JP2007006132A - 画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 付加データのフォーマット等を多重化する領域を増大させることなく、多重化方式の多様化に対応できる画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラムを提供する。
【解決手段】 画像データに符号化された付加情報を含む付加データを埋め込むに際し、前記付加データの埋め込み領域を特定するためにそれぞれ一直線上に配列される２つの同期信号を擬似乱数系列に基づいて生成し、前記付加データのフォーマットに応じて前記２つの同期信号の交差位置を決定し、前記２つの同期信号を、前記交差位置が前記付加データの埋め込み領域内における予め定められた位置となるように配置し、前記埋め込み領域内の前記同期信号が配置された領域を除く部位に前記符号化された付加情報を配置して前記付加データを生成し、前記付加データを埋め込み対象となる画像データに合成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像内に付加情報を多重化するための画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラムに関するものである。

画像データに付加情報を多重化する所謂電子透かし技術は、電子媒体や非電子媒体を対象として広く利用されている。

近年、プリンタやスキャナ、デジタルカメラなどの高性能化に伴い、紙などの非電子媒体を対象とする電子透かし技術のニーズが高まっている。

非電子媒体を対象とする電子透かし技術においては、紙などの非電子媒体に多重化した画像をプリントし、それをスキャナ等により読み取って画像データとして取得し、付加情報を読み取ることになる。

従来、非電子媒体を利用した技術として、スキャナにより帳票上を走査して帳票に記録されたＱＲコードシンボルのイメージを取得し、前記ＱＲコードのパターンに基づいて画像パターンを検出し、そのＱＲコードの符号化領域から数値パターン化されたコード情報を取得してデコードし、ＱＲコードシンボルにより示される数字、英字、漢字等のデータを出力する技術があった（例えば、特許文献１参照。）。

また、コード化された着メロデータを含むボディ部と、ボディ部のデータ種別を示すデータ識別子を含むヘッダ部とを有するコード化データを撮影して得られたコード化データの種別を、データ識別子に基づいて識別して、データ種別に応じてコード化データを読み取り、読み取られた着メロデータを再生する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００４−２１３０６１公報 特開２００４−５６１７４公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、多重化された情報を復号するために必要な情報（上記コード情報、データ識別子等）の情報の占める領域が増大してしまう、という問題点があった。

すなわち、上記特許文献１記載の技術によれば、多重化された情報を復号するために必要なコード情報を２次元コードとは別の領域に印刷しているため、余分な領域を消費している。

また、上記特許文献２記載の技術によれば、データ識別子を含む付加データのフォーマット等を示すヘッダ部の複合結果に基づいて付加情報を含むボディ部を復号するため、識別子の情報量は、ボディ部の種類に応じて決まる。したがって、情報の多重化方法が多様化すると、これに伴い識別子の情報量が増大してヘッダ部の領域が増えることになり、今までのデコーダが使えないなどの問題もある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、付加データのフォーマット等を多重化する領域を増大させることなく、多重化方式の多様化に対応できる画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラムを提供することが目的である。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、画像データに符号化された付加情報を含む付加データを埋め込む画像処理装置であって、前記付加データの埋め込み領域を特定するためにそれぞれ一直線上に配列される２つの同期信号を擬似乱数系列に基づいて生成する同期信号生成手段と、前記付加データのフォーマットに応じて前記２つの同期信号の交差位置を決定する交差位置決定手段と、前記２つの同期信号を、前記交差位置が前記付加データの埋め込み領域内における予め定められた位置となるように配置する同期信号配置手段と、前記埋め込み領域内の前記同期信号が配置された領域を除く部位に前記符号化された付加情報を配置して前記付加データを生成する付加データ生成手段と、前記付加データ生成手段により生成された付加データを埋め込み対象となる画像データに合成する合成手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、前記付加データの埋め込み領域を特定するためにそれぞれ一直線上に配列される２つの同期信号が擬似乱数系列に基づいて生成され、前記２つの同期信号が、交差位置が前記付加データの埋め込み領域内における予め定められた位置となるように配置され、前記埋め込み領域内の前記同期信号が配置された領域を除く部位に前記符号化された付加情報を配置して前記付加データが生成され、前記付加データが埋め込み対象となる画像データに合成される。これにより、２つの同期信号により埋め込み領域が特定可能である。

ここで、請求項１記載の発明によれば、交差位置決定手段により、前記付加データのフォーマットに応じて前記２つの同期信号の交差位置が決定するようにしているので、復号時に同期信号の交差位置によって埋め込まれた付加データのフォーマットを把握することができるので、付加データの復号時に必要となる埋め込まれた付加データのフォーマットを表すヘッダ等を別途設ける必要がなくなり、埋め込まれた付加データのフォーマットを多重化する領域を増大させることがない。また、同期信号の交差位置は、例えば２つの同期信号の繰り返し単位がそれぞれ８桁である場合には、交差位置は８×８＝６４通りであり、同期信号の繰り返し単位の桁数を増減することで交差位置の数を調整することができるので、多重化方式が多様化しても十分に対応できる。

