JP3643509B2 - Digital watermark embedding method and apparatus, and digital watermark detection method and apparatus - Google Patents

Digital watermark embedding method and apparatus, and digital watermark detection method and apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP3643509B2
JP3643509B2 JP28065399A JP28065399A JP3643509B2 JP 3643509 B2 JP3643509 B2 JP 3643509B2 JP 28065399 A JP28065399 A JP 28065399A JP 28065399 A JP28065399 A JP 28065399A JP 3643509 B2 JP3643509 B2 JP 3643509B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
embedded
information
watermark information
watermark
bit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP28065399A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001103291A (en
Inventor
博文 村谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP28065399A priority Critical patent/JP3643509B2/en
Publication of JP2001103291A publication Critical patent/JP2001103291A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3643509B2 publication Critical patent/JP3643509B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Television Systems (AREA)
  • Editing Of Facsimile Originals (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタルデータ化された音声、音楽、動画、静止画等のコンテンツに対して透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み方法と装置及び埋め込み済みコンテンツから透かし情報を検出する電子透かし検出方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子透かし(digital watermarking)は、ディジタルデータ化された音声、音楽、動画、静止画等の著作権者や利用者の識別情報、著作権者の権利情報、そのデータの利用条件、その利用時に必要な秘密情報、コピー制御情報などの情報(これらを透かし情報と呼ぶ)を知覚が容易ではない状態となるように埋め込み、後に必要に応じて透かし情報をそのデータ内から検出することによって利用制御、コピー制御を含む著作権保護を行ったり、二次利用の促進を行うための技術である。
【0003】
[電子透かしの分類]
従来、画像に対する電子透かしの方式は、画素領域利用型と周波数領域利用型に大別することができる。画素領域利用型の電子透かし方式は、画素値を変更することで直接的に透かし情報の埋め込みを行うものである。一方、周波数領域利用型の電子透かし方式は、直交変換によって、一旦、画素領域から周波数領域へ移り、周波数領域において埋め込みを行った後、再び、逆直交変換によって周波数領域から画素領域に戻るものである。透かし情報は波として埋め込まれることになる。
【0004】
[周波数領域利用型電子透かし方式]
周波数領域利用型の電子透かし方式としては、例えば、文献 [1] Koch,E.and Zhao,J.,“Towards Robust and Hidden Image Copyright Labeling, ”Proceedings of 1995 IEEE Workshop on Nonlinear Signal and Image Processing,452-455,June 20-22,1995.)や、文献[2] Cox,I.J.,Kilian,J.,Leighton,T.and Shamoon,T.,“Secure Spread Spectrum Watermarking for Multimedia, ”NEC Research Institute,Technical Report 95-10,1995.に記載された方式がある。これらの方式では、埋め込み対象となる周波数成分を非可逆圧縮による影響が小さな低周波数から中間周波数に設定している。
【0005】
[画素領域利用型電子透かし方式]
画素領域利用型の電子透かし方式としては、画素値のLSBを変更することで埋め込みを行う方式がある。その変更は、擬似乱数系列(PN系列)に従って、あるいは、予め用意したマスクパターンに従って、ある固定の大きさの変分を加えるか減ずるかを決定することで行う。
【0006】
[スペクトラム拡散による電子透かし]
スペクトラム拡散(spread spectrum)とは、通信したい信号に必要な帯域に比べて十分大きな帯域中に、情報を広く分散させて伝送する通信方式をいう。伝送路上のノイズに対する耐性が優れている。元のコンテンツを搬送波、透かし情報を希望波、非可逆圧縮による影響を干渉波(ノイズ)とみなすことで、スペクトラム拡散の考えを電子透かし技術へ適用して非可逆圧縮などへのロバスト性を高める方式がある。
【0007】
スペクトラム拡散による電子透かし方式として、画素領域における拡散(文献[3] Smith,J.R.and Comiskey,B.O.,“Modulation and Information Hiding in Images,”Information Hiding,207-226,1996.及び文献[4] 大西淳児,岡一博,松井甲子雄,“PN系列による画像への透かし署名,”SCIS97,26B,1997.参照)と、周波数領域における拡散(先の文献[2]参照)が提案されている。Cox等の方式と大西等の方式は、それぞれ、摂動法、直接拡散法(direct sequence spread spectrum)と呼ばれることがある。
[周波数領域における拡散(摂動法)]
文献[2]の方式では、透かし情報の埋め込みは、画素値に対して直交変換を行い、周波数領域において透かし情報を拡散して埋め込む。拡散は、周波数領域において、複数の周波数成分の値をある乱数列に従って変化させることによって行う。拡散後、逆直交変換を行う。透かし情報の検出は、画素値に対して直交変換を行い、埋め込みが行われた周波数成分の値と埋め込みに用いられた乱数列の間の相関値によって判定を行う。埋め込まれた透かし情報は、画素領域では、画像(ブロック)全体に分散されているため、各種の操作に対してロバストである。また、透かし情報を埋め込んだ周波数成分が低中間周波数領域にあるならば、低周波数通過フィルタによっても透かし情報が失われにくい。
【0008】
[画素領域における拡散(直接拡散法)]
一方、文献[4]の方式では、透かし情報の埋め込みは、PN(pseudo-random noise)系列を画素値に乗積することにより直接拡散する。得られた画像に対して直交変換を行い、周波数領域において透かし情報を埋め込み、再び、逆直交変換を行う。その後、同じPN系列を画素値に乗積して、逆拡散を行う。透かし情報の検出は、PN系列によって画素値を直接拡散する。得られた画像に対して直交変換を行い、透かし情報の埋め込みを行った周波数成分の値から判定する。
【0009】
[電子透かしの検出]
スペクトラム拡散による電子透かし方式では、電子透かしの抽出は、埋め込みにおいて用いた擬似乱数列と検出対象である画像の画素あるいは周波数成分の値との間の相関値を評価することによって行う。
【0010】
例えば、文献[2]の方法では、画素値f(x,y)から次式で示す周波数成分値を求める。
【0011】
【数1】

