JP2007036833A - Method and apparatus for embedding digital watermark, and method and apparatus for detecting digital watermark - Google Patents

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JP2007036833A JP2005219035A JP2005219035A JP2007036833A JP 2007036833 A JP2007036833 A JP 2007036833A JP 2005219035 A JP2005219035 A JP 2005219035A JP 2005219035 A JP2005219035 A JP 2005219035A JP 2007036833 A JP2007036833 A JP 2007036833A
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Inventor
Hideaki Yamada
英明 山田
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Sharp Corp
シャープ株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To display an image in which digital watermark is embedded in a display so that the digital watermark cannot be viewed easily with human eyes, but can be detected easily when detecting digital watermarks.
SOLUTION: An image input part 21 reads out original moving image data 25a, decodes an image for one frame and stores the decoded image in a frame buffer 15. Then the image input part 21 notifies a watermark pattern embedding part 11 of the frame number of the image stored in the frame buffer 15 for image input. A watermark pattern generation part 3 generates an image by specific image generation algorithm, on the basis of added information 1, such as a URL and stores the generated image in a frame buffer 5 for watermark patterns. The image generation algorithm simply requires that the generated watermark pattern be detected by a watermark detection algorithm of a watermark detection part; and not only watermark algorithm for still images but also two-dimensional symbol algorithm and algorithm that utilizes OCR technology may be adopted.
COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子透かし技術に関する。 The present invention relates to an electronic watermark technique. 電子透かしとは、画像や音声などのデジタルデータに対して、その冗長性を利用して、画質や音質にはほとんど影響を与えずに付加情報を埋め込み、この埋め込まれた情報を検出する技術である。 The watermark, the digital data such as images and sound, by utilizing the redundancy in the embedded additional information with little impact on the image and sound quality, for detecting the embedded information technology is there. 本発明は、電子透かしの中でも、特に、情報を埋め込んだ画像を印刷又はディスプレイに表示し、カメラ付き携帯電話により撮影し情報を検出する技術に関する。 The present invention, among the electronic watermark, in particular, displays an image information embedded in the print or display, a technique for detecting the captured information by a camera-equipped mobile phone.

電子透かしは、画像や音声などのデジタルデータに対して、その冗長性を利用して、画質や音質にはほとんど影響を与えずに付加情報を埋め込み、この付加情報を検出する技術である。 Watermark, the digital data such as images and sound, by utilizing the redundancy embedded additional information with little impact on the image and sound quality, a technique for detecting the additional information. 作者名やコピー回数などを埋め込み、不正コピー等に対して著作権を主張するなどの用途に利用可能である。 Embedded such as author name, number of copies, it is available to applications, such as claiming a copyright against unauthorized copying or the like.

以下では、本発明と関連のある画像における電子透かしに関して説明する。 The following description with respect to an electronic watermark in the image that are associated with the present invention. 画像における電子透かしを行うための具体的なアルゴリズムとしては、ビットプレーンに埋め込む方法や周波数に埋め込む方法などがある。 Specific algorithms for performing digital watermark in an image, there is a method of embedding the method and frequency of embedding the bit plane.

ビットプレーンに埋め込む方法は、画像の特定のビットプレーンの一部を他のパターンに置換する方法である。 The method of embedding the bit-plane is a method for replacing a portion of the particular bit plane image to another pattern. 画像の下位ビットはほとんどノイズであり、他のパターンで置換しても画質にはほとんど影響しないことを利用している。 Low-order bits of the image is almost noise, utilizes the fact that even replaced by other patterns hardly affect the image quality.

周波数に埋め込む方法としては、特定の周波数を量子化するときに、埋め込む情報のビットが0か1かによって、量子化する値を奇数か偶数に変えるなどの方法がある。 As a method for embedding in the frequency, when quantizing the specific frequency, the bit is 0 or 1 of embedded information, there are methods such as changing the value to be quantized to an odd or even. その他にも様々なアルゴリズムがあり、下記の特許文献や非特許文献などにおいて、説明されている。 There are various algorithms to other, in Patent Documents and Non-Patent Document described below, have been described. (特許文献1、2、非特許文献1)。 (Patent Documents 1 and 2, Non-Patent Document 1).

画像の流通過程においては、画像圧縮や拡大縮小、一部切り取りなどが行われる。 In the distribution process of the image, image compression and scaling, and some cut takes place. 従って、実用面では、これらの処理が行われても透かし情報が消えないこと、つまり、処理に対して耐性が強いことが求められている。 Therefore, in the practical aspect, that these processes are not disappear watermark information be performed, i.e., it a strong resistance are required to the processing. また、著作権主張のために電子透かしを埋め込んでも、複製者によって、透かし情報の書き換えや消去などが行われると電子透かしの目的が達成できない。 Also, it is embedded electronic watermark for copyright claims, by replication person, and such as rewriting and erasing of the watermark information is performed is the purpose of an electronic watermark can not be achieved. 従って、これらの処理に対する耐性も求められている。 Thus, the resistance is also required for these processes.

しかしながら、耐性を持たせることは重要であるが、耐性を持たせるには、同じ情報を重複して埋め込まなければならない。 However, although it is important to have a resistance, in order impart resistance must embedded duplicate the same information. すなわち、耐性の強さと埋め込む情報量とはトレードオフの関係にある。 That is, there is a trade-off between the amount of information to be embedded with the strength of the resistance.

