JP2006295606A - 画像処理装置及びその方法、プログラム並びに記憶媒体 - Google Patents

画像処理装置及びその方法、プログラム並びに記憶媒体

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Abstract

【課題】 文書画像の原稿品位の劣化を最小限に抑えつつも、一定以上の情報埋め込み精度、量を確保する電子透かし装置を実現させることが可能な画像処理装置及びその方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 文書画像100を画像入力部101に入力し、文書解析部102で入力された文書画像100中の文字画像を抽出し、埋め込み部106で文字画像を所定のドットパターンで構成することによって、透かし情報104を埋め込む。
【選択図】 図1

Description

本発明は、文書画像への情報の埋め込み、並びに埋め込まれた情報を抽出する技術に関するものである。
近年、プリンタ、複写機などのデジタル画像形成装置において、その画質の向上は著しく、容易に高画質の印刷物を手にすることができるようになってきている。つまり、誰もが高性能スキャナ、プリンタ、複写機そしてコンピュータによる画像処理により、要求される印刷物を得ることが可能となってきている。そのため、文書の不正コピー、改ざん等の問題が発生し、それらを防止、あるいは抑止させるため、印刷物そのものにアクセス制御情報を透かし情報として埋め込もうという動きが近年活発となってきている。
このような機能としては、印刷物にアクセス制御情報を目に見えないように埋め込む不可視タイプの電子透かしがある。一般的な実現方法として、英文字列のスペースの量をコントロールすることにより情報を埋め込むタイプ(例えば、特許文献1)、文字を回転するタイプ、文字を拡大縮小するタイプ、また文字を変形させて情報を埋め込むタイプ等が提案されている。
米国特許第6086706号公報 特開平9−186603号公報
しかしながら、情報を目に見えないように埋め込む上記の方法では、特に文書画像においては、スペースや変形された文字に違和感を生じ、原稿品位の劣化が目立ちやすくなる。
本発明は以上の点に着目して成されたもので、文書画像の原稿品位の劣化を最小限に抑えつつも、一定以上の情報埋め込み精度、量を確保する透かし情報埋め込み及び抽出を実現させることが可能な画像処理装置及びその方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る画像処理装置は、文書画像を入力する画像入力手段と、前記入力された文書画像中の文字画像を抽出する抽出手段と、前記文字画像を所定のドットパターンで構成することによって、透かし情報を埋め込む埋め込み手段を有することを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明に係る画像処理装置は、透かし情報が埋め込まれた文書画像を入力する画像入力手段と、前記入力された文書画像中の文字画像を構成したドットパターンのドットパターン情報を取得する取得手段と、前記取得されたドットパターン情報により、前記透かし情報を抽出する抽出手段を有することを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明に係る画像処理方法は、文書画像を入力する画像入力工程と、前記入力された文書画像中の文字画像を抽出する抽出工程と、前記文字画像を所定のドットパターンで構成することによって、透かし情報を埋め込む埋め込み工程を有することを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明に係る画像処理方法は、透かし情報が埋め込まれた文書画像を入力する画像入力工程と、前記入力された文書画像中の文字画像を構成したドットパターンのドットパターン情報を取得する取得工程と、前記取得されたドットパターン情報により、前記透かし情報を抽出する抽出工程を有することを特徴とする。
本発明によれば、文書画像の原稿品位の劣化を最小限に抑えつつも、一定以上の情報埋め込み精度、量を確保する透かし情報埋め込み及び抽出を実現できる。
(実施形態1)
図1は、本発明における電子透かし埋め込み装置の構成図である。図1に示すように、まず、透かし情報を埋め込む対象である文書画像100が画像入力部101に入力される。次に、文書解析部102では、文書画像100内の文字の位置関係が解析される。埋め込み判定部103では、文書画像100に電子透かしが埋め込めるかどうかの判定と行う。埋め込み部106では、透かし情報入力部105より入力された透かし情報104を用いて、文書画像100に電子透かしの埋め込みを行う。そして、画像出力部107によって透かし埋め込み画像108が出力される。
図2は、本発明における電子透かし埋め込み装置および抽出装置の電気的構成を説明するための図である。尚、電子透かし埋め込み装置および抽出装置の実現に当たっては、図2に示される全ての機能を使用することは必須ではない。
図2において、コンピュータ201は、一般に普及しているパーソナルコンピュータ等の汎用の情報処理装置であり、スキャナ等の画像入力装置217から読み取られた画像を入力し、編集や保管を行うことが可能である。また、画像入力装置217で得られた画像をプリンタ216から印刷させることができる。尚、ユーザからの各種指示等は、マウス(登録商標)213、キーボード214からの入力操作により行われる。コンピュータ201の内部では、バス207により後述する各ブロックが接続され、種々のデータの受け渡しが可能である。
図2において、CPU202は、コンピュータ201内部の各ブロックの動作を制御し、あるいは内部に記憶されたプログラムを実行することができる。主記憶装置(RAMで構成される)203は、CPU202において行われる処理のために、一時的にプログラムや処理対象の画像データを格納しておく装置である。ハードディスク(HDD)204は、主記憶装置203等に転送されるプログラムや画像データをあらかじめ格納したり、処理後の画像データを保存することのできる装置である。
