JP2010093632A - 情報埋込画像生成装置、情報読取装置、情報埋込画像生成方法、情報読取方法、情報埋込画像生成プログラムおよび情報読取プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】２値情報を元画像に埋め込んで印刷等による情報劣化が抑制可能な情報埋込画像を生成する。
【解決手段】情報埋込画像生成装置では、元画像に設定された単位領域が２値情報の要素値「０」に対応付けられる場合に、単位領域の画素値を高さとみなした単位面９３が近似平面である平滑化面９４になるように単位領域の画素値が変換され、単位領域が要素値「１」に対応付けられる場合に、単位面９３が平滑化面９４になるように単位領域の画素値を変換した後に正負が繰り返し入れ替わるオフセット値が加えられて情報埋込画像が生成される。情報読取装置では、情報埋込画像の各単位領域にて、読取単位面と読取平滑化面との相異を示すパワーと閾値とが比較されて各単位領域が示す値が決定される。当該パワーは、情報埋込画像の印刷時等に画像の濃度が変化した場合であってもほとんど変化しないため、情報埋込画像では印刷等による情報劣化が抑制可能とされる。
【選択図】図７

Description

本発明は、２値である要素値の配列である２値情報を元画像に埋め込んで情報埋込画像を生成する技術、および、２値情報が埋め込まれた情報埋込画像から当該２値情報を読み取る技術に関する。

近年、画像データの不正コピーや改竄を発見するために、画像の観察者には知覚困難な暗号情報を画像データに埋め込み、専用の読取プログラム等により当該画像データから暗号情報を読み取る電子透かしという技術が利用されている。また、特許文献１では、暗号情報が埋め込まれた画像データに基づいて印刷用紙に印刷された画像を撮像し、撮像された画像から暗号情報を読み取る技術が開示されている。このように、印刷された画像に暗号情報を埋め込むことにより、電子データと同様に印刷物のトレーサビリティが向上される。

また、非特許文献１では、２値画像である情報埋込画像を検証用画像と重ねて投影することにより埋め込まれた情報が浮き出るように、中間濃度のセル（すなわち、解像度の低い元画像の１つの画素に対応する情報埋込画像の画素群）における白黒の画素配置を、情報埋込画像と検証用画像とで互いに補完するように異ならせる技術が開示されている。

一方、特許文献２では、携帯電話のカメラにより撮像した撮像画像を複数のブロックに分割し、複数のブロック画像の平均濃度を閾値と比較することにより、複数のブロック画像に対応する複数のコードにより表されるＵＲＬ（Uniform Resource Locator）を取得する技術が開示されている。
特開２００４−１４０７６４号公報 特開２００４−９４５５１号公報 岡一博、中村康弘、松井甲子雄，「濃度パターン法を用いたハードコピー画像への署名の埋込み」，電子情報通信学会論文誌，電子情報通信学会，１９９６年９月，Ｖｏｌ．Ｊ７９−Ｄ−ＩＩ，Ｎｏ．９，ｐ．１６２４−１６２６

ところで、実際に情報が埋め込まれた画像を印刷媒体に印刷し、さらに、印刷された画像を撮像して撮像画像から情報を読み取る場合には、印刷時における画像データからの解像度の変更や印刷ムラ等による情報の劣化、あるいは、情報読み取りの際の撮像における印刷時との解像度の違いやノイズ等による情報の劣化により、埋め込まれた情報を正確に読み取ることができないおそれがある。

例えば、非特許文献１や特許文献２の手法では、画像の印刷や読み取りの際に画像の濃度が元画像データに比べて全体的に高くまたは低くなった場合、情報が埋め込まれた領域の濃度や平均濃度も変化してしまうため、情報を正確に読み取ることができなくなってしまう。

一方、特許文献１の手法では、画像中において「０」または「１」である１つの符号が埋め込まれる予定の正方形状のブロックに対し、ブロックと同形状であって交差する２本のエッジにより４つの領域に分割されたパターンが加算され、加算後のブロックにおける各領域の画素値の合計の大小関係により当該ブロックに埋め込まれた符号が表される。このように、異なる領域の画素値の大小関係により埋め込まれた符号が表される場合、画像の読み取り時にノイズ等が生じると上記の大小関係が逆転し、埋め込まれた符号とは異なる符号を読み取ってしまう恐れがある。また、特許文献１の手法では、情報埋め込み後の画像において、符号が埋め込まれたブロックには必ず２本の交差するエッジが存在することとなり、画像を見る者に違和感を与え、情報の埋め込みが知覚されてしまう可能性もある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、２値情報を元画像に埋め込んで印刷等による情報劣化が抑制可能な情報埋込画像を生成することを主な目的としており、また、情報埋込画像から２値情報を高精度に読み取ることも目的としている。

請求項１に記載の発明は、２値である要素値の配列である２値情報を元画像に埋め込んで情報埋込画像を生成する情報埋込画像生成装置であって、それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を前記元画像に設定する単位領域設定部と、前記複数の単位領域の各単位領域の画素値を前記各単位領域に対応付けられた要素値に基づいて変換することにより前記元画像に前記２値情報を埋め込む単位領域変換部とを備え、前記単位領域変換部が、単位領域が要素値の第１の値に対応付けられている場合に、前記単位領域の画素値を高さとみなした単位面が、前記単位面を平滑化した平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、単位領域が要素値の第２の値に対応付けられている場合に、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換した上で前記平滑化面の平滑性を低下させるオフセット値を前記単位領域の画素値に加える、または、前記オフセット値を前記単位領域の画素値に加える。

請求項２に記載の発明は、２値である要素値の配列である２値情報を元画像に埋め込んで情報埋込画像を生成する情報埋込画像生成装置であって、それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を前記元画像に設定する単位領域設定部と、前記複数の単位領域の各単位領域の画素値を前記各単位領域に対応付けられた要素値に基づいて変換することにより前記元画像に前記２値情報を埋め込む単位領域変換部とを備え、前記単位領域変換部が、単位領域の画素値を高さとみなした単位面と、前記単位面を平滑化した平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーを求め、前記単位領域が要素値の第１の値に対応付けられている場合に、前記パワーが第１閾値以上であれば、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、前記パワーが前記第１閾値未満であれば、前記単位領域の画素値を維持する、または、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、前記単位領域が要素値の第２の値に対応付けられている場合に、前記パワーが前記第１閾値以上の第２閾値以上であれば、前記単位領域の画素値を維持し、前記パワーが前記第２閾値未満であれば、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換した上で前記パワーを増大させるオフセット値を前記単位領域の画素値に加える、または、前記単位面を平滑化することなく前記オフセット値を前記単位領域の画素値に加える。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の情報埋込画像生成装置であって、前記第２閾値が前記第１閾値よりも大きい。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の情報埋込画像生成装置であって、前記平滑化面が前記単位面の近似平面であり、前記オフセット値の前記単位領域における値の分布を高さとみなした面が平面ではない。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の情報埋込画像生成装置であって、前記オフセット値が、前記単位領域における少なくとも１つの方向において、前記オフセット値の平均値よりも大きな値と前記平均値よりも小さな値とが繰り返し入れ替わるように分布する。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の情報埋込画像生成装置であって、前記平滑化面が前記単位面の近似曲面であり、前記オフセット値が、前記単位領域における少なくとも１つの方向において、前記オフセット値よりも大きな値と前記平均値よりも小さな値とが、前記少なくとも１つの方向における前記近似曲面の極大値および極小値の合計個数よりも多い回数だけ入れ替わるように分布する。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の情報埋込画像生成装置であって、前記オフセット値の平均値がほぼ０である。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の情報埋込画像生成装置であって、前記オフセット値が、前記単位領域の各画素における絶対値が前記単位領域のエッジから中心に向かうに従って大きくなるように分布する。

