JP2006311233A - 電子透かし応用画像圧縮装置及び電子透かし応用画像圧縮方法 - Google Patents

Abstract

【課題】標準的に光を当てて撮影した基準画像と、光の当て方を変更してできる複数の類似画像に対して電子透かしを埋め込んで効率よく圧縮することができ、電子透かし、圧縮処理に伴う画質の劣化を低減することができ電子透かし応用画像圧縮装置を得る。
【解決手段】基準画像Ａに埋め込み情報Ｉａを埋め込み、電子透かし入り基準画像Ａｗを出力する電子透かし埋め込み器１と、基準画像Ａに類似する類似画像Ｂｉに埋め込み情報Ｉｂを埋め込み、電子透かし入り類似画像Ｂｉｗを出力する電子透かし埋め込み器２と、電子透かし入り類似画像Ｂｉｗから電子透かし入り基準画像Ａｗを減算して差分画像Ｂｉｗ−Ａｗを出力する減算器３と、電子透かし入り基準画像Ａｗを符号化して圧縮基準画像５を出力する圧縮器４と、差分画像Ｂｉｗ−Ａｗを符号化して圧縮差分画像７を出力する圧縮器６とを設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、画像への電子透かし埋め込みと画像の圧縮を同時に行う電子透かし応用画像圧縮装置及び電子透かし応用画像圧縮方法に関するものである。

動画のフレーム間予測による圧縮に電子透かしを適用する従来の方法は、圧縮すべき画像フレームに電子透かしを埋め込み、予測画像フレームを減算した差分を利用して圧縮を行う。次のフレームを圧縮するときはそれ以前に圧縮された画像から新しい予測画像フレームを求め、同様の処理を繰り返す（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１５６２６号公報

上述したような従来の方法では、動画の一連のシーケンスに対して順次フレーム間予測を行って、電子透かしを埋め込んだフレームから差分をとる基準のフレームが順次更新されていく、動画専用の方式であるという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、絵画などを撮影して得られる静止画で、標準的に光を当てて撮影した基準画像と、光の当て方を変更してできる複数の類似画像に対して電子透かしを埋め込んで効率よく圧縮することができ、電子透かし、圧縮処理に伴う画質の劣化を低減することができ、圧縮時に出来る差分データについて電子透かしで保護することができる電子透かし応用画像圧縮装置及び電子透かし応用画像圧縮方法を得るものである。

この発明に係る電子透かし応用画像圧縮装置は、基準画像に第１の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り基準画像を出力する第１の電子透かし埋め込み器と、前記基準画像に類似する類似画像に第２の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り類似画像を出力する第２の電子透かし埋め込み器と、前記電子透かし入り類似画像から前記電子透かし入り基準画像を減算して差分画像を出力する減算器と、前記電子透かし入り基準画像を符号化して圧縮基準画像を出力する第１の圧縮器と、前記差分画像を符号化して圧縮差分画像を出力する第２の圧縮器とを設けたものである。

この発明に係る電子透かし応用画像圧縮装置は、絵画などを撮影して得られる静止画で、標準的に光を当てて撮影した基準画像と、光の当て方を変更してできる複数の類似画像に対して電子透かしを埋め込んで効率よく圧縮することができ、電子透かし、圧縮処理に伴う画質の劣化を低減することができ、圧縮時に出来る差分データについて電子透かしで保護することができるという効果を奏する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る電子透かし応用画像圧縮装置について図１を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る電子透かし応用画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、この実施の形態１に係る電子透かし応用画像圧縮装置は、基準画像Ａに埋め込み情報Ｉａを埋め込む電子透かし埋め込み器（第１の電子透かし埋め込み器）１と、類似画像Ｂｉに埋め込み情報Ｉｂを埋め込む電子透かし埋め込み器（第２の電子透かし埋め込み器）２と、電子透かし入り類似画像Ｂｉｗから電子透かし入り基準画像Ａｗを減算する減算器３と、電子透かし入り基準画像Ａｗを圧縮する圧縮器（第１の圧縮器）４と、差分画像Ｂｉｗ−Ａｗを圧縮する（第２の圧縮器）圧縮器６と、圧縮基準画像５を伸張する伸張器１１と、圧縮差分画像７を伸張する伸張器１２と、復号電子透かし入り基準画像Ａｗｄと復号差分画像（Ｂｉｗ−Ａｗ）ｄを加算する加算器１３と、復号電子透かし入り基準画像Ａｗｄから検出情報Ｉａｄを検出する電子透かし検出器１４と、復号電子透かし入り類似画像Ｂｉｗｄから検出情報Ｉｂｄを検出する電子透かし検出器１５とが設けられている。

