JP2005218027A - 電子透かし埋め込みシステム、電子透かし埋め込み方法、電子透かし埋め込みプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 画像を解析することが困難で、秘匿性の高い、電子透かし埋め込みシステムを提供する。
【解決手段】 電子透かし埋め込み部３は、電子透かしの埋め込みサイズを可変設定し、当該設定に基づき電子透かし情報を埋め込み、あるいは、電子透かしの埋め込み角度を可変設定し、当該設定に基づき電子透かし情報を埋め込み、更には、電子透かしの埋め込みサイズと角度を可変設定し、各設定に基づき電子透かし情報を埋め込むことにより、電子透かし入り画像の解析を困難とする。また、設定されたサイズもしくは角度情報が記憶される設定ファイルから設定内容を読み出し、電子透かし検出部は、その設定内容に従い埋め込まれた電子透かし情報を検出することにより、真贋判定を容易にする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像を格子状の任意サイズのブロックに分割し、当該ブロックを単位に電子透かし情報を埋め込む、電子透かし埋め込みシステム、電子透かし埋め込み方法、電子透かし埋め込みプログラムに関する。

画像や音声などのデジタルコンテンツに他の情報を隠し持たせることができる「電子透かし」技術が存在する。
すなわち、「電子透かし」とは、画像データや音声データなどのデジタルコンテンツに他の情報を埋め込み、不可視もしくは不可聴の状態で隠し持たせる技術である。特徴としては、コンテンツの中に別の情報（電子透かし情報）を埋め込むことができ、電子透かし情報はコンテンツを加工（圧縮・切り抜き・拡大・縮小）しても消すことができないことにある。また、コンテンツの品質を保ったまま第三者が電子透かし情報を除去することは困難であり、例えば、電子透かし情報の入ったコンテンツを不正にＷｅｂ（World Wide Web）上で公開するとパトロールシステムによって検知、警告される。

一方、上記した「電子透かし」技術を印刷物に応用した印刷対応電子透かし技術が存在する。図１０（ａ）（ｂ）に、それぞれ電子透かし入り印刷物製作方法とその検出方法が示されている。すなわち、デジタル製版工程で処理される画像情報を印刷物になったときに肉眼では認識できない形で変更し、電子透かし用の識別情報を埋め込む。絵柄や色など印刷物の仕上がりにはほとんど影響がなく、人間の肉眼ではその違いが認識できない。この印刷物に関しスキャナなどを用いて再びデジタル化し専用のソフトウェアに入力すると、埋め込まれた電子透かし情報を検出することが可能となる。

また、電子透かし情報の埋め込みパターンについても種々提案されており、例えば、スケーリング、回転不変性を有する埋め込みパターンを提供する画像処理方法（例えば、特許文献１参照）、電子透かし埋め込みの対象となる画像をブロック毎に周波数変換して電子透かしを挿入する際に、ブロック毎、複数種類の電子透かし情報を挿入し、データを打ち消し合うことなく、正しく検出を可能としたる電子透かしデータ挿入検出方法（例えば、特許文献２参照）等が知られている。
特開２００２−２４７３４４号公報 特開２０００−２１６９８８号公報

ところで、上記した従来の電子透かし埋め込み技術あるいは特許文献１、２に開示された技術によれば、図１１に示されるように、画像を格子状の同じ形状のブロック（ここではブロック１〜１８）に区切り、そこに適当な電子透かし情報を埋め込む。そして、その電子透かし情報は、一様に同じサイズ、角度で埋め込まれている。
従って、画像に埋め込まれた電子透かし情報を悪意の第三者が編集する際に、一様のサイズや角度で規則的に埋め込まれているため、容易に解析される恐れがあり、複製、あるいは改竄等、不正利用される可能性が高い。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、画像に電子透かし情報を埋め込む際にサイズあるいは角度を可変とし、このことにより、画像を解析することが困難で、秘匿性の高い、電子透かし埋め込みシステム、電子透かし埋め込み方法、電子透かし埋め込みプログラムを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために本発明は、画像を格子状の任意サイズのブロックに分割し、当該ブロックを単位に電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込みシステムであって、前記電子透かしの埋め込みサイズを可変設定する埋め込みサイズ設定手段と、前記設定に基づき前記電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み手段と、を備えたことを特徴とする。

上記した課題を解決するために本発明は、画像を格子状の任意サイズのブロックに分割し、当該ブロックを単位に電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込みシステムであって、前記電子透かしの埋め込み角度を可変設定する埋め込み角度設定手段と、前記設定に基づき前記電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み手段と、を備えたことを特徴とする。

