JP2009135654A

JP2009135654A - 電子透かしの埋込装置および抽出装置

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Publication number: JP2009135654A
Application number: JP2007308725A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takagi; 幸一高木; Yasuyuki Nakajima; 康之中島; Kiyoshi Tanaka; 清田中
Original assignee: Shinshu University NUC; KDDI Corp
Current assignee: Shinshu University NUC; KDDI Corp
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2027-11-29
Also published as: JP4888726B2

Abstract

【課題】透かしの有無にかかわらずコンテンツを精度良く再生でき、透かしデータを埋め込むことによるデータ量の増加や品質低下を抑えられ、かつ符号化後のデータにも透かしデータを埋め込める電子透かしの埋込装置および抽出装置を提供する。
【解決手段】コンテンツの複数のサンプルを一つの代表値に変換する第１関数および当該一つの代表値から前記複数のサンプルを復元する第２関数のうち、第１関数に複数のサンプルを適用して一つの代表値を可逆的に生成する３サンプル代表値生成部と、代表値が所定の埋込条件を満足するか否かを判定する判定部３と、埋込条件を満足する代表値に二値の透かしデータを埋め込む埋込部５とを備え、埋込部５は、透かしデータが二値の一方のときに、代表値にシフト量を加算して透かし済みの代表値とし、透かしデータが二値の他方のときに、代表値をそのまま透かし済みの代表値とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子透かしの埋込装置および抽出装置に係り、特に、符号化データに対して電子透かしを埋め込むことができ、かつ符号化データから電子透かしを抽出できる電子透かしの埋込装置および抽出装置に関する。

近年、画像や音声などのマルチメディアコンテンツに著作権情報などを電子透かしとして埋め込むことが行われている。コンテンツに透かしデータを埋め込む手法は大別して２つある。第１の手法は、コンテンツのデータ（サンプル）の値を変化させることにより直接的に電子透かしを埋め込む手法である。第２の手法は、コンテンツを構成するサンプルに対してDCTやウェーブレット変換等の変換を行った後の係数値を変更して電子透かしを埋め込み、逆変換を行って電子透かしが埋め込まれたコンテンツを生成する手法である。

特許文献１には、２値画像に第１の手法により大量のデータを埋め込み、これを符号化圧縮して伝送するデータ埋め込み方法および装置が開示されている。
特開２００１−３０９１５０号公報

しかしながら、上記した第１の手法では、電子透かしとして埋め込んだデータによるコンテンツの品質低下やデータ量の増加が問題になる。また、上記した第２の手法では、電子透かしデータの埋め込みによりデコーダの動作に破綻を生じない埋め込みビット位置を動的に決定する必要があり、その制御やシステムが複雑化してしまう。

このように、電子透かしにおいては、第１に、透かしデータの埋め込みによる画像劣化が少なく、かつコンテンツを精度良く復元できること、第２に、透かしデータを埋め込むことによるデータ量の増加を抑えること、第３に、符号化前のデータのみならず符号化後のデータにも透かしデータを簡単に埋め込めること、などの要求がある。しかしながら、上記した従来技術ではこれらの条件がいずれも十分に満足されていなかった。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、透かしデータの埋込の有無にかかわらずコンテンツを精度良く再生でき、透かしデータを埋め込むことによるデータ量の増加や品質低下を抑えられ、かつ符号化前のデータのみならず符号化後のデータにも透かしデータを埋め込める電子透かしの埋込装置および抽出装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明は、コンテンツデータに透かしデータを埋め込む電子透かし埋込装置において、以下のような手段を講じた点に特徴がある。

(1)本発明の第１の電子透かし埋込装置は、コンテンツの複数のサンプルを一つの代表値に変換する第１関数および当該一つの代表値から前記複数のサンプルを復元する第２関数のうち、第１関数に複数のサンプルを適用して一つの代表値を可逆的に生成する代表値生成手段と、前記代表値が所定の埋込条件を満足するか否かを判定する判定手段と、前記埋込条件を満足する代表値に二値の透かしデータを埋め込む埋込手段と、前記代表値の取り得る最大値よりも大きい所定のシフト量を設定する手段とを含み、前記埋込手段は、透かしデータが二値の一方のときに、代表値にシフト量を加算して透かし済みの代表値とし、透かしデータが二値の他方のときに、代表値をそのまま透かし済みの代表値とし、前記第１関数およびシフト量は、前記代表値に透かしデータが埋め込まれているか否かにかかわらず、前記第２関数により当該代表値から複数のサンプルが復元されるように設定されたことを特徴とする。

