JP2006279640A - 情報埋め込み装置、印刷用媒体、および、情報読み取り装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 情報埋め込み装置201は、印刷用媒体上に複数の微小点を配置することによって情報の記録を行う。微小点には、少なくとも領域規定点と情報点の2種類の微小点が存在している。そして、領域規定点によって規定される領域における情報点の位置で、情報を表現する。1ビットの情報は、単数の情報点で行われるため、視覚上邪魔になりにくい。また、領域規定点と情報点は共通の形状をしているため、視覚上邪魔になりにくい。さらに、情報埋め込み装置201は、微小点をカラーで印刷し、視覚上邪魔になりにくくしたり、微小点で模様を表現してもよい。
【選択図】 図5
Description
図1は、本発明の以下の各実施形態における情報埋め込み装置と情報読み取り装置とを、それぞれ、CPUとメモリとを備える一般的な計算機を用いて実現したときの、構成例を示した図である。情報埋め込み装置と情報読み取り装置は、処理演算を担当するCPU101と、プログラムやデータを一時的に記憶するメモリ102と、デバイス同士を接続するインターフェース103と、プログラムやデータを長期間記憶保持するハードディスク116と、オペレータの入力を受け付けるキーボード112と、出力表示する画面113とを備える。さらに情報埋め込み装置と情報読み取り装置は、ネットワークと接続するネットワークインタフェース111や、印刷物を読み込むスキャナ114や、印刷出力するプリンタ115を備えていてもよい。
図2は、本発明の第1実施形態にかかる情報埋め込み装置の処理フローを示す説明図である。情報埋め込み装置201は、埋め込み情報211と文書画像212を読み込んで、埋め込み情報211を微小点で表現して文書画像212に埋め込み、印刷用媒体213上に印刷し、印刷文書232として出力する装置である。
埋め込み情報入力処理部221は、媒体から読み込む、もしくは人間が直接入力する、などの方法によって、埋め込み情報211を、情報埋め込み装置201内に入力する。埋め込む情報は、一般的には数字や文字の列であり、一般的にはキーボード112によって実現されるが、計算機が読めるようなバイナリファイルをハードディスク116から直接読み込んでも構わない。埋め込み情報入力処理部221は、これら入力された情報を、情報埋め込み装置201が理解できるようなデジタル形式に変換してコード化処理部222に渡す。なお、埋め込み情報211は、デジタル情報として保存されるので、1あるいは0のシンボルが連続するビット列と捉えても、一般性を失わない。このため、以降では、埋め込み情報211は、その保存形式に関わらず、1あるいは0のシンボルが連続するビット列で表現されているとする。
コード化処理部222は、埋め込み情報211を入力として受け取り、暗号化や誤り訂正符号を、必要であれば適用し、コード化情報231を出力する。ここで、コード化情報231も、埋め込み情報211同様デジタル情報であり、その形式に関わらず、1あるいは0のシンボルが連続するビット列で表現されているとする。
文書画像入力処理部223は、文書画像212を、情報埋め込み装置201内に入力する。例えばスキャナ114によって実現されるが、ハードディスク116からファイルを読み込むなどの方法によって、実現されてもよい。典型例としては、600DPI2値画像として入力されるが、他の解像度、他の形式で入力してもよい。入力された画像は、デジタル形式で領域規定点群決定処理部224に渡される。
領域規定点群決定処理部224は、後記する情報埋め込み単位領域301(図3参照)の、文書画像212上への配置を決定し、前記配置に応じて領域規定点群を決定する。本実施形態では、文書画像212上に、同一矩形状の情報埋め込み単位領域301が、繰り返し配置される。
情報の埋め込みは、単位矩形領域ごとに行われる。この単位矩形領域を、情報埋め込み単位領域301と呼ぶ。その構造を図3(a)に示す。
領域規定点群領域311は、図3(b)に示すような構造になっている。領域規定点群領域311の内部には、横方向に規則正しく並んだ微小点と、縦方向に規則正しく並んだ微小点がある。横方向に規則正しく並んだ微小点の、各微小点間距離をax画素とし、縦方向に規則正しく並んだ微小点の、各微小点間距離をay画素とする。これら、横方向ax画素毎、または縦方向ay画素毎に規則正しく並んだ微小点を、領域規定点321と呼ぶ。また、縦横の領域規定点321の列の両方に含まれる領域規定点321を特に領域規定格子点322とも呼ぶ。
