JP3522056B2 - 電子的すかし挿入方法 - Google Patents

電子的すかし挿入方法

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JP3522056B2 JP25180196A JP25180196A JP3522056B2 JP 3522056 B2 JP3522056 B2 JP 3522056B2 JP 25180196 A JP25180196 A JP 25180196A JP 25180196 A JP25180196 A JP 25180196A JP 3522056 B2 JP3522056 B2 JP 3522056B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、著作権の所有権を
証明し、著作権侵害を識別し、隠されたメッセージを送
信するために、オーディオ、画像、ビデオ、マルチメデ
ィアデータに使用される電子透かし（デジタル透かし、
即ち、ウォーターマーク）に関する。特に、本発明に係
る透かしは、データを分解した中で知覚的に最も重要な
成分に、実際視覚的には感知できないような方法で挿入
される。より具体的に言えば、透かしを表す狭帯域の信
号は、データが存在する広帯域チャネル内に配置され
る。
【０００２】
【従来の技術】オーディオ、画像、およびビデオのよう
な電子化されたメディアが増加すると共にデータ源の確
認を容易に確認できるような保証システムが必要になっ
てきている。これは、著作権の施行および情報源の確認
のためであることは明らかである。
【０００３】従来の暗号システムを使用した場合、暗号
化されたデータに対して正しい鍵所有者だけがアクセス
できる。しかし、一度データが暗号化されれば、次の表
示あるいは送信の記録を維持できなくなる。従来の暗号
化法は、データあるいは情報の出版者あるいは所有者に
著作権侵害のデータに対して最小の保護しか提供しない
ので、無許可の複製あるいはこのようなデータあるいは
情報の配布に直面することになる。
【０００４】電子透かしは暗号処理を補完することを企
図している。透かしは、データ中に不変的に埋め込まれ
る、可視あるいは好ましくは不可視な認識符号である。
すなわち、透かしはいかなる解読過程のあとでもデータ
とともに残存している。ここで使用されるデータおよび
情報の用語は、オーディオ（スピーチおよび音楽）、画
像（イメージ）（写真およびグラフィクス）、ビデオ
（ビデオ）（映画あるいは連続画像）およびマルチメデ
ィアデータ（上記カテゴリーに属する情報の結合）ある
いは、それらの処理されたあるいは圧縮されたものに関
するものを指している。これらの用語は、テキストのＡ
ＳＣＩＩ表記を意図するものではなく、画像として表示
されたテキストを指示している。透かしの簡単な例とし
ては、著作権所有者を識別するために画像上に配置する
可視“シール”である。しかしながら、透かしは、ま
た、画像の特定の複製を購入した購入者を識別するよう
な付加的な情報をも含んでいてもよい。効果的な透かし
は、以下の特性を有するべきである： １．透かしは、知覚的に不可視であるべきで、その存在
が保護される情報に対して邪魔なものであってはならな
い。 ２．透かしは、意図された目的に対しては情報を無効に
することなく情報から除去されることが困難（好ましく
は実質的に不可能）でなければならない。しかしなが
ら、もし部分的にのみ知られて、例えば、画像内の透か
しの正確な位置については知られていない場合、例えば
ノイズを付加することによって、透かしを除去あるいは
破壊するというような手段が行われると、透かしが除去
あるいは喪失される前に、データの忠実度を著しく低下
させ、データを無効にすることが望ましい。 ３．透かしは、複数の人々が共謀して透かし処理された
データ複写をそれぞれ所有しようとする行為に対して強
固なものでなければならない。すなわち、透かしは、透
かしを破壊するために設けられた同じデータの複製処理
の組合に対して強固でなければならない。また、その意
図的侵害者達が各画像を組み合せて異なった効果的な透
かしを生成することが可能であってはならない。 ４．透かしは、データに共通の信号処理操作を施すこと
によって、検索可能でなければならない。これらの操作
は、例えば、画像のコントラストおよび色、あるいはオ
ーディオの低音および高音に対して、デジタルーアナロ
グ変換、アナログーデジタル変換、再標本抽出、再量子
化（網点処理および再圧縮を含む）、及び共通の信号強
調処理等を含んでいる。画像およびオーディオデータに
おける透かしは、回転、変換、トリミング、およびスケ
ーリングのような幾何学的画像操作に影響されないよう
なものでなければならない。 ５．同じ電子透かし方法あるいはアルゴリズムは、検討
されている互いに異なったメディアに対して適用可能で
なければならない。これは、特に、マルチメディア情報
の透かし処理に便利である。さらに、この特徴は、共通
のハードウェアを使用して映像及び画像／ビデオ透かし
処理の実行に可能にするものである。 ６．透かしの検索の際、所有者が明確に識別されなけれ
ばならない。さらに、所有者識別の精度は、妨害をうけ
ると低下されるのが望ましい。
【０００５】いくつかの電子透かし方法が既に提案され
ている。L. F. Turnerは“DigitalData Security Syste
m”という名称の特許第ＷＯ８９／０８９１５号では、
無作為に選択されたオーディオサンプルのうち、“重要
でない”ビットを識別符号のビットと置換することによ
って、識別記号列をデジタルオーディオ信号に挿入する
方法が提案されている。もし、変更が聞き取れない場合
は、ビットは重要でないとみなされる。このようなシス
テムは、また“A digital watermark ”，（Intl. Con
f. on Image Processing, vol 2, Pages 86-90, 1994
）という論文において、R. g. Van Schyndel等によっ
て述べられているように、画像のような２次元データに
適用可能である。Turnerの方法は簡単に破られてしまう
であろう。例えば、もし、アルゴリズムが、単に、ワー
ドの最小下位２ビットにのみ影響を与えることが知られ
てしまえば、すべてのこのようなビットを任意にはじき
出すことが可能になり、それによって存在している識別
符号を破壊してしまうことができる。G. Caronniによる
“Assuring Ownership rights for Digital Images”，
（Proc. Reliable IT Systems, VIS '95, 1995）という
論文で、タグ（即ち、小さな幾何学的パターン）を視覚
的に感知できない輝度レベルで電子化された画像に付加