上記した課題を解決するために本発明は、画像を格子状の任意サイズのブロックに分割し、当該ブロックを単位に電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込みシステムであって、前記電子透かしの埋め込みサイズを可変設定する埋め込みサイズ設定手段と、前記電子透かしの埋め込み角度を可変設定する埋め込み角度設定手段と、前記各設定に基づき前記電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明において、前記埋め込みサイズ設定手段、もしくは埋め込み角度設定手段により設定されたサイズもしくは角度情報が記憶される設定ファイルから設定内容を読み出し、その設定内容に従い前記埋め込まれた電子透かし情報を検出する電子透かし検出手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明において、前記埋め込みサイズ設定手段は、前記可変設定するサイズを、隣接するブロックの画像の階調差に基づき、前記ブロックのサイズの倍数に設定することを特徴とする。

また、前記埋め込み角度設定手段は、前記可変設定する角度を、前記ブロックの重心位置を基点に、一定の方向に前記入力画像を回転させることにより決まる角度に設定することを特徴とする。

上記した課題を解決するために本発明は、画像を格子状の任意サイズのブロックに分割し、当該ブロックを単位に電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み方法であって、前記電子透かしの埋め込みサイズもしくは角度を可変設定するステップと、前記設定に基づき前記電子透かし情報を埋め込むステップと、設定されたサイズもしくは角度情報に従い前記埋め込まれた電子透かし情報を検出するステップと、を有することを特徴とする。

上記した課題を解決するために本発明は、画像を格子状の任意サイズのブロックに分割し、当該ブロックを単位に電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込みシステムに用いられるプログラムであって、前記電子透かしの埋め込みサイズもしくは角度を可変設定する処理と、前記設定に基づき前記電子透かし情報を埋め込む処理と、設定されたサイズもしくは角度情報に従い前記埋め込まれた電子透かし情報を検出する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、電子透かしの埋め込みサイズを可変設定し、当該設定に基づき電子透かし情報を埋め込むことにより、一様に同じサイズの電子透かし情報が埋め込まれていた従来例に比較して電子透かし入り画像の解析が困難になり、不正利用の機会が減少する。また、電子透かしの埋め込み角度を可変設定し、当該設定に基づき電子透かし情報を埋め込むことにより、一様に同じサイズの電子透かし情報が埋め込まれていた従来例に比較して電子透かし入り画像の解析が困難になり、不正利用の機会が減少する。
更に、電子透かしの埋め込みサイズと角度を共に可変設定し、当該設定に基づき電子透かし情報を埋め込むことにより、一層、電子透かし入り画像の解析が困難になり、秘匿性の高い電子透かし情報の埋め込みが可能になる。

また、本発明によれば、設定されたサイズもしくは角度情報が記憶される設定ファイルから設定内容を読み出し、その設定内容に従い埋め込まれた電子透かし情報を検出することにより、真贋判定が容易になる。
なお、可変設定するサイズを、隣接するブロックの画像の階調差に基づき、ブロックのサイズの倍数に設定することで、あるいは、可変設定する角度を、ブロックの重心位置を基点に、一定の方向に入力画像を回転させることにより決まる角度に設定することで、規則性の判定が困難になり、電子透かし入り画像の解析が困難になり、不正利用の機会が減少する。

図１は、本発明の電子透かし埋め込み方法の基本原理を説明するために引用した図である。ここでは、従来例との差異を説明するために、図１（ａ）に従来例を、図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に本発明実施形態を対比して示してある。
図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示されるように、電子透かし情報（ここでは、Ａ）を格子状に分割された画像ブロックに埋め込む際に、サイズや角度を変化させて埋め込むことで埋め込みの規則性を判定しにくくし、かつ、容易に解析されことを防止している。
なお、図１（ｂ）ではサイズを可変とし、図１（ｃ）では角度を可変とし、図１（ｄ）ではサイズと角度を可変設定している。図１（ａ）に示されるように、電子透かし情報が同じサイズ、同じ角度で規則性を持って埋め込まれていた場合、解析が容易になるのに対し、図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）ではこれを困難にしたものである。詳細は後述する。

図２は、本発明の電子透かし埋め込みシステムの内部構成を機能展開して示したブロック図である。
本発明の電子透かし埋め込みシステムは、入力画像記憶部１と、出力画像記憶部２と、電子透かし埋め込み部３と、電子透かし埋め込みサイズ設定部４と、電子透かし埋め込み角度設定部５と、電子透かし埋め込み設定ファイル６と、電子透かし検出部７と、真贋判定部８で構成される。