請求項９に記載の発明は、２値である要素値の配列である２値情報が埋め込まれた情報埋込画像から前記２値情報を読み取る情報読取装置であって、前記情報埋込画像から、それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を抽出する単位領域抽出部と、前記複数の単位領域の各単位領域において、画素値を高さとみなしたした単位面と、前記単位面を平滑化した平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーを求め、前記パワーが所定の閾値未満である場合に前記各単位領域が示す値を要素値の第１の値に決定し、前記パワーが前記閾値以上である場合に前記各単位領域が示す値を要素値の第２の値に決定することにより、前記複数の単位領域から前記２値情報を取得する情報取得部とを備える。

請求項１０に記載の発明は、２値である要素値の配列である２値情報を元画像に埋め込んで情報埋込画像を生成する情報埋込画像生成方法であって、ａ）それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を前記元画像に設定する工程と、ｂ）前記複数の単位領域の各単位領域の画素値を前記各単位領域に対応付けられた要素値に基づいて変換することにより前記元画像に前記２値情報を埋め込む工程とを備え、前記ｂ）工程において、単位領域が要素値の第１の値に対応付けられている場合に、前記単位領域の画素値を高さとみなした単位面が、前記単位面を平滑化した平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、単位領域が要素値の第２の値に対応付けられている場合に、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換した上で前記平滑化面の平滑性を低下させるオフセット値を前記単位領域の画素値に加える、または、前記オフセット値を前記単位領域の画素値に加える。

請求項１１に記載の発明は、２値である要素値の配列である２値情報を元画像に埋め込んで情報埋込画像を生成する情報埋込画像生成方法であって、ａ）それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を前記元画像に設定する工程と、ｂ）前記複数の単位領域の各単位領域の画素値を前記各単位領域に対応付けられた要素値に基づいて変換することにより前記元画像に前記２値情報を埋め込む工程とを備え、前記ｂ）工程において、単位領域の画素値を高さとみなした単位面と、前記単位面を平滑化した平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーを求め、前記単位領域が要素値の第１の値に対応付けられている場合に、前記パワーが第１閾値以上であれば、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、前記パワーが前記第１閾値未満であれば、前記単位領域の画素値を維持する、または、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、前記単位領域が要素値の第２の値に対応付けられている場合に、前記パワーが前記第１閾値以上の第２閾値以上であれば、前記単位領域の画素値を維持し、前記パワーが前記第２閾値未満であれば、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換した上で前記パワーを増大させるオフセット値を前記単位領域の画素値に加える、または、前記単位面を平滑化することなく前記オフセット値を前記単位領域の画素値に加える。

請求項１２に記載の発明は、２値である要素値の配列である２値情報が埋め込まれた情報埋込画像から前記２値情報を読み取る情報読取方法であって、ａ）前記情報埋込画像から、それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を抽出する工程と、ｂ）前記複数の単位領域の各単位領域において、画素値を高さとみなしたした単位面と、前記単位面を平滑化した平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーを求め、前記パワーが所定の閾値未満である場合に前記各単位領域が示す値を要素値の第１の値に決定し、前記パワーが前記閾値以上である場合に前記各単位領域が示す値を要素値の第２の値に決定することにより、前記複数の単位領域から前記２値情報を取得する工程とを備える。

請求項１３に記載の発明は、２値である要素値の配列である２値情報を元画像に埋め込んで情報埋込画像を生成する情報埋込画像生成装置にて実行される情報埋込画像生成プログラムであって、前記情報埋込画像生成プログラムの前記情報埋込画像生成装置による実行は、前記情報埋込画像生成装置に、ａ）それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を前記元画像に設定する工程と、ｂ）前記複数の単位領域の各単位領域の画素値を前記各単位領域に対応付けられた要素値に基づいて変換することにより前記元画像に前記２値情報を埋め込む工程とを実行させ、前記ｂ）工程において、単位領域が要素値の第１の値に対応付けられている場合に、前記単位領域の画素値を高さとみなした単位面が、前記単位面を平滑化した平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、単位領域が要素値の第２の値に対応付けられている場合に、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換した上で前記平滑化面の平滑性を低下させるオフセット値を前記単位領域の画素値に加える、または、前記オフセット値を前記単位領域の画素値に加える。

請求項１４に記載の発明は、２値である要素値の配列である２値情報を元画像に埋め込んで情報埋込画像を生成する情報埋込画像生成装置にて実行される情報埋込画像生成プログラムであって、前記情報埋込画像生成プログラムの前記情報埋込画像生成装置による実行は、前記情報埋込画像生成装置に、ａ）それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を前記元画像に設定する工程と、ｂ）前記複数の単位領域の各単位領域の画素値を前記各単位領域に対応付けられた要素値に基づいて変換することにより前記元画像に前記２値情報を埋め込む工程とを実行させ、前記ｂ）工程において、単位領域の画素値を高さとみなした単位面と、前記単位面を平滑化した平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーを求め、前記単位領域が要素値の第１の値に対応付けられている場合に、前記パワーが第１閾値以上であれば、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、前記パワーが前記第１閾値未満であれば、前記単位領域の画素値を維持する、または、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、前記単位領域が要素値の第２の値に対応付けられている場合に、前記パワーが前記第１閾値以上の第２閾値以上であれば、前記単位領域の画素値を維持し、前記パワーが前記第２閾値未満であれば、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換した上で前記パワーを増大させるオフセット値を前記単位領域の画素値に加える、または、前記単位面を平滑化することなく前記オフセット値を前記単位領域の画素値に加える。

請求項１５に記載の発明は、２値である要素値の配列である２値情報が埋め込まれた情報埋込画像から前記２値情報を読み取る情報読取装置にて実行される情報読取プログラムであって、前記情報読取プログラムの前記情報読取装置による実行は、前記情報読取装置に、ａ）前記情報埋込画像から、それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を抽出する工程と、ｂ）前記複数の単位領域の各単位領域において、画素値を高さとみなしたした単位面と、前記単位面を平滑化した平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーを求め、前記パワーが所定の閾値未満である場合に前記各単位領域が示す値を要素値の第１の値に決定し、前記パワーが前記閾値以上である場合に前記各単位領域が示す値を要素値の第２の値に決定することにより、前記複数の単位領域から前記２値情報を取得する工程とを実行させる。

請求項１ないし８、１０、１１、１３並びに１４の発明では、情報劣化が抑制可能な情報埋込画像を生成することができる。また、請求項４および５の発明では、単位面の平滑化を容易に行うことができる。さらに、請求項５ないし８の発明では、２値情報の要素値に対応付けられた単位領域が目立つことを抑制することができる。請求項９、１２および１５の発明では、情報埋込画像から２値情報を高精度に読み取ることができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る情報埋込画像生成装置１を示す図である。情報埋込画像生成装置１は、図２に示す元画像９１に設定された複数の単位領域９２の画素値を変換することにより、２値である要素値（すなわち、「０」または「１」）の配列である２値情報を元画像９１に埋め込んで情報埋込画像を生成する装置である。図２では、元画像９１の（−Ｘ）側かつ（−Ｙ）側の角部近傍のみを示している。

図１に示すように、情報埋込画像生成装置１は、通常のコンピュータと同様に、各種演算処理を行うＣＰＵ１０１、実行されるプログラムを記憶したり演算処理の作業領域となるＲＡＭ１０２、基本プログラムを記憶するＲＯＭ１０３、各種情報を記憶する固定ディスク１０４、作業者に各種情報を表示するディスプレイ１０５、および、キーボードやマウス等の入力部１０６等を接続した構成となっている。固定ディスク１０４内には、情報埋込画像生成装置１により実行される情報埋込画像生成プログラム１０４１が記憶される。