情報スロット312は、図3(d)に示すような構造になっている。情報スロット312の内部は、一つ以上の、情報点配置領域331と、それ以外の領域とに分かれる。そして、情報点配置領域331毎に、情報点401(図4参照)と呼ぶ微小点を1つ打つか、あるいは全く打たないかのどちらかの状態を設定する。そして、各情報点配置領域331の状態によって、情報スロット312で情報を表現する。
情報点群決定処理部225は、情報スロット312に情報点401を配置することにより、文書画像212に埋め込み情報211を埋め込み、それを後続の印刷出力処理部226に渡す。
図4(a)と図4(b)は、情報スロット312に、それぞれシンボル0とシンボル1を割り当てた例である。この例では図3(d)で示す4つの情報点配置領域331において、右下の情報点配置領域331に情報点401を配置し、その他の情報点配置領域331には情報点401を配置しない、という状態を、シンボル0に割り当てている。また、図3(d)で示す4つの情報点配置領域331において、左上の情報点配置領域331に情報点401を配置し、その他の情報点配置領域331には情報点401を配置しない、という状態を、シンボル1に割り当てている。情報点401を配置する情報点配置領域331では、情報点配置領域331内のどこに情報点401を配置するかは、任意の方法により択一的に決定される。一つの実現例としては、乱数を用いて、どこに情報点401を配置するかを決定する。こうすることによって、情報点配置領域331の配置を知らない第三者が、シンボル0やシンボル1を表現する情報スロット312の推定をすることが、難しくなる効果が得られる。しかし、情報点配置領域331のどこに情報点401を配置するかは、乱数でなく関数で決めてもよい。
印刷出力処理部226は、情報点群決定処理部225の出力を入力として受け取り、印刷文書232という形で印刷出力する機能を備える。具体的には、プリンタ115を用いて実現される。印刷は、例えば600DPIの解像度で行われるが、これに限定されず、他の解像度であってもよい。プリンタ115は、典型例ではレーザプリンタであるが、他の印刷機であってもよい。
図5は、情報埋め込み装置201の出力である印刷文書232の模式例である。文字を印刷していない部分501を拡大した502に模式的に示すように、文書画像212に重ねて微小点を配置することによって、埋め込み情報211を印刷用媒体213に埋め込んでいる。埋め込み情報211は微細な微小点で表現されるため、視覚的には薄い背景のように見え、視覚的に邪魔にならないという特徴を持っている。
図6の情報読み取り装置601は、印刷文書232を読み込んで、印刷文書232に埋め込まれている情報を検出し、これを読み取り情報623として出力する装置である。印刷文書232の皺や破れといった媒体の状態が、許容範囲に収まっていれば、埋め込み情報211と読み取り情報623は一致する。
印刷文書入力処理部611は、印刷文書232を入力として受け取り、これを画像データに変換し、印刷文書画像データ621を出力する。この処理を実現するためには、例えばスキャナ114が使用されるが、例えばデジタルカメラや、他の入力用機材であっても構わない。入力用機材によって印刷文書232を画像データに変換するが、この際、印刷出力処理部226で用いた解像度と、入力の際の解像度が大きく異なる場合、入力画像の拡大もしくは縮小処理を実行する。拡大・縮小処理は、例えばニアレストネイバー法や、バイリニア法、キュービックコンボリューション法など、一般に用いられている方法で実行できる。
画像認識処理部612は、読み取られた印刷文書画像データ621を入力として受け取り、印刷文書画像データ621に埋め込まれた情報を読み、読み取りコード化情報622を出力する機能を有する。図7は、画像認識処理部612の処理フローを示した図である。画像認識処理部612は、以下のような順序でデータを処理する。
文字・図形領域除外処理部701は、印刷文書画像データ621を入力として受け取り、印刷文書画像データ621の画素から文字・図形を表現している画素を取り除き、それ以外の部分を微小点領域711として抽出する機能を有する。すなわち、微小点領域711には、微小点や、背景部分や、認識ミスによって文字・図形と判断されなかった文字・図形など、文字・図形を表現していると考えられる画素以外が全て含まれる。この抽出には、画素の輝度を表現している画素値を用いて行う。