電子透かし埋め込み部３は、入力画像記憶部１からブロック単位で画像を切出し、電子透かし埋め込みサイズ設定部４、あるいは電子透かし埋め込み角度設定部５により設定されるサイズ、あるいは角度に従い電子透かし情報を埋め込む。
電子透かし埋め込みサイズ設定部４は、可変設定するサイズを、隣接するブロックの画像の階調差に基づき、前記ブロックのサイズの倍数に設定する。また、電子透かし埋め込み角度設定部５は、可変設定する角度を、前記ブロックの重心位置を基点に、一定の方向に前記入力画像を回転させることにより決まる角度に設定する。電子透かし埋め込みサイズ設定部４により設定される電子透かしサイズの設定の仕方、電子透かし埋め込み角度設定部５により設定される電子透かしの角度の設定の仕方は、上記設定の方式に限定されることは無い。

電子透かし検出部７は、電子透かし埋め込みサイズ設定部４もしくは電子透かし埋め込み角度設定部５により設定されたサイズもしくは角度情報が記憶される設定ファイル６から設定内容を読み出し、その設定内容に従い電子透かし埋め込み部３によって埋め込まれた電子透かし情報を検出する。
また、真贋判定部８は、電子透かし検出部７により検出された電子透かし情報に基づき、真贋判定を行う。

図３に、電子透かし埋め込み部３による電子透かし情報埋め込みの詳細手順が示されている。図３において、符号３４は原画像データである。この原画像データ３４をフーリエ変換（３５）することにより、ブロック分割、色空間変換を経て振幅情報３８および位相情報３９を得ることができる。符号３１は、原画像データ３４に埋め込む電子透かし情報である。この電子透かし情報３１をスペクトラム拡散（４３）することによって拡散された電子透かし情報が得られる。次に、拡散された電子透かし情報を振幅情報３８に合成する（４５）。さらに、位相情報３９を用いて逆フーリエ変換（４４）を実行し、このことにより電子透かし情報を合成した画像データが得られる。

一方、電子透かし情報の合成によるノイズを画像の局所的な特徴に合わせることでノイズを低減させるために、原画像データ３４をウェーブレット変換し（４０）、原画像データ３４はサブバンド画像に分解され、互いに直交する部分画像で表わされる。そして、この部分画像を基に原画像３４と同じ大きさのエネルギーマップデータを得る（４１：高周波エネルギー算出）。
次に、先に逆フーリエ変換（４４）の処理によって得られた電子透かし情報を合成した画像と原画像データ３４との差分を求める（４７）。更に、上記したエネルギーマップデータ重みマスク作成（４２）の処理を行い、再度、電子透かし情報を原画像データ３４に合成する（４８，４９）。このようにして、電子透かし埋め込み済み画像データが得られ、電子透かし埋め込み済み画像ＤＢ２に格納される。

なお、上記のように埋め込まれた電子透かし情報を検出する場合は、電子透かし検出部７により以下の手順に従い検出される。つまり、電子透かし検出対象となる電子透かし埋め込み済み画像データは、例えば、印刷物をスキャナなどでスキャンすることによって得られたデジタルデータである。電子透かし埋め込み済み画像データを離散フーリエ変換（図示せず）することにより、同画像データの振幅情報が得られる。
一方、擬似乱数系列を基に、シンボル値検出用系列が得られる。次に、上記した振幅情報とシンボル値検出用系列とを基に、シンボルレスポンス値を算出する処理を行い、シンボル値検出を行う。このように得られたシンボル値に対して、基数変換を行い、検出された電子透かし情報を得る。

図４は、本発明の電子透かし埋め込みシステムによる電子透かし埋め込み処理の流れを示すフローチャートであり、一部本発明のプログラムの処理手順も示す。
また、図５〜図７は、埋め込むサイズを可変とした場合の電子透かし埋め込み処理の手順、図８は、埋め込む角度を可変とした場合の電子透かし埋め込み処理の手順を概念的に示した図である。以下、図４〜図８を参照しながら、図２、図３に示す本発明実施形態の電子透かし埋め込み時の動作について詳細に説明する。

