JP2005012807A - 認証可能なコンテンツを生成するプロセス - Google Patents

Abstract

【課題】 視認困難な認証画像を挿入して、認証可能なコンテンツを生成するプロセスの提供
【解決手段】
共役スクリーンコンセプトを用いた新情報埋め込み技術であって、より詳細には、一つは埋め込まれるシンボルに対応する領域に対するスクリーン（オブジェクト）と一つは背景に対するスクリーンの二つのスクリーンがハーフトーン化プロセスに用いられる。両スクリーンは、スーパーセルに類似した２層構造へ、概念的に分解される。最上層は全体的なハーフトーンテクスチュアを決定するが、背景とオブジェクトに対して共役である最下層は埋め込まれたデータを担持する。情報は、ディジタル的又は光学的に検索され得る。埋め込みの際、シンボルのサイズに制限は無い。演算は比較的単純であり、リアルタイムに実施され得る。検索において、位置合わせ誤差に対して比較的強い。
【選択図】 図１

Description

本発明は、認証可能なコンテンツを生成するプロセスに係り、より詳細には、視認困難な認証画像を挿入して、認証可能なコンテンツを生成するプロセスに関する。

普通紙コピア（複写機)の導入によって用紙オリジナルの用紙のコピーが急増することになった。ディジタルスキャナが簡単に入手できることや、インターネットを介して、すばやく且つ広い範囲から、画像にアクセスできることから、電子画像にも同様の結果が発生している。現在、画像の作成者が、不正コピーが第３者に流布されないと確信できる電子オリジナル（コンテンツ）を生成することは非常に困難である。「ディジタル電子透かし（digital watermark）」の使用は、電子コピーの画像のソースを識別可能な識別マークを、画像内に組み込むことによって、このような流布を防止することを目的とする技術である。識別マークは、画像のオリジナルコンテンツをじゃましたり乱したりしないと同時に、ソースの容易な識別を可能とすることが重要である。電子透かしはスキャナーかハーフトーンソフトウェアのいずれかによって付け加えられる。

電子透かし識別は、画像の所有権オーナーを識別するディジタル電子透かしをディジタル又はプリントされたページに埋め込むことによって達成され得る。以前は、これらの画像はハードコピーにおいて生成され配布されていた。将来において、これらの画像は主としてディジタル形式で分配される。従って、画像の識別は、ハードコピーとディジタル画像形式の両方に対して有効である必要がある。

電子透かしは、可視又は知覚可能であることと、不可視又は知覚不可能であることと、の二つの基本形態を取る。可視の電子透かしは、コピーライトロゴやシンボル、或いは、ディジタル画像又はプリント画像に押印されて配布されるロゴなどの標識である。電子透かしの存在は、画像内ではっきりと目に見えるが、画像に損傷を与えずに電子透かしを除去することが困難である。可視の電子透かしの存在は、画像の有用性を侵害せず、画像が無許可で使用されることを禁止する。しかしながら、可視の電子透かしは、画像の使用や、画像の美観の点でじゃまになることがある。可視の電子透かしはまた、偽造の潜在的なターゲット、即ち、画像を不正に複写する者が、電子透かしの位置を識別したり、電子透かしを使わずに画像の再生しようとすることを可能とする。

不可視の電子透かしは、目に補助なしでは容易に認識できないように、ディジタル画像又はプリント画像に埋め込まれる、コピーライトシンボル、ロゴ、シリアル番号などの標識である。最近では、これらの電子透かしに埋め込まれた情報を画像から取り出し可能で、所有者及び画像の販売先である個人を含む、画像のソースの識別を助ける。このような電子透かしは、画像の所有権が論議されるようなときに所有権を確立するために有用であるが、画像盗難の抑止力としては、十分に役立つには至っていない。

可視又は不可視の電子透かしのいずれかを画像内で望まれる一方で、複写防止又は複写検出のいずれかを行うためにはそれぞれ異なる技術を示す。コンテンツ作成者は、両方の保護を使用したいとする場合が考えられる。