図３は、情報埋込画像生成装置１のＣＰＵ１０１等が情報埋込画像生成プログラム１０４１（図１参照）に従って演算処理を実行することにより実現される機能を示すブロック図であり、図３中の単位領域設定部１１および単位領域変換部１２が、ＣＰＵ１０１等により実現される機能に相当する。単位領域設定部１１は、それぞれが２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域９２（図２参照）を、元画像９１の所定の位置（本実施の形態では、図２中の左上の位置）に設定する。また、単位領域変換部１２は、各単位領域９２の画素値を各単位領域９２に対応付けられた要素値（すなわち、「０」または「１」）に基づいて変換することにより、元画像９１に２値情報を埋め込む。なお、これらの機能は複数台のコンピュータにより実現されてもよい。

次に、情報埋込画像生成装置１による情報埋込画像の生成の流れについて図４．Ａおよび図４．Ｂに沿って説明する。本実施の形態では、説明の便宜上、要素値「０」および要素値「１」により表される８桁のビット列が、以下のステップＳ１１〜Ｓ２２に示す工程により２値情報として元画像９１に埋め込まれる（換言すれば、元画像９１に埋め込まれる２値情報は、それぞれが「０」または「１」である８つの要素値を有する）ものとして説明するが、実際には、もっと多くの要素値を有するビット列が２値情報として元画像９１に埋め込まれる。

情報埋込画像生成装置１では、まず、図３に示す単位領域設定部１１により、図２に示す元画像９１の（−Ｘ）側かつ（−Ｙ）側の角部に位置する各辺が６画素の矩形領域（すなわち、３６画素からなる正方形状の領域）の画素が選択され、選択された画素による矩形領域（以下、「仮設定領域」という。）に対してエッジの検出が行われる（ステップＳ１１）。エッジ検出は、エッジフィルタを仮設定領域に対して適用することにより行われる。例えば、Ｘ方向の差分を取得するフィルタを仮設定領域に適用して得られた結果（以下、「第１処理ブロック」という。）、および、Ｙ方向の差分を取得するフィルタを仮設定領域に適用して得られた結果（以下、「第２処理ブロック」という。）から、第１処理ブロックおよび第２処理ブロックの各要素の絶対値の合計を求め、当該合計が閾値以上であれば所定強度以上のエッジ（すなわち、Ｘ方向またはＹ方向に伸びる画素間の境界であって、当該境界の両側の画素における濃度差が所定の値以上であるもの）が存在するものとする。あるいは、第１処理ブロックおよび第２処理ブロックの各要素の二乗値の合計や当該合計の平方根と閾値とを比較することによりエッジの検出が行われてもよい。

ステップＳ１１において所定強度以上のエッジが検出された場合には（ステップＳ１２）、仮設定領域の（＋Ｘ）側に隣接する同様の形状の矩形領域が新たな仮設定領域とされ（ステップＳ１３）、ステップＳ１１に戻って新たな仮設定領域（すなわち、変更された仮設定領域）に対してエッジの検出が行われる（ステップＳ１１）。

一方、ステップＳ１１において所定強度以上のエッジが検出されなかった場合は（ステップＳ１２）、仮設定領域が１番目の単位領域９２として設定され（ステップＳ１４）、次の単位領域９２の有無が確認される（ステップＳ１５）。上述のように、本実施の形態では、元画像９１に埋め込まれる２値情報が８つの要素値を有し、元画像９１上に要素値の個数に等しい８つの単位領域９２が設定される必要があるため、仮設定領域が、１番目の単位領域９２の（＋Ｘ）側に隣接する同様の形状の矩形領域に変更され（ステップＳ１６）、ステップＳ１１に戻る。

情報埋込画像生成装置１では、８つの単位領域９２が元画像９１に設定されるまでステップＳ１１〜Ｓ１６が繰り返される。換言すれば、元画像９１中に示されるエッジを避けて複数の単位領域９２が設定される。本実施の形態では、元画像９１の（−Ｘ）側かつ（−Ｙ）側の角部から（＋Ｘ）方向に連続する８つの単位領域９２が設定されるものとして説明する。

単位領域９２の設定が終了すると、単位領域変換部１２（図３参照）により、１番目の単位領域９２が選択される（ステップＳ１７）。図５は、選択された単位領域９２（以下、「選択単位領域９２」という。）の３６個の画素の画素値を示す図であり、図６は、選択単位領域９２の画素値を高さとみなした面である単位面９３を示す図である。本実施の形態では、元画像９１の各画素の画素値は、０〜２５５の値をとる。

続いて、単位領域変換部１２により、選択単位領域９２が２値情報の要素値の第１の値である「０」、および、第２の値である「１」のどちらに対応付けられているかが確認される（ステップＳ１８）。選択単位領域９２が要素値「０」に対応付けられている場合、選択単位領域９２の単位面９３が、図７に示すように、単位面９３を平滑化した近似平面９４となるように、選択単位領域９２の画素値が変換される（ステップＳ１９）。後述するように、単位面９３は近似曲面となるように平滑化されてもよいため、以下の説明では、近似平面９４を「平滑化面９４」と呼ぶ。図７では、単位面９３と平滑化面９４とを併せて描いている。図８は、変換後の選択単位領域９２の画素値（すなわち、平滑化面９４に対応する画素値）を示す図であり、本実施の形態では、平滑化面９４は、単位面９３を最小二乗近法により平面とする（すなわち、平滑化する）ことにより求められる。

情報埋込画像生成装置１では、ステップＳ１１〜Ｓ１６において所定強度以上のエッジが存在する領域を避けて単位領域９２が設定されることにより、ステップＳ１９における単位面９３の平滑化面９４への近似（すなわち、平滑化面の取得）が容易とされる。また、平滑化面９４の取得の際には、必要に応じて単位面９３のノイズ除去が行われてもよい。ここでいうノイズ除去は、選択単位領域９２の１つの画素に対応する高さが、周囲の高さに比べて異常に高いまたは低い場合、当該画素に対応する高さを周囲の高さに合わせて修正することを意味する。

一方、選択単位領域９２が要素値「１」に対応付けられている場合、選択単位領域９２の単位面９３が、図７に示す平滑化面９４となるように選択単位領域９２の画素値が図８に示すように変換された上で、図９に示すオフセット値９５が選択単位領域９２の変換後の画素値（図８参照）に加えられる（ステップＳ２０）。図９から理解されるように、オフセット値９５の単位領域９２における値の分布を高さとみなした面（以下、「オフセット面」という。）は平面ではない（すなわち、オフセット面は一の平面のみで構成される面ではない）。したがって、選択単位領域９２の変換後の画素値にオフセット値９５を加えるということは、平滑化面９４の平滑性を低下させるオフセット値９５に対応するオフセット面を平滑化面９４に合成することに相当する。

図９に示すオフセット値９５は、単位領域９２の３６個の画素に対応する３６個の値の集合であり、これら３６個の値の平均値はほぼ０（本実施の形態では、０）とされる。オフセット値９５は、単位領域９２における少なくとも１つの方向において、オフセット値９５の平均値よりも大きい値と当該平均値よりも小さい値とが繰り返し入れ替わるように分布しており、本実施の形態では、オフセット値９５の単位領域９２の各画素に対応する値の符号は、隣接する画素に対応する値の符号と反対になっている。換言すれば、本実施の形態では、オフセット値９５は、単位領域９２のＸ方向およびＹ方向において、正負が１画素毎に繰り返し入れ替わるように分布している。また、オフセット値９５は、単位領域９２の各画素における絶対値が単位領域９２のエッジから中心に向かうに従って大きくなるように分布している。

ステップＳ２０では、選択単位領域９２の画素値を変換することなく（すなわち、単位面９３を平滑化することなく）、図５に示す選択単位領域９２の画素値に図９に示すオフセット値９５が加えられてもよい。図１０は、オフセット値９５が加えられた後の選択単位領域９２の画素値を高さとみなした単位面９３ａ（以下、「変換済単位面９３ａ」という。）を示す図である。図１０に示すように、オフセット値９５を加えることにより、単位面９３は、単位面９３よりも凹凸の程度が大きい変換済単位面９３ａに変換される。