したがって、請求項１記載の発明によれば、埋め込まれた付加データのフォーマットを多重化する領域を増大させることなく、多重化方式の多様化に対応できる。

本発明は、請求項２記載のように、前記付加データのフォーマットと、前記同期信号の交差位置と、を関連付けたテーブルを保持する保持手段を更に備えた構成とすることもできる。

また、本発明は、請求項３記載のように、前記同期信号配置手段において、２つの同期信号を互いに直交するように配置することが好ましい。

さらに、本発明は、請求項４記載のように、 前記フォーマットを、埋め込み画像サイズ及び誤り訂正符号の少なくとも一方を示すパラメータを含むものとすることが好ましい。

また、本発明は、請求項５記載のように、前記付加データを、前記付加情報に対して符号化及び暗号化が施されたものとし、前記フォーマットに、前記符号化及び前記暗号化のパラメータを含めることもできる。

一方、請求項６の発明は、画像データに符号化された付加情報を含む付加データを埋め込む画像処理方法であって、前記付加データの埋め込み領域を特定するためにそれぞれ一直線上に配列される２つの同期信号を擬似乱数系列に基づいて生成し、前記付加データのフォーマットに応じて前記２つの同期信号の交差位置を決定し、前記２つの同期信号を、前記交差位置が前記付加データの埋め込み領域内における予め定められた位置となるように配置し、前記埋め込み領域内の前記同期信号が配置された領域を除く部位に前記符号化された付加情報を配置して前記付加データを生成し、前記付加データを埋め込み対象となる画像データに合成することを特徴としている。

請求項６記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様に作用するので、請求項１に記載の発明と同様に、付加データのフォーマット等を多重化する領域を増大させることなく、多重化方式の多様化に対応できる。

さらに、請求項７の発明は、画像データに符号化された付加情報を含む付加データを埋め込むための画像処理をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムであって、前記付加データの埋め込み領域を特定するためにそれぞれ一直線上に配列される２つの同期信号を擬似乱数系列に基づいて生成する工程と、前記付加データのフォーマットに応じて前記２つの同期信号の交差位置を決定する工程と、前記２つの同期信号を、前記交差位置が前記付加データの埋め込み領域内における予め定められた位置となるように配置する工程と、前記埋め込み領域内の前記同期信号が配置された領域を除く部位に前記符号化された付加情報を配置して前記付加データを生成する工程と、前記付加データを埋め込み対象となる画像データに合成する工程と、を実行させることを特徴としている。

請求項７記載の発明によれば、コンピュータに対して請求項１に記載の発明と同様に作用させるものであるので、請求項１に記載の発明と同様に、付加データのフォーマット等を多重化する領域を増大させることなく、多重化方式の多様化に対応できる。

以上説明した如く本発明は、画像データに符号化された付加情報を含む付加データを埋め込むに際し、前記付加データの埋め込み領域を特定するためにそれぞれ一直線上に配列される２つの同期信号を擬似乱数系列に基づいて生成し、前記付加データのフォーマットに応じて前記２つの同期信号の交差位置を決定し、前記２つの同期信号を、前記交差位置が前記付加データの埋め込み領域内における予め定められた位置となるように配置して、 前記埋め込み領域内の前記同期信号が配置された領域を除く部位に前記符号化された付加情報を配置して前記付加データを生成した後、前記付加データを埋め込み対象となる画像データに合成するので、付加データのフォーマット等を多重化する領域を増大させることなく、多重化方式の多様化に対応できる、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。まず、図１は、本実施の形態に係る情報処理システム１０の構成を示す概略図であり、以下、情報処理システム１０の概略構成について説明する。

同図に示されるように、情報処理システム１０は、画像処理装置１２及びプリンタ１４を含んで構成されており、画像処理装置１２はプリンタ１４と接続されている。画像処理装置１２は、画像データに対する付加情報の多重化を行い、付加情報が多重化された画像データをプリンタ１４に送信する。また、プリンタ１４は、受信した画像データに基づいて用紙１６の記録面に画像を形成する。

一方、本情報処理システム１０は、スキャナ１８及び解析装置２０を含んで構成されており、スキャナ１８は解析装置２０と接続されている。スキャナ１８は、上記用紙１６の記録面に形成された画像をイメージとして読み取って画像データに変換し、解析装置２０に送信する。また、解析装置２０は、受信した画像データに基づいて、多重化された付加情報の解析を行う。