スキャナインタフェース(I/F)215は、原稿やフィルム等を読み取って、画像データを生成するスキャナ217と接続され、スキャナ217で得られた画像データを入力することのできるI/Fである。プリンタインタフェース208は、画像データを印刷するプリンタ216と接続され、印刷する画像データをプリンタ1216に送信することのできるI/Fである。
CDドライブ209は、外部記憶媒体の一つであるCD(CD−R/CD−RW)に記憶されたデータを読み込んだり、あるいは書き出すことができる装置である。FDDドライブ211は、CDドライブ209と同様にFDDからの読み込みや、FDDへの書き出しをすることができる装置である。DVDドライブ210は、FDDドライブ211と同様に、DVDからの読み込みや、DVDへの書き出しをすることができる装置である。尚、CD,FDD,DVD等に画像編集用のプログラム、あるいはプリンタドライバが記憶されている場合には、これらプログラムをHDD204上にインストールし、必要に応じて主記憶装置203に転送されるようになっている。
インタフェース(I/F)212は、マウス213やキーボード214からの入力指示を受け付けるために、これらと接続されるI/Fである。また、モニタ206は、透かし情報の抽出処理結果や処理過程を表示することのできる表示装置である。さらに、ビデオコントローラ205は、表示データをモニタ206に送信するための装置である。
尚、本発明は、複数の機器(例えば、ホストコンピュータ,インタフェース機器,リーダ,プリンタ等)から構成されるシステムに適用しても,一つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファックシミリ装置)に適用してもよい。
上記構成において、マウス213やキーボード214からの入力指示により203の主記憶装置にロードしたプログラムを202のCPUなどを用いて実行することによって電子透かしの埋め込み装置、或いは、抽出装置として機能することになる。このとき、モニタ206により実行状況や、その結果をモニタすることも可能である。
以下、電子透かしの埋め込み方法と抽出方法の具体的な実現方法について述べる。
図3は、本実施形態における電子透かし埋め込み装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS301において、透かし情報の埋め込み対象となる文書画像100が、画像入力部101を介して、文書解析部102に入力される。文書画像101は、印刷物をスキャナ217などから入力し、それをビットマップ化したものでも良いし、文書編集アプリケーションプログラムを利用して作成された電子データであっても良い。または、ハードディスク204やCDドライブ209,DVDドライブ210,FDDドライブ211などに接続された各記憶媒体に格納されたアプリケーションプログラム固有の形式、テキスト形式などをはじめとする種々の電子データを画像処理ソフトなどによって変換し、ビットマップ化したものでも良い。
ステップS302において、文書解析部102で、入力された文書画像から外接矩形(文字領域)の抽出が行われる。文字の外接矩形は、文字に外接する矩形であり、本来は、文字認識を行う領域を指す情報であるが、電子透かし技術においては、埋め込み操作の対象となる文字領域を示すものである。文書画像の各画素値を垂直座標軸に対して射影し、空白部分(黒色である文字のない部分)を探索して行を判別して行分割を行う。その後、行単位で文書画像を水平座標軸に対して射影し、空白部分を探索して文字単位に分割する。これによって、各文字を外接矩形で切り出す。
このようにして、外接矩形が抽出されると、ステップS303において、埋め込みたい透かし情報104が、透かし情報入力部105から入力される。透かし情報104は、キーボード214から入力するのでもよいし、あらかじめ記憶装置に蓄積したものから選択してもよい。
次に、ステップS304において、1文字を入力し、ステップS305において、電子透かしを埋め込む前に、外接矩形の面積で埋め込み可能な文字であるかどうかを、埋め込み判定部103で判定を行う。このステップS305の手順により、スキャンしても透かし情報が抽出可能なように予め決められたある面積より大きい文字のみ選択され、小さすぎる文字や符号などが埋め込み対象の文字から外れる。
ステップS305において、埋め込み可能な文字と判定されない場合は(No)、ステップS304に戻り、次の1文字を入力する。ステップS305において、埋め込み可能な文字である判定された場合は(Yes)、ステップS306で、埋め込み部106によって電子透かし埋め込みを行う。
ここで、埋め込み部106における透かし情報の埋め込み方法を説明する。ここで方法は異なるパターンを2つ用意し、それらを用いて文字に透かし情報を埋め込むものである。例えば、文字に透かし情報1を埋め込む場合、図4の605に示すパターン1を用いて文字を構成する。文字に透かし情報0を埋め込む場合、図4の604に示すパターン0を用いて文字を構成する。
図4は、本実施形態における電子透かし埋め込み前後の文字に関する説明図である。
図4の文字601は、電子透かしを埋め込む前の文字である。図4における文字602は、文字601にパターン0を用いて透かし情報0が埋め込まれた文字を表わし、文字603は、文字601にパターン1を用いて透かし情報1が埋め込まれた文字を表わす。つまり、パターン0(604)とパターン1(605)を用いて文字を構成することで、透かし情報を埋め込む。
図5は、本実施例における電子透かし埋め込みを説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS306aで、透かし情報104のうち埋め込まれるビットが選択される。ここでは、1文字に1ビットの情報を埋め込むので、例えば、101001…という情報が透かし情報として入力されていた場合、最初に選択されるビットは、先頭のビット「1」であり、次に選択されるビットは、「0」である。
ステップS306bで、埋め込まれる透かし情報のビットが「1」であるか否かが判断される。