つぎに、この実施の形態１に係る電子透かし応用画像圧縮装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図１は、上側が圧縮側、下側が伸張側である。まず、圧縮側では、基準画像Ａおよび類似画像Ｂｉにそれぞれ電子透かしを埋め込む。基準画像Ａには電子透かし埋め込み器１で埋め込み情報Ｉａを埋め込み、電子透かし入り基準画像Ａｗを得る。また、類似画像Ｂｉには電子透かし埋め込み器２で埋め込み情報Ｉｂを埋め込み、電子透かし入り類似画像Ｂｉｗを得る。

減算器３により、電子透かし入り類似画像Ｂｉｗから電子透かし入り基準画像Ａｗを減算し、差分画像Ｂｉｗ−Ａｗを得る。

電子透かし入り基準画像Ａｗを圧縮器４で符号化し、圧縮基準画像５を得る。また、差分画像Ｂｉｗ−Ａｗを圧縮器６で符号化し、圧縮差分画像７を得る。これらの圧縮基準画像５と圧縮差分画像７だけを圧縮結果として、蓄積や通信に用いる。

次に、伸張側では、圧縮基準画像５を伸張器１１で復号し復号電子透かし入り基準画像Ａｗｄを得る。また、圧縮差分画像７を伸張器１２で復号し復号差分画像（Ｂｉｗ−Ａｗ）ｄを得る。

加算器１３で復号電子透かし入り基準画像Ａｗｄと復号差分画像（Ｂｉｗ−Ａｗ）ｄを加算し復号電子透かし入り類似画像Ｂｉｗｄを得る。これらの復号電子透かし入り基準画像Ａｗｄと、復号電子透かし入り類似画像Ｂｉｗｄが再生表示されるべき画像である。

電子透かしの検出は、復号電子透かし入り基準画像Ａｗｄから電子透かし検出器１４で検出し、検出情報Ｉａｄを得る。また、復号電子透かし入り類似画像Ｂｉｗｄから電子透かし検出器１５で検出し、検出情報Ｉｂｄを得る。

電子透かし入り類似画像Ｂｉｗから電子透かし入り基準画像Ａｗを減算することで、画像に電子透かしを埋め込んだ状態で圧縮効率を上げ、各々の電子透かしが検出可能となった。圧縮・伸張において画質劣化がないときは、
復号電子透かし入り基準画像Ａｗｄ＝電子透かし入り基準画像Ａｗ、
復号差分画像（Ｂｉｗ−Ａｗ）ｄ＝差分画像Ｂｉｗ−Ａｗであるから、
復号電子透かし入り類似画像Ｂｉｗｄ＝（Ｂｉｗ−Ａｗ）ｄ＋Ａｗｄ
＝（Ｂｉｗ−Ａｗ）＋Ａｗ
＝Ｂｉｗ（圧縮側の電子透かし入り類似画像Ｂｉｗと同一）となり、精度の良い電子透かし検出が可能となった。

すなわち、この実施の形態１は、１つの基準画像とその基準画像に類似した１個以上の類似画像の集合に対し、類似画像に電子透かしを埋め込んだ電子透かし入り類似画像から電子透かし入り基準画像を減算した差分画像データを得て、電子透かし入り基準画像と差分画像データとからなる集合に情報を圧縮するものである。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る電子透かし応用画像圧縮装置について図２を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態２に係る電子透かし応用画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。