することを提案している。画像の空間的透かしを隠すと
いう考えが基本的に安全である一方で、この手段は濾波
および再電子化によって侵害を可能にする。このような
透かしはぼやけるほど、侵害が可能となり、幾何学的形
状には、符号化すべき情報として、限られたアルファベ
ットしか使用できなくなる。さらにその手段はオーディ
オデータには使用できず、特にトリミングのような共通
の幾何学的な歪みには弱い。
【０００６】J. Brassil等は、“Electronic Marking a
nd Identification Techniques toDiscourage Document
Copying ”，（Proc. of Infocom 94, pp 1278-1287,
1994 ）という論文において、テキストが共通である文
書画像に適する３つの方法を提案している。電子透かし
は以下の方法によって符号化される：（１）実質的にテ
キストラインを垂直に移動すること、（２）ワードを水
平に移動すること、又は、（３）個々の文字の垂直な終
端線のようなテキストの特徴を変更する。ただ残念なこ
とに、３つの提案全てが、著者によって述べられている
ように簡単に破られてしまう。さらに、これらの技術は
もっぱらテキストを含んでいる画像にのみ限定されてい
る。
【０００７】K. Tanaka による“Embedding Secret Inf
ormation into a Dithered Multi-level Image”，（IE
EE Military Comm. Conf., pp 216-220, 1990 ）およ
び、K.Mitsui 等による“Video-steganography ”，（I
MA Intellectual Property Proc., vI, pp 187-206, 19
94 ）という論文では、量子化ノイズに似た透かしを埋
め込むことによるいくつかの透かし手段について述べら
れている。彼等の考えは、量子化ノイズが見る人にとっ
ては基本的に知覚できないというコンセプトに基づいて
いる。第１の手段は、所定のデータ列を使用することに
よって画像に透かしを注入し、予測量子化器において、
レベル選択を行っている。データ列は、結果的に生成さ
れた透かしが量子化ノイズにように見えるように選択さ
れる。この手段の変形例もまた提示されている。それに
よると、網点処理マトリックスの形状の透かしが、ある
方法で画像を網点処理するために使用される。これらの
手段にはいくつかの欠点がある。最も重要なものは、そ
れらが、特に量子化のような信号処理、および、トリミ
ングのような幾何学的処理による攻撃を受けやすいこと
である。さらに、それらは、予測符号化および網点処理
と同様に画像の質を低下させる。
【０００８】Tanaka 等において、ファクシミリデータ
を透かし処理する手段も提案されている。この手段は、
符号化されたファックス画像を生成するために使用され
るランレングス符号中における一連のデータを短くした
り長くしたりするものである。この提案は、デジタル−
アナログ、およびアナログ−デジタル変換の影響を受け
やすい。特に、それぞれのピクセル強度の最下位ビット
（ＬＳＢ）をランダム化することによって結果的なラン
レングスの符号化が完全に変更される。Tanaka等はま
た、“color-scaled picture and video sequences”
（カラー画像及び映像列）のための透かし方法を提案し
ている。この方法は、ＪＰＥＧ（（画像の８×８のサブ
ブロックのＤＣＴ）と同じ信号変換）を使用しており、
係数量子化モジュール中に透かしを埋め込んでいる。現
存している変換コーダにも使用できるが、この手段は再
量子化および濾波の影響を受けやすく、変換係数の最下
位ビット中に透かしを符号化することと均等である。
【０００９】MacqおよびQuisquaterによる“Cryptology
for Digital TV Broadcasting”，（Proc. of the IEE
E, 83(6), pp 944-957, 1995）という最近の論文では、
暗号およびデジタルテレビに関する一般的な研究の一部
として透かし処理した電子画像の問題について簡単に述
べている。著者は、画像輪郭の近くに位置しているピク
セルの最下位ビットに透かしを挿入する方法を説明して
いる。この方法は、最下位ビットの修正に依存している
ので、透かしは簡単に破壊される。さらに、この方法
は、輪郭の端部にある画像領域に透かしを挿入できる画
像にのみ適用される。
【００１０】W. Bender 等は“Techniques for Date Hi
ding”，（Proc. of SPIE, v2420,page 40, July 199
5）という論文において、２つの透かし手段について記
載している。第１は、“パッチワーク”と呼ばれる統計
的な方法である。パッチワークは画像点（ａｉ，ｂｉ）
のｎ個のペアをランダムに選択し、ｂｉの輝度の減少に
対応して、１ユニットのａｉにおける輝度を増加させて
いる。画像のある統計的特性が真であるという仮定の下
に、ｎ個の点のペアの差の総計の期待値は、２ｎである
ことが要求される。特に、全ての輝度レベルが等しい、
すなわち、強度が均一に分布していることが仮定されて
いる。しかしながら、実際には、これは非常にまれなこ
とである。さらに、この手法は単一ユニット毎に強度レ
ベルにランダムに与えられるジッタに対して強くなく、
そして特に幾何学的アフィン変換に対して影響を受けや
すい。
【００１１】第２の方法は、“texture block coding”
と呼ばれるもので、この方法では、画像に見られるラン
ダムなテクスチュアパターンの領域が類似のテクスチュ
アを有する画像の領域に複写される。それから、自己相
関が各テクスチュア領域を再現するために使用される。
この技術に伴う最も重要な問題は、大きなランダムテク
スチュア領域を有する画像に対してのみ適用できるとい
うことである。例えば、この技術はテキスト画像には使
用できない。また、オーディオ用アナログ信号にも直接
適用できない。
【００１２】透かし処理画像での直接的な研究の他に、
関連する領域におけるいくつかの興味ある研究がある。
“Digital Signal Encoding and Decoding Apparatus”
という名称の米国特許第４，９３９，５１５号におい
て、E. H. Adelson は、アナログテレビ信号にデジタル
データを挿入するために、アナログ信号にデジタル情報
を埋め込む技術について述べている。アナログ信号は、
送信されるべきバイナリーデジットに基づいて選択され
る２つの互いに素の集合（例えば、｛０，２，
４．．．｝｛１，３，５｝）の１つに量子化される。こ
のようにAdelson の方法は、情報をデータあるいは変換
係数の最下位ビットに符号化する透かし手段と均等であ
