JP2011529288A - 構造的マルチパターン透かし生成装置及び方法と、これを用いた透かし埋め込み装置及び方法、並びに透かし検出装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、前記画像の幾何学的変換の程度を予測する幾何学的変換予測部と、前記予測された幾何学的変換の程度を用いて前記画像の幾何学的変換を復元する幾何学的変換復元部とをさらに含んでなることを特徴とする。
また、前記幾何学的変換復元部は、前記自己相関度が周期的に高い座標値のうち、ピーク値が最大である4つの座標グループを選定した後、前記4つの座標グループが下記の条件のいずれか1つに該当すれば、画像の幾何学的変換に対する復元をあきらめることを特徴とする。
また、前記画像の幾何学的変換の程度を予測する段階は、前記検出された構造的マルチパターン透かしの自己相関パターンを測定する段階と、前記測定した自己相関度が周期的に高い座標値を抽出する段階とを含んでなることを特徴とする。
また、前記画像の幾何学的変換を復元する段階は、前記自己相関度が周期的に高い座標値を用いて画像の幾何学的変換に対する逆変換係数を求める段階と、前記逆変換係数を用いて画像の幾何学的変換を復元する段階を含んでなることを特徴とする。
そして、構造的マルチパターン透かしの構造的特徴によって、画像の2次元的な移動だけでなく、一般的な幾何学的変換にも頑健に対応することができる。
また、構造的マルチパターン透かしの構造的特徴によって、多様な画像の変形又は編集にも透かしを速い速度で検出することができる。
図1を参照すると、本発明の構造的マルチパターン透かし生成装置100はデータ分割部(Data Partitioner)110と、エンコーダー(Encoder)120と、変調器(Modulator)130と、同期信号生成部140と、サブベースパターン生成部150と、単位透かし生成部160とを含んでなる。
即ち、前記データ分割部110は、入力される使用者隠蔽情報を4N(ここで、Nは自然数)個に分割して出力するが、望ましくは使用者隠蔽情報を4つに分割して出力する。
例えば、使用者隠蔽情報が28ビットの大きさのデータである時、データ分分割部110は前記使用者隠蔽情報を7ビットの大きさのデータ4つに分割して出力する。この時、前記データ分割部110は分割されたデータを同時に出力することができ、時間間隔を置いて順次に出力することもできる。
一方、前記データ分割部110が分割されたデータを同時に出力する場合、前記エンコーダー120は複数個のエンコーダーを並列で構成して、前記分割されたデータを同時にメッセージエンコードすることができる。
一方、前記データ分割部110が分割されたデータを順次に出力する場合、 前記エンコーダー120は1つのエンコーダーで構成して、入力されるデータを順次にメッセージエンコードすることができる。
一方、前記変調器130を1つの変調器で構成した場合、前記サブベースパターン生成部150も1つのサブベースパターン生成部で構成することができ、この時、前記サブベースパターン生成部150は複数個のメッセージ信号及び同期化信号を用いて順次に複数個のサブベースパターンを生成する。
次に、エンコーダー120が、前記データ分割部110で分割されたデータを誤り修正コードを用いてメッセージエンコードする(S110)。
この時、複数個のサブベースパターンはそれぞれ0°、90°、180°、270°などの回転された形態で埋め込まれるか、元の位置、左右対称、上下対称、上下左右対称などの形態で埋め込まれて「構造的マルチパターン透かし」を形成する。
また、人間の目は、色差変化に対してよりは輝度変化により少なく敏感であるため、透かしとして輝度成分を利用するのが望ましい。輝度成分を利用することのまた他の長所は色差成分より画像の変換に不変であるということである。