［画像処理装置］
図２は、本実施の形態に係る画像処理装置１２の電気的な構成を示すブロック図であり、以下、同図を参照して本実施の形態に係る画像処理装置１２について説明する。

同図に示されるように、画像処理装置１２は、装置全体の動作を制御する制御部３０と、記憶部３２と、操作部３４と、表示部３６と、送受信制御部３８と、を含んで構成されている。

記憶部３２は、コンピュータ可読な記録媒体を含んで構成されており、制御部３０によって実行される埋め込み処理プログラムを保持している。また、この記憶部３２は、制御部３０による埋め込み処理の過程で生じる種々のデータを格納するワークメモリとしても動作する。

操作部３４は、キーボードやマウス等により構成されており、ユーザの操作に基づく操作内容を制御部３０に出力する。表示部３６は、制御部３０から入力される指示に従って、ユーザに対して情報を提示する。入力制御部３７は、外部から入力されたデータを制御部３０に出力する。また、出力制御部３８は、制御部３０から入力される指示に従ってデータをプリンタ１４等の外部の装置に出力する。

制御部３０は、記憶部３２に格納された埋め込み処理プログラムを実行して、処理対象となった画像データに対して埋め込みの対象となった付加情報に基づく付加画像データを合成し、合成画像データを生成する処理を行う。

図３は、本実施の形態に係る制御部３０により実行される埋め込み処理に関する機能ブロック図であり、以下、本実施の形態に係る埋め込み処理について説明する。

制御部３０によって実行されるプログラムは、フォーマット決定部４０と、付加情報符号化部４２と、付加画像生成部４４と、合成部４６とを含んで構成されている。

フォーマット決定部４０は、上述した入力制御部２７から入力された付加情報の埋め込み対象となる画像データ、及び操作部３４を介してユーザにより入力された暗号情報や誤り訂正強度に基づいて、符号フォーマットと付加情報の符号化方式を決定する。

ここで、図４には、符号フォーマットの決定に用いられる符号フォーマット決定テーブルが模式的に示されている。同図に示されるように、符号化のパラメータとしての埋め込み領域サイズ、誤り訂正強度及び暗号情報の組合せに対して、一意なフォーマット識別子Ｆを与えると共に後述する２つの擬似乱数列の交差位置を指定している。

また、図５には、符号化方式の決定に用いられる符号化方式決定テーブルが模式的に示されている。同図に示されるように、誤り訂正強度に符号化方式が対応付けされており、それぞれ符号識別子Ｐで表される。

なお、同図では、誤り訂正強度とそれに対応する符号化方式をペアとして構成したテーブルについて示したが、符号化方式は誤り訂正強度のみで可変とするだけでなく、埋め込み領域サイズや暗号情報などによって可変としてもよい。また、埋め込み領域サイズは通常、入力画像サイズを超えない最大のサイズが選択される。さらに、同図では、符号例としてＢＣＨ符号の例を取り上げたが、符号はＲＳ符号など、他の符号を採用してもよい。

また、符号フォーマット決定テーブル及び符号化方式決定テーブルは、上述の記憶部３２に予め格納されている。

フォーマット決定部４０では、決定した符号識別子Ｐを付加情報符号化部４２に、フォーマット識別子Ｆを付加画像生成部４４に、それぞれ入力する。

付加情報符号化部４２は、フォーマット決定部４０から入力された符号識別子Ｐにより示される符号化方式に基づいて、上述した入力制御手段３７を介して入力された付加情報を符号化する。

また、付加画像生成部４４は、フォーマット決定部４０から入力されたフォーマット識別子Ｆと付加情報符号化部４４の出力とから、これらに対応する付加画像データを生成する。

同図に示されるように、付加画像生成部４４は、符号化された付加情報の各符号に対応する複数のパターン画像を作成するパターン画像作成部５０と、前記複数のパターン画像の１つを選択するパターン選択部５２と、フォーマット決定部４０からのフォーマット識別子Ｆ及び符号化された付加情報に応じて前記パターン選択部５２を制御して、パターンを配列するパターン配列部３３とを含んでいる。

ここで、図６には、本実施の形態に係るパターン画像作成部５０で作成されるパターン画像の一例が示されている。同図（Ａ）は符号「１」を、同図（Ｂ）は符号「０」を、それぞれ示すパターン画像である。なお、同図では、図示の都合上、濃度の違いをハッチングの違いによって示している。