上記オフセット値９５は、変換済単位面９３ａと平滑化面９４との高さの差の二乗和であるパワー（詳細については後述する。）が、情報読取装置６（図１１参照）において単位領域９２が示す要素値を決定する際に利用される閾値以上となるように予め設定されている。また、ステップＳ２０において、単位面９３が平滑化面９４となるように選択単位領域９２の画素値が変換された上でオフセット値９５が選択単位領域９２の変換後の画素値に加えられる場合も同様に、オフセット値９５が加えられた後の選択単位領域９２の画素値を高さとみなした変換済単位面と平滑化面９４との高さの差の二乗和であるパワーが上記閾値以上となる。

ステップＳ１９またはステップＳ２０が終了すると、次の単位領域９２の存否（すなわち、２値情報の次の要素値の存否）が確認され（ステップＳ２１）、次の単位領域９２がある場合には、選択単位領域が次の単位領域９２に変更された後（ステップＳ２２）、ステップＳ１８へと戻り、ステップＳ１８、および、ステップＳ１９またはステップＳ２０が行われる。情報埋込画像生成装置１では、ステップＳ１１〜Ｓ１６で設定された全ての単位領域９２の画素値の変換（すなわち、２値情報の全ての要素値に基づく画素値の変換）が終了するまでステップＳ１８〜Ｓ２２が繰り返されることにより、元画像９１に対する２値情報の埋め込みが終了し、情報埋込画像が生成される。情報埋込画像は、通常のインクジェットプリンタ等により、印刷用紙等の印刷媒体上に印刷される。

次に、情報埋込画像生成装置１により２値情報が埋め込まれた情報埋込画像から当該２値情報を読み取る情報読取装置について説明する。図１１に示す情報読取装置６は、印刷媒体９をガラス面上に保持する保持部６３、印刷媒体９の画像を取得する画像取得部６１、および、画像取得部６１により取得された画像を受け付けて暗号情報を読み取る読取部６２を備える。画像取得部６１は、印刷された面を下側（（−Ｚ）側）に向けて保持部６３に保持された印刷媒体９の下方に配置され、印刷媒体９の印刷された面の画像を取得する。

画像取得部６１は、印刷媒体９上においてＸ方向に伸びる線状領域を撮像するラインセンサ６１１、印刷媒体９上におけるラインセンサ６１１の撮像領域に光を照射する光照射部６１２、並びに、ラインセンサ６１１および光照射部６１２をＸ方向に垂直なＹ方向に移動するセンサ移動機構６１３を備える。本実施の形態では、ラインセンサ６１１は、線状に配列された複数のＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子を備え、ラインセンサ６１１の線状の撮像領域は印刷媒体９のＸ方向の全幅に亘る。

図１２は、読取部６２の構成を示す図である。読取部６２は、通常のコンピュータと同様に、ＣＰＵ６０１、ＲＡＭ６０２、ＲＯＭ６０３、固定ディスク６０４、ディスプレイ６０５、および、入力部６０６等を接続した構成となっており、固定ディスク６０４内には、読取部６２により実行される情報読取プログラム６０４１が記憶される。図１３は、読取部６２のＣＰＵ６０１等が情報読取プログラム６０４１に従って演算処理を実行することにより実現される機能を示すブロック図であり、図１３中の単位領域抽出部６２１および情報取得部６２２が、ＣＰＵ６０１等により実現される機能に相当する。これらの機能は複数台のコンピュータにより実現されてもよい。

図１４は、情報読取装置６による２値情報の読み取りの流れを示す図である。図１１に示す情報読取装置６では、まず、画像取得部６１のラインセンサ６１１および光照射部６１２がＹ方向に走査されることにより、印刷媒体９が撮像されて撮像画像が読取部６２へと送られる（ステップＳ３１）。

続いて、撮像画像の解像度と元画像９１の（既知の）解像度とが等しくなるように撮像画像の解像度が必要に応じて調整され、撮像画像の印刷領域（すなわち、情報埋込画像）において（−Ｘ）側かつ（−Ｙ）側の角部に位置する各辺が６画素の矩形領域（すなわち、３６画素からなる正方形状の領域）の画素が選択され、選択された画素による矩形領域である仮設定領域に対してエッジの検出が行われる。エッジ検出は、上述のステップＳ１１と同様に、エッジフィルタを仮設定領域に対して適用することにより行われる。エッジ検出において所定強度以上のエッジが検出された場合には、仮設定領域の（＋Ｘ）側に隣接する同様の形状の矩形領域が新たな仮設定領域とされ、新たな仮設定領域に対してエッジの検出が行われる。

一方、エッジ検出において所定強度以上のエッジが検出されなかった場合は、仮設定領域が１番目の単位領域９２として抽出される。そして、仮設定領域の（＋Ｘ）側に隣接する同様の形状の矩形領域が新たな仮設定領域とされてエッジの検出が行われ、エッジの強度に基づいて当該新たな仮設定領域が２番目の単位領域９２として抽出されるか否かが判断される。上述のように、本実施の形態では、元画像９１に埋め込まれる２値情報が８つの要素値を有し、元画像９１の（−Ｘ）側かつ（−Ｙ）側の角部から（＋Ｘ）方向に連続する８つの単位領域９２が当該８つの要素値に対応する単位領域として設定されている。情報読取装置６では、１番目の単位領域９２の（＋Ｘ）側においてＸ方向に配列される同様の形状の７つの矩形領域が、２番目〜８番目の単位領域９２として抽出される（ステップＳ３２）。以下では、便宜上、１番目の単位領域９２に要素値「０」が対応付けられており、２番目の単位領域９２に要素値「１」が対応付けられているものとして説明する。

それぞれが２値情報の要素値に対応付けられた８つの単位領域９２が情報埋込画像から抽出されると、情報取得部６２２（図１３参照）により、１番目の単位領域９２が選択され（ステップＳ３３）、選択された単位領域９２（すなわち、選択単位領域９２）の画素値を高さとみなした面である単位面（以下、「読取単位面」という。）が生成される。１番目の単位領域９２は要素値「０」に対応付けられているため、生成された読取単位面の形状は、図７に示す単位面９３の近似平面である平滑化面９４の形状と等しくなる。情報取得部６２２では、また、読取単位面を平滑化した近似平面である読取平滑化面が生成される。１番目の単位領域９２では、ノイズを無視した場合、上述のように読取単位面は平面である平滑化面９４（図７参照）と等しい形状を有するため、読取平滑化面の形状は読取単位面とほぼ等しくなる。情報取得部６２２では、実際には、読取単位面および読取平滑化面を示すデータが生成される。

次に、読取単位面と読取平滑化面と（を示すデータ）に基づいて、選択単位領域９２の各画素における読取単位面と読取平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーが求められ、所定の閾値と比較される（ステップＳ３４，Ｓ３５）。１番目の選択単位領域９２では、読取平滑化面の形状と読取単位面の形状とが等しいため、パワーとして（ほぼ）０が求められ、パワーが閾値未満と判断されて選択単位領域９２が示す値が「０」に決定される（ステップＳ３６）。

選択単位領域９２が示す値が決定されると、次の単位領域９２の存否が確認され（ステップＳ３８）、選択単位領域が２番目の単位領域９２に変更された後（ステップＳ３９）、ステップＳ３４へと戻り、読取単位面および読取平滑化面が生成される。２番目の単位領域９２は要素値「１」に対応付けられているため、読取単位面は凹凸の程度が大きい形状を有し（図１０に示す変換済単位面９３ａ参照）、読取平滑化面は当該読取単位面を平滑化した近似平面となる。上述のように、要素値「１」に対応付けられる単位領域９２に加えられるオフセット値９５は、単位領域９２において隣接する画素と符号が反対になるように分布しているため、読取平滑化面は、図７に示す平滑化面９４とほぼ同様の形状を有する。

