JP3547892B2 - Image recording apparatus and image recording method - Google Patents

Description

【００３６】
ただし、ｘｉ，ｙｉ，Ａｉは平滑化フィルタのカーネルを表わす。本実施形態では、図４（ａ）に示すようなカーネルの（５×５）画素の平滑化フィルタを用いる。すなわち、−２≦ｘｉ，ｙｉ≦２であり、Ａ（ｘｉ，ｙｉ）＝１／２５である。
【００３７】
この平滑化埋込み画像Ｒ′（ｘ，ｙ）によって、式（３）に従いパターン画像Ｑ′（ｘ，ｙ）の変調を行い、パターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）を得る。
【００３８】
Ｑ′（ｘ，ｙ）＝Ｑ（ｘ，ｙ）・（−２・Ｒ′（ｘ，ｙ）＋１） （３）
この処理により、パターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）として、Ｒ′＝１の領域ではパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の−１倍、すなわちパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）を反転した画像が得られ、Ｒ′＝０の領域ではパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）そのものがパターン変調画像となる。Ｒ′が１と０の間の値をとる領域では、パターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）はこれらの間の中間的な値となる。Ｒ′は平滑化された信号なので、埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）のエッジ領域で１と０の間をとる。従って、以上の処理により埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）の画素値に応じて振幅の極性が反転し、エッジ部では振幅がなだらかに変化する画像がパターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）として得られる。
【００３９】
図５に、埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）、平滑化埋込み画像Ｒ′（ｘ，ｙ）、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）およびパターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）の関係を示す。ただし、図５では便宜上、画像を１次元で表わしている。
【００４０】
なお、上記説明ではパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）に対して平滑化埋込み画像Ｒ′（ｘ，ｙ）により振幅変調を施したが、他の例として式（４−１）で表されるような位相変調を用いてもよい。
【００４１】
Ｑ′（ｘ，ｙ）＝Ｑ（ｘ＋ｇ（Ｒ′（ｘ，ｙ）），ｙ） （４−１）
ただし、ｇ（ｘ）はｘ＝０の場合に０、ｘ＝１の場合に３、０＜ｘ＜１の場合に１をとる関数
このように位相変調を行った場合、Ｒ′＝１の領域ではパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）が４画素だけｘ軸方向にシフトし、Ｒ′＝０の領域ではパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）そのものがパターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）となる。パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）は４画素を周期とするｘ軸対称な周期画像なので、４画素シフトと振幅の−１倍は同じ意味となる。従って、この位相変調による処理結果と先に示した振幅変調による処理結果は、Ｒ′が０，１の部分では等価となり、Ｒ′の値が中間値をとる埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）のエッジ部分だけ異なることになる。この位相変調処理では、エッジ部分で位相がなだらかに変化する画像が得られる。
【００４２】
図６は、この位相変調処理の場合の埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）、平滑化埋込み画像Ｒ′（ｘ，ｙ）、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）およびパターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）の関係を図５と同様に１次元で表わした図である。
【００４３】
また、上記説明はｘ軸方向への位相変調の例であるが、式（４−２）に示すようにｙ軸方向への位相変調を行ってもよい。
【００４４】
Ｑ′（ｘ，ｙ）＝Ｑ（ｘ，ｙ＋ｇ（Ｒ′（ｘ，ｙ））） （４−２）
埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）の平滑化は、図４（ａ）に示したような（５×５）画素の縦横対称な２次元の参照領域による平滑化に限るものではない。例えば、図４（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、参照領域が縦横非対称な矩形や１次元の矩形、矩形でない形でもよい。さらに、図４（ｅ）に示すような重みつき平滑化でもよい。特に、この処理を後述するパイプライン方式のハードウェアで行う場合は、少ない容量のラインメモリで構成できる図４（ｂ）（ｃ）などの方式で平滑化を行う方が回路コストを低くできる。
【００４５】
［第３ステップ（パターン重畳）］
次に、第３ステップＳ１３でパターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）を被埋込み画像に重畳する。本実施形態ではこの重畳処理として単純な加算演算を行っている。前述したように、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）は色差量（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）に与えるゲインなので、被埋込み画像をＰｉ（ｘ，ｙ）（ｉ＝ｒ，ｇ，ｂ）とし、パターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）を色差量（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）を乗じてから被埋込み画像をＰｉ（ｘ，ｙ）に加算する。ここで、色差量（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）は明度が０または概略０になり、強度が概略人間の視覚限界以下になるように設定する。例えば、（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）＝（０．２，０．２，−０．４）という値を用いる。これについては後で詳しく述べる。そして、加算結果が濃度値の定義範囲（０，１）を越える場合は、定義範囲の最小値または最大値にクリッピングする。
【００４６】
この第３ステップＳ１３での重畳処理を式（５）に示す。ただし、重畳結果であるパターン重畳画像をＯｉ（ｘ，ｙ）（ｉ＝ｒ，ｇ，ｂ）と表わす。
【００４７】
Ｏｒ（ｘ，ｙ）＝Ｐｒ（ｘ，ｙ）＋Ｑ′（ｘ，ｙ）・Ｖｒ
Ｏｇ（ｘ，ｙ）＝Ｐｇ（ｘ，ｙ）＋Ｑ′（ｘ，ｙ）・Ｖｇ
Ｏｂ（ｘ，ｙ）＝Ｐｂ（ｘ，ｙ）＋Ｑ′（ｘ，ｙ）・Ｖｂ
もしＯｒ（ｘ，ｙ）≧１ならば、Ｏｒ（ｘ，ｙ）＝１
もしＯｒ（ｘ，ｙ）＜０ならば、Ｏｒ（ｘ，ｙ）＝０
Ｏｇ，Ｏｂも同様 （５）
［第４ステップ（色補正）］
次に、第４ステップＳ１４において、ＲＧＢの色成分で表現されたパターン重畳画像Ｏｉ（ｘ，ｙ）を画像記録部１０５でＣ，Ｍ，Ｙ３色のインク量を制御するために用いるインク量信号ＯＣ，ＯＭ，ＯＹに変換する。この変換は、従来より色修正技術として広く知られている。ここでは、式（６−１）（６−２）に従って色修正処理を行う。式（６−１）中のマトリクスＡｃｒ，Ａｃｇ，Ａｃｂ，Ａｍｒ，Ａｍｇ，Ａｍｂ，Ａｙｒ，Ａｙｇ，Ａｙｂは、画像記録部１０５で使用する各インクの色度に依存する値であり、画像記録部１０５に適した値に選ばれる。
【００４８】
【数２】

【００４９】
なお、最初からＹＭＣベースで処理を行えば、この第４ステップＳ１４の処理は省くことができる。
【００５０】
以上が本実施形態における画像合成の一連の処理であり、この処理の後、画像記録部１０５でインク量信号ＯＣ，ＯＭ，ＯＹに応じてカラー画像をハードコピーとして記録する。これにより、パターン重畳画像Ｏｒ′，Ｏｇ′，Ｏｂ′とほぼ同じＲＧＢ成分を持つカラー画像が所定の記録物（記録紙）上に記録される。画像記録部１０５としては、例えば昇華型の熱転写方式プリンタが用いられる。昇華型熱転写方式は、画素毎に１００階調以上に濃度制御ができ、容易にフルカラー記録が可能である。
【００５１】
画像記録部１０５には、これ以外にも例えば銀塩写真方式を用いてもよいし、インクジェット方式、溶融型の熱転写方式などの２値記録に適した記録系を用いてもよい。ただし、２値記録プリンタを用いる場合は、階調を表現するために誤差拡散法や組織ディザ法などの擬似階調処理を行う必要がある。これらの処理を行うと、プリンタの記録密度に近い高空間周波数の画像情報は乱れたり欠落するので、パターン画像の空間周波数よりも十分に記録密度の高い記録系を用いる必要がある。
【００５２】
以上の説明では、一連の画像合成処理をソフトウェア処理で実現したが、ハードウェアで実現することも可能である。
【００５３】
図７に、前述した一連の画像合成処理をハードウェアで実現する画像合成記録装置の構成を示す。画像処理部は、埋込み画像と被埋込み画像を格納する２つの画像メモリ７０１，７０２、パターン発生部７０３、パターン変調部７０４およびパターン重畳部７０５からなり、これらに画像記録部７０６が組み合わせられて画像合成記録装置が構成される。
【００５４】
まず、パターン発生部７０３からパターン画像信号として例えば色差パターン画像信号７５３が発生される。そして、パターン変調部７０４において第１の画像メモリ７０１から出力された埋込み画像信号７５１に従って、色差パターン画像７５３に例えば式（４−１）または（４−２）で示される位相変調が施されることにより、パターン変調画像信号７５４が生成される。次に、パターン重畳部７０５によりパターン変調画像信号７５４が第２の画像メモリ７０２から出力された被埋込み画像信号７５２に重畳され、パターン重畳画像信号７５５が生成される。そして、このパターン重畳画像信号７５５が色修正部７０６によってインク量信号７５６に変換された後、画像記録部７０７に入力され、ハードコピー画像が出力される。
【００５５】
この画像合成記録装置の動作をさらに詳しく説明すると、まず第１および第２の画像メモリ７０１，７０２には埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）および被埋込み画像Ｐ（ｘ，ｙ）がそれぞれ記憶されている。第１の画像メモリ７０１に記憶されている埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）は２値画像であり、１画素当たり１ビットで表わされる。第２の画像メモリ７０１に記憶される被埋込み画像Ｐ（ｘ，ｙ）はＲＧＢ各８ビットのフルカラー画像であり、１画素につき計２４ビットで表わされる。
【００５６】
パターン発生部７０３は、パターン画像信号７５３を発生する。パターン画像は前述した通り色差パターン画像信号であり、式（１）に従って発生される。
【００５７】
パターン変調部７０４は、例えば３本のラインメモリ７１１、１５個のラッチ群７１２、加算器７１３および２つの乗算器７１４，７１５よりなる。第１の画像メモリ７０１から出力された埋込み画像信号７５１は、ラインメモリ７１１およびラッチ群７１２で遅延される。ラッチ群７１２の各ラッチ出力は（５×３）画素の矩形領域内の信号であり、これらが加算器７１３で加算された後、第１の乗算器７１４に入力され、パターン画像信号７５３に乗じられる。この第１の乗算器７１４の乗算出力に対して、さらに第２の乗算器７１５で３つのパラメータの組Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂが乗じられる。ここでは、１つの画素の信号につき３回の乗算が行われ、これら３つの乗算結果が時系列のＲＧＢ信号からなるパターン変調画像信号７５４としてパターン重畳部７０６へ出力される。
【００５８】
パターン重畳部７０６は、加算器７１６とクリッピング回路７１７よりなる。まず、加算器７１６によってパターン変調部７０４からのパターン変調画像信号７５４に第２の画像メモリ７０２からの被埋込み画像信号７５２が加算される。パターン変調画像信号７５４および被埋込み画像信号７５２は共にＲＧＢの時系列信号であり、加算器７１６では同じ成分同士がそれぞれ加算される。この加算器７１６の加算結果がクリッピング回路７１７によりクリッピングされ、パターン重畳画像信号７５５として出力される。すなわち、クリッピング回路７１７は加算器７１６の加算結果が０より小さい場合は出力を０に、２５５より大きい場合は出力を２５５にする操作を行う。
【００５９】
パターン重畳部７０５から出力されたパターン重畳画像信号７５５はＲＧＢの３色成分を持つ信号であり、色修正部７０６により画像記録部７０７でのインク量を表わすインク量信号７５６に変換される。色修正部７０６は、例えばルックアップテーブルを用いる。このテーブルは式（６−１），（６−２）に従って予め計算され、メモリに格納されている。
【００６０】
このようにハードウェアによっても、容易に前記の画像合成処理を実現することが可能である。ハードウェアを用いると比較的高速に信号処理を行うことができるので、短時間で大量の枚数の画像を作成する場合、特に有効である。
【００６１】
次に、以上の処理によって記録された被埋込み画像と埋込み画像との合成画像（パターン重畳画像）の性質について説明する。この合成画像は、視覚的にはほぼ被埋込み画像と同じに見える画像となり、埋込み画像の情報は全くもしくはほとんど見えない情報となっている。
【００６２】
被埋込み画像のＲＧＢ色成分をＰｒ（ｘ，ｙ），Ｐｇ（ｘ，ｙ），Ｐｂ（ｘ，ｙ）とし、埋込み画像をＲ（ｘ，ｙ）、平滑化埋込み画像をＲ′（ｘ，ｙ）（＝Ｒ（ｘ，ｙ）＊ＬＰＦ（ｘ，ｙ））とすると、合成画像のＲＧＢ成分Ｏｒ（ｘ，ｙ），Ｏｇ（ｘ，ｙ），Ｏｂ（ｘ，ｙ）は、式（７）で表わされる。
【００６３】

次に、このようにして記録された合成画像の明度成分Ｏｙおよび色差成分Ｏｃを考える。ここでは明度成分Ｏｙ、色差成分Ｏｃを式（８）で定義する。
【００６４】
Ｏｙ（ｘ，ｙ）＝Ｋｒ・Ｏｒ（ｘ，ｙ）＋Ｋｇ・Ｏｇ（ｘ，ｙ）＋Ｋｂ・Ｏｂ（ｘ，ｙ）
Ｏｃ（ｘ，ｙ）＝Ｏｒ（ｘ，ｙ）−Ｏｇ（ｘ，ｙ） （８）
明度成分Ｏｙは明るさを表わし、色差成分Ｏｃは色の強さを表わす。色差成分Ｏｃには独立な２種類の成分があるが、ここでは一方の成分のみを扱っている。（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）はＲＧＢ成分のそれぞれの明度を表わす係数であり、（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）＝（０．１８，０．８１，０．０１）である。
【００６５】
これら明度成分Ｏｙおよび色差成分ＯｃのスペクトルＦｏｙ（ｆｘ，ｆｙ）、Ｆｏｃ（ｆｘ，ｆｙ）は、式（９−１）（９−２）で表わされる。
【００６６】

