JP2007053687A - 電子透かし埋め込み方法及び装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、画像に対して電子透かしを埋め込む方法において、入力信号の特徴を評価し、この評価結果及びこれにより算出される画質劣化評価結果によって、透かしの埋め込みパターンや埋め込み多重度を決定することで、電子透かしの埋め込みに画質劣化の低減を行う。
【選択図】 図1
Description
入力信号の特徴を評価し、評価値を算出し、記憶手段に格納する埋め込み前信号評価ステップ(ステップ1)と、
記憶手段から評価値を読み出して、該評価値に従って、電子透かしとして重畳される所定のパターンを生成する方式または、パラメータを選択して埋め込みパターンを生成する埋め込みパターン生成ステップ(ステップ2)と、を行う。
入力信号が映像信号であるとき、
埋め込み情報を複数のシンボルに分割する埋め込み情報分割ステップと、
記憶手段から取得した評価値に従って、入力信号の各区間に埋め込むシンボルの多重度を決定する多重度決定ステップと、を行い、
埋め込みパターン生成ステップ(ステップ2)において、
多重度決定ステップで決定された多重度に従って埋め込みパターンを生成する。
多重度決定ステップにおいて、
電子透かしによる画質劣化と検出評価値との関係式に従い、与えられた検出性能目標と画質劣化目標を満たすように多重度を決定する。
埋め込み前信号評価ステップにおいて、
入力信号の透かし検出時ノイズ成分の分散とフレーム間相関とを算出し、記憶手段に格納し、
埋め込みパターン生成ステップにおいて、
記憶手段から取得した分散とフレーム間相関に基づく理論的検出評価値の期待値に従って、所定のパターンを生成する方式またはパラメータを選択する。
埋め込み前信号評価ステップにおいて、
映像信号に対して時間時刻方向の畳み込みフィルタを適用し、フィルタ結果の透かし検出時ノイズ成分の分散とフレーム間相関とを算出する。
埋め込み前信号評価ステップにおいて、
映像信号の動きの大きさを測定し、その大きさまたは分散値を算出する。
映像信号の動きの大きさと画質劣化の関係を用いて、与えられた画質劣化目標を満たすように電子透かしの埋め込み強度を決定するステップを行う。
埋め込み前信号評価ステップ(ステップ1)において、
入力信号の区間内の部分領域を単位に評価を行い、
埋め込みパターン生成ステップ(ステップ2)において、
入力信号の区間内の部分領域を単位に所定のパターンを生成する方式または、パラメータを選択する。
入力信号の特徴を評価し、評価値を算出し、記憶手段120に格納する埋め込み前信号評価手段111と、
記憶手段120から評価値を読み出して、該評価値に従って、電子透かしとして重畳される所定のパターンを生成する方式または、パラメータを選択して埋め込みパターンを生成する埋め込みパターン生成手段102と、を有する。
入力信号が映像信号であるとき、
埋め込み情報を複数のシンボルに分割する埋め込み情報分割手段と、
記憶手段から取得した評価値に従って、入力信号の各区間に埋め込むシンボルの多重度を決定する多重度決定手段と、を更に有し、
埋め込みパターン生成手段102は、
多重度決定手段で決定された多重度に従って埋め込みパターンを生成する手段を含む。
多重度決定手段は、
電子透かしによる画質劣化と検出評価値との関係式に従い、与えられた検出性能目標と画質劣化目標を満たすように多重度を決定する手段を含む。
埋め込み前信号評価手段111は、
入力信号の透かし検出時ノイズ成分の分散とフレーム間相関とを算出し、記憶手段に格納する手段を含み、
埋め込みパターン生成手段102は、
記憶手段から取得した分散とフレーム間相関に基づく理論的検出評価値の期待値に従って、所定のパターンを生成する方式またはパラメータを選択する手段を含む。
埋め込み前信号評価手段111は、