(2)本発明の第１の電子透かし抽出装置は、代表値をシフト量と比較し、代表値がシフト量を上回るときに、その透かしデータを二値の一方と判定する手段と、代表値がシフト量を下回るときに、その透かしデータを二値の他方と判定する手段とを含むことを特徴とする。

(3)本発明の第２の電子透かし埋込装置は、コンテンツの複数のサンプルを一つの代表値に変換する第１関数および当該一つの代表値から前記複数のサンプルを復元する第２関数のうち、第１関数に複数のサンプルを適用して一つの代表値を可逆的に生成する代表値生成手段と、各代表値の出現頻度に関する順位を、所定の埋込条件を満足する上位Ns個の代表値について設定する順位設定手段と、前記代表値とその順位との関係が記憶された順位テーブルと、前記代表値の取り得る最大値よりも大きい所定のシフト量を設定する手段と、透かしデータが二値の一方のときに、前記順位テーブルにおける代表値の順位とシフト量との和を透かし済みの代表値とし、透かしデータが二値の他方のときに、代表値をそのまま透かし済みの代表値とする埋込手段とを含むことを特徴とする。

(4)本発明の第２の電子透かし抽出装置は、電子透かし埋込装置の順位テーブルと同一の順位テーブルと、代表値が前記順位テーブルに既登録であると、当該代表値に埋め込まれている透かしデータを二値の他方と判定する手段と、透かし済みの代表値が前記シフト量を上回るときに、その透かしデータを二値の一方と判定する手段とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1)コンテンツをサンプルごとに符号化する際、符号化データの表現に必要な符号化ビットで表現可能な範囲のうち、符号化データが取り得る範囲と、符号化データが取り得ない未使用領域とを認識し、この未使用領域を利用して透かしデータが埋め込まれるようにしたので、コンテンツに透かしデータを埋め込むことによるデータ量の増加や品質低下を抑えながら、符号化されたデータにも透かしデータを埋め込めるようになる。
(2)透かしデータの埋込対象となるサンプルは、透かしデータの埋め込みの有無に関わらず精度良く復元できるサンプルに限定されるので、透かしデータが埋め込まれているか否かにかかわらずコンテンツを正確に復元できるようになる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施の形態について詳細に説明する。初めに、本発明における透かしデータの埋込方法について、透かしデータの埋込対象となるコンテンツの符号化方式がMPEG-1 Audio Layer II（以下、単にMPEG-1と表現する）である場合を例にして説明する。

MPEG-1では、コンテンツの連続する３つのサンプルx，y，z （０＜x，y，z ＜S）が、量子化ステップSと共に次式(1)に適用され、１つの３サンプル代表値Vsに変換される。

また、３サンプル代表値Vsが与えられたとき、３つのサンプルx，y，z は次式(2)，(3)，(4)で復元される。ここで、[a mod b]はaをbで割った余り出力する関数であり、[int(c)]はcの小数点以下を切り捨てる関数である。

このような関数計算では、３サンプル代表値Vsに量子化ステップSのn乗値Sⁿ （ただし、n≧３の整数）を加算しても、(2)，(3)，(4)で復元されるサンプルx，y，z は変化しない。すなわち、デコーダの動作が破綻しない。したがって、３サンプル代表値Vsに、例えば透かしデータ「１」を埋め込む際にはSⁿ を加算し、透かしデータ「０」を埋め込む際にはSⁿ を加算しない規則を設ければ、各サンプルに影響を与えることなく透かしデータを埋め込むことができる。