Figure 0003643509
【0012】
この周波数成分値より、直流成分を除いた周波数成分のうち絶対値の大きなものから予め決められた個数(n個)の周波数成分を選択し、N(0,1)に従う擬似乱数列Wiに従って、F′(ui ,vi )=F(ui ,vi )×(1+αwi )と変化させてから、逆直交変換によって画素値に戻すことによって、埋め込みを行う。
【0013】
一方、電子透かしの検出に際しては、検出対象の画像から周波数成分F* (ui ,vi )を求め、次式で表される類似度と呼ぶ量がある定められたしきい値を超えるか否かによって、電子透かしが埋め込まれているか否かを判断する。
【0014】
【数2】
Figure 0003643509
【0015】
また、文献[4]の方法でも、埋め込みに際しては、画素値f(x,y)に対して{−1,1}に値をとる擬似乱数列p(x,y)を乗積した後、次式の周波数成分を求める。
【0016】
【数3】
Figure 0003643509
【0017】
ここで、mは埋め込みの強さを表すパラメータで、その符号は透かし情報のビットの1と0を表現している。
そして、この直流成分に対して、次式の変更を加えることで埋め込みを行う。
【0018】
【数4】
Figure 0003643509
【0019】
一方、電子透かしの検出に際しては、検出対象の画像から周波数成分F* (ui ,vi )を求め、次式の符号の正負を判定することで透かし情報の1,0を判定する。
【0020】
【数5】
Figure 0003643509
【0021】
上に述べた2つの従来例では、電子透かしが埋め込まれているか否か、あるいは、0と1のいずれが埋め込まれているかという1ビットの情報を判定していることになる。
【0022】
文献[3]では、複数の互いに直交する基底関数φi (x,y)を用意する。これらの基底関数は、擬似乱数となっている。埋め込みは、次式によって行う。
【0023】
【数6】
Figure 0003643509
【0024】
一方、検出は次式の値を求め、あるしきい値との比較によって行う。
【0025】
【数7】
Figure 0003643509
【0026】
ここで、f*(x,y)は検出対象の画像の画素値とする。この方式では、用意する基底の数だけの多ビットの埋め込みが可能である。しかし、直交性が保証された擬似乱数関数を必要なだけ用意する必要があった。
発明者らによる先の提案(文献[5] 村谷博文,加藤拓,遠藤直樹,“電子透かし埋め込み装置及び電子透かし検出装置”,特願平10-340019,1998.)では、文献[4]の方法をベースに、埋め込みは、擬似乱数列を乗積後の画像を直交変換した次式の周波数成分に対して、透かし情報のビットbi 毎にある周波数成分F(ui ,vi )の値を変更することで透かし情報を表現している。
【0027】
【数8】
Figure 0003643509
【0028】
この方法は、文献[3]の方法に比べ、基底の直交性が擬似乱数列の性質によらずに、直交変換の基底の性質から自動的に満足されていることと、文献[4]の方法に比べ、多ビット化されている上に、直交変換のコストを省略する方法があるという特長を備えている。
【0029】
[電子透かしの多ビット化]
実際の電子透かしの応用では、権利者情報、利用者情報や利用制御情報など、多ビットの情報を埋め込む必要性がある。この要求に対して、1ビットの透かし情報を埋め込む電子透かし方式を多ビットの透かし情報を埋め込む方式に転用する方法が考えられてきた。
【0030】
第1の方法は、埋め込み対象画像を複数のブロックに分割し、それぞれのブロックに対して透かし情報を1ビットずつ埋め込みを行う方法である。しかし、この方法は埋め込み対象画像の一部が切り取られた場合には、偶然、その部分にあったブロックに埋め込んだビットの情報が失われてしまうという欠点がある。
【0031】
第2の方法は、擬似乱数列の空間を利用することである。相互に相関の小さなn個の擬似乱数列を用意し、それぞれに透かし情報の各ビットを割り当てて、それらを重畳するように埋め込む方法である。
【0032】
空間領域利用型の場合では、文献[3]に記載されたfully spread versionや、文献[5]における複数の周波数成分に対する埋め込みが第2の方法の例である。また、周波数領域利用型の場合については、例えば文献[6] Herrigel,Alexander,Nasir Memon and Minerva M.Yeung,“Secure Copyright Protection Techniques for Digital Images,”Second Information Hiding Workshop,169-190,1998.等に開示されている。この第2の方法によると、画像の一部が失われたとしても、透かし情報のどのビットも他の部分から復元できる可能性がある。但し、文献[6]の方法では、複数の擬似乱数列を用意する代わりに、一つの擬似乱数列をシフトさせて使用し、そのオフセット値によって符号化を行っている。この方法の場合、擬似乱数列は自己相関がないことが必要である。
【0033】
[離散値の重畳の問題]
上述した第2の方法は文献[6]のように周波数領域に適用する場合、周波数成分値は連続値(小数)で表現されているので、図10(a)に示すように透かし情報の各ビットに対応する基底関数を重畳してから、図10(b)に示すように画質への影響を考慮して適当な正規化を行っても、重畳された関数の形は維持されるため、透かし情報が大きく失われる恐れはない。
【0034】
一方、同様の方法を文献[3]のように空間領域(画素領域)に適用する場合には、図11(a)に示すように透かし情報の各ビットに対応する基底関数波形を重畳した後、画質への影響を考慮して図11(b)に示すように正規化を行い、これに伴いさらに図11(c)に示すように再離散化を行うと、重畳された関数波形の形が大きく損なわれるため、丸め誤差により透かし情報が大きく失われる恐れがある。重畳された関数波形の形を残すために正規化を行わない場合には、画像に与える影響が大きくなってしまう。
【0035】
[電子透かしの判定と抽出]
電子透かし技術には、電子透かし検出装置において検出(detection)と抽出(extraction)という処理が存在する。判定とは、コンテンツに電子透かしが埋め込まれているか否かを判定する処理である。一方、抽出とは埋め込まれている透かし情報を抽出して読み取る処理である。
【0036】
このために、抽出されるべき本来の意味での透かし情報に加えて、判定のための透かし情報(電子透かしの有無を指定する情報)をもコンテンツに埋め込む方法がある。後者の透かし情報は、抽出された透かし情報が正しい透かし情報であるのか、それとも実際には透かし情報が埋め込まれていないにも関わらず、偶然に透かし情報として読み取られた情報であるかを識別するためである。しかし、2種類の異なる透かし情報を埋め込むことは、コンテンツの品質に与える影響を大きくするという問題がある。
【0037】
また、電子透かしが埋め込まれているか否かを判定して、埋め込まれているという判定が行われてから、透かし情報を抽出するような電子透かし検出装置においては、判定処理を待ってから抽出処理を行うための処理時間の遅れが生ずる。この問題は、判定処理を待たずに並列に抽出処理を行うことで解決されるが、並列化のためのハードウェアコストが大きくなるという問題がある。
【0038】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の電子透かし技術において、複数ビットからなる透かし情報を埋め込むために、埋め込み対象コンテンツを複数のブロックに分割してそれぞれに透かし情報を1ビットずつ埋め込む方法では、埋め込み済みコンテンツの一部が切り取られると、その切り取られた部分の透かし情報が失われてしまうという問題点があり、また透かし情報の各ビットに対応する基底関数波形を重畳して正規化し再離散化する方法では、丸め誤差によって透かし情報が失われてしまうおそれがあった。
【0040】
従って、本発明の目的は、複数ビットからなる透かし情報を埋め込む場合に透かし情報が失われにくい電子透かし埋め込み方法と装置及び電子透かし検出方法と装置を提供することにある。
【0043】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る埋め込み対象コンテンツに対して複数ビットの透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み装置においては、複数の小領域をそれぞれ含む複数の部分領域に分割された埋め込み対象コンテンツが入力される。この埋め込み対象コンテンツの各部分領域から一つずつ選択された小領域の組に対応して複数の抽出手段が設けられ、これらの抽出手段により対応する組の小領域の情報がそれぞれ抽出される。
【0044】
これらの抽出手段によりそれぞれ抽出された情報に対して、複数の基底関数重畳手段により透かし情報中の各ビットにそれぞれ対応して変化する基底関数波形の値が重畳され、これら複数の基底関数重畳手段の出力が埋め込み済みコンテンツとして再構成される。
【0045】
一方、このようにして複数ビットの透かし情報が埋め込まれた埋め込み済みコンテンツから透かし情報を検出する電子透かし検出装置においては、入力された埋め込み済みコンテンツの各部分領域から一つずつ選択された小領域の組に対応して複数の抽出手段が設けられ、これらの抽出手段により対応する組の小領域の情報がそれぞれ抽出される。
【0046】
そして、これらの抽出手段によりそれぞれ抽出された情報が複数の相関判定手段に入力され、透かし情報中の各ビットにそれぞれ対応する基底関数波形との相関が判定されることにより、透かし情報の各ビットが抽出される。
【0047】
上述した本発明の電子透かし埋め込み/検出装置では、透かし情報の各ビットに対応する基底関数波形が埋め込み対象コンテンツの全体に分散した小領域に広がって埋め込まれるため、埋め込み済みコンテンツが一部消失したような場合でも、それ以外の部分に残された基底関数波形の情報から透かし情報が容易に再現される。
【0048】
また、透かし情報の各ビットに対応する基底関数波形を同一画素上で重畳する方法では、この際に必須の正規化、再離散化によって、重畳された基底関数波形の形が丸め誤差により大きく損なわれ、透かし情報が大きく失われるおそれがあったのに対して、本発明では透かし情報の各ビットに対応する基底関数波形はそれぞれ異なる小領域に分散されるため、このような問題の原因となる正規化、再離散化の処理が不要となる。
【0056】
さらに、本発明によれば上述した電子透かし埋め込み装置によって透かし情報が埋め込まれたコンテンツを格納した記憶媒体が提供される。
【0057】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の電子透かし埋め込み装置1と電子透かし検出装置2が適用されるコンテンツ流通システムの概念図を示す。
画像や音声などの埋め込み対象コンテンツと、複数ビットからなる透かし情報(多ビット透かし情報)が電子透かし埋め込み装置1に入力され、ここで得られた埋め込み済みコンテンツがこれを格納する記憶媒体を含む流通経路3を経て流通する。電子透かし検出装置2では、多ビット透かし情報が検出される。
【0058】
以下、本発明による電子透かし埋め込み装置及び電子透かし検出装置の実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
本実施形態では、複数ビットからなる透かし情報を埋め込む場合に、埋め込み対象画像の一部が切り取られたような場合でも透かし情報が失われにくい電子透かし埋め込み装置及び電子透かし検出装置について述べる。
【0059】
まず、図2を用いて本発明の第1の実施形態に係る電子透かし埋め込み装置について説明する。
電子透かし埋め込み装置には、埋め込み対象画像10が入力される。この埋め込み対象画像10は、それぞれが(1,1)成分、(2,1)成分、(1,2)成分、(2,2)成分と書かれた4つの小領域をそれぞれ含む複数の部分領域11A,11B,…,11M,11N,…に分割されている。
【0060】
なお、小領域は一例として例えば4画素×4画素といった大きさであるが、これに限定されるものではなく、1画素×1画素でもよいし、もっと大きくともよい。部分領域11A,11B,…,11M,11N,…は、この例では横方向、縦方向に各2つ、合計で4つの小領域を含んでいるが、さらに多数の小領域を含んでいてもよく、また例えば小領域が横方向に2つ、縦方向に1つというように細長い形状であっても構わない。
【0061】
埋め込み対象画像10は、(1,1)成分抽出部12−1、(2,1)成分抽出部12−2、(1,2)成分抽出部12−3、(2,2)成分抽出部12−4に入力され、各部分領域11A,11B,…,11M,11N,…から選択された(1,1)成分の組13−1、(2,1)成分の組13−2、(1,2)成分の組13−4、(2,2)成分の組13−4がそれぞれ抽出される。すなわち、各成分抽出部12−1、12−2、12−3、12−4では、従来の技術で[電子透かしの多ビット化]の項で挙げた第1の方法のブロック分割のように領域的に近接した部分からではなく、埋め込み対象画像10全体に分散した小領域から画像データの成分を抽出する。
【0062】
また、各成分抽出部12−1、12−2、12−3、12−4では、部分領域11A,11B,…,11M,11N,…から、各部分領域内での相対位置を同じくする小領域の成分を抽出しているが、部分領域内での相対位置を異にする小領域の成分を抽出するようにしてもよい。例えば、部分領域11Aの(1,1)成分、部分領域11Bの(2,1)成分、部分領域11Mの(1,2)成分、部分領域11Nの(2,2)成分を組として一つの成分抽出部で抽出し、部分領域11Aの(2,1)成分、部分領域11Bの(1,1)成分、部分領域11Mの(2,2)成分、部分領域11Nの(1,2)成分を組として別の成分抽出部で抽出するという具合である。
【0063】
なお、埋め込み対象画像10の上記のような分割及び各成分抽出部12−1、12−2、12−3、12−4での抽出は、実際には埋め込み対象画像10のデータを一時蓄えるバッファメモリ(フレームメモリ)からの読み出しを制御する動作によって実現できる。
【0064】
このようにして抽出された(1,1)成分、(2,1)成分、(1,2)成分、(2,2)成分のそれぞれの組13−1、13−2、13−3、13−4は、第1基底関数重畳部14−1、第2基底関数重畳部14−2、第3基底関数重畳部14−3、第4基底関数重畳部14−4にそれぞれ入力され、多ビット透かし情報、この例では4ビットからなる透かし情報15の第1ビット、第2ビット、第3ビット、第4ビットのそれぞれの値に対応して例えば極性が変化する基底関数波形がそれぞれ重畳される。
【0065】
ただし、場合によっては埋め込み済み画像20は埋め込み後に非可逆圧縮やD−A−D(Digital-Analog-Digital)変換等の操作を受けており、埋め込み直後とは若干異なる値のデータに加工されている場合もある。
【0066】
こうして基底関数波形が重畳された後の(1,1)成分の組16−1、(2,1)成分の組16−2、(1,2)成分の組16−3、(2,2)成分の組16−4は再構成部17に入力され、これらが画像中のそれぞれに対応する領域に位置するように合成されることにより、埋め込み対象画像10と同一コンテンツで、かつ透かし情報15が埋め込まれた埋め込み済み画像18が再構成される。
【0067】
次に、図3を用いて本実施形態に係る図2の電子透かし埋め込み装置に対応する電子透かし検出装置について説明する。
電子透かし検出装置には、埋め込み済み画像20が入力される。この埋め込み済み画像20は、図1の電子透かし埋め込み装置から出力される埋め込み済み画像18と同様の画像であり、それぞれが(1,1)成分、(2,1)成分、(1,2)成分、(2,2)成分と書かれた4つの小領域をそれぞれ含む複数の部分領域に分割されている。
【0068】
埋め込み済み画像20は、(1,1)成分抽出部22−1、(2,1)成分抽出部22−2、(1,2)成分抽出部22−3、(2,2)成分抽出部22−4に入力され、各部分領域から選択された(1,1)成分の組23−1、(2,1)成分の組23−2、(1,2)成分の組23−3、(2,2)成分の組23−4がそれぞれ抽出される。
【0069】
なお、埋め込み済み画像20の上記のような分割及び各成分抽出部22−1、22−2、22−3、22−4での抽出は、実際には埋め込み済み画像20のデータを一時蓄えるバッファメモリ(フレームメモリ)からの読み出しを制御する動作によって実現できる。
【0070】
このようにして抽出された(1,1)成分の組23−1、(2,1)成分の組23−2、(1,2)成分の組23−3、(2,2)成分の組23−4は、第1基底関数相関判定部24−1、第2基底関数相関判定部24−2、第3基底関数相関判定部24−3、第4基底関数相関判定部24−4にそれぞれ入力され、多ビット透かし情報である4ビットからなる透かし情報25の第1ビット、第2ビット、第3ビット、第4ビットの情報がそれぞれ得られる。
【0071】
すなわち、基底関数相関判定部24−1、24−2、24−3、24−4においては、入力された各成分の組23−1、23−2、23−3、23−4と透かし情報の第1ビット、第2ビット、第3ビット、第4ビットにそれぞれ対応して用意された第1、第2、第3、第4基底関数波形との相関をそれぞれ判定することにより、埋め込まれていた透かし情報の第1、第2、第3、第4ビットの“1”,“0”を判定して透かし情報25を出力する。
【0072】
上述した本実施形態の構成によると、従来の電子透かしの多ビット化技術の問題点を解決することができる。
まず、従来の[電子透かしの多ビット化]の項で挙げた第1の方法では、埋め込み対象画像を複数のブロックに分割して、各ブロックに透かし情報を1ビットずつ埋め込んでいたため、埋め込み済み画像が切り取られるなどして一部が消失すると、その消失部分に含まれるブロックに埋め込まれた透かし情報のビットが失われてしまい、透かし情報を正しく検出できないという問題点があった。
【0073】
これに対し、本実施形態では透かし情報の各ビットに対応する基底関数波形が埋め込み対象画像10の全体に分散した小領域に広がって埋め込まれるため、埋め込み済み画像18が一部切り取られるなどにより消失した場合でも、それ以外の部分に残された基底関数波形の情報から透かし情報を容易に再現することが可能である。
【0074】
また、従来の[電子透かしの多ビット化]の項で述べた第2の方法のうち、空間領域に適用した文献[3]に記載されたfully spread versionによる透かし情報の埋め込みでは、図11で説明したように透かし情報の各ビットに対応する基底関数波形を同一画素上で重畳した後、正規化、再離散化を行うことにより、丸め誤差によって重畳された基底関数波形の形が大きく損なわれ、透かし情報が大きく失われるおそれがあった。
【0075】
一方、本実施形態では透かし情報の各ビットに対応する基底関数波形はそれぞれ異なる小領域に分散されるので、fully spread versionによる透かし情報の埋め込みのように、同一画素上で複数の基底関数波形を重畳することに伴って必要とした正規化、再離散化の処理が不要となる。従って、再離散化による丸め誤差によって透かし情報が損なわれるという問題がない。
【0076】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態として、第1の実施形態と同様に複数ビットからなる透かし情報を埋め込む場合に、埋め込み対象画像の一部が切り取られたような場合でも透かし情報が失われにくい電子透かし埋め込み装置及び電子透かし検出装置について述べる。
まず、図4を用いて本実施形態に係る電子透かし埋め込み装置について説明する。
電子透かし埋め込み装置には、埋め込み対象画像30と複数ビットからなる透かし情報31が入力される。透かし情報31は、基底関数波形合成部32に入力され、透かし情報31の各ビットに対応して用意された複数の基底関数波形を対応するビットの値に応じた極性が付与された後に重畳(合成)され、かつ正規化が行われることにより、合成波形33が生成される。
【0077】
すなわち、基底関数波形合成部32においては、透かし情報31の各ビットに対応して用意された基底関数波形が透かし情報31の対応するビットの値に応じて、例えば当該ビットの値が“1”ならばそのままの極性で、また“0”ならば極性(符号)が反転された後に、他のビットの値に対応する基底関数波形と重畳され、さらに画質への影響を考慮して正規化されることにより、合成波形33が出力される。
【0078】
基底関数波形合成部32から出力される合成波形33は、確率的離散化部34に入力され、後述するように出力に小数点が反映された形となるように再離散化されることによって、離散化波形35が出力される。確率的離散化部34から出力される離散化波形35は、埋め込み対象画像30に重畳される。確率的離散化部34は、従来の再離散化を行う離散化部と異なり、丸め誤差の影響が小さくなるように構成されたものであり、その具体的な構成を図5に示す。
【0079】
図5に示す確率的離散化部34においては、基底関数波形合成部32からの合成波形33が小数部分離部41に入力され、合成波形33の各振幅値が整数部と小数部とに分離される。整数部は加算部44に直接入力され、小数部は比較部43を介して加算部44に入力される。比較部43は、小数部と与えられる所定の小数列、この例では乱数生成部42から出力される[0,1]の範囲内に値をランダムにとる一様乱数とを比較し、両者の大小関係に応じて0または1をとる値を出力する。
【0080】
そして、この比較部43の出力と整数部とが加算部44で加算され、確率的離散化部34の出力となる。このような処理を合成波形33の全体にわたって、つまり各画素に対して行うことにより、離散化波形35が得られる。
【0081】
図6に、合成波形33と離散化波形35の例を示す。確率的離散化部34の上述の処理によって、離散化波形35の振幅値には合成波形33の振幅値の小数部が反映されるため、図11で説明したような従来の再離散化で生じていた小数部を切り捨てていたことによる丸め誤差の発生がなく、これによる透かし情報の消失という問題が解決される。
【0082】
なお、上述の例では比較部43において乱数生成部42で生成された乱数を用いて出力を決定したが、これに代えて、例えば、[0,1]をm個の区間に等分し、小数部が[k/m,(k+1)/m]の区間内に値をとる場合に、比較部43の出力が(m+1)回に(k+1)回の頻度で“1”となり、それ以外は“0”となるようにしてもよい。その場合、乱数生成部42に代えてラウンドロビン回路を用いてもよい。
【0083】
このように本実施形態によると、基底関数波形合成部32で透かし情報31の各ビットに対応して用意された複数の基底関数波形を対応するビットの値に応じた極性が付与された後に重畳し、かつ正規化して得られた合成波形33を図5に示した構成の確率的離散化部34により再離散化することにより、再離散化において丸め誤差が生じなくなる。従って、丸め誤差によって波形重畳部36で得られる埋め込み済み画像37に埋め込まれている透かし情報が大きく失われるという問題を避けることができる。
【0084】
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の本実施形態として、電子透かしの判定と抽出の両方の機能を持つ透かし情報をコンテンツへの影響を少なく埋め込む電子透かし埋め込み装置及び電子透かし検出装置について述べる。
【0085】
まず、図7を用いて本実施形態に係る電子透かし埋め込み装置について説明する。
電子透かし埋め込み装置には、埋め込み対象画像50と1ビットの検出用透かし情報a及び複数(n)ビットb1,b2,…,bnからなる抽出用透かし情報が入力される。検出用透かし情報a及び抽出用透かし情報の各ビットb1,b2,…,bnは、いずれも1,0のいずれかの値をとる情報であり、透かし情報変換部51によりこれら判定用及び抽出用透かし情報の両方を反映させたnビットの透かし情報の各ビット(3値)B1,B2,…,Bnに変換された後、第1基底関数重畳部52−1、第2基底関数重畳部52−2、第3基底関数重畳部52−3、…、第n基底関数重畳部52−nに供給される。
【0086】
一方、埋め込み対象画像50は第1成分抽出部53−1、第2成分抽出部53−2、…、第n成分抽出部53−nに入力され、これらの成分抽出部53−1,53−2,…,53−nで埋め込み対象画像50から第1、第2、…、第n基底関数波形がそれぞれ重畳されるべき成分(領域)の情報が抽出される。抽出された各成分は、基底関数重畳部52−1,52−2,…,52−nに入力され、第1、第2、…、第n基底関数波形がそれぞれ重畳される。
【0087】
基底関数重畳部52−1,52−2,…,52−nにより基底関数波形が重畳された後の各成分は合成部54により合成され、一枚の埋め込み済み画像55として再構成されて出力される。
【0088】
次に、図8に示すフローチャートを用いて透かし情報変換部51の処理について説明する。
透かし情報変換部51では、まず検出用透かし情報aの値が1か0かを調べ(ステップS1)、a=1、つまり電子透かしを埋め込む場合には、さらに抽出用透かし情報の各ビットbi(i=1,2,…,n)の値が1か0かを調べる(ステップS2)。この結果、bi=1の場合はBi=1とし(ステップS4)、bi=0の場合はBi=−1とする(ステップS5)。一方、ステップS1においてa=0、つまり電子透かしを埋め込まない場合には、Bi=0とする(ステップS3)。
【0089】
基底関数重畳部52−1,52−2,…,52−nでは、変換後の透かし情報の対応する各ビットB1,B2,…,Bnの値(Bi)に応じて、埋め込み対象画像50の対応する成分に対する基底関数波形の重畳が制御される。すなわち、基底関数重畳部52−1,52−2,…,52−nにおいて、Bi=0の場合は埋め込み対象画像50の対応する成分に対して基底関数波形は重畳されず、Bi=1の場合は基底関数波形がそのままの極性で重畳され、またBi=−1の場合は基底関数波形が極性反転された後に重畳される。
【0090】
従って、合成部54から出力される埋め込み済み画像55には、検出用透かし情報aと抽出用透かし情報(b1,b2,…,bn)の両方の情報が反映された基底関数重畳波形からなる透かし情報が埋め込まれることになる。
【0091】
このように本実施形態の電子透かし埋め込み装置においては、透かし情報変換部51により検出用透かし情報と複数ビットの抽出用透かし情報の両方を反映させた透かし情報を生成し、この変換後の透かし情報を基底関数波形として、埋め込み対象画像50から抽出された各成分に重畳することで、埋め込み済み画像55を作成することにより、判定用と抽出用としてそれぞれ個別の透かし情報を埋め込む従来の方法に比較して、埋め込み済み画像55の品質に与える影響を最小限に抑えることができる。
【0092】
なお、本実施形態においては、透かし情報の各ビットに対応する基底関数波形を埋め込み対象画像50に埋め込む際、前述したfully spread versionのように同一領域に重畳する形で埋め込んでもよいし、異なるブロックにタイル状に埋め込んでもよく、さらには第1の実施形態のように空間的に分散した小領域の組に分散して埋め込むようにしても構わない。
【0093】
さらには、空間領域利用型あるいは周波数領域利用型のスペクトル拡散による電子透かし法において、用いる擬似乱数列をn個の部分的な擬似乱数列に分割し、それぞれに透かし情報のビットを対応させても構わない。
【0094】
次に、図9を用いて本実施形態に係る電子透かし検出装置について説明する。なお、この電子透かし検出装置は図8の電子透かし埋め込み装置により得られた埋め込み済み画像に対して適しているが、これに限られるものではなく、多ビットの透かし情報が埋め込まれた埋め込み済み画像であれば、基本的に適用することが可能である。
【0095】
図9の電子透かし検出装置には、埋め込み済み画像60が入力される。この埋め込み済み画像60は、例えば図1の電子透かし埋め込み装置から出力される埋め込み済み画像18と同様の画像であり、検出用透かし情報aと抽出用透かし情報(b1,b2,…,bn)の両方の情報が反映された透かし情報が基底関数重畳波形として埋め込まれている。
【0096】