まず、電子透かし埋め込み部３は、入力画像記憶部１から入力画像（デジタル画像）を取り込む（Ｓ４１、Ｓ４２）。そして、電子透かし埋め込みサイズ設定部４により設定された埋め込みサイズ、電子透かし埋め込み角度設定部５により設定される、角度情報を得（Ｓ４３、Ｓ４４）、設定されたこれら情報に基づき、電子透かし情報を埋め込み、出力画像記憶部２に登録する。なお、このとき、電子透かし埋め込みサイズ設定部４、電子透かし埋め込み角度設定部５によりそれぞれ設定されるサイズ、角度情報は、追って行われる電子透かし検出のために電子透かし埋め込み設定ファイル６に保存される（Ｓ４５）。
また、電子透かし情報の埋め込みに際し、電子透かし埋め込みサイズ設定部４は、可変設定するサイズを、隣接するブロックの画像の階調差に基づきブロックのサイズの倍数（６４×６４，１２８×１２８…）に設定し、また、電子透かし埋め込み角度設定部５は、可変設定する角度を、ブロックの重心位置を基点に時計回り方向に入力画像を回転させることにより決まる角度（０°、４５°、９０°…）に設定し、電子透かし埋め込み部３は、これら設定の論理和、あるいは論理積条件に従い電子透かし情報を埋め込み、得られる電子透かし埋め込み済み画像データを出力画像記憶部２に保存するものとする（Ｓ４６〜Ｓ４９）。

なお、図５に示されるように、電子透かし埋め込みサイズ設定情報は、最小ブロックサイズを１０×１０とし、画像ブロックの対角線上の座標（左上隅，右下隅）を指定する。また、図６に示されるようにな電子透かし情報が埋め込まれていない箇所（図中○枠）が存在しないように電子透かしサイズの設定を行う。
また、図７に示されるように、ウェーブレット変換の特性に従い、隣接するブロックの画像の階調差を調べ、濃度変化が激しい箇所については電子透かし情報の埋め込みサイズを小さく、一方、濃度変化が穏やかな箇所については電子透かし情報の埋め込みサイズを大きく設定するものとする。

一方、図８にその手順が示されるように、電子透かし埋め込み角度設定情報は、可変設定する角度を、ブロックの重心位置を基点に、一定の方向、ここでは時計周りに入力画像を回転させ（手順Ａ、Ｂ）、回転したデジタル画像に電子透かし情報を埋め込むこととする（手順Ｃ）。回転したデジタル画像を元の位置に戻すことで、埋め込まれた電子透かし情報が角度設定される（手順Ｄ）。
なお、ここで、設定される角度は、上記したように、４５°、９０°のような値でなく、例えば、１１°、３７°のような中途の値を設定することで、一層改竄される可能性が減少し、秘匿性が増す。

図９は、上記のように埋め込まれた電子透かし情報を検出する処理の流れを示すフローチャートであり、一部、本発明のプログラムの処理手順も示す。
以下、図９を参照しながら、図２、図３に示す本発明実施形態の電子透かし検出時の動作について詳細に説明する。
電子透かし検出部７は、出力画像記憶部２から対象画像データを取り込み（Ｓ９１、Ｓ９２）、また、電子透かし埋め込み設定ファイル６から、埋め込まれた電子透かし情報のサイズ、角度に関する情報をブロック単位で読み込む（Ｓ９３）。
次に、電子透かし検出部７は、電子透かし埋め込み設定ファイル６から読み込まれた電子透かし情報のサイズ、角度に関する情報に基づき、ブロック単位で電子透かし情報を検出し（Ｓ９４）、それぞれの画像ブロックにおける改竄の有無をチェックし、真贋判定部８による真贋判定処理に進む（Ｓ９５〜Ｓ９７）。なお、真贋判定部８は、電子透かし検出部７２により検出される電子透かし情報に基づき正規の画像であるか、不正コピー、あるいは改竄された画像であるかの判定を行う。

以上説明のように本発明は、電子透かしの埋め込みサイズを可変設定し、当該設定に基づき電子透かし情報を埋め込むことにより、あるいは、電子透かしの埋め込み角度を可変設定し、当該設定に基づき電子透かし情報を埋め込むことにより、更には、電子透かしの埋め込みサイズと角度を可変設定し、各設定に基づき電子透かし情報を埋め込むことにより、電子透かし入り画像の解析を困難とし、不正利用の機会を減少させるものである。
また、設定されたサイズもしくは角度情報が記憶される設定ファイルから設定内容を読み出し、その設定内容に従い埋め込まれた電子透かし情報を検出することにより、真贋判定を容易にするものである。