そして、選択単位領域９２の各画素における読取単位面と読取平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーが求められ、パワーが所定の閾値以上と判断されて選択単位領域９２が示す値が「１」に決定された後、次の単位領域９２の存否が確認される（ステップＳ３４，Ｓ３５，Ｓ３７，Ｓ３８）。情報読取装置６では、８つの単位領域９２が示す値が決定されるまでステップＳ３４〜Ｓ３９が繰り返されることにより（すなわち、情報取得部６２２により、複数の単位領域９２のそれぞれにおいて単位領域９２の示す値を取得することにより）、情報埋込画像の複数の単位領域９２からの２値情報の取得が終了する。

以上に説明したように、本実施の形態に係る情報埋込画像生成装置１では、元画像９１に設定された各単位領域９２が２値情報の要素値「０」に対応付けられる場合に、単位面９３が近似平面である平滑化面９４になるように単位領域９２の画素値が変換され（すなわち、単位領域９２のパワーが０とされ）、単位領域９２が要素値「１」に対応付けられる場合に、単位面９３が平滑化面９４になるように単位領域９２の画素値を変換した後にオフセット値９５が加えられ、あるいは、単位領域９２の画素値にオフセット値９５が加えられる（すなわち、単位領域９２のパワーを増大する）ことにより、情報埋込画像が生成される。そして、情報読取装置６では、情報埋込画像の各単位領域９２において、読取単位面と読取平滑化面とに基づいてパワーを求め、パワーが閾値未満である場合に単位領域９２が示す値が「０」に決定され、パワーが閾値以上である場合に単位領域９２が示す値が「１」に決定される。

このように、情報埋込画像生成装置１では、２値情報の要素値が単位領域９２のパワー（すなわち、単位領域９２の画素値を高さとみなした場合の凹凸の程度）として元画像９１に埋め込まれ、当該パワーは、情報埋込画像が印刷される際や情報読取装置６により撮像される際に画像の濃度が元画像９１よりも全体的に高くまたは低くなった場合であってもほとんど変化しない。したがって、情報埋込画像生成装置１により、印刷や撮像等による情報劣化がほとんど生じない形態にて２値情報を元画像９１に埋め込み、印刷や撮像等による情報劣化が抑制可能な情報埋込画像を生成することができる。また、情報読取装置６では、印刷や撮像等による影響を抑制して情報埋込画像に埋め込まれた２値情報を高精度に読み取ることができる。

情報埋込画像生成装置１では、ステップＳ２０にて選択単位領域９２の画素値または変換後の画素値に加えられるオフセット値９５の平均値がほぼ０（０の場合を含む。）とされることにより、オフセット値９５が加えられる前後における選択単位領域９２の平均画素値がほぼ等しくされる。これにより、要素値「１」に対応付けられた単位領域９２の濃度が周囲の領域から不連続となって当該単位領域９２が目立ってしまうことを抑制することができる。その結果、観察者による単位領域９２の知覚を困難とすることができる。また、オフセット値９５が、単位領域の各画素における絶対値が単位領域のエッジから中心に向かうに従って大きくなるように分布しているため、単位領域９２のエッジ近傍における画素値が、オフセット値９５の加算により大きく変化しない。その結果、要素値「１」に対応付けられた単位領域９２の濃度が周囲の領域から不連続となって当該単位領域９２が目立ってしまうことをより一層抑制することができる。

情報埋込画像生成装置１では、オフセット値９５において一の画素に対応する値の符号が隣接する画素に対応する値の符号と反対であることにより、オフセット値９５の加算後の変換済単位面における凹凸が細かい単位で繰り返される。これにより、要素値「１」に対応付けられた単位領域９２が目立ってしまうことをさらに抑制することができる。また、オフセット値９５において一の画素に対応する値の符号が隣接する画素に対応する値の符号と反対であることにより、情報読取装置６において生成される読取平滑化面の形状が、元画像９１の単位領域９２を平滑化した平滑化面９４の形状とほぼ同様とされる。これにより、情報読取装置６により読取単位面および読取平滑化面から求められたパワーが、情報埋込画像生成装置１においてオフセット値９５の加算後に予定されていたパワー（すなわち、オフセット値９５の加算後の変換済単位面と変換前の単位面９３を平滑化した平滑化面９４との高さの差の二乗和）にほぼ等しくされ、その結果、情報埋込画像に埋め込まれた２値情報をより高精度に読み取ることができる。

ところで、印刷媒体９上の情報埋込画像について、単位領域９２の各辺の長さが０．８ｍｍ以下であれば、単位領域９２における複数の画素の画素値の差を観察者が知覚しにくいと言われている。一方、情報読取装置６では、画像取得部６１のラインセンサ６１１において複数の解像度から一の解像度が選択されて印刷媒体９の画像が取得されるが、例えば、単位領域９２が各辺の長さが０．８ｍｍの正方形であるとすると、ラインセンサ６１１の解像度を１５０ｄｐｉ程度の低解像度に設定した場合であっても、単位領域９２における複数の画素の画素値の差を十分に検出することが可能である。

情報埋込画像生成装置１では、上述のように、単位領域９２が各辺が６画素の矩形領域とされているため、当該単位領域９２を解像度１５０ｄｐｉで描画すると各辺の長さが約１ｍｍ程度の矩形領域となる。したがって、印刷媒体９上の情報埋込画像において、情報読取装置６による単位領域９２の読み取りを低解像度にても可能とすることができるとともに観察者による単位領域９２の知覚を困難とすることができる。また、単位領域９２の各辺の画素数を偶数とすることにより、オフセット値９５の平均値（すなわち、単位領域９２の３６個の画素に対応するオフセット値９５の３６個の値の平均値）が０となるように、オフセット値９５を容易に設定することができる。

第１の実施の形態に係る情報埋込画像生成装置１では、ステップＳ１９において、選択単位領域９２の単位面９３が、図１５に示すように、単位面９３を平滑化した近似２次曲面である平滑化面９４ａとなるように、選択単位領域９２の画素値が変換されてもよい。この場合、ステップＳ２０においても同様に、選択単位領域９２の単位面９３が、図１５に示す平滑化面９４ａとなるように選択単位領域９２の画素値が図１６に示すように変換された上で、図９に示すオフセット値９５が選択単位領域９２の変換後の画素値（図１６参照）に加えられる。平滑化面９４ａは、単位面９３を最小二乗法により平滑化することにより求められる。

これにより、上記と同様に、情報埋込画像生成装置１において、印刷や撮像等による情報劣化がほとんど生じない形態にて２値情報を元画像９１に埋め込み、印刷や撮像等による情報劣化が抑制可能な情報埋込画像を生成することができる。また、平滑化面を近似２次曲面とすることにより、平滑化面を近似平面とする場合に比べて、単位面から平滑化面への変化を目立たなくすることができ、要素値「０」が対応付けられた単位領域９２が目立つことを抑制することができる。その結果、観察者による単位領域９２の知覚を困難とすることができる。一方、平滑化面を近似平面とする場合には、単位面の平滑化が容易とされる。

このように、情報埋込画像生成装置１において単位領域９２の単位面の近似２次曲面が平滑化面とされる場合、情報読取装置６では、ステップＳ３４において、選択単位領域９２の読取単位面、および、読取単位面を平滑化した近似２次曲面である読取平滑化面が生成され、読取単位面と読取平滑化面と（を示すデータ）に基づいて、選択単位領域９２の各画素における読取単位面と読取平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーが求められる。この場合も、単位領域９２の単位面の近似平面が平滑化面とされる場合と同様に、印刷や撮像等による影響を抑制して情報埋込画像に埋め込まれた２値情報を高精度に読み取ることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る情報埋込画像生成装置について説明する。第２の実施の形態に係る情報埋込画像生成装置の構成は、図１に示す情報埋込画像生成装置１と同様であり、以下の説明において対応する構成に同符号を付す。第２の実施の形態に係る情報埋込画像生成装置では、第１の実施の形態と部分的に異なる手法により元画像９１に２値情報が埋め込まれる。