ステップS306bで、該当ビットが「1」である場合(Yes)、ステップS306cに進み、パターン1を用いて文字を構成する。ステップS306cの詳細な説明は、図6(a)のフローチャートを用いて説明する。
図6(a)は、パターン1を用いて文字を構成する方法を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS306c1で、透かし情報埋め込み対象になっている文字座標を得る。なお、文字座標はステップS302で求めた、文字の外接矩形の座標とする。
次に、ステップS306c2において、パターン1を選択する。そして、ステップS306c3では、文字の外接矩形領域をパターン1の大きさに分割し、分割した文字の外接矩形領域毎に、文字の外接矩形領域のドットとパターン1のドット比較する。文字の外接矩形の領域(図7(a)参照)で黒いドットであり、かつ、同じ位置のパターン1(図7(b)参照)のドットが白いドットであれば、文字の外接矩形領域の黒いドットを白いドットに変更する。それ以外の場合は、何も変更をしない。変更後の文字の外接矩形領域のドットは、図7(c)に示す。この処理を文字の外接矩形領域内に対して行うことにより、パターン1を用いて文字を構成する。
ステップS306bで、該当ビットが「0」の場合(No)、ステップS306dに進み、パターン0を用いて文字を構成する。なお、パターン0を用いて文字を構成する流れは、図6(b)のフローチャートで示す。ただし、図6(b)のフローチャートは、図6(a)と用いるパターンが異なるだけで、処理の流れは図6(a)と同様である。
ステップS306d1で、透かし情報埋め込み対象になっている文字の座標を得、ステップS306d2で、パターン0を選択する。そして、ステップS306d3では、文字の外接矩形領域をパターン0の大きさに分割し、分割した文字の外接矩形領域毎に、文字の外接矩形領域のドットとパターン0のドットを比較する。文字の外接矩形の領域で黒いドットであり、かつ、同じ位置のパターン0のドットが白いドットであれば、文字の外接矩形領域の黒いドットを白いドットに変更する。それ以外の場合は、何も変更をしない。この処理を文字の外接矩形領域内に対して行うことにより、パターン0を用いて文字を構成する。
そして、図3のステップS307において、文書画像内の最終文字であるか否かが判断される。その結果、最終文字である場合(Yes)は、ステップS308において、透かし情報のビットの埋め込み処理を終了し、埋め込み部106で変更されたパターンの情報に基づいて、電子透かしが埋め込まれた画像が生成される(ステップS308)、透かし情報が埋め込まれた画像は、画像出力部107から出力される(ステップS309)。尚、出力は印刷もしくは、記憶装置等に画像データとして記憶してもよく、また、ネットワーク等から他の端末等に送信してもよい。一方、ステップS307において、まだ最終文字でない場合(No)は、ステップS304に戻って、次の1文字を入力する。
図8は、本発明における電子透かし抽出装置の構成図である。図8に示すように、埋め込まれた透かし情報を抽出したい文書画像200が、画像入力部701に入力される。そして、文書解析部702において文字の位置関係が解析される。そして、埋め込み判定部703において、電子透かしが埋め込まれているかの埋め込み可能性の判定が行われる。透かし情報抽出部704では、電子透かしの抽出が行われ、透かし情報705が出力される。
図9は、本実施形態における電子透かし抽出装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS801において、透かし情報が埋め込まれた画像を入力する。入力された文書の抽出対象となる文書画像700が、画像入力部701を介して、文書解析部702に入力される。文書画像700は印刷物をスキャナ217などから入力し、それをビットマップ化したものでも良いし、文書編集アプリケーションプログラムを利用して作成された電子データ、またはハードディスク204やCDドライブ209,DVDドライブ210,FDDドライブ211などに接続された各記憶媒体に格納されたアプリケーションプログラム固有の形式、テキスト形式などをはじめとする種々の電子データを画像処理ソフトなどによって変換し、ビットマップ化したものでも良い。
ステップS802において、文書解析部702で、画像から外接矩形、つまり、文字領域の抽出を行う。ここでの処理は、ステップS302と同様である。
次に、ステップS803において、1文字を入力し、ステップS804において、入力された文字の外接矩形の面積が、電子透かしが埋め込まれている文字の面積であるかどうかを、埋め込み判定部703で判定を行う。この埋め込み判定部703は、図1の埋め込み判定部103と同一のものであり、同じ動作の実装で、正確に透かしが埋め込まれている文字を判定することができる。
ステップS805において、ステップS804で、電子透かしが埋め込まれていると判定された場合(Yes)は、透かし情報抽出部704で、透かし情報の抽出が行われる。電子透かしが埋め込まれている文字と判定されなかった場合(No)は、ステップS803に戻り、次の1文字を入力する。ステップS805の詳細な説明は、図10のフローチャートを用いて説明する。
図10は、実施形態1における電子透かし抽出方法を説明するためのフローチャートである。
まず、透かし情報抽出対象になっている文字領域で、パターン0と相互相関を取り、相互相関で得た最大類似度Maxp0を得る。ここで、パターン0は、透かし情報を埋め込む際に用いたパターン0であり、パターン0との相互相関で得た最大類似度をMaxp0とする。なお、透かし情報抽出対象になっている文字領域は、ステップS802で求めた文字の外接矩形の領域とする。
ここで、図11を用いて、透かし情報抽出対象になっている文字「イ」の最大類似度を計算する方法を説明する。文字領域1901上の座標をf(x,y)とし、パターン0(1902)上の座標をt(x,y)とする。文字領域f(x,y)上でパターン0t(x,y)を一画像ずつx、y方向にシフトさせながら、順に類似度の計算をし、その最大値を求めることで最大類似度を得る。