ただし、ｆｘ，ｆｙはそれぞれｘ軸方向、ｙ軸方向の空間周波数を表わす。またＦｒ′，Ｆｑ，Ｆｐｙ，Ｆｐｃは、それぞれ平滑化埋込み画像Ｒ′、パターン画像Ｑ、被埋込み画像Ｐの明度成分と色差成分のフーリエ変換である。さらに、Ｖｙ，Ｖｃは前述した色差量の明度成分、色差成分である。
【００６７】
ここで、色差量Ｖの明度成分Ｖｙは０または０に十分近くなるように設定してあるので、式（９−１）の第２項は０または略０となる。
【００６８】
図８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、式（９−２）上のＦｐｃ，Ｆｒ′，Ｆｑ，Ｆｏｃを模式的に表わした図である。通常の画像の色差成分のスペクトルＦｐｃ（ｆｘ，ｆｙ）は、図８（ａ）に示すように低周波数成分にパワーが集中しており、高周波数成分は極めて低い。一方、図８（ｂ）の実線で示すように平滑化埋込み画像Ｒ′は、同破線で示すように埋込み画像Ｒの高周波数成分が削られている。パターン画像Ｑは、図８（ｃ）に示すように高周波数成分のみを持つ。従って、式（９−２）で表わされる合成画像の色差成分のスペクトルは、図８（ｄ）に示すように低周波数成分が中心である第１項と高周波数成分が中心である第２項に分離される。
【００６９】
また、図９（テレビジョン画像工学ハンドブック第１編３章の図１・７６より引用）に示すように、人間の視覚特性は特に高周波数の色差成分については感度が低いことが知られている。従って、式（９−２）の第２項はほとんど人間には見えない。このため合成画像は明度成分、色差成分とも式（９）の第１項のみが観測される。すなわち、合成画像は被埋込み画像に等しく見える。
【００７０】
このように本実施形態によって合成され記録される画像は、視覚的には被埋込み画像とほぼ同じ画像で、埋込み画像の成分は高空間周波数の色差成分になるため、ほとんど目に見えなくなる。また、埋込み画像の平滑化処理により通常の画像の色差成分Ｆｐ１（ｆｘ，ｆｙ）の高周波数成分が低下するため、埋込み画像とパターン画像との畳込みにより低周波数へシフトする成分がなくなる。
【００７１】
次に、上述のようにして記録した合成画像から埋込み画像を再生する再生装置について、具体的に説明する。
【００７２】
図１０は、再生装置の一構成例を示した図である。合成画像が記録された記録物（記録紙）１１００を再生装置本体１０００に、記録物１１００の上端と右端が再生装置本体１０００の装填部上端１００１と右端１００２に接触するように装填して固定する。これにより、再生用シート１００３と記録物１１００上の画像とが所定の位置関係に保持される。そして、再生装置本体１０００に連結された再生用シート１００３を記録物１１００の上に重ね、このシート１００３を通して記録物１１００上の画像を観察することにより、埋込み画像が被埋込み画像の上に重なって見えるように構成されている。
【００７３】
なお、再生装置は図１０に示したような構成に限られず、記録物１１００上の合成画像と再生用シート１００３の相対位置を固定できれば、どのような構造でもよい。また、再生用シート１００３を記録物１１００に対して固定せずに、１次元または２次元に自由に手で動かせるようにして、記録物１１００上の埋め込み画像を再生したい位置にシート１００３を合わせるような構造でもよい。さらに、再生用シート１００３と記録物１１００との間隙が大きいと、埋込み画像の再生コントラストが低くなるので、間隙が例えば１ｍｍ以内になるように再生用シート１００３を上から剛性のある透明板で押さえる構造にしてもよい。
【００７４】
次に、再生用シート１００３の構成と埋込み画像の再生の原理について説明する。再生用シート１００３は、例えばプラスチックなどの透明なフィルム状の薄い媒体よりなり、その媒体上に所定のパターンが形成されている。
【００７５】
この再生用シート１００３上のパターンとしては、合成画像作成時のパターン、すなわち図２の第１ステップＳ１１で発生されるパターン画像のパターン（図７のパターン発生部７０３で発生されるパターン画像のパターン）に対応して適当な透過率分布をもたせたものを用いる。再生用シート１００３のＲＧＢ透過率分布Ｔｒ（ｘ，ｙ），Ｔｇ（ｘ，ｙ），Ｔｂ（ｘ，ｙ）を式（１０）に示す。ここで、（Ｗｒ０，Ｗｇ０，Ｗｂ０）および（Ｗｒ１，Ｗｇ１，Ｗｂ１）は、それぞれ対応するパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の値が１および−１の画素のＲＧＢ透過率を表わし、本実施形態では式（１１−１）に示すように白（透明）と黒の２色を用いている。
【００７６】
Ｔｒ（ｘ，ｙ）＝０．５（Ｗｒ０−Ｗｒ１）・Ｑ（ｘ，ｙ）＋０．５（Ｗｒ０＋Ｗｒ１）
Ｔｇ（ｘ，ｙ）＝０．５（Ｗｒ０−Ｗｇ１）・Ｑ（ｘ，ｙ）＋０．５（Ｗｒ０＋Ｗｇ１）
Ｔｂ（ｘ，ｙ）＝０．５（Ｗｒ０−Ｗｂ１）・Ｑ（ｘ，ｙ）＋０．５（Ｗｒ０＋Ｗｂ１）
（１０）
（Ｗｒ０，Ｗｇ０，Ｗｂ０）＝（０，０，０）
（Ｗｒ１，Ｗｇ１，Ｗｂ１）＝（１，１，１） （１１−１）
図１１に、この再生用シート１００３の透過率分布パターンを示す。図でＷは透明の部分、Ｋは不透明の部分を表わし、ＷおよびＫの部分はそれぞれ図３に示したパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）のゲイン−１およびゲイン１の画素に対応している。このような透過率パターンを持つ再生用シート１００３を記録物１１００の上に重ねることにより、シート１００３上のパターンと記録物１１００上の合成画像のパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の成分との干渉が起こり、埋込み画像は被埋込み画像に重畳した黄／青の色差画像として観察される。
【００７７】
また、再生用シート１００３の他の例として、式（１１−２）に示すように図１１のＷ，Ｋの部分をそれぞれＹ，Ｂの色を透過させる部分に置き換えた構成とてもよい。この場合、埋込み画像は被埋込み画像に重畳したモノクロの濃淡画像として観察される。
【００７８】
（Ｗｒ０，Ｗｇ０，Ｗｂ０）＝（１，１，０）
（Ｗｒ１，Ｗｇ１，Ｗｂ１）＝（０，０，１） （１１−２）
このような再生用シート１００３は、前述した画像合成記録装置の記録系で作成してもよいし、全く独立した記録系で作成してもよい。ただし、記録系によって記録密度に差がある場合もあるので、画像合成記録装置と同じ記録系で再生用シート１００３を作成した方が精度が得られやすい。
【００７９】
上述した再生用シート１００３を記録物１１００上に重ねると、埋込み画像として埋込まれた高周波数の色差情報が低周波領域にシフトし、人間の目に見えるようなる。以下、この理由について具体的に説明する。
【００８０】
合成画像のＲＧＢ反射率Ｏｒ，Ｏｇ，Ｏｂは、前述の式（７）で表わされる。従って、記録物１１００上に再生用シート１００３を重ねることにより観測される画像のＲＧＢ反射率をＳｒ，Ｓｇ，Ｓｂとすると、これらは式（１２）で表わされる。ただし、Ｇ成分およびＢ成分はＲ成分と同様なので省略した。
【００８１】

ここで、式（１２）の第１項、第２項および第３項のスペクトル分布の模式図を図１２（ａ）（ｂ）および（ｃ）にそれぞれ示す。第１項は被埋込み画像そのものに再生用シート１００３を重ねた画像と等価な画像であり、第３項は高周波数の色差成分となるので、視覚的には見えない。一方、第２項は埋込み画像に色度（Ｖｒ・（Ｗｒ０−Ｗｒ１），Ｖｇ・（Ｗｇ０−Ｗｇ１），Ｖｂ（Ｗｂ０−Ｗｂ１））を乗じたものである。本実施形態ではこれは色差成分であるが、埋込み画像と同じ周波数に復調されているので、目に見える画像となる。従って、第１項である被埋込み画像に埋込み画像で色度変調された画像を加算した画像が観察されることになる。
【００８２】
また、再生用シート１００３として、式（１１−２）で表されるパターンのシートを用いた場合には、（Ｖｒ・（Ｗｒ０−Ｗｒ１），Ｖｇ・（Ｗｇ０−Ｗｇ１），Ｖｂ・（Ｗｂ０−Ｗｂ１））はモノクロ成分となるので、被埋込み画像に埋込み画像で濃度変調されたパターン変調画像を加算した画像が観察されることになる。
【００８３】
以上述べたように、本実施形態の画像合成記録装置によると、被埋込み画像と視覚的にほぼ同じで、画質劣化なしに別の画像（埋込み画像）を埋込んだ合成画像を記録することができ、さらにこの合成画像が記録された記録物上に所定の再生用シートを重ねることにより、複雑な信号処理を必要とすることなく、埋込み画像を簡単に視覚的に認識できるように再生することが可能となる。
【００８４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態ではパターン画像および再生用シートとして規則パターンを用いたのに対し、本実施形態は不規則パターンを用いている点が異なる。本実施形態による画像合成記録装置の基本構成は第１の実施形態と同じであるが、処理手順がやや異なっている。
【００８５】
以下、第１の実施形態との相違点を中心に、第２の実施形態による画像合成記録装置の処理手順を図１３に示すフローチャートにより説明する。
【００８６】
［第１ステップ（パターン発生）］
まず、第１ステップＳ２１でパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）を発生する。第１の実施形態では、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）は規則的な構造のパターン画像であったが、本実施形態では不規則パターン画像またはこれを拡大した画像を用いる。
【００８７】
不規則パターン画像としては、（１） 直流分および低周波数スペクトルが０で、高周波数成分の強度が強いこと、（２） 埋込み画像から容易にパターン画像の構造を推定できないこと、の二つの条件を満たしていることが望ましい。本実施形態では、以下に示すように２次元マルコフ確率過程により不規則パターン画像を生成する。すなわち、注目画素（ｘ，ｙ）の周囲の既に決定した画素値Ｑ（ｘ＋ａｘｉ，ｙ＋ａｙｉ）の関数ｆとして推移確率Ｐｒｏｂを定義し、この確率Ｐｒｏｂでパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の値を１または−１に決める。これを式（１３）に示す。ただし、Ｐｒｏｂ［Ｑ（ｘ，ｙ），ａ］は、Ｑ（ｘ，ｙ）＝ａとなる確率である。
【００８８】
Ｐｒｏｂ［Ｑ（ｘ，ｙ），１］＝ｆ（Ｑ（ｘ＋ａｘｉ，ｙ＋ａｙｉ））
Ｐｒｏｂ［Ｑ（ｘ，ｙ），−１］＝１−ｆ（Ｑ（ｘ＋ａｘｉ，ｙ＋ａｙｉ））
（１３）
（ｘ，ｙ）を適当に走査しながら、この処理を繰り返すことによって、２値の不規則パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の全画像を発生する。本実施形態で用いた関数ｆを式（１４）に示す。
【００８９】
【数３】

