JP2007324720A

JP2007324720A - 電子透かし方式

Info

Publication number: JP2007324720A
Application number: JP2006150135A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Suzuki; 光義鈴木; Hiroshi Ito; 浩伊藤; Ryosuke Fujii; 亮介藤井; Kotaro Asai; 光太郎浅井; Atsumichi Murakami; 篤道村上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2026-05-30
Also published as: JP4410217B2

Abstract

【課題】コンテンツから抽出した誤り訂正前符号語データの信頼度を定量的に判断できる電子透かし方式を得る。
【解決手段】埋め込み情報に冗長ビットを付加して情報の誤り訂正符号語を生成する誤り訂正符号化手段１１と、情報の誤り訂正符号語を電子透かし情報としてコンテンツに埋め込む電子透かし埋め込み手段１２とを有する電子透かし埋め込み処理部１０と、コンテンツから電子透かし情報を検出する電子透かし検出手段２１と、埋め込み情報を取り出す誤り訂正復号手段２２とを有する電子透かし検出処理部２０とを備え、誤り訂正復号手段２２は、電子透かし検出手段２１で検出された誤り訂正前符号語と誤り訂正符号化手段１１で生成された情報の誤り訂正符号語とのハミング距離に応じた危険度を算出し、危険度と許容危険度との比較に基づいて適切な埋め込み情報の取り出しを行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像や音声などのコンテンツに情報を埋め込む電子透かし方式に関する。

電子透かしは、画像や音声などのコンテンツの空間的相関あるいは時間的相関などを利用して、人間の目や耳に感知できないように情報を埋め込む技術である。コンテンツの性質によっては、埋め込んだ情報を検出するときに、完全な情報として復元できないことが多い。この対策として、誤り訂正符号を用いて誤検出率を低下させる手法がある（例えば、特許文献１、２参照）。

図８は、従来の電子透かし方式の構成図である。図８の電子透かし方式は、電子透かし埋め込み処理部１０および電子透かし検出処理部２０で構成される。そして、電子透かし埋め込み処理部１０は、誤り訂正符号化手段１１および電子透かし埋め込み手段１２を備えている。一方、電子透かし検出処理部２０は、電子透かし検出手段２１および誤り訂正復号手段２２を備えている。

次に、従来の電子埋め込み方式の動作について説明する。電子透かし埋め込み処理部１０の誤り訂正符号化手段１１は、埋め込み情報に冗長ビットを付加し、誤り訂正符号語を生成する。ここで、埋め込み情報とは、著作者、流通経路、埋め込み日時などに相当するコンテンツに埋め込みたい情報である。また、埋め込み情報に対応して訂正符号化手段１１により生成された誤り訂正符号語のことを、他のものと区別するために、以下の説明では「情報の誤り訂正符号語」と称す。

図８の例では、誤検出率を低下させるために、２０ビットのバイナリーデータである埋め込み情報に対して、１９９８０ビットからなる冗長ビットを付加し、符号長２００００ビットの情報の誤り訂正符号語を得る場合を示している。電子透かし埋め込み手段１２は、生成された情報の誤り訂正符号語を電子透かし情報として、オリジナルコンテンツに対して埋め込むための電子透かし埋め込み処理を行い、電子透かし埋め込みコンテンツを得る。

同一のコンテンツに対して、個別の埋め込み情報の電子透かし埋め込み処理を行なうと、見た目は同じであるが、埋め込んだ内容の異なる多くの電子透かし埋め込みコンテンツが生成され、市場に出回る。不正ユーザは、市場に出回ったコンテンツを幾つか部分的に結託することにより、コンテンツの出所を示す電子透かし情報を消そうと試みる。例えば、不正ユーザは、図８に示すように、入手した４つのコンテンツ１〜コンテンツ４を結託して、１つの結託後コンテンツを得て、不正にコピーして市場で販売する。

このような不正ユーザにより生成され、市場で販売された結託後コンテンツに対して、電子透かし検出処理部２０の電子透かし検出手段２１は、その結託後コンテンツから電子透かし情報の検出を行い、結託後コンテンツから２００００ビットの誤り訂正符号語を得る。電子透かし検出手段２１により、コンテンツから検出された電子透かし情報に対応する誤り訂正符号語のことを、他のものと区別するために、以下の説明では「誤り訂正前符号語」と称す。誤り訂正復号手段２２は、結託後コンテンツから得られた誤り訂正前符号語に対して誤り訂正を行い、２０ビットの検出情報を得る。

図９は、従来の電子透かし方式による電子透かしの例示図である。多くのビット（先の図８の例では２００００ビットに相当）を埋め込むために、例えば、画像フレームの各画素の輝度値（８ビット画像では０〜２５５の値をとる）の最下位のビットを、ビット「０」を埋め込むときは「０」に、ビット「１」を埋め込むときは「１」にする。埋め込む画素の位置は、乱数等で決定し、同一の位置に重ならないようにする。

この埋め込み処理時における位置情報は、保存しておき、電子透かし検出処理部２０での埋め込み検出処理時に使う。コンテンツに攻撃がなかった場合には、全ての情報を正確に検出できるが、コンテンツにフィルタなどの攻撃がかけられた場合には、電子透かし検出手段２１で検出された誤り訂正前符号語の情報は、多くの誤りを含む。