なお、同図に示す１つの矩形枠は１画素を示しており、８×８画素で１つの符号のパターン画像を構成している。

この基本パターンは、情報埋め込み後における画像の画質及び復号処理への影響を考慮して、以下の（ア）〜（エ）に示す特徴を満たすように作成されている。
（ア）双方のパターン画像の対応する画素同士を加算した結果は、いずれも同じ所定値（例えば「０」）になる。
（イ）各々のパターン画像中の全画素を加算した結果は、いずれも同じ所定値（例えば「０」）になる。
（ウ）各々のパターン画像は、画像の中心部を通り、その方向が異なる、２つの画素値の不連続線（エッジと呼ぶ）を有する。図６に示す例では、縦横に直交してエッジが形成されている。
（エ）各々のパターン画像の持つ画素値の絶対値は中心でもっとも大きく、中心から離れるほど小さくなる。

同図に示されるような面積を持ったパターンによって符号を表現することで印刷においてなされる様々な画質劣化要因に対する耐性を獲得する一方、合成後に画像の濃度が大きく変化することが防止され（（ア）、（イ）の特徴による）、パターン画像の検出が容易で復号処理が簡便となり（（イ）、（ウ）の特徴による）、かつパターン間でのエッジの発生が防止されて（（エ）の特徴による）、その存在が視覚的に目立たないという特徴がある。

図７（Ａ）及び（Ｂ）には、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すパターン画像を得るために定義された基本パターンが示されている。なお、同図に示す矩形枠は、それぞれ図６の矩形枠に対応している。

また、基本パターンを構成する各画素の要素の値（画素値）に図７（Ｃ）に示す（１）式または（２）式のような式によって定義される値を乗じて得たものである。なお、（１）式及び（２）式において、Ｃは埋め込み強度、αは減衰率であり、ここでは、ユーザ等によって予め指定されているとする。また、（１）式及び（２）式において、Ｘ，Ｙは、パターン画像の中心を（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）としたときの各画素の座標（Ｘ，Ｙ）の値である。

この図７（Ｃ）を用いた乗算の結果、図７（Ａ），（Ｂ）のそれぞれに基づいて、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示した各パターン画像が生成される。

一方、パターン配列部５４では、符号化された付加情報及びフォーマット識別子Ｆに基づいて「０」又は「１」のパターンの選択指示をパターン選択部５２に入力する。また、パターン選択部５２では、パターン配列部５４の指示により、パターン画像作成部５０の出力するパターン画像のうちの１つを選択する。

図８には、付加画像生成部において生成される付加画像の構成（パターン）の一例が示されている。以下、同図を参照して本実施の形態に係るパターン配列部５４における処理について説明する。

図８（Ａ）には一例として、１９×１９個のパターン画像を配列できる領域が示してある。これが埋め込み画像領域（生成される付加画像）である。パターン配列部５４は、埋め込み画像領域を特定するための同期信号として、２つの擬似乱数列を発生する機能を持ち、この２つの擬似乱数列を埋め込み画像領域の中心部を通る行及び列に配列する。ここで同期信号は復号時の開始位置を知らせるための重要な信号であり、他の信号列とは容易に区別できる特徴を持つことが重要である。擬似乱数列は非常に自己相関性の高い信号系列であり、この特徴を満たしている。

図８（Ｂ）には、一例として、パターン配列部５４が発生する２つの擬似乱数列を共に符号長１５のＭ系列信号"１００１１０１０１１１１０００"とし、先頭ビットを０番目、最終ビットを１４番目、と数えることにすると、図８（Ｂ）に示す例では、行方向に配置した擬似乱数列の５番目のビットと列方向に配置した擬似乱数列の７番目のビットで交差しており、交差位置は（５，７）である。このような交差位置の組合せは符号長１５の擬似乱数列を用いた場合、１５×１５＝２２５通りある。すなわち、この交差位置を解釈することで２２５通りのフォーマットをサポートすることができる。

ただし、復号時の探索の容易さを考慮すると、交差位置のビットを"１"同士あるいは"０"同士とすることが好ましい。この場合、約半分の１１３通りのフォーマットに対応することができる。

すなわち、パターン配列部５４は、フォーマット識別子Ｆを解釈して２つの擬似乱数列の交差位置を調整して同期信号を配列する。また、埋め込み画像領域の同期信号配置位置以外の部分には、やはりフォーマット識別子Ｆを解釈して得た暗号情報に基づいて、付加情報符号化部２２で符号化済みの付加情報をスクランブル配置するなど、暗号化を行ってから配置してもよい。

なお、図８（Ａ）では、各同期信号の配置位置を埋め込み画像領域の中央部を通る行及び列としたが、本発明を適用する場合は２つの同期信号列が1点で交差していれば、各同期信号は埋め込み画像領域の中央部を通らなくてもよい。ただし、その際は、図４の符号フォーマット決定テーブルには、埋め込み領域の最も左上位置と各同期信号が交差するセルの位置とを関係付けるオフセット座標を更に関連付けておく必要がある。