この時、前記透かし埋め込み器240は画像ピクセル空間(spatial Domain)で透かしを埋め込むために、原画像のY成分を確率的モデル方法でモデリングした後、ML又はMAP推定方法によって最適のMWMS値を求める。
前記MWMSは画像の複雑度によって0〜1の間の値に正規化されるが、MWMSが0に近い値を有するほど画像は複雑な領域でノイズが見え難く、MWMSが1に近い値を有するほど画像は平坦な領域で少しのノイズにも画像の差を感じやすい。
数学式1はMWMSを用いた透かし埋め込み式である。
数学式1を使用すると、原画像に透かしが適応的に埋め込まれるが、透かし埋め込み強度値であるα値が固定定数であるから、複雑な領域が多い画像と平坦領域が多い画像との場合を比べると、逆に平坦領域が多い画像の透かし埋め込み強度が相対的に高い逆転現象が生じる。
この場合、実際の透かし埋め込み段階で、複雑な領域の多い画像の透かし埋め込み強度が平坦な領域の多い画像の透かし埋め込み強度より小くなる逆転現象が生じて、複雑な領域の多い画像においては画質は良いが頑健性が落ち、平坦な領域の多い画像においては頑健性は良いが画質が落ちる現象が生じることになる。
したがって、透かし埋め込み強度値であるα値を各画像の全体的な複雑度によって適応的に調節しなければならない必要がある。これのために、本発明では、数学式2に示すように領域別に適応的なα値を計算する。
この時、前記データフォーマット変換部250は原画像のデータフォーマットと同じく変換するか、使用者が意図する他の形式のデータフォーマットに変換することができる。
図8は透かし信号の自己相関パターンを示すグラフである。図8を参照すると、一定の周期で自己相関度値が非常に高いことが分かる。この時、前記幾何学的変換予測部360は自己相関度値が非常に高いピークの位置を検出する。
120:エンコーダー 130:変調器
140:同期信号生成部 150:サブベースパターン生成部
160:単位透かし生成部 200:透かし埋め込み装置
210:ローデータ抽出部 220:YUV空間変換部
230:構造的マルチパターン透かし生成器 240:透かし埋め込み器
250:データフォーマット変換部 300:透かし検出装置
310:ローデータ抽出部 320:YUV空間変換部
330:透かし検出器 340:2次元移動復元部
350:メッセージコード抽出部 360:幾何学的変換予測部
370:幾何学的変換復元部 380:使用者隠蔽情報抽出部
Claims (33)
- 入力される使用者隠蔽情報を複数個に分割して出力するデータ分割部と、
前記複数個に分割されたデータをメッセージエンコード(Message Encoding)するエンコーダーと、
前記メッセージエンコードされた複数個のデータを映像信号形態に変調する変調器と、
画像の2次元移動に対応するための同期化信号を生成する同期信号生成部と、
前記映像信号形態に変調された複数個のメッセージ信号及び前記同期化信号を用いて複数個のサブベースパターンを生成するサブベースパターン生成部、及び、
前記複数個のサブベースパターンを用いて1つの単位透かしを生成する単位透かし生成部とを含んでなる構造的マルチパターン透かし生成装置。 - 前記エンコーダーは、
誤り訂正コードを用いて前記複数個に分割されたデータをメッセージエンコードすることを特徴とする請求項1記載の構造的マルチパターン透かし生成装置。 - 前記データ分割部は、
前記入力される使用者隠蔽情報を4N(ここで、Nは自然数)個に分割して出力することを特徴とする請求項1記載の構造的マルチパターン透かし生成装置。 - 前記データ分割部は、
前記入力される使用者隠蔽情報を4つに分割して出力することを特徴とする請求項3記載の構造的マルチパターン透かし生成装置。 - 前記単位透かし生成部は、
前記4つのサブベースパターンをそれぞれ0°、90°、180°、270°回転された形態で該当の領域に埋め込んで単位透かしを生成することを特徴とする請求項4記載の構造的マルチパターン透かし生成装置。 - 前記単位透かし生成部は、