図１０は、従来の電子透かし方式における誤り訂正符号語の空間を示した図である。ここで、図１０に示す（ｎ、ｋ）誤り訂正符号の空間は、埋め込み情報ｋ＝２０ビットに対して、１９９８０ビットの冗長ビットを付加して、ｎ＝２００００ビットの情報の誤り訂正符号語を生成する誤り訂正符号の空間の一部を示している。

より具体的には、図１０において、黒丸は、埋め込み情報（２^２０＝１．０４×１０^６個に相当）に対応して、誤り訂正符号化手段１１で生成される情報の誤り訂正符号語の一部を示している。また、白丸は、電子透かし検出手段２１で検出された誤り訂正前符号語を示している。ｎ＝２００００ビットの情報の誤り訂正符号語の総数は、下式の個数として求められる。
符号語総数＝２^{２００００}＝３．９８×１０^６０２０

誤り訂正復号手段２２は、白丸で示された電子透かし検出後の誤り訂正前符号語から最もハミング距離の近い黒丸で示された情報の誤り訂正符号語が埋め込まれていたと判定し、その情報の誤り訂正符号語に対応する埋め込み情報を検出情報として得る。

特開２００６−２５４０９号公報特開２００４−１６３８８５号公報

しかしながら、従来技術には次のような課題がある。図１０に示したような従来の検出方式では、検出された誤り訂正前符号語に対して、ハミング距離の最も近い情報の誤り訂正符号語を検出して、埋め込まれていた電子透かし情報として抽出する。このため、ビット誤り率が高く、信頼性の低い誤り訂正前符号語に対しても、情報無検出という判断を行っていない。

さらに、通信路でデータを送る場合の誤り訂正は、各ビットを「１」または「０」に訂正する方法であるが、コンテンツから電子透かしで検出する情報は、「１」または「０」以外に、情報が埋め込まれていない可能性がある。したがって、埋め込まれていない場合に対応するためにも、「１」検出、「０」検出以外に、情報無検出という結果を出すことが課題となる。

本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、コンテンツから抽出した誤り訂正前符号語データの信頼度を定量的に判断し、電子透かし情報の適切な取り出しを行うことのできる電子透かし方式を得ることを目的とする。

本発明に係る電子透かし方式は、埋め込み情報に冗長ビットを付加して情報の誤り訂正符号語を生成する誤り訂正符号化手段と、誤り訂正符号化手段で生成された情報の誤り訂正符号語を電子透かし情報としてオリジナルコンテンツにあらかじめ埋め込む電子透かし埋め込み手段とを有する電子透かし埋め込み処理部と、攻撃されたコンテンツから電子透かし情報を検出する電子透かし検出手段と、電子透かし検出手段で検出された電子透かし情報に基づいて埋め込み情報を取り出す誤り訂正復号手段とを有する電子透かし検出処理部とを備えた電子透かし方式において、誤り訂正復号手段は、電子透かし検出手段により検出された電子透かし情報を誤り訂正前符号語とし、誤り訂正前符号語と誤り訂正符号化手段で生成された情報の誤り訂正符号語とのハミング距離に応じた危険度を算出し、危険度が所定の許容危険度以上である場合には、誤り訂正前符号語を無検出データと判断して埋め込み情報の取り出しを行わず、危険度が所定の許容危険度未満である場合には、誤り訂正前符号語を検出データと判断して埋め込み情報の取り出しを行うものである。

本発明によれば、電子透かし検出処理部で検出した誤り訂正前符号語と、電子透かし埋め込み処理部で生成される情報の誤り訂正符号語とのハミング距離に応じた危険度を算出し、所定の許容危険度と比較することにより、コンテンツから抽出した誤り訂正前符号語データの信頼度を定量的に判断し、電子透かし情報の適切な取り出しを行うことのできる電子透かし方式を得ることができる。

以下、本発明の電子透かし方式の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
本発明の電子透かし方式は、ハミング距離に応じた危険度という定量的な判定尺度を導入することにより、コンテンツから抽出した誤り訂正前符号語データの信頼度を定量的に判断し、電子透かし情報の適切な取り出しを行うことを特徴とするものである。

さらに、埋め込み処理側では、複数の鍵を用いたスクランブル処理を施して個別の電子透かし情報を埋め込んだ複数のコンテンツを生成しておき、検出処理側では、不正ユーザによる結託後コンテンツに対して、複数の鍵を用いたデスクランブル処理を施して電子透かし情報の検出を行う。これにより、結託後コンテンツに埋め込まれている１以上の電子透かし情報を取り出すことができ、不正ユーザへの情報流出先を特定できることを特徴とするものである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の電子透かし方式における誤り訂正符号語の空間を示した図である。ここで、図１に示す（ｎ、ｋ）誤り訂正符号の空間は、従来技術で示した図１０の空間と同様に、埋め込み情報ｋ＝２０ビットに対して、１９９８０ビットの冗長ビットを付加して、ｎ＝２００００ビットの情報の誤り訂正符号語を生成する誤り訂正符号の空間を示しており、（ｎ、ｋ）＝（２００００、２０）である。

また、本実施の形態１における電子透かし方式の構成は、図８に示した従来の電子透かし方式と基本的に同一である。ここで、本発明の電子透かし方式においては、電子透かし検出手段２１で検出された誤り訂正前符号語のデータ信頼度を定量的に評価するために、「危険度」という定量的な評価尺度を導入した点を特徴としている。