共役スクリーンのコンセプトは、画像に情報を埋め込む確率的（stochastic）スクリーニング（二枚のスクリーンが一枚のスクリーンからなる）おいて使用された。ディジタル電子透かしなどの他のデータ隠蔽技術と比較すると、プリントに対して強い（robust、ロバスト）という点では有利である。更に、埋め込まれた情報は、ディジタルのみならず、光学的に検索することもできる。しかしながら、共役スクリーンにもいくつかの弱点がある。第１に、情報埋め込みプロセスは実質的な演算を必要とし、このプロセスをリアルタイムに実施することは困難である。第２に、埋め込まれたシンボルの大きさがハーフトーンマトリックスのサイズによって制限される。第３に、光学的検出には注意深い位置合わせが要求される。

共役スクリーンコンセプトを用いた新情報埋め込み技術が開示されている。より詳細には、埋め込まれるシンボルに対応する領域に対するスクリーン（オブジェクト）と背景用のスクリーンとの二つのスクリーンがハーフトーン化プロセスに用いられる。両スクリーンがスーパーセルに類似した２層構造へ概念的に（conceptually）分解される。最上層は全体的なハーフトーンテクスチュアを決定するが、背景とオブジェクトに対して共役である最下層は埋め込まれたデータを担持する。情報は、ディジタル的又は光学的に検索され得る。埋め込みの際、シンボルのサイズに制限は無い。演算は比較的単純であり、リアルタイムに実施され得る。検索において、位置合わせ誤差に対して比較的強い。

本発明の第１の態様は、視認困難な認証画像を挿入して、認証可能なコンテンツを生成するプロセスであって、第１のハーフトーンスクリーンを生成することと、第１のハーフトーンスクリーンに関連するが明確に区別される第２のハーフトーンスクリーンを生成することであって、第２のハーフトーンのマクロ構造が第１のハーフトーンスクリーンのマクロ構造と同一であり、第２のハーフトーンスクリーンもミクロ構造が第１のハーフトーンスクリーンのミクロ構造に共役であることと、第１のハーフトーンスクリーンと第２のハーフトーンスクリーンを用いて第１のユーザ画像を生成することであって、ある領域が第１のハーフトーンスクリーンを用いて生成され、残りの画像が第２のハーフトーンスクリーンを用いて生成されることと、ハーフトーンスクリーンを用いて第２のユーザ画像を生成する手段であって、これによって、両ユーザ画像を同時に見ることを可能とするために、第１及び第２のユーザ画像を重畳関係で配置する際、第１のハーフトーンスクリーンが第１のユーザ画像内で使用される領域内の二つのユーザ画像間で負の相関関係が発生し、第２のハーフトーンスクリーンが第１のユーザ画像内で使用される領域内の二つのユーザ画像間で正の相関関係が発生し、これにより、対応する領域の正の相関関係と残留領域の負の相関関係とのコントラストで、認証画像が可視となり、認証可能なコンテンツの認証を可能とすることと、を有し、第２のハーフトーンスクリーンが第１のハーフトーンスクリーンの対応する領域の共役である領域内のあらゆる場所で第１及び第２のユーザ画像において二つのハーフトーンスクリーン間で負の相関関係が発生し、二つのスクリーンが同一であるところで正の相関関係が発生し、対応する領域の正の相関関係と残留領域の負の相関関係とのコントラストにおいて、認証画像が可視となって認証可能なコンテンツの認証が可能となる、プロセスである。

本発明の第２の態様は、視認困難な認証画像を挿入して、認証可能なコンテンツを生成するプロセスであって、第１のハーフスクリーンを生成することと、第１のハーフトーンスクリーンを用いて第１のユーザ画像を生成することと、第１のハーフトーンスクリーンに関連するが明確に区別される第２のハーフトーンスクリーンを生成して、第２のハーフトーンスクリーンの領域が第１のハーフトーンスクリーンの対応する領域のほぼ共役であり、第２のハーフトーンスクリーンの残留領域が第１のハーフトーンスクリーンの残りの領域と同一である認証画像を形成することと、第２のハーフトーンスクリーンを用いて第２のユーザ画像を生成することと、第２のハーフトーンスクリーンが第１のハーフトーンスクリーンの共役である対応する領域内のあらゆる場所で第１及び第２のユーザ画像内のハーフトーンスクリーン間の負の相関関係と第２のハーフトーンスクリーンが第１のハーフトーンスクリーンと同一である残りの領域内のハーフトーンスクリーン間では正の相関関係との検出が可能となるように第１及び第２の画像を重畳することと、を有する、プロセスである。