る。Adelson は、この方法はノイズの影響を受けやすい
ため、２×１のデジタル化されたアナログ信号のアダマ
ール変換が行われるもう一つの手段を提案している。ア
ダマール変換の微分係数は、逆変換を計算する前に０あ
るいは１に区分される。これは、アダマール変換におけ
る微分係数の最下位ビットに透かしを符号化することに
対応している。この処理方法は、ノイズに対して強い回
復力を示しているとはいえない。さらに、このような全
ての最下位ビット手法では、解読者はランダム化するこ
とによって透かしを除去できる。
【００１３】米国特許第５，０１０，４０５号では、拡
張解像度テレビ（ＥＤＴＶ）信号内に標準ＮＴＳＣ信号
をインターリーブする方法が述べられている。これは、
ＥＤＴＶ信号の周波数スペクトム（ＮＴＳＣ信号のそれ
よりも大きい）を分析し、３つのサブバンド（Ｌ、Ｍ、
Ｈはそれぞれ低、中および高周波数）に分解することに
よって達成される。一方、ＮＴＳＣ信号は２つのサブバ
ンドＬとＭに分解される。Ｍバンドの係数ＭｋはＭのレ
ベルに量子化され、ＥＤＴＶ信号の高周波係数Ｈｋは、
Ｈｋ信号とシステムに存在するノイズの和が量子化レベ
ル間の最小の分離間隔より小さくなるような大きさに選
ばれる。さらに、この方法は最下位ビットの修正によ
る。仮定的には、知覚的にはあまり重要でない低周波よ
りむしろ中範囲が選択されるかもしれない。
【００１４】それに対して、本発明で提案されている方
法は信号のほとんどの知覚的に重要な成分を修正する。
最後に、全部でないが、先行技術のプロトコルの多くが
共謀による妨害に対して抵抗力がない。
【００１５】最近、オレゴン州のポートランドにあるDi
ginarc Corporationは、電子的な知的財産を識別するの
に使用する署名技術の研究について説明している。彼ら
の方法は、それぞれのピクセルに対して小さなランダム
数を加算したり減算したりするものである。加算あるい
は減算は、Ｎ個のビットのバイナリーマスクをそれぞれ
のピクセルの最下位ビット（ＬＳＢ）との比較に基づい
て行われている。もし、ＬＳＢが対応するマスクビット
と等しければ、ランダム数が加算され、そうでなければ
減算される。透かしは、まず、オリジナルの画像と透か
し処理された画像間の差を計算し、差の正負の符号をピ
クセル毎に検査し、加算／減算の元の数列に対応するか
どうか決定する。Digimarcの技術は、画像スペクトラム
の直接的な修正には基づいておらず、知覚的な適合性を
使用していない。その技術は強固なようにみえるが、一
定の輝度による相殺を受けやすく、且つ、画像に存在す
る高い局部の相関関係を使用することに基づく妨害の影
響を受けやすい。例えば、局部隣接位置内で類似ピクセ
ルの位置をランダムに切り替えると、画像に損失を与え
ずに、透かしをかなり低下させることになる。
【００１６】Koch, RindfreyおよびZhaoによる論文“Co
pyright Protection for Multimedia Data”では、透か
し処理画像の２つの一般的な方法が記載されている。１
番目の方法は、画像を８×８のピクセルからなるブロッ
クに分割し、各ブロックの離散余弦変換（ＤＣＴ）を行
う。ブロックの疑似乱数の部分集合が選択され、このよ
うなブロック内で、１８個の所定の３逓倍周波数から選
択された単一の３逓倍の周波数が相対強度が１あるいは
０の値に符号化するように修正される。１８個の可能な
３逓倍周波数は、８×８のＤＣＴブロック内の８個の所
定の周波数から３つを選択することによって構成され
る。ＤＣＴブロック内で変化させられるべき８つの周波
数の選択は、中間周波数が適度な分散レベルを有する、
すなわち、相似した大きさを有しているという考えに基
づいているようである。この特性は、知覚的に感知でき
る修正を必要とすることなく３逓倍周波数の相対的な強
度を変化させるために必要とされる。本発明とは異な
り、一組の周波数は、知覚的な重要性、或いは相対的な
エネルギーを考慮して選択されたものではない。更に、
８つの周波数係数間の分散が小さいので、この技術はノ
イズあるいは歪みの影響を受けやすい。このことは、Ko
ch等の論文で報告された実験結果によって支持されてお
り、それによると、埋め込まれたラベルは、約５０％程
度の低い品質因子のＪＰＥＧに対して強固であることが
報告されている。これに対し、本発明で説明されている
方法は、５％低い圧縮品質因子による圧縮にも強固であ
ることが証明されている。
【００１７】KochとZhaoは、“Toward Robust and Hidd
en Image Copyright Labelling”という論文において、
３逓倍周波数ではなく、２つの周波数対を使用すること
を提案しており、特に、ＪＰＥＧ圧縮に対する強さにつ
いて再度設計を行っている。にもかかわらず、報告書は
“より低い品質因子を使用した場合、埋め込まれた符号
を信号に重畳するのに必要な変化は感覚的に感知できる
傾向を増加させるであろう”と述べている。
【００１８】KochとZhaoによって提案されている第２の
方法は、ブラックおよびホワイト画像用に設計されたも
のであり、周波数変換は使用されない。代わりに、ホワ
イトおよびブラックピクセルの相対周波数が最終値に符
号化されるように、選択されたブロックが修正される。
両方の透かし処理手順のいずれも、特に複数回になる文
書妨害に対して弱い。これに対する保護を与えるため
に、Zhao及びKochは画像からランダムに６４個のピクセ
ルをサンプリングして得られた８×８ピクセルからなる
分散されたブロックを使用することを提案した。しか
し、結果として生じるＤＣＴは真の画像のそれとは関係
がない。従って、このような分散されたブロックが両方
ともノイズに対して弱く、画像内に目立った不所望の特
性、即ち、アーティファクトを生じさせることもありう
る。
【００１９】要約すると、先行技術の電子透かし技術は
強固なものではなく、透かしは簡単に取り除かれるもの
である。さらに、多くの先行技術は共通の信号および幾
何学的な歪みに耐えられない。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、画像、オーデ
ィオ信号あるいは映像のシーケンスを分解し、分解部分
の知覚的に重要な成分中に独特の識別子を埋め込む透か
しシステムを提供することによって従来の方法の制限を
克服するものである。
【００２１】好ましくは、分解はスペクトラム周波数分
解であることである。透かしは、データの知覚的に重要
な周波数成分に埋め込まれる。多くの共通信号あるいは
幾何学的処理がこれらの成分に影響するので、効果的な
透かしが、画像データの知覚的に重要でない領域あるい
はその周波数スペクトムに位置することができないのと
異なっている。例えば、画像の高周波数スペクトラム成