この「危険度」は、従来技術と同一の電子透かし検出を行って得られた誤り訂正前符号語と、電子透かし埋め込み処理部で生成される情報の誤り訂正符号語とに基づいて、次のように定義するものとする。すなわち、符号語の総数（２^{２００００}）／情報の総数（２^２０）（ある１つの情報に訂正される符号語の総数の平均）に対する、検出した誤り訂正前符号語と情報の誤り訂正符号語のハミング距離内にある符号語の総数の割合を、誤り訂正符号語に対応して推定された危険度と定義する。この推定された危険度は、検出した誤り訂正前符号語が情報の誤り訂正符号語に近づけば近づくほど小さくなる。

誤り訂正前符号語の危険度をＲ、あらかじめ設定された許容危険度に相当する閾値をＴとすると、誤り訂正復号手段２２は、危険度Ｒを算出して閾値Ｔの比較を行い、
Ｒ＜Ｔ
となる場合には、検出された誤り訂正前符号語を検出データであると判断し、誤り訂正前符号語に基づく埋め込み情報を検出情報として取り出す。

一方、
Ｒ≧Ｔ
となる場合には、誤り訂正復号手段２２は、検出された誤り訂正前符号語を無検出データであると判断し、検出情報の取り出しを行わないこととなる。あるいは、誤り訂正復号手段２２は、検出情報の取り出しを行った後に、上述の判断と同様にして危険度Ｒと閾値Ｔの大小関係から、検出情報の採用、却下を行うことも可能である。

次に、閾値をＴ＝１０^−３とし、電子透かし検出での各ビットの誤り率の違いに対し、誤り訂正前符号語を得たときの危険度を推定したときの情報検出の是非について、具体的に説明する。

（ケース１）電子透かし検出での各ビットの誤り率が４０％のとき
２００００ビットの誤り訂正前符号語に最も近い情報の誤り訂正符号語のハミング距離は、２００００×０．４＝８０００（８０００ビットが誤っている）であり、推定の危険度Ｒは、下式となる。

Ｒ＝ＳＵＭ（ＣＯＭＢ（２００００、ｉ））×２^２０／２^{２００００}
＝２．３１×１０^−１７１
（ただし、ｉ＝０〜８０００）

ここで、ＣＯＭＢ（２００００、ｉ）は、２００００個からｉ個を取り出すときの組み合わせであり、ＳＵＭ（ａ（ｉ））（ｉ＝０〜８０００）は、ａ（ｉ）のｉ＝０〜８０００の累計である。すなわち、上式は、図１において、黒丸で示された情報の誤り訂正符号語から、ハミング距離が８０００ビット以内の範囲（図１の点線の円で示された範囲に相当）に入る誤り訂正前符号語の割合を示している。

また、閾値Ｔは、図１の実線の円で示された範囲に相当し、Ｔ＝１０^−３と設定した場合には、図１の四角で囲まれた誤り訂正符号語の空間全体の面積を１とすると、実線の円の面積の総和が、１０^−３となっていることに相当する。これを言い換えると、Ｔ＝１０^−３と設定することは、検出された誤り訂正前符号語が、情報の誤り訂正符号語と９９．９％以上一致していることを意味している。

そして、各ビットの誤り率が４０％のときは、Ｔ＝１０^−３、Ｒ＝２．３１×１０^−１７１であることから、Ｒ＜Ｔの関係が成立する。従って、誤り訂正復号手段２２は、ビットの誤り率が４０％である場合には、算出した危険度Ｒと閾値Ｔとの比較結果から、誤り訂正前符号語に基づいて検出される検出情報が正しいものであると判断できる。

（ケース２）電子透かし検出での各ビットの誤り率が４７．５％のとき
２００００ビットの誤り訂正前符号語に最も近い情報の誤り訂正符号語のハミング距離は、２００００×０．４７５＝９５００（９５００ビットが誤っている）であり、推定の危険度Ｒは、下式となる。

Ｒ＝ＳＵＭ（ＣＯＭＢ（２００００、ｉ））×２^２０／２^{２００００}
＝８．３９×１０^−７
（ただし、ｉ＝０〜９５００）

ケース１と同様に、この場合も、Ｔ＝１０^−３、Ｒ＝８．３９×１０^−７であることから、Ｒ＜Ｔの関係が成立する。従って、誤り訂正復号手段２２は、ビットの誤り率が４７．５％である場合にも、算出した危険度Ｒと閾値Ｔとの比較結果から、誤り訂正前符号語に基づいて検出される検出情報が正しいものであると判断できる。

（ケース３）電子透かし検出での各ビットの誤り率が４８％のとき
２００００ビットの誤り訂正前符号語に最も近い情報の誤り訂正符号語の距離は、２００００×０．４８＝９６００（９６００ビットが誤っている）であり、推定の危険度Ｒは、下式となる。

Ｒ＝ＳＵＭ（ＣＯＭＢ（２００００、ｉ））×２^２０／２^{２００００}
＝８．３９×１０^−３
（ただし、ｉ＝０〜９６００）

この場合には、Ｔ＝１０^−３、Ｒ＝８．３９×１０^−３であることから、Ｒ≧Ｔの関係が成立する。従って、誤り訂正復号手段２２は、ビットの誤り率が４８％である場合には、算出した危険度Ｒと閾値Ｔとの比較結果から、誤り訂正前符号語に基づいて検出される検出情報が却下すべきものであると判断できる。