一方、量子化ステップSが「９」場合，３つのサンプルx，y，zの最大値は「８」なので、V9 の最大値V9_maxは次式(5)で求まる。

最大値の「７２８」を表現するのに必要なビット数（符号化ビット数）Bsは１０ビットであるが、１０ビットで表現できる最大値は「１０２３」であるため、V9を１０ビットで表現すると、次式(6)で求められる「７２９」から「１０２３」までの２９５個が未使用領域Nsとなる。他の量子化ステップSに付いても同様である。図３は、量子化ステップS、符号化ビット数Bsおよび未使用領域Nsの関係を示した図である。

したがって、３サンプル代表値Vsに透かしデータwkを埋め込む際に、VsとSⁿ との加算値（Vs＋Sⁿ）が未使用領域Nsに収まっていれば、符号化データ量を増加させることなく透かしデータwkを埋め込むことができる。

そこで、本実施形態ではSⁿ の最小値S³をシフト量と定義し、３サンプル代表値Vsごとに、その大きさを未使用領域Nsと比較し、Vs≦Nsであれば、当該３サンプル代表値Vsを透かしデータwkの埋込対象とする。そして、２値の透かしデータwkが「１」であれば、３サンプル代表値Vsにシフト量S³を加算して透かし済みの代表値Vsとする一方、透かしデータwkが「０」であれば、３サンプル代表値Vsをそのまま透かし済みの代表値Vsとする。

例えば、量子化ステップSが「３」であれば未使用領域は「５」となる。そして、コンテンツの３つのサンプル[x，y，z]が[０，１，１]であれば、３サンプル代表値Vsは「４」となる。この場合、Vs≦Nsが成立するので、当該３サンプル代表値Vsは透かしデータの埋込対象データとされる。そして、透かしデータwkが「１」であれば、前記３サンプル代表値Vsにシフト量S³（＝９）が加算されて３サンプル代表値Vsが未使用領域Nsへシフトされる。これに対して、透かしデータwkが「０」であれば、前記３サンプル代表値Vsはそのままの値を維持する。

これに対して、コンテンツの３つのサンプル[x，y，z]が[２，１，１]であれば、３サンプル代表値Vsは「２２」となり、Vs≦Nsが成立しないので、当該３サンプル代表値Vsは透かしデータの埋込対象とされない。

図２は、上記した透かしデータの埋込方法を模式的に表現した図であり、量子化ステップSに対応した符号化ビットBsで取り得る全領域のうち、３サンプル代表値Vsが取り得る最大値Vs_maxを超える領域が未使用領域Nsである。３サンプル代表値Vsが未使用領域Nsよりも小さければ、３サンプル代表値Vsにシフト量S³を加算して未使用領域Nsへシフトさせることができるので、当該３サンプル代表値Vsが透かしデータwkの埋込対象とされる。そして、透かしデータwkが「１」であれば、前記３サンプル代表値Vsにシフト量S³が加算され、透かしデータが「０」であれば、前記３サンプル代表値Vsはそのままである。また、３サンプル代表値Vsが未使用領域Nsよりも大きければ、３サンプル代表値Vsを未使用領域Nsへシフトできないので、当該３サンプル代表値Vsは透かしデータの埋込対象とされない。

一方、このようにしてコンテンツに埋め込まれた透かしデータwkを抽出する際は、初めに３サンプル代表値（透かし済み代表値）Vsとシフト量S³とが比較される。Vs≧S³であれば、３サンプル代表値Vsが未使用領域にシフトされていることになるので、透かしデータwkとして「１」が抽出される。また、Vs≦Nsであれば、透かしデータwkの埋込対象であるにもかかわらずデータシフトが行われていないので、透かしデータwkとして「０」が抽出される。また、Vs＞Nsであれば、当該Vsデータが透かしデータwkの埋込対象ではないと判定されるので、透かしデータwkは抽出されない。

図１は、本発明の第１実施形態に係る電子透かし埋込装置の主要部の構成を示した機能ブロック図である。

３サンプル代表値生成部１は、コンテンツの連続する３つのサンプルx，y，zおよび量子化ステップSを前記(1)式に適用して３サンプル代表値Vsを生成する。データテーブル２には、前記図３に関して説明した量子化ステップSと未使用領域Nsとの対応関係が登録されている。埋込判定部３は、量子化ステップSに対応した未使用領域Nsを前記データテーブル２から読み込み、３サンプル代表値Vsと未使用領域NsとがVs≦Nsの条件を満足していれば、すなわち３サンプル代表値Vsにシフト量S³を加算した値が今回の量子化ステップSに対応した符号化ビットBsで表現できる最大値max以下であれば、今回の３サンプル代表値Vsを透かしデータの埋込対象と判定する。