【００９０】
図１４（ａ）（ｂ）に、こうして生成された２値の不規則パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の自己相関関数およびパワースペクトルを示す。ただし、図１４では簡単のためにｘ軸方向の成分のみを表わしている。同図に示すように、このパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）は低い空間周波数ではパワーがほぼ０で、高い周波数にパワーが集中した画像となる。
【００９１】
ここでは計算機上で確率画像を生成するために、Ｍ系列などの疑似乱数を用いる。すなわち、０からＮ−１までの範囲の値を一様な確率でとる疑似乱数Ｄを１画素に１つずつ発生させ、式（１５）によりパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の値を決定すればよい。
【００９２】
Ｄ／Ｎ≧ＰｒｏｂならばＱ（ｘ，ｙ）＝１
Ｄ／Ｎ＜ＰｒｏｂならばＱ（ｘ，ｙ）＝−１ （１５）
この場合、疑似乱数の種と関数ｆだけを記憶しておけば、一意に同じパターン画像を発生でき、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）そのものを記憶しておく必要はなくなる。
【００９３】
なお、上記説明ではパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）をマルコフ過程により生成しているため、計算量が多くなる。そこで、乱数を直接用いてパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の画素値を決定してもよい。また、誤差拡散処理により生ずるパターンを用いてもよい。前者はホワイトノイズとなり、その直流分や低い周波数成分が必ずしも小さい値にならないが、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の生成の計算が非常に簡易になる。また、後者では低周波成分が小さくなるとともに、決定論的に画像を計算できるため、乱数の発生処理が不要となる。
【００９４】
［第２ステップ（パターン変調）］
［第３ステップ（パターン重畳）］
［第４ステップ（色修正］
次に、第２ステップＳ２２、第３ステップＳ２３および第４ステップＳ２４でパターンの変調、パターンの重畳および色修正を順次行い、最後に得られた合成画像を記録するが、これらの処理は第１の実施形態と同じであるので、説明は省略する。ただし、パターンは不規則であり、周期性をもたないので、パターン変調処理では第１の実施形態で例示したような周期パターンを前提とした位相変調は用いない。
【００９５】
以上の処理によって、被埋込み画像と埋込み画像を合成した合成画像が記録される。第１の実施形態と同様に、この合成画像は視覚的にはほぼ被埋込み画像と同じに見える画像となり、埋込み画像の情報は全く、もしくはほとんど見えない情報となっている。
【００９６】
次に、本実施形態で得られる合成画像の性質について具体的に説明する。
合成画像のＲＧＢ各色成分Ｏｒ（ｘ，ｙ），Ｏｇ（ｘ，ｙ），Ｏｂ（ｘ，ｙ）とその明度成分Ｏｙ（ｘ，ｙ）および色差成分Ｏｃ（ｘ，ｙ）は、第１の実施形態と同様に式（７）（８）で表わされる。また、明度成分Ｏｙ（ｘ，ｙ）、色差成分Ｏｃ（ｘ，ｙ）のスペクトルＦｏｙ（ｆｘ，ｆｙ），Ｆｏｃ（ｆｘ，ｆｙ）は、式（９−１）（９−２）で表わされる。パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）のスペクトルＦｑの内容のみが実施形態１と異なっている。
【００９７】
第１の実施形態と同様に、色差量Ｖの明度成分ＶＹは０または０に十分近くなるように設定してあるので、式（９−１）の第２項は０となる。また、図１４に示すようにＦｑも低周波数成分が小さく設計してあるので、ＦｑとＦｒ＋δの畳込みである式（９−２）の第２項は低い周波数成分の極めて弱い信号となる。すなわち、合成画像の色差成分の低周波成分への式（９−２）の第２項の寄与は極めて小さい。前述したように、高周波数の色差成分は視覚感度が低いので、合成画像にはほとんど第１項の成分、すなわち被埋込み画像しか観測されない。
【００９８】
図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に、式（９−２）のＦｐｃ，Ｆｒ′，ＦｑおよびＦｏｃのスペクトル分布を示す。
【００９９】
本実施形態ではＦｑの低周波成分が完全には０でないので、第１の実施形態に比べ埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）の低い周波数成分への寄与は大きくなるが、作成するパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）である不規則パターンの低周波成分は関数ｆにより制御できるので、これを適当に設定することにより、十分見えなくなるように設計することが可能である。一方、規則パターンの乱れは検知されやすいので、この面ではパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）に不規則パターンを用いることにより、この影響は小さくなる。
【０１００】
次に、第２の実施形態で記録された合成画像から埋込み画像を再生する方法について説明する。本実施形態においても第１の実施形態と同様な方法で埋込み情報の再生を行う。ただし、再生用シート１００３としては第１の実施形態とは異なり、第２の実施形態の画像合成記録装置で用いたパターン画像と全く同じ構造のシートを用いる。
【０１０１】
本実施形態で用いる再生用シート１００３のＲＧＢ透過率分布Ｔｒ（ｘ，ｙ），Ｔｇ（ｘ，ｙ），Ｔｂ（ｘ，ｙ）を式（１６）に示す。これは第１の実施形態で示した式（１０）と同じ形であるが、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）が異なるため、その内容は異なる。
【０１０２】
Ｔｒ（ｘ，ｙ）＝０．５（Ｗｒ０−Ｗｒ１）・Ｑ（ｘ，ｙ）＋０．５（Ｗｒ０＋Ｗｒ１）
Ｔｇ（ｘ，ｙ）＝０．５（Ｗｇ０−Ｗｇ１）・Ｑ（ｘ，ｙ）＋０．５（Ｗｇ０＋Ｗｇ１）
Ｔｂ（ｘ，ｙ）＝０．５（Ｗｂ０−Ｗｂ１）・Ｑ（ｘ，ｙ）＋０．５（Ｗｂ０＋Ｗｂ１）
（１６）
また、パラメータＷｒ０，Ｗｒ１，Ｗｇ０，Ｗｇ１，Ｗｂ０，Ｗｂ１の値およびその変形例を式（１７−１）（１７−２）に示す。
【０１０３】
（Ｗｒ０，Ｗｇ０，Ｗｂ０）＝（０，０，０）
（Ｗｒ１，Ｗｇ１，Ｗｂ１）＝（１，１，１） （１７−１）
（Ｗｒ０，Ｗｇ０，Ｗｂ０）＝（１，１，０）
（Ｗｒ１，Ｗｇ１，Ｗｂ１）＝（０，０，１） （１７−２）
第１の実施形態と同様に、このような再生用シート１００３を図１０に示したように記録物１１００上に重ねることによりパターン同士の干渉が起こり、埋込み画像が被埋込み画像に重畳した黄／青の色差画像として観察される。
【０１０４】
次に、本の実施形態における埋込み画像の再生原理について説明する。合成画像が記録された記録物上に再生用シート１００３を重ねた場合の合成したＲＧＢ反射率をＳｒ，Ｓｇ，Ｓｂとすると、これらは第１の実施形態と同様に表わされる。本実施形態においてもＱ（ｘ，ｙ）^２ は常に１なので、Ｓｒ（ｘ，ｙ）は式（１２）と同様に式（１８）で表わされる。
【０１０５】

図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）に、式（１８）の第１項、第２項、第３項のスペクトル分布を示す。第１の実施形態と同様に、第１項は被埋込み画像そのものに再生用シート１００３を重ねた画像と等価な画像となり、第３項は高周波数の色差成分となるので視覚的には見えない。一方、第２項は埋込み画像に色度（Ｖｒ・（Ｗｒ０−Ｗｒ１），Ｖｇ・（Ｗｇ０−Ｗｇ１），Ｖｂ・（Ｗｂ０−Ｗｂ１））をかけたものであり、目に見える画像となる。従って、第１項である被埋込み画像に埋込み画像で色度変調された画像が加算した画像が観察される。
【０１０６】
また、再生用シート１００３として式（１１−２）で表されるパターンのシートを用いた場合には、（Ｖｒ・（Ｗｒ０−Ｗｒ１），Ｖｇ・（Ｗｇ０−Ｗｇ１），Ｖｂ・（Ｗｂ０−Ｗｂ１））はモノクロ成分となるので、被埋込み画像に埋込み画像で濃度変調された画像を加算した画像が観察されることになる。
【０１０７】
このように本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、被埋込み画像と視覚的にほぼ同じで、画質劣化なしに別の画像（埋込み画像）を埋込んだ合成画像を記録することができる。さらに、この合成画像が記録された記録物上に所定の再生用シートを重ねることにより、複雑な信号処理を必要とすることなく、簡単に視覚的に認識できるように再生することができる。
【０１０８】
本実施形態は、さらに第１の実施形態にはない以下の利点として、パターン画像に不規則パターン画像を用いることから、合成画像から埋込み画像のパターンを推定することが困難であるため、第三者が合成画像からパターン情報を推定して、独自に合成画像の作成や、埋込み画像の再生を行うことが困難となる。従って、本実施形態は特定の人間だけに画像合成や再生を許容するような用途に適している。
【０１０９】
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る第３の実施形態について説明する。第１および第２の実施形態では、パターン変調画像の埋込みを加算処理により行っているのに対し、本実施形態は疑似階調処理により埋込みを行っている点が異なる。また、本実施形態では画像記録系に２値記録系であるインクジェットプリンタを用いている。
【０１１０】
本実施形態の画像合成記録装置も第１の実施形態と基本的に同じ構成であり、処理手順のみ異なる。以下、図１７に示すフローチャートを用いて処理手順について詳しく説明する。
【０１１１】
［第１ステップ（パターン発生）］
まず、第１ステップＳ３１でパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）を作成する。このパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）としては、第２の実施形態と同様な不規則パターンを作成する。
【０１１２】
［第２ステップ（パターン変調］
次に、第２ステップＳ３２で埋込み画像によるパターン画像の変調を行う。この点も第２の実施形態と同じであるので、詳細は省略する。
【０１１３】
［第３ステップ（色修正）］
本実施形態では、次に第３ステップＳ３３でＲＧＢで表現された被埋込み画像Ｐｒ，Ｐｇ，ＰｂをＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）３色のカラーインクの制御量を表わすインク濃度信号Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｙに変換する色修正処理を行う。この色修正処理の変換は第１の実施形態の色修正処理と同様であり、式（１９−１）（１９−２）に従って行われる。
【０１１４】
【数４】

【０１１５】
［第４ステップ（パターン重畳）］
次の第４ステップＳ３４では、色修正処理により得られたインク濃度信号Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｙに基づき、誤差拡散法によりパターン変調画像の重畳を行う。このパターン重畳処理は第１および第２の実施形態と大きく異なるので、詳しく説明する。この処理は従来の誤差拡散法などに代表されする疑似階調法と類似している。ただし、疑似階調特有のパターン構造が前記の画像パターンと近くなるように制御する。
【０１１６】
第４ステップＳ３４では、インク濃度信号のＹ成分Ｐｙ、Ｍ成分ＰｍおよびＣ成分Ｐｃについて同じ処理を行うので、ここでは代表してＹ成分Ｐｙについてのみ説明を行う。第４ステップＳ３４は、以下の４つのサブステップＳ３４−１，Ｓ３４−２，Ｓ３４−３，Ｓ３４−４からなる。
【０１１７】
［サブステップＳ３４−１］
まず、式（２０）に示すように、被埋込み画像Ｐｙ（ｘ，ｙ）に累積誤差信号Ｅ′Ｙ（ｘ，ｙ）を加算する。累積誤差信号Ｅ′Ｙ（ｘ，ｙ）は２値化による量子化誤差を補正するためのもので、その生成法については後述する。
【０１１８】
Ｐ′Ｙ（ｘ，ｙ）＝ＰＹ（ｘ，ｙ）＋Ｅ′Ｙ（ｘ，ｙ） （２０）
［サブステップＳ３４−２］
次に、加算結果ＰＹ′を式（２１）に従い、２値化する。
ｉｆ ＰＹ′（ｘ，ｙ）＋（２・Ｐ（ｘ，ｙ）−１）・Ｖｙ ≧０．５ ＯＹ（ｘ，ｙ）＝１
ｉｆ ＰＹ′（ｘ，ｙ）＋（２・Ｐ（ｘ，ｙ）−１）・Ｖｙ ＜０．５ ＯＹ（ｘ，ｙ）＝０ （２１）
ここで、Ｖｙは重畳する色差強度を決めるパラメータであり、Ｍ成分、Ｃ成分の場合はそれぞれＶｍ、Ｖｃを用いる。本実施形態では、（Ｖｍ，Ｖｃ，Ｖｃ）＝（＋０．２，−０．１２，−０．１２）という値を用いている。第４ステップＳ３４の誤差拡散法によるパターン重畳処理は、このサブステップＳ３４−２の部分において従来の誤差拡散法と異なっている。
【０１１９】
［サブステップＳ３４−３］
次に、式（２２）の誤差計算を行う。
ＥＹ（ｘ，ｙ）＝ＰＹ′（ｘ、ｙ）−Ｏｙ（ｘ，ｙ） （２２）
ＥＹ（ｘ，ｙ）は２値化による量子化誤差を表わし、この誤差成分を入力信号にフィードバックすることにより、量子化誤差が補償される。
【０１２０】
［サブステップＳ３４−４］
次に、式（２３）により累積誤差の計算を行う。
【０１２１】
【数５】

【０１２２】
ここで、ａ（ｘｉ，ｙｉ）は誤差の分配係数であり、表１の値を用いる。
【０１２３】
【表１】

【０１２４】
以上の処理を画素を走査しながら繰りかえすことにより、全画像について処理を行う。また、Ｍ成分、Ｃ成分についても同様の計算を行うことにより、誤差拡散によって２値化した画像Ｏ′ｙ，Ｏ′ｍ，Ｏ′ｃが得られる。
【０１２５】
なお、ここでは誤差拡散法を用いたが、誤差拡散法に代えてディザ法などでもよい。
【０１２６】
以上が画像合成の一連の処理であり、最後に画像記録部で２値化出力画像Ｏ′Ｙ，Ｏ′Ｍ，Ｏ′Ｃに従って画像記録を行う。すなわち、Ｏｙ（ｘ，ｙ）＝１の場合は画素（ｘ，ｙ）にＹ色インクの印字を行い、Ｏｙ（ｘ，ｙ）＝０の場合は印字を行わない。これにより、マクロな領域で平均化した濃度がＯ′ｙ，Ｏ′ｍ，Ｏ′ｃで表わされる濃度とほぼ同じ画像が再現される。
【０１２７】
なお、このとき墨加刷処理を行ってもよい。墨加刷処理はＹＭＣ全ての色を記録する画素をＫ（黒）インクに置換する処理であり、インク量の低減による印字コストの低減、インクのにじみの低減、黒インクを用いることによる濃度向上などの効果がある。具体的な処理としては種々の方式が提案されているが、例えば以下の処理を行い、墨加刷処理画像のＯ″Ｙ，Ｏ″Ｍ，Ｏ″Ｃ，Ｏ″Ｋに従って記録を行えばよい。この場合、画像記録部はＹＭＣＫの４色の記録ができることが必要となる。
【０１２８】