この埋め込み済み画像60は、第1成分抽出部61−1、第2成分抽出部61−2、…、第n成分抽出部61−nに入力され、これらの成分抽出部61−1,61−2,…,61−nで埋め込み済み画像60から基底関数波形がそれぞれ重畳された第1、第2、…、第n成分の情報が抽出される。成分抽出部61−1,61−2,…,61−nで抽出された各成分は、第1相関値計算部63−1、第2相関値計算部63−2、…、第n相関値計算部63−nにそれぞれ入力され、第1基底関数波形、第2基底関数波形、…、第n基底関数波形との相関値である第1、第2、…、第n相関値ci(i=1,2,…,n)がそれぞれ計算で求められる。
【0097】
こうして求められた第1、第2、…、第n相関値ciは、全体相関計算部64と第1ビット抽出部66−1、第2ビット抽出部66−2、…、第nビット抽出部66−nに入力される。全体相関計算部64では、第1、第2、…、第n相関値ciから埋め込み済み画像全体の基底関数波形との相関値(全体相関値)が計算される。この全体相関値Cは、例えば次式に示すように第1、第2、…、第n相関値ciの絶対値和として計算される。
【0098】
【数9】
Figure 0003643509
【0099】
こうして計算された全体相関値Cは、電子透かし判定部65に入力され、ここで電子透かしの有無、すなわち透かし情報が埋め込まれているか否かが判定される。この判定は、全体相関値Cがあるしきい値Tを超えるか否かで行うことができる。例えば、C>Tならば透かし情報が埋め込まれており、そうでなければ埋め込まれていないと判定する。
【0100】
一方、第1ビット抽出部66−1、第2ビット抽出部66−2、…、第nビット抽出部66−nでは、例えば各相関値ciを所定のしきい値tiと比較することにより、抽出用透かし情報の各ビットが判定される。例えば、ci>tiならば抽出用透かし情報の対応するビットは“1”、ci<tiならば“0”と判定する。第1ビット抽出部66−1、第2ビット抽出部66−2、…、第nビット抽出部66−nからは、これらの判定結果が透かし情報(抽出用透かし情報)の各ビットbiとして出力される。
【0101】
ここで、第1ビット抽出部66−1、第2ビット抽出部66−2、…、第nビット抽出部66−nでの上述した抽出用透かし情報の抽出処理は、電子透かし検出部65での電子透かしの有無の検出結果に従って行うことが望ましい。すなわち、電子透かし検出部65で透かし情報が埋め込まれていると判定されたときのみ、抽出用透かし情報の抽出処理を行う。これにより、無駄な処理を省くことができる。
【0102】
このように本実施形態の電子透かし検出装置では、全体相関判定部64及び電子透かし検出部65による電子透かしの有無の検出と、各ビット抽出部66−1,66−2,…,66−nによる複数ビットの透かし情報の抽出(ビット判定)の処理を共に相関値計算部63−1,63−2,…,63−nで得られた相関値に基づいて行うので、両方の処理を順次行う方法に比較して処理コストが小さく、また処理の遅延も少なくなる。また、処理の並列化によるハードウェアの増大という問題を回避しつつ、処理速度の向上を図ることができる。
【0103】
さらに、埋め込まれている透かし情報の抽出(ビットの判定)に比較して、透かし情報が埋め込まれているか否かの判定の方が誤りが少ないことが一般に要求されるが、本実施形態では後者の判定により多くの基底関数波形の相関値を累積して全体相関値を求め、この全体相関値から透かし情報が埋め込まれているか否かの判定を行っているため、このような要求を満たすことができる。
【0104】
なお、上述した各実施形態では、コンテンツが画像(特に静止画)の場合について説明を行ったが、動画や音声などのコンテンツに対しても同様に本発明を適用でき、同様な効果を期待することができる。例えば第1の実施形態を一次元信号である音声に適用する場合には、音声波形を時間軸方向に例えばフレーム単位に分割し、各フレームをサブフレームのような小領域に分割して、先と同様の処理を行えばよい。
【0105】
また、第1、第2の実施形態は基本的にコンテンツの空間領域(画素領域)を利用した電子透かしであるが、第3の実施形態に関しては、コンテンツの周波数領域を利用した電子透かしにも適用が可能である。
【0106】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば透かし情報の各ビットに対応する基底関数波形を埋め込み対象コンテンツの全体に分散した小領域に分散させた形で埋め込むことにより、埋め込み済みコンテンツが一部消失したような場合でも、容易に透かし情報を検出することができ、また透かし情報の各ビットに対応する基底関数波形を同一画素上で重畳する方法のように正規化、再離散化の処理が不要であるため、重畳された基底関数波形の形が丸め誤差により損なわれ、透かし情報が大きく失われるような問題もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る電子透かし埋め込み装置及び検出装置を含むコンテンツ流通システムの概略構成を示す図
【図2】 本発明の第1実施形態に係る電子透かし埋め込み装置の構成を示すブロック図
【図3】 本発明の第1の実施形態に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図
【図4】 本発明の第2の実施形態に係る電子透かし埋め込み装置の構成を示すブロック図
【図5】 図4における確率的離散化部の構成を示すブロック図
【図6】 確率的離散化部の作用を説明する波形図
【図7】 本発明の第3の実施形態に係る電子透かし埋め込み装置の構成を示すブロック図
【図8】 図7における透かし情報変換部の処理を説明するフローチャート
【図9】 本発明の第3の実施形態に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図
【図10】 従来技術について説明するための小数の値を持つ基底関数波形の重畳の様子を示す図
【図11】 他の従来技術について説明するための離散値を持つ基底関数波形の重畳の様子を示す図
【符号の説明】
10…埋め込み対象画像
11A,11B,…,11M,11N…部分領域
12−1,12−2,12−3,12−4…小領域成分抽出部
14−1,14−2,14−3,14−4…基底関数重畳部
15…透かし情報
17…再構成部
18…埋め込み済み画像
20…埋め込み済み画像
22−1,22−2,22−3,22−4…小領域成分抽出部
24−1,24−2,24−3,24−4…基底関数相関判定部
25…透かし情報
30…埋め込み対象画像
31…透かし情報
32…基底関数重畳波形合成部
34…確率的離散化部
36…波形重畳部
37…埋め込み済み画像
41…小数部分離部
42…乱数生成部
43…比較部
44…加算部
50…埋め込み対象画像
51…透かし情報変換部
52−1,52−2,…,52−n…基底関数重畳部
53−1,53−2,…,53−n…成分抽出部
54…合成部
55…埋め込み済み画像
60…埋め込み済み画像
61−1,61−2,…,61−n…成分抽出部
63−1,63−2,…,63−n…相関値計算部
64…全体相関計算部
65…電子透かし検出部
66−1,66−2,…,66−n…透かし情報抽出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is an electronic watermark embedding method for embedding watermark information in digital data content such as voice, music, moving image, still image, etc. How and Digital watermark detection to detect watermark information from device and embedded content How and Relates to the device.
[0002]
[Prior art]
Digital watermarking is necessary for identification of copyright holders and users such as voice, music, video and still images converted into digital data, copyright holder's rights information, usage conditions for the data, and use Information such as confidential information and copy control information (these are called watermark information) is embedded so that it is not easy to perceive, and usage control is performed by detecting the watermark information from within the data as necessary. This technology protects copyright including copy control and promotes secondary use.
[0003]
[Digital watermark classification]
Conventionally, digital watermarking schemes for images can be broadly divided into a pixel domain utilization type and a frequency domain utilization type. The digital watermarking method using a pixel area directly embeds watermark information by changing pixel values. On the other hand, the digital watermarking method using the frequency domain is one that moves from the pixel domain to the frequency domain by orthogonal transformation, and after embedding in the frequency domain, returns to the pixel domain from the frequency domain again by inverse orthogonal transformation. is there. The watermark information is embedded as a wave.
[0004]
[Digital watermarking using frequency domain]
As a digital watermarking method using frequency domain, for example, reference [1] Koch, E. and Zhao, J., “Towards Robust and Hidden Image Copyright Labeling,” Proceedings of 1995 IEEE Workshop on Nonlinear Signal and Image Processing, 452 -455, June 20-22, 1995.) [2] Cox, IJ, Kilian, J., Leighton, T. and Shamoon, T., “Secure Spread Spectrum Watermarking for Multimedia,” NEC Research Institute, Technical There is a method described in Report 95-10, 1995. In these methods, the frequency component to be embedded is set from a low frequency to an intermediate frequency that is less affected by irreversible compression.
[0005]
[Digital watermarking using pixel area]
As a digital watermarking method using a pixel area, there is a method of embedding by changing the LSB of a pixel value. The change is performed by determining whether to add or reduce a certain amount of variation according to a pseudo-random number sequence (PN sequence) or according to a mask pattern prepared in advance.
[0006]
[Digital watermarking by spread spectrum]
Spread spectrum refers to a communication method in which information is widely distributed and transmitted in a sufficiently large band as compared with a band necessary for a signal to be communicated. Excellent resistance to noise on the transmission line. By considering the original content as a carrier wave, watermark information as a desired wave, and the influence of irreversible compression as interference waves (noise), the spread spectrum concept is applied to digital watermark technology to improve robustness to irreversible compression, etc. There is a method.
[0007]
As a digital watermarking method by spread spectrum, diffusion in the pixel region (Ref. [3] Smith, JR and Comiskey, BO, “Modulation and Information Hiding in Images,” Information Hiding, 207-226, 1996. and Reference [4] Yuko Onishi, Kazuhiro Oka and Kokoo Matsui, “Watermark signatures for images using PN sequences,” SCIS 97, 26B, 1997.) and spreading in the frequency domain (see the previous document [2]) have been proposed. The Cox method and Onishi method are sometimes referred to as a perturbation method and a direct sequence spread spectrum, respectively.
[Diffusion in the frequency domain (perturbation method)]
In the method of document [2], watermark information is embedded by orthogonally transforming pixel values, and watermark information is diffused and embedded in the frequency domain. Spreading is performed by changing the values of a plurality of frequency components according to a random number sequence in the frequency domain. After spreading, inverse orthogonal transform is performed. The watermark information is detected by performing orthogonal transform on the pixel value, and determining the correlation value between the embedded frequency component value and the random number sequence used for embedding. Since the embedded watermark information is distributed over the entire image (block) in the pixel area, it is robust to various operations. Further, if the frequency component in which the watermark information is embedded is in the low intermediate frequency region, the watermark information is not easily lost even by the low frequency pass filter.
[0008]
[Diffusion in the pixel area (direct diffusion method)]
On the other hand, in the method of document [4], embedding of watermark information is directly diffused by multiplying a pixel value by a PN (pseudo-random noise) sequence. Orthogonal transformation is performed on the obtained image, watermark information is embedded in the frequency domain, and inverse orthogonal transformation is performed again. Then, despreading is performed by multiplying the pixel value by the same PN sequence. In the detection of watermark information, pixel values are directly diffused by a PN sequence. An orthogonal transform is performed on the obtained image, and determination is made from the value of the frequency component into which the watermark information is embedded.
[0009]
[Digital watermark detection]
In the digital watermark method using spread spectrum, the digital watermark is extracted by evaluating a correlation value between the pseudo random number sequence used in embedding and the value of the pixel or frequency component of the image to be detected.
[0010]
For example, in the method of document [2], the frequency component value represented by the following equation is obtained from the pixel value f (x, y).
[0011]
[Expression 1]
Figure 0003643509
[0012]
From this frequency component value, a predetermined number (n) of frequency components having a large absolute value are selected from the frequency components excluding the DC component, and according to a pseudo random number sequence Wi according to N (0, 1), Embedding is performed by changing to F ′ (ui, vi) = F (ui, vi) × (1 + αwi) and then returning to the pixel value by inverse orthogonal transformation.
[0013]
On the other hand, when detecting a digital watermark, a frequency component F is detected from an image to be detected. * (u i , V i ) Is determined, and whether or not a digital watermark is embedded is determined based on whether or not an amount called similarity expressed by the following formula exceeds a predetermined threshold.
[0014]
[Expression 2]
Figure 0003643509
[0015]
Also, in the method of document [4], in embedding, after multiplying a pixel value f (x, y) by a pseudo random number sequence p (x, y) having a value of {−1, 1}, Find the frequency component of the following equation.
[0016]
[Equation 3]
Figure 0003643509
[0017]
Here, m is a parameter representing the strength of embedding, and its code represents 1 and 0 of bits of watermark information.
Then, the direct current component is embedded by changing the following equation.
[0018]
[Expression 4]
Figure 0003643509
[0019]
On the other hand, when detecting a digital watermark, a frequency component F is detected from an image to be detected. * (u i , V i ) And the sign of the following expression is determined to determine whether the watermark information is 1 or 0.
[0020]
[Equation 5]
Figure 0003643509
[0021]
In the two conventional examples described above, 1-bit information indicating whether a digital watermark is embedded or whether 0 or 1 is embedded is determined.
[0022]
In reference [3], a plurality of mutually orthogonal basis functions φ i Prepare (x, y). These basis functions are pseudo-random numbers. The embedding is performed according to the following formula.
[0023]
[Formula 6]
Figure 0003643509
[0024]
On the other hand, detection is performed by obtaining a value of the following equation and comparing it with a certain threshold value.
[0025]
[Expression 7]
Figure 0003643509
[0026]
Where f * (x, y) is the pixel value of the detection target image. In this method, as many as the number of bases to be prepared can be embedded. However, it was necessary to prepare as many pseudorandom functions assured orthogonality.
In the previous proposal by the inventors (Reference [5] Hirofumi Muratani, Taku Kato, Naoki Endo, “Digital watermark embedding device and digital watermark detection device”, Japanese Patent Application No. 10-340019, 1998.) Based on the method, embedding is performed using bit b of the watermark information for the frequency component of the following equation obtained by orthogonally transforming the image obtained by multiplying the pseudorandom number sequence i Every frequency component F (u i , V i The watermark information is expressed by changing the value of).
[0027]
[Equation 8]
Figure 0003643509
[0028]
Compared with the method of Reference [3], this method automatically satisfies the orthogonality of the basis from the property of the basis of the orthogonal transformation, regardless of the property of the pseudorandom number sequence, and the method of Reference [4]. Compared with the method, it has a feature that there is a method in which the number of bits is increased and the cost of orthogonal transformation is omitted.