図２において、この実施の形態２に係る電子透かし応用画像圧縮装置は、電子透かし埋め込み器（第１の電子透かし埋め込み器）１と、電子透かし埋め込み器（第２の電子透かし埋め込み器）２と、減算器３と、圧縮器（第１の圧縮器）４と、圧縮器（第２の圧縮器）６と、伸張器１１と、伸張器１２と、加算器１３と、電子透かし検出器１５と、電子透かし復元・検出器２１とが設けられている。

つぎに、この実施の形態２に係る電子透かし応用画像圧縮装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図２では、図１に対して、電子透かし入り基準画像Ａｗの代わりに、基準画像Ａを差分に用いことが異なる。

圧縮側では、減算器３により、電子透かし入り類似画像Ｂｉｗから基準画像Ａを減算し、差分画像Ｂｉｗ−Ａを得て圧縮器６で符号化する。

伸張側では、復号電子透かし入り基準画像Ａｗｄから電子透かし復元・検出器２１で検出し、検出情報Ｉａｄを得るのと同時に、復元して復号基準画像Ａｄを得る。伸張器１２で復号して復号差分画像（Ｂｉｗ−Ａ）ｄを得、加算器１３で復号基準画像Ａｄと加算して復号電子透かし入り類似画像Ｂｉｗｄを得る。

上記実施の形態１と同様、圧縮・伸張において画質劣化がなく、電子透かし復元でも劣化がなく復元されるとすると、
復号基準画像Ａｄ＝基準画像Ａ、
復号差分画像（Ｂｉｗ−Ａ）ｄ＝差分画像Ｂｉｗ−Ａであるから、
復号電子透かし入り類似画像Ｂｉｗｄ＝（Ｂｉｗ−Ａ）ｄ＋Ａｄ
＝（Ｂｉｗ−Ａ）＋Ａ
＝Ｂｉｗ（圧縮側の電子透かし入り類似画像Ｂｉｗと同一）となり、精度の良い電子透かし検出が可能となった。

この実施の形態２では、差分画像Ｂｉｗ−Ａを符号化して圧縮するので、上記実施の形態１の差分画像Ｂｉｗ−Ａｗを符号化して圧縮するよりも、基準画像の電子透かしの影響を受けない分だけ、圧縮性能が向上し、復号画像の画質が向上した。

すなわち、この実施の形態２は、１つの基準画像とその基準画像に類似した１個以上の類似画像の集合に対し、類似画像に電子透かしを埋め込んだ電子透かし入り類似画像から基準画像を減算した差分画像データを得て、電子透かし入り基準画像と差分画像データとからなる集合に情報を圧縮するものである。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る電子透かし応用画像圧縮装置について図３を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態３に係る電子透かし応用画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。

図３において、この実施の形態３に係る電子透かし応用画像圧縮装置は、電子透かし埋め込み器（第１の電子透かし埋め込み器）１と、電子透かし埋め込み器（第２の電子透かし埋め込み器）２と、減算器３と、圧縮器（第１の圧縮器）４と、圧縮器（第２の圧縮器）６と、伸張器１１と、伸張器１２と、加算器１３と、電子透かし検出器１４と、電子透かし復元・検出器３１とが設けられている。

つぎに、この実施の形態３に係る電子透かし応用画像圧縮装置の動作について図面を参照しながら説明する。

基準画像Ａに対する処理は、圧縮側、伸張側とも上記の実施の形態１と同一なので省略する。

圧縮側では、減算器３で類似画像Ｂｉから電子透かし入り基準画像Ａｗを減算し、差分画像Ｂｉ−Ａｗを得る。これに電子透かし埋め込み器２で埋め込み情報Ｉｂを埋め込み、電子透かし入り差分画像（Ｂｉ−Ａｗ）ｗを得、これを圧縮器６で圧縮する。

伸張側では、伸張器１２で復号し、復号電子透かし入り差分画像（Ｂｉ−Ａｗ）ｗｄを得、電子透かし復元・検出器３１で検出し、検出情報Ｉｂｄを得るのと同時に、復元して復号差分画像（Ｂｉ−Ａｗ）ｄを得る。これに、加算器１３で復号電子透かし入り基準画像Ａｗｄを加算することで復号類似画像Ｂｉｄを得る。