（ケース４）２００００ビットの誤り訂正前符号語（１７）に最も近い情報の誤り訂正符号語の距離が９５７５（９５７５ビットが誤っている）のとき
この場合の推定の危険度Ｒは、下式となる。

Ｒ＝ＳＵＭ（ＣＯＭＢ（２００００、ｉ））×２^２０／２^{２００００}
＝１０^−３
（ただし、ｉ＝０〜９５７５）

すなわち、このケース４は、各ビットの誤り率が４７．８７５％である場合に相当し、この場合には、Ｔ＝Ｒとなる。従って、ビットの誤り率が４７．８７５％である場合が、誤り訂正復号手段２２が検出情報を却下する判断を行うための境界になる。

以上のように、実施の形態１によれば、検出された誤り訂正前符号語から、情報の誤り訂正符号語に対するハミング距離に応じた危険度を求めることにより、誤り訂正前符号語のビット誤り率を推定でき、コンテンツから抽出した誤り訂正前符号語データの信頼度を定量的に判断できる電子透かし方式を実現できる。さらに、算出した危険度が所定の許容危険度以上の場合には、無検出と判断して検出情報を却下することができる。

さらに、埋め込みたい情報に対し、かなり多くの冗長ビットをもつ誤り訂正方式により情報の誤り訂正符号語を生成することにより、各ビットがノイズ等である誤り率（５０％未満）で誤ったときに、その符号語に訂正できる情報検出となる検出領域と、訂正困難で情報が検出できない無検出領域とを、危険度によって定量的に判別することが可能となる。さらに、許容危険度の設定により、検出領域は、無検出領域に比べて十分小さく設定でき、誤り率５０％のランダムデータでは、必ず無検出とすることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、符号長２００００ビット分の電子透かし情報を埋め込む場合について説明した。本実施の形態２では、同様の２００００ビット分の電子透かし情報を、繰り返し符号を使用して埋め込む場合について説明する。

簡単のために、電子透かしの各ビットの誤検出率が２０％で、誤り訂正符号として繰り返し符号を用いたときの例を説明する。コンテンツＣ１への２０ビット分の埋め込み情報をＩ（Ｃ１、ｉ）（ｉ＝１〜２０、コンテンツＣ１の第ｉ番ビット）とする。そして、コンテンツの全体にＩ（Ｃ１、１）〜Ｉ（Ｃ１、２０）を各々１０００回埋め込み、合計２００００ビット埋め込む。

電子透かし検出処理部２０では、コンテンツから埋め込んだ情報を検出するが、コンテンツ自体が圧縮符号化などで攻撃されると、埋め込んだデータがそのまま検出できず、２０％の誤りを含む。

図２は、本発明の実施の形態２による各ビットの繰り返し符号の誤り訂正符号の空間を示した図である。誤検出率が２０％である場合には、情報の１つのビットＩ（Ｃ１、１）について、電子透かしで検出した１０００ビットのうち８００ビットが誤りなしで、２０％の２００ビットが誤りである。従来の多数決判定では８０％側のビットが選ばれる。

この場合のビット毎の危険度Ｒ１は、
危険度Ｒ１＝ＳＵＭ（ＣＯＭＢ（１０００、ｉ））×２／２^１０００
＝１．６５×１０^−８５
（ただし、ｉ＝０〜２００）
である。

次に、符号語としての危険度Ｒを求める。各ビットの誤検出率は、ともに２０％であり、各々危険度は、Ｒ１である。１からＲ１を引いた１−Ｒ１が各ビットの信頼度となるから、２０ビットの符号としての信頼度は、（１−Ｒ１）^２０であり、符号としての危険度Ｒは、下式となる。
危険度Ｒ＝１−（１−Ｒ１）^２０
＝３．２９×１０^−８４

閾値Ｔ１＝１０^−３と設定した場合、Ｒ＜Ｔの関係が成立する。従って、誤り訂正復号手段２２は、上述の繰り返し符号における誤検出率が２０％である場合には、算出した危険度Ｒと閾値Ｔとの比較結果から、誤り訂正前符号語に基づいて検出される検出情報が正しいものであると判断できる。

Ｒ＝Ｔとなる場合の境界の誤検出率を計算すると、４３５ビットが誤りである場合、すなわち、誤検出率４３５／１０００＝４３．５％が境界値として求まる。

以上のように、実施の形態２によれば、電子透かし埋め込み処理に繰り返し符号化を適用する場合にも、信頼性の定量的な評価尺度である危険度を導入でき、実施の形態１と同様の効果を有する電子透かし方式を実現できる。

実施の形態３．
本実施の形態３では、不正ユーザが、コンテンツの出所を示す電子透かし情報を消す目的で、市場に出回った複数のコンテンツを結託して、結託後コンテンツを生成した際に、電子透かし情報を適切に検出するための方式について説明する。

図３は、本発明の実施の形態３における結託攻撃を受けた結託後コンテンツの例示図である。この結託後コンテンツは、８００画素×６００画素の画像コンテンツを、１００画素×１００画素のブロックに分割し、各ブロックをコンテンツ１〜コンテンツ４の各ブロックの同一部分から持ってきて貼り合わせたもの相当する。この例では、１／４ずつ同一面積で結託を行なっているが、結託するコンテンツの個数や場所は、自由でよい。