前記4つのサブベースパターンをそれぞれ元の位置、左右対称、上下対称、上下左右対称になった形態で該当の領域に埋め込んで単位透かしを生成することを特徴とする請求項4記載の構造的マルチパターン透かし生成装置。 - データ分割部が、入力される使用者隠蔽情報を複数個に分割して出力する段階と、
エンコーダーが、前記複数個に分割されたデータをメッセージエンコードする段階と、
変調器が、前記メッセージエンコードされた複数個のデータを映像信号形態に変調する段階と、
同期信号生成部が、画像の2次元移動に対応するための同期化信号を生成する段階と、
サブベースパターン生成部が、前記映像信号形態に変調された複数個のメッセージ信号及び前記同期化信号を用いて複数個のサブベースパターンを生成する段階、及び、
単位透かし生成部が前記複数個のサブベースパターンを用いて1つの単位透かしを生成する段階とを含んでなる構造的マルチパターン透かし生成方法。 - 前記データ分割部は、
前記入力される使用者隠蔽情報を4N(ここで、Nは自然数)個に分割して出力することを特徴とする請求項7記載の構造的マルチパターン透かし生成方法。 - 前記データ分割部は、
前記使用者隠蔽情報を4つに分割して出力することを特徴とする請求項8記載の構造的マルチパターン透かし生成方法。 - 前記単位透かしを生成する段階は、
前記単位透かし生成部が4つのサブベースパターンをそれぞれ0°、90°、180°、270°回転された形態で該当の領域に埋め込んで単位透かしを生成することを特徴とする請求項9記載の構造的マルチパターン透かし生成方法。 - 前記単位透かしを生成する段階は、
前記単位透かし生成部が4つのサブベースパターンをそれぞれ元の位置、左右対称、上下対称、上下左右対称になった形態で該当の領域に埋め込んで単位透かしを生成することを特徴とする請求項9記載の構造的マルチパターン透かし生成方法。 - 入力される原画像(Original Image)からローデータ(Raw Data)を抽出するローデータ抽出部と、
前記抽出したローデータのカラー空間をYUV空間に変換し、前記YUV カラー空間からY成分を抽出するYUV空間変換部と、
入力される使用者隠蔽情報を複数個に分割して複数個のサブベースパターンを生成し、前記複数個のサブベースパターンで1つの単位透かしである構造的マルチパターン透かしを生成する構造的マルチパターン透かし生成器、及び、 前記構造的マルチパターン透かしを前記抽出したY成分に埋め込むための透かし埋め込み強度を決めた後、前記決められた透かし埋め込み強度を適用して Y成分に埋め込む透かし埋め込み器とを含んでなる構造的マルチパターン透かし埋め込み装置。 - 前記構造的マルチパターン透かし生成器は、
入力される使用者隠蔽情報を複数個に分割して出力するデータ分割部と、
前記複数個に分割されたデータをメッセージエンコードするエンコーダーと、
前記メッセージエンコードされた複数個のデータを映像信号形態に変調する変調部と、
画像の2次元移動に対応するための同期化信号を生成する同期信号生成部と、
前記映像信号形態に変調された複数個のメッセージ信号及び前記同期化信号を用いて複数個のサブベースパターンを生成するサブベースパターン生成部、及び、
前記複数個のサブベースパターンを用いて1つの単位透かしを生成する単位透かし生成部とを含んでなることを特徴とする請求項12記載の構造的マルチパターン透かし埋め込み装置。 - 前記データ分割部は、
前記入力される使用者隠蔽情報を4つに分割して出力することを特徴とする請求項13記載の構造的マルチパターン透かし埋め込み装置。 - 前記単位透かし生成部は、
4つのサブベースパターンをそれぞれ0°、90°、180°、270°回転された形態で該当の領域に埋め込んで単位透かしを生成することを特徴とする請求項14記載の構造的マルチパターン透かし埋め込み装置。 - 前記単位透かし生成部は、