電子透かしを類似画像に対してではなく、類似画像Ｂｉから電子透かし入り基準画像Ａｗを減算した差分画像Ｂｉ−Ａｗに埋め込むことで、圧縮後の圧縮差分画像７自体だけから基準画像を用いずに直に電子透かし検出を可能とし、利便性が向上した。また、基準画像を用いないため精度の高い検出が可能となった。

すなわち、この実施の形態３は、１つの基準画像とその基準画像に類似した１個以上の類似画像の集合に対し、電子透かし埋め込み済み基準画像と、類似画像から電子透かし埋め込み済み基準画像を減算した差分画像データを得てその差分画像データに電子透かしを埋め込んだ電子透かし入り差分画像データと、からなる集合に情報を圧縮するものである。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る電子透かし応用画像圧縮装置について図４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態４に係る電子透かし応用画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。

図４において、この実施の形態３に係る電子透かし応用画像圧縮装置は、電子透かし埋め込み器（第１の電子透かし埋め込み器）１と、電子透かし埋め込み器（第２の電子透かし埋め込み器）２と、減算器３と、圧縮器（第１の圧縮器）４と、圧縮器（第２の圧縮器）６と、伸張器１１と、伸張器１２と、加算器１３と、電子透かし復元・検出器２１と、電子透かし復元・検出器３１とが設けられている。

つぎに、この実施の形態４に係る電子透かし応用画像圧縮装置の動作について図面を参照しながら説明する。

基準画像Ａに対する処理は、圧縮側、伸張側とも上記の実施の形態２と同一なので省略する。

圧縮側では、減算器３で類似画像Ｂｉから基準画像Ａを減算し、差分画像Ｂｉ−Ａを得る。これに電子透かし埋め込み器２で埋め込み情報Ｉｂを埋め込み、電子透かし入り差分画像（Ｂｉ−Ａ）ｗを得、これを圧縮器６で圧縮する。

伸張側では、伸張器１２で復号し、復号電子透かし入り差分画像（Ｂｉ−Ａ）ｗｄを得、電子透かし復元・検出器３１で検出し、検出情報Ｉｂｄを得るのと同時に、復元して復号差分画像（Ｂｉ−Ａ）ｄを得る。これに、加算器１３で復号基準画像Ａｄを加算することで復号類似画像Ｂｉｄを得る。

上記の実施の形態３と同様、電子透かしを類似画像に対してではなく、類似画像Ｂｉから基準画像Ａを減算した差分画像Ｂｉ−Ａに埋め込むことで、圧縮後の圧縮差分画像自体だけから基準画像を用いずに直に電子透かし検出を可能とし、利便性が向上した。また、基準画像を用いないため精度の高い検出が可能となった。

この実施の形態４では、差分画像Ｂｉ−Ａを符号化して圧縮するので、上記実施の形態３の差分画像Ｂｉ−Ａｗを符号化して圧縮するよりも、基準画像の電子透かしの影響を受けない分だけ、圧縮性能が向上し、復号画像の画質が向上した。

すなわち、１つの基準画像とその基準画像に類似した１個以上の類似画像の集合に対し、基準画像と、類似画像から基準画像を減算した差分画像データを得てその差分画像データに電子透かしを埋め込んだ電子透かし入り差分画像データと、からなる集合に情報を圧縮するものである。

この発明の実施の形態１に係る電子透かし応用画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る電子透かし応用画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る電子透かし応用画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４に係る電子透かし応用画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電子透かし埋め込み器、２ 電子透かし埋め込み器、３ 減算器、４ 圧縮器、５ 圧縮基準画像、６ 圧縮器、７ 圧縮差分画像、１１ 伸張器、１２ 伸張器、１３ 加算器、１４ 電子透かし検出器、１５ 電子透かし検出器、２１ 電子透かし復元・検出器、３１ 電子透かし復元・検出器。

Claims (8)