結託後コンテンツからは、コンテンツ１〜コンテンツ４に埋め込んだ情報が１／４ずつ検出されることとなる。従って、先の実施の形態２と同様の繰り返し符号化により、それぞれのコンテンツが生成されているとした場合には、Ｉ（Ｃ１、１）〜Ｉ（Ｃ１、２０）各２５０ビット、Ｉ（Ｃ２、１）〜Ｉ（Ｃ２、２０）各２５０個ビット、Ｉ（Ｃ３、１）〜Ｉ（Ｃ３、２０）各２５０個、Ｉ（Ｃ４、１）〜Ｉ（Ｃ４、２０）各２５０個の情報が検出される。

第１ビットだけについて考えると、Ｉ（Ｃ１、１）、Ｉ（Ｃ２、１）、Ｉ（Ｃ３、１）、Ｉ（Ｃ４、１）が各々２５０個ずつ含まれる。例えば、（Ｉ（Ｃ１、１）、Ｉ（Ｃ２、１）、Ｉ（Ｃ３、１）、Ｉ（Ｃ４、１））＝（０、０、０、１）のとき、結託後コンテンツには平均的に「０」が７５０個、「１」が２５０個埋め込まれている。

誤検出率２０％のときに電子透かし検出処理部２０で検出された誤り訂正前符号語において、「０」が検出される個数は、７５０×０．８＋２５０×０．２＝６５０個となる。従って、この６５０個は、１０００の過半数であり、電子透かし検出手段２１は、第１ビットとして「０」を検出したことになる。この場合には、Ｉ（Ｃ１、１）＝０であることから、結果としては、コンテンツ１の情報検出は正しいこととなる。

しかし、たとえば（Ｉ（Ｃ１、１）、Ｉ（Ｃ２、１）、Ｉ（Ｃ３、１）、Ｉ（Ｃ４、１））＝（０、１、１、１）のときには、結託後コンテンツには平均的に「０」が２５０個、「１」が７５０個埋め込まれている。そして、誤検出率２０％のときに電子透かし検出処理部２０で検出された誤り訂正前符号語において、「０」が検出される個数は、２５０×０．８＋７５０×０．２＝３５０個となる。

従って、この３５０個は、１０００の半数未満であり、電子透かし検出手段２１は、第１ビットとして「１」を検出したこととなる。この場合には、Ｉ（Ｃ１、１）＝０であることから、結果としては、コンテンツ１の情報検出は誤りとなる。

また、たとえば（Ｉ（Ｃ１、１）、Ｉ（Ｃ２、１）、Ｉ（Ｃ３、１）、Ｉ（Ｃ４、１））＝（０、１、０、１）のとき、結託後コンテンツには平均的に「０」が５００個、「１」が５００個埋め込まれている。そして、誤検出率２０％のときに電子透かし検出処理部２０で検出された誤り訂正前符号語において、「０」が検出される個数は、５００×０．８＋５００×０．２＝５００個となる。

従って、この５００個は、１０００のちょうど半数となり、電子透かし検出手段２１は、誤検出率が５０％であるため、第１ビットを検出しない（無検出）こととなる。第２ビット〜第２０ビットについても同様であり、このように誤検出率が５０％である場合には、検出情報の全てのビットが不正確である。

従って、先の実施の形態２のように、単純に電子透かし情報を埋め込んで生成された複数のコンテンツが結託された場合には、埋め込み情報２０ビットの各ビットが、結託に使われたコンテンツの中で多いものが検出され、または、無検出となる。この結果、２０ビット全体の検出情報としては、どのコンテンツの埋め込み情報でもない誤った情報が検出されてしまうこととなり、不正ユーザに対するコンテンツの流出先を特定することができなくなる。

そこで、本実施の形態３では、このような結託後コンテンツに対しても、検出情報を取り出すことができる電子透かし方式について説明する。図４は、本発明の実施の形態３における電子透かし方式の構成図である。図８の構成と比較すると、本実施の形態３における図４の構成は、電子透かし埋め込み処理部１０にスクランブラ１３をさらに備え、電子透かし検出処理部２０にデスクランブラ２３をさらに備えている点が異なる。

また、図５は、本発明の実施の形態３における電子透かし方式の動作説明図である。次に、これら図４、図５を用いて、本実施の形態３における電子透かし方式の動作について、スクランブラ１３、デスクランブラ２３の動作を中心に説明する。

電子透かし情報の元となる埋め込み情報は、著作者、流通経路、埋め込み日時などコンテンツに埋め込みたい情報であり、この例では、２０ビットのバイナリーデータである。誤り訂正符号化手段１１は、この埋め込み情報に対して、１９９８０ビットからなる冗長ビットを付加し、符号長２００００ビットの情報の誤り訂正符号語を得る。

次に、スクランブラ１３は、この２００００ビットからなる情報の誤り訂正符号語を、有限個存在する中の１つのスクランブル鍵ＳＫ（ｉ）によりランダムにスクランブルし、オリジナルコンテンツに埋め込むための電子透かし情報に相当するスクランブルデータを得る。

このスクランブルデータは、情報の誤り訂正符号に対し情報量の増減はなく、符号長は、２００００ビットのままである。次に、電子透かし埋め込み手段１２は、生成されたスクランブルデータを電子透かし情報として、オリジナルコンテンツに対して埋め込むための電子透かし埋め込み処理を行い、電子透かし埋め込みコンテンツを得る。

本実施の形態３では、スクランブル鍵ＳＫ（ｉ）としてＳＫ（１）〜ＳＫ（４）の４つの鍵を用いて、同一のオリジナルコンテンツに対してそれぞれ個別の埋め込み情報による電子透かし埋め込み処理を実行し、４種類のコンテンツ１〜コンテンツ４を生成したと仮定する。コンテンツ１〜コンテンツ４は、見た目は同じであるが、例えば流通経路を特定するための異なる電子透かし情報がそれぞれ埋め込まれており、市場に出回る。

不正ユーザは、市場に出回ったコンテンツを幾つか結託することにより、電子透かし情報を消そうとし、複数のコンテンツ１を結託して、１つの結託後コンテンツを得る。図４においては、電子透かし埋め込み手段１２で生成されたコンテンツ１〜コンテンツ４の中のコンテンツ１〜コンテンツ３と、電子透かしがない、あるいは別方式の電子透かし情報が埋め込まれているコンテンツ５を結託して、結託後コンテンツが生成された場合を示している。そして、不正ユーザは、この結託後コンテンツを不正にコピーして、市場で販売する。

このような結託後コンテンツに対して、電子透かし検出処理部２０の電子透かし検出手段２１は、電子透かし検出処理を行い、２００００ビットからなるスクランブルデータを得る。さらに、デスクランブラ２３は、この検出されたスクランブルデータに対して、スクランブル鍵ＳＫ（１）〜ＳＫ（４）に対応するデスクランブル鍵ＤＳＫ（１）〜ＤＳＫ（４）をそれぞれ用いてデスクランブルし、それぞれのデスクランブル鍵に対応した４種類の２００００ビットからなる誤り訂正前符号語を得る（図５参照）。

さらに、誤り訂正復号手段２２は、この４種類の誤り訂正前符号語のそれぞれに対して、先の実施の形態１、２で説明した誤り訂正を行い、２０ビットの検出情報をそれぞれのデスクランブル鍵に応じて４種類得ることとなる。

次に、このようなスクランブル処理、デスクランブル処理による効果を、具体的な数値例に基づいて説明する。本実施の形態３では、電子透かしの各ビットの誤検出率が４０％で、一般の誤り訂正符号（ｎ、ｋ）＝（２００００、２０）を用いたときの例を述べる。

コンテンツ１に埋め込み情報Ｉ（１）を埋め込む際のスクランブル鍵をＳＫ（１）とし、コンテンツ１から電子透かしを検出し、スクランブル処理と同一のデスクランブル鍵ＤＳＫ（１）でデスクランブルされ完全に元に戻された場合には、実施の形態２で説明した繰り返し符号を使った例と同一の良好な結果が得られる。

また、スクランブル鍵ＳＫ（１）と異なるデスクランブル鍵ＤＳＫ（２）でデスクランブルされた場合には、デスクランブル後の誤り訂正前符号語は、全くランダムとなってしまい、誤り率５０％である。この結果として、誤り訂正復号手段２２は、検出情報を無検出として却下する。つまり、スクランブル鍵ＳＫ（ｉ）とデスクランブル鍵ＤＳＫ（ｉ）が同一で元に戻せる場合には、良好に検出でき、同一でない場合には、無検出となる。

ここで、結託後コンテンツが、スクランブル鍵ＳＫ（１）〜ＳＫ（３）に対応するコンテンツ１〜コンテンツ３と、電子透かしがない、あるいは別方式の電子透かし情報が埋め込まれているコンテンツ５が１／４ずつ含まれているとする。

この場合、図５に示すとおり、デスクランブル鍵ＤＳＫ（１）によりデスクランブル処理を行って得られる誤り訂正前符号語は、その１／４にコンテンツ１の情報が含まれていることから、１／４は、コンテンツ１のデスクランブル処理後の誤り訂正前符号語と同一であり、残り３／４は、ランダムである。

従って、デスクランブル鍵ＤＳＫ（１）によるデスクランブル処理後の誤り訂正前符号語の誤りビット数は、下式となる。
２００００×１／４×０．４＋２００００×３／４×０．５
＝９５００

この誤りビット数９５００は、誤り率９５００／２００００＝４７．５％の誤り訂正に相当する。これは、先の実施の形態２の（ケース２）で説明した誤り率４７．５％のときと同一であり、検出情報が正しく検出されることを意味する。

このような誤り率４７．５％の場合の危険度Ｒは、実施の形態１と同一であり、下式となる。
Ｒ＝ＳＵＭ（ＣＯＭＢ（２００００、ｉ））×２^２０／２^{２００００}
＝８．３９×１０^−７
（ただし、ｉ＝０〜９５００）
閾値Ｔ＝１０^−３と設定したとき、Ｒ＜Ｔであるから、誤り訂正前符号語に基づいて検出される検出情報が正しいものであると判断できる。

すなわち、スクランブル鍵ＳＫ（１）に対応するコンテンツ１の情報が１／４しか含まれていない結託後コンテンツに対して、デスクランブル鍵ＤＳＫ（１）を用いてデスクランブル処理を行った後に、誤り訂正前符号語を得ることにより、コンテンツ１に埋め込まれている電子透かし情報を正確に読み出せることとなる。この結果、結託後コンテンツに用いられたコンテンツの１つとして、コンテンツ１が含まれていることがわかり、コンテンツの流出先を特定することが可能となる。