分に位置する透かしは、低域通過フィルタを行う処理に
よって画像のわずかな質の低下を伴うだけで、簡単に除
去される。このため、この問題の一つは、観察者、すな
わち、人間あるいは機械の特徴認識システムによって変
更が見られることなくデータ周波数スペクトムの最も重
要な領域にどのようにして挿入するかである。スペクト
ラム成分の変更が小さければ、スペクトラム成分はどの
ように変更されてもよい。しかしながら、非常に小さい
変更でもノイズの存在あるいは意図的な歪みの影響を受
けやすい。
【００２２】この問題を解決するために、画像データあ
るいは音声データの周波数領域は通信チャネルと考えら
れ、これに対して、透かしは、チャネルを通して送信さ
れる信号と考えられる。妨害や意図的な歪みは送信され
た信号から除外されなければならないノイズとして扱わ
れる。妨害は、透かしを施されたデータの有効性を除
去、削除あるいは、否定するための意図的な努力であ
る。本発明はデータに透かしを埋め込むことを意図して
いるが、同じような方法論が、メディアデータとして種
々のタイプのメッセージを送信することに適用される。
【００２３】データの最下位成分に透かしを符号化する
かわりに、本発明は拡散スペクトム通信の概念を適用し
ている。拡散スペクトム通信において狭帯域信号は、単
一周波数に存在している信号エネルギーが知覚できない
程度に近くなるような広いバンド幅になって送信され
る。同様な手法で、透かしは、単一のビン（容器）の中
のエネルギーが小さくそして知覚できないような多くの
周波数のビン（容器）に拡散される。透かしの照合プロ
セスは、透かしの位置と内容に関して前もって定められ
ているので、多くの弱い信号を単一の信号に、高い信号
対雑音比（Ｓ／Ｎ比）で集合させることが可能である。
このような透かしを破壊するためには全ての周波数ビン
に、高振幅のノイズを付加することが必要となる。
【００２４】本発明に従えば、透かしは、分解されたデ
ータの知覚的に最も重要な領域に挿入される。透かし自
身は、付加的なランダムなノイズに見えるように考慮さ
れており、画面中くまなく拡散されている。知覚的に重
要な成分に透かしを配置することによって、妨害者は画
像あるいはデータに悪影響を及ぼすことなく更に、ノイ
ズを付加することが非常に困難となる。実際に透かし
は、ノイズのように見え、通信システムに使用されてい
る拡散スペクトラム法と同様にして、画像あるいはデー
タ中に分散される。
【００２５】画像のスペクトラル中に透かしを拡散させ
ることによって、意図的でないあるいは意図的な妨害に
対して大きな安全性が保証される。第１に、透かしの位
置が明らかではない。第２に、透かしに対する妨害に伴
ってオリジナルのデータの品質が著しく低下していしま
うというように、周波数領域が選択される。
【００２６】画像あるいは音声トラックの周波数領域に
配置された透かしは、実際、見たり聞いたりすることは
不可能である。このことは、透かし中のエネルギーが単
一の周波数係数中において十分に小さい限り、常に当て
はまる。さらに、人間の聴覚および視覚システムにおけ
るマスキング現象の知識を活用することによって、特定
の周波数に存在するエネルギーを増加させることが可能
である。知覚的なマスキングとは、画像あるいは音声の
ある領域の情報が、画像あるいは音声のその他の部分の
知覚的により卓越した情報によって遮断されるという状
態を指している。電子波形を符号化する際、この周波数
領域 （および、いくつかは時間／ピクセル領域）マス
キングの手法が、データを低ビットレートで符号化する
ために広く活用されている。聴覚的および視覚的システ
ムの両方においてより高い聴覚的あるいは視覚的な高エ
ネルギー、低周波数、及びスペクトムに対して付加され
ることは明らかである。さらに、画像および音声のスペ
クトラル分析の結果は、このようなデータの情報の大部
分はしばしば低周波数領域に位置していることが判って
いる。
【００２７】さらに、特に処理されているあるいは圧縮
されているデータに対して、人間の知覚的重要性につい
て言及される必要はないが、代わりに、機械の知覚的重
要性、例えば、機械における特徴認識について触れてお
く。
【００２８】これらの要求を満たすために、ゼロ平均お
よび均一分散性を有する通常分布でランダムに生成され
た、例えば１０００という大量の数の透かしが提案され
ている。画像の数種類の独立して透かし処理された画像
を共謀して複写するような妨害に対しては余り強いもの
でなくなるので、バイナリーの透かしは選択されない。
しかし、一般的には、透かしは、均一の分布を含む、決
定的および／又はランダムな構造のうち、任意の構造を
有していてよい。提案されている透かしの長さは可変で
あり、データの特性に合うように調整され得る。例え
ば、より長い透かしは、スペクトラム係数の大幅な修正
に対して特に敏感なため、個々の成分に弱いスケーリン
グ因子を必要とする画像に使用される。
【００２９】透かしは、画像スペクトラムの成分中に配
置される。これらの成分は、最も妨害に対して弱い、お
よび／又は最も知覚的に重要である成分を分析した結果
に基づいて選択される。これは、透かしが、共通信号お
よび幾何学的歪みの後でさえ画像に残ることを保証して
いる。これらのスペクトラム成分の修正の結果、透かし
が破壊されるよりずっと以前に著しい画像の質の低下が
生じる。透かしを挿入するためには、同一の係数を変更
することが必要であることは勿論である。しかしなが
ら、それぞれの修正は極端に小さくすることができ、拡
散スペクトラム通信と類似した方法で強固な狭帯域の透
かしが、より広い画像（チャネル）スペクトラム中に分
散させられる。概念的に言えば、透かしは、著作権所有
者しか知られないような位置にある非常に小さい信号の
全てを加え合わせ、透かしを高いＳ／Ｎ比で単一の信号
に集合させることによって検出できる。透かしの位置は
著作権所有者にしか知らされていないので、妨害者は、
透かしを確実に除去するためには、それぞれのスペクト
ラム係数により多くのノイズエネルギーを付加しなけれ
ばならない。しかし、この処理は画像を破壊してしまう
ことになる。
【００３０】好ましくは、ＤＣＴ（離散余弦変換）（Ｄ
Ｃ成分を除く）の最も大きな係数が所定数だけ使用され
る。しかし、ＤＣＴを選択することはアルゴリズムある
いはその他のスペクトラム変換に対して決定的なことで
はなく、ウェーブレット形式に分解してもよい。事実、
計算上における見込みから言えば、ＤＣＴよりもむしろ
ＦＦＴを使用することが、好ましい。
【００３１】本発明は、添付図面に関する以下の説明か
ら、より明確に理解されるであろう。
【００３２】
【発明の実施の形態】本発明の利点をより理解するため
に、周波数スペクトラムに基づく透かしシステムの好ま
しい実施の形態を説明する。画像（あるいは音声）デー