ところで、電子透かしの中には、印刷物向けの電子透かしもある。 By the way, in the digital watermark, there is also an electronic watermark for printed material. 印刷物向けの電子透かしとは、デジタルデータのまま流通するのではなく、一旦電子透かしを埋め込んだ画像を印刷し、またはディスプレイに表示し、印刷または表示された画像をスキャナやカメラなどで取り込み、取り込んだ画像から透かしを検出する技術であり、カメラ付き携帯電話を利用したサービスが実用化されている。 The electronic watermark for printed material, instead of flowing leave digital data, temporarily prints the image watermarked, or displayed on a display, printing or displaying images capture by a scanner or a camera, captures it is a technique for detecting a watermark from the image, service using a camera-equipped mobile phone has been put to practical use.

従って、印刷物向け電子透かしでは、印刷や表示による色むらや汚れ、レンズの歪や画像撮影条件によって透かしが埋め込まれ画像が激しく劣化するため、デジタルのまま流通する場合よりも強い耐性が必要である。 Thus, in the printed-friendly electronic watermark, color unevenness and dirt by printing or display, the image is embedded watermarks by distortion and image capturing condition of the lens is deteriorated severely, there is a need for greater resistance than flowing remains digital .

また、印刷物向け電子透かしの用途としては、著作権の主張の他に、カメラ付き携帯電話で画像を読み取り、画像からインターネットサイトのアドレスを検出して、動画などのコンテンツをダウンロードするサービスなどがある。 In addition, as the use of printed materials for electronic watermark, in addition to the claim of copyright, reading the image in the camera-equipped mobile phone, from the image by detecting the address of the Internet site, there is such service to download content such as videos .
特開2005-028797号公報 JP 2005-028797 JP 特開2004-015396号公報 JP 2004-015396 JP

印刷物向け電子透かしに関してもいくつかのアルゴリズムが提案されており、輝度や黄色成分などに対して、隣接したブロックの階調差、周波数領域に埋め込む技術、ウェーブレット変換係数にパッチワーク法で埋め込む技術などが提案されている。 Regard prints for watermarking have been proposed several algorithms for such luminance and yellow components, the gradation difference between adjacent blocks, technology for embedding in the frequency domain, such as techniques for embedding patchwork method wavelet transform coefficients There has been proposed. しかしながら、印刷物向け電子透かしにおいても、耐性の強さと埋め込む情報量とはトレードオフになる。 However, even in the printed matter for watermarking, the trade-off between the amount of information to be embedded with the strength of the resistance. 情報を埋め込んでも画質の劣化が少ないことが望ましいが、画像入出力による劣化に対する強い耐性が要求されるため、QVGA程度のサイズの画像に数十ビット程度の情報を埋め込むだけでも画質の劣化が目立つという問題がある。 Is also desirably less deterioration in image quality by embedding the information, because the strong resistance to degradation by the image input and output is required, deterioration of the image quality just embed information about several tens of bits to approximately the size of the image QVGA conspicuous there is a problem in that.

本発明は、電子透かしが埋め込まれた画像をディスプイに表示する場合において、画質の劣化を抑制できる電子透かし埋め込み技術を提供することを目的とする。 The present invention, in case of displaying an image with the digital watermark embedded in Disupui, and an object thereof is to provide an electronic watermark embedding technique capable of suppressing deterioration of image quality.

本発明の一観点によれば、画像内に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み方法であって、動画像を入力する画像入力ステップと、電子透かしパターンを格納する電子透かしパターン格納ステップと、動画像のフレームに電子透かしパターンを埋め込む電子透かしパターン埋め込みステップと、電子透かしパターンを埋めこんだ動画像を出力する画像出力ステップと、を有し、前記動画像に電子透かしパターンを埋め込むステップにおいて、前記動画像中に電子透かしパターンのフレームと該透かしパターンの反転パターンのフレームとを埋め込むことを特徴とする電子透かし埋め込み方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided an electronic watermark embedding method for embedding a watermark in the image, an image input step of inputting moving image, the electronic watermark pattern storage step of storing the electronic watermark pattern, the moving picture an electronic watermark pattern embedding step of embedding an electronic watermark pattern in the frame, have an image output step of outputting the digital watermark pattern moving picture yelling fill, and in the step of embedding a digital watermark pattern in the moving image, the moving image digital watermark embedding method characterized by embedding a frame of inverted pattern of the frame and the watermark pattern of the electronic watermark pattern is provided in a.

第1のフレームに前記電子透かしパターンを、前記第1のフレームに隣接する第2のフレームに前記反転パターンを埋め込むのが好ましい。 It said electronic watermark pattern in the first frame, the can embed the reverse pattern to the second frame adjacent to the first frame preferred.

上記方法によれば、動画像に透かしが埋め込まれた成分が時間的に平均化されるため、透かしパターンを人間の目で知覚しにくくなる。 According to the above method, since the components watermarked moving image is temporally averaged, hardly perceive the watermark pattern in the human eye.

また、画像内に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み方法であって、動画像に透かしパターンを埋め込むステップにおいて、埋め込む対象の透かしパターンのレンジを変換するレンジ変換ステップを有することを特徴とする電子透かし埋め込み方法が提供される。 Further, an electronic watermark embedding method for embedding a watermark in an image, in the step of embedding the watermark pattern in the moving image, the digital watermark embedding and having a range conversion step of converting the range of the watermark pattern to be embedded a method is provided.