本発明の第３の態様は、視認困難な認証画像を挿入して、認証可能なコンテンツを生成するシステムであって、第１のハーフトーンスクリーンを生成する手段と、第１のハーフトーンスクリーンに関連するが明確に区別される第２のハーフトーンスクリーンを生成する手段であって、第２のハーフトーンスクリーンのマクロ構造が第１のハーフトーンスクリーンのマクロ構造と同一であり、第２のハーフトーンスクリーンのミクロ構造が第１のハーフトーンスクリーンのミクロ構造の共役である手段と、第１のハーフトーンスクリーンと第２のハーフトーンスクリーンを用いて第１のユーザ画像を生成する手段であって、ある領域が前記第１のハーフトーンスクリーンを用いて生成され、残量領域が第２のハーフトーンスクリーンを用いて生成され、第１のハーフトーンスクリーンを用いて第２のユーザ画像を生成する手段であって、これによって、両ユーザ画像を同時に見ることを可能とするために、第１及び第２のユーザ画像を重畳関係で配置する際、第１のハーフトーンスクリーンが第１のユーザ画像内で使用される領域内の二つのユーザ画像間で負の相関関係が発生し、第２のハーフトーンスクリーンが第１のユーザ画像内で使用される領域内の二つのユーザ画像間で正の相関関係が発生し、これにより、対応する領域の正の相関関係と残留領域の負の相関関係とのコントラストで、認証画像が可視となり、認証可能なコンテンツの認証を可能とする手段と、を有し、第２のハーフトーンスクリーンが第１のハーフトーンスクリーンの対応する領域の共役である領域内のあらゆる場所で第１及び第２のユーザ画像において二つのハーフトーンスクリーン間で負の相関関係が発生し、二つのスクリーンが同一であるところで正の相関関係が発生し、対応する領域の正の相関関係と残りの領域の負の相関関係とのコントラストにおいて、認証画像が可視となって認証可能なコンテンツの認証が可能となるシステムである。

本発明は、その好ましい実施の形態について説明されるが、説明される実施の形態によって本発明を限定することを意図するものではないことを理解されたい。むしろ、以下の請求項に定義されている本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、すべての代替、変形、及びこれらの同等のものが、もれなく、可能であることを意図するものである。

本発明を理解するために、図面が参照され、図面においては、同じ構成エレメントを示すために同様の参照番号が全体を通して使用されている。画像内のそれぞれの位置を「ピクセル」と呼ぶことがある。データ又は画像信号の各アイテムが値を提供する画像を定義するアレイにおいて、位置のカラーを表すそれぞれの値は、「ピクセル値」と呼ばれてもよい。各ピクセル値は、画像の「バイナリ形式」におけるビット、画像の「グレースケール形式」のグレースケール値、又は画像の「カラー座標形式」における一組のカラースペース座標であって、バイナリ形式、空間グレースケール値、及びカラー座標形式は、それぞれ、画像を定義付ける二次元アレイである。また、（デジタル）コンテンツには画像、文書、ドキュメント等が含まれる。

図１によれば、デバイスの特性に関連すると共に一般にピクセルが１ピクセルあたりｎビットで定義付けられたフォーマットにおいて、画像入力ターミナル１０から得られるオリジナル（当初の、原）コンテンツの電子的表示を表す汎用システムが示されている。電子画像信号は、画像処理ユニット（ＩＰＵ）２０を介して処理されるように方向付けられ、これによって画像出力ターミナル３０上で再生するのに適した画像が得られる。画像処理ユニット（ＩＰＵ）２０は、一般に、ｍビットのディジタル画像データ信号を、特定のプリンタや他のデバイスを駆動するのに適したｎビットの画像データ信号へ、変換するハーフトーンプロセッサ４０を含み、ここで、ｍ及びｎは整数の値である。一般に、画像はそのページの外見を記述するページ記述言語フォーマットで表されてもよい。このような場合、ＩＰＵ２０は、そのページの分解のための処理エレメント及びプリンタを駆動するために適切な信号を提供するためのカラー変換エレメントを含んでいてもよい。

