付加データを検出する第４の工程と
を有するデータ処理方法。 - 前記第２の工程は、前記第１の工程が抽出した前記複数の第２の付加データの各々に対して、異なる複数の前記第２の配置変換処理を施し、
前記第４の工程は、前記第２の配置変換処理の各々に対応して、前記複数の第４の付加データを相互に比較し、当該比較の結果、最も高い一致度が得られた前記第２の配置変換処理を特定し、当該特定した前記第２の配置変換処理に対応して得られた前記第４の付加データを、前記第１の付加データとして検出する
請求項１７に記載のデータ処理方法。 - 前記異なる複数の第１の配置変換処理が２つの前記第１の配置変換処理である場合に、一方の前記第１の配置変換処理は、他方の前記第１の配置変換処理に続けて前記第２の配置変換処理を行う処理と異なるように規定されている
請求項１７に記載のデータ処理方法。 - 第１のデータに第２のデータを付加する手順を記述し、データ処理装置で実行されるプログラムであって、
前記第２のデータを構成する複数のデータで構成され前記複数のデータの配置が相互に異なる複数の第３のデータを生成する第１の手順と、
前記第１の手順で生成した前記複数の第３のデータを、前記第１のデータに付加する第２の手順と
を記述しているプログラム。 - 複数のデータで構成される第１の付加データに前記複数のデータの配置を変換する異なる第１の配置変換処理を施して得られた複数の第２の付加データが、付加側で付加されて被検データが得られる場合に、前記被検データから前記第１の付加データを検出する手順を記述し、データ処理装置で実行されるプログラムであって、
前記複数の第２の付加データを前記被検データから抽出する第１の手順と、
前記第１の手順で抽出した前記複数の第２の付加データのそれぞれに対して、前記被付加データに施される可能性があるとして予め規定された第２の配置変換処理の逆変換と等価な処理と異なる配置変換処理を施して第３の付加データを生成する第２の手順と、
前記第２の手順で生成した複数の前記第３の付加データのそれぞれに対して、前記第１の配置変換処理の逆変換と等価な処理を施して第４の付加データを生成する第３の手順と、
前記第３の手順で生成した複数の前記第４の付加データを相互に比較した結果を基に、前記被検データの前記第１の付加データを検出する第４の手順と
を記述しているプログラム。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003075116A JP2004282674A (ja) | 2003-03-19 | 2003-03-19 | データ処理装置、その方法およびそのプログラム |
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-
2003
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| JP2012503930A (ja) * | 2008-09-26 | 2012-02-09 | トムソン ライセンシング | 少数派結託攻撃に対するデジタル・コンテンツの保護方法 |
| US8995706B2 (en) | 2008-09-26 | 2015-03-31 | Thomson Licensing | Method for protecting digital content against minority collusion attacks |
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