タが複写過程で受ける処理段階を検査し、このような処
理段階においてデータ上に及ぼされる効果を考えること
は有益である。図１を参照すると、透かし処理された画
像あるいは音声データ１０は送信１２され、代表的な歪
み処理あるいは、意図的な改ざん処理（以下タンパリン
グ処理と呼ぶ）１４を受ける。このような歪みあるいは
タンパリング処理は損失のある圧縮処理１６、幾何学的
変形処理１８、信号処理２０およびＤ／ＡおよびＡ／Ｄ
変換処理２２を含む。歪みあるいはタンパリング処理を
受けた後、改ざんされ、且つ透かし処理された画像およ
び音声データ２４は送信２６される。“送信”の過程
は、供給源あるいはチャネル符号を使用すること、およ
び／又はデータに対して暗号化技術処理を施すことを指
している。大部分の送信段階において情報に損失は生じ
ないが、大部分の圧縮手段（例えばＪＰＥＧ、ＭＰＥＧ
等）では、回復できないデータの損失によってデータの
品質を潜在的に低下させている。一般的に、透かしの方
法は、送信あるいは圧縮アルゴリズムによって導かれる
歪みに対して回復可能でなければならない。
【００３３】損失圧縮処理１６は、通常、画像あるいは
音声データの知覚的に関係ない成分を除去する操作であ
る。損失圧縮処理の際に、透かしを保存するために、透
かしはデータの知覚的に重要な領域に配置されている。
このタイプのほとんどの処理は周波数領域で行われる。
データ損失は通常、高周波数成分で発生する。このよう
に、透かしは、損失圧縮による悪影響を最小限にするた
めに画像（あるいは音声）データスペクトラムの重要な
周波数成分位置に配置されなければならない。
【００３４】受信後、画像は、幾何学的変形あるいは信
号の変形として広く類別される多くの共通の変換を受け
る。幾何学的変形１８は画像および映像データに特定さ
れ、回転、変換、スケーリング、およびトリミングとい
った操作を含む。原透かしと変形された透かしの間の４
つあるいは９つの対応する点の最小値を手動的に決定す
ることによって、２あるいは３次元のアフィン変換を除
去することが可能である。しかしながら、画像のアフィ
ンスケーリング（萎縮）は画像の高周波数スペクラム領
域におけるデータ損失を招く。画像の部分のトリミン
グ、あるいは切除および除去はまた、回復できないデー
タの損失を招く。トリミングは空間的な透かしに対して
大きな影響を与えるが、周波数上の処理に対してはさほ
ど影響しない。
【００３５】共通信号の変形は、網点処理、および再圧
縮を含むデジタルーアナログ、アナログーデジタル変換
処理２２、再標本抽出、再量子化処理、および画像コン
トラストおよび／又は色に対する共通信号の増幅処理
と、オーディオ周波数等化処理を含む。これらの変形の
多くは非線形で、空間あるいは周波数上の処理による方
法のいずれにおいても効果を分析することは難しい。し
かしながら、原画像が知られているという事実のため
に、少なくともおよそ近似的には多くの信号変換が出来
ないようにする。例えば、棒グラフ等化、共通の非線形
コントラスト強調手法は、棒グラフ示様あるいは動的棒
グラフ変形技術によって実質的には除去される。
【００３６】最終的に、複写された画像はデジタル形式
のままでは残らない。代わりに、印刷されるか、あるい
はアナログ記録（アナログオーディオあるいはビデオデ
ープ）される。これらの再生は、透かしの手法が強固で
なければならない画像データに対して付加的な低下をも
たらす。
【００３７】タンパリング（すなわち妨害）処理は、透
かしを除去あるいは認識出来ないようにそれを改ざんす
るという意図的な試みのことである。透かしは、不注意
による変造に対して耐性を示すだけでは不十分である。
悪意のある人達による意図的な操作から免れなければな
らない。これらの操作は変形の結合を含んでおり、共謀
および偽造による妨害をも含んでいる。
【００３８】図２は、周波数領域における画像に透かし
を挿入する好ましいシステムを示している。デジタル形
式のデータ、あるいは前もって周知の方法で電子化され
ている写真、絵画のようなその他の形式のデータである
画像データＸ（ｉ，ｊ）は、フーリエ変換のような周波
数変換３０を受ける。透かし（ウォーターマーク）信号
Ｗ（ｋ）は、以下に説明されている技術を適用して変換
された画像データ３２の周波数スペクトラム成分に挿入
される。透かし信号を含んでいる周波数スペクトラム画
像データは、逆周波数変換３４を受け、透かし処理され
た画像データ（数式１で示す）となり、このデータは、
デジタル形式のままであっても、周知の方法でアナログ
印刷されてもよい。
【００３９】
【数１】 画像データに周波数変換３０を適用した後、知覚的なマ
スクが計算され、このマスクは知覚的忠実度に過度に影
響を与えることなく、透かしを支持できる周波数スペク
トラム中の主要な領域を強調する。これは、前にも述べ
たように、スペクトラム中における各周波数の知覚的重
要性を知ることによって、あるいは単に、それらのエネ
ルギーに基づき周波数を分類することによって実行でき
る。後者の方法が、以下に説明される実験で使用され
た。
【００４０】一般的に、共通信号の変形の際、ほとんど
影響を受けることなく、且つ重要な修正によって画像の
忠実度が破壊されるようなスペクトラム領域で観察者に
よって認識されるような、しかも画像品質に最も重要で
あるスペクトラムの領域に透かしを配置することが望ま
しい。実際、これらの領域は、共通号の変形を画像に適
用し、どの周波数が最も影響を受けるかを検査し、画像
における重要な変更が知覚されるまでに、いかに多くの
成分が修正されるかを認識する精神物理学によって実験
的に識別される。
【００４１】透かし信号は、それから、タンパリング処
理の際にデータ内に可視（可聴）の欠陥を生成させるよ
うな方法でこれらの主要領域に挿入される。上述した透
かしの要求、および複写に共通している変形は、電子的
透かしの設計に制限を加えることになる。
【００４２】透かし方法をよりよく理解するために、図
３（ａ）および図３（ｂ）について説明がなされるが、
ここでは、それぞれの文書Ｄから一連の数列Ｘ＝
ｘ１，．．．ｘｎが抽出４０され、この数列と透かしＷ
＝ｗ１，．．．ｗｎとが結合４２され、調整された数列
Ｘ´＝ｘ´１，．．．ｘ´ｎが作り出される。この調整
された数列は、透かし文書Ｄ´を得るために、文書の値
Ｘの位置に戻される（４４）。文書Ｄ´の妨害、あるい
はその他の変形が加わって文書Ｄ＊を作成する。オリジ
ナル文書Ｄと文書Ｄ＊を有しているので、改変されたか
もしれない透かしＷ＊が抽出４６され、そして統計的な
分析５０のために透かしＷと比較４８される。Ｗ＊の値
は、まず、一群の値Ｘ＊＝ｘ１ ＊，．．．ｘｎ ＊をＤ＊
（Ｄに関する情報を使用）から抽出し、値Ｘ＊および値
ＸからＷ＊を生成することによって値Ｗ＊を抽出する。
【００４３】値Ｘと透かし値Ｗを段階４２で結合すると