切替部４は、前記埋込判定部３により透かしデータの埋込対象とされた３サンプル代表値Vsのみを、選択的に透かしデータ埋込部５へ転送する。透かしデータ埋込部５は、別途に入力される２値の透かしデータwkを、埋込対象の３サンプル代表値Vsに埋め込んで透かし済みの３サンプル代表値を出力する。符号化部６は、前記透かし済みの３サンプル代表値を含む全ての３サンプル代表値を可変長符号化する。

次いで、図４のフローチャートを参照して、上記した第１実施形態の動作を詳細に説明する。ステップＳ１では、コンテンツに埋め込まれる透かしデータWが取得される。この透かしデータWは多数の２値データwk（k＝０，１，２…）の集合である。ステップＳ２では、透かしデータwkの一つを指定する変数kがリセットされる。ステップＳ３では、前記透かしデータWが埋め込まれるコンテンツとして、１フレーム分のサブバンドフィルタバンクのサンプルが取り込まれる。

本実施形態では、図５に一例を示したように、コンテンツの各フレームがサブバンドフィルによって周波数方向に３２分割、時間方向に１２分割されているので、ここでは３８４サンプルが取り込まれる。ステップＳ４では、量子化手順で選択された量子化ステップSが取得される。ステップＳ５では、サブバンドフィルタバンクのサンプルを３つずつ符号化して透かしデータを埋め込む埋込処理が実行される。

図６は、前記ステップＳ５の透かしデータ埋込処理の手順を示したフローチャートであり、ステップＳ２１では、サブバンドフィルタバンクから連続する３つのサンプルx，y，zが取得される。ステップＳ２２では、前記３サンプル代表値生成部１において、この３サンプルおよび量子化ステップSが前記(1)式に適用されて３サンプル代表値Vsが算出される。ステップＳ２３では、前記埋込判定部３において、３サンプル代表値Vsと未使用領域Nsとが比較される。ここで、３サンプル代表値Vsが未使用領域Ns以下であれば、この未使用領域Nsを利用して今回の透かしデータwkを埋め込むべくステップＳ２４へ進む。

ステップＳ２４では、前記透かしデータ埋込部５において、今回の透かしデータwkが「０」，「１」のいずれであるかが判定される。そして、透かしデータwkが「０」であれば、前記３サンプル代表値Vsがそのまま透かし済みの代表値Vsとして出力される。これに対して、透かしデータwkが「１」であれば、前記３サンプル代表値Vsにシフト量S³が加算され、未使用領域にシフトされた値が透かし済みの代表値Vsとして出力される。ステップＳ２５では、前記透かし済みの３サンプル代表値Vsおよび透かし済みではない３サンプル代表値Vsのいずれもが、符号化部６で可変長符号化される。

図４へ戻り、ステップＳ６では、前記埋込データwkを指定する変数kがインクリメントされる。ステップＳ７では、１フレーム分の全てのサンプルについて符号化が完了したか否かが判定され、完了していなければ、ステップＳ５へ戻って残りのサンプルに関して上記した各処理が繰り返される。１フレーム分の符号化が完了するとステップＳ８へ進み、次フレームの有無が判定される。次フレームがあればステップＳ３へ戻り、次の１フレームのサブバンドフィルタバンクのサンプルに関して、上記した処理が繰り返される。

図７は、本発明の第２実施形態に係る電子透かし抽出装置の主要部の構成を示した機能ブロック図である。この電子透かし抽出装置は、上記した第１実施形態の電子透かし抽出装置により埋め込まれた透かしデータを抽出する。