また、図８（Ｂ）では、同期信号の符号長を１５としたが、組み合わせる擬似乱数列の符号長を１５以上とすれば、サポートできるフォーマットの数はさらに増える。この擬似乱数列の符号長が長すぎると探索に時間がかかるという問題があるが、符号長が長い方がその位置を誤って認識する確率は低い。よって、探索時間に特に問題がなければ、システムで想定する最小埋め込み領域サイズを超えない最大の符号長の擬似乱数列を用いるのが好ましい。また、２つの擬似乱数列の符号長が違っても問題ない。なお、復号時の探索容易性を考慮すると中央部の行および列の端の部分にも同じ擬似乱数列を繰り返し埋め込んでおいた方がよい。

図３に示されるように、付加画像生成部４４においてパターン配列部５４を中心として作成された付加画像は、合成部４６に入力される。合成部４６は、付加画像生成部４４が生成した付加画像を、処理対象となった画像データに合成する。

なお、この合成において、画像データに対する付加画像の埋め込み位置は、適宜設定しうる。例えば、付加画像の左上と入力画像データの左上とを一致させて合成するようにしてもよいし、画像データの中央部に合成してもよいし、画像劣化がもっとも少なくなるような位置を選択して合成するようにしてもよい。

また、合成部４６は、記憶部３２に格納されている処理対象の画像データの対応する画素値に、付加画像の画素値を加算して出力するが、ここで加算値が画素値の最大値（例えば２５５）を超えたときには、その値を最大値に設定し、加算値が画素値の最小値（例えば０）を下回ったときには、その値を最小値に設定する。

図２に示されるように、こうして付加画像を合成した後の画像データは制御部３０により、出力制御部３８を介してプリンタ１４に出力され、プリンタ１４が、当該画像データの入力を受けて、画像データによって表される画像を、用紙１６等の非電子媒体上に形成することとなる。

一方、付加情報を復号する際には、用紙１６の記録面上に形成された画像をスキャナ１８によって読み取り、画像データとして解析装置２０に入力して復号する。

[解析装置]
図９は、本実施の形態に係る解析装置２０の電気的な構成を示すブロック図である。同図に示されるように、解析装置２０の電気的な構成は、画像処理装置１２（図２参照）と同様であるので、同一部分には同一の符号を付して説明を省略し、各種情報の流れ及び制御部３０における処理内容についてのみ説明する。

同図に示されるように、解析装置２０の入力制御部３７は、スキャナ１８と接続されており、スキャナ１８により取得された画像データが入力制御部３７を介して解析装置２０に入力される。

また、記憶部３２には、付加情報が合成された画像データから付加情報を復号するための復号処理プログラムが格納されており、制御部３０では、当該復号処理プログラムを実行して、入力された画像データから付加情報を抽出する。

図１０は、解析装置２０における制御部３０により実行される復号処理に関する機能ブロック図であり、以下、本実施の形態に係る埋め込み処理について説明する。

同図に示されるように、画像データ保持部６０と、傾き補正部６２と、セルサイズ推定部６４と、セル位置検出部６６と、付加情報識別部６８と、付加情報復号部７０とを含んで構成されている。

図示しないスキャナ１８にて読み取られた画像データは、画像データ保持部６０によって記憶部１２内に保持される。なお、ここでスキャナ１８等から入力される画像データに圧縮が行われているときには、当該画像データ保持部６０により、圧縮された画像データを元の画像データ（ビットマップのデータ）に伸長ないし復元して保持する。

傾き補正部６２では、一般に広く知られた方法（例えば、投影法）によって、画像データ保持部６０が保持している画像データの傾きを補正する。

また、セルサイズ推定部６４は、傾き補正後の画像データから付加画像の単位であるセル（上記パターン）のサイズを推定する。具体的に付加画像が図６に示されるような、エッジを含むものである場合、このエッジを検出することにより、エッジ間隔に基づいてセルサイズを推定する。すなわち、画素値が急激に変化する高周波成分のみを抽出したエッジ抽出画像を生成し、このエッジ抽出画像に関する自己相関関数のピーク位置からセルサイズを推定する。この処理により、印刷から読み取りまでの過程で画像データのサイズが変化し、セルのサイズが変化しても、復号処理を遂行できるようになっている。