[0029]
[Multi-bit digital watermark]
In actual application of digital watermarking, it is necessary to embed multi-bit information such as right holder information, user information, and usage control information. In response to this requirement, there has been considered a method of diverting a digital watermark method for embedding 1-bit watermark information to a method for embedding multi-bit watermark information.
[0030]
The first method is a method in which an embedding target image is divided into a plurality of blocks, and watermark information is embedded in each block bit by bit. However, this method has a drawback that, when a part of an embedding target image is cut out, information on bits embedded in a block in that part is accidentally lost.
[0031]
The second method is to use the space of the pseudo random number sequence. In this method, n pseudo-random number sequences having small correlations are prepared, each bit of watermark information is assigned to each of them, and they are embedded so as to be superimposed.
[0032]
In the case of the space domain utilization type, the fully spread version described in the document [3] and the embedding for a plurality of frequency components in the document [5] are examples of the second method. In the case of using the frequency domain, for example, reference [6] Herrigel, Alexander, Nasir Memon and Minerva M. Yeung, “Secure Copyright Protection Techniques for Digital Images,” Second Information Hiding Workshop, 169-190, 1998. Is disclosed. According to this second method, even if a part of the image is lost, there is a possibility that any bit of the watermark information can be restored from the other part. However, in the method of document [6], instead of preparing a plurality of pseudo-random number sequences, one pseudo-random number sequence is shifted and used, and encoding is performed using the offset value. In this method, the pseudo-random number sequence needs to have no autocorrelation.
[0033]
[Discrete value superposition problem]
When the second method described above is applied to the frequency domain as in the document [6], the frequency component value is expressed by a continuous value (decimal number), so that each piece of watermark information as shown in FIG. Even if the basis function corresponding to the bit is superimposed and then proper normalization is performed in consideration of the influence on the image quality as shown in FIG. 10B, the shape of the superimposed function is maintained. There is no fear that the watermark information will be lost greatly.
[0034]
On the other hand, when the same method is applied to the spatial region (pixel region) as in [3], after the basis function waveform corresponding to each bit of the watermark information is superimposed as shown in FIG. In consideration of the influence on the image quality, normalization is performed as shown in FIG. 11 (b), and when re-discretization is performed as shown in FIG. 11 (c), the shape of the superimposed function waveform is obtained. Is greatly impaired, and watermark information may be largely lost due to rounding errors. If normalization is not performed in order to leave the superimposed function waveform shape, the effect on the image becomes large.
[0035]
[Determination and extraction of digital watermark]
In the digital watermark technology, there are processes of detection and extraction in a digital watermark detection apparatus. Determination is processing for determining whether or not a digital watermark is embedded in the content. On the other hand, extraction is a process of extracting and reading embedded watermark information.
[0036]
For this reason, there is a method of embedding watermark information for determination (information specifying the presence or absence of a digital watermark) in the content in addition to the original watermark information to be extracted. The latter watermark information identifies whether the extracted watermark information is correct watermark information or whether it is accidentally read as watermark information even though the watermark information is not actually embedded. Because. However, embedding two types of different watermark information has a problem of increasing the influence on the quality of content.
[0037]
Further, in a digital watermark detection apparatus that extracts watermark information after determining whether or not a digital watermark is embedded and determining that the digital watermark is embedded, extraction processing is performed after waiting for a determination process. There is a delay in the processing time for performing. This problem can be solved by performing the extraction process in parallel without waiting for the determination process, but there is a problem that the hardware cost for parallelization increases.
[0038]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional digital watermark technology, in order to embed watermark information consisting of a plurality of bits, in the method of dividing the embedding target content into a plurality of blocks and embedding the watermark information one bit at a time, If a part of the watermark information is clipped, the watermark information of the clipped part is lost, and the method of superimposing the basis function waveform corresponding to each bit of the watermark information to normalize and re-discretize The watermark information may be lost due to rounding errors.
[0040]
Therefore, an object of the present invention is to embed a digital watermark in which watermark information is unlikely to be lost when embedding a plurality of bits of watermark information. How and Device and digital watermark detection How and To provide an apparatus.
[0043]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the digital watermark embedding device for embedding a plurality of bits of watermark information in the embedding target content according to the present invention, the embedding target content divided into a plurality of partial regions each including a plurality of small regions Is entered. A plurality of extraction means are provided corresponding to a set of small areas one by one selected from each partial area of the embedding target content, and information on the corresponding small areas is extracted by these extraction means.
[0044]
A plurality of basis function superimposing means superimposes a value of a basis function waveform that changes corresponding to each bit in the watermark information by a plurality of basis function superimposing means to the information extracted by each of these extracting means. Are reconstructed as embedded content.
[0045]
On the other hand, in the digital watermark detection apparatus for detecting watermark information from embedded content in which a plurality of bits of watermark information is embedded in this way, a small region selected one by one from each partial region of the input embedded content A plurality of extraction means are provided corresponding to each set, and the information of the small regions of the corresponding set is extracted by these extraction means.
[0046]
The information extracted by each of these extraction means is input to a plurality of correlation determination means, and each bit of the watermark information is determined by determining the correlation with the basis function waveform corresponding to each bit in the watermark information. Is extracted.
[0047]
In the above-described digital watermark embedding / detection device of the present invention, the basis function waveform corresponding to each bit of the watermark information is embedded in a small area dispersed throughout the embedding target content, so that the embedded content is partially lost. Even in such a case, the watermark information is easily reproduced from the information of the basis function waveform remaining in the other portions.
[0048]
In addition, in the method of superimposing the basis function waveform corresponding to each bit of the watermark information on the same pixel, the shape of the superimposed basis function waveform is greatly impaired due to rounding errors due to the normalization and re-discretization required at this time. In contrast, in the present invention, the basis function waveform corresponding to each bit of the watermark information is distributed in different small regions, so that the normality that causes such a problem is lost. And re-discretization are not required.
[0056]
Furthermore, according to the present invention, there is provided a storage medium that stores content embedded with watermark information by the above-described digital watermark embedding apparatus.
[0057]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram of a content distribution system to which a digital watermark embedding device 1 and a digital watermark detection device 2 of the present invention are applied.
Content to be embedded, such as images and sounds, and watermark information (multi-bit watermark information) consisting of a plurality of bits are input to the digital watermark embedding device 1, and the embedded content obtained here includes a storage medium for storing the content It distributes via the route 3. The digital watermark detection apparatus 2 detects multi-bit watermark information.
[0058]
Embodiments of a digital watermark embedding device and a digital watermark detection device according to the present invention will be described below.
(First embodiment)
In the present embodiment, a digital watermark embedding device and a digital watermark detection device are described in which, when embedding watermark information consisting of a plurality of bits, even if a part of an embedding target image is cut off, the watermark information is not easily lost.
[0059]
First, the digital watermark embedding apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
An embedding target image 10 is input to the digital watermark embedding apparatus. The embedding target image 10 includes a plurality of portions each including four small regions written as (1,1) component, (2,1) component, (1,2) component, and (2,2) component, respectively. Are divided into regions 11A, 11B,..., 11M, 11N,.
[0060]
For example, the small area has a size of, for example, 4 pixels × 4 pixels, but is not limited thereto, and may be 1 pixel × 1 pixel or may be larger. The partial areas 11A, 11B,..., 11M, 11N,... Include four small areas in total, two in the horizontal direction and in the vertical direction, but may include a larger number of small areas. For example, the shape may be an elongated shape such that there are two small areas in the horizontal direction and one in the vertical direction.
[0061]
The embedding target image 10 includes a (1,1) component extraction unit 12-1, a (2,1) component extraction unit 12-2, a (1,2) component extraction unit 12-3, and a (2,2) component extraction unit. 12-4, a (1,1) component set 13-1, a (2,1) component set 13-2 selected from the partial areas 11A, 11B,..., 11M, 11N,. 1,2) component set 13-4 and (2,2) component set 13-4 are extracted. That is, in each of the component extraction units 12-1, 12-2, 12-3, and 12-4, as in the block division of the first method described in the section of [Multi-digitization of digital watermark] in the conventional technique, The components of the image data are extracted from the small areas distributed over the entire embedding target image 10, not from the area close to the area.
[0062]
Further, in each of the component extraction units 12-1, 12-2, 12-3, and 12-4, a small relative position in each partial region is set from the partial regions 11A, 11B,..., 11M, 11N,. Although the component of the area is extracted, the component of the small area having a different relative position in the partial area may be extracted. For example, the (1,1) component of the partial region 11A, the (2,1) component of the partial region 11B, the (1,2) component of the partial region 11M, and the (2,2) component of the partial region 11N are combined into one. Extracted by the component extraction unit, the (2,1) component of the partial region 11A, the (1,1) component of the partial region 11B, the (2,2) component of the partial region 11M, and the (1,2) component of the partial region 11N Are extracted by another component extraction unit as a set.
[0063]