映像信号に対して時間時刻方向の畳み込みフィルタを適用し、フィルタ結果の透かし検出時ノイズ成分の分散とフレーム間相関とを算出する手段を含む。
埋め込み前信号評価手段111は、
映像信号の動きの大きさを測定し、その大きさまたは分散値を算出する手段を含む。
映像信号の動きの大きさと画質劣化の関係を用いて、与えられた画質劣化目標を満たすように電子透かしの埋め込み強度を決定する手段を更に有する。
埋め込み前信号評価手段111は、
入力信号の区間内の部分領域を単位に評価を行う手段を含み、
埋め込みパターン生成手段102は、
入力信号の区間内の部分領域を単位に所定のパターンを生成する方式または、パラメータを選択する手段を含む。
さらに、請求項1に記載された電子透かし埋め込み方法及び請求項10に記載された電子透かし埋め込み装置によれば、電子透かしの埋め込みの対象となる信号の特性と、所与の電子透かし検出性能目標に応じて、最適な電子透かし方式を選択することができ、透かしによる知覚的な画質劣化を同程度に保ったまま、検出の精度を向上させることができる。
さらに、請求項2に記載された電子透かし埋め込み方法及び請求項11に記載された電子透かし埋め込み装置によれば、電子透かし埋め込みの対象となる信号の特性に応じて、最適なすりガラス効果抑制の効果をもつ電子透かし方式を選択することができ、透かしによる視覚的な画質劣化を抑えることができる。
さらに、請求項3に記載された電子透かし埋め込み方法及び請求項12に記載された電子透かし埋め込み装置によれば、電子透かしの埋め込みの対象となる信号の特性と、所与の電子透かし検出性能目標に応じて、最適なすりガラス効果抑制の効果を持つ電子透かし方式を自動的に選択することができ、透かしによる視覚的な画質劣化を同程度に保ったまま、容易に検出の精度を向上させることができる。
<埋め込み多重度に応じて埋め込み強度を切り替える電子透かし埋め込み方法>
さらに、請求項4に記載された電子透かし埋め込み方法及び請求項13に記載された電子透かし埋め込み装置によれば、決定した多重度に応じて、目標の画質劣化の程度を満たす最適な電子透かし埋め込みを自動的に行うことができ、透かしによる視覚的な画質劣化を同程度に保ったまま、容易に検出の精度を向上させることができる。
さらに、請求項5に記載された電子透かし埋め込み方法及び請求項14に記載された電子透かし埋め込み装置によれば、目標とする埋め込み強度と検出精度に応じ、理論的な検出評価値に従う条件を用いることができ、理論的に最適な電子透かし埋め込みを行うことができる。
さらに、請求項6に記載の電子透かし埋め込み方法及び請求項15に記載された電子透かし埋め込み装置によれば、映像信号のフレーム間の相関による影響を抑え、透かし検出時ノイズ成分の分散を小さくすることによって向上した電子透かし検出性能に従って電子透かし方式の制御ができ、その結果、精度よく最適な電子透かし方式の制御を行うことができる。
さらに、請求項7に記載された電子透かし埋め込み方法及び請求項16に記載された電子透かし埋め込み装置によれば、透かし埋め込みの対象となる信号においてすりガラス効果が引き起こされる程度に応じて、最適な電子透かし埋め込みを行うことができ、その結果、画質劣化を防ぐことができる。
さらに、請求項8に記載された電子透かし埋め込み方法及び請求項17に記載された電子透かし埋め込み装置によれば、映像信号の評価結果に応じて、目標の画質劣化の程度を満たす最適な電子透かし埋め込みを自動的に行うことができ、透かしによる視覚的な画質劣化を同程度に保ったまま、容易に検出の精度を向上させることができる。
さらに、請求項9に記載された電子透かし埋め込み方法及び請求項18に記載された電子透かし埋め込み装置によれば、目標とする埋め込み強度と検出精度と品質水準に応じ、入力信号の区間内の部分領域ごとに最適な電子透かし埋め込みを行うことができ、その結果全体としての画質劣化を最小に抑えつつ、検出精度を高めることができる。