き、スケーリングパラメータαが特定される。スケーリ
ングパラメータαは、値Ｗが値Ｘを変更する程度を決定
する。Ｘ´を算出する３つの好ましい演算式を数式２に
示す：
【００４４】
【数２】 数式２の（１）式は可逆的であり、数式２の（２）式お
よび（３）式はｘｉ≠０のとき可逆的である。それゆ
え、Ｘ＊が与えられているとき、ＸおよびＸ＊からＷ＊
を抽出するのに必要な逆関数を算出することが可能であ
る。
【００４５】数式２の（１）式は値ｘｉが広範囲に亘っ
て変化するとき、好ましい式とは言えない。例えば、も
しｘｉ＝１０６のとき、１００を加えても、透かしを確
立するには不十分であるが、もしｘｉ＝１０のとき、１
００を加えることは、容認しがたい程、値を歪ませる。
数式２の（２）式および（３）式を使用する挿入方法
は、広い範囲の値ｘｉに対して強固である。また、数式
２の（２）式および（３）式はαｗｉが小さいとき、同
様な結果を与えることが認められる。さらに、ｘｉが正
の時、オリジナルの値の自然対数が使用される場合、数
式２の（３）式はｌｎ（ｘｉ）＝ｌｎ（ｘｉ）＋αｗｉ
と等しく、数式２の（１）式の応用として考えられる。
例えば、もし｜ｗｉ｜≦１で、且つ、α＝０．０１であ
れば、数式２の（２）式を使用した場合、スペクトラム
係数は、わずか１％以下しか変化しないことが保証され
ている。
【００４６】ある応用に対して、単一のスケーリングパ
ラメータαを、ｘｉの全ての値に使用することは最適と
は言えない。それゆえ、多数のスケーリングパラメータ
αｉ，．．．αｎが、ｘｉ＝ｘｉ（１＋αｉｗｉ）のよ
うな改訂された数式２の（１）乃至（３）式と共に使用
される。αｉの値は、文書品質を知覚的に変化されるた
めに、ｘｉがどれ位変更されなければならないのかを表
す相対的な尺度として役立つ。αｉが大きな値を取る場
合、知覚的に文書の品質を低下させずに多くの量のｘｉ
を変更することが可能であることを意味している。
【００４７】多数のスケーリング値を選択する方法は、
ある一般的な仮定に基づいている。例えば、数式２の
（２）式は、一般化された数式２の（１）式において、
αｉ＝αｘｉとしたとき（ｘ´ｉ＝ｘｉ＋αｉｘｉ）の
特殊なケースである。すなわち、数式２の（２）式から
も明らかなように、透かし成分ｗｉと、周波数成分ｘｉ
とが乗算されており、ｘｉが大きくなると、結果的にｘ
ｉαｗｉの加算は大きくなる。しかし、ｘｉはｘｉαｗ
ｉよりかなり大きいので、問題は生じない。
【００４８】一般的に、異なったαｉの値に対する画像
の感度は知られていない。経験的に感度を推定する方法
は、原画像上の数多くの妨害によって生じる歪みを決定
することである。例えば、Ｄから品質の低下した画像Ｄ
＊を算出し、対応する値ｘｉ ＊，．．．ｘｎ ＊を抽出
し、そして偏差｜ｘｉ ＊−ｘｉ｜に比例するαｉを選択
することが可能である。より強固さが要求される場合、
歪みのその他の形式を試行して、｜ｘｉ ＊−ｘｉ｜の平
均値にαｉを比例させることが可能である。平均的な歪
を使用する代わりに、中間あるいは最大限の偏差を使用
することが可能である。
【００４９】他方、値の感度に関する一般的な仮定と実
験的手法と結合することも可能である。例えば、ｘｉ ＞
ｘｊである限りαｉ＞αｊである。このことは、数式３
に従ってαｉを設定することによって、実験的手法と結
合することが可能である：
【００５０】
【数３】 より巧みな手法は、突発的に発生する外部から妨害に対
して強固にするために、単調性に関する制限を弱めるこ
とである。
【００５１】透かしの長さｎは、透かしが画像データの
関連のある成分中に拡散している度合いを定めている。
透かしのサイズが大きくなると、変更されるスペクトラ
ム成分の数も増え、ノイズに対して同じ強さを維持する
という条件の下では、各成分の大きさは長さに応じて小
さくなる。ここで、ｘｉ´＝ｘｉ＋αｗｉの形式をとる
透かしと、ｘｉ´＝ｘｉ´＋ｒｉの白色雑音による妨害
を考慮してみる。この場合、ｒｉには、標準偏差σを伴
なう独立した正規分布に従って選択されている。αがσ
／√ｎに比例する時、透かしを回復することが可能であ
る。すなわち、成分の数を４倍にすれば各成分に配置さ
れた透かしの大きさを半分にすることができる。偏差の
２乗の総和は、本質的に変化しない。
【００５２】一般的に透かしは、任意の実数列Ｗ＝
ｗｉ，．．．ｗｎを有している。実際には、それぞれの
値ｗｉは正規分布Ｎ（０，１）あるいは、｛１，−１｝
又は｛０，１｝の一様分布から独立して選択される。Ｎ
（０，１）は平均値μと分散量σ２を持つ場合、Ｎ
（μ，σ２）によって一般化される。
【００５３】抽出されたマークＷ＊がオリジナルの透か
しＷと一致することは、ほとんどない。透かし処理され
た文書を送信のために再量子化したときでさえ、Ｗ＊は
Ｗから変位する。ＷおよびＷ＊の類似性の好ましい基準
は、数式４で与えられる。
【００５４】
【数４】 類似性（Ｗ，Ｗ＊）が大きな値を取る場合、この値は、
以下の分析において重要である。文書Ｄ＊の著者はＷに
はアクセスしないと仮定する（販売人を介するか、ある
いは透かし処理された文書を介するかのいずれかによっ
てアクセスする）。どのようなＷ＊の値が得られても、
ｗｉに関する条件付分布がＮ（０，１）に従って独立的
に分布する。この場合、数式５が成り立つ。
【００５５】
【数５】 このように、類似性（Ｗ，Ｗ＊）はＮ（０，１）に従っ
て分布する。それから、正規分布に対する標準の有意性
検定が適用される。例えば、Ｄ＊がＷとは関係なく選択
されていれば、類似性（Ｗ、Ｗ＊）＞５となることはな
い。類似性（Ｗ、Ｗ＊）の幾分高めの値は、たくさんの
透かしが記録されている時に必要となることは注意すべ
きである。上記の分析はＷ＊からＷの独立性を要求して
おり、Ｗ＊それ自身の特定の特性には依存していない。
この事実は、Ｗ＊を前処理する際に、さらに柔軟性を与
える。
【００５６】透かしＷ＊の抽出は、透かしを抽出する能
力を潜在的に高めるいくつかの方法で行われる。例え
ば、Ｗ＊の平均値がＥｉ（Ｗ＊）で示され、網点処理の
効果のために実質的に０ではない事例ついて、画像に関
する実験が行われた。この場合に生じる不所望な特性
（アーティファクト）は抽出処理の一部において簡単に
除去されるが、抽出された透かしを後処理するきっかけ
を提供する。その結果、簡単な変換，ｗｉ ＊←ｗｉ−Ｅ
ｉ（Ｗ＊）によって優れた類似性（Ｗ，Ｗ＊）の値が得
られることが分かった。低下した値Ｗ＊・Ｗ＊から、改
善された性能が得られ、Ｗ＊・Ｗの値はほんのわずかし
か影響を受けなかった。
【００５７】実験において、ｗｉ ＊が、いくつかのｉの
値に対してひどく歪められることがしばしば観測され
た。一つの後処理選択肢として、このような値を０に設
定して、単に無視してもよい。すなわち、数式６として
よい。
【００５８】