以上の一連の処理により、誤差拡散パターンとしてパターン変調画像が埋込まれる。この処理によって得られる記録画像（合成画像）は、以下のような性質を持つ。すなわち、誤差拡散処理により濃度が補償されることにより、合成画像としてマクロ的には被埋込み画像の色度とほぼ同じ色度をもつ画像が記録される。また、第２の実施形態と同様に変調パターン画像成分は視覚的に感度の低い高周波数成分が強い色差信号である。また、僅かに存在する低周波成分も、誤差拡散による濃度補償作用によりさらに低下する。このため、埋込み画像により変調されたパターン変調画像の成分はほとんど視覚的には観測できない。
【０１２９】
合成画像は誤差拡散過程の中で、パターン変調画像の強度が付加された後に２値化されているので、２値化画像はパターン変調画像との相関が極めて高くなっている。すなわち、変調パラメータ（Ｖｙ，Ｖｍ，Ｖｃ）の値に応じて、パラメータが正の場合は正の相関、負の場合は負の相関を持つ。また、パラメータの絶対値が大きいほど相関が高くなる。ここではＶｙ≧０，Ｖｍ＜０，Ｖｃ＜０なので、Ｙ成分はパターン変調画像と正の相関が高く、Ｍ，Ｃ成分はパターン変調画像と負の相関が高くなる。
【０１３０】
一方、パターン変調画像はパターン画像を埋込み画像により反転したものである。このため、埋込み画像の画像値が１の画素ではこの相関の正負が反転する。すなわち、埋込み画像の画素値が０の領域では、パターン変調画像は合成画像のＹ成分は正の相関を持ち、Ｍ，Ｃ成分とは負の相関を持つ。また、埋込み画像の画素値が１の領域ではパターン変調画像は合成画像のＹ成分と負の相関を持ち、Ｍ，Ｃ成分とは正の相関を持つ。
【０１３１】
次に、第３の実施形態によって記録された合成画像から埋込み画像を再生する方法について説明する。本実施形態においても、第２の実施形態と同様に図１０に示すように不規則パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）に対応した透過率分布を持つ透明な再生用シート１００３を合成画像が記録された記録物１１００上に重ねることにより、埋込み画像の再生を行う。本実施形態では、再生用シート１００３として第２の実施形態で示したものと同じものを用いる。すなわち、再生用シート１００３の透過率分布Ｔｒ（ｘ，ｙ），Ｔｇ（ｘ，ｙ），Ｔｂ（ｘ，ｙ）は前記の式（１６）で表わされる。この再生用シート１００３を記録物１１００上に重ねることにより、埋込み画像がＹ−Ｂの色差信号として再生される。
【０１３２】
このような再生用シート１００３を記録物１１００上に重ねることにより、埋込み画像が再生される原理について説明する。上述したように、埋込み画像の画素値が０の領域では、パターン変調画像は合成画像のＹ成分と正の相関を持ち、Ｍ，Ｃ成分とは負の相関を持つ。また、埋込み画像の画素値が１の領域では、パターン変調画像は合成画像のＹ成分と負の相関を持ち、Ｍ，Ｃ成分とは正の相関を持つ。
【０１３３】
従って、上述した再生用シート１００３を記録物１１００上に重ねることにより、埋込み画像の画素値が０の領域ではＹインクの印字されている画素が再生用シート１００３の黒画素と重なりやすくなり、またＭインクおよびＣインクの印字されている画素は再生用シート１００３の白（透明）画素と重なりやすくなる。すなわち、マクロ的にみると埋込み画像の画素値が０の領域では、色がＭ、Ｃの合成色であるＢの方にシフトする。一方、埋込み画像の画素値が１の領域では、同様の理由でＹの方にシフトする。このため再生用シート１００３を重ねることにより、埋込み画像の画素値に応じて画像の色度がＹもしくはＢ方向にシフトするので、埋込み画像はＹ−Ｂの色差に変調された情報として再生される。
【０１３４】
以上説明したように、第３の実施形態においても第１および第２の実施形態と同様に、被埋込み画像と視覚的にほぼ同じで、画質劣化なしに別の画像（埋込み画像）を埋込んだ合成画像を記録することができる。また、この合成画像が記録された記録物上に所定の再生用シートを重ねることにより、複雑な信号処理を必要とすることなく、簡単に視覚的に認識できるように再生することができる。しかも、実施形態ではパターン画像に不規則パターンを用いているので、第２の実施形態と同様に合成画像から埋込んだパターンを推定することが困難であるという特徴を持つ。
【０１３５】
さらに、本実施形態では第１および第２の実施形態にない特徴として、２値記録で合成画像を記録することから、インクジェット記録方式のような画素毎の多値濃度の制御が容易でない記録方式のプリンタを用いた場合にも容易に適用が可能であるという利点を有する。
【０１３６】
（第４の実施形態）
次に、本発明に係る第４の実施形態について説明する。第１〜第３の実施形態では、透過率分布を持った再生用シートを記録物上に重ねることにより、埋込み画像の再生を行ったのに対し、本実施形態は厚み分布を持った光学素子により再生を行うことができるようにした点が異なる。
【０１３７】
まず、本実施形態に係る画像合成記録装置について説明する。本実施形態における画像合成記録装置の構成および処理手順は第１の実施形態と基本的に同じであり、パターン画像の構成のみがやや異なる。以下、本実施形態における処理手順を図１８に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１３８】
［第１ステップ（パターン発生）］
まず、第１ステップＳ４１でパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）を発生する。本実施形態では、このパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）として図１９に示すようなストライプ状のパターン画像を用いる。このパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）は、色差量（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）に与えるゲインが−１の画素と１の画素をストライプ状に配列したものであり、図１９の例ではゲイン−１の画素をｙ軸方向に２列並べたものと、ゲイン１の画素をｙ軸方向に２列並べたものを交互に、すなわちｘ軸方向に４画素の周期で配列して構成されている。このパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の生成式を式（２５）に示す。
【０１３９】
もし（ｉｎｔ（ｘ／２）ｍｏｄ２＝０ならば、Ｑ（ｘ，ｙ）＝−１
もし（ｉｎｔ（ｘ／２）ｍｏｄ２＝１ならば、Ｑ（ｘ，ｙ）＝１
（２５）
［第２ステップ（パターン変調）］
［第３ステップ（パターン重畳）］
［第４ステップ（色修正］
次に、第２ステップＳ４２、第３ステップＳ４３および第４ステップＳ４４でパターンの変調、パターンの重畳および色修正を順次行い、最後に得られた合成画像を記録するが、これらの処理は第１の実施形態と全く同じであるので、説明は省略する。
【０１４０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に被埋込み画像と埋込み画像を合成した合成画像が記録される。この合成画像は視覚的にほぼ被埋込み画像と同じに見える画像となり、埋込み画像の情報は全く、もしくはほとんど見えない情報となる。
【０１４１】
次に、本実施形態で記録される合成画像から埋込み画像を再生する方法について説明する。本実施形態では埋込み画像の再生に円柱レンズアレイ、いわゆるレンティキュラーレンズをシート状に構成した光学系を用いる。
【０１４２】
図２０はレンティキュラーレンズ２０００の構成を示したもので、複数の円柱レンズを平行に並べた構造となっている。各円柱レンズの焦点は、底面２００１上にある。また、円柱レンズのピッチはパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）のｘ軸方向の周期（本実施形態では４画素）と等しくなっている。
【０１４３】
図２１に、レンティキュラーレンズ２０００を記録物２００２上の合成画像の上に重ねた場合の模式図を示す。合成画像の上に円柱レンズの円柱軸（図２１で紙面に垂直方向）と合成画像のｘ軸方向、すなわちパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の周期方向が直交するように重ね、さらに対応するパターン画像のＱ（ｘ，ｙ）＝１の部分の中心が各円柱レンズの中心軸上に乗るように位置を合わせる。そして、レンティキュラーレンズ２０００の上面から観測することにより、埋込み画像が再生される。
【０１４４】
本実施形態における埋込み画像の再生原理を図２１を用いて説明する。パターン画像のＱ（ｘ，ｙ）＝１の部分が円柱レンズの中心軸と合っているので、円柱レンズ面に対して垂直方向から画像を観察すると、光は全てパターン画像のＱ（ｘ，ｙ）＝１の中心部分に集まる。このため、パターン画像のＱ（ｘ，ｙ）＝１の部分の画像が見え、Ｑ（ｘ，ｙ）＝−１の部分の画像は全く観察画像には寄与しなくなる。このため、埋込み画像の画素値Ｒ（ｘ，ｙ）が０の領域では（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）が加算した画像が見え、Ｒ（ｘ，ｙ）＝１の領域では（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）を減算した画像が見える。従って、埋込み画像に応じて色差がシフトした画像が観察される。
【０１４５】
ここで、第１の実施形態では埋込み画像のＲ（ｘ，ｙ）＝１の部分は再生用シートの黒部分に重なって見えなかったのに対し、本実施形態ではＲ（ｘ，ｙ）＝１の部分も色差シフトした色として見えるため、第１の実施形態に比べ２倍の色差コントラストが得られる。また、被埋込み画像成分はシートの黒画素により遮られることがないので、埋込み画像成分は本来の明るさで観察される。
【０１４６】
また、第１の実施形態では再生用シートと合成画像の位置を所定の関係に合わないと埋込み画像を再生することができなかったのに対し、本実施形態では再生用光学素子であるレンティキュラーレンズ２０００が合成画像に対して所定の位置関係からずれていても、視点を動かすことにより埋込み画像を再生することができる。すなわち、例えば図２２に示すようにパターン画像のＱ（ｘ，ｙ）＝１の部分が中心軸２２０１から少し右にずれている場合を考える。このような場合は、矢印２２０２の方向から観察するように視点を移すことにより、焦点位置はＱ（ｘ，ｙ）＝１の位置にシフトし、正しく埋込み画像を再生できる。
【０１４７】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に被埋込み画像と視覚的にほぼ同じであり、埋込み画像を記録できる。また、レンティキュラーレンズのような所定のシート状の再生用光学素子を重ねることにより、この埋込み画像を被埋込み画像への重畳画像として容易に再生し、視覚的に確認することができる。
【０１４８】
また、本実施形態では再生用光学素子にレンティキュラーレンズを用いているため、（１） 第１の実施形態と比べて再生コントラストが約２倍になる、（２） 再生用光学素子と合成画像の位相がずれていても、視点をずらすことにより再生コントラストが最大の位置を求めることができる、（３） 被埋込め画像もそのままの明るさで観察できる、などの優れた利点を有する。
【０１４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば第２の画像を劣化させずにその上に別の第１の画像を埋込んだ合成画像を記録することができ、また再生時には、複雑な信号処理を必要とすることなく、合成画像に対応したパターンを有するシート状の再生素子を記録物上に重ねるという簡易な操作により、容易に埋込み画像を再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る画像合成記録／再生システムの構成を示すブロック図
【図２】第１の実施形態における画像処理手順を示すフローチャート
【図３】第１の実施形態で用いる市松状パターン画像の構成を示す図
【図４】第１の実施形態における被埋込み画像を平滑化するための平滑化フィルタのカーネルを示す図
【図５】第１の実施形態における埋込み画像、平滑化埋込み画像、パターン画像およびパターン変調画像の関係の一例を示す図
【図６】第１の実施形態における埋込み画像、平滑化埋込み画像、パターン画像およびパターン変調画像の関係の関係の他の例を示す図
【図７】第１の実施形態に係る画像合成記録装置の画像処理系をハードウェアにより実現した例を示すブロック図
【図８】第１の実施形態における被埋込み画像、平滑化埋込み画像、パターン画像および合成画像の色差成分の周波数スペクトルを示す図
【図９】視覚の色度空間周波数特性を示す図
【図１０】第１の実施形態に係る再生装置の構成を示す斜視図
【図１１】図１０における再生用シートのパターン構成を示す図
【図１２】第１の実施形態において再生用シートを記録物上に重ねた画像の周波数スペクトルを示す図
【図１３】第２の実施形態における画像処理手順を示すフローチャート
【図１４】第２の実施形態で用いる不規則パターン画像の自己相関係数とパワースペクトルを示す図
【図１５】第２の実施形態における被埋込み画像、平滑化埋込み画像、パターン画像および合成画像の色差成分の周波数スペクトルを示す図
【図１６】第２の実施形態において再生用シートを記録物上に重ねた画像の周波数スペクトルを示す図
【図１７】第３の実施形態における画像処理手順を示すフローチャート
【図１８】第４の実施形態における画像処理手順を示すフローチャート
【図１９】第４の実施形態で用いるパターン画像のパターン構成を示す図
【図２０】第４の実施形態におけるシート状の再生用光学素子であるレンティキュラーレンズの構成を示す図
【図２１】第４の実施形態における埋込み画像の再生原理を示す図
【図２２】第４の実施形態において再生用光学素子と記録物上の合成画像中のパターン画像の位相がずれた場合の再生状態を示す図
【符号の説明】
１０１…ＣＰＵ
１０２…画像メモリ
１０３…画像入力部
１０４…プログラムメモリ
１０５…画像記録部
１０６…バス
１０７…画像処理部
７０１…画像メモリ
７０２…画像メモリ
７０３…パターン発生部
７０４…パターン変調部
７０５…パターン重畳部
７０６…色修正部
７０７…画像記録部
１０００…画像再生装置本体
１００３…再生用シート
１１００…記録物
２０００…レンティキュラーレンズ（再生用光学素子）
２００２…記録物[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image processing apparatus, and particularly to an image processing apparatus for superimposing and recording another additional image on a main image.Image recording apparatus and image recording method.
[0002]
[Prior art]
A technique of superimposing other additional information (mainly an image) on a certain image and recording the additional information together with the image in a state in which the additional information is invisible is, for example, an ID card on which an image such as a face photograph is recorded, a logo mark, a seal, or the like. This is effective in preventing falsification and forgery of documents and other recorded matters recorded as. As a method of superimposing additional information on a recorded image, the following methods are conventionally known.
[0003]
(1) “Synthesis coding method of text data into image using color density pattern”, Journal of the Institute of Image Electronics Engineers of Japan, 17-4 (1988), pp. 194-198 (Reference 1), describes a digital image represented by pseudo gradation. Discloses a method of superimposing information on the information. In this method, when the density is represented by the pseudo gradation, the additional information is superimposed using the degree of freedom in which the same density can be represented by a plurality of gradation patterns.
[0004]
(2) Komatsu et al .: "Proposal of Digital Watermarking in Document Image Communication and Application to Signature", IEICE J72-B-1, pp. 208-218 (Reference 2), performs predetermined conversion on a second image. The result is digitally superimposed on the first image. In this method, the low frequency component of the second image is converted into a high frequency component, so that the second image is invisible to humans or observed as noise-like meaningless. By performing a predetermined second conversion on the superimposed image of the first image and the second image, the second image can be restored.
[0005]
(3) Japanese Patent Application Laid-Open No. H4-294862 (Document 3) discloses a method capable of specifying a recorded copying machine or the like from a hard copy output of a color copying machine. In this method, a small yellow dot pattern is recorded over a hard copy output. This dot pattern has a shape corresponding to conditions such as the model number of the copying machine. This hard copy output is read by a scanner or the like, and a dot pattern recorded in a superimposed manner is extracted and subjected to predetermined signal processing, whereby the recorded copying machine can be identified.
[0006]
(4) JP-A-7-123244 (Document 4) discloses a method of superimposing additional information on a color image as a high-frequency color difference signal. In this method, additional information is coded, and a color difference component having a high spatial frequency peak corresponding to the code is recorded by being superimposed on the original image. Since the color difference component of the high spatial frequency is hard to be seen by a human, the superimposed additional information hardly deteriorates the original image. Further, since a general image hardly contains a high-frequency color difference component, a superimposed additional information can be reproduced by reading a recorded image and extracting a high-frequency color difference component by signal processing.
[0007]
(5) It is not superimposition of additional information on an image, but similar examples include Mukuro: “Simple image encryption method for decryption processing” and the method of IEICE J72-B-1, 12 (Reference 5). Have been. In this method, two random images are formed, and when these are overlapped, a significant image appears. However, it does not superimpose invisible information on a significant image.
[0008]
(6) Oka: “Visual encryption of information”, Proceedings of the IEICE Basic and Boundary Society Conference A-123 (Reference 6) A method has been proposed in which two images having different density gradation expression patterns are created, and when the two images are overlapped, a specific area appears dark.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Among the above-mentioned known techniques, the techniques (1) and (2) superimpose another additional information on a digital image, but perform superimposition operation on a digital signal and output a hard copy output. Not intended. Further, complicated signal processing and arithmetic processing are required to extract the superimposed additional information, and it is difficult to easily reproduce the additional information. Further, it is possible to combine images created by these methods with hard copy recording, but by performing the recording and reading operations, the superimposed additional information is significantly deteriorated, and it is difficult to restore the additional information. is there.
[0010]
The techniques (3) and (4) are directed to hard copy images, but in order to reproduce the superimposed additional information, it is necessary to perform image reading, signal processing, and calculations. It is difficult to simply reproduce the additional information thus obtained.
[0011]
According to the technique (5), information can be easily reproduced by superimposing a sheet on a recorded matter, but this is a random image by itself, and it is necessary to superimpose another information on a significant image. Cannot be used.
[0012]
In the technique (6), two images to be superimposed are paired, and information cannot be reproduced unless unpaired images are superimposed. That is, in order to reproduce information for a plurality of images, it is necessary to prepare corresponding images for the number of images.
[0013]
The present invention is intended to record an image superimposed on a hard copy so that the image can be reproduced by a simple operation that does not require complicated signal processing.Provided is an image recording apparatus and an image recording method.The purpose is to:
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the present invention superimposes a pattern modulation image signal obtained by modulating a predetermined pattern image signal with an image to be additionally recorded on an original image.To recordThis is the outline.
[0015]
That is, the image recording apparatus according to the present inventionPattern image generating means for generating a pattern image signal having a predetermined pattern; modulating means for modulating the pattern image signal with a first image signal to generate a pattern modulated image signal; It is characterized by comprising superimposing means for superimposing on a second image signal after multiplying by a predetermined color difference amount, and recording means for inputting an image signal output from the superimposing means and recording an image.
[0016]
Further, an image recording apparatus according to the present inventionA pattern image generating means for generating a pattern image signal having a predetermined irregular pattern; a modulating means for modulating the pattern image signal with a first image signal to generate a pattern modulated image signal; Conversion means for converting a modulated image signal into an ink density signal; superimposing means for superimposing the pattern modulated image signal on a second image signal by an error diffusion method according to the ink density signal; and an image signal output from the superimposing means And a recording means for recording an image by inputting the input.
[0017]
An image recording apparatus according to one aspect of the present invention includes: a pattern image generating unit that generates a pattern image signal in which gain values for a predetermined amount of color difference are arranged in a predetermined pattern for each pixel; On the other hand, a modulating means for modulating with the first image signal to generate a pattern-modulated image signal, and multiplying the pattern-modulated image signal by the predetermined color difference amount and superimposing on the second image signal composed of the color image signal. It is characterized by comprising superimposing means and recording means for inputting an image signal output from the superimposing means and recording an image.
[0018]
According to another aspect of the present invention, there is provided an image recording apparatus comprising: a pattern image generating unit configured to generate a pattern image signal in which gain values for a predetermined amount of color difference are arranged in a predetermined irregular pattern for each pixel; Modulating means for generating a pattern-modulated image signal by performing modulation with a first image signal, converting means for converting the pattern-modulated image signal into an ink density signal, and pattern modulation by an error diffusion method according to the ink density signal. It is characterized by comprising superimposing means for superimposing an image signal on a second image signal, and recording means for inputting an image signal output from the superimposing means and recording an image.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is applied to an image synthesis recording / reproducing apparatus will be described. This device is a device that combines two images and records and reproduces them. More specifically, the synthesis of the two images is performed by embedding the first image in the second image. Then, when a synthesized image to be recorded is viewed by a human in a normal manner, the first image is not seen because the first image is substantially similar to the second image, and the first image is reproduced only by a special device or method. To be visible. In the following description, for the sake of convenience, performing such image synthesis is referred to as “embedding” the first image in the second image, and the first image is referred to as “embedded image”, and the second image is referred to as “embedded image”. Each of them will be referred to as an “embedded image”. Also, an operation of making the embedded image visible to humans is referred to as “reproducing”.
[0024]
FIG. 1 shows a configuration of an image synthesis recording apparatus according to the present embodiment. The image synthesizing and recording apparatus includes a CPU 101, an image memory 102, an image input unit 103, a program memory 104, and an image recording unit 105, all of which are connected by a bus 106. An image processing unit 107 includes the CPU 101, the image memory 102, the image input unit 103, and the program memory 104.
[0025]
The operation of the image synthesizing and recording apparatus will be briefly described. First, the embedding image and the embedding image are written into predetermined areas of the image memory 102 through the image input unit 103. Then, based on the algorithm described below, these images are subjected to calculation processing to create a composite image, and the composite image is recorded as a color hard copy by the image recording unit 105.
[0026]
All of these series of processes are performed by the CPU 101 according to a program stored in the program memory 104. Note that a dedicated device may be used for the processing, or a general-purpose computer such as a personal computer may be used. In this case, the image memory 102 and the program memory 104 generally use the same memory by dividing the area.
[0027]
Next, the configuration of an embedded image and an embedded image, which are input images of the present apparatus, and the content and meaning of image processing will be described in detail.
[0028]
The input image is usually expressed as digital information having a defined density on each grid point of the rectangular coordinate system, as in the case of being used for expression on a computer. Here, the two axes of the rectangular coordinate system are the x axis and the y axis, and are expressed as horizontal and vertical for convenience.
[0029]
In the present embodiment, a monochrome binary image such as a figure or a character is used as the embedded image. The density value of the pixel (x, y) is represented as R (x, y). On the other hand, a full-color image is used as an embedding image, and pixel values of R, G, and B color components are represented as Pr (x, y), Pg (x, y), and Pb (x, y). These pixel values represent black when Pr = 0, Pg = 0, and Pb = 0, and represent white when Pr = 1, Pg = 1, and Pb = 1.
[0030]
Next, an image processing algorithm in the present embodiment will be described in detail. The processing procedure is shown in the flowchart of FIG.
[0031]
[First step (pattern generation)]
First, in a first step S11, a pattern image Q (x, y) is generated. The pattern image is an image that is modulated by the embedding image and is superimposed on the embedding image, and is desirably an image having a high spatial frequency that is difficult for human eyes to perceive.
[0032]
In the present embodiment, a checkerboard pattern image as shown in FIG. 3 is used as the pattern image Q (x, y). Here, each pixel of the pattern image Q (x, y) is represented by a numerical value of 1 or -1, but its physical meaning is given to a predetermined amount of color difference (Vr, Vg, Vb) for each pixel. Gain. Such a pattern image Q (x, y) is called a color difference pattern image. The pattern image Q (x, y) shown in FIG. 3 is a pattern image in which pixels of gain 1 and gain −1 are arranged in a checkered pattern with (4 × 4) pixels as a unit. Shown in
[0033]
(Int (x / 2) + int (y / 2)) mod2 = 0
Then Q (x, y) =-1
(Int (x / 2) + int (y / 2)) mod2 = 1
Then Q (x, y) = 1 (1)
Here, int (x) is an operation that takes an integer part of x, and x mod y is an operation that represents a remainder when x is divided by y. The pattern image Q (x, y) has no DC component and a small low frequency component, that is, an image with a high spatial frequency.
[0034]
[Second step (pattern modulation)]
Next, in a second step S12, the pattern image Q (x, y) is modulated by the embedding image R (x, y). At this time, first, the embedded image R (x, y) is processed by the smoothing filter according to the equation (2) to obtain a smoothed embedded image R ′ (x, y).
[0035]
(Equation 1)