微小点情報認識処理部702は、微小点領域711に含まれる画素を処理し、全微小点の位置情報を内容とする、微小点情報712を生成する。
領域規定点群認識処理部703は、微小点情報712を入力として受け取り、領域規定点321に相当する微小点を読み取って領域規定点群を認識し、領域規定情報713を生成する。図9に、領域規定点群認識処理部703の処理を示す。
単体規則性評価処理部901は、評価対象の微小点である対象微小点が領域規定点321であるかどうかを判定するための評価点である単体評価点911を、算出する処理部である。この評価点が高い方が、より前記対象微小点が領域規定点321である可能性が高い、と判定される。
連続規則性評価処理部902は、単体評価点911を入力として受け取り、微小点の連続評価点912を算出する。これは、連続規則性評価の対象微小点から、ある一方向にn連続している微小点の単体評価点911を総計した評価点であり、その対象微小点が領域規定点321であるかどうかを、巨視的に判定するための評価点である。
領域規定格子候補点選択処理部903は、連続評価点912を入力として受け取り、縦方向と横方向の連続評価点912がどちらも高い微小点を抜き出し、領域規定格子候補点913を出力する。この領域規定格子候補点913は、領域規定格子点322だと推定される微小点である。この推定は、領域規定格子点322を除く領域規定点321は、一方向のみ連続評価点912が高くなるが、領域規定格子点322は、縦横の両方向の連続評価点912が高くなることを利用している。
領域規定情報構成処理部904は、領域規定格子候補点913を入力として受け取り、領域規定情報713を出力する。領域規定格子候補点913は、読み取り誤差その他の理由により、座標に誤差が含まれている。さらに、領域規定格子候補点913の中には、正しくは領域規定格子点ではない微小点が含まれている可能性がある。さらに、領域規定格子候補点913は、全ての領域規定格子点を含んではいない可能性がある。
情報点群認識処理部704は、領域規定情報713と微小点情報712を入力として受け取り、情報埋め込み単位領域301に含まれる情報スロットが、それぞれどのシンボルを表すかを読み取り、読み取りコード化情報622を出力する(図12参照)。
情報デコード処理部613は、読み取りコード化情報622を入力として受け取り、情報をデコードし、読み取り情報623を出力する。
埋め込み情報出力処理部614は、画面113に表示、あるいはプリンタ115で印刷その他の方法によって、読み取り情報623を情報読み取り装置601の出力として、出力する。
第2実施形態におけるコード化処理部222は、入力された埋め込み情報211の付帯情報を算出し、次に前記付帯情報を、暗号化や誤り訂正符号の適用によってコード化し、コード化情報231として出力する。ここで、算出される付帯情報の例としては、埋め込み情報211の電子署名や、埋め込み情報211のハッシュ値があり、さらに、これら付帯情報と、もとの埋め込み情報211を合わせて付帯情報としてもよい。
第2実施形態における情報デコード処理部613は、読み取りコード化情報622を入力として受け取り、適用されている暗号や誤り訂正符号を復号して得られる付帯情報を取り出し、その検証を行い、結果を読み取り情報623として出力する。前記付帯情報は、第2実施形態におけるコード化処理部222で使われた付帯情報と同一の情報を用いる。そして、前記付帯情報が、正当であるかどうか検証し、その結果を読み取り情報623として出力する。出力方法の例としては、モニタへの表示、音による出力、印刷出力、記憶処理部に出力、などの方法が挙げられる。
図14(a)は、本発明の第4実施形態にかかる印刷出力処理部226の処理フローを示した図である。第4実施形態では、印刷出力処理部226では、まず印刷用媒体読取処理部1401で、前記印刷用媒体213を読み取って前記印刷用媒体213の色を判別し、微小点色決定処理部1402で印刷色を決定して前記印刷色を指定した印刷色指定マップ1411を作成し、次に微小点カラー印刷処理部1403で、前記印刷色指定マップ1411に応じて前記微小点の色を変化させながら、前記印刷用媒体213に、前記文書画像212と前記微小点を印刷し、前記印刷文書232として出力する。