図２は、ハーフトーンプロセッサ４０（ハーフトーンスクリーン生成手段の例）の作動特性を示す。この例において、ハーフトーン目的のため各プロセスにおいて個別の得られる４分割、即ち、Ｃ（ｘ、ｙ）、Ｍ（ｘ、ｙ）、Ｙ（ｘ、ｙ）、及びＫ（ｘ、ｙ）を用いて、ｍビットの入力をｎビットの出力へ削減する、カラープロセッシングシステムが示されている。単一カラー分割又はブラックアンドホワイトの再生の変更に適用可能であるとも理解されよう。図２に示されるように、スクリーンマトリックス情報、スクリーンマトリックスメモリ１０６は、それぞれのコンパレータ１００、１０２、１０４、１０６、及び１０８へ入力する。各コンパレータへの他の入力は、ｍビットのカラー分割画像データである。各コンパレータの出力は、プリンタ又は同様のレンダリング（描画）のためのデバイスへ方向付けされるｎビットの出力である。この図示において、個別のスクリーンマトリックスが各コンパレータへ供給され得る点がかなり省略されている。

Ｎ×Ｍの要素を有するスクリーンしきい値マトリックスよって入力画像からハーフトーン画像を生成することを考慮する。最初は、画像レイアウト全体領域をカバーするようにこのマトリックスを周期的に反復する。次に、各入力ピクセルの画像を対応するしきい値と比較する。画像に対して出力されたハーフトーン値は、入力値がしきい値より大きい場合は、１にセットされる。そうでない場合、ハーフトーン値は、ゼロにセットされる。

単に例として記載するが、３×３のスクリーンしきい値マトリックス５０として図３を用いて、図４に示された６×６の入力画像５２にしきい値マトリックスを用いることによって、図６に示されたハーフトーンスクリーンが生じる。より具体的には、図５は、図３のマトリックスが、周期的に反復された後のしきい値を示す。図４のピクセル（１，１）において、最初の行及び最初の列のピクセルにおいて、入力値は、６であり、図５において、対応するしきい値は２である。入力値がしきい値より大きいので、出力は１である。反対に、図４におけるピクセルの入力（１，２）が図５のしきい値（４対６）より小さく、出力は０である。図６は、各セルに対する手順を完了した後に得られるハーフトーン５６を示す。

本発明によれば、情報はハーフトーンに埋め込まれる。一つは埋め込まれるシンボルに対応する領域に対するスクリーン（オブジェクト）と一つのは背景に対するスクリーンの二つのスクリーンがハーフトーン化プロセスに用いられる。提案されている方法において、両スクリーンは、スーパーセルに類似する２層構造にコンセプチュアルに分解され得る。特に、小さなブロック間のドット割付けをコントロールする最上層は背景スクリーンとオブジェクトスクリーンの両方に対して同一である。これに対して、各ブロック内のドット割付けをコントロールする最下層はオブジェクトと背景に対して共役である。即ち、これらは相反する（ドット）埋め込み順序を有する。最下層のマトリックスは、一般に小さい（２×２又は３×３ブロック）。

最上層及び最下層は、ともに、スクリーンマトリックスによって指定され得る。最上層は全体的なハーフトーンの外見を決定する。それは、ストカスチック、クラスター及び分散スクリーンのいずれのハーフトーンスクリーンであってもよい。背景スクリーン及びオブジェクトスクリーンは、トップスクリーン及びボトムスクリーンを用いて生成され得る。これは、図３に示された３×３マトリックスがトップスクリーンとして使用される以下の例によって図示され得る。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、背景５８とオブジェクト６０のそれぞれに対する２×２のボトムスクリーンを具体的に示す。この生成された６×６の背景６２とオブジェクトスクリーン６４は、図８及び図９で付与される（すべてのスクリーンは、埋め込み順序のみを指定しているにすぎない）。図７（ａ）及び図７（ｂ）の互いに対応する２×２のブロックは同じ数字を有するが、置かれる場所は異なる。例えば、両スクリーンのトップ左側のブロックは、２、１１、２０、２９からなるが、２は、背景のブロックの最下左部にあり、オブジェクトの最上右部にもある。これによって、同じ入力を受けた場合、両スクリーンは、同様の全体的テクスチュアを有するハーフトーンを生成するが、細部では異なったり、相対的にシフトがある場合がある。