前記レンジ変換ステップのレンジ変換において元のレンジより小さくすることが好ましい。 It is preferably smaller than the original range in range conversion of the range conversion step. 上記方法によれば、埋め込みパターンのレンジを入力画像の変動に対して十分小さくとることにより、透かしパターンを人間の目で知覚しにくくなる。 According to the above method, by taking sufficiently small range of embedded patterns for variation of the input image, it is difficult to perceive the watermark pattern in the human eye. 前記電子透かしは、画像に対する付加情報であることを特徴とする。 The watermark is characterized in that the additional information for the image.

本発明の他の観点によれば、画像内に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み装置であって、動画像を入力する画像入力手段と、電子透かしパターンを格納する電子透かしパターン格納手段と、動画像のフレームに電子透かしパターンを埋め込む電子透かしパターン埋め込み手段と、電子透かしパターンを埋めこんだ動画像を出力する画像出力手段とを有することを特徴とする電子透かし埋め込み装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided an electronic watermark embedding apparatus for embedding digital watermark in the image, an image input unit for inputting a moving image, the electronic watermark pattern storage means for storing the electronic watermark pattern, moving picture an electronic watermark pattern embedding means for embedding an electronic watermark pattern in the frame, the electronic watermark embedding device is provided, characterized in that it comprises an image output means for outputting the video yelling buried electronic watermark pattern image.

前記電子透かしパターン格納部に格納された透かしパターンのレンジを変換するレンジ変換手段を有することが好ましい。 It is preferred to have a range conversion means for converting the range of the watermark patterns stored in the electronic watermark pattern storage unit. また、前記電子透かしパターン埋め込み手段が、フレームの一部を反転させる手段を有することが好ましい。 Also, the electronic watermark pattern embedding unit preferably has a means for inverting a part of the frame. さらに、前記電子透かしパターン埋め込み手段が、電子透かしパターンの2つ1組のフレームの一方をそのままにし、もう一方を反転させる手段を有することが好ましい。 Further, the electronic watermark pattern embedding means, one of the two pair of frames of the digital watermark pattern as it is west, it is preferable to have a means for inverting the other.

本発明の別の観点によれば、画像内に埋め込まれた付加情報を検出する電子透かし検出方法であって、電子透かしパターンが埋め込まれた動画像を入力する画像入力ステップと、動画像の電子透かしパターンが埋め込まれたフレーム差分を抽出するフレーム差分抽出ステップとを有することを特徴とする電子透かし検出方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided an electronic watermark detecting method of detecting additional information embedded in the image, an image input step of inputting video watermark pattern embedded image, an electronic moving image digital watermark detection method characterized by having a frame difference extracting a frame difference which the watermark pattern is embedded is provided. フレームの差分により電子透かしを検出することができる。 It is possible to detect the watermark from the difference frame.

本発明のさらに別の観点によれば、画像内に埋め込まれた付加情報を検出する電子透かし検出方法であって、電子透かしパターンが埋め込まれた動画像を入力する画像入力ステップと、動画像の電子透かしパターンが埋め込まれたフレーム差分を抽出するフレーム差分抽出ステップと、抽出されたフレーム差分のヒストグラムを変換するヒストグラム変換ステップとを有することを特徴とする電子透かし検出方法が提供される。 According to yet another aspect of the present invention, there is provided an electronic watermark detecting method of detecting additional information embedded in the image, an image input step of inputting a moving image with the digital watermark pattern is embedded, of the moving picture a frame difference extracting a frame difference which an electronic watermark pattern is embedded, digital watermark detection method characterized by having a histogram conversion step of converting a histogram of the extracted frame difference is provided.

また、画像内に埋め込まれた付加情報を検出する電子透かし検出装置であって、電子透かしパターンが埋め込まれた動画像を入力する画像入力手段と、動画像の電子透かしパターンが埋め込まれたフレーム差分を抽出するフレーム差分抽出手段とを有することを特徴とする電子透かし検出装置が提供される。 Further, an electronic watermark detection apparatus for detecting the additional information embedded in the image, an image input unit for inputting a moving image with the digital watermark pattern is embedded, the frame difference watermark pattern of the moving image is embedded digital watermark detection apparatus characterized by having a frame difference extracting means for extracting is provided.

本発明の電子透かし埋め込み装置によれば、埋め込みパターンのレンジを入力画像の変動に対して十分小さくとることにより、透かしパターンを人間の目で知覚しにくくなる。 According to the electronic watermark embedding apparatus of the present invention, by taking sufficiently small range of embedded patterns for variation of the input image, it is difficult to perceive the watermark pattern in the human eye.

また、本発明の電子透かし埋め込み装置によれば、埋め込みパターンをフレームのペアの一方に対して反転して埋め込むことにより、透かしが埋め込まれた成分が時間的に平均化されるため、透かしパターンを人間の目で知覚しにくくなる。 Further, according to the electronic watermark embedding apparatus of the present invention, by embedding inverts the embedding pattern for one frame of the pair, since the watermark embedded components are temporally averaged, the watermark pattern less likely to be perceived by the human eye. 本発明の電子透かし検出装置によれば、フレーム差分を取ることにより電子透かしパターンを検出しやすくなる。 According to the electronic watermark detection apparatus of the present invention, it becomes easy to detect the electronic watermark pattern by taking a frame difference.