[0036]
Here, xi, yi, and Ai represent the kernel of the smoothing filter. In the present embodiment, a kernel (5 × 5) pixel smoothing filter as shown in FIG. 4A is used. That is, −2 ≦ xi, yi ≦ 2, and A (xi, yi) = 1/25.
[0037]
The pattern image Q '(x, y) is modulated by the smoothed embedding image R' (x, y) according to the equation (3) to obtain a pattern modulated image Q '(x, y).
[0038]
Q ′ (x, y) = Q (x, y) · (−2 · R ′ (x, y) +1) (3)
As a result of this processing, an image obtained by inverting the pattern image Q (x, y), ie, an image obtained by inverting the pattern image Q (x, y) in the region where R ′ = 1, is obtained as the pattern modulated image Q ′ (x, y). In the region where R '= 0, the pattern image Q (x, y) itself becomes the pattern modulation image. In a region where R 'takes a value between 1 and 0, the pattern modulation image Q' (x, y) has an intermediate value between them. Since R ′ is a smoothed signal, it takes a value between 1 and 0 in the edge region of the embedded image R (x, y). Therefore, by the above processing, the polarity of the amplitude is inverted according to the pixel value of the embedded image R (x, y), and an image whose amplitude changes gradually at the edge is obtained as the pattern modulated image Q ′ (x, y). Can be
[0039]
FIG. 5 shows the relationship between the embedded image R (x, y), the smoothed embedded image R '(x, y), the pattern image Q (x, y), and the pattern modulated image Q' (x, y). However, in FIG. 5, for convenience, the image is represented in one dimension.
[0040]
In the above description, the amplitude modulation is performed on the pattern image Q (x, y) by the smoothing embedding image R ′ (x, y). However, as another example, it is expressed by Expression (4-1). Phase modulation may be used.
[0041]
Q ′ (x, y) = Q (x + g (R ′ (x, y)), y) (4-1)
Here, g (x) is a function that takes 0 when x = 0, 3 when x = 1, and 1 when 0 <x <1.
When the phase modulation is performed in this manner, the pattern image Q (x, y) is shifted by four pixels in the x-axis direction in the region of R ′ = 1, and the pattern image Q (x, y) is shifted in the region of R ′ = 0. ) Itself becomes the pattern modulation image Q ′ (x, y). Since the pattern image Q (x, y) is a periodic image symmetrical on the x-axis with a period of 4 pixels, a 4-pixel shift and −1 times the amplitude have the same meaning. Therefore, the processing result by the phase modulation and the processing result by the amplitude modulation described above are equivalent when R 'is 0 or 1, and the value of R' is an intermediate value of the embedded image R (x, y) having an intermediate value. Only the edge portion will be different. In this phase modulation processing, an image in which the phase gradually changes at the edge portion is obtained.
[0042]
FIG. 6 shows an embedded image R (x, y), a smoothed embedded image R '(x, y), a pattern image Q (x, y), and a pattern modulated image Q' (x, y) in the case of this phase modulation processing. FIG. 6 is a diagram expressing the relationship of FIG.
[0043]
Although the above description is an example of phase modulation in the x-axis direction, phase modulation in the y-axis direction may be performed as shown in Expression (4-2).
[0044]
Q '(x, y) = Q (x, y + g (R' (x, y))) (4-2)
The smoothing of the embedding image R (x, y) is not limited to the smoothing by the vertically and horizontally symmetric two-dimensional reference area of (5 × 5) pixels as shown in FIG. For example, as shown in FIGS. 4B, 4C, and 4D, the reference area may be a vertically asymmetric rectangle, a one-dimensional rectangle, or a non-rectangular shape. Further, weighted smoothing as shown in FIG. In particular, when this processing is performed by pipeline-type hardware described later, circuit cost can be reduced by performing smoothing by a method such as that shown in FIGS. 4B and 4C which can be configured with a line memory having a small capacity.
[0045]
[Third Step (Pattern Superposition)]
Next, in a third step S13, the pattern modulation image Q '(x, y) is superimposed on the embedding image. In the present embodiment, a simple addition operation is performed as the superposition processing. As described above, since the pattern image Q (x, y) is a gain given to the color difference amounts (Vr, Vg, Vb), the embedded image is set to Pi (x, y) (i = r, g, b) The embedding image is added to Pi (x, y) after multiplying the modulated image Q '(x, y) by the color difference amount (Vr, Vg, Vb). Here, the color difference amounts (Vr, Vg, Vb) are set such that the lightness is 0 or approximately 0 and the intensity is approximately equal to or less than the human visual limit. For example, a value of (Vr, Vg, Vb) = (0.2, 0.2, -0.4) is used. This will be described in detail later. If the addition result exceeds the defined range (0, 1) of the density value, clipping is performed to the minimum value or the maximum value of the defined range.
[0046]
Equation (5) shows the superimposition processing in the third step S13. Here, the pattern superimposed image as the superimposition result is represented as Oi (x, y) (i = r, g, b).
[0047]
Or (x, y) = Pr (x, y) + Q ′ (x, y) · Vr
Og (x, y) = Pg (x, y) + Q ′ (x, y) · Vg
Ob (x, y) = Pb (x, y) + Q ′ (x, y) · Vb
If Or (x, y) ≧ 1, Or (x, y) = 1
If Or (x, y) <0, Or (x, y) = 0
Same for Og and Ob (5)
[Fourth Step (Color Correction)]
Next, in a fourth step S14, an ink amount signal used to control the C, M, and Y ink amounts in the image recording unit 105 using the pattern superimposed image Oi (x, y) expressed by the RGB color components. Convert to OC, OM, OY. This conversion has been widely known as a color correction technique. Here, the color correction processing is performed according to the equations (6-1) and (6-2). The matrices Acr, Acg, Acb, Amr, Amg, Amb, Ayr, Ayg, Ayb in the equation (6-1) are values depending on the chromaticity of each ink used in the image recording unit 105, and A value suitable for 105 is selected.
[0048]
(Equation 2)