The division of the embedding target image 10 and the extraction by the component extraction units 12-1, 12-2, 12-3, and 12-4 are actually buffers that temporarily store the data of the embedding target image 10. This can be realized by an operation for controlling reading from the memory (frame memory).
[0064]
The respective sets 13-1, 13-2, 13-3 of the (1,1) component, (2,1) component, (1,2) component, and (2,2) component extracted in this way 13-4 is input to the first basis function superimposing unit 14-1, the second basis function superimposing unit 14-2, the third basis function superimposing unit 14-3, and the fourth basis function superimposing unit 14-4, respectively. Bit watermark information, in this example, a basis function waveform whose polarity changes in accordance with each value of the first bit, the second bit, the third bit, and the fourth bit of the watermark information 15 consisting of 4 bits is superimposed. The
[0065]
However, in some cases, the embedded image 20 is subjected to operations such as irreversible compression and D-A-D (Digital-Analog-Digital) conversion after embedding, and is processed into data slightly different from that immediately after embedding. There may be.
[0066]
After the basis function waveforms are superimposed in this manner, the (1,1) component set 16-1, the (2,1) component set 16-2, the (1,2) component set 16-3, (2,2 ) The component set 16-4 is input to the reconstructing unit 17 and synthesized so as to be located in a region corresponding to each of the images, thereby having the same content as the embedding target image 10 and the watermark information 15 Embedded in the embedded image 18 is reconstructed.
[0067]
Next, a digital watermark detection apparatus corresponding to the digital watermark embedding apparatus of FIG. 2 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The embedded image 20 is input to the digital watermark detection apparatus. The embedded image 20 is the same image as the embedded image 18 output from the digital watermark embedding apparatus of FIG. 1, and each includes a (1,1) component, a (2,1) component, and a (1,2) It is divided into a plurality of partial areas each including four small areas written as a component and (2,2) component.
[0068]
The embedded image 20 includes a (1,1) component extraction unit 22-1, a (2,1) component extraction unit 22-2, a (1,2) component extraction unit 22-3, and a (2,2) component extraction unit. 22-4, a (1,1) component set 23-1, a (2,1) component set 23-2, and a (1,2) component set 23-3 selected from each partial region, The (2,2) component set 23-4 is extracted.
[0069]
The division of the embedded image 20 as described above and the extraction by the component extraction units 22-1, 22-2, 22-3, and 22-4 are actually buffers that temporarily store the data of the embedded image 20. This can be realized by an operation for controlling reading from the memory (frame memory).
[0070]
The (1,1) component set 23-1, the (2,1) component set 23-2, the (1,2) component set 23-3, and the (2,2) component extracted in this way The set 23-4 is assigned to the first basis function correlation determining unit 24-1, the second basis function correlation determining unit 24-2, the third basis function correlation determining unit 24-3, and the fourth basis function correlation determining unit 24-4. The information of the first bit, the second bit, the third bit, and the fourth bit of the 4-bit watermark information 25, which is multi-bit watermark information, is respectively input.
[0071]
That is, in the basis function correlation determination units 24-1, 24-2, 24-3, and 24-4, the input sets 23-1, 23-2, 23-3, and 23-4 and watermark information are input. Embedded by determining the correlation with the first, second, third, and fourth basis function waveforms prepared corresponding to the first bit, second bit, third bit, and fourth bit, respectively. The watermark information 25 is output by determining “1”, “0” of the first, second, third, and fourth bits of the watermark information.
[0072]
According to the configuration of the present embodiment described above, the problems of the conventional digital watermark multi-bit technology can be solved.
First, in the first method described in the section of [Multi-bit digital watermarking], the embedding target image is divided into a plurality of blocks, and watermark information is embedded in each block one bit. When a part of the image is lost, for example, by cutting the completed image, the bits of the watermark information embedded in the block included in the lost part are lost, and the watermark information cannot be detected correctly.
[0073]
On the other hand, in the present embodiment, the basis function waveform corresponding to each bit of the watermark information is embedded in a small area dispersed throughout the embedding target image 10, so that the embedded image 18 is lost due to partial clipping or the like. Even in this case, it is possible to easily reproduce the watermark information from the information of the basis function waveform remaining in other portions.
[0074]
Further, in the conventional second method described in [Multi-biting of digital watermark], watermark information embedding by the fully spread version described in the document [3] applied to the spatial domain is shown in FIG. As explained, after superimposing the basis function waveform corresponding to each bit of the watermark information on the same pixel, normalization and re-discretization, the shape of the basis function waveform superimposed by the rounding error is greatly impaired, There was a risk that the watermark information would be lost.
[0075]
On the other hand, in this embodiment, the basis function waveform corresponding to each bit of the watermark information is distributed in different small areas, so that a plurality of basis function waveforms are formed on the same pixel as in the case of embedding watermark information by a fully spread version. The normalization and re-discretization processes that are necessary in accordance with the superposition are not necessary. Therefore, there is no problem that the watermark information is lost due to a rounding error caused by re-discretization.
[0076]
(Second Embodiment)
Next, as a second embodiment of the present invention, when embedding a plurality of bits of watermark information as in the first embodiment, the watermark information is lost even when a part of the embedding target image is cut off. A digital watermark embedding apparatus and a digital watermark detection apparatus which are difficult to be described will be described.
First, the digital watermark embedding apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The digital watermark embedding apparatus receives an embedding target image 30 and watermark information 31 including a plurality of bits. The watermark information 31 is input to the basis function waveform synthesizer 32, and a plurality of basis function waveforms prepared corresponding to each bit of the watermark information 31 are superimposed after the polarity corresponding to the value of the corresponding bit is given ( Synthesized) and normalization is performed, so that a synthesized waveform 33 is generated.
[0077]
That is, in the basis function waveform synthesizer 32, the basis function waveform prepared corresponding to each bit of the watermark information 31 corresponds to the value of the bit corresponding to the watermark information 31, for example, the value of the bit is “1”. If it is “0”, the polarity (sign) is inverted and then superimposed on the basis function waveform corresponding to the value of other bits, and further normalized in consideration of the effect on image quality. As a result, a composite waveform 33 is output.
[0078]
The synthesized waveform 33 output from the basis function waveform synthesizing unit 32 is input to the probabilistic discretizing unit 34, and is re-discretized so that the decimal point is reflected in the output as described later. A normalized waveform 35 is output. The discretized waveform 35 output from the stochastic discretizer 34 is superimposed on the embedding target image 30. Unlike the conventional discretization unit that performs re-discretization, the stochastic discretization unit 34 is configured to reduce the influence of rounding errors, and its specific configuration is shown in FIG.
[0079]
In the stochastic discretization unit 34 shown in FIG. 5, the composite waveform 33 from the basis function waveform synthesis unit 32 is input to the fraction part separation unit 41, and each amplitude value of the composite waveform 33 is separated into an integer part and a fraction part. Is done. The integer part is directly input to the adder 44, and the decimal part is input to the adder 44 via the comparator 43. The comparison unit 43 compares the decimal part with a given decimal number sequence, in this example, a uniform random number that takes a value within the range [0, 1] output from the random number generation unit 42, and A value that takes 0 or 1 according to the magnitude relationship is output.
[0080]
Then, the output of the comparison unit 43 and the integer part are added by the addition unit 44 and become the output of the stochastic discretization unit 34. By performing such processing over the entire synthesized waveform 33, that is, for each pixel, a discretized waveform 35 is obtained.
[0081]
FIG. 6 shows an example of the synthesized waveform 33 and the discretized waveform 35. As a result of the above-described processing of the stochastic discretization unit 34, the fractional part of the amplitude value of the composite waveform 33 is reflected in the amplitude value of the discretization waveform 35. Therefore, this occurs in the conventional re-discretization as described in FIG. There is no rounding error due to truncation of the fractional part, and the problem of loss of watermark information due to this is solved.
[0082]
In the above example, the output is determined by the comparison unit 43 using the random number generated by the random number generation unit 42. Instead, for example, [0, 1] is equally divided into m sections, When the decimal part takes a value within the interval of [k / m, (k + 1) / m], the output of the comparison unit 43 becomes “1” at a frequency of (k + 1) times (m + 1) times, otherwise It may be set to “0”. In that case, a round robin circuit may be used instead of the random number generator 42.
[0083]
As described above, according to the present embodiment, the basis function waveform synthesis unit 32 superimposes a plurality of basis function waveforms prepared corresponding to each bit of the watermark information 31 after the polarity corresponding to the value of the corresponding bit is given. Then, by re-discretizing the synthesized waveform 33 obtained by normalization by the stochastic discretization unit 34 having the configuration shown in FIG. 5, no rounding error occurs in the re-discretization. Therefore, it is possible to avoid the problem that the watermark information embedded in the embedded image 37 obtained by the waveform superimposing unit 36 is largely lost due to a rounding error.
[0084]
(Third embodiment)
Next, as a third embodiment of the present invention, a digital watermark embedding device and a digital watermark detection device for embedding watermark information having both functions of digital watermark determination and extraction with little influence on contents will be described.
[0085]
First, the digital watermark embedding apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The digital watermark embedding device receives an embedding target image 50, 1-bit detection watermark information a, and extraction watermark information including a plurality of (n) bits b1, b2,. Each of the bits b1, b2,..., Bn of the detection watermark information a and the extraction watermark information is information having a value of 1 or 0, and the watermark information conversion unit 51 uses these for determination and extraction. After being converted into each bit (ternary value) B1, B2,..., Bn of n-bit watermark information reflecting both of the watermark information, the first basis function superimposing unit 52-1, the second basis function superimposing unit 52 are converted. -2, the third basis function superimposing unit 52-3, ..., and the nth basis function superimposing unit 52-n.
[0086]