本発明の電子透かし埋め込み装置および電透かし検出装置によれば、上記の工夫により、一般に知られている静止画像向けの電子透かしのアルゴリズムだけでなく、2次元シンボルのアルゴリズムやOCRを利用することができる。 According to the electronic watermark embedding apparatus and the photoelectric watermark detection apparatus of the present invention, the above contrivances generally well watermarking algorithm still images for known, to utilize a two-dimensional symbol algorithms or OCR it can.

以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参照しつつ説明を行う。 Hereinafter will be described with reference to the drawings for the first embodiment of the present invention. まず、本発明の第1の実施の形態による電子透かし技術について説明する。 First, a description will be given of an electronic watermark technique according to a first embodiment of the present invention. 本実施の形態においては、メモリ上にある動画像データに電子透かしを埋め込み、透かしが埋め込まれた動画像データをメモリに保存することを特徴とする。 In the present embodiment, embedding a digital watermark in motion image data on a memory, characterized by storing the moving picture data in which the watermark is embedded in the memory.

図1示すように、本実施の形態による電子透かし埋め込み装置Aは、画像入力部21と、透かしパターン埋め込み部11と、透かしパターン生成部3と、レンジ変換部7と、画像出力部23および画像入力用フレームバッファ16と、透かしパターン用フレームバッファ5と、画像出力用フレームバッファ17と、を有している。 As shown FIG. 1, the electronic watermark embedding apparatus A according to the present embodiment includes an image input unit 21, a watermark pattern embedding unit 11, the watermark pattern generation unit 3, and the range conversion unit 7, the image output unit 23 and the image an input frame buffer 16, and a watermark pattern frame buffer 5, an image output frame buffer 17, a. 画像入力部21は、メモリ25に格納されている元動画像データ25aを読み込み、1フレーム分の画像をフレームバッファ15に格納する。 The image input unit 21 reads the original moving image data 25a stored in the memory 25, and stores the image for one frame in the frame buffer 15. ここで、元動画像データ25aは、一般に圧縮されたファイルであるため、画像入力部21はデコーダを内蔵し、元動画像データ25aをデコードして1フレームの画像をフレームバッファ15に出力する。 Here, the original moving image data 25a are the generally compressed file, the image input unit 21 has a built-in decoder, and outputs an image of one frame in the frame buffer 15 decodes the original video data 25a. また、画像入力部21はデコードした画像、つまり画像入力用フレームバッファ15に格納されている画像のフレーム番号を透かしパターン埋め込み部11に通知する。 The image input unit 21 notifies image decoding, that is, the pattern embedding section 11 watermarks the frame number of the image stored in the image input frame buffer 15.

透かしパターン生成部3は、URLなどの付加情報1に基づいて特定の画像生成アルゴリズムで画像を生成し、生成された画像を透かしパターン用フレームバッファ5に格納する。 Watermark pattern generation unit 3 generates an image in a specific image generation algorithm based on the additional information 1, such as URL, and stores the generated image to the pattern for the frame buffer 5 watermark. 画像生成アルゴリズムは、生成する透かしパターンが後述する透かし検出部の透かし検出アルゴリズムにより検出できればよく、一般に知られている静止画像向けの電子透かしのアルゴリズムだけでなく、2次元シンボルのアルゴリズムやOCR(光学式文字読み取り装置)技術を利用したものでもよい。 Image generation algorithm may if detected by the watermark detection algorithm of the watermark detection unit watermark pattern will be described later to produce generally watermarking algorithm still images for known well, the 2D symbol algorithms and OCR (Optical or it utilizes the equation character reader) technology.

また、透かしパターン生成部3は、入力画像のフレーム番号によるグループに対して同じ透かしパターンを生成する。 Further, the watermark pattern generation unit 3 generates the same watermark pattern with respect to the group by the frame number of the input image.

図2は、以上の3つの連続する入力画像に対して、同じ透かしパターンを割り当てる状況を説明している。 Figure 2 illustrates the relative input image, assign the same watermark pattern situations where three or more consecutive. 図1も参照して説明する。 Figure 1 will also be described with reference. 透かしパターン埋め込み部11は、図2に示すように、画像入力用フレームバッファ15に格納されている画像と透かしパターン用フレームバッファ5に格納されている画像とを合成して画像出力用フレームバッファ17に出力する。 Watermark pattern embedding unit 11, as shown in FIG. 2, the image output frame buffer 17 by combining the image stored in the image and the watermark pattern frame buffer 5 is stored in the image input frame buffer 15 and outputs it to. また、透かしパターン埋め込み部11は、図3に示すように、画像入力部21から出力され画像入力フレームバッファ15に格納される入力画像シーケンスの複数のフレームに対して、透かしパターンを割り当てる。 Further, the watermark pattern embedding unit 11, as shown in FIG. 3, for a plurality of frames of the input image sequence is stored in by the image input frame buffer 15 outputted from the image input unit 21, it assigns a watermark pattern. そのうち、半数は透かしパターンをそのまま埋めこみ、残りの半数は反転して埋め込む。 Of these, half as embedded watermark pattern, the other half embedded inverted. 以下に、透かしパターン埋め込み部11とレンジ変換部7による処理結果を、数式を使って説明する。 Hereinafter, the processing result by the watermark pattern embedding unit 11 and the range conversion unit 7 will be described using formulas. 図2において、入力画像31および出力画像35は、YUVの3成分からなる。 2, the input image 31 and the output image 35 is composed of three components of YUV. 透かしパターン33は、YUVの3成分又はそのうちの2成分又は1成分からなる。 Watermark pattern 33 consists of three or two-component or one component of which the YUV. 透かしを埋め込む成分はYUVのいずれでもよく、またRGB成分のいずれでもよい。 Component for embedding a watermark may be either YUV, also it may be any of the RGB components. 入力画像31および出力画像35の透かしを埋め込む成分および透かしの成分上の注目画素の値をFi、Gi、Wkとする。 The value of the pixel of interest on the component ingredients and the watermark embedding the watermark of the input image 31 and the output image 35 to Fi, Gi, and Wk. Fi、Giの添え字iはフレーム番号iに対応している。 Fi, subscript i of Gi corresponds to the frame number i. Wkの添え字kは、透かしパターンの種類に対応している。 Subscript k of Wk corresponds to the type of watermark pattern. また、Fi、Gi、Wkのレンジを0からR−1とする。 Further, Fi, Gi, a range of Wk is 0 and R-1.