まず、印刷用媒体読取処理部1401では、前記印刷用媒体213を読み取る。具体的には、スキャナ114を用いて実現されるが、例えばデジタルカメラや、他の入力用機材であっても構わない。読み取った結果はデジタル画像として前記微小点色決定処理部1402に渡される。前記デジタル画像のフォーマットは、典型例としては24ビットRGBのbmp形式画像である。
微小点色決定処理部1402では、印刷色を決定し、前記印刷色を指定した印刷色指定マップ1411を作成する。印刷色指定マップ1411は、前記印刷用媒体色画像情報の、各画素の補色をとることで作成される。ここで、さらに各画素の濃度を例えば50%など薄くしてもよい。
微小点カラー印刷処理部1403では、前記印刷色指定マップ1411に応じて前記微小点の色を変化させながら、前記印刷用媒体213に、前記文書画像212と前記微小点を印刷し、前記印刷文書232として出力する。
本実施形態では、印刷文書232上の微小点は、印刷色指定マップ1411によって、1つ以上の色で記録されている。よって、画像認識処理部612では、1つ以上の色で記録された微小点に対応する必要がある。本実施形態における画像認識処理部612の処理フローを図14(b)に示すが、本実施形態における画像認識処理部612では、第1実施形態における画像認識処理部612で説明した各処理の前に、色フィルタ処理部1421が存在する。その他の処理は第1実施形態と共通である。
色フィルタ処理部1421では、印刷文書画像データ621から、画素ごとに印刷用媒体の色を推定して印刷用媒体推定色とし、画素ごとに印刷文書画像データ621の前記印刷媒体推定色に関する輝度を求め、これを出力とする。
本実施形態における印刷出力処理部226の処理フローを図15(a)に示す。本実施形態において、印刷出力処理部226では、まず印刷色指定マップ1411を印刷色指定マップ入力処理部で情報埋め込み装置201内に入力する。次に、印刷色指定マップ1411を第4実施形態と共通の微小点カラー印刷処理部1403に入力し、第4実施形態と共通の処理を行う。この結果、情報埋め込み装置201の外から微小点の印刷色を指定した印刷文書232が出力される。
本実施形態における画像認識処理部612の処理フローを図15(b)に示す。本実施形態は、第4実施形態における画像認識処理部612と比較すると、色フィルタ処理部1421の代わりに、印刷色フィルタ処理部1501がある点が異なる。他の処理は、第4実施形態と共通である。
印刷色フィルタ処理部1501は、まず印刷色指定マップ1411を情報読み取り装置601内に読み込む。次に、印刷文書画像データ621を受け取り、印刷文書画像データを、印刷色指定マップ1411に関する輝度になるように変更して、文字・図形領域除外処理部701に渡す。これ以降の処理は第4実施形態と共通である。
102 メモリ
103 インターフェース
111 ネットワークインターフェース
112 キーボード
113 画面
114 スキャナ
115 プリンタ
116 ハードディスク
201 情報埋め込み装置
211 埋め込み情報
212 文書画像
213 印刷用媒体
221 埋め込み情報入力処理部
222 コード化処理部
223 文書画像入力処理部
224 領域規定点群決定処理部
225 情報点群決定処理部
226 印刷出力処理部
231 コード化情報
232 印刷文書
301 情報埋め込み単位領域
311 領域規定点群領域
312 情報スロット
321 領域規定点
322 領域規定格子点
331 情報点配置領域
401 情報点
501 拡大元
502 拡大図
601 情報読み取り装置
611 印刷文書入力処理部
612 画像認識処理部
613 情報デコード処理部
614 埋め込み情報出力処理部
621 印刷文書画像データ
622 読み取りコード化情報
623 読み取り情報
701 文字・図形領域除外処理部
702 微小点情報認識処理部
703 領域規定点群認識処理部
704 情報点群認識処理部
711 微小点領域
712 微小点情報
713 領域規定情報
901 単体規則性評価処理部
902 連続規則性評価処理部
903 領域規定格子候補点選択処理部
904 領域規定情報構成処理部
911 単体評価点
912 連続評価点
913 領域規定格子候補点
1001 単体規則性評価対象微小点
1002 微小点非存在期待領域
1003 微小点存在期待領域
1101 横微小点列
1102 縦微小点列