概して、Ｍ×ＮのトップスクリーンとＬ×Ｌのボトムスクリーンに対して、背景スクリーンとオブジェクトスクリーンの入力は以下のようにして得られる：

ここで、ｂｋ（ｉ，ｊ）とｏｂ（ｉ，ｊ）は、それぞれ、背景スクリーンとオブジェクトスクリーンの入力であり、ｔはトップスクリーンであり、ｂ_bk及びｂ_obは、背景スクリーンとオブジェクトスクリーンに対するボトムスクリーンである。埋め込まれたシンボルは、均一な入力、好ましくは、中間調を有する背景スクリーン及びオブジェクトスクリーンのいずれかに作成されるハーフトーン画像をディジタル的又は光学的に重畳することによって検索され得る。図１０は、ＸＥＲＯＸ（登録商標）のロゴを埋め込む例示的な画像を示す。図１１は、検出結果をシミュレートした画像である。

従って、本発明はディジタル電子透かしを提供する方法及び装置を提供することが明確である。本発明において、好ましい実施の形態に関して記述されてきたが、多くの代替、変形、及び変更が可能であることは当業者に明確である。従って、以下の請求項に定義されている本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、本発明が、すべての代替、変形、及び変更を反映し得るすることを意図する。

本発明の一つの実施の形態であるシステムを示す図である。 ハーフトーン画像を作成するハーフトーン化構成を示す図である。 ３×３のハーフトーンスクリーンを示す図である。 ６×６の入力画像を示す図である。 図３のハーフトーンスクリーンが反復された後のしきい値を示す図である。 図４及びよ図５から得られたハーフトーン画像を示す図である。 （ａ）は、２×２の下部背景スクリーンを示す図である。 （ｂ）は、２×２の下部オブジェクトスクリーンを示す図である。 ６×６の背景スクリーンを示す図である。 ６×６のオブジェクトスクリーンを示す図である。 ＸＥＲＯＸロゴが埋め込まれた例示的な画像を示す図である。 検出結果をシミュレートした画像を示す図である。

符号の説明

１０：画像入力ターミナル１０
２０：画像処理ユニット（ＩＰＵ）
３０：画像出力ターミナル
４０：ハーフトーンプロセッサ

Claims (3)