【数６】 このような変換の目的は、Ｗ＊・Ｗ＊を小さくすること
である。この手法のあまり珍しくないやり方として、−
１、０、あるいは１のいずれかであるべきＷ＊の値を数
式７によって正規化する方法がある。
【００５９】
【数７】 この変換は、その結果の統計的な重要性において劇的な
効果がある。その他の強い統計的な技術もまた、外部か
らの妨害を抑圧するために使用できる。
【００６０】原則として、いかなる周波数領域変換でも
使用できる。以下に述べる手段ではフーリエ領域におけ
る処理が使用されているが、ウェーブレットの手法も変
形例として使用可能である。変換の周波数領域を選択す
るために、問題となる知覚的なシステムのモデルを使用
することが可能である。
【００６１】信号が、ウェーブレット変換あるいは多変
分解変換によってサブバンドに分割される場合、周波数
分析はウェーブレット変換またはサブバンド変換によっ
て行われる。各サブバンドは、均一に間隔をおいて配置
される必要はない。各サブバンドは、信号の周波数範囲
のサブ領域に対応する周波数領域をあらわすものと考え
られて良い。この場合、透かしはそのサブ領域に挿入さ
れる。
【００６２】オーディオデータでは、“ウインドウ”を
信号データに沿って移動させ、ウインドウ内サンプルに
ついて周波数変換（ＤＣＴ，ＦＦＴ等）が行われる。こ
の過程により、時間的に変かしている実際の信号から意
味のある情報を得ることができる。
【００６３】周波数領域の各係数は知覚的な受容力を有
するものと仮定される。すなわち、データの知覚的忠実
度に対して何等の悪影響なく（あるいは最小限の悪影響
の下で）付加的な情報を挿入できる。
【００６４】Ｎ×Ｎ画像に長さＬの透かしを配置するた
めに、画像のＮ×Ｎ・ＦＦＴ（あるいはＤＣＴ）が実行
され、ＤＣ成分を除いて、変換マトリックス中のＬ個の
最も大きい係数に、透かしが配置される。さらに一般化
すると、ランダムに選ばれたＬ個の係数はＭから選択さ
れ、Ｍは変換の最も知覚的に重要な係数であって、Ｍ＞
Ｌの関係がある。大部分の画像では、これらの係数は低
い周波数に対応するものである。透かしをこれらの位置
に配置するのは、これらの周波数に関する意味のあるタ
ンパリング処理によって、透かしが破壊される前に、画
像の忠実度および知覚される品質が損なわれるからであ
る。
【００６５】ＦＦＴは、ＤＣＴに知覚的には類似した結
果を与える。これは、変換符号化の場合とは異なってい
る。変換符号化の場合にはそのスペクトラム特性のため
にＤＣＴがＦＦＴにより望ましい。ＤＣＴでは、ＦＦＴ
より、高周波数情報において少なくなる傾向があり、画
像情報のほとんどが低周波数領域に配置される。このこ
とは、除去されるべきデータがある場合には好ましい。
透かしの場合において、画像データは保存され、除去さ
れるものは何もない。このように、ＦＦＴはＤＣＴ同様
に適用でき、むしろ、計算の容易性の面ではより好まし
い。
【００６６】実験において、視覚的に知覚出来ない透か
しが画像に意図的に配置された。次に、ランダムに１０
０個の透かしが生成され、そのうちの一つだけが正しい
透かしに対応付けられた。このような透かしが、上述の
透かし検出器に適用された。その結果、図４に示すよう
に、正しい透かしに対応して非常に強い正の応答を示し
ている。このことは、この方法が、正の誤った応答及び
負の誤った応答の割合を非常に少なくできることを示唆
している。
【００６７】もう一つの試験において、透かし処理され
た画像にオリジナル画像の大きさの半分に定められた。
透かしを再生するために、低域通過空間フィルタ動作を
使用して画像をサブサンプリングし、画像をオリジナル
の大きさに戻された。この場合、微細な部分での損失が
生じた。透かし検出器の応答は、透かしの存在しない場
合におけるランダム確率レベルより十分高く、このこと
は、透かしが幾何学的な歪みに対して強固であることを
示唆している。オリジナルデータの７５％が縮尺された
画像から失われても、同じ結果が得られた。
【００６８】さらなる実験において、１０％の品質およ
び０％の平滑度を有するパラメータで画像をＪＰＥＧに
従って符号化した。透かし検出器の結果は、この方法が
共通の符号化された平滑度を歪みに対して強固であるこ
とを示している。５％の品質および０％の平滑度を有す
るパラメータで画像を使用したときでさえ、ランダム確
立によって達成可能な値より、良好な結果が得られた。
【００６９】画像の網点処理を使用する実験において、
透かし検出器の応答はその方法が共通符号化の歪みに対
して強固であることを示している。さらに、抽出された
透かしから非ゼロ平均値を除去することによってより信
頼できる検出を行うことができる。
【００７０】もう一つの実験では、画像の中央の４分の
１のみを残して画像が切り取られた。透かしを切り取ら
れた画像から抽出するために、画像の失なわれた部分
が、オリジナルの透かし処理されていない画像の部分と
置き換えられた。透かし検出器は、ランダムの場合より
多くの応答により、透かしを取り出すことができた。非
ゼロ平均値が除去され、透かしの要素が正しい透かしと
の比較の前に２倍に値化されると、検出器の応答は改善
された。この結果は、データの７５％が画像から除去さ
れたときでも達成できた。
【００７１】もう一つの実験において、画像は、印刷さ
れ、写真複写され、３００ｄｐｉ・Ｕｍａｘ・ＰＳ−２
４００ｘ・スキャナーを使用して走査され、２５６×２
５６ピクセルの大きさに戻された。明らかに、この最終
段階の画像は、各処理で加えられた異なったレベルの歪
みの影響を受けていた。高い周波数におけるパターンノ
イズは特に目立っていた。非ゼロ平均値が除去され、透
かしの成分の符号だけが使用されたとき、透かし検出器
の応答はランダム確率レベル以上にまで改善された。
【００７２】もう一つの実験において、画像は連続的に
５回の透かし処理操された。すなわち、オリジナル画像
が透かし処理され、透かし処理された画像が、更に透か
し処理された。この処理は、この処理が繰り返されれ
ば、重大な画像の品質低下を招くような妨害のもう一つ
の形態と考えられて良い。図５は、画像に５つの透かし
を含ませた場合にランダムに発生された１０００個の透
かしに対する透かし検出器の応答を示している。グラフ
中の５つの主要なスパイクは５つの透かしの存在を表し
ており、５つの主要なスパイクは、連続的な透かし処理
に何等妨害をも引き起こさないことを示している。
【００７３】連続的に透かし処理ができることは、透か
しが連続的に各複写に付加されるのであれば、文書の経
歴あるいは経路を決定できることを意味している。
【００７４】多重化された透かし画像の変形において、
別々に施された５つの透かし画像が、平均化されること
により、簡単な共謀による妨害をシュミレートしてい
る。図６は、オリジナル画像に５つの透かしを含ませた
場合、１０００個のランダムに発生された透かしに対す