電子透かし埋め込みのモデルとして、動画像の各フレーム毎に次式で表される透かし埋め込みを行うモデルを考える。なお、以下の記載において“→”はベクトルを示す。また、例えば、
ここで、
W→:透かし埋め込み済み信号;
α:透かし埋め込み強度;
X→:透かし信号;
N→:フレーム原画像信号;
とする。また、X→の各要素は平均0、分散1に正規化されているものとする。
W→={w1,w2,…,wL}
X→={x1,x2,…,xL}
N→={n1,n2,…,nL}
とする。Lは各ベクトルの次元である。
上記の式(1)の電子透かし埋め込みモデルで埋め込まれた電子透かしの検出を、検出性能評価指標として次の透かし検出評価値を用いて行う電子透かし検出モデルを考える。
パターン加算型電子透かしモデルの変形として、次のような電子透かし埋め込みを考える。
・方法1:
k枚のフレーム画像の中から、目的の透かし信号Xi→が含まれているn枚のフレーム画像を選択して重畳した画像に対して検出を行う。
・方法2:
k枚のフレーム画像全てを重畳した画像に対して検出を行う。
・方法1´:
k枚のフレーム画像の中から、目的の透かし信号Xi→が含まれているn枚のフレーム画像を選択し、各フレーム画像に対して検出を行い、n回の検出試行の結果を総合して判定を行う。
・方法2´:
k枚のフレーム画像全てに対し、各々検出を行い、k回の検出試行の結果を総合して判定を行う。
以下で方法1による検出を行った場合の検出評価値について考察する。
以下で方法2による検出を行った場合の検出評価値について考察する。
式(6)(7)(9)の検出評価値について、所定のσn 2,kに対してαを変化させたときのグラフの概形を図示すると、図3のようになる。
・nが小さい場合は、方法1のようにフレームの同期が取れていれば高い検出評価値を得ることができる一方、フレームの同期がとれていなければ低い検出評価値となる。
・nが大きい場合は、方法1のようにフレームの同期がとれていてもnが小さいときほどの検出評価値を得ることはできない一方、フレームの同期が取れていない場合は検出評価値が底上げされる。
多重度nが大きいとき、所定の数のフレームの中で個々のシンボルの含まれるフレームの割合が大きくなる。その結果、電子透かしのパターンがすりガラスとして見えやすくなり全体として画質劣化が大きくなるといえる。一方、すりガラス効果の程度は、原画像信号の特徴にも依存している。さらに、画質劣化は電子透かしの埋め込み強度によっても変化する。
今、電子透かしの検出性能目標として、目標とする検出評価値ρ0及び画質劣化の程度β0が与えられたときに次の条件を満たす電子透かし埋め込み方式を考える。
パターン加算型電子透かしモデルに従う電子透かしとして、例えば次のようなものが挙げられる。なお、本発明は、ここであげる電子透かし方式に限定するものではなく、この他の電子透かし方式であっても構わないことはいうまでもない。
(1)電子透かし情報としてkビットの情報を用意する。
以下の手順により、電子透かしの埋め込まれた映像から、j番目のビット値を取り出す。但し、事前にフレームの同期が取れているものとする。
以下の手順により、電子透かしの埋め込まれた映像からj番目のビット値を取り出す。
まず、本発明の前提となる基本的な電子透かし埋め込み装置の構成について説明する。
埋め込みパターン生成部802における埋め込みパターン生成は、例えば、次のような手順によって行われる。
R=P1+P3+P4
のように計算し、このときRはシンボル1,3,4をそれぞれ「含む」と呼ぶことにする。また、選択した拡散パターンの個数nの値が、前述のパターン加算型電子透かしモデルの変形で述べた多重度に相当する。
本実施の形態では、多重度と強度を制御する電子透かし埋め込み装置について説明する。
本実施の形態では、動きベクトル評価によるすりガラス抑制埋め込み制御について説明する。