セル位置検出部６６は、推定されたセルサイズに基づき、画像データから付加画像を表す各パターンの位置（すなわちセルの位置）を検出する。このセル位置の検出は、例えば、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示した各符号を表すパターン画像のうち、いずれか一方のパターン画像における極性情報（図７（Ａ）又は（Ｂ）を参照）に対応して、例えば「−１」を黒、「１」を白とした２値パターンを生成し、これをマスクとしてセルサイズに従ってマトリクス状に配列したマスク画像データを生成する。そしてマスク画像データと、画像データ保持部６０で保持している画像データとの間で相関演算を行い、当該相関演算の結果が極大又は極小となる点を抽出し、それらを画像データの水平、垂直方向に投影する。図６（Ａ）及び（Ｂ）に示したようにパターン画像中央部に２つのエッジの交点がある場合、略中央部に相関演算結果の極大、極小が現れるので、当該極大極小位置の投影位置を中心として、推定して得たセルサイズの±１／２だけ水平又は垂直方向に移動した位置をセル間の境界位置として画定できる。

なお、ここでいずれか一方のパターン画像に対応するマスク画像を生成しているだけなのは、図６に示す２つのパターン画像は、その極性が互いに逆となっているからである。

付加情報識別部６８は、後述する付加情報復号部７０によって制御され、セルサイズ推定部６４とセル位置検出部６６とによってセルの位置及び大きさが推定されると、当該セルに埋め込まれている付加画像を識別する。

図１１（Ａ）に示されるように、各パターンの画像領域は、その中心部を通過し、水平・垂直の各方向に直交するエッジによって分割される４つの領域を、それぞれ領域Ｒ１〜Ｒ４として、各領域に含まれる画素値の総和の大小関係に基づいて各パターンが示す符号の識別を行う。

このとき、１つのパターンの幅方向及び高さ方向の画素数が奇数の場合は、図１１（Ｂ）に示されるように、セルの中心を通り、高さ方向（幅が奇数の場合）並びに幅方向（高さが奇数の場合）に延びる画素を除いて、上述の領域Ｒ１〜Ｒ４に分割する。なお、１つのパターンの幅方向及び高さ方向の画素数が奇数となる原因の１つとして、画像に拡大縮小等の処理が施されていることがあげられる。

このようにして分割された各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４のそれぞれに含まれる画素値の和（以下では、それぞれ「ＳＰ１」、「ＳＰ２」、「ＳＰ３」、「ＳＰ４」と称す。）を算出する。

そして、このＳＰ１〜ＳＰ４の大小関係からそのセルに合成されているパターン画像が表す符号が「１」であるか「０」であるか（又は判別不能となっているか）を判定する。具体的には、
（ｉ）((SP1>SP2) && (SP1>SP4) && (SP3>SP2) && (SP3>SP4))であれば、符号は「１」である。なお、「&&」は、AND条件、すなわち前後の条件を「且つ」で結んだ条件を意味する。
（ｉｉ）（ｉ）でなく、((SP2>SP1) && (SP3>SP2) && (SP4>SP1) &&(SP4>SP3))であれば、符号は「０」である。
といったように、複数の条件を適合することによってセル内に合成されているパターン画像が表す符号の判定が行われる。

図１２は、付加情報識別部４５におけるパターン画像の識別処理の一例を表す説明図である。この図１２では、比較的値の小さい側にハッチングを施している。パターン画像の合成前のセル内の画素がどこも略同じ値（いわば画像が平坦）など、一定の値の範囲にあるのであれば、符号「１」を表すパターン画像を合成した場合には、Ｒ１とＲ３との部分での画素値が大きくなり、Ｒ２とＲ４との部分での画素値が小さくなるので、印刷やスキャンを経た後でも上記（ｉ）の((SP1>SP2) && (SP1>SP4) && (SP3>SP2) && (SP3>SP4))の条件が成立している蓋然性が高く、当該条件による判断が可能である。

ここで、処理対象画像データに高周波成分が含まれ、これがいずれかのセル内にある場合、このセルでは、付加画像の合成後の画素値が、上記条件を満足しているとは限らないことになる。例えば、図１３に示すように、セル上部の領域Ｒ２及びＲ１の画素値が、セル下部の領域Ｒ３及びＲ４の画素値と比較して小さい値となっている場合もある。このような場合に対応すべく、上記条件（ｉ）でも（ｉｉ）でもなく、((SP1>SP4) && (SP3>SP2) && (SP3>SP4))が成り立っている場合、そのセル内のパターン画像は符号「１」を表すものであると判定してもよい。同様に、セル上部の画素値がセル下部の画素値と比較して大きい値となっている場合や、セルの左右で画素値の高低が変化する場合等に対応すべく、それぞれ条件を定めてもよい。