1. 基準画像に第１の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り基準画像を出力する第１の電子透かし埋め込み器と、
   前記基準画像に類似する類似画像に第２の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り類似画像を出力する第２の電子透かし埋め込み器と、
   前記電子透かし入り類似画像から前記電子透かし入り基準画像を減算して差分画像を出力する減算器と、
   前記電子透かし入り基準画像を符号化して圧縮基準画像を出力する第１の圧縮器と、
   前記差分画像を符号化して圧縮差分画像を出力する第２の圧縮器と
   を備えたことを特徴とする電子透かし応用画像圧縮装置。
2. 基準画像に第１の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り基準画像を出力する第１の電子透かし埋め込み器と、
   前記基準画像に類似する類似画像に第２の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り類似画像を出力する第２の電子透かし埋め込み器と、
   前記電子透かし入り類似画像から前記基準画像を減算して差分画像を出力する減算器と、
   前記電子透かし入り基準画像を符号化して圧縮基準画像を出力する第１の圧縮器と、
   前記差分画像を符号化して圧縮差分画像を出力する第２の圧縮器と
   を備えたことを特徴とする電子透かし応用画像圧縮装置。
3. 基準画像に第１の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り基準画像を出力する第１の電子透かし埋め込み器と、
   前記基準画像に類似する類似画像から前記電子透かし入り基準画像を減算して差分画像を出力する減算器と、
   前記差分画像に第２の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り差分画像を出力する第２の電子透かし埋め込み器と、
   前記電子透かし入り基準画像を符号化して圧縮基準画像を出力する第１の圧縮器と、
   前記電子透かし入り差分画像を符号化して圧縮差分画像を出力する第２の圧縮器と
   を備えたことを特徴とする電子透かし応用画像圧縮装置。
4. 基準画像に第１の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り基準画像を出力する第１の電子透かし埋め込み器と、
   前記基準画像に類似する類似画像から前記基準画像を減算して差分画像を出力する減算器と、
   前記差分画像に第２の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り差分画像を出力する第２の電子透かし埋め込み器と、
   前記電子透かし入り基準画像を符号化して圧縮基準画像を出力する第１の圧縮器と、
   前記電子透かし入り差分画像を符号化して圧縮差分画像を出力する第２の圧縮器と
   を備えたことを特徴とする電子透かし応用画像圧縮装置。
5. 基準画像に第１の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り基準画像を得るとともに、前記基準画像に類似する類似画像に第２の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り類似画像を得るステップと、
   前記電子透かし入り類似画像から前記電子透かし入り基準画像を減算して差分画像を得るステップと、
   前記電子透かし入り基準画像を符号化して圧縮基準画像を得るとともに、前記差分画像を符号化して圧縮差分画像を得るステップと
   を含むことを特徴とする電子透かし応用画像圧縮方法。
6. 基準画像に第１の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り基準画像を得るとともに、前記基準画像に類似する類似画像に第２の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り類似画像を得るステップと、
   前記電子透かし入り類似画像から前記基準画像を減算して差分画像を得るステップと、
   前記電子透かし入り基準画像を符号化して圧縮基準画像を得るとともに、前記差分画像を符号化して圧縮差分画像を得るステップと
   を含むことを特徴とする電子透かし応用画像圧縮方法。
7. 基準画像に第１の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り基準画像を得るステップと、
   前記基準画像に類似する類似画像から前記電子透かし入り基準画像を減算して差分画像を得るステップと、
   前記差分画像に第２の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り差分画像を得るステップと、
   前記電子透かし入り基準画像を符号化して圧縮基準画像を得るとともに、前記電子透かし入り差分画像を符号化して圧縮差分画像を得るステップと
   を含むことを特徴とする電子透かし応用画像圧縮方法。
8. 基準画像に第１の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り基準画像を得るステップと、
   前記基準画像に類似する類似画像から前記基準画像を減算して差分画像を得るステップと、
   前記差分画像に第２の埋め込み情報を埋め込み、電子透かし入り差分画像を得るステップと、
   前記電子透かし入り基準画像を符号化して圧縮基準画像を得るとともに、前記電子透かし入り差分画像を符号化して圧縮差分画像を得るステップと
   を含むことを特徴とする電子透かし応用画像圧縮方法。

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