レンジ変換部7は、透かしパターンの成分のレンジを変換する。 Range conversion unit 7 converts the range of the component of the watermark pattern. 変換前の値Wkはレンジ変換部7において以下の式に基づいてwkに変換される。 Value Wk before conversion is converted to wk based on the following equation in the range conversion unit 7.

次に、透かし埋め込み部11の動作について説明する。 Next, the operation of the watermark embedding unit 11. n番目のフレームとm番目のフレームとをペアとし、n番目のフレームにはそのまま透かしを埋め込み、m番目のフレームには透かしを反転して埋め込む。 And the n-th frame and the m-th frame pairs, n-th of the frame as it is embedded a watermark, the m-th frame is embedded inverts the watermark. n番目のフレームとm番目のフレームの透かしが埋め込まれている成分の注目画素Gn、Gmは以下のようになる。 n-th frame and the m-th target pixel Gn ingredients watermark is embedded in the frame, Gm is as follows.

ここで、Wkに(r-1)/(R-1)を乗算しているのは、WkのレンジをFi、Giのレンジと比べて十分小さくするためである。 Here, what is multiplied by Wk the (r-1) / (R-1) is to sufficiently smaller than the range of Wk Fi, a range of Gi. rはRより小さく、入力画像Fiの局所的な変動と比べても小さくとる。 r is smaller than R, taken smaller than the local variations in the input image Fi. また、2つのフレームは連続している、つまりm=n+1かn=m+1でよいが、連続していなくてもよい。 Further, the two frames are continuous, i.e. m = n + 1 or n = m + 1 and good, but may not be contiguous. また、Limit Rは変換後の画素がレンジ内に収まるようにする関数で、以下のように定義する。 Further, Limit R is a function to allow the pixel after the conversion is within the range defined as follows.

最後に、画像出力部23はエンコーダを内蔵し、画像出力フレームバッファ17に格納されている透かしが埋め込まれた11フレーム分の画像を入力し、エンコードしてメモリに透かしが埋め込まれた動画像データ27aをメモリ27に出力する。 Finally, the image output unit 23 has a built-in encoder, enter the 11 frames images of the watermarked stored in the image output frame buffer 17, the encoded video data in which the watermark is embedded in the memory to output 27a in the memory 27.
以上に処理により、動画像に透かしを埋め込むことができる。 The process above, it is possible to embed a watermark into moving images.

次に、本発明の第2の実施の形態による装置について説明を行う。 Next, a description is given of device according to the second embodiment of the present invention.
本実施の形態による装置は、メモリ上にある透かしが埋め込まれた動画像データから、透かしを検出する電子透かし検出装置である。 Apparatus according to this embodiment, the moving image data in which the watermark in the memory is embedded an electronic watermark detection apparatus for detecting a watermark. 本実施の形態による電子透かし検出装置は、図4のように透かしが埋め込まれた動画像データ27aを格納するメモリ27と、画像入力部63と、前フレーム用フレームバッファ61と、フレーム遅延部57と、後フレーム用フレームバッファ55と、フレーム差分抽出部53と、フレーム差分用フレームバッファ51と、ヒストグラム変換部47と、検出画像用フレーバッファ45、および透かしパターン検出部43と、を有している。 Digital watermark detection apparatus according to the present embodiment comprises a memory 27 for storing the moving image data 27a which the watermark is embedded as in Fig. 4, an image input unit 63, a front frame for a frame buffer 61, frame delay unit 57 If a frame buffer 55 for the rear frame, a frame difference extraction unit 53, a frame difference frame buffer 51, has a histogram conversion unit 47, a detection image for frame buffer 45 and the watermark pattern detector 43, and there.

画像入力部63はデコーダを内蔵し、メモリ27上の透かしが埋め込まれた動画像データ27aをデコードし、画像入力用フレームバッファ61に格納する。 The image input unit 63 has a built-in decoder, decodes the moving image data 27a which the watermark in the memory 27 is embedded, and stores the image input frame buffer 61. フレーム遅延部57は内部にバッファを持ち、画像入力部63からフレーム番号を取得し、前フレーム用フレームバッファ61に格納されている画像を数フレーム格納しておき、後フレーム用フレームバッファ55に出力する。 The frame delay unit 57 has a buffer inside, and acquires the frame number from the image input unit 63, front may be stored several frames an image stored in the frame for the frame buffer 61, the output to the rear frame for frame buffer 55 to.