つまり、文字を構成しているパターンがパターン0と一致した箇所において最大ピークが現われ、このピークから、パターン0が埋め込まれているのを判断することができる。
類似度として式1の相互相関を使うと、
Figure 2006295606
なお、sはパターン0の面積である。
と表わされ、類似度分布g(x,y)の最大ピークを検出し、最大類似度MaxP0とする。
次に、同じ方法を用いて、文字領域でパターン1と相互相関を取り、相互相関で得た最大類似度MaxP1を得る(ステップS805b)。ここで、パターン1は、透かし情報を埋め込む際に用いたパターン1であり、パターン1との相互相関で得た最大類似度をMaxp1とする。
そして、求めたMaxP1がMaxP0より大きいかを判定する(ステップS805c)。その結果、MaxP0が大きい場合(Yes)は、透かし情報として「1」が抽出される(ステップS805d)。一方、MaxP1がMaxP0より小さい場合(No)は、透かし情報として「0」が抽出される(ステップS805e)。
なお、ステップS805aとステップS805bでは、類似度分布から最大値を複数(例えば、10個)取って、その平均のMaxP0とMaxP1にしてもよい。さらに、ステップS805aとステップS805bは、処理の順序が逆であってもよいのは言うまでもない。
次に、ステップS806は、ステップS803で入力された文字が、最終の文字であるかを判定する。Yesと判定されたら、透かし情報を出力して(ステップS806)処理を終了し、Noと判定されたらステップS803に戻り処理を継続する。
<変形例1>
実施形態1の変形例1として、パターンを用いて文字の全体を構成するのはなく、文字の一部を構成することにより、文字の変形の面積を小さくし、変形が目立たないように、さらに工夫を加える。変形例1の動作に必要な構成及び処理手順は、実施形態1のステップS306以外は実施形態1と同様である。以下は異なる部分のみ詳しく説明する。
図12は、変形例1における電子透かし埋め込み前後の文字の説明図である。埋め込み前の文字と、パターン0、1は上記説明した実施形態1と同様のものを用いることとし、変形例1では、埋め込み後の文字が異なる。
図13は、変形例1のステップS306のフローチャートである。
まず、ステップS306eで、透かし情報104のうち埋め込まれるビットが選択される。
ステップS306fで、透かし情報を埋め込み対象になっている文字を選択し、選択された文字の特徴点を抽出する。ステップ306fは、図14を用いてさらに詳しく説明する。
図14は、特徴点として、文字の交差点を抽出するフローチャートである。
まず、ステップS306f1で、入力された文字画像が2値画像であるかを判定する。ステップS306f1で入力した文字画像が2値画像ではない場合(No)、ステップS306f2に進み、文字画像の2値化処理を行う。2値化処理とは、入力画像が多値画像である場合、一定な濃淡値より小さい画素は黒、大きい画素は白に設定する処理である。この2値化処理は、文字の細線化処理における前処理となる。一方、ステップS306f1において、入力した文字画像2値画像である場合(Yes)、ステップS306f3に進む。
ステップS306f3において、2値化した文字画像の細線化を行う。細線化とは、2値画像から線幅1の中心線を抽出する操作である。ここでは、細線化の基本的な手法の一つであるHildithの細線化法を利用して、細線化を行う。Hildithの細線化法については「C言語による画像処理入門;昭晃堂;ISBN:4785631244;(2000/11)」を参照されたい。図15の埋め込み前の文字1601「目」を、Hildithの細線化法で細線化すると、細線化された文字1602を得る。
細線化された文字画像から特徴点である交差点を抽出する(ステップS306f4)。交差点の抽出は、文字画像のある注目点の周囲8画素を調べ、図16のオペレータ式と同じであれば、注目点が交差点であると判断する。
ステップS306f5で、特徴点を抽出したか否かを判定する。もし、文字から特徴点が抽出されなかった場合(No)、文字全体を一個の特徴点とする。
ステップS306fで特徴点が抽出されると、ステップS306gで、埋め込まれる透かし情報のビット、つまり、ステップS306eで選択されたビットが「1」であるかを判定する。
ステップS306gで、該当ビットが「1」である場合(Yes)、ステップS306hに進み、ステップS306fで抽出した文字の特徴点すべてをパターン1で構成する。例えば、図15の埋め込み前の文字1601のすべての特徴点をパターン1を用いて構成すると、埋め込み後の文字1603を得る。また、ステップS306gで、該当ビットが「0」の場合(No)、ステップS306oに進み、ステップS306fで抽出した文字の特徴点をパターン0を用いて構成する。
尚、埋め込まれた電子透かしを抽出する手順は実施形態1と同様に抽出を行う。
このように、実施形態1の変形例1では、透かし情報を埋め込んだ後の文字が変形する面積が小さいので、ユーザに目立ちにくい。
さらに、1文字に1つの透かし情報ビットを埋め込むのではなく、1つの文字の交差点毎に透かし情報ビットを埋め込んでもよい。この場合は、複数の交差点をもつ文字に対しては複数の透かし情報ビットを埋め込むことができるので、さらに多くの情報を埋め込むことができる。
<変形例2>
実施形態1の変形例2として、パターンを3つ用いて、透かし情報を埋め込まない文字に対してはパターン1及びパターン0と異なるパターンを埋め込むことにより、抽出側で透かし情報が埋め込まれてない文字を、埋め込まれている文字と誤って認識しないように、さらに工夫を加える。
変形例2の電子透かし埋め込み側の動作に必要な構成及び処理手順は、図17において、実施形態1のステップS305でNOと判定された場合に、ステップS310が行われ、ステップS307に進むこと以外は実施形態1と同様である。以下は異なる部分のみ詳しく説明する。