付加情報識別部６８は、こうして各セルを順次ラスタスキャンの順に識別し、対応する符号を順次付加情報復号部７０に出力していく。

付加情報復号部７０は、付加情報識別部６８が順次出力する符号の列に基づいて付加情報を復号して出力する。具体的にこの付加情報復号部７０は、まず付加情報識別部６８が出力する符号列から、行方向および列方向に沿って擬似乱数列を探索し、行方向および列方向の同期信号を検出する。

次に、同期信号として使用された擬似乱数列の交差位置を求める。この交差位置から図４の符号フォーマット決定テーブルを逆引きすることで、スクランブル方式、誤り訂正符号化方式、埋め込みスタート位置等を得ることができ、それを利用して画像に埋め込まれた情報を復号する。

なお、埋め込みスタート位置は、同期信号が埋め込み領域の中心であること、及び、図４の符号フォーマット決定テーブルの埋め込み画像サイズから求めることができる。

以下、本実施の形態の作用を説明する。

図１４は、画像処理装置１２の制御部３０により実行される埋め込み処理プログラムの流れを示すフローチャートであり、以下、同図を参照して本実施の形態に係る埋め込み処理について説明する。なお、埋め込み処理の対象となる付加情報及び画像データ、暗号情報及び誤り訂正強度が入力された後、埋め込み実行指示が入力された場合に本埋め込み処理が実行される。

まず、ステップ１００では、入力された暗号情報及び誤り訂正強度を特定し、次のステップ１０２では、特定した暗号情報及び誤り訂正強度等に基づいて、符号フォーマット決定テーブル（図４参照）及び符号化方式決定テーブル（図５参照）を用い、フォーマット識別子Ｆ及び符号識別子Ｐを決定する。なお、付加情報埋め込み領域サイズは、付加情報の情報量や付加情報を埋め込む元画像のサイズ等に応じて決定することができる。

次のステップ１０４では、決定した符号識別子Ｐに応じて付加情報を符号化し、その後にステップ１０６に移行して、擬似乱数系列に基づいて２つの同期信号を生成した後にステップ１０８に移行する。

ステップ１０８では、生成した２つの同期信号をフォーマット識別子Ｆに応じた交差位置（図４参照）で交差させると共に、付加画像領域内で直交するように配置し（図８参照）、その後にステップ１１０に移行して、符号化された付加情報に応じたパターン画像を順次選択し、ステップ１１２に移行して、フォーマット識別子Ｆに応じて、付加画像領域内の同期信号を配置した部位を除く領域に選択されたパターン画像を配置する。

これにより、フォーマット識別子Ｆに応じた付加画像データが生成される。

次のステップ１１４では、生成された付加画像データを元画像の画像データに合成して埋め込み、その後に本埋め込み処理を終了する。

このようにして付加画像データが埋め込み合成された画像データは、プリンタ１４により用紙１６に印刷される。

一方、用紙１６に印刷された画像データがスキャナ１８によりイメージとして読み取られ、解析装置２０に画像データとして入力されると、解析装置２０では復号処理が実行される。

図１５は、このとき解析装置２０の制御部３０により実行される復号処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、以下、本実施の形態に係る復号処理について説明する。

まず、ステップ１５０では、入力された画像データにおけるエッジを検出し、次のステップ１５２では、検出されたエッジの間隔に基づいてセルサイズを推定する。

次のステップ１５４では、パターン画像に応じて作成したマスク画像データを用いて相関演算を行い、相関演算の結果に基づいてセル位置を特定し、その後にステップ１５６に移行する。

ステップ１５６では、特定したセル位置に従い、ラスタスキャンの順でパターン画像を順次識別した後、ステップ１５８に移行して、同期信号を検出する。

次のステップ１６０では、検出した同期信号の交差位置に応じてテーブル（図４参照）を用いてフォーマット識別子Ｆを特定し、その後にステップ１６２に移行して、フォーマット識別子Ｆに応じて符号化された付加情報を復号した後、ステップ１６４に移行する。

ステップ１６４では、復号により得られた付加情報を保持し、その後に本複合処理を終了する。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、画像データに符号化された付加情報を含む付加データを埋め込むに際し、前記付加データの埋め込み領域を特定するためにそれぞれ一直線上に配列される２つの同期信号を擬似乱数系列に基づいて生成し、前記付加データのフォーマットに応じて前記２つの同期信号の交差位置を決定し、前記２つの同期信号を、前記交差位置が前記付加データの埋め込み領域内における予め定められた位置となるように配置し、前記埋め込み領域内の前記同期信号が配置された領域を除く部位に前記符号化された付加情報を配置して前記付加データを生成し、前記付加データを埋め込み対象となる画像データに合成するので、付加データのフォーマット等を多重化する領域を増大させることなく、多重化方式の多様化に対応できる。