図１７．Ａおよび図１７．Ｂは、第２の実施の形態に係る情報埋込画像生成装置における情報埋込画像の生成の流れの一部を示す図である。第２の実施の形態に係る情報埋込画像生成装置では、第１の実施の形態と同様に、単位領域設定部１１（図３参照）によりステップＳ１１〜Ｓ１６（図４．Ａ参照）が行われることにより、元画像９１に複数の単位領域９２（図２参照）が設定される。

続いて、単位領域変換部１２（図３参照）により、１番目の単位領域９２が選択され（ステップＳ４１）、選択された単位領域９２（以下、「選択単位領域９２」という。）の画素値を高さとみなした面である単位面９３（図６参照）と、単位面９３を平滑化した近似平面である平滑化面９４（図７参照）とに基づいて、単位面９３と平滑化面９４との高さの差の二乗和であるパワーが求められる（ステップＳ４２）。

次に、選択単位領域９２が２値情報の要素値の第１の値である「０」、および、第２の値である「１」のどちらに対応付けられているかが確認され（ステップＳ４３）。選択単位領域９２が要素値「０」に対応付けられている場合、選択単位領域９２のパワーと所定の第１閾値とが比較される（ステップＳ４４）。選択単位領域９２のパワーが第１閾値以上であれば、単位面９３が近似平面である平滑化面９４となるように選択単位領域９２の画素値（図５参照）が変換され（ステップＳ４５）、パワーが第１閾値未満であれば、選択単位領域９２の画素値が変換されることなく維持される（ステップＳ４６）。ステップＳ４６では、ステップＳ４３と同様に、単位面９３が平滑化面９４となるように選択単位領域９２の画素値が変換されてもよい。

一方、選択単位領域９２が要素値「１」に対応付けられている場合、選択単位領域９２のパワーと、上記第１閾値よりも大きい所定の第２閾値とが比較される（ステップＳ４７）。選択単位領域９２のパワーが第２閾値以上であれば、選択単位領域９２の画素値が変換されることなく維持され（ステップＳ４８）、パワーが第２閾値未満であれば、選択単位領域９２の単位面９３が平滑化面９４となるように選択単位領域９２の画素値が変換された上で（図８参照）、第１の実施の形態と同様のオフセット値９５（図９参照）が選択単位領域９２の変換後の画素値に加えられる（ステップＳ４９）。ステップＳ４９では、選択単位領域９２の画素値を変換することなく（すなわち、単位面９３を平滑化することなく）、選択単位領域９２の画素値にオフセット値９５が加えられてもよい。オフセット値９５は、オフセット値９５が加えられた後の選択単位領域９２の画素値を高さとみなした変換済単位面と平滑化面９４との高さの差の二乗和であるパワーを増大させるように設定されており、ステップＳ４９においてオフセット値９５が加えられることにより、当該パワーが、情報読取装置６にて利用される閾値（以下、「読取閾値」という。）よりも大きくなる。

続いて、次の単位領域９２の存否（すなわち、２値情報の次の要素値の存否）が確認され（ステップＳ５０）、次の単位領域９２がある場合には、選択単位領域が次の単位領域９２に変更された後（ステップＳ５１）、ステップＳ４２へと戻り、ステップＳ４２〜Ｓ４９が行われる。情報埋込画像生成装置では、ステップＳ１１〜Ｓ１６で設定された全ての単位領域９２の画素値の変換（すなわち、２値情報の全ての要素値に基づく画素値の変換）が終了するまでステップＳ４２〜Ｓ５１が繰り返されることにより、元画像９１に対する２値情報の埋め込みが終了し、情報埋込画像が生成される。

情報読取装置６において、印刷媒体９上に印刷された情報埋込画像から２値情報が読み取られる際には、第１の実施の形態と同様に、図１４に示すステップＳ３１〜Ｓ３９が行われる。ステップＳ３５において選択単位領域９２のパワーと比較される読取閾値は、上述の第１閾値よりも大きく、かつ、第２閾値よりも小さくされ、本実施の形態では、第１閾値と第２閾値との平均値とされる。

第２の実施の形態に係る情報埋込画像生成装置では、第１の実施の形態と同様に、印刷や撮像等による情報劣化がほとんど生じない形態にて２値情報を元画像９１に埋め込み、印刷や撮像等による情報劣化が抑制可能な情報埋込画像を生成することができる。また、情報読取装置６では、印刷や撮像等による影響を抑制して情報埋込画像に埋め込まれた２値情報を高精度に読み取ることができる。

第２の実施の形態に係る情報埋込画像生成装置では、特に、単位領域９２のパワーが求められ、単位領域９２が「０」に対応付けられており、かつ、当該パワーが読取閾値よりも小さい第１閾値以上である場合に、単位面９３が近似平面である平滑化面９４となるように単位領域９２の画素値が変換される。これにより、情報読取装置６において、当該単位領域９２のパワーをほぼ０とする（すなわち、読取閾値からある程度以上離れた小さい値とする）ことができ、単位領域９２が示す値が「０」であると正確に決定することができる。また、情報埋込画像生成装置において、単位領域９２が「１」に対応付けられており、かつ、単位領域９２のパワーが読取閾値よりも大きい第２閾値未満である場合に、単位領域９２の画素値にオフセット値９５が加えられて単位領域９２のパワーが第２閾値以上とされる（すなわち、読取閾値からある程度以上離れた大きい値とされる）ことにより、情報読取装置６において、単位領域９２が示す値が「１」であると正確に決定することができる。このように、第２閾値を第１閾値よりも大きくすることにより、情報埋込画像に埋め込まれた２値情報をより高精度に読み取ることができる。

第２の実施の形態に係る情報埋込画像生成装置では、ステップＳ４２において、選択単位領域９２の単位面９３（図１５参照）と単位面９３を平滑化した近似２次曲面である平滑化面９４ａ（図１５参照）とに基づいて、単位面９３と平滑化面９４ａとの高さの差の二乗和であるパワーが求められてもよい。この場合、ステップＳ４５，Ｓ４６において、選択単位領域９２の単位面９３が近似２次曲面である平滑化面９４ａとなるように、選択単位領域９２の画素値が変換される。また、ステップＳ４９において、選択単位領域９２の単位面９３が近似２次曲面である平滑化面９４ａとなるように選択単位領域９２の画素値が変換された上で（図１６参照）、第１の実施の形態と同様のオフセット値９５（図９参照）が選択単位領域９２の変換後の画素値に加えられる。

これにより、上記と同様に、第２の実施の形態に係る情報埋込画像生成装置において、印刷や撮像等による情報劣化がほとんど生じない形態にて２値情報を元画像９１に埋め込み、印刷や撮像等による情報劣化が抑制可能な情報埋込画像を生成することができる。また、平滑化面を近似２次曲面とすることにより、平滑化面を近似平面とする場合に比べて、要素値「０」が対応付けられた単位領域９２が目立つことを抑制することができる。一方、平滑化面を近似平面とする場合には、単位面の平滑化が容易とされる。

このように、情報埋込画像生成装置において単位領域９２の単位面の近似２次曲面が平滑化面とされる場合、情報読取装置６では、上述のようにステップＳ３４において、選択単位領域９２の読取単位面、および、読取単位面を平滑化した近似２次曲面である読取平滑化面に基づいて、選択単位領域９２の各画素における読取単位面と読取平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーが求められる。この場合も、単位領域９２の単位面の近似平面が平滑化面とされる場合と同様に、印刷や撮像等による影響を抑制して情報埋込画像に埋め込まれた２値情報を高精度に読み取ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

第２の実施の形態に係る情報埋込画像生成装置では、第２閾値は必ずしも第１閾値よりも大きくされる必要はなく、第１閾値と第２閾値とが等しくされてもよい。すなわち、第２閾値は第１閾値以上とされる。この場合、情報読取装置６における読取閾値は、第１閾値および第２閾値に等しい値とされる。