図18は、変形例2における電子透かし埋め込み前後の文字の説明図である。パターン0及びパターン1を用いて透かし情報を埋め込む際の手順は、実施形態1と同様である。ステップS305で透かし情報を埋め込み対象とならない文字に対して、図17のステップS310において、パターン2を用いて文字を構成する。ここで、透かし情報を埋め込み対象とならない文字とは、小さすぎる文字や符号などである。また、パターン2は、パターン1とパターン0と異なるパターンであって、透かし情報を抽出する際、誤ってパターン1やパターン0であると認識されないようなパターンであることが望ましい。
変形例2の電子透かし抽出側の動作に必要な構成及び処理手順は、実施形態1の透かし抽出手順で、図19のステップS804からS805の流れにおいて、ステップS808が追加された以外は、実施形態1と同様である。
図19において、ステップS804で、入力された文字の外接矩形の面積が、電子透かしが埋め込まれている文字の面積であるかを判定する。電子透かしが埋め込まれていると判定された場合(Yes)、ステップS805において、透かし情報の抽出が行われる。
また、電子透かしが埋め込まれている文字と判定されなかった場合(No)、ステップS808で、文字にパターン2が埋め込まれているか否かを判定する。
ステップS308で、パターン2が埋め込まれている場合(Yes)、ステップS803に進み、次の文字を入力する。ステップS308で、パターン2が埋め込まれてない場合(No)、ステップS805において、透かし情報の抽出が行われる。
以上のように、変形例2では、透かし情報を埋め込んでない文字には違うパターンを埋め込んでおき、抽出時はパターン2で構成されている文字に対しては透かし情報の抽出を行わないので、透かし情報の誤検出を防止できる。また、透かし情報を埋め込んでない文字も所定のパターンを用いて構成するので、透かし情報を埋め込んでない文字と透かし情報を埋め込んでない文字の濃度差が目立ちにくくなる。
(実施形態2)
実施形態2として、スキャナなど光学的に読み取った画像の文字サイズが、透かし情報を埋め込んだ際の文字サイズより大きい場合であっても、または小さい場合であっても、透かし情報が抽出できるよう工夫を加える。実施形態2の電子透かし埋め込み側の動作に必要な構成及び処理手順は、実施形態1と同様である。また、実施形態2の電子透かし抽出側の動作に必要な構成及び処理手順は、実施形態1のステップS805以外は、実施形態1と同様である。以下は異なる部分のみ詳しく説明する。
図20は、実施形態2における電子透かし抽出するためのパターンのサイズ変更に関する説明図である。
図21は、実施形態2のステップS805のフローチャートである。
まず、ステップS805fにおいて、パターン0とパターン1のサイズを変更して、パターン0kとパターン1kとする。ステップS805fの詳細な説明は、図22のフローチャートを用いて説明する。
図22は、実施形態2におけるパターンの拡大方法を説明するためのフローチャートである。
まず、スキャナなど光学的に読み取った透かしが埋め込んだ電子文書ファイルから、解像度を得る。得られた解像度を元の電子透かし文書を印刷するときの解像度で割り、文字の拡大倍数kとする(ステップS805f1)。なお、電子透かし文書を印刷する時の解像度は透かし情報抽出に必要なものであり、記憶装置に蓄積しておいても良いし、ユーザが透かし情報抽出の鍵として秘密に記憶しておいても良い。例えば、解像度300DPIで印刷した元の電子透かし文書を解像度600DPIでスキャナなど光学的に読み取った場合、得られる文字の拡大倍数kは2になる。
そして、kが正整数であるか否かが判定される(ステップS805f2)。その結果、kが正整数である場合(Yes)、パターン0をニアレストネイバ法でk倍拡大し、パターン0kとする(ステップS805f3)。次に、パターン1をニアレストネイバ法でk倍拡大し、パターン1kとする(ステップS805f4)。一方、もしkが正整数ではない場合(No)、パターン0をバイリニア補間でk倍拡大し、パターン0kとする(ステップS805f5)。次に、パターン1をバイリニア補間でk倍拡大し、パターン1kとする(ステップS805f6)。
ニアレストネイバ法は図23を使って説明する。図23において、4点(x,y)、(x,y+1)、(x+1、y)、(x+1、y+1)は既知の値とし、点(x1、y1)での値を求める。そのとき、4点の中で、最も距離が近い点の値を点(x1、y1)の値である。この図23において、(x+1、y+1)の値が(x1,y1)の値になる。
バイリニア補間のは図24を使って説明する。図24において、Z00は点(0,0)、Z01は点(0,1)、Z10は点(1,0)、Z11は点(1,1)での既知の値とし、点(x、y)での値Zを求める。
最初にZ00とZ10を使って、点(x、0)での値Z0を次式で求める。
Z0=x×Z10+(1−x)×Z00
次にZ01とZ11を使って、点(x、1)での値Z1を次式で求める。
Z1=x×Z11+(1−x)×Z01
最後にZ0とZ1を使って、点(x、y)での値Zを次式で求める。
Z=y×Z1+(1−y)×Z0
求める点でのx軸とy軸の補正量は、このバイリニア補間をx軸とy軸について、それぞれ行うことにより求める。
そして、図21のステップS805gにおいて、透かし抽出対象になる文字とパターン0kの相互相関をとり、相互相関で得たマッチング度集合から最大値を求め、MaxP0とする。次に、ステップS806において、文字とパターン1kと相互相関を取り、相互相関で得たマッチング度集合から最大値を求め、MaxP1とする。
次に、求めたMaxP1がMaxP0より大きいか否かを判定する(ステップS805i)。その結果、MaxP0が大きい場合(Yes)、透かし情報として「1」が抽出される(ステップS805j)。一方、もしMaxP1がMaxP0より小さい場合(No)、透かし情報として「0」が抽出される(ステップS805k)。
よって、スキャナなど光学的に読み取った文字のサイズが変化しても、正しく透かし情報が抽出できる。
<変形例1>
実施形態2の変形例1として、スキャナなど光学的に読み取った文書画像が、透かし情報を埋めた際の文書画像より何倍拡大または縮小されたかわからない場合でも、透かし情報が抽出できるように工夫を加える。実施形態2のステップS805f1ではスキャン情報などから文字の拡大(縮小)倍率を求めることができたが、実施形態2の変形例1では、既存の情報から拡大(縮小)率を求められない場合を想定している。