フレーム差分抽出部55は、前フレーム用フレームバッファ61と後フレーム用フレームバッファ55とに格納されており、同一のパターンがそのまま埋め込まれている画像と、反転して埋め込まれているペアの画像とを入力し、その2つの画像の差分を計算し、フレーム差分用バッファ53に出力する。 Frame difference extraction unit 55 is stored before the frame for the frame buffer 61 to the rear frame for a frame buffer 55, an image in which the same pattern is embedded as it is, the image pairs embedded inverted enter a, it calculates a difference of the two images, and outputs the frame difference buffer 53.

ここで、n番目のフレームにはそのまま透かしパターンが埋めこまれ、m番目のフレームはn番目のフレームのペアで、同じ透かしが反転して埋め込まれているとする。 Here, the n-th of the frame watermark pattern is embedded directly, the m-th frame by a pair of n-th frame, the same watermark and are embedded inverted. n番目のフレームと、m番目のフレームの透かしが埋め込まれている成分の注目画素をそれぞれGn、Gmとすると、出力される差分画像の注目画素ΔGは以下のようになる。 And n-th frame, m th frame of the target pixel ingredients watermark is embedded respectively Gn, when the Gm, the pixel of interest ΔG of the differential image outputted is as follows.

この関数LimitRも(3)式で定義されたものである。 This function LimitR also (3) are as defined in formula.
R/2を足しているのはΔGが0か正の値しかとらないのに対して、Gn−Gmが負の値になることを考慮したものである。 What plus R / 2 whereas only take ΔG is 0 or a positive value is obtained by considering that Gn-Gm is a negative value.

レンジ変換部7は、R/2を閾値とした2値化を行う。 Range conversion unit 7 binarizes that a threshold R / 2. 出力をPとすると以下の式で表すことができる。 Outputs can be represented by the following formula as a P.

電子透かし検出部43は、差分画像用フレームバッファ45に格納された差分画像を入力し、電子透かしとして埋め込まれた付加情報の検出を行う。 Digital watermark detection unit 43 receives the difference image stored in the difference image frame buffer 45, to detect the additional information embedded as a digital watermark. ここで、検出のアルゴリズムは上記第1の実施の形態による電子透かし埋め込み装置の透かしパターン生成部3のものと対応したものである。 Here, the algorithm of detection are those which correspond to those of the watermark pattern generation unit 3 of the first embodiment electronic watermark embedding apparatus according to.

電子透かし検出装置で用いる電子透かしが埋め込まれた動画像データは、電子透かし埋め込み装置で生成されたものをそのまま用いれば良く、一旦ディスプレイに表示し、カメラで取り込んでもよい。 Moving image data embedded with the electronic watermark used in the digital watermark detection apparatus may be used as it is generated by the electronic watermark embedding apparatus, once displayed on the display may be incorporated in the camera. 図6は、透かしが埋め込まれた動画像データ27aをディスプレイ71に写し、表示画面71aの画像をカメラ73により取り込み、画像出力部75を介してメモリに動画像データ77aを格納する様子を示す図である。 Figure 6 is a copy of the video data 27a which the watermark is embedded in the display 71, captures an image of the display screen 71a by the camera 73, illustrates the manner in which to store the video data 77a in the memory via the image output unit 75 it is.

以上に説明したように、本実施の形態による電子透かし埋め込み装置によれば、埋め込みパターンのレンジを入力画像の変動に対して十分小さくとることにより、透かしパターンを人間の目で知覚しにくくすることができる。 As described above, according to the electronic watermark embedding apparatus according to the present embodiment, by taking sufficiently small with respect to change in the input image range of the embedded pattern, be difficult to perceive the watermark pattern in the human eye can.

また、本実施の形態による電子透かし埋め込み装置によれば、埋め込みパターンをフレームのペアの一方に対して反転して埋め込むことにより、透かしが埋め込まれた成分が時間的に平均化されるため、透かしパターンを人間の目で知覚しにくくなる。 Further, according to the electronic watermark embedding apparatus according to the present embodiment, by embedding inverts the embedding pattern for one frame of the pair, for components watermarked it is temporally averaged, the watermark it is difficult to perceive the pattern by the human eye.

一方、本実施の形態による電子透かし検出装置によれば、フレーム差分を取ることにより電子透かしパターンを検出しやすくなる。 On the other hand, according to the electronic watermark detection apparatus according to this embodiment, it becomes easy to detect the electronic watermark pattern by taking a frame difference. このことは、特に2つのフレームの画像がほとんど動いていないときに有効であり、このことを数式で示すことができる。 This is useful when not moving mostly images, especially the two frames may indicate this in formula. 例えば、(4)式に(2)式を代入し、0からR-1のレンジの制限を無視して、Fn=Fmと仮定すれば、フレーム差は以下のようになる。 For example, (4) by substituting (2) into equation from 0 to ignore the limitations of the R-1 of the range, assuming Fn = Fm, frame difference is as follows.

つまり、透かしパターンのみが抽出され、さらにそのレンジが2倍に拡大されることがわかる。 In other words, only the watermark pattern is extracted, it can be seen that the further the range is expanded to double. ただし、(6)式からわかるように、ΔGはR/2を中心とした分布になる。 However, as can be seen from equation (6), .DELTA.G becomes distributed around the R / 2.

一般に2次元コードまたはOCRは、2値化した画像を対象としているため、フレーム差分ΔGをR/2を閾値として2値化することにより、2次元コードまたはOCRを静止画像用の電子透かしの代わりに使用した場合に、それらの検出精度を上げることができる。 Generally in a two-dimensional code or OCR, since that is targeted to the binarized image, by binarizing the frame difference ΔG of R / 2 as a threshold value, instead of the electronic watermark for still images a two-dimensional code or OCR when used, it is possible to increase their detection accuracy.