1. 視認困難な認証画像を挿入して、認証可能なコンテンツを生成するプロセスであって、
   第１のハーフトーンスクリーンを生成することと、
   前記第１のハーフトーンスクリーンに関連するが明確に区別される第２のハーフトーンスクリーンを生成することであって、前記第２のハーフトーンのマクロ構造が前記第１のハーフトーンスクリーンのマクロ構造と同一であり、前記第２のハーフトーンスクリーンもミクロ構造が前記第１のハーフトーンスクリーンのミクロ構造に共役であることと、
   前記第１のハーフトーンスクリーンと前記第２のハーフトーンスクリーンを用いて第１のユーザ画像を生成することであって、ある領域が前記第１のハーフトーンスクリーンを用いて生成され、残留画像が前記第２のハーフトーンスクリーンを用いて生成されることと、
   前記第１のハーフトーンスクリーンを用いて第２のユーザ画像を生成する手段であって、これによって、両ユーザ画像を同時に見ることを可能とするために、前記第１及び前記第２のユーザ画像を重畳関係で配置する際、前記第１のハーフトーンスクリーンが前記第１のユーザ画像内で使用される領域内の前記二つのユーザ画像間で負の相関関係が発生し、前記第２のハーフトーンスクリーンが前記第１のユーザ画像内で使用される領域内の前記二つのユーザ画像間で正の相関関係が発生し、これにより、対応する領域の正の相関関係と残留領域の負の相関関係とのコントラストにおいて前記認証画像が可視となって前記認証可能なコンテンツの認証を可能とすることと、
   を有し、
   前記第２のハーフトーンスクリーンが前記第１のハーフトーンスクリーンの対応する領域の共役である領域内のあらゆる場所で前記第１及び前記第２のユーザ画像において二つのハーフトーンスクリーン間で負の相関関係が発生し、二つのスクリーンが同一であるところで正の相関関係が発生し、対応する領域の正の相関関係と残留領域の負の相関関係とのコントラストにおいて、認証画像が可視となって認証可能なコンテンツの認証が可能となる、
   プロセス。
2. 視認困難な認証画像を挿入して、認証可能なコンテンツを生成するプロセスであって、
   第１のハーフスクリーンを生成することと、
   前記第１のハーフトーンスクリーンを用いて第１のユーザ画像を生成することと、
   前記第１のハーフトーンスクリーンに関連するが明確に区別される第２のハーフトーンスクリーンを生成して、前記第２のハーフトーンスクリーンの領域が前記第１のハーフトーンスクリーンの対応する領域のほぼ共役であり、前記第２のハーフトーンスクリーンの残留領域が前記第１のハーフトーンスクリーンの残留領域と同一である認証画像を形成することと、
   前記第２のハーフトーンスクリーンを用いて第２のユーザ画像を生成することと、
   前記第２のハーフトーンスクリーンが前記第１のハーフトーンスクリーンの共役である対応する領域内のあらゆる場所で前記第１及び前記第２のユーザ画像内のハーフトーンスクリーン間の負の相関関係と前記第２のハーフトーンスクリーンが前記第１のハーフトーンスクリーンと同一である残留領域内のハーフトーンスクリーン間では正の相関関係との検出が可能となるように前記第１及び前記第２の画像を重畳することと、
   を有する、プロセス。
3. 視認困難な認証画像を挿入して、認証可能コンテンツを生成するシステムであって、
   第１のハーフトーンスクリーンを生成する手段と、
   前記第１のハーフトーンスクリーンに関連するが明確に区別される第２のハーフトーンスクリーンを生成する手段であって、前記第２のハーフトーンスクリーンのマクロ構造が前記第１のハーフトーンスクリーンのマクロ構造と同一であり、前記第２のハーフトーンスクリーンのミクロ構造が第１のハーフトーンスクリーンのミクロ構造の共役である、手段と、
   前記第１のハーフトーンスクリーンと前記第２のハーフトーンスクリーンを用いて第１のユーザ画像を生成する手段であって、ある領域が前記第１のハーフトーンスクリーンを用いて生成され、残量領域が前記第２のハーフトーンスクリーンを用いて生成される、手段と、
   ハーフトーンスクリーンを用いて第２のユーザ画像を生成する手段であって、これによって、両ユーザ画像を同時に見ることを可能とするために、前記第１及び前記第２のユーザ画像を重畳関係で配置する際、前記第１のハーフトーンスクリーンが前記第１のユーザ画像内で使用される領域内の二つの前記ユーザ画像間で負の相関関係が発生し、前記第２のハーフトーンスクリーンが前記第１のユーザ画像内で使用される領域内の前記二つのユーザ画像間で正の相関関係が発生し、これにより、対応する領域の正の相関関係と残留領域の負の相関関係とのコントラストにおいて前記認証画像が可視となって前記認証可能なコンテンツの認証を可能とする手段と、
   を有し、
   前記第２のハーフトーンスクリーンが前記第１のハーフトーンスクリーンの対応する領域の共役である領域内のあらゆる場所で前記第１及び前記第２のユーザ画像において二つのハーフトーンスクリーン間で負の相関関係が発生し、二つのスクリーンが同一であるところで正の相関関係が発生し、対応する領域の正の相関関係と残留領域の負の相関関係とのコントラストにおいて、認証画像が可視となって認証可能なコンテンツの認証が可能となる、
   システム。