動作に必要な構成及び処理手順は、実施形態2のステップS805f1以外は、実施形態2と同様である。以下は異なる部分のみ詳しく説明する。
図25は変形例1のステップS805f1のフローチャートである。
まず、ステップS805f1aにおいて、透かし情報が埋め込まれていると判定される文字を一つ入力する。次にステップs805f1bにおいて、変数Iに1を与える。
ステップS805f1cにおいて、パターン0の大きさをI×0.5倍し、文字との最大類似度を求める。ここで、変数Iの場合に求めた最大類似度をP[I]とする。例えば、I=2の場合の最大類似度はP[2]である。
同様、ステップS805f1dにおいて、パターン1の大きさをI×0.5倍し、文字との最大類似度を計算する。計算した最大類似度はP[I+10]に与える。
そして、ステップS805f1eにおいて、Iが10より小さいか否かが判断される。
ステップS805f1eにおいて、Iが10より小さい場合(Yes)、ステップS805f1fに進み、I=I+1を与える。次に、ステップS805f1cに戻り、次のP[I]を計算する。
一方、ステップS805f1eにおいて、Iが10と同じまたは大きい場合(No)、ステップS805f1gに進み、P[1]からP[20]の中で最大値を求め、最大値の順番をKとする。例えば、P[15]が最大値を持っていれば、Kは15になる。
次にステップS805f1hにおいて、Kが10より大きい場合、K=K−10にする。次にK×0.5にし、Bに与える。Bは求める抽出画像の倍率になる。
なお、ステップS805f1cとS805f1dではI×0.5にして、0.5倍率単位でパターンを拡大したが、0.5を小さくして、もっと細かく倍率を求めてもよいのは言うまでもない。また、一度0.5倍率単位で最大類似度を計算した後、最大類似度が高い倍率領域において、倍率単位を小さくしてもう一回最大類似度を求めてもよい。
なお、実施形態2の変形例1ではIの範囲を1から10まで指定したが、これに限定されるものではないことは明らかである。
また、上記説明では、順次、等倍に倍率を変更して、拡大及び縮小の倍率を推定していたが、例えば、A4サイズからB4サイズに拡大されたり、A4サイズからA3サイズに拡大されたりなど、変更前と変更後の原稿サイズがある程度推測される場合は、そのサイズから求められる拡大及び縮小率にあわせると、さらに効率良く拡大及び縮小の倍率を推定することができる。
このように、実施形態2の変形例1では、透かし情報を抽出する画像が何倍拡大または縮小したかがわからない場合でも、拡大及び縮小の倍率を推定して透かし抽出することができる。
(実施形態3)
実施形態3として、透かしが埋め込まれている文書画像をスキャナなど光学的に読み取ったとき、文書の角度が曲がっていても、文書の角度を調整することによって、透かし情報が正しく抽出できるよう工夫を加える。
実施形態3の動作に必要な構成及び処理手順は、実施形態1のステップS302以外は、実施形態1と同様である。以下は異なる部分のみ詳しく説明する。
本実施形態3では、ステップ302において、まず入力された文書画像の角度を調整する。
図26は、文書画像の角度調整を説明するフローチャートである。
まず、ステップS302aにおいて、入力された文書の行が水平または垂直にするための、文書画像の傾き量Rを求める。
図27を用いてこの処理の一例を説明する。実線の矩形で示す3101は入力された画像の範囲を示す矩形であり、点線の矩形で示す3102は原稿の傾斜を示す。入力した画像は3103の文書部分や3104のようなノイズが存在する。この画像では必要とすべき部分は文書画像である。
求める傾き量Rは3106であり、3101と3102の角度である。傾きRを求める方法は、ここでは、特開平9−6914号公報の方法を用いるが、この方法でなくてもよいのは言うまでもない。
特開平9−6914号公報では、文書方向を自動的に検知し、その行方向に沿って配置された2つ探索用の窓から行方向の射影をそれぞれ求め、一方の射影を行方向と垂直にずらし、射影の相関が最大となる時のずれ量と窓の距離から文書画像の傾き量を求めるように構成されている。次に、ステップS302bにおいて、文書画像中の文字の方向Sを求める。
文字の方向Sを求める処理は図28を用いて詳しく説明する。
まず、ステップS302b1で、文書部分3103から一つの文字を取り出す。
ステップS302b2において、取り出した文字の角度をR度回転させることにより、傾きの調整を行う。
次に、ステップS302b3において、文字に関して4つの方向(0,90,180,270)に回転させて、文字認識を行う。
ステップS302b4において、文字認識ができた回転角度をSに与える。例えば、文字を270度回転させたときに文字認識ができたら、S=270になる。
ステップS302aとステップS302bで文書画像の傾きと文字の方向が求められたから、ステップS302cで文書画像の角度が正確になるように、入力画像を変形する。これは、入力画像の重心を中心にR+S度だけ画像回転を行えばよい。その結果、図27の入力画像は、図29のように、文書画像の角度が正確になった画像が得られる。
次に、ステップS302dにおいて、入力された文書画像から外接矩形(文字領域)の抽出が行われる。
よって、スキャナなど光学的に読み取った文書画像の角度が変化しても、正しく透かし情報が抽出できる。
<変形例1>
実施形態3の変形例1として、透かしが埋め込まれている文書画像をスキャナなど光学的に読み取ったとき、文書の角度が曲がっていても、抽出に用いるパターンを回転することによって、透かし情報が正しく抽出できるよう工夫を加える。
動作に必要な処理手順は、実施形態3との302c以外は実施形態3と同様である。以下は異なる部分のみ詳しく説明する。
本変形例1では、ステップ302において、まず入力された文書画像の角度を調べ、求められた角度と同じく透かし情報抽出に使用するパターンを回転する。
図30は、パターンの回転を説明するフローチャートである。