4つのサブベースパターンをそれぞれ元の位置、左右対称、上下対称、上下左右対称になった形態で該当の領域に埋め込んで単位透かしを生成することを特徴とする請求項14記載のマルチパターン透かし埋め込み装置。 - データ抽出部が、入力される原画像からローデータを抽出する段階と、
YUV空間変換部が、前記抽出したローデータのカラー空間をYUV空間に変換した後、前記YUVカラー空間からY成分を抽出する段階と、
構造的マルチパターン透かし生成器が、入力される使用者隠蔽情報を複数個に分割して複数個のサブベースパターンを生成し、前記複数個のサブベースパターンで1つの単位透かしである構造的マルチパターン透かしを生成する段階、及び、
透かし埋め込み器が前記生成された構造的マルチパターン透かしを前記抽出したY成分に埋め込むための透かし埋め込み強度を決めた後、前記決められた透かし埋め込み強度を適用してY成分に埋め込む段階とを含んでなる構造的マルチペターン透かし埋め込み方法。 - 前記構造的マルチパターン透かしを生成する段階は、
データ分割部が、入力される使用者隠蔽情報を複数個に分割して出力する段階と、
エンコーダーが、前記複数個に分割されたデータをメッセージエンコードする段階と、
変調部が、前記メッセージエンコードされた複数個のデータを映像信号形態に変調する段階と、
同期信号生成部が、画像の2次元移動に対応するための同期化信号を生成する段階と、
サブベースパターン生成部が、前記映像信号形態に変調された複数個のメッセージ信号及び前記同期化信号を用いて複数個のサブベースパターンを生成する段階、及び、
単位透かし生成部が前記複数個のサブベースパターンを用いて1つの単位透かしを生成する段階とを含んでなることを特徴とする請求項18記載の構造的マルチパターン透かし埋め込み方法。 - 前記データ分割部は、
前記使用者隠蔽情報を4つに分割して出力することを特徴とする請求項19記載の構造的マルチパターン透かし埋め込み方法。 - 前記単位透かしを生成する段階は、
前記単位透かし生成部が4つのサブベースパターンをそれぞれ0°、90°、180°、270°回転された形態で該当の領域に埋め込んで単位透かしを生成することを特徴とする請求項20記載の構造的マルチパターン透かし埋め込み方法。 - 前記単位透かしを生成する段階は、
前記単位透かし生成部が4つのサブベースパターンをそれぞれ元の位置、左右対称、上下対称、上下左右対称になった形態で該当の領域に埋め込んで単位透かしを生成することを特徴とする請求項20記載の構造的マルチパターン透かし埋め込み方法。 - 前記透かし埋め込み強度を決めた後、前記決められた透かし埋め込み強度を適用してY成分に埋め込む段階は、
前記抽出したY成分を確率的モデル方法でモデリング(Modeling)する段階と、
前記モデリングのML(Maximun Likelihood)又はMAP(Maximum A Posteriori)推定方法によってMWMS(Maximum Watermark Strength)値を求める段階と、
前記抽出したY成分の画像をm×mサイズに分割した後、分割された画像別に平坦領域、エッジ領域、複雑領域の該当の割合によってローカル透かし埋め込み強度を求める段階、及び、
前記MWMS及びローカル透かし埋め込み強度値を用いて前記構造的マルチパターン透かしを前記Y成分に埋め込む段階とを含んでなることを特徴とする請求項18記載の構造的マルチパターン透かし埋め込み方法。 - 構造的マルチパターン透かしが埋め込まれた画像からローデータを抽出するローデータ抽出部と、
前記抽出したローデータのカラー空間をYUV空間に変換した後、前記YUVカラー空間からY成分を抽出するYUV空間変換部と、
前記抽出したY成分から透かしの検出強度を予測した後、前記透かしの検出強度を適用して前記Y成分から構造的マルチパターン透かしを検出する透かし検出器と、
前記画像の2次元的な移動に対する同期化を行って画像の2次元的な移動を復元する2次元移動復元部と、