1401 印刷用媒体読取処理部
1402 微小点色決定処理部
1403 微小点カラー印刷処理部
1411 印刷色指定マップ
1421 色フィルタ処理部
1501 印刷色フィルタ
Claims (11)
- 共通の形状を有する複数の微小点を印刷用媒体に印刷することによって、埋め込み情報の記録を行う情報埋め込み装置であって、
前記微小点は、前記埋め込み情報を示す情報点、または、前記印刷用媒体において前記情報点を配置する領域を囲う領域枠を示す領域規定点のいずれかであり、
前記埋め込み情報を入力する埋め込み情報入力処理部と、
前記領域枠内に前記情報点を配置する情報点群決定処理部と、
前記領域枠と線とを対応づける第1規則により前記領域枠を線に分割し、線と点とを対応づける第2規則により前記領域枠の線上に前記領域規定点を配置する領域規定点群決定処理部と、
前記微小点を前記印刷用媒体に印刷して出力する印刷出力処理部と、を有すること
を特徴とする情報埋め込み装置。 - 前記情報点群決定処理部は、前記情報点の個々の配置を、前記領域内の所定の範囲で定められた候補の中から択一的に選択することを特徴とする請求項1に記載の情報埋め込み装置。
- 前記第2規則は、所定の誤差を許して等間隔に並んだ前記微小点からなる点列と、線とを対応づけることを特徴とする請求項1に記載の情報埋め込み装置。
- 前記第2規則は、所定の誤差を許して直線状に配置される点列と、線とを対応づけることを特徴とする請求項1に記載の情報埋め込み装置。
- 前記印刷出力処理部は、
前記印刷用媒体の色と、前記微小点の色とを、互いに類似する色として決定する前記微小点色決定処理部と、
前記微小点色決定処理部が決定した前記微小点の色に従って、前記微小点を前記印刷用媒体に印刷出力する前記微小点カラー印刷処理部と、を含むこと
を特徴とする請求項1に記載の情報埋め込み装置。 - 共通の形状を有する複数の微小点が印刷された、埋め込み情報を記録した印刷用媒体であって、
前記微小点は、前記埋め込み情報を示す情報点、または、前記印刷用媒体において前記情報点を配置する領域を囲う領域枠を示す領域規定点のいずれかであり、
前記情報点は、前記領域枠内に配置された前記微小点であり、
前記領域規定点は、前記領域枠と線とを対応づける第1規則により前記領域枠が分割された線に対し、線と点とを対応づける第2規則により前記領域枠の線上に配置された前記微小点であること
を特徴とする印刷用媒体。 - 前記印刷用媒体の色と、前記微小点の色とが、互いに類似した色で印刷されていることを特徴とする請求項6に記載の印刷用媒体。
- 共通の形状を持つ複数の微小点が配置された印刷用媒体から、埋め込み情報を読み取る情報読み取り装置であって、
前記微小点は、前記埋め込み情報を示す情報点、または、前記印刷用媒体において前記情報点を配置する領域を囲う領域枠を示す領域規定点のいずれかであり、
前記印刷用媒体の前記微小点を含む印刷情報を印刷文書画像データとして読み込む印刷文書入力処理部と、
線と点とを対応づける第1規則により前記微小点群から線を抽出し、前記領域枠と線とを対応づける第2規則により抽出した線から前記領域枠を作成し、前記領域枠の線上の前記微小点を前記領域規定点として認識する領域規定点群認識処理部と、
前記印刷文書入力処理部が認識した前記微小点群から、前記領域規定点群認識処理部が認識した前記領域規定点を除く前記微小点を前記情報点とする情報点群認識処理部と、
前記情報点の前記埋め込み情報を出力する前記埋め込み情報出力処理部とを含むこと
を特徴とする情報読み取り装置。 - 前記第1規則は、所定の誤差を許して等間隔に並んだ前記微小点からなる点列と、線とを対応づけることを特徴とする請求項8に記載の情報読み取り装置。
- 前記第1規則は、所定の誤差を許して直線状に配置される点列と、線とを対応づけることを特徴とする請求項8に記載の情報読み取り装置。
- 前記印刷文書入力処理部は、前記印刷用媒体の紙面を読み込み、
画素の集合ごとに、その集合において使われている頻度が多い多頻度色を決定し、
前記多頻度色に応じて前記微小点の期待色を決定し、
前記期待色の補色で前記印刷用媒体を照射したときの画素ごとの反射率の集合である反射率集合を、実際にあるいは計算上求め、
前記反射率集合を読み取り情報とすること
を特徴とする請求項8に記載の情報読み取り装置。
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