まず、ステップS302aにおいて、入力された文書の行が水平または垂直にするための、文書画像の傾き量Rを求める。
次に、ステップS302bにおいて、文書画像の文字の方向Sを求める。
ステップS302aとステップS302bで文書画像の傾きと文字の方向が求められたから、ステップS302eでパターン1の角度を変形する。これは、パターン1の重心を中心にR+S度だけ画像回転を行えばよい。その結果、図27の入力画像は、図29のように、文書画像の角度が正確になった画像が得られる。
次に、ステップS302fにおいて、パターン0の中心をR+S度だけ画像回転を行う。なお、実施例1のステップS805では、パターン1とパターン0を用いて文字との最大類似度を求めて、透かし情報を抽出したが、本変更例では、R+S度回転したパターン1とパターン0を用いる。
次に、ステップS302gにおいて、入力された文書画像から外接矩形(文字領域)の抽出が行われる。
よって、スキャナなど光学的に読み取った文書画像の角度が変化しても、短い時間で、正しく透かし情報抽出ができる。
<変形例2>
実施形態3の変形例2として、文書画像の傾き量を獲得するとき、パターンを回転してマッチングすることによって、文書画像の傾き量をわかるように工夫を加える。
動作に必要な処理手順は実施例3ステップS302a以外は実施例3と同様である。以下は異なる部分のみ詳しく説明する。
図31は変形例2のステップS302aのフローチャートである。
まず、ステップS302a1において、透かし情報が埋め込まれていると判定される文字を一個入力する。
次にステップs302a2において、変数Iに0を与える。
ステップS302a3において、パターン0の大きさをI度回転し、文字との最大類似度を計算する。計算した最大類似度をP[I/5]に与える。例えば、I=10の場合、P[2]に最大類似度を与えることになる。
同様、ステップS302a4において、パターン1の大きさをI度回転し、文字との最大類似度を計算する。計算した最大類似度はP[I/5+19]に与える。
そして、ステップS302a5において、Iが90より小さいか否かが判断される。
ステップS302a5において、Iが90より小さい場合(Yes)、ステップS302a6に進み、I=I+5を与える。次に、ステップS302a3に戻り、次のP[I/5]を計算する。
一方、ステップS302a5において、Iが90と同じまたは大きい場合(No)、ステップS302a7に進み、P[0]からP[37]の中で最大値を求め、最大値の順番をKとする。例えば、P[15]が最大値を持っていれば、Kは15になる。
次にステップS302a8において、Kが18より大きい場合、K=K−19にする。次にK×5にし、Rに与える。Rは求める文書画像の傾き量になる。
なお、ステップS302a3とS302a4ではI+5にして、5度単位でパターンを回転したが、もっと細かく分けたい場合は、5を小さくすればよい。また、一度5倍率単位で最大類似度を計算した後、最大類似度が高い角度領域に置いて、回転単位を小さくしてもう一回最大類似度を求めてもよい。
なお、本実施例ではパターン1とパターン0が左右対称するため、文書画像の傾き量のみが計算できた。もし、パターン1とパターン0が対称しなければ、Iを0から360度に設定し、R+Sを求めることができる。なお、R+Sは実施例3で述べたように、文書画像の傾きと文字の方向の合計である。
このように、実施形態3の変形例2では、スキャナなど光学的に読み取った文書画像の角度が変化しても、パターンの特徴を利用して回転角度を求めることによって、正しく透かし情報が抽出できる。
<その他の実施形態>
本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体(または記憶媒体)を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
本発明を上記記録媒体に適用する場合、その記録媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
本発明で用いるパターンは上記実施形態で説明したパターンに限らなくてもよいのは言うまでもない。つまり、パターンのサイズ(上記実施形態では9画素)や、パターンの黒画素と白画素の割合や位置は、上記実施形態で説明したものに限らなくてもよいのは言うまでもない。また、黒画素と白画素の割合も、つまり、それぞれのパターンが異なることが識別できればどのようなパターンを使っても構わない。また、パターンを2つだけでなく、例えば、パターンを4つ使うと、さらに多くの情報を埋め込むことが可能である。
透かし情報ビット0を埋め込む場合に、パターン1で文字を構成し、透かし情報ビット1を埋め込む場合に、パターン0で文字を構成しても構わない。つまり、埋め込み側と抽出側が、同じパターンを共有し、どのパターンがどの透かし情報ビットであるかがわかればいい。
以上、説明したように、上記実施形態では、ディジタルデータに透かし情報を埋め込み、一旦印刷し、得られた印刷物をスキャンニングすることにより再びディジタルデータを得るような場合であっても、ディジタルデータの印刷後にも透かし情報が容易に失われにくい状態にしておくことができる。
また、上記実施形態では、ディジタルデータに透かし情報を埋め込み、一旦印刷し、得られた印刷物を、複写機でコピーするとき、透かし情報が消えるため、原本性保証ができる。