On the other hand, the embedding target image 50 is input to the first component extraction unit 53-1, the second component extraction unit 53-2,..., The nth component extraction unit 53-n, and these component extraction units 53-1, 53-. 2,..., 53-n, information on components (regions) on which the first, second,. The extracted components are input to the basis function superimposing units 52-1, 52-2,..., 52-n, and the first, second,.
[0087]
The components after the basis function waveform is superimposed by the basis function superimposing units 52-1, 52-2,..., 52-n are synthesized by the synthesis unit 54, reconstructed as one embedded image 55, and output. Is done.
[0088]
Next, the processing of the watermark information conversion unit 51 will be described using the flowchart shown in FIG.
The watermark information conversion unit 51 first checks whether the value of the detection watermark information a is 1 or 0 (step S1). When a = 1, that is, when a digital watermark is to be embedded, each bit bi ( It is checked whether the value of i = 1, 2,..., n) is 1 or 0 (step S2). As a result, if bi = 1, Bi = 1 is set (step S4), and if bi = 0, Bi = -1 is set (step S5). On the other hand, if a = 0 in step S1, that is, if no digital watermark is embedded, Bi = 0 is set (step S3).
[0089]
In the basis function superimposing units 52-1, 52-2,..., 52-n, the embedding target image 50 is converted according to the values (Bi) of the corresponding bits B 1, B 2,. The superposition of the basis function waveform to the corresponding component is controlled. That is, in the basis function superimposing units 52-1, 52-2,..., 52-n, when Bi = 0, the basis function waveform is not superimposed on the corresponding component of the embedding target image 50, and Bi = 1. In this case, the basis function waveform is superimposed with the same polarity, and when Bi = -1, the basis function waveform is superimposed after the polarity is inverted.
[0090]
Therefore, the embedded image 55 output from the synthesizing unit 54 is a watermark composed of a basis function superimposed waveform reflecting both information of the detection watermark information a and the extraction watermark information (b1, b2,..., Bn). Information will be embedded.
[0091]
As described above, in the digital watermark embedding device of this embodiment, the watermark information conversion unit 51 generates watermark information reflecting both the detection watermark information and the extraction watermark information of a plurality of bits, and the watermark information after the conversion Is used as a basis function waveform to be superimposed on each component extracted from the embedding target image 50, thereby creating an embedded image 55, which is compared with the conventional method of embedding individual watermark information for determination and for extraction. Thus, the influence on the quality of the embedded image 55 can be minimized.
[0092]
In this embodiment, when the basis function waveform corresponding to each bit of the watermark information is embedded in the embedding target image 50, it may be embedded in the same region as in the above-described fully spread version, or different blocks may be embedded. Alternatively, it may be embedded in tiles, or may be embedded in a set of spatially dispersed small regions as in the first embodiment.
[0093]
Furthermore, in the digital watermarking method using the spread spectrum using the space domain or the frequency domain, the pseudo random number sequence to be used may be divided into n partial pseudo random number sequences, and the bits of the watermark information may be associated with each. I do not care.
[0094]
Next, the digital watermark detection apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. This digital watermark detection apparatus is suitable for the embedded image obtained by the digital watermark embedding apparatus of FIG. 8, but is not limited to this, and the embedded image in which multi-bit watermark information is embedded. If so, it can be basically applied.
[0095]
The embedded image 60 is input to the digital watermark detection apparatus of FIG. This embedded image 60 is, for example, an image similar to the embedded image 18 output from the digital watermark embedding device of FIG. 1, and includes detection watermark information a and extraction watermark information (b1, b2,..., Bn). Watermark information reflecting both pieces of information is embedded as a basis function superimposed waveform.
[0096]
The embedded image 60 is input to the first component extraction unit 61-1, the second component extraction unit 61-2, ..., the nth component extraction unit 61-n, and these component extraction units 61-1 and 61- 2,... 61-n, information on the first, second,. The components extracted by the component extraction units 61-1, 61-2,..., 61-n are the first correlation value calculation unit 63-1, the second correlation value calculation unit 63-2,. The first, second,..., Nth correlation values ci (i), which are respectively input to the calculation unit 63-n and are correlation values with the first basis function waveform, the second basis function waveform,. = 1, 2,..., N) are obtained by calculation.
[0097]
The first, second,..., N-th correlation values c i thus obtained are the total correlation calculation unit 64, the first bit extraction unit 66-1, the second bit extraction unit 66-2,. 66-n. The overall correlation calculation unit 64 calculates a correlation value (overall correlation value) with the basis function waveform of the entire embedded image from the first, second,..., Nth correlation values ci. The overall correlation value C is calculated as the sum of absolute values of the first, second,..., Nth correlation values ci as shown in the following equation, for example.
[0098]
[Equation 9]
Figure 0003643509
[0099]
The calculated overall correlation value C is input to the digital watermark determination unit 65, where it is determined whether or not there is a digital watermark, that is, whether or not watermark information is embedded. This determination can be made based on whether or not the overall correlation value C exceeds a certain threshold value T. For example, if C> T, it is determined that the watermark information is embedded, otherwise it is not embedded.
[0100]
On the other hand, in the first bit extraction unit 66-1, the second bit extraction unit 66-2,..., The nth bit extraction unit 66-n, for example, by comparing each correlation value ci with a predetermined threshold value ti, Each bit of the watermark information for extraction is determined. For example, if ci> ti, the corresponding bit of the extraction watermark information is determined to be “1”, and if ci <ti, it is determined to be “0”. The first bit extraction unit 66-1, the second bit extraction unit 66-2,..., The nth bit extraction unit 66-n output these determination results as each bit bi of the watermark information (extraction watermark information). Is done.
[0101]
Here, the extraction watermark information extraction processing described above in the first bit extraction unit 66-1, the second bit extraction unit 66-2,..., The nth bit extraction unit 66-n is performed by the digital watermark detection unit 65. It is desirable to carry out according to the detection result of the presence or absence of the digital watermark. That is, the extraction watermark information is extracted only when the digital watermark detection unit 65 determines that the watermark information is embedded. Thereby, useless processing can be omitted.
[0102]
As described above, in the digital watermark detection apparatus of the present embodiment, the presence / absence of digital watermarks by the overall correlation determination unit 64 and the digital watermark detection unit 65 and the bit extraction units 66-1, 66-2,. The processing of extracting (bit determination) a plurality of bits of watermark information according to is performed based on the correlation values obtained by the correlation value calculation units 63-1, 63-2,..., 63-n. Compared with the method to be performed, the processing cost is low, and the processing delay is also reduced. In addition, it is possible to improve the processing speed while avoiding the problem of an increase in hardware due to parallel processing.
[0103]
Further, it is generally required that the determination of whether or not the watermark information is embedded has fewer errors than the extraction of the embedded watermark information (bit determination). The correlation value of many basis function waveforms is accumulated by the above determination to obtain the overall correlation value, and it is determined whether or not the watermark information is embedded from the overall correlation value. Can do.
[0104]
In each of the above-described embodiments, the case where the content is an image (particularly a still image) has been described. However, the present invention can be similarly applied to content such as moving images and audio, and similar effects are expected. be able to. For example, when the first embodiment is applied to speech that is a one-dimensional signal, the speech waveform is divided into, for example, frames in the time axis direction, and each frame is divided into small regions such as subframes. The same processing may be performed.
[0105]
The first and second embodiments are basically digital watermarks using a spatial area (pixel area) of content, but the third embodiment also applies to digital watermarks using the frequency domain of content. Applicable.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the embedded function content is partially erased by embedding the basis function waveform corresponding to each bit of the watermark information in the form of being distributed in the small areas distributed over the entire content to be embedded. Even in such a case, watermark information can be easily detected, and normalization and re-discretization processing is not required as in the method of superimposing the basis function waveform corresponding to each bit of the watermark information on the same pixel. Therefore, there is no problem that the shape of the superimposed basis function waveform is damaged by a rounding error and the watermark information is largely lost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a content distribution system including a digital watermark embedding device and a detection device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the digital watermark embedding apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a digital watermark detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a digital watermark embedding apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a stochastic discretization unit in FIG.
FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the operation of the stochastic discretization unit.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a digital watermark embedding apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart for explaining processing of the watermark information conversion unit in FIG. 7;
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a digital watermark detection apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a superposition of basis function waveforms having decimal values for explaining the prior art
FIG. 11 is a diagram showing a superposition of basis function waveforms having discrete values for explaining another conventional technique;
[Explanation of symbols]
10 ... Image to be embedded
11A, 11B, ..., 11M, 11N ... Partial area
12-1, 12-2, 12-3, 12-4... Small region component extraction unit
14-1, 14-2, 14-3, 14-4 ... Basis function superimposing unit
15 ... Watermark information
17 ... Reconstruction part
18… Embedded image
20 ... Embedded image
22-1, 22-2, 22-3, 22-4... Small region component extraction unit
24-1, 24-2, 24-3, 24-4... Basis function correlation determination unit
25. Watermark information
30 ... Image to be embedded
31 ... Watermark information
32 ... Basis function superimposed waveform synthesis unit
34 ... Stochastic discretization unit
36: Waveform superimposing section
37 ... Embedded image
41 ... Decimal part separation part
42 ... random number generator
43. Comparison part
44 ... Adder
50 ... Images to be embedded
51. Watermark information conversion unit
52-1, 52-2,..., 52 -n.
53-1, 53-2,..., 53-n, component extraction unit
54. Composition unit
55… Embedded image
60 ... Embedded image
61-1, 61-2, ..., 61-n ... component extraction unit
63-1, 63-2, ..., 63-n ... correlation value calculation unit
64. Whole correlation calculation part
65: Digital watermark detection unit
66-1, 66-2, ..., 66-n ... Watermark information extraction unit