復号部１１は、可変長復号されたデータVを復号して３サンプル代表値Vsを抽出する。データテーブル１２には、前記図３に関して説明した量子化ステップSと未使用領域Nsとの対応関係が予め登録されている。埋込判定部１３は、３サンプル代表値Vsに透かしデータが埋め込まれているか否かを判定する。透かしデータ抽出部１４は、透かし済みの３サンプル代表値Vsから透かしデータwkを抽出する。サンプル復元部１５は、３サンプル代表値Vsおよび量子化ステップSを前記(2)，(3)，(4)式に適用して３つのサンプルx，y，zを抽出する。

次いで、図８のフローチャートを参照して、本発明の第２実施形態の動作を詳細に説明する。

ステップＳ３１では、今回の透かしデータを指定する変数kがリセットされる。ステップＳ３２では、可変長復号された１フレーム分の３サンプル代表値Vsが取得される。ステップＳ３３では、今回の３サンプル代表値Vsに関する量子化ステップSが取得される。ステップＳ３４では、３サンプル代表値Vsから透かしデータを抽出する透かしデータ抽出処理が実行される。

図９は、透かしデータ抽出処理の手順を示したフローチャートであり、ステップＳ５１では、３サンプル代表値Vsの一つが読み込まれる。ステップＳ５２では、前記埋込判定部１３において、今回の３サンプル代表値Vsがシフト量S³と比較され、Vs≧S³あれば、今回の３サンプル代表値Vsが透かし済みの代表値Vsであると判定されてステップＳ５３へ進む。ステップＳ５３では、前記透かしデータ抽出部５４において、透かしデータwkとして「１」が抽出される。

これに対して、Vs＜S³であればステップＳ５４へ進み、前記埋込判定部１３において、今回の３サンプル代表値Vsが未使用領域Nsと比較される。Vs≦Nsであれば、当該３サンプル代表値Vsが透かし済みの代表値と判定されてステップＳ５５へ進む。ステップＳ５５では、前記透かしデータ抽出部５４において、透かしデータwkとして「０」が抽出される。

なお、Vs＞Nsであれば、今回のサンプル代表値Vsには透かしデータが埋め込まれていないと判定されてステップＳ５６へ進む。ステップＳ５６では、前記サンプル復元部１５において、今回のサンプル代表値Vsおよび量子化ステップSが前記(2)、(3)、(4)式に適用されて３つのサンプルx，y，zが復元される。

図１０は、本発明の第３実施形態に係る電子透かし埋込装置の主要部の構成を示した機能ブロック図である。

３サンプル代表値生成部２１は、コンテンツの連続する３つのサンプルx，y，zおよび量子化ステップSを前記式(1)に適用して３サンプル代表値Vsを生成する。この３サンプル代表値Vsは記憶部２２に記憶される。順位設定部２３は、所定範囲（例えば、１フレーム）内の全ての３サンプル代表値Vsを量子化ステップSごとにヒストグラム化し、出現頻度の高い上位Ns個の３サンプル代表値Vsに、量子化ステップSごとに順位eを設定して順位テーブル２４に登録する。

図１１は、前記順位テーブル２４の登録内容を模式的に表現した図であり、量子化ステップSごとに、出現頻度の高い上位Ns個の３サンプル代表値Vsに順位eが登録される。ここで、量子化ステップSが「３」であれば、未登録領域Nsが「５」なので、上位５つの３サンプル代表値Vsのみに順位e（１〜５）が登録される。同様に、量子化ステップSが「５」であれば、未登録領域Nsが「３」なので、上位３つの３サンプル代表値Vsのみに順位e（１，２，３）が登録される。

図１０へ戻り、埋込判定部２５は、前記順位テーブル２４に順位eが既登録の３サンプル代表値Vsを透かしデータの埋込対象と判定する。切替部２６は、前記埋込判定部２５により透かしデータの埋込対象とされた３サンプル代表値Vsのみを、選択的に透かしデータ埋込部２７へ転送する。透かしデータ埋込部２７は、別途に入力される２値の透かしデータwkを３サンプル代表値Vsに埋め込む。符号化部２８は、前記３サンプル代表値Vsを可変長符号化する。

次いで、本実施形態の動作を図１２のフローチャートに沿って詳細に説明する。ステップＳ６１では、透かしデータの埋込対象となる３つの連続するサンプルx，y，zが取得される。ステップＳ６２では、今回の３サンプルを量子化した際の量子化ステップSが取得される。ステップＳ６３では、前記３サンプル代表値生成部２１において、今回の３サンプルx，y，zおよび量子化ステップSが前記(1)式に適用されて３サンプル代表値Vsが算出される。この３サンプル代表値Vsは前記記憶部２２に記憶される。ステップＳ６４では、所定範囲内（例えば、１フレーム分）の全てのサンプルに関して、前記３サンプル代表値Vsの算出が完了したか否かが判定され、完了するまでは、ステップＳ６１へ戻って上記した各処理が繰り返される。

全てのサンプルが３サンプル代表値Vsに変換されるとステップＳ６５へ進み、前記順位設定部２３において、量子化ステップSごとに３サンプル代表値Vsの出現頻度に関するヒストグラムが作成される。ステップＳ６６では、前記ヒストグラムに基づいて、量子化ステップSごとに出現頻度の高い上位Ns個の３サンプル代表値Vsに順位eが設定され、ステップＳ６７において、各３サンプル代表値Vsと順位eとの対応関係が順位テーブル２４に登録される。

ステップＳ６８では、今回の透かしデータwkを指定する変数kがリセットされる。ステップＳ６９では、前記記憶部２２に記憶されている３サンプル代表値Vsの一つが今回の埋込対象データとして読み込まれる。ステップＳ７０では、前記埋込判定部２５により順位テーブル２４が参照され、今回の３サンプル代表値Vsに順位eが登録されているか否かが判定される。３サンプル代表値Vsに順位eが既登録であればステップＳ７１へ進み、前記透かしデータ埋込部２７において、当該３サンプル代表値Vsに透かしデータwkが埋め込まれる。

本実施形態では、今回の透かしデータwkが「０」であれば、３サンプル代表値Vsがそのまま透かし済みの代表値として出力される。また、今回の透かしデータwkが「１」であれば、次式(6)に基づいて、３サンプル代表値Vsが、その順位eおよび量子化ステップSをパラメータとする新たな３サンプル代表値Vsに変換される。

ステップＳ７２では、前記透かしデータwkを指定する変数kがインクリメントされる。ステップＳ７３では、今回の３サンプル代表値Vsが前記符号化部２８において可変長符号化される。ステップＳ７４では、前記記憶部２２に記憶されている全ての３サンプル代表値Vsの符号化が完了したか否かが判定され、終了していなければ、ステップＳ６９へ戻って他の３サンプル代表値Vsを対象に上記した各処理が繰り返される。

図１３は、本発明の第４実施形態に係る電子透かし抽出装置の主要部の構成を示した機能ブロック図であり、前記第３実施形態の電子透かし埋込装置により埋め込まれた透かしデータを抽出する。

復号部３１は、可変長復号された符号化データVを復号して３サンプル代表値Vsを抽出する。順位テーブル３２には、前記順位テーブル２４の登録内容が予めコピーされている。透かしデータ抽出部３４において、登録判定部３４１は、３サンプル代表値Vsが順位テーブル３２に既登録であると、透かしデータwkとして「０」を出力する。埋込判定部３４２は、３サンプル代表値Vsとシフト量S³とを比較し、Vs≧S³であれば、透かしデータwkとして「１」を出力する。データ抽出部３４はさらに、３サンプル代表値Vsに透かしデータwkとして「１」が埋め込まれていると、Vs復元部３３に対して当該３サンプル代表値Vsに関する復元要求を出力する。

Vs復元部３３において、順位算出部３３１は、透かしデータwkとして「１」が埋め込まれていた３サンプル代表値Vsと量子化ステップSとに基づいて、当該３サンプル代表値Vsの出現順位eを算出する。Vs変換部３３２は、前記出現順位eに対応付けられた３サンプル代表値Vsを前記順位テーブル３２から検索し、これを復元後の３サンプル代表値Vsとして出力する。サンプル復元部３５は、３サンプル代表値Vsに前記(2)，(3)，(4)式を適用して、連続する３つのサンプルx，y，zを抽出する。