本発明における電子透かし埋め込み装置の構成図である。 本発明における電子透かし埋め込み装置および抽出装置の電気的構成を説明するための図である。 実施形態1における電子透かし埋め込み装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。 実施形態1における電子透かし埋め込み前後の文字変化の説明図である。 実施形態1における電子透かし埋め込み方法を説明するためのフローチャートである。 実施形態1におけるステップS306のフローチャートものである。 実施形態1における電子透かし埋め込み前後の説明図である。 本発明における電子透かし抽出装置の構成図である。 本実施形態における電子透かし抽出装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。 実施形態1における電子透かし抽出方法を説明するためのフローチャートである。 実施形態1における類似度を計算する方法を説明するフローチャートである。 実施形態1の変形例1における電子透かし埋め込み前後の文字変化の説明図である。 実施形態1の変形例1におけるステップS306のフローチャートである。 実施形態1の変形例1におけるステップS306fのフローチャートである。 実施形態1の変形例1における電子透かし埋め込み流れの説明図である。 実施形態1の変形例1における特徴点を検出するオペレータ式である。 実施形態1の変形例2における電子透かし埋め込み装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。 実施形態1の変形例2における電子透かし埋め込み前後の文字変化の説明図である。 実施形態1の変形例2における電子透かし抽出装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。 実施形態2における電子透かし抽出するためのパターンのサイズ変更に関する説明図である。 実施形態2におけるステップS805のフローチャートである。 実施形態2におけるステップS805fのフローチャートである。 ニアレストネイバ法の説明図である。 バイリニア補間の方法の説明図である。 実施形態2の変形例1におけるステップS805f1のフローチャートである。 実施形態3における文書画像の角度調整を説明するフローチャートである。 実施形態3における入力画像の微調整の説明図である。 実施例形態におけるステップS302bのフローチャートである。 実施形態3における角度調整後の文書画像の説明図である。 実施形態3の変形例1におけるステップS302のフローチャートである。 実施形態3の変形例2におけるステップS302aのフローチャートである。

Claims (14)

  1. 文書画像を入力する画像入力手段と、
    前記入力された文書画像中の文字画像を抽出する抽出手段と、
    前記文字画像を所定のドットパターンで構成することによって、透かし情報を埋め込む埋め込み手段を有することを特徴とする画像処理装置。
  2. さらに、前記抽出手段で抽出された文字画像から特徴点を検出する検出手段を有し、前記埋め込み手段は、前記検出された特徴点を所定のドットパターンで構成することによって、透かし情報を埋め込むことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記抽出手段で抽出された文字画像を透かし情報埋め込み可能な文字であるかを判定する判定手段を有することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  4. 前記埋め込み手段は、前記判定手段で埋め込み可能と判定された文字画像に対して、前記所定のドットパターンで構成することによって、前記透かし情報を埋め込むことを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。
  5. 前記埋め込み手段は、さらに、前記判定手段で埋め込み可能と判定されなかった文字画像に対して、前記所定のドットパターンとは異なるドットパターンで構成することを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
  6. 透かし情報が埋め込まれた文書画像を入力する画像入力手段と、
    前記入力された文書画像中の文字画像を構成したドットパターンのドットパターン情報を取得する取得手段と、
    前記取得されたドットパターン情報により、前記透かし情報を抽出する抽出手段を有することを特徴とする画像処理装置。
  7. 前記取得手段は、前記文字画像と所定のドットパターンの相互相関により、前記ドットパターン情報を取得することを特徴とする請求項6記載の画像処理装置。
  8. 前記画像入力手段により入力された文書画像の、透かし情報が埋め込まれた際の文書画像に対する拡縮率が求める手段と、
    前記求めた拡縮率に応じて、前記所定のドットパターンを拡縮するドットパターン拡縮手段を有し、
    前記取得手段は、前記文字画像と前記拡縮された所定のドットパターンの相互相関により、前記ドットパターン情報を取得することを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。
  9. 前記画像入力手段により入力された文書画像の、透かし情報が埋め込まれた際の文書画像に対する拡縮率が求める手段と、
    前記求めた拡縮率に応じて、前記入力された文書画像を拡縮する文書画像拡縮手段を有することを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。
  10. 前記入力された文書画像の角度を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項6〜9の何れか1項に記載の画像処理装置。
  11. 文書画像を入力する画像入力工程と、
    前記入力された文書画像中の文字画像を抽出する抽出工程と、
    前記文字画像を所定のドットパターンで構成することによって、透かし情報を埋め込む埋め込み工程を有することを特徴とする画像処理方法。
  12. 透かし情報が埋め込まれた文書画像を入力する画像入力工程と、
    前記入力された文書画像中の文字画像を構成したドットパターンのドットパターン情報を取得する取得工程と、
    前記取得されたドットパターン情報により、前記透かし情報を抽出する抽出工程を有することを特徴とする画像処理方法。
  13. 請求項1〜10の何れか1項に記載の画像処理装置の機能をコンピュータに実現させるためのプログラム。
  14. 請求項13に記載のプログラムを格納し、コンピュータが読み取り可能なコンピュータ可読記憶媒体。
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