なお、本実施の形態では、画像処理装置１２と解析装置２０とを、別体として設ける形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらを一体として構成して、画像処理装置１２において付加情報の合成処理及び復号処理を実行することもできる。

本実施の形態に係る画像処理装置１２及び解析装置２０の構成（図２及び図９参照）は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なことはいうまでもない。

また、本実施の形態に係る処理の流れ（図３、図１０、図１４及び図１５参照）も一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施の形態に係る情報処理システムの構成を示す概略図である。 実施の形態に係る画像処理装置の電気的な構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る埋め込み処理に関する機能ブロック図である。 符号フォーマット決定テーブルの一例を示す模式図である。 符号化方式決定テーブルの一例を示す模式図である。 実施の形態に係るパターン画像の一例を示す模式図である。 図６に示すパターン画像を得るために定義された基本パターン及び演算式の説明図である。 付加画像の構成の一例として、１９×１９個のパターン画像が配列された状態を示す模式図である。 実施の形態に係る解析装置の電気的な構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る復号処理に関する機能ブロック図である。 各パターンの画像領域を４つの領域に分割した状態を示しており、（Ａ）は、高さ方向並びに幅方向の画素数が偶数の場合の図、（Ｂ）は、高さ方向並びに幅方向の画素数が奇数の場合の図、である。 パターン画像における画素値の分布状態の一例を表す説明図である。 パターン画像における画素値の分布状態の一例を表す説明図である。 実施の形態に係る埋め込み処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態に係る復号処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 情報処理システム
１２ 画像処理装置
１４ プリンタ
１６ 用紙
１８ スキャナ
２０ 解析装置
３０ 制御部
３２ 記憶部（保持手段）
４０ フォーマット決定部（交差位置決定手段）
４２ 付加情報符号化部
４４ 付加画像生成部（同期信号生成手段）
４６ 合成部（合成手段）
５４ パターン配列部（同期信号配置手段、付加データ生成手段）

Claims (7)

1. 画像データに符号化された付加情報を含む付加データを埋め込む画像処理装置であって、
   前記付加データの埋め込み領域を特定するためにそれぞれ一直線上に配列される２つの同期信号を擬似乱数系列に基づいて生成する同期信号生成手段と、
   前記付加データのフォーマットに応じて前記２つの同期信号の交差位置を決定する交差位置決定手段と、
   前記２つの同期信号を、前記交差位置が前記付加データの埋め込み領域内における予め定められた位置となるように配置する同期信号配置手段と、
   前記埋め込み領域内の前記同期信号が配置された領域を除く部位に前記符号化された付加情報を配置して前記付加データを生成する付加データ生成手段と、
   前記付加データ生成手段により生成された付加データを埋め込み対象となる画像データに合成する合成手段と、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記付加データのフォーマットと、前記同期信号の交差位置と、を関連付けたテーブルを保持する保持手段
   を更に備えた画像処理装置。
3. 前記同期信号配置手段は、２つの同期信号を互いに直交するように配置する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記フォーマットを、埋め込み画像サイズ及び誤り訂正符号の少なくとも一方を示すパラメータを含むものとした
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の画像処理装置。
5. 前記付加データを、前記付加情報に対して符号化及び暗号化が施されたものとし、
   前記フォーマットに、前記符号化及び前記暗号化のパラメータを含めた
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の画像処理装置。
6. 画像データに符号化された付加情報を含む付加データを埋め込む画像処理方法であって、
   前記付加データの埋め込み領域を特定するためにそれぞれ一直線上に配列される２つの同期信号を擬似乱数系列に基づいて生成し、
   前記付加データのフォーマットに応じて前記２つの同期信号の交差位置を決定し、
   前記２つの同期信号を、前記交差位置が前記付加データの埋め込み領域内における予め定められた位置となるように配置し、
   前記埋め込み領域内の前記同期信号が配置された領域を除く部位に前記符号化された付加情報を配置して前記付加データを生成し、
   前記付加データを埋め込み対象となる画像データに合成する
   ことを特徴とする画像処理方法。
7. 画像データに符号化された付加情報を含む付加データを埋め込むための画像処理をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムであって、
   前記付加データの埋め込み領域を特定するためにそれぞれ一直線上に配列される２つの同期信号を擬似乱数系列に基づいて生成する工程と、
   前記付加データのフォーマットに応じて前記２つの同期信号の交差位置を決定する工程と、
   前記２つの同期信号を、前記交差位置が前記付加データの埋め込み領域内における予め定められた位置となるように配置する工程と、
   前記埋め込み領域内の前記同期信号が配置された領域を除く部位に前記符号化された付加情報を配置して前記付加データを生成する工程と、
   前記付加データを埋め込み対象となる画像データに合成する工程と、
   を実行させる画像処理プログラム。

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