次いで、図１４のフローチャートを参照して本実施形態の動作を詳細に説明する。ステップＳ８１では、透かしデータwkの一つを指定する変数kがリセットされる。ステップＳ８２では、３サンプル代表値Vsの一つが取得される。ステップＳ８３では、今回の３サンプル代表値Vsに関する量子化ステップSが取得される。ステップＳ８４では、前記透かしデータ抽出部３４の登録判定部３４１において、今回の３サンプル代表値Vsが順位テーブル３２に登録されているか否かが判定される。既登録であればステップＳ８５へ進み、透かしデータwkとして「０」が抽出される。

一方、前記ステップＳ８４において、今回のサンプル代表値Vsが順位テーブル３２に未登録と判定されるとステップＳ８６へ進み、前記透かしデータ抽出部３４の埋込判定部３４２において、今回の３サンプル代表値Vsが前記シフト量S³と比較される。Vs≧S³あれば、今回の３サンプル代表値Vsが透かし済みと判定されてステップＳ８７へ進み、透かしデータwkとして「１」が抽出される。ステップＳ８８では、前記Vs復元部３３の順位算出部３３１において、今回の３サンプル代表値Vsの出現順位eが次式(8)に基づいて算出される。

ステップＳ８９では、前記Vs復元部３３のVs変換部３３２において、前記順位eおよび量子化ステップSに基づいて順位テーブル３２が検索され、対応するサンプル代表値Vsが抽出されて今回の３サンプル代表値Vsとされる。ステップＳ９０では、前記透かしデータwkを指定する変数kがインクリメントされる。ステップＳ９１では、前記サンプル復元部３５において、前記(2)、(3)、(4)式に今回の３サンプル代表値Vsおよび量子化ステップSが適用されて３つのサンプルがx，y，zが復元される。ステップＳ９２では、全ての３サンプル代表値Vsに関して上記した処理が完了したか否かが判定され、完了していなければステップＳ８２へ戻り、次の３サンプル代表値Vsに関して上記した処理が繰り返される。

本発明の第１実施形態に係る電子透かし埋込装置の機能ブロック図である。透かしデータの埋込方法を模式的に表現した図である。量子化ステップS、符号化ビット数Bs、未使用領域Nsの関係を示した図である。本発明の第１実施形態の動作を示したフローチャートである。コンテンツへの透かしデータの埋め込み方法を示した図である。第１実施形態における透かしデータ埋込処理の手順を示したフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る電子透かし抽出装置の機能ブロック図である。本発明の第２実施形態の動作を示したフローチャートである。第２実施形態における透かしデータ抽出処理の手順を示したフローチャートである。本発明の第３実施形態に係る電子透かし埋込装置の機能ブロック図である。順位テーブルの一例を示した図である。本発明の第３実施形態の動作を示したフローチャートである。本発明の第４実施形態に係る電子透かし抽出装置の機能ブロック図である。本発明の第４実施形態の動作を示したフローチャートである。

符号の説明

１，２１…３サンプル代表値生成部、２，１２…データテーブル、３，１３，２５…埋込判定部、４，２６…切替部、５，２７…透かしデータ埋込部、６，２８…符号化部、１１，３１…復号部、１４，３４…透かしデータ抽出部、１５，３５…サンプル復元部、２２…記憶部、２３…順位設定部、２４…順位テーブル、３２…順位テーブル、３３…Vs復元部、３４１…登録判定部、３４２…埋込判定部、３３１…順位算出部、３３２…Vs変換部