なお、図２に示す、電子透かし埋め込み部３、電子透かし埋め込みサイズ設定部４、電子透かし埋め込み角度設定部５、電子透かし検出部７、真贋判定部８のそれぞれで実行される手順をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって本発明を実現するものである。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含む。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明の電子透かし埋め込み方法の基本原理を説明するために引用した図である。 本発明の電子透かし埋め込みシステムの内部構成を機能展開して示したブロック図である。 電子透かし埋め込み部による電子透かし情報埋め込みの詳細手順を示す図である。 本発明の電子透かし埋め込みシステムによる電子透かし埋め込み処理の流れを示すフローチャートである。 埋め込みサイズが可変設定された際の電子透かし埋め込み処理の動作概念図である。 埋め込みサイズが可変設定された際の電子透かし埋め込み処理の動作概念図である。 埋め込みサイズが可変設定された際の電子透かし埋め込み処理の動作概念図である。 電子透かし情報の埋め込み角度が可変設定された際の電子透かし埋め込み処理の動作概念図である。 電子透かし情報検出の際における処理の流れを示すフローチャートである。 従来の電子透かし情報埋め込み、検出方法の流れを示す図である。 従来の電子透かし情報を埋め込む際の問題を説明するために引用した図である。

符号の説明

１…入力画像記憶部、２…出力画像記憶部、３…電子透かし埋め込み部、４…電子透かし埋め込みサイズ設定部、５…電子透かし埋め込み角度設定部、６…電子透かし埋め込み設定ファイル、７…電子透かし検出部、８…真贋判定部

Claims (8)

1. 画像を格子状の任意サイズのブロックに分割し、当該ブロックを単位に電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込みシステムであって、
   前記電子透かしの埋め込みサイズを可変設定する埋め込みサイズ設定手段と、
   前記設定に基づき前記電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み手段と、
   を備えたことを特徴とする電子透かし埋め込みシステム。
2. 画像を格子状の任意サイズのブロックに分割し、当該ブロックを単位に電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込みシステムであって、
   前記電子透かしの埋め込み角度を可変設定する埋め込み角度設定手段と、
   前記設定に基づき前記電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み手段と、
   を備えたことを特徴とする電子透かし埋め込みシステム。
3. 画像を格子状の任意サイズのブロックに分割し、当該ブロックを単位に電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込みシステムであって、
   前記電子透かしの埋め込みサイズを可変設定する埋め込みサイズ設定手段と、
   前記電子透かしの埋め込み角度を可変設定する埋め込み角度設定手段と、
   前記各設定に基づき前記電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み手段と、
   を備えたことを特徴とする電子透かし埋め込みシステム。
4. 前記埋め込みサイズ設定手段、もしくは埋め込み角度設定手段により設定されたサイズもしくは角度情報が記憶される設定ファイルから設定内容を読み出し、その設定内容に従い前記埋め込まれた電子透かし情報を検出する電子透かし検出手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子透かし埋め込みシステム。
5. 前記埋め込みサイズ設定手段は、
   前記可変設定するサイズを、隣接するブロックの画像の階調差に基づき、前記ブロックのサイズの倍数に設定することを特徴とする請求項１または３に記載の電子透かし埋め込みシステム。
6. 前記埋め込み角度設定手段は、
   前記可変設定する角度を、前記ブロックの重心位置を基点に、一定の方向に前記入力画像を回転させることにより決まる角度に設定することを特徴とする請求項２または３に記載の電子透かし埋め込みシステム。
7. 画像を格子状の任意サイズのブロックに分割し、当該ブロックを単位に電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み方法であって、
   前記電子透かしの埋め込みサイズもしくは角度を可変設定するステップと、
   前記設定に基づき前記電子透かし情報を埋め込むステップと、
   設定されたサイズもしくは角度情報に従い前記埋め込まれた電子透かし情報を検出するステップと、
   を有することを特徴とする電子透かし埋め込み方法。
8. 画像を格子状の任意サイズのブロックに分割し、当該ブロックを単位に電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込みシステムに用いられる電子透かし埋め込みプログラムであって、
   前記電子透かしの埋め込みサイズもしくは角度を可変設定する処理と、
   前記設定に基づき前記電子透かし情報を埋め込む処理と、
   設定されたサイズもしくは角度情報に従い前記埋め込まれた電子透かし情報を検出する処理と、
   をコンピュータに実行させる電子透かし埋め込みプログラム。
   
   

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