p=amv+bσv 2
を求め、pが所定の閾値を越えているかどうかで制御するようにされていてもよい。但し、a,bは予め決められた重み付けパラメータである。
本実施の形態では動きベクトル評価結果に基づいたシンボル多重度決定について説明する。
本実施の形態では、検出性能目標に応じて動きベクトルを利用した埋め込みについて説明する。
101、801,1101,1201,1301 埋め込み情報分割部
102,802,1102,1202,1302 埋め込みパターン生成手段、埋め込みパターン生成部
103,803,1103、1203,1303 埋め込みパターン重畳部
104、804,1104,1204,1304 埋め込み情報
105,805,1105,1205,1305 埋め込み前信号
106,806,1106,1206,1306 埋め込み済み信号
111,1111,1211,1311 埋め込み前信号評価手段、埋め込み前信号評価部
112、1212,1312 多重度決定部
113,1313 埋め込み強度決定部
114,1314 検出性能目標
115,1315 画質劣化目標
120 記憶手段
601,701 条件に該当する領域
800,1100,1200,1300 電子透かし埋め込み装置
1001 埋め込みパターン
Claims (19)
- 入力信号に対して、入力信号の各区間に、埋め込み情報に基づいて構成された所定のパターンを、人間の知覚に感知されにくいように重畳する電子透かし埋め込み方法であって、
前記入力信号の特徴を評価し、評価値を算出し、記憶手段に格納する埋め込み前信号評価ステップと、
前記記憶手段から前記評価値を読み出して、該評価値に従って、電子透かしとして重畳される前記所定のパターンを生成する方式または、パラメータを選択して埋め込みパターンを生成する埋め込みパターン生成ステップと、
を行うことを特徴とする電子透かし埋め込み方法。 - 前記入力信号が映像信号であるとき、
前記埋め込み情報を複数のシンボルに分割する埋め込み情報分割ステップと、
前記記憶手段から取得した前記評価値に従って、前記入力信号の各区間に埋め込むシンボルの多重度を決定する多重度決定ステップと、を行い、
前記埋め込みパターン生成ステップにおいて、
前記多重度決定ステップで決定された前記多重度に従って埋め込みパターンを生成する、
請求項1記載の電子透かし埋め込み方法。 - 前記多重度決定ステップにおいて、
電子透かしによる画質劣化と検出評価値との関係式に従い、与えられた検出性能目標と画質劣化目標を満たすように多重度を決定する、
請求項2記載の電子透かし埋め込み方法。 - 予め求められた多重度と画質劣化の関係を用いて、与えられた画質劣化目標を満たすように電子透かしの埋め込み強度を決定する埋め込み強度ステップを更に行う請求項2または、3記載の電子透かし埋め込み方法。
- 前記埋め込み前信号評価ステップにおいて、
前記入力信号の透かし検出時ノイズ成分の分散とフレーム間相関とを算出し、前記記憶手段に格納し、
前記埋め込みパターン生成ステップにおいて、
前記記憶手段から取得した前記分散と前記フレーム間相関に基づく理論的検出評価値の期待値に従って、前記所定のパターンを生成する方式またはパラメータを選択する、
請求項1乃至4のいずれか1項記載の電子透かし埋め込み方法。 - 前記入力信号が映像信号であるとき、
前記埋め込み前信号評価ステップにおいて、
前記映像信号に対して時間時刻方向の畳み込みフィルタを適用し、フィルタ結果の透かし検出時ノイズ成分の分散とフレーム間相関とを算出する、
請求項1乃至5のいずれか1項記載の電子透かし埋め込み方法。 - 前記入力信号が映像信号であるとき、
前記埋め込み前信号評価ステップにおいて、
前記映像信号の動きの大きさを測定し、その大きさまたは分散値を算出する、