Claims

コンテンツに透かしデータを埋め込む電子透かし埋込装置において、
コンテンツの複数のサンプルを一つの代表値に変換する第１関数および当該一つの代表値から前記複数のサンプルを復元する第２関数のうち、第１関数に複数のサンプルを適用して一つの代表値を可逆的に生成する代表値生成手段と、
前記代表値が所定の埋込条件を満足するか否かを判定する判定手段と、
前記埋込条件を満足する代表値に二値の透かしデータを埋め込む埋込手段と、
前記代表値の取り得る最大値よりも大きい所定のシフト量を設定する手段とを含み、
前記埋込手段は、透かしデータが二値の一方のときに、代表値にシフト量を加算して透かし済みの代表値とし、透かしデータが二値の他方のときに、代表値をそのまま透かし済みの代表値とし、
前記第１関数およびシフト量は、前記代表値に透かしデータが埋め込まれているか否かにかかわらず、前記第２関数により当該代表値から複数のサンプルが復元されるように設定されたことを特徴とする電子透かし埋込装置。
前記判定手段は、代表値の取り得る最大値をVs_max、前記最大値Vs_maxの表現に必要な最小符号化ビット数をBs、前記最小符号化ビット数Bsで表現できる最大値をmax、前記最大値maxと最大値Vs_maxとの差分をNsとしたとき、前記差分Nsを下回る代表値を埋込対象とすることを特徴とする請求項１に記載の電子透かし埋込装置。
前記代表値生成手段は、コンテンツの３つのサンプルx，y，zおよび所定のパラメータSを次式の第１関数に適用して一つの代表値を生成し、前記シフト量をS³に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の電子透かし埋込装置。

代表値＝S²×z＋S×y＋x
但し、0≦x，y，z＜S
前記請求項１の電子透かし埋込装置により埋め込まれた透かしデータを抽出する電子透かし抽出装置において、
代表値をシフト量と比較し、代表値がシフト量を上回るときに、その透かしデータを二値の一方と判定する手段と、
代表値がシフト量を下回るときに、その透かしデータを二値の他方と判定する手段とを含むことを特徴とする電子透かし抽出装置。
前記代表値に前記第２関数を適用して複数のサンプルを復元するサンプル復元手段を含むことを特徴とする請求項４に記載の電子透かし抽出装置。
コンテンツに透かしデータを埋め込む電子透かし埋込装置において、
コンテンツの複数のサンプルを一つの代表値に変換する第１関数および当該一つの代表値から前記複数のサンプルを復元する第２関数のうち、第１関数に複数のサンプルを適用して一つの代表値を可逆的に生成する代表値生成手段と、
各代表値の出現頻度に関する順位を、所定の埋込条件を満足する上位Ns個の代表値について設定する順位設定手段と、
前記代表値とその順位との関係が記憶された順位テーブルと、
前記代表値の取り得る最大値よりも大きい所定のシフト量を設定する手段と、
透かしデータが二値の一方のときに、前記順位テーブルにおける代表値の順位とシフト量との和を透かし済みの代表値とし、透かしデータが二値の他方のときに、代表値をそのまま透かし済みの代表値とする埋込手段とを含むことを特徴とする電子透かし埋込装置。
前記代表値の取り得る最大値をVs_max、前記最大値Vs_maxの表現に必要な最小符号化ビット数をBs、前記最小符号化ビット数Bsで表現できる最大値をmaxとしたとき、前記最大値maxと最大値Vs_maxとの差分を前記Nsとすることを特徴とする請求項６に記載の電子透かし抽出装置。
前記代表値生成手段は、コンテンツの３つのサンプルx，y，zおよび所定のパラメータSを次式の第１関数に適用して一つの代表値を生成し、前記シフト量をS³に設定することを特徴とする請求項６または７に記載の電子透かし埋込装置。

代表値＝S²×z＋S×y＋x
但し、0≦x，y，z＜S
前記請求項６の電子透かし埋込装置により埋め込まれた透かしデータを抽出する電子透かし抽出装置において、
前記電子透かし埋込装置の順位テーブルと同一の順位テーブルと、
代表値が前記順位テーブルに既登録であると、当該代表値に埋め込まれている透かしデータを二値の他方と判定する手段と、
透かし済みの代表値が前記シフト量を上回るときに、その透かしデータを二値の一方と判定する手段とを含むことを特徴とする電子透かし抽出装置。
前記シフト量を上回る透かし済みの代表値から前記シフト量を減じて、その出現頻度に関する順位を算出する手段と、
前記順位を順位テーブルに適用して代表値を復元する手段と、
前記代表値に前記第２関数を適用して複数のサンプルを復元するサンプル復元手段を含むことを特徴とする請求項９に記載の電子透かし抽出装置。