上述の情報埋込画像生成装置では、オフセット値９５の３６個の値の平均値は、必ずしもほぼ０とされる必要はなく、オフセット値９５が加えられた単位領域９２があまり目立たない範囲内で適宜変更されてよい。また、単位領域９２は、必ずしも各辺が６画素の正方形状の領域とされる必要はなく、単位領域９２の大きさおよび形状は適宜変更されてよい。

オフセット値９５の単位領域９２の各画素に対応する値の符号は、必ずしも、隣接する画素に対応する値の符号と反対になっている必要はなく、例えば、単位領域９２が比較的大きい場合（単位領域９２の画素数が多い場合）、単位領域９２が複数個の画素のグループに分割され、オフセット値９５は、単位領域９２において隣接するグループ毎に正負が繰り返し入れ替わるように分布してもよい。この場合であっても、上記と同様に、要素値「１」に対応付けられた単位領域９２が目立ってしまうことを抑制することができるとともに、情報埋込画像に埋め込まれた２値情報をより高精度に読み取ることができる。

情報埋込画像生成装置では、単位領域９２の単位面を平滑化した平滑化面が近似平面とされる場合、オフセット値９５は、必ずしも単位領域９２において正負が繰り返し入れ替わるように分布する必要はなく、単位領域９２における値の分布を高さとみなしたオフセット面が平面でなければよい。ただし、オフセット値９５は、単位領域９２における少なくとも１つの方向において、オフセット値９５の平均値よりも大きい値と当該平均値よりも小さい値とが繰り返し入れ替わるように分布することが好ましく、これにより、上記と同様に、要素値「１」に対応付けられた単位領域９２が目立ってしまうことを抑制することができるとともに、情報埋込画像に埋め込まれた２値情報をより高精度に読み取ることができる。また、単位領域９２の単位面を平滑化した平滑化面が近似２次曲面とされる場合、オフセット値９５は、単位領域９２における少なくとも１つの方向において、オフセット値９５の平均値よりも大きい値と当該平均値よりも小さい値とが繰り返し入れ替わるように分布すればよい。

単位領域９２の単位面の平滑化面は、必ずしも近似平面または近似２次曲面とされる必要はなく、３次以上の近似曲面とされてもよい。この場合、オフセット値９５は、単位領域９２における少なくとも１つの方向において、オフセット値の平均値よりも大きい値と当該平均値よりも小さい値とが近似曲面の次数以上の回数だけ入れ替わるように分布する。上記実施の形態では、単位面の平滑化を最小二乗法により行っているが、当該平滑化は、例えばスプライン法のような他の手法により行われてもよい。スプライン法等により単位面の近似曲面である平滑化面が生成される場合、オフセット値９５は、単位領域９２における少なくとも１つの方向において、オフセット値の平均値よりも大きい値と当該平均値よりも小さい値とが、近似曲面の極大値および極小値の合計個数よりも多い回数だけ入れ替わるように分布する。これにより、上記と同様に、要素値「１」に対応付けられた単位領域９２が目立ってしまうことを抑制することができるとともに、情報埋込画像に埋め込まれた２値情報をより高精度に読み取ることができる。

上述の情報読取装置６では、必ずしも画像取得部６１により情報埋込画像の撮像が行われる必要はなく、他の装置にて取得された情報埋込画像のデータを用いて情報埋込画像からの２値情報の読み取り（ステップＳ３２〜Ｓ３９）が行われてもよい。この場合、情報読取装置６から画像取得部６１が省略されてもよい。また、情報読取装置６では、上記実施の形態に係る情報埋込画像生成装置にて生成された情報埋込画像のデータそのものを受け付けて、当該データからの２値情報の読み取りが行われてもよい。

第１の実施の形態に係る情報埋込画像生成装置を示す図である。 元画像の一部を示す図である。 情報埋込画像生成装置の機能を示すブロック図である。 情報埋込画像の生成の流れを示す図である。 情報埋込画像の生成の流れを示す図である。 単位領域の画素値を示す図である。 単位領域の画素値を高さとみなした単位面を示す図である。 単位面を平滑化した平滑化面を単位面と共に示す図である。 変換後の単位領域の画素値を示す図である。 オフセット値を示す図である。 オフセット値加算後の変換済単位面を示す図である。 情報読取装置を示す図である。 情報読取装置の読取部の構成を示す図である。 読取部の機能を示すブロック図である。 ２値情報の読み取りの流れを示す図である。 単位面を平滑化した平滑化面を単位面と共に示す図である。 変換後の単位領域の画素値を示す図である。 第２の実施の形態に係る情報埋込画像生成装置による情報埋込画像の生成の流れを示す図である。 情報埋込画像の生成の流れを示す図である。

符号の説明

１ 情報埋込画像生成装置
６ 情報読取装置
１１ 単位領域設定部
１２ 単位領域変換部
９１ 元画像
９２ （選択）単位領域
９３ 単位面
９３ａ 変換済単位面
９４，９４ａ 平滑化面
９５ オフセット値
６２１ 単位領域抽出部
６２２ 情報取得部
１０４１ 情報埋込画像生成プログラム
６０４１ 情報読取プログラム
Ｓ１１〜Ｓ２２，Ｓ３１〜Ｓ３９，Ｓ４１〜Ｓ５１ ステップ

Claims (15)

1. ２値である要素値の配列である２値情報を元画像に埋め込んで情報埋込画像を生成する情報埋込画像生成装置であって、
   それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を前記元画像に設定する単位領域設定部と、
   前記複数の単位領域の各単位領域の画素値を前記各単位領域に対応付けられた要素値に基づいて変換することにより前記元画像に前記２値情報を埋め込む単位領域変換部と、
   を備え、
   前記単位領域変換部が、
   単位領域が要素値の第１の値に対応付けられている場合に、前記単位領域の画素値を高さとみなした単位面が、前記単位面を平滑化した平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、
   単位領域が要素値の第２の値に対応付けられている場合に、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換した上で前記平滑化面の平滑性を低下させるオフセット値を前記単位領域の画素値に加える、または、前記オフセット値を前記単位領域の画素値に加えることを特徴とする情報埋込画像生成装置。
2. ２値である要素値の配列である２値情報を元画像に埋め込んで情報埋込画像を生成する情報埋込画像生成装置であって、
   それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を前記元画像に設定する単位領域設定部と、
   前記複数の単位領域の各単位領域の画素値を前記各単位領域に対応付けられた要素値に基づいて変換することにより前記元画像に前記２値情報を埋め込む単位領域変換部と、
   を備え、
   前記単位領域変換部が、
   単位領域の画素値を高さとみなした単位面と、前記単位面を平滑化した平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーを求め、
   前記単位領域が要素値の第１の値に対応付けられている場合に、前記パワーが第１閾値以上であれば、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、前記パワーが前記第１閾値未満であれば、前記単位領域の画素値を維持する、または、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、
   前記単位領域が要素値の第２の値に対応付けられている場合に、前記パワーが前記第１閾値以上の第２閾値以上であれば、前記単位領域の画素値を維持し、前記パワーが前記第２閾値未満であれば、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換した上で前記パワーを増大させるオフセット値を前記単位領域の画素値に加える、または、前記単位面を平滑化することなく前記オフセット値を前記単位領域の画素値に加えることを特徴とする情報埋込画像生成装置。
3. 請求項２に記載の情報埋込画像生成装置であって、
   前記第２閾値が前記第１閾値よりも大きいことを特徴とする情報埋込画像生成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の情報埋込画像生成装置であって、
   前記平滑化面が前記単位面の近似平面であり、
   前記オフセット値の前記単位領域における値の分布を高さとみなした面が平面ではないことを特徴とする情報埋込画像生成装置。
5. 請求項４に記載の情報埋込画像生成装置であって、
   前記オフセット値が、前記単位領域における少なくとも１つの方向において、前記オフセット値の平均値よりも大きな値と前記平均値よりも小さな値とが繰り返し入れ替わるように分布することを特徴とする情報埋込画像生成装置。
6. 請求項１ないし３のいずれかに記載の情報埋込画像生成装置であって、
   前記平滑化面が前記単位面の近似曲面であり、
   前記オフセット値が、前記単位領域における少なくとも１つの方向において、前記オフセット値よりも大きな値と前記平均値よりも小さな値とが、前記少なくとも１つの方向における前記近似曲面の極大値および極小値の合計個数よりも多い回数だけ入れ替わるように分布することを特徴とする情報埋込画像生成装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の情報埋込画像生成装置であって、
   前記オフセット値の平均値がほぼ０であることを特徴とする情報埋込画像生成装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の情報埋込画像生成装置であって、
   前記オフセット値が、前記単位領域の各画素における絶対値が前記単位領域のエッジから中心に向かうに従って大きくなるように分布することを特徴とする情報埋込画像生成装置。
9. ２値である要素値の配列である２値情報が埋め込まれた情報埋込画像から前記２値情報を読み取る情報読取装置であって、
   前記情報埋込画像から、それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を抽出する単位領域抽出部と、
   前記複数の単位領域の各単位領域において、画素値を高さとみなしたした単位面と、前記単位面を平滑化した平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーを求め、前記パワーが所定の閾値未満である場合に前記各単位領域が示す値を要素値の第１の値に決定し、前記パワーが前記閾値以上である場合に前記各単位領域が示す値を要素値の第２の値に決定することにより、前記複数の単位領域から前記２値情報を取得する情報取得部と、
   を備えることを特徴とする情報読取装置。
10. ２値である要素値の配列である２値情報を元画像に埋め込んで情報埋込画像を生成する情報埋込画像生成方法であって、
    ａ）それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を前記元画像に設定する工程と、
    ｂ）前記複数の単位領域の各単位領域の画素値を前記各単位領域に対応付けられた要素値に基づいて変換することにより前記元画像に前記２値情報を埋め込む工程と、
    を備え、
    前記ｂ）工程において、
    単位領域が要素値の第１の値に対応付けられている場合に、前記単位領域の画素値を高さとみなした単位面が、前記単位面を平滑化した平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、
    単位領域が要素値の第２の値に対応付けられている場合に、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換した上で前記平滑化面の平滑性を低下させるオフセット値を前記単位領域の画素値に加える、または、前記オフセット値を前記単位領域の画素値に加えることを特徴とする情報埋込画像生成方法。
11. ２値である要素値の配列である２値情報を元画像に埋め込んで情報埋込画像を生成する情報埋込画像生成方法であって、
    ａ）それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を前記元画像に設定する工程と、
    ｂ）前記複数の単位領域の各単位領域の画素値を前記各単位領域に対応付けられた要素値に基づいて変換することにより前記元画像に前記２値情報を埋め込む工程と、
    を備え、
    前記ｂ）工程において、
    単位領域の画素値を高さとみなした単位面と、前記単位面を平滑化した平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーを求め、
    前記単位領域が要素値の第１の値に対応付けられている場合に、前記パワーが第１閾値以上であれば、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、前記パワーが前記第１閾値未満であれば、前記単位領域の画素値を維持する、または、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、
    前記単位領域が要素値の第２の値に対応付けられている場合に、前記パワーが前記第１閾値以上の第２閾値以上であれば、前記単位領域の画素値を維持し、前記パワーが前記第２閾値未満であれば、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換した上で前記パワーを増大させるオフセット値を前記単位領域の画素値に加える、または、前記単位面を平滑化することなく前記オフセット値を前記単位領域の画素値に加えることを特徴とする情報埋込画像生成方法。
12. ２値である要素値の配列である２値情報が埋め込まれた情報埋込画像から前記２値情報を読み取る情報読取方法であって、
    ａ）前記情報埋込画像から、それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を抽出する工程と、
    ｂ）前記複数の単位領域の各単位領域において、画素値を高さとみなしたした単位面と、前記単位面を平滑化した平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーを求め、前記パワーが所定の閾値未満である場合に前記各単位領域が示す値を要素値の第１の値に決定し、前記パワーが前記閾値以上である場合に前記各単位領域が示す値を要素値の第２の値に決定することにより、前記複数の単位領域から前記２値情報を取得する工程と、
    を備えることを特徴とする情報読取方法。
13. ２値である要素値の配列である２値情報を元画像に埋め込んで情報埋込画像を生成する情報埋込画像生成装置にて実行される情報埋込画像生成プログラムであって、前記情報埋込画像生成プログラムの前記情報埋込画像生成装置による実行は、前記情報埋込画像生成装置に、
    ａ）それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を前記元画像に設定する工程と、
    ｂ）前記複数の単位領域の各単位領域の画素値を前記各単位領域に対応付けられた要素値に基づいて変換することにより前記元画像に前記２値情報を埋め込む工程と、
    を実行させ、
    前記ｂ）工程において、
    単位領域が要素値の第１の値に対応付けられている場合に、前記単位領域の画素値を高さとみなした単位面が、前記単位面を平滑化した平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、
    単位領域が要素値の第２の値に対応付けられている場合に、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換した上で前記平滑化面の平滑性を低下させるオフセット値を前記単位領域の画素値に加える、または、前記オフセット値を前記単位領域の画素値に加えることを特徴とする情報埋込画像生成プログラム。
14. ２値である要素値の配列である２値情報を元画像に埋め込んで情報埋込画像を生成する情報埋込画像生成装置にて実行される情報埋込画像生成プログラムであって、前記情報埋込画像生成プログラムの前記情報埋込画像生成装置による実行は、前記情報埋込画像生成装置に、
    ａ）それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を前記元画像に設定する工程と、
    ｂ）前記複数の単位領域の各単位領域の画素値を前記各単位領域に対応付けられた要素値に基づいて変換することにより前記元画像に前記２値情報を埋め込む工程と、
    を実行させ、
    前記ｂ）工程において、
    単位領域の画素値を高さとみなした単位面と、前記単位面を平滑化した平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーを求め、
    前記単位領域が要素値の第１の値に対応付けられている場合に、前記パワーが第１閾値以上であれば、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、前記パワーが前記第１閾値未満であれば、前記単位領域の画素値を維持する、または、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換し、
    前記単位領域が要素値の第２の値に対応付けられている場合に、前記パワーが前記第１閾値以上の第２閾値以上であれば、前記単位領域の画素値を維持し、前記パワーが前記第２閾値未満であれば、前記単位面が前記平滑化面となるように前記単位領域の画素値を変換した上で前記パワーを増大させるオフセット値を前記単位領域の画素値に加える、または、前記単位面を平滑化することなく前記オフセット値を前記単位領域の画素値に加えることを特徴とする情報埋込画像生成プログラム。
15. ２値である要素値の配列である２値情報が埋め込まれた情報埋込画像から前記２値情報を読み取る情報読取装置にて実行される情報読取プログラムであって、前記情報読取プログラムの前記情報読取装置による実行は、前記情報読取装置に、
    ａ）前記情報埋込画像から、それぞれが前記２値情報の要素値に対応付けられた複数の単位領域を抽出する工程と、
    ｂ）前記複数の単位領域の各単位領域において、画素値を高さとみなしたした単位面と、前記単位面を平滑化した平滑化面との高さの差の二乗和であるパワーを求め、前記パワーが所定の閾値未満である場合に前記各単位領域が示す値を要素値の第１の値に決定し、前記パワーが前記閾値以上である場合に前記各単位領域が示す値を要素値の第２の値に決定することにより、前記複数の単位領域から前記２値情報を取得する工程と、
    を実行させることを特徴とする情報読取プログラム。

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