同様に、デスクランブル鍵ＤＳＫ（２）、ＤＳＫ（３）で検出した場合も、対応する情報が正確に検出できる。この結果、結託後コンテンツに用いられたコンテンツの１つとして、コンテンツ２、コンテンツ３が含まれていることがわかり、コンテンツの流出先を特定することが可能となる。一方、結託に用いないコンテンツのデスクランブル鍵ＤＳＫ（４）で検出した場合には、誤り率５０％であるため無検出となる。この結果、コンテンツ４に埋め込まれている電子透かし情報を誤検出することがない。

図６は、本発明の実施の形態３の電子透かし方式における誤り訂正符号語の空間を示した図である。この図６における誤り訂正符号語の空間は、図１で示した先の実施の形態１における誤り訂正符号語の空間（ｎ、ｋ）＝（２００００、２０）と同一であるが、デスクランブル鍵としてどれを使うかに応じて、誤り訂正前符号語が変わることを示している。

具体的には、結託後コンテンツが、スクランブル鍵ＳＫ（１）〜ＳＫ（３）によるコンテンツ１〜コンテンツ３と、コンテンツ５を結託したものであり、スクランブル鍵ＳＫ（４）によるコンテンツ４を含んでいない場合を示している。

このような結託後コンテンツに対して、デスクランブル鍵ＤＳＫ（１）を使うと、誤り訂正前符号語は、Ａ点となる。また、デスクランブル鍵ＤＳＫ（２）を使うと、誤り訂正前符号語は、Ｂ点となる。さらに、デスクランブル鍵ＤＳＫ（３）を使うと、誤り訂正前符号語は、Ｃ点となる。一方、デスクランブル鍵ＤＳＫ（４）を使うと、誤り訂正前符号語（１７）は、Ｄ点となる。

すなわち、結託に使われなかったデスクランブル鍵ＤＳＫ（４）で検出した場合には、デスクランブル後の誤り訂正前符号語は、全くランダムで誤検出率５０％となるため、無検出となる。

この結果、Ａ、Ｂ、Ｃ点は、正確に誤り訂正されて検出情報を得られ、一方、Ｄ点は、無検出となる。このように、結託後コンテンツに対して、スクランブル処理で用いた異なるスクランブル鍵ＳＫ（ｉ）に対応するそれぞれのデスクランブル鍵ＤＳＫ（ｉ）により、個別にデスクランブル処理を施すことにより、結託後コンテンツに部分的に含まれているコンテンツを特定することができる。

以上のように、実施の形態３によれば、複数の鍵を用いた個別のスクランブル処理により、個別の電子透かし情報を備えた複数のコンテンツを生成しておき、不正ユーザにより市場に出回った結託されたコンテンツに対して、複数の鍵を用いた個別のデスクランブル処理を施すことにより、結託後コンテンツから複数の電子透かし情報を適切に検出することが可能となる。

この結果、結託後コンテンツに含まれる複数のコンテンツに埋め込まれたそれぞれの電子透かし情報だけを検出することができる。さらに、デスクランブル鍵に対応するコンテンツが、結託後コンテンツに含まれていない場合には、電子透かし情報を無検出と判断でき、電子透かし情報の検出精度の向上を図ることができ、結託後コンテンツの複数の流出先を容易に特定することが可能となる。

実施の形態４．
本実施の形態４では、実施の形態３に対して、繰り返し符号を適用して電子透かし情報を埋め込む場合について説明する。

電子透かしの各ビットの誤検出率が２０％で、誤り訂正符号として、先の実施の形態２と同一の繰り返し符号を用い、先の実施の形態３と同様の結託攻撃を行った結託後コンテンツから電子透かし情報を検出する場合について説明する。図７は、本発明の実施の形態４による各ビットの繰り返し符号の誤り訂正符号の空間を示した図であり、先の図２における実施の形態２による各ビットの繰り返し符号の誤り訂正符号の空間と同一の空間を示している。

先の実施の形態２と同様に、コンテンツＣ１への埋め込み情報をＩ（Ｃ１、ｉ）（ｉ＝１〜２０、コンテンツＣ１の第ｉ番ビット）とする。そして、コンテンツの全体にＩ（Ｃ１、１）〜Ｉ（Ｃ１、２０）を各々１０００回埋め込み、合計２００００ビット埋め込む。

コンテンツＣ２〜Ｃ４にも同様にＩ（Ｃ２、ｉ）〜Ｉ（Ｃ４、ｉ）（ｉ＝１〜２０、コンテンツＣ２〜Ｃ４の第ｉ番ビット）が埋め込まれる。コンテンツＣ１〜Ｃ４が等分に結託された結託後コンテンツから電子透かしを検出し、デスクランブル鍵ＤＳＫ（１）でデスクランブルした場合、誤り訂正前符号語としては、コンテンツＣ１の部分から平均的に２５０個検出できる。そして、この２５０個は、正常にデスクランブルされるため、誤り率２０％の場合、誤検出は２５０×０．２＝５０個である。

一方、コンテンツＣ２〜Ｃ４の７５０ビットは、別の鍵でデスクランブルされることで、完全にランダムであり、誤り率５０％となる。つまり、誤検出は、７５０×０．５＝３７５個である。合計すると、５０＋３７５＝４２５個の誤りがある。結果として誤り率４２５／１０００＝４２．５％の誤り訂正となる。