前記2次元的な移動が復元された透かし信号からメッセージコードを抽出するメッセージコード抽出部、及び、
前記抽出したメッセージコードから使用者隠蔽情報を抽出する使用者隠蔽情報抽出部とを含んでなる構造的マルチパターン透かしの検出装置。 - 前記画像の幾何学的変換の程度を予測する幾何学的変換予測部、及び、
前記予測された幾何学的変換の程度を用いて前記画像の幾何学的変換を復元する幾何学的変換復元部を更に含んでなることを特徴とする請求項25記載の構造的マルチパターン透かしの検出装置。 - 前記幾何学的変換予測部は、
前記検出された構造的マルチパターン透かしの自己相関パターン(Auto Correlation Pattern)を測定した後、自己相関度が周期的に高い座標値を抽出して画像の幾何学的変換の程度を予測することを特徴とする請求項26記載の構造的マルチパターン透かしの検出装置。 - 前記幾何学的変換復元部は、
前記自己相関度が周期的に高い座標値を用いて画像の幾何学的変換に対する逆変換係数を求めた後、前記逆変換係数を用いて画像の幾何学的変換を復元することを特徴とする請求項27記載の構造的マルチパターン透かしの検出装置。 - 前記幾何学的変換復元部は、
前記自己相関度が周期的に高い座標値のうち、ピーク値が最大である4つの座標グループを選定した後、前記4つの座標グループが下記の条件のいずれか1つに該当すれば、画像の幾何学的変換に対する復元をあきらめることを特徴とする請求項28記載の構造的マルチパターン透かしの検出装置。
(1)4つの座標間の各直線距離が原画像から4つの座標間の各直線距離の1/2未満の場合
(2)4つの座標のうち3つの座標を連結して形成される内角が75°〜105°を超過する場合
(3)4つの座標のうち3つの座標を連結して形成される2つの直線の長さ割合が1:2を超過する場合 - ローデータ抽出部が、構造的マルチパターン透かしが埋め込まれた画像からローデータを抽出する段階と、
YUV空間変換部が、前記抽出したローデータのカラー空間をYUV空間に変換した後、前記YUVカラー空間からY成分を抽出する段階と、
透かし検出器が、前記抽出したY成分から透かしの検出強度を予測した後、前記透かしの検出強度を適用して前記Y成分から構造的マルチパターン透かしを検出する段階と、
2次元移動復元部が、前記画像の2次元的な移動に対する同期化を行って画像の2次元的な移動を復元する段階と、
メッセージコード抽出部が、前記2次元的な移動が復元された透かし信号からメッセージコードを抽出する段階、及び、
使用者隠蔽情報抽出部が、前記抽出したメッセージコードから使用者隠蔽情報を抽出する段階とを含んでなる構造的マルチパターン透かしの検出方法。 - 前記メッセージコードを抽出する段階において、前記メッセージコード抽出部がメッセージコードを抽出できない場合は、
幾何学的変換予測部が、前記画像の幾何学的変換の程度を予測する段階、及び、
幾何学的変換復元部が、前記予測された幾何学的変換の程度を用いて前記画像の幾何学的変換を復元する段階を更に含んでなることを特徴とする請求項30記載の構造的マルチパターン透かしの検出方法。 - 前記画像の幾何学的変換の程度を予測する段階は、
前記検出された構造的マルチパターン透かしの自己相関パターンを測定する段階、及び、
前記測定した自己相関度が周期的に高い座標値を抽出する段階を含んでなることを特徴とする請求項31記載の構造的マルチパターン透かしの検出方法。 - 前記画像の幾何学的変換を復元する段階は、
前記自己相関度が周期的に高い座標値を用いて画像の幾何学的変換に対する逆変換係数を求める段階、及び、
前記逆変換係数を用いて画像の幾何学的変換を復元する段階を含んでなることを特徴とする請求項32記載の構造的マルチパターン透かしの検出方法。
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