[0049]
If the processing is performed on a YMC basis from the beginning, the processing in the fourth step S14 can be omitted.
[0050]
The above is a series of processing of image synthesis in the present embodiment. After this processing, the image recording unit 105 records a color image as a hard copy according to the ink amount signals OC, OM, and OY. Thereby, a color image having substantially the same RGB components as the pattern superimposed images Or ', Og', Ob 'is recorded on a predetermined recording (recording paper). As the image recording unit 105, for example, a sublimation type thermal transfer printer is used. In the sublimation type thermal transfer system, the density can be controlled to 100 or more gradations for each pixel, and full-color printing can be easily performed.
[0051]
For the image recording unit 105, a recording system suitable for binary recording, such as a silver halide photographic system or an ink jet system or a fusion-type thermal transfer system, may be used. However, when a binary recording printer is used, it is necessary to perform pseudo gradation processing such as an error diffusion method or a tissue dither method in order to express gradation. When these processes are performed, image information at a high spatial frequency close to the recording density of the printer is disturbed or missing, so it is necessary to use a recording system whose recording density is sufficiently higher than the spatial frequency of the pattern image.
[0052]
In the above description, a series of image synthesis processing is realized by software processing, but it can also be realized by hardware.
[0053]
FIG. 7 shows a configuration of an image synthesizing and recording apparatus that realizes the above-described series of image synthesizing processes by hardware. The image processing unit includes two image memories 701 and 702 for storing an embedded image and an embedded image, a pattern generating unit 703, a pattern modulating unit 704, and a pattern superimposing unit 705. These are combined with an image recording unit 706 to form an image. A composition recording device is configured.
[0054]
First, the pattern generation unit 703 generates, for example, a color difference pattern image signal 753 as a pattern image signal. Then, in accordance with the embedded image signal 751 output from the first image memory 701 in the pattern modulation section 704, the color modulation pattern image 753 is subjected to phase modulation represented by, for example, Expression (4-1) or (4-2). As a result, a pattern modulation image signal 754 is generated. Next, the pattern modulation image signal 754 is superimposed on the embedding image signal 752 output from the second image memory 702 by the pattern superimposition unit 705, and the pattern superimposition image signal 755 is generated. Then, after the pattern superimposed image signal 755 is converted into an ink amount signal 756 by the color correction unit 706, it is input to the image recording unit 707, and a hard copy image is output.
[0055]
The operation of the image synthesizing and recording apparatus will be described in more detail. First, an embedded image R (x, y) and an embedded image P (x, y) are stored in first and second image memories 701 and 702, respectively. I have. The embedded image R (x, y) stored in the first image memory 701 is a binary image, and is represented by one bit per pixel. The embedded image P (x, y) stored in the second image memory 701 is a full-color image of 8 bits each for RGB, and is represented by a total of 24 bits per pixel.
[0056]
The pattern generator 703 generates a pattern image signal 753. The pattern image is a color difference pattern image signal as described above, and is generated according to the equation (1).
[0057]
The pattern modulation unit 704 includes, for example, three line memories 711, 15 latch groups 712, an adder 713, and two multipliers 714 and 715. The embedded image signal 751 output from the first image memory 701 is delayed by the line memory 711 and the latch group 712. Each latch output of the latch group 712 is a signal in a rectangular area of (5 × 3) pixels. These signals are added by an adder 713 and then input to a first multiplier 714 to be multiplied by a pattern image signal 753. Can be The multiplied output of the first multiplier 714 is further multiplied by a set of three parameters Vr, Vg, Vb by a second multiplier 715. Here, multiplication is performed three times for one pixel signal, and the results of these three multiplications are output to the pattern superimposition unit 706 as a pattern modulation image signal 754 composed of time-series RGB signals.
[0058]
The pattern superposition unit 706 includes an adder 716 and a clipping circuit 717. First, the adder 716 adds the embedded image signal 752 from the second image memory 702 to the pattern modulated image signal 754 from the pattern modulator 704. The pattern modulation image signal 754 and the embedded image signal 752 are both RGB time-series signals, and the same component is added by the adder 716. The addition result of the adder 716 is clipped by the clipping circuit 717 and output as a pattern superimposed image signal 755. That is, the clipping circuit 717 performs an operation of setting the output to 0 when the addition result of the adder 716 is smaller than 0, and setting the output to 255 when the addition result is larger than 255.
[0059]
The pattern superimposed image signal 755 output from the pattern superimposition unit 705 is a signal having three color components of RGB, and is converted by the color correction unit 706 into an ink amount signal 756 indicating the ink amount in the image recording unit 707. The color correction unit 706 uses, for example, a look-up table. This table is calculated in advance according to the equations (6-1) and (6-2) and stored in the memory.
[0060]
As described above, it is also possible to easily realize the above-described image composition processing by using hardware. The use of hardware enables signal processing to be performed at relatively high speed, and is particularly effective when a large number of images are created in a short time.
[0061]
Next, the properties of a composite image (pattern superimposed image) of an embedded image and an embedded image recorded by the above processing will be described. This composite image is visually an image that looks almost the same as the embedded image, and the information of the embedded image is information that is completely or almost invisible.
[0062]
The RGB color components of the embedded image are Pr (x, y), Pg (x, y), and Pb (x, y), the embedded image is R (x, y), and the smoothed embedded image is R ′ (x, y) (= R (x, y) * LPF (x, y)), the RGB components Or (x, y), Og (x, y), Ob (x, y) of the composite image are expressed by the formula ( 7).
[0063]

Next, the lightness component Oy and the color difference component Oc of the composite image recorded in this manner will be considered. Here, the lightness component Oy and the color difference component Oc are defined by Expression (8).
[0064]
Oy (x, y) = Kr · Or (x, y) + Kg · Og (x, y) + Kb · Ob (x, y)
Oc (x, y) = Or (x, y) -Og (x, y) (8)
The lightness component Oy represents brightness, and the color difference component Oc represents color intensity. The color difference component Oc has two independent types of components, but here only one component is handled. (Kr, Kg, Kb) are coefficients representing the brightness of each of the RGB components, and (Kr, Kg, Kb) = (0.18, 0.81, 0.01).
[0065]
The spectrums Foy (fx, fy) and Foc (fx, fy) of the lightness component Oy and the color difference component Oc are represented by equations (9-1) and (9-2).
[0066]

Here, fx and fy represent the spatial frequencies in the x-axis direction and the y-axis direction, respectively. Fr ′, Fq, Fpy, and Fpc are Fourier transforms of the lightness component and the color difference component of the smoothed embedding image R ′, the pattern image Q, and the embedding image P, respectively. Further, Vy and Vc are a lightness component and a color difference component of the color difference amount described above.
[0067]
Here, since the lightness component Vy of the color difference amount V is set to be 0 or sufficiently close to 0, the second term of the equation (9-1) is 0 or substantially 0.
[0068]
FIGS. 8A, 8B, 8C, and 8D are diagrams schematically showing Fpc, Fr ', Fq, and Foc in Expression (9-2). In the spectrum Fpc (fx, fy) of the color difference component of the normal image, the power is concentrated on the low frequency component as shown in FIG. 8A, and the high frequency component is extremely low. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 8B, in the smoothed embedded image R ′, the high frequency component of the embedded image R is removed as shown by the broken line. The pattern image Q has only high frequency components as shown in FIG. Accordingly, as shown in FIG. 8D, the spectrum of the color difference component of the composite image represented by the equation (9-2) has the first term whose center is the low frequency component and the second term whose center is the high frequency component. Is separated into
[0069]
Also, as shown in FIG. 9 (quoted from FIG. 1 ・ 76 in Chapter 3 of the first edition of the Television Image Engineering Handbook), it is known that human visual characteristics have low sensitivity especially for high frequency color difference components. . Therefore, the second term of equation (9-2) is hardly visible to humans. Therefore, in the composite image, only the first term of Expression (9) is observed for both the lightness component and the color difference component. That is, the composite image looks equal to the embedded image.
[0070]
As described above, the image synthesized and recorded according to the present embodiment is visually substantially the same as the embedded image, and the embedded image component is a color difference component of a high spatial frequency, so that it is almost invisible. Further, since the high frequency component of the color difference component Fp1 (fx, fy) of the normal image is reduced by the smoothing process of the embedded image, there is no component that shifts to a low frequency due to the convolution of the embedded image and the pattern image.
[0071]
Next, a reproducing apparatus for reproducing an embedded image from a composite image recorded as described above will be specifically described.
[0072]
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a playback device. A recorded matter (recording paper) 1100 on which the synthesized image is recorded is loaded and fixed to the reproducing apparatus main body 1000 such that the upper end and the right end of the recorded matter 1100 contact the upper end 1001 and the right end 1002 of the loading section of the reproducing apparatus main body 1000. . Thus, the reproduction sheet 1003 and the image on the recorded matter 1100 are maintained in a predetermined positional relationship. Then, the reproduction sheet 1003 connected to the reproduction apparatus main body 1000 is overlaid on the recorded matter 1100, and the image on the recorded matter 1100 is observed through the sheet 1003, so that the embedded image is superimposed on the embedded image. It is configured to be visible.
[0073]
Note that the playback device is not limited to the configuration shown in FIG. 10 and may have any structure as long as the relative position between the composite image on the recorded material 1100 and the playback sheet 1003 can be fixed. Further, the reproduction sheet 1003 is not fixed to the recording material 1100, but can be freely moved in one or two dimensions by hand, and the sheet 1003 is adjusted to a position where the embedded image on the recording material 1100 is to be reproduced. May be a simple structure. Further, if the gap between the reproduction sheet 1003 and the recorded matter 1100 is large, the reproduction contrast of the embedded image becomes low. Therefore, the reproduction sheet 1003 is pressed from above with a rigid transparent plate so that the gap is within 1 mm, for example. It may have a structure.
[0074]
Next, the configuration of the reproduction sheet 1003 and the principle of reproducing an embedded image will be described. The reproduction sheet 1003 is made of a transparent thin film-like medium such as plastic, and a predetermined pattern is formed on the medium.
[0075]
The pattern on the reproduction sheet 1003 is a pattern at the time of creating a composite image, that is, a pattern of the pattern image generated in the first step S11 of FIG. ) Is used which has an appropriate transmittance distribution corresponding to the above. Equation (10) shows the RGB transmittance distributions Tr (x, y), Tg (x, y), and Tb (x, y) of the reproduction sheet 1003. Here, (Wr0, Wg0, Wb0) and (Wr1, Wg1, Wb1) represent the RGB transmittances of the pixels whose corresponding pattern image Q (x, y) values are 1 and −1, respectively. Uses two colors, white (transparent) and black, as shown in equation (11-1).
[0076]
Tr (x, y) = 0.5 (Wr0−Wr1) · Q (x, y) +0.5 (Wr0 + Wr1)
Tg (x, y) = 0.5 (Wr0−Wg1) · Q (x, y) +0.5 (Wr0 + Wg1)
Tb (x, y) = 0.5 (Wr0−Wb1) · Q (x, y) +0.5 (Wr0 + Wb1)
(10)
(Wr0, Wg0, Wb0) = (0, 0, 0)
(Wr1, Wg1, Wb1) = (1, 1, 1) (11-1)
FIG. 11 shows a transmittance distribution pattern of the reproduction sheet 1003. In the drawing, W represents a transparent portion, K represents an opaque portion, and W and K portions respectively correspond to the gain-1 and gain-1 pixels of the pattern image Q (x, y) shown in FIG. . By superimposing the reproduction sheet 1003 having such a transmittance pattern on the recorded matter 1100, interference between the pattern on the sheet 1003 and the component of the pattern image Q (x, y) of the composite image on the recorded matter 1100 is obtained. Occurs, and the embedded image is observed as a yellow / blue color difference image superimposed on the embedded image.
[0077]
Further, as another example of the reproduction sheet 1003, as shown in Expression (11-2), a configuration in which the W and K portions in FIG. 11 are replaced with portions that transmit Y and B colors, respectively, is very good. In this case, the embedded image is observed as a monochrome grayscale image superimposed on the embedded image.
[0078]
(Wr0, Wg0, Wb0) = (1, 1, 0)
(Wr1, Wg1, Wb1) = (0, 0, 1) (11-2)
Such a reproduction sheet 1003 may be created by the recording system of the image synthesizing and recording apparatus described above, or may be created by a completely independent recording system. However, since there are cases where the recording density differs depending on the recording system, it is easier to obtain the accuracy if the reproduction sheet 1003 is created using the same recording system as the image synthesizing recording apparatus.
[0079]
When the above-described reproduction sheet 1003 is overlaid on the recording material 1100, the high-frequency color difference information embedded as an embedded image shifts to a low-frequency region, and becomes visible to human eyes. Hereinafter, this reason will be specifically described.
[0080]
The RGB reflectivities Or, Og, Ob of the composite image are represented by the above-described equation (7). Therefore, if the RGB reflectances of the image observed by superimposing the reproduction sheet 1003 on the recorded material 1100 are Sr, Sg, and Sb, these are represented by the formula (12). However, the G component and the B component are omitted because they are the same as the R component.
[0081]

Here, FIGS. 12 (a), 12 (b) and 12 (c) show schematic diagrams of the spectral distribution of the first, second and third terms of the equation (12). The first term is an image equivalent to an image in which the reproduction sheet 1003 is superimposed on the embedding image itself, and the third term is a high-frequency color difference component, so that it cannot be visually recognized. On the other hand, the second term is obtained by multiplying the embedded image by chromaticity (Vr · (Wr0−Wr1), Vg · (Wg0−Wg1), Vb (Wb0−Wb1)). In the present embodiment, this is a color difference component, but since it is demodulated to the same frequency as the embedded image, it becomes a visible image. Therefore, an image obtained by adding the image whose chromaticity is modulated by the embedding image to the embedding image, which is the first term, is observed.
[0082]
When a sheet having a pattern represented by the formula (11-2) is used as the reproduction sheet 1003, (Vr · (Wr0−Wr1), Vg · (Wg0−Wg1), Vb · (Wb0− Since Wb1)) is a monochrome component, an image obtained by adding a pattern-modulated image obtained by density-modulating the embedded image to the embedded image is observed.
[0083]
As described above, according to the image synthesizing and recording apparatus of the present embodiment, it is possible to record a synthetic image in which another image (embedded image) is visually similar to the embedded image and in which another image (embedded image) is embedded without image quality deterioration. It is possible to reproduce the embedded image so that the embedded image can be easily visually recognized without the need for complicated signal processing by superimposing a predetermined reproduction sheet on the recorded material on which the composite image is recorded. Becomes possible.
[0084]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The first embodiment uses a regular pattern as a pattern image and a reproduction sheet, whereas the present embodiment uses an irregular pattern. The basic configuration of the image synthesizing and recording apparatus according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the processing procedure is slightly different.
[0085]
The processing procedure of the image synthesizing and recording apparatus according to the second embodiment will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.
[0086]
[First step (pattern generation)]
First, a pattern image Q (x, y) is generated in a first step S21. In the first embodiment, the pattern image Q (x, y) is a pattern image having a regular structure, but in the present embodiment, an irregular pattern image or an image obtained by enlarging the irregular pattern image is used.
[0087]
The irregular pattern image has the following two conditions: (1) the DC component and the low frequency spectrum are 0, and the intensity of the high frequency component is strong; (2) the structure of the pattern image cannot be easily estimated from the embedded image. It is desirable to satisfy In the present embodiment, an irregular pattern image is generated by a two-dimensional Markov stochastic process as described below. That is, the transition probability Prob is defined as a function f of the already determined pixel value Q (x + axi, y + ayi) around the target pixel (x, y), and the value of the pattern image Q (x, y) is set to 1 by this probability Prob. Or decide to -1. This is shown in equation (13). Here, Prob [Q (x, y), a] is a probability that Q (x, y) = a.
[0088]
Prob [Q (x, y), 1] = f (Q (x + axi, y + ayi))
Prob [Q (x, y),-1] = 1-f (Q (x + axi, y + ayi))
(13)
By repeating this process while appropriately scanning (x, y), all the images of the binary irregular pattern image Q (x, y) are generated. The function f used in the present embodiment is shown in Expression (14).
[0089]
(Equation 3)

[0090]
FIGS. 14A and 14B show the autocorrelation function and the power spectrum of the thus generated binary irregular pattern image Q (x, y). However, FIG. 14 shows only the component in the x-axis direction for simplicity. As shown in the figure, the pattern image Q (x, y) has an almost zero power at a low spatial frequency and is an image in which the power is concentrated at a high frequency.
[0091]
Here, in order to generate a probability image on a computer, a pseudo random number such as an M sequence is used. That is, a pseudo random number D that takes a value in the range from 0 to N-1 with a uniform probability is generated one by one for each pixel, and the value of the pattern image Q (x, y) is determined by the equation (15). Just fine.
[0092]
If D / N ≧ Prob, Q (x, y) = 1
If D / N <Prob, Q (x, y) =-1 (15)
In this case, if only the seed of the pseudo-random number and the function f are stored, the same pattern image can be generated uniquely, and it is not necessary to store the pattern image Q (x, y) itself.
[0093]
In the above description, since the pattern image Q (x, y) is generated by the Markov process, the amount of calculation increases. Therefore, the pixel value of the pattern image Q (x, y) may be determined directly using the random number. Further, a pattern generated by the error diffusion processing may be used. The former is white noise, and its DC component and low frequency components do not always have small values, but the calculation of generating the pattern image Q (x, y) is very simple. In the latter case, the low-frequency component is reduced and the image can be calculated deterministically, so that the random number generation processing is not required.
[0094]
[Second step (pattern modulation)]
[Third Step (Pattern Superposition)]
[Fourth step (color correction)
Next, in the second step S22, the third step S23, and the fourth step S24, pattern modulation, pattern superposition, and color correction are sequentially performed, and the finally obtained composite image is recorded. Since the third embodiment is the same as the first embodiment, the description is omitted. However, since the pattern is irregular and has no periodicity, the pattern modulation processing does not use the phase modulation based on the periodic pattern as exemplified in the first embodiment.
[0095]
By the above processing, a composite image obtained by compositing the embedded image and the embedded image is recorded. As in the first embodiment, this composite image is visually an image that looks almost the same as the embedded image, and the information of the embedded image is information that is completely or almost invisible.
[0096]
Next, the properties of the composite image obtained in the present embodiment will be specifically described.
The RGB color components Or (x, y), Og (x, y), Ob (x, y) and their lightness components Oy (x, y) and color difference components Oc (x, y) of the composite image are represented by a first Expressions (7) and (8) are used similarly to the embodiment. Further, the spectra Foy (fx, fy) and Foc (fx, fy) of the lightness component Oy (x, y) and the color difference component Oc (x, y) are expressed by Expressions (9-1) and (9-2). . Only the contents of the spectrum Fq of the pattern image Q (x, y) are different from the first embodiment.
[0097]
As in the first embodiment, since the lightness component VY of the color difference amount V is set to be 0 or sufficiently close to 0, the second term of the expression (9-1) becomes 0. Also, as shown in FIG. 14, since Fq is designed to have a low frequency component small, the second term of Expression (9-2), which is the convolution of Fq and Fr + δ, is an extremely weak signal having a low frequency component. That is, the contribution of the second term of the equation (9-2) to the low-frequency component of the color difference component of the composite image is extremely small. As described above, since the high-frequency color difference component has low visual sensitivity, almost only the component of the first term, that is, the embedded image is observed in the composite image.
[0098]
FIGS. 15A, 15B, 15C, and 15D show the spectral distributions of Fpc, Fr ', Fq, and Foc in Expression (9-2).
[0099]
In the present embodiment, since the low frequency component of Fq is not completely 0, the contribution of the embedded image R (x, y) to the low frequency component is greater than that of the first embodiment, but the pattern image Q ( Since the low-frequency component of the irregular pattern (x, y) can be controlled by the function f, it can be designed so that it is not sufficiently visible by appropriately setting the low-frequency component. On the other hand, since the disorder of the regular pattern is easily detected, by using an irregular pattern for the pattern image Q (x, y) on this surface, the influence is reduced.
[0100]
Next, a method of reproducing an embedded image from a composite image recorded in the second embodiment will be described. In this embodiment, the embedded information is reproduced in the same manner as in the first embodiment. However, unlike the first embodiment, a sheet having exactly the same structure as the pattern image used in the image synthesizing and recording apparatus of the second embodiment is used as the reproduction sheet 1003.
[0101]
Equation (16) shows the RGB transmittance distributions Tr (x, y), Tg (x, y), and Tb (x, y) of the reproduction sheet 1003 used in the present embodiment. This has the same form as Expression (10) shown in the first embodiment, but the contents are different because the pattern image Q (x, y) is different.
[0102]
Tr (x, y) = 0.5 (Wr0−Wr1) · Q (x, y) +0.5 (Wr0 + Wr1)
Tg (x, y) = 0.5 (Wg0−Wg1) · Q (x, y) +0.5 (Wg0 + Wg1)
Tb (x, y) = 0.5 (Wb0−Wb1) · Q (x, y) +0.5 (Wb0 + Wb1)
(16)
Also, the values of the parameters Wr0, Wr1, Wg0, Wg1, Wb0, Wb1 and their modifications are shown in equations (17-1) and (17-2).
[0103]
(Wr0, Wg0, Wb0) = (0, 0, 0)
(Wr1, Wg1, Wb1) = (1, 1, 1) (17-1)
(Wr0, Wg0, Wb0) = (1, 1, 0)
(Wr1, Wg1, Wb1) = (0, 0, 1) (17-2)
As in the first embodiment, when such a reproducing sheet 1003 is superimposed on the recording material 1100 as shown in FIG. 10, interference between the patterns occurs, and the embedded image overlaps with the embedded image. Observed as a blue color difference image.
[0104]
Next, the principle of reproducing an embedded image according to the embodiment will be described. Assuming that the combined RGB reflectances when the reproduction sheet 1003 is superimposed on the recorded material on which the composite image is recorded are Sr, Sg, and Sb, these are expressed in the same manner as in the first embodiment. Also in this embodiment, Q (x, y)²Is always 1, so Sr (x, y) is represented by equation (18) as in equation (12).
[0105]

FIGS. 16A, 16B, and 16C show the spectral distributions of the first, second, and third terms of Expression (18). As in the first embodiment, the first term is an image equivalent to an image in which the reproduction sheet 1003 is superimposed on the embedded image itself, and the third term is a high-frequency color difference component, so that it is not visually visible. . On the other hand, the second term is obtained by multiplying the embedded image by chromaticity (Vr · (Wr0−Wr1), Vg · (Wg0−Wg1), Vb · (Wb0−Wb1)), and becomes a visible image. Therefore, an image is obtained in which the embed-image-added image subjected to chromaticity modulation is added to the embedded image, which is the first term.
[0106]
When a sheet having a pattern represented by the formula (11-2) is used as the reproduction sheet 1003, (Vr · (Wr0−Wr1), Vg · (Wg0−Wg1), Vb · (Wb0−Wb1) Since)) is a monochrome component, an image obtained by adding an image subjected to density modulation of the embedded image to the embedded image is observed.
[0107]
As described above, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, recording a composite image in which another image (embedded image) is visually similar to the image to be embedded and in which another image (embedded image) is embedded without deterioration in image quality. Can be. Furthermore, by superimposing a predetermined reproduction sheet on the recorded material on which the composite image is recorded, the reproduction can be easily and visually recognized without requiring complicated signal processing.
[0108]
The present embodiment further has the following advantage that the first embodiment does not have. Since an irregular pattern image is used for the pattern image, it is difficult to estimate the pattern of the embedded image from the composite image. It is difficult for a user to estimate the pattern information from the combined image and independently create the combined image and reproduce the embedded image. Therefore, this embodiment is suitable for an application in which only a specific person is allowed to synthesize and reproduce an image.
[0109]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment according to the present invention will be described. In the first and second embodiments, embedding of a pattern modulation image is performed by addition processing, whereas in the present embodiment, embedding is performed by pseudo gradation processing. In the present embodiment, an ink jet printer which is a binary recording system is used for the image recording system.
[0110]
The image synthesizing and recording apparatus of this embodiment has basically the same configuration as that of the first embodiment, and differs only in the processing procedure. Hereinafter, the processing procedure will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.
[0111]
[First step (pattern generation)]
First, a pattern image Q (x, y) is created in a first step S31. An irregular pattern similar to that of the second embodiment is created as the pattern image Q (x, y).
[0112]
[Second step (pattern modulation)]
Next, in a second step S32, the pattern image is modulated by the embedding image. This point is also the same as that of the second embodiment, and the details are omitted.
[0113]
[Third Step (Color Correction)]
In the present embodiment, the embedded images Pr, Pg, and Pb expressed in RGB in the third step S33 represent the control amounts of the three color inks of C (cyan), M (magenta), and Y (yellow). A color correction process for converting into ink density signals Pc, Pm, Py is performed. This conversion of the color correction process is the same as the color correction process of the first embodiment, and is performed according to the equations (19-1) and (19-2).
[0114]
(Equation 4)

[0115]
[Fourth Step (Pattern Superposition)]
In the next fourth step S34, based on the ink density signals Pc, Pm, Py obtained by the color correction processing, the pattern modulation image is superimposed by the error diffusion method. This pattern superimposition process is significantly different from the first and second embodiments, and will be described in detail. This processing is similar to a pseudo gradation method represented by a conventional error diffusion method or the like. However, control is performed so that the pattern structure peculiar to the pseudo gradation is close to the image pattern.
[0116]
In the fourth step S34, the same processing is performed for the Y component Py, the M component Pm, and the C component Pc of the ink density signal. Therefore, here, only the Y component Py will be representatively described. The fourth step S34 includes the following four sub-steps S34-1, S34-2, S34-3, and S34-4.
[0117]
[Sub-step S34-1]
First, as shown in Expression (20), the cumulative error signal E′Y (x, y) is added to the embedded image Py (x, y). The accumulated error signal E'Y (x, y) is for correcting a quantization error due to the binarization, and a generation method thereof will be described later.
[0118]
P′Y (x, y) = PY (x, y) + E′Y (x, y) (20)
[Sub-step S34-2]
Next, the addition result PY 'is binarized according to the equation (21).
if PY ′ (x, y) + (2 · P (x, y) −1) · Vy ≧ 0.5 OY (x, y) = 1
if PY ′ (x, y) + (2 · P (x, y) −1) · Vy <0.5 OY (x, y) = 0 (21)
Here, Vy is a parameter that determines the color difference intensity to be superimposed, and Vm and Vc are used for the M component and the C component, respectively. In the present embodiment, the values (Vm, Vc, Vc) = (+ 0.2, −0.12, −0.12) are used. The pattern superimposition processing by the error diffusion method in the fourth step S34 is different from the conventional error diffusion method in the substep S34-2.
[0119]
[Sub-step S34-3]
Next, error calculation of Expression (22) is performed.
EY (x, y) = PY '(x, y) -Oy (x, y) (22)
EY (x, y) represents a quantization error due to binarization, and the quantization error is compensated by feeding back this error component to an input signal.
[0120]
[Sub-step S34-4]
Next, calculation of the accumulated error is performed by the equation (23).
[0121]
(Equation 5)

[0122]
Here, a (xi, yi) is an error distribution coefficient, and the values in Table 1 are used.
[0123]
[Table 1]

[0124]
By repeating the above processing while scanning the pixels, the processing is performed for all the images. Further, by performing similar calculations for the M component and the C component, images O′y, O′m, and O′c binarized by error diffusion are obtained.
[0125]
Although the error diffusion method is used here, a dither method or the like may be used instead of the error diffusion method.
[0126]
The above is a series of processing for image synthesis. Finally, the image recording unit performs image recording according to the binarized output images O'Y, O'M, and O'C. That is, when Oy (x, y) = 1, printing of the Y color ink is performed on the pixel (x, y), and when Oy (x, y) = 0, printing is not performed. As a result, an image whose density averaged in the macro area is almost the same as the density represented by O'y, O'm, and O'c is reproduced.
[0127]
At this time, a black printing process may be performed. The black printing process is a process in which pixels recording all YMC colors are replaced with K (black) ink. The printing cost is reduced by reducing the amount of ink, the bleeding of ink is reduced, and the density is improved by using black ink. And so on. Various methods have been proposed as specific processing. For example, the following processing may be performed, and recording may be performed in accordance with O "Y, O" M, O "C, O" K of the black-printed image. . In this case, the image recording section needs to be able to record four colors of YMCK.
[0128]

By the above series of processing, the pattern modulation image is embedded as an error diffusion pattern. The recorded image (composite image) obtained by this processing has the following properties. That is, by compensating the density by the error diffusion process, an image having a chromaticity substantially equal to the chromaticity of the embedded image is recorded macroscopically as a composite image. Further, similarly to the second embodiment, the modulation pattern image component is a color difference signal in which a high-frequency component having low visual sensitivity is strong. Also, the low-frequency component that is slightly present is further reduced by the density compensation effect by the error diffusion. For this reason, components of the pattern modulation image modulated by the embedded image can hardly be visually observed.
[0129]
Since the combined image is binarized after the intensity of the pattern modulation image is added in the error diffusion process, the correlation between the binarized image and the pattern modulation image is extremely high. That is, according to the value of the modulation parameter (Vy, Vm, Vc), the parameter has a positive correlation when the parameter is positive, and a negative correlation when the parameter is negative. Also, the larger the absolute value of the parameter, the higher the correlation. Here, since Vy ≧ 0, Vm <0, and Vc <0, the Y component has a high positive correlation with the pattern modulation image, and the M and C components have a high negative correlation with the pattern modulation image.
[0130]
On the other hand, the pattern modulation image is obtained by inverting the pattern image by the embedding image. For this reason, the sign of the correlation is inverted for a pixel having an image value of 1 in the embedded image. That is, in a region where the pixel value of the embedded image is 0, the Y component of the composite image of the pattern modulation image has a positive correlation, and the M and C components have a negative correlation. In the region where the pixel value of the embedded image is 1, the pattern modulation image has a negative correlation with the Y component of the composite image, and has a positive correlation with the M and C components.
[0131]
Next, a method of reproducing an embedded image from a composite image recorded according to the third embodiment will be described. Also in this embodiment, as in the second embodiment, as shown in FIG. 10, a synthetic image is recorded on a transparent reproduction sheet 1003 having a transmittance distribution corresponding to the irregular pattern image Q (x, y). The embedded image is reproduced by superimposing it on the recorded matter 1100. In the present embodiment, the same sheet as that described in the second embodiment is used as the reproduction sheet 1003. That is, the transmittance distributions Tr (x, y), Tg (x, y), and Tb (x, y) of the reproduction sheet 1003 are represented by the above-described equation (16). By embedding the reproduction sheet 1003 on the recording material 1100, the embedded image is reproduced as a Y-B color difference signal.
[0132]
The principle in which an embedded image is reproduced by superimposing the reproduction sheet 1003 on the recorded matter 1100 will be described. As described above, in the region where the pixel value of the embedded image is 0, the pattern modulation image has a positive correlation with the Y component of the composite image, and has a negative correlation with the M and C components. In the region where the pixel value of the embedded image is 1, the pattern modulation image has a negative correlation with the Y component of the composite image and a positive correlation with the M and C components.
[0133]
Therefore, by superimposing the above-described reproduction sheet 1003 on the recording material 1100, in the region where the pixel value of the embedded image is 0, the pixels printed with the Y ink easily overlap the black pixels of the reproduction sheet 1003. Pixels on which the M ink and the C ink are printed tend to overlap with white (transparent) pixels of the reproduction sheet 1003. That is, when viewed macroscopically, in a region where the pixel value of the embedded image is 0, the color shifts toward B, which is a composite color of M and C. On the other hand, in an area where the pixel value of the embedded image is 1, the area shifts toward Y for the same reason. For this reason, by overlapping the reproduction sheet 1003, the chromaticity of the image is shifted in the Y or B direction according to the pixel value of the embedded image, and the embedded image is reproduced as information modulated to the Y-B color difference. .
[0134]
As described above, in the third embodiment, similarly to the first and second embodiments, another image (embedded image) that is visually substantially the same as the image to be embedded without deterioration in image quality is embedded. The composite image can be recorded. Further, by superimposing a predetermined reproduction sheet on a recorded material on which the composite image is recorded, reproduction can be performed so as to be easily visually recognizable without requiring complicated signal processing. Moreover, in the embodiment, since the irregular pattern is used for the pattern image, it is difficult to estimate the embedded pattern from the composite image as in the second embodiment.
[0135]
Furthermore, in the present embodiment, as a feature that is not present in the first and second embodiments, since a composite image is printed by binary printing, it is difficult to control the multi-value density for each pixel, such as an inkjet printing method. There is an advantage that the present invention can be easily applied to the case where the printer is used.
[0136]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described. In the first to third embodiments, an embedded image is reproduced by superimposing a reproduction sheet having a transmittance distribution on a recording material, whereas the present embodiment is directed to an optical element having a thickness distribution. Is different in that reproduction can be performed.
[0137]
First, an image composition recording apparatus according to the present embodiment will be described. The configuration and processing procedure of the image synthesizing and recording apparatus in this embodiment are basically the same as those in the first embodiment, and only the configuration of the pattern image is slightly different. Hereinafter, the processing procedure in the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0138]
[First step (pattern generation)]
First, in a first step S41, a pattern image Q (x, y) is generated. In the present embodiment, a stripe pattern image as shown in FIG. 19 is used as the pattern image Q (x, y). The pattern image Q (x, y) is obtained by arranging a pixel having a gain of -1 and a pixel having a gain of -1 for the color difference amounts (Vr, Vg, Vb) in a stripe pattern. In the example of FIG. Are arranged alternately in two rows in the y-axis direction and pixels in gain 2 are arranged in two rows in the y-axis direction, that is, at a cycle of four pixels in the x-axis direction. A formula for generating the pattern image Q (x, y) is shown in formula (25).
[0139]
If (int (x / 2) mod2 = 0, Q (x, y) = − 1
If (int (x / 2) mod2 = 1, Q (x, y) = 1
(25)
[Second step (pattern modulation)]
[Third Step (Pattern Superposition)]
[Fourth step (color correction)
Next, in a second step S42, a third step S43, and a fourth step S44, pattern modulation, pattern superimposition, and color correction are sequentially performed, and the finally obtained composite image is recorded. Since it is completely the same as the embodiment, the description is omitted.
[0140]
In the present embodiment, as in the first embodiment, a combined image obtained by combining the embedded image and the embedded image is recorded. This composite image is an image that looks visually substantially the same as the embedded image, and the information of the embedded image is information that is completely or almost invisible.
[0141]
Next, a method of reproducing an embedded image from a composite image recorded in the present embodiment will be described. In the present embodiment, an optical system in which a cylindrical lens array, a so-called lenticular lens, is formed in a sheet shape is used for reproducing an embedded image.
[0142]
FIG. 20 shows the configuration of the lenticular lens 2000, which has a structure in which a plurality of cylindrical lenses are arranged in parallel. The focal point of each cylindrical lens is on the bottom surface 2001. The pitch of the cylindrical lenses is equal to the period of the pattern image Q (x, y) in the x-axis direction (four pixels in this embodiment).
[0143]
FIG. 21 is a schematic diagram showing a case where the lenticular lens 2000 is overlaid on the composite image on the recorded matter 2002. The cylindrical axis of the cylindrical lens (perpendicular to the paper surface in FIG. 21) and the x-axis direction of the composite image, that is, the periodic direction of the pattern image Q (x, y) are superimposed on the composite image so as to be orthogonal to each other. The position is adjusted so that the center of the Q (x, y) = 1 portion of the image is on the center axis of each cylindrical lens. Then, by observing from the upper surface of the lenticular lens 2000, the embedded image is reproduced.
[0144]
The principle of reproducing an embedded image in the present embodiment will be described with reference to FIG. Since the portion of Q (x, y) = 1 of the pattern image is aligned with the center axis of the cylindrical lens, when the image is observed from a direction perpendicular to the surface of the cylindrical lens, all light is Q (x, y) of the pattern image. ) = 1 gather at the center. For this reason, the image of the portion of Q (x, y) = 1 of the pattern image is visible, and the image of the portion of Q (x, y) = − 1 does not contribute to the observed image at all. Therefore, in the region where the pixel value R (x, y) of the embedded image is 0, an image to which (Vr, Vg, Vb) is added is visible, and in the region where R (x, y) = 1, (Vr, Vg, Vb). ) Is subtracted from the image. Therefore, an image in which the color difference is shifted according to the embedded image is observed.
[0145]
Here, in the first embodiment, the portion of the embedded image where R (x, y) = 1 does not overlap with the black portion of the reproduction sheet and cannot be seen, whereas in the present embodiment, R (x, y) = Since the portion 1 also appears as a color shifted in color difference, a color difference contrast twice as high as that in the first embodiment can be obtained. Further, since the embedded image component is not blocked by the black pixels of the sheet, the embedded image component is observed at the original brightness.
[0146]
Further, in the first embodiment, the embedded image cannot be reproduced unless the position of the reproduction sheet and the position of the composite image are in a predetermined relationship. On the other hand, in the present embodiment, the lenticular, which is the reproduction optical element, is used. Even if the lens 2000 deviates from the predetermined positional relationship with respect to the composite image, the embedded image can be reproduced by moving the viewpoint. That is, consider a case where the portion of Q (x, y) = 1 of the pattern image is slightly shifted to the right from the center axis 2201 as shown in FIG. In such a case, by shifting the viewpoint so as to observe from the direction of arrow 2202, the focal position is shifted to the position of Q (x, y) = 1, and the embedded image can be correctly reproduced.
[0147]
Also in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the embedded image is visually almost the same as the embedded image, and the embedded image can be recorded. Further, by embedding a predetermined sheet-like reproducing optical element such as a lenticular lens, the embedded image can be easily reproduced as a superimposed image on the embedded image, and can be visually confirmed.
[0148]
Further, in this embodiment, since a lenticular lens is used for the reproducing optical element, (1) the reproducing contrast is approximately doubled as compared with the first embodiment. (2) The reproducing optical element and the composite image Even if the phase is shifted, the position where the reproduction contrast is maximum can be obtained by shifting the viewpoint, and (3) the embedded image can be observed with the same brightness.
[0149]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to record a composite image in which another first image is embedded without deteriorating the second image. The embedded image can be easily reproduced by a simple operation of superimposing a sheet-like reproducing element having a pattern corresponding to the composite image on the recorded matter without requiring the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image synthesis recording / reproduction system according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an image processing procedure according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a checkered pattern image used in the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a kernel of a smoothing filter for smoothing an embedded image according to the first embodiment;
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a relationship among an embedded image, a smoothed embedded image, a pattern image, and a pattern modulation image according to the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating another example of the relationship between the embedded image, the smoothed embedded image, the pattern image, and the pattern modulated image according to the first embodiment.
FIG. 7 is a block diagram showing an example in which the image processing system of the image composition recording apparatus according to the first embodiment is realized by hardware;
FIG. 8 is a diagram illustrating frequency spectra of color difference components of an embedded image, a smoothed embedded image, a pattern image, and a composite image according to the first embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing visual chromaticity spatial frequency characteristics;
FIG. 10 is a perspective view showing the configuration of a playback device according to the first embodiment.
11 is a view showing a pattern configuration of a reproduction sheet in FIG. 10;
FIG. 12 is a diagram illustrating a frequency spectrum of an image in which a reproduction sheet is superimposed on a recorded matter in the first embodiment.
FIG. 13 is a flowchart illustrating an image processing procedure according to the second embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing an autocorrelation coefficient and a power spectrum of an irregular pattern image used in the second embodiment.
FIG. 15 is a diagram illustrating a frequency spectrum of color difference components of an embedded image, a smoothed embedded image, a pattern image, and a composite image according to the second embodiment.
FIG. 16 is a diagram illustrating a frequency spectrum of an image in which a reproduction sheet is superimposed on a recorded material in the second embodiment.
FIG. 17 is a flowchart illustrating an image processing procedure according to the third embodiment.
FIG. 18 is a flowchart illustrating an image processing procedure according to the fourth embodiment.
FIG. 19 is a diagram showing a pattern configuration of a pattern image used in the fourth embodiment.
FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration of a lenticular lens that is a sheet-shaped reproducing optical element according to a fourth embodiment.
FIG. 21 is a diagram illustrating the principle of reproducing an embedded image according to the fourth embodiment.
FIG. 22 is a diagram illustrating a reproduction state in a case where the phases of the reproduction optical element and the pattern image in the composite image on the recorded matter are shifted in the fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
101 ... CPU
102 ... Image memory
103 ... Image input unit
104: Program memory
105: Image recording unit
106 ... Bus
107 ... Image processing unit
701 ... Image memory
702 image memory
703 ... Pattern generator
704: pattern modulation unit
705 ... Pattern superimposition unit
706 ... Color correction unit
707: Image recording unit
1000: Image playback device body
1003 ... sheet for reproduction
1100 ... recorded matter
2000 Lenticular lens (optical element for reproduction)
2002: Recorded material

Claims (6)

Pattern image generating means for generating a pattern image signal having a predetermined pattern,
A modulating means for modulating the pattern image signal with a first image signal to generate a pattern modulated image signal;
Superimposing means for superimposing on the second image signal after multiplying the pattern modulated image signal by a predetermined color difference amount;
Recording means for receiving an image signal output from the superimposing means and recording an image;
An image recording apparatus comprising: Pattern image generating means for generating a pattern image signal having a predetermined irregular pattern,
A modulating means for modulating the pattern image signal with a first image signal to generate a pattern modulated image signal;
Conversion means for converting the pattern modulated image signal into an ink density signal,
Superimposing means for superimposing the pattern modulated image signal on a second image signal by an error diffusion method according to the ink density signal;
Recording means for receiving an image signal output from the superimposing means and recording an image;
An image recording apparatus comprising: Pattern image generating means for generating a pattern image signal in which a gain value to be applied to a predetermined color difference amount for each pixel is arranged in a predetermined pattern
A modulating means for modulating the pattern image signal with a first image signal to generate a pattern modulated image signal;
Superimposing means for superimposing on the second image signal composed of a color image signal after multiplying the pattern modulated image signal by the predetermined color difference amount;
Recording means for receiving an image signal output from the superimposing means and recording an image. Pattern image generating means for generating a pattern image signal in which a value of a gain given to a predetermined amount of color difference for each pixel is arranged in a predetermined irregular pattern,
A modulating means for modulating the pattern image signal with a first image signal to generate a pattern modulated image signal;
Conversion means for converting the pattern modulated image signal into an ink density signal,
Superimposing means for superimposing the pattern modulated image signal on a second image signal by an error diffusion method according to the ink density signal;
Recording means for receiving an image signal output from the superimposing means and recording an image. A pattern image generating step of generating a pattern image signal having a predetermined pattern,
A modulating step of modulating the pattern image signal with a first image signal to generate a pattern-modulated image signal;
A superimposing step of superimposing on the second image signal after multiplying the pattern modulated image signal by a predetermined amount of color difference;
A recording step of recording an image by inputting an image signal obtained from the superimposing step;
An image recording method comprising: A pattern image generating step of generating a pattern image signal having a predetermined irregular pattern,
A modulating step of modulating the pattern image signal with a first image signal to generate a pattern-modulated image signal;
A conversion step of converting the pattern modulated image signal into an ink density signal;
A superimposing step of superimposing the pattern modulated image signal on a second image signal by an error diffusion method according to the ink density signal;
A recording step of recording an image by inputting an image signal obtained from the superimposing step;
An image recording method comprising:

Images