言い換えると、本実施の形態による電子透かし埋め込み装置および電透かし検出装置によれば、一般に知られている静止画像向けの電子透かしのアルゴリズムだけでなく、2次元シンボルのアルゴリズムやOCRを利用することができるという利点がある。 In other words, according to the electronic watermark embedding apparatus and the photoelectric watermark detecting device according to this embodiment, generally watermarking algorithm still images for known as well, to utilize a two-dimensional symbol algorithms or OCR there is an advantage that it can be.

本発明は、電子透かし技術に利用可能である。 The present invention is applicable to digital watermarking technology.

本発明の第1の実施の形態による電子透かし埋め込み装置の構成例を示す図である。 It is a diagram illustrating a configuration example of the digital watermark embedding apparatus according to a first embodiment of the present invention. 透かしパターン埋め込み部の入力と出力とを示す図である。 It is a diagram showing an input and an output of the watermark pattern embedded portion. 透かしパターン埋め込みにおいて、透かしパターンとそのまま埋め込むフレームと反転して埋め込むフレームとの関係を示す図である。 In the embedded watermark pattern is a diagram showing the relationship between the frame embedding inverted as it is embedded frame watermark pattern. 本発明の第2の実施の形態による電子透かし検出装置の一構成例を示す図である。 According to the second embodiment of the present invention is a diagram showing a configuration example of the digital watermark detection apparatus. フレーム差分抽出部の入力と出力とを示す図である。 Is a diagram showing an input and an output of the frame difference extraction unit. ディスプレイに写した画像をカメラで取り込む様子を示す図である。 It is a diagram showing how to capture an image transferred to a display in the camera.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

A…電子透かし埋め込み装置、3…電子透かしパターン生成部、5…電子透かしパターン用フレームバッファ、11…電子透かしパターン埋め込み部、7…レンジ変換部、15…画像入力用フレームバッファ、17…画像出力用フレームバッファ、21…画像入力部、23…画像出力部、25…メモリ、25a…元動画像データ。 A ... digital watermark embedding apparatus, 3 ... digital watermark pattern generation unit, 5 ... electronic watermark pattern frame buffer, 11 ... electronic watermark pattern embedding unit, 7 ... range conversion unit, 15 ... image input frame buffer, 17 ... image output use the frame buffer, 21 ... image input unit, 23 ... image output unit, 25 ... memory, 25a ... original moving image data.

Claims (18)