る透かし検出器の応答を示している。その結果は、平均
化することになる簡単な共謀では、本発明の透かし処理
システムを妨害するのには有効ではないとことを示して
いる。
【００７５】上記の実験の結果は、数種類の共通の幾何
学的および信号処理手続によって大きく品質の低下した
画像から、信頼できる透かしの複写を抽出することを示
している。これらの手続は、拡大（低域通過濾波処
理）、トリミング処理、損失ＪＰＥＧの暗号化、網点処
理、写真複写、および連続した再走査処理を含んでい
る。
【００７６】これらの実験は、実際には、画像を使用し
て行われたが、同様な結果はテキスト画像、オーディオ
データおよびビデオデータにおいても得られる。この場
合、データの時間的な変化を考慮する必要があることは
勿論である。
【００７７】上記した透かし処理システムは電子システ
ムで実現されている。本発明の基本的な原則はデータの
分光周波数成分の中に透かしを含んでいることであるの
で、透かし処理は、例えば、図７に示されている光学的
システムを使用しても達成できる。
【００７８】図７において、画像４０のような透かし処
理されるべきデータが、例えば、フーリエ変換レンズの
ような空間的変換レンズ４２を介して通過する。レンズ
の出力は画像を空間的に変換したものとなる。同時的
に、透かし画像４４は第２の変換レンズ４６を通過し、
レンズの出力は透かし画像４４を空間的に転送したもの
となる。レンズ４２からの空間的変換結果およびレンズ
４６からの空間的変換結果は光学結合器４８で結合され
る。光学結合器４８の出力は、逆空間変換レンズ５０を
通過し、その出力には透かし画像５２が存在している。
その結果は、単一性で実質上不可視な透かし処理された
画像である。同様な結果が、上述の方法により、映像あ
るいはマルチメディアデータをレンズを通過させること
によって達成可能である。
【００７９】データの拡散スペクトラム透かし処理およ
びその変形およびその修正を説明してきたが、当業者に
は、ここに付加した請求項の範囲によってのみ制限され
る本発明の広い原則および精神から逸脱することなく、
さらなる変形および修正が可能であることは明らかであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】データが受ける基本的な共通の処理操作を示す
概略図である。
【図２】透かしを画像に埋め込む好ましいシステムを示
す概略図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、透かしの符号化および
複号化動作を示すフローチャートである。
【図４】ランダムな透かしに対する透かし検出器の応答
のグラフである。
【図５】連続的に５回透かし処理された画像に対するラ
ンダムな透かしを検出する透かし検出器の応答を示すグ
ラフである。
【図６】５つの画像がそれぞれ異なった透かしを有して
いて、互いに平均されているようなランダムな透かしに
対する透かし検出器の応答のグラフである。
【図７】本発明の光学的実施例の概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ キリアン アメリカ合衆国，ニュージャージー 08550，プリンストン ジャンクション, リード ドライヴ ノース 18 (72)発明者 タラル シャムーン アメリカ合衆国，ニュージャージー 08540，プリンストン，ホッジ ロード 142エー (56)参考文献 「離散的直交変換を用いた濃淡画像と テキストデータの合成符号化法」電子情 報通信学会論文誌Ｄ−ＩＩ，Ｖｏｌ．Ｊ 72，Ｎｏ．３，ＰＰ363−368，1989年３ 月. 「ウェーブレット変換による画像デー タへの署名の埋め込み」信学技法，ＩＥ 94−129，ＤＥ94−84（1995−02) 「Ｔｅｃｈｎｉｇｕｅｓ ｆｏｒ ｄ ａｔａ ｈｉｄｉｎｇ」，Ｐｒｏｃｅｅ ｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ, Ｓａｎ ＪｏｓｅＣＡ，Ｆｅｂｕｒｕａ ｒｙ，1995 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 1/387 G06T 1/00 G09C 5/00 G10L 3/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 透かしが施されるべきデータを所定の方
    法でスペクトラム周波数分解し分解されたデータを生成
    するステップ、 分解されたデータのうち、直流成分を除くエネルギーの
    高い所定の周波数成分ｘｉ中に透かし値ｗｉを、ｘｉ＋
    αｉｗｉ、ｘｉ（１＋αｉｗｉ）、またはｘｉｅｘｐ
    {αｉｗｉ}（αｉは定数、ｉは１〜ｎの整数）なる操作
    により、画像のスペクトラム中に透かしを挿入し拡散す
    るステップ、および、透かしが施された分解されたデー
    タに逆変換を施し、透かし処理されたデータを生成する
    ステップを有することを特徴とするデータ中に透かしを
    挿入する方法。
  2. 【請求項２】 請求項１において、スペクトラム周波数
    分解されたデータを得る前記ステップは、フーリエ変
    換、離散余弦変換、アダマール変換、およびウェーブレ
    ット変換、多重解像度分析、サブバンド分解から成るグ
    ループから選ばれていることを特徴とするデータ中に透
    かしを挿入する方法。
  3. 【請求項３】 スペクトラム周波数分解したデータか
    ら、直流成分を除くエネルギーの高い周波数成分の値を
    抽出するステップ、 透かし値ｗｉと抽出された周波数成分の値ｘｉとを、ｘ
    ｉ＋αｉｗｉ、ｘｉ（１＋αｉｗｉ）、またはｘｉexp
    {αｉｗｉ}（αｉは定数、ｉは１〜ｎの整数）なる操作
    により結合させ新たな周波数成分の値を生成することに
    より画像のスペクトラム中に透かしを挿入し拡散するス
    テップ、および 抽出された周波数成分の値の代わりにデータ中へ新たな
    周波数成分の値を戻し、透かし処理されたデータを得る
    ステップを有することを特徴とするデータ中に透かしを
    挿入する方法。
  4. 【請求項４】 請求項３において、前記新たな周波数成
    分の値は、前記抽出された周波数成分が透かし処理によ
    って変更される程度を決定するスケーリングパラメータ
    を含むことを特徴とするデータ中に透かしを挿入する方
    法。
  5. 【請求項５】 請求項３において、透かし値は、ランダ
    ム分布に従って選ばれることを特徴とするデータ中に透
    かしを挿入する方法。
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