請求項1乃至6のいずれか1項記載の電子透かし埋め込み方法。 - 前記映像信号の動きの大きさと画質劣化の関係を用いて、与えられた画質劣化目標を満たすように電子透かしの埋め込み強度を決定するステップを行う、
請求項7記載の電子透かし埋め込み方法。 - 前記埋め込み前信号評価ステップにおいて、
前記入力信号の区間内の部分領域を単位に評価を行い、
前記埋め込みパターン生成ステップにおいて、
前記入力信号の区間内の部分領域を単位に前記所定のパターンを生成する方式または、パラメータを選択する、
請求項1乃至8記載の電子透かし埋め込み方法。 - 入力信号に対して、入力信号の各区間に、埋め込み情報に基づいて構成された所定のパターンを、人間の知覚に感知されにくいように重畳する電子透かし埋め込み装置であって、
前記入力信号の特徴を評価し、評価値を算出し、記憶手段に格納する埋め込み前信号評価手段と、
前記記憶手段から前記評価値を読み出して、該評価値に従って、電子透かしとして重畳される前記所定のパターンを生成する方式または、パラメータを選択して埋め込みパターンを生成する埋め込みパターン生成手段と、
を有することを特徴とする電子透かし埋め込み装置。 - 前記入力信号が映像信号であるとき、
前記埋め込み情報を複数のシンボルに分割する埋め込み情報分割手段と、
前記記憶手段から取得した前記評価値に従って、前記入力信号の各区間に埋め込むシンボルの多重度を決定する多重度決定手段と、を更に有し、
前記埋め込みパターン生成手段は、
前記多重度決定手段で決定された前記多重度に従って埋め込みパターンを生成する手段を含む、
請求項10記載の電子透かし埋め込み装置。 - 前記多重度決定手段は、
電子透かしによる画質劣化と検出評価値との関係式に従い、与えられた検出性能目標と画質劣化目標を満たすように多重度を決定する手段を含む、
請求項11記載の電子透かし埋め込み装置。 - 予め求められた多重度と画質劣化の関係を用いて、与えられた画質劣化目標を満たすように電子透かしの埋め込み強度を決定する埋め込み強度決定手段を更に有する請求項11または、12記載の電子透かし埋め込み装置。
- 前記埋め込み前信号評価手段は、
前記入力信号の透かし検出時ノイズ成分の分散とフレーム間相関とを算出し、前記記憶手段に格納する手段を含み、
前記埋め込みパターン生成手段は、
前記記憶手段から取得した前記分散と前記フレーム間相関に基づく理論的検出評価値の期待値に従って、前記所定のパターンを生成する方式またはパラメータを選択する手段を含む、
請求項10乃至13のいずれか1項記載の電子透かし埋め込み装置。 - 前記入力信号が映像信号であるとき、
前記埋め込み前信号評価手段は、
前記映像信号に対して時間時刻方向の畳み込みフィルタを適用し、フィルタ結果の透かし検出時ノイズ成分の分散とフレーム間相関とを算出する手段を含む、
請求項10乃至14のいずれか1項記載の電子透かし埋め込み装置。 - 前記入力信号が映像信号であるとき、
前記埋め込み前信号評価手段は、
前記映像信号の動きの大きさを測定し、その大きさまたは分散値を算出する手段を含む、
請求項10乃至15のいずれか1項記載の電子透かし埋め込み装置。 - 前記映像信号の動きの大きさと画質劣化の関係を用いて、与えられた画質劣化目標を満たすように電子透かしの埋め込み強度を決定する手段を更に有する
請求項16記載の電子透かし埋め込み装置。 - 前記埋め込み前信号評価手段は、
前記入力信号の区間内の部分領域を単位に評価を行う手段を含み、
前記埋め込みパターン生成手段は、
前記入力信号の区間内の部分領域を単位に前記所定のパターンを生成する方式または、パラメータを選択する手段を含む、
請求項10乃至17記載の電子透かし埋め込み装置。 - コンピュータを、請求項10乃至18記載の電子透かし埋込装置として機能させることを特徴とする電子透かし埋込プログラム。
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