この場合のビット毎の危険度Ｒ１は、下式となる。
危険度Ｒ１＝ＳＵＭ（ＣＯＭＢ（１０００、ｉ））×２／２^１０００
＝２．３６×１０^−６
（ただし、ｉ＝０〜４２５）

また、符号語としての危険度Ｒは、下式となる。
危険度Ｒ＝１−（１−Ｒ１^２０）
＝４．７１×１０^−５

閾値Ｔ＝１０^−３と設定された場合、Ｒ＜Ｔの関係が成立する。従って、誤り訂正復号手段２２は、ビットの誤り率が４２．５％である場合には、算出した危険度Ｒと閾値Ｔとの比較結果から、誤り訂正前符号語に基づいて検出される検出情報が正しいものであると判断できる。

同様に、デスクランブル鍵ＤＳＫ（２）、ＤＳＫ（３）で検出した場合も、対応する情報が正確に検出できる。一方、結託に用いないコンテンツのデスクランブル鍵ＤＳＫ（４）で検出した場合には、誤り率５０％であるため無検出となる。

以上のように、実施の形態４によれば、結託後コンテンツに対して、繰り返し符号化を施した電子透かし方式を適用した場合にも、実施の形態３と同様の危険度を用いて誤り訂正前符号化の信頼度を定量的に判断でき、結託後コンテンツから複数の電子透かし情報を適切に検出することが可能となる。

本発明の実施の形態１の電子透かし方式における誤り訂正符号語の空間を示した図である。本発明の実施の形態２による各ビットの繰り返し符号の誤り訂正符号の空間を示した図である。本発明の実施の形態３における結託攻撃を受けた結託後コンテンツの例示図である。本発明の実施の形態３における電子透かし方式の構成図である。本発明の実施の形態３における電子透かし方式の動作説明図である。本発明の実施の形態３の電子透かし方式における誤り訂正符号語の空間を示した図である。本発明の実施の形態４による各ビットの繰り返し符号の誤り訂正符号の空間を示した図である。従来の電子透かし方式の構成図である。従来の電子透かし方式による電子透かしの例示図である。従来の電子透かし方式における誤り訂正符号語の空間を示した図である。

符号の説明

１０電子透かし埋め込み処理部、１１誤り訂正符号化手段、１２電子透かし埋め込み手段、１３スクランブラ、２０電子透かし検出処理部、２１電子透かし検出手段、２２誤り訂正復号手段、２３デスクランブラ。

Claims

埋め込み情報に冗長ビットを付加して情報の誤り訂正符号語を生成する誤り訂正符号化手段と、
前記誤り訂正符号化手段で生成された前記情報の誤り訂正符号語を電子透かし情報としてオリジナルコンテンツにあらかじめ埋め込む電子透かし埋め込み手段と
を有する電子透かし埋め込み処理部と、
攻撃されたコンテンツから電子透かし情報を検出する電子透かし検出手段と、
前記電子透かし検出手段で検出された前記電子透かし情報に基づいて埋め込み情報を取り出す誤り訂正復号手段と
を有する電子透かし検出処理部と
を備えた電子透かし方式において、
前記誤り訂正復号手段は、前記電子透かし検出手段により検出された前記電子透かし情報を誤り訂正前符号語とし、前記誤り訂正前符号語と前記誤り訂正符号化手段で生成された情報の誤り訂正符号語とのハミング距離に応じた危険度を算出し、前記危険度が所定の許容危険度以上である場合には、前記誤り訂正前符号語を無検出データと判断して埋め込み情報の取り出しを行わず、前記危険度が所定の許容危険度未満である場合には、前記誤り訂正前符号語を検出データと判断して埋め込み情報の取り出しを行うことを特徴とする電子透かし方式。
請求項１に記載の電子透かし方式において、
前記電子透かし埋め込み処理部は、前記誤り訂正符号化手段で生成された前記情報の誤り訂正符号語に対して異なる複数の鍵を用いて前記異なる複数の鍵ごとにランダム化した複数のスクランブルデータを生成するスクランブラをさらに備え、
前記電子透かし埋め込み手段は、前記複数のスクランブルデータのそれぞれを個別の電子透かし情報としてオリジナルコンテンツにあらかじめ埋め込むことにより、前記異なる複数の鍵のそれぞれに対応した複数のコンテンツを生成し、
前記電子透かし検出処理部は、前記複数のスクランブルデータの生成に使用された前記異なる複数の鍵のそれぞれを用いて前記電子透かし検出手段で検出された前記電子透かし情報をデスクランブルして、前記異なる複数の鍵のそれぞれに対応した複数の誤り訂正前符号語を生成するデスクランブラをさらに備え、
前記誤り訂正復号手段は、前記デスクランブラにより生成された前記複数の誤り訂正前符号語のそれぞれと、前記誤り訂正符号化手段で生成された情報の誤り訂正符号語とのハミング距離に応じたそれぞれの危険度を算出し、算出した危険度ごとに前記所定の許容危険度との比較を行い、算出した危険度が所定の許容危険度以上である場合には、算出した危険度に対応する誤り訂正前符号語を無検出データと判断して埋め込み情報の取り出しを行わず、算出した危険度が所定の許容危険度未満である場合には、算出した危険度に対応する誤り訂正前符号語を検出データと判断して埋め込み情報の取り出しを行う
ことを特徴とする電子透かし方式。