Claims (6)

埋め込み対象コンテンツに対してn(複数)ビットの透かし情報を埋め込み、埋め込み済みコンテンツを得る電子透かし埋め込み方法において、In a digital watermark embedding method for embedding n (plurality) bits of watermark information in an embedding target content to obtain embedded content,
n個の小領域をそれぞれ含む複数の部分領域に分割された埋め込み対象コンテンツを入力するステップと、  inputting the embedding target content divided into a plurality of partial areas each including n small areas;
入力された埋め込み対象コンテンツの各部分領域から一つずつ選択された小領域をそれぞれ含むn個の小領域群の情報を前記抽出するステップと、  Extracting the information of n small area groups each including a small area selected one by one from each partial area of the input content to be embedded;
抽出された前記n個の小領域群の情報に対して、前記透かし情報中の各ビットの値にそれぞれ対応して変化する基底関数波形を重畳するステップと、  Superposing a basis function waveform that changes corresponding to the value of each bit in the watermark information on the extracted information of the n small area groups;
前記基底関数波形が重畳された情報を前記埋め込み済みコンテンツとして再構成するステップとを具備することを特徴とする電子透かし埋め込み方法。  And reconstructing information on which the basis function waveform is superimposed as the embedded content.
埋め込み対象コンテンツに対してn(複数)ビットの透かし情報を埋め込み、埋め込み済みコンテンツを得る電子透かし埋め込み装置において、
n個の小領域をそれぞれ含む複数の部分領域に分割された埋め込み対象コンテンツを入力する手段と、
入力された埋め込み対象コンテンツの各部分領域から一つずつ選択された小領域をそれぞれ含むn個の小領域群の情報を抽出する複数の抽出手段と、
前記複数の抽出手段により抽出された前記n個の小領域群の情報に対して、前記透かし情報中の各ビットの値にそれぞれ対応して変化する基底関数波形を重畳する複数の基底関数重畳手段と、
前記複数の基底関数重畳手段の出力を前記埋め込み済みコンテンツとして再構成する再構成手段とを具備することを特徴とする電子透かし埋め込み装置。
In a digital watermark embedding device that embeds n (plurality) bits of watermark information in an embedding target content and obtains embedded content,
means for inputting content to be embedded divided into a plurality of partial areas each including n small areas;
A plurality of extraction means for extracting information of n small area groups each including a small area selected one by one from each partial area of the embedded content to be embedded;
A plurality of basis function superimposing means for superimposing a basis function waveform that changes corresponding to the value of each bit in the watermark information to the information of the n small area groups extracted by the plurality of extracting means. When,
An electronic watermark embedding apparatus comprising: reconstructing means for reconstructing outputs of the plurality of basis function superimposing means as the embedded content.
n(複数)ビットの透かし情報が埋め込まれた埋め込み済みコンテンツから透かし情報を検出する電子透かし検出方法において、In a digital watermark detection method for detecting watermark information from embedded content in which watermark information of n (plurality) bits is embedded,
n個の小領域をそれぞれ含む複数の部分領域に分割された埋め込み済みコンテンツを入力するステップと、inputting embedded content divided into a plurality of partial areas each including n small areas;
入力された埋め込み済みコンテンツの各部分領域から一つずつ選択された小領域をそれぞれ含むn個の小領域群の情報を抽出するステップと、  Extracting information on n small area groups each including a small area selected one by one from each partial area of the input embedded content;
抽出された前記n個の小領域群の情報と前記透かし情報中の各ビットにそれぞれ対応する基底関数波形との相関を判定して前記透かし情報の各ビットを検出するステップとを具備することを特徴とする電子透かし検出方法。  Determining the correlation between the extracted information of the n small area groups and the basis function waveform corresponding to each bit in the watermark information, and detecting each bit of the watermark information. A digital watermark detection method.
n(複数)ビットの透かし情報が埋め込まれた埋め込み済みコンテンツから透かし情報を検出する電子透かし検出装置において、
n個の小領域をそれぞれ含む複数の部分領域に分割された埋め込み済みコンテンツを入力する手段と、
入力された埋め込み済みコンテンツの各部分領域から一つずつ選択された小領域をそれぞれ含むn個の小領域群の情報を抽出する複数の抽出手段と、
前記複数の抽出手段により抽出された前記n個の小領域群の情報と前記透かし情報中の各ビットにそれぞれ対応する基底関数波形との相関を判定して前記透かし情報の各ビットを検出する複数の相関判定手段とを具備することを特徴とする電子透かし検出装置。
In an electronic watermark detection apparatus for detecting watermark information from embedded content in which watermark information of n (plurality) bits is embedded,
means for inputting embedded content divided into a plurality of partial areas each including n small areas;
A plurality of extraction means for extracting information of n small area groups each including a small area selected one by one from each partial area of the input embedded content;
A plurality of bits for detecting each bit of the watermark information by determining a correlation between the information of the n small area groups extracted by the plurality of extracting means and a basis function waveform corresponding to each bit in the watermark information. And a correlation determination unit.
請求項1に記載の電子透かし埋め込み方法によって透かし情報が埋め込まれたコンテンツを格納した記憶媒体。A storage medium storing content embedded with watermark information by the digital watermark embedding method according to claim 1. 請求項2に記載の電子透かし埋め込み装置によって透かし情報が埋め込まれたコンテンツを格納した記憶媒体。A storage medium storing content embedded with watermark information by the digital watermark embedding apparatus according to claim 2.
JP28065399A 1999-09-30 1999-09-30 Digital watermark embedding method and apparatus, and digital watermark detection method and apparatus Expired - Fee Related JP3643509B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28065399A JP3643509B2 (en) 1999-09-30 1999-09-30 Digital watermark embedding method and apparatus, and digital watermark detection method and apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28065399A JP3643509B2 (en) 1999-09-30 1999-09-30 Digital watermark embedding method and apparatus, and digital watermark detection method and apparatus