  1. 画像内に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み方法であって、動画像を入力する画像入力ステップと、電子透かしパターンを格納する電子透かしパターン格納ステップと、動画像のフレームに電子透かしパターンを埋め込む電子透かしパターン埋め込みステップと、電子透かしパターンを埋めこんだ動画像を出力する画像出力ステップと、を有し、 An electronic watermark embedding method for embedding a watermark in an image, the electronic watermark embedding an image input step of inputting moving image, the electronic watermark pattern storage step of storing the electronic watermark pattern, the watermark pattern in the frame of the moving image includes a pattern embedding step, an image output step of outputting a moving image yelling buried electronic watermark pattern, and
    前記動画像に電子透かしパターンを埋め込むステップにおいて、前記動画像中に電子透かしパターンと該電子透かしパターンの反転パターンとを埋め込むことを特徴とする電子透かし埋め込み方法。 In the step of embedding a digital watermark pattern in the moving image, the electronic watermark embedding method characterized by embedding a reverse pattern of the electronic watermark pattern and electronic watermark pattern in the moving image.
  2. 第1のフレームに前記電子透かしパターンを、前記第1のフレームに隣接する第2のフレームに前記反転パターンを埋め込むことを特徴とする請求項1に記載の電子透かし埋め込み方法。 It said electronic watermark pattern in the first frame, the electronic watermark embedding method according to claim 1, characterized in that embedding the reverse pattern to the second frame adjacent to the first frame.
  3. 画像内に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み方法であって、 An electronic watermark embedding method for embedding a watermark in an image,
    動画像に透かしパターンを埋め込むステップにおいて、埋め込む対象の透かしパターンのレンジを変換するレンジ変換ステップを有することを特徴とする電子透かし埋め込み方法。 In the step of embedding the watermark pattern in the moving image, the electronic watermark embedding method characterized by having a range conversion step of converting the range of the watermark pattern to be embedded.
  4. 前記動画像中に透かしパターンのフレームと該透かしパターンの反転パターンのフレームとを埋め込むことを特徴とする請求項3記載の電子透かし埋め込み方法。 Electronic watermark embedding method according to claim 3, wherein the embedding and the frame of the inverted pattern of the frame and the watermark pattern of the watermark pattern in the moving image.
  5. 前記動画像中に電子透かしパターンを埋め込むステップが、2つで1組のフレームの一方をそのままにして、もう一方を反転して埋め込む透かしパターンのフレームと該透かしパターンの反転パターンのフレームとを埋め込むことを特徴とする請求項4に記載の電子透かし埋め込み方法。 The step of embedding a digital watermark pattern in the moving image, and one of the two Tsude pair of frame intact, embed a reverse pattern of the frame and the watermark pattern of the watermark pattern to be embedded by inverting the other frame electronic watermark embedding method according to claim 4, characterized in that.
  6. 前記レンジ変換ステップのレンジ変換において元のレンジより小さくすることを特徴とする請求項3から5までのいずれか1項に記載の電子透かし埋め込み方法。 Electronic watermark embedding method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the smaller than the original range in range conversion of the range conversion step.
  7. 前記電子透かしは、画像に対する付加情報であることを特徴とする請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。 It said electronic watermark method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the additional information for the image.
  8. 画像内に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み装置であって、 An electronic watermark embedding apparatus for embedding digital watermark into the image,
    動画像を入力する画像入力手段と、 Image input means for inputting a moving picture,
    電子透かしパターンを格納する電子透かしパターン格納手段と、 An electronic watermark pattern storage means for storing the electronic watermark pattern,
    動画像のフレームに電子透かしパターンを埋め込む電子透かしパターン埋め込み手段と、 An electronic watermark pattern embedding means for embedding an electronic watermark pattern in the frame of a moving image,
    電子透かしパターンを埋めこんだ動画像を出力する画像出力手段とを有することを特徴とする電子透かし埋め込み装置。 Electronic watermark embedding apparatus characterized by having an image output means for outputting the moving picture yelling buried electronic watermark pattern.
  9. 電子透かしパターン格納部に格納された透かしパターンのレンジを変換するレンジ変換手段を有することを特徴とする請求項8に記載の電子透かし埋め込み装置。 Electronic watermark embedding apparatus according to claim 8, characterized in that it has a range conversion means for converting the range of the watermark patterns stored in the electronic watermark pattern storage unit.
  10. 前記レンジ変換手段のレンジ変換をもとのレンジより小さくすることを特徴とする請求項9に記載の電子透かし埋め込み装置。 Electronic watermark embedding apparatus according to claim 9, characterized in that less than said range conversion means of range converting the original range.
  11. 前記電子透かしパターン埋め込み手段が、フレームの一部を反転させる手段を有することを特徴とする請求項8から10までのいずれか1項に記載の電子透かし埋め込み装置。 Said electronic watermark pattern embedding means, the digital watermark embedding apparatus according to any one of claims 8, characterized in that it comprises a means for inverting a part of the frame up to 10.
  12. 前記電子透かしパターン埋め込み手段が、電子透かしパターンの2つ1組のフレームの一方をそのままにし、もう一方を反転させる手段を有することを特徴とする請求項8から10までのいずれか1項に記載の電子透かし埋め込み装置。 It said electronic watermark pattern embedding unit, according to it west, any one of claims 8, characterized in that it comprises a means for inverting the other up to 10 one of the two pair of frames of the digital watermark pattern electronic watermark embedding apparatus.
  13. 画像内に埋め込まれた付加情報を検出する電子透かし検出方法であって、 An electronic watermark detecting method of detecting additional information embedded in the image,
    電子透かしパターンが埋め込まれた動画像を入力する画像入力ステップと、 An image input step of inputting a moving image with the digital watermark pattern is embedded,
    動画像の電子透かしパターンが埋め込まれたフレーム差分を抽出するフレーム差分抽出ステップとを有することを特徴とする電子透かし検出方法。 Digital watermark detection method characterized by having a frame difference extracting a frame difference which an electronic watermark pattern of the moving image is embedded.
  14. 画像内に埋め込まれた付加情報を検出する電子透かし検出方法であって、 An electronic watermark detecting method of detecting additional information embedded in the image,
    電子透かしパターンが埋め込まれた動画像を入力する画像入力ステップと、 An image input step of inputting a moving image with the digital watermark pattern is embedded,
    動画像の電子透かしパターンが埋め込まれたフレーム差分を抽出するフレーム差分抽出ステップと、 A frame difference extracting a frame difference which an electronic watermark pattern of the moving image is embedded,
    抽出されたフレーム差分のヒストグラムを変換するヒストグラム変換ステップとを有することを特徴とする電子透かし検出方法。 Digital watermark detection method characterized by having a histogram conversion step of converting a histogram of the extracted frame difference.
  15. 前記ヒストグラム変換ステップのヒストグラム変換が2値化であることを特徴とする請求項14に記載の電子透かし検出方法。 The digital watermark detection method as claimed in claim 14, wherein the histogram conversion of the histogram conversion step is binarized.
  16. 画像内に埋め込まれた付加情報を検出する電子透かし検出装置であって、 An electronic watermark detection apparatus for detecting the additional information embedded in the image,
    電子透かしパターンが埋め込まれた動画像を入力する画像入力手段と、 Image input means for inputting a moving image with the digital watermark pattern is embedded,
    動画像の電子透かしパターンが埋め込まれたフレーム差分を抽出するフレーム差分抽出手段とを有することを特徴とする電子透かし検出装置。 Digital watermark detection apparatus characterized by having a frame difference extracting means for extracting a frame difference which an electronic watermark pattern is embedded in the moving image.
  17. 抽出されたフレーム差分のヒストグラムを変換するヒストグラム変換手段を有することを特徴とする請求項16に記載の電子透かし検出装置。 Electronic watermark detecting apparatus according to claim 16, characterized in that it comprises a histogram conversion means for converting a histogram of the extracted frame difference.
  18. 前記ヒストグラム変換手段のヒストグラム変換が2値化であることを特徴とする請求項17に記載の電子透かし検出装置。 Electronic watermark detecting apparatus according to claim 17, wherein the histogram conversion of the histogram conversion means is binarized.
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