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004368241A Division JP3910987B2 (en) 2004-12-20 2004-12-20 Digital watermark embedding method and apparatus
JP2004368271A Division JP4018691B2 (en) 2004-12-20 2004-12-20 Digital watermark embedding method and apparatus, and digital watermark extraction / determination method and apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001103291A JP2001103291A (en) 2001-04-13
JP3643509B2 true JP3643509B2 (en) 2005-04-27

Family

ID=17628064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28065399A Expired - Fee Related JP3643509B2 (en) 1999-09-30 1999-09-30 Digital watermark embedding method and apparatus, and digital watermark detection method and apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3643509B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1226860C (en) * 2001-09-03 2005-11-09 佳能株式会社 Image processing apparatus and image processing method and program and storage media
JP4221945B2 (en) 2002-05-01 2009-02-12 コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 Image encryption apparatus, system, and program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001103291A (en) 2001-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6246775B1 (en) Method and appartus for superposing a digital watermark and method and apparatus for detecting a digital watermark
JP4181489B2 (en) Data processing apparatus and data processing method
JP3431593B2 (en) Content generation device, digital watermark detection device, content generation method, digital watermark detection method, and recording medium
EP0981902B1 (en) Watermark detection
Mathai et al. Hardware implementation perspectives of digital video watermarking algorithms
US6792130B1 (en) System and method for embedding a watermark signal that contains message data in a digital image
US7461256B2 (en) Generating watermark signals
CN101297320A (en) A method of embedding data in an information signal
JP4197307B2 (en) Digital watermark detection apparatus, detection method thereof, and program
KR100362801B1 (en) Method and apparatus for watermark detection for specific scales and arbitrary shifts
CN1462439A (en) Generation and detection of watermark robust against resampling of audio signal
EP1619873A1 (en) Watermark information embedding device and method, watermark information detecting device and method, watermarked document
EP1297492B1 (en) Watermark embedding method and arrangement
US20060075239A1 (en) Embedding multiple watermarks
JP4094842B2 (en) Data detection and playback device
JP3643509B2 (en) Digital watermark embedding method and apparatus, and digital watermark detection method and apparatus
JP2003169205A (en) Method and apparatus for embedding digital watermark, and method and apparatus for detecting digital watermark
JP3910987B2 (en) Digital watermark embedding method and apparatus
JP4018691B2 (en) Digital watermark embedding method and apparatus, and digital watermark extraction / determination method and apparatus
JP2007506128A (en) Apparatus and method for watermarking multimedia signals
CN1462440A (en) Watermarking
JP4212422B2 (en) Data encoding apparatus, data encoding method, data detection apparatus, and data detection method
JP4121907B2 (en) Data processing apparatus and method
JP2003235016A (en) Data processing apparatus
KR20100007616A (en) The adaptive watermarking method for converting digital to analog and analog to digital

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040826

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041019

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041220

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050125

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050128

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080204

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090204

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100204

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100204

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110204

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120204

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120204

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130204

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140204

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees