JP3675745B2 - 付加データ埋め込み装置、付加データ埋め込み方法及び付加データ埋め込みプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる電子透かしを利用して例えば画像データ等の著作物にかかわる原データに対して付加データを埋め込む付加データ埋め込み装置、付加データ埋め込み方法及び付加データ埋め込みプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、いわゆるコンパクトディスク（Compact Disc）、ＭＤ（Mini Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）といった記録媒体やインターネット等の普及に伴い、複製や改竄が極めて容易とされる著作物たるディジタルデータについての違法な複製による著作権侵害が問題となっている。そこで、この問題に対処するため、例えば、いわゆる"COPY ONCE"や"NEVER COPY"といったディジタルデータの複製制御のための情報や著作権者表示のための著作権情報を付加データとして静止画像や動画像といった画像データや音声や音楽といった音声データ等の原データに対して埋め込む技術である電子透かし（Digital Watermark, Digital Data Embedding, Digital Data Hiding）が提案されている。
【０００３】
電子透かしは、例えば、画像データに対して付加データを埋め込む場合には、原データたる画像データの質を維持しつつ人間の視覚では視認しがたい形態で付加データを埋め込み、また、音声データに対して付加データを埋め込む場合には、原データたる音声データの質を維持しつつ人間の聴覚では聴取しがたい形態で付加データを埋め込む技術である。
【０００４】
このような電子透かし情報として原データに対して埋め込まれた付加データは、原データを複製しようとする場合、記録装置によって検出される。これにより、電子透かし処理においては、検出された付加データに応じて、データの流通経路や使用権の有無の検査や、複製制御情報の検証を行うことができ、原データについての違法な複製を防止することができる。
【０００５】
電子透かしに求められる第１の条件は、上述したように、埋め込まれた付加データが人間に知覚しがたいこと（invisible）であり、第２の条件は、付加データが埋め込まれたデータに対して第三者が人為的に加工を施した場合であっても、埋め込まれた付加データが失われないこと（robust）である。これらの２つの条件は、互いにトレードオフの関係にある。一般に、このような情報処理技術による電子透かしの埋め込み手法は、原データにおいて、人間に知覚されやすい領域では付加データを強く埋め込み、人間に知覚されにくい領域では付加データを弱く埋め込むように設計されている。
【０００６】
例えば、静止画像を対象にした電子透かし処理においては、"±１"からなる付加データＷＭと画像データＩの輝度値とを加算することにより、電子透かしが埋め込まれた画像データＩ'が求められる。また、電子透かし処理においては、次式（１）に示すように、埋め込み対象とされる画素値に応じて、付加データＷＭに対して"α・Ｉ"を乗算することにより、付加データＷＭの埋め込み強度を変化させることもできる。これは、人間が有する視覚的特性は、ピクセルの輝度値が明るい領域ほど、そのピクセルへの変更がディスプレイ装置上で検知されにくいという性質を有することを利用したものである。
【０００７】
【数１】
【０００８】
さらに、電子透かし処理としては、Digimarc Corporationによって開示されたUS Patent 5,748,763に記載されているものがある。この手法は、図９に示すように、２つの変調器１０１，１０２と、加算器からなる埋め込み器１０３とを備える電子透かし埋め込み装置１００によって実現することができる。すなわち、電子透かし埋め込み装置１００は、原画像データＩと埋め込むべき付加データＷＭとを第１の変調器１０１に供給し、付加データＷＭを埋め込むべき原画像データＩにおける領域の輝度値に応じて、ローカルパラメータと称される関数によって領域毎の埋め込み強度を決定して変調器１０１によって変調する。また、電子透かし埋め込み装置１００は、変調器１０１によって変調された付加データを第２の変調器１０２に供給し、グローバルパラメータと称される原画像データＩ全体での埋め込み強度を決定して変調器１０２によって変調する。そして、電子透かし埋め込み装置１００は、変調器１０２によってレベルが制御された付加データを埋め込み器１０３によって原画像データに対して埋め込み、付加データＷＭが埋め込まれた画像データＩ'を出力する。
すなわち、この手法は、原画像データＩが有する性質に応じて、変調器１０１によって付加データＷＭを変調し、さらに、画像データ全体に対する埋め込み強度を変調器１０２によって決定し、付加データＷＭを埋め込むものである。
【０００９】
ところで、上述した手法においては、原画像データＩに応じて付加データＷＭの埋め込み強度を変化させようとする場合には、埋め込み対象とされる画素値に応じた乗算や関数式といった計算を行う必要があることから、ソフトウェアによって実現する場合にはＣＰＵ（Central Processing Unit）の消費パワーが多くなり、ハードウェアによって実現する場合には回路規模の増大化及び複雑化を招来するといった問題があった。特に、この手法は、原画像データＩに応じて付加データＷＭの埋め込み強度を変化させることを目的とするのであれば、グローバルパラメータとローカルパラメータとを用いることなく、原画像データＩに応じた付加データＷＭの埋め込み強度を参照テーブルとして記憶部等に記憶するのみで足りるところを、グローバルパラメータとローカルパラメータとによる計算を行うことから、処理のさらなる複雑化を招来することになる。
【００１０】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、原データと付加データとに基づいて、第三者が検知不可能であるように付加データの埋め込み強度を簡便に算出することができ、また、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データを埋め込むことができる付加データ埋め込み装置、付加データ埋め込み方法及び付加データ埋め込みプログラムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み装置であって、上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算手段と、上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅手段と、上記加算手段から供給される加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅手段と、上記第２の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分手段と、上記差分手段から供給された上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み手段とを備えることを特徴としている。
【００１２】
このような本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、非線形入出力特性を有する第１の増幅手段及び第２の増幅手段を用いて付加データを原データに応じて波形変形し、埋め込み手段によって原データに対して変形付加データを埋め込む。
【００１３】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み方法であって、上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算工程と、上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅工程と、上記加算工程にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅工程と、上記第２の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分工程と、上記差分工程にて得られた上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み工程とを備えることを特徴としている。
【００１４】
このような本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込む。
【００１５】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、原データに対して所定の付加データを埋め込むコンピュータ読み取り可能な付加データ埋め込みプログラムであって、上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算処理と、上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅処理と、上記加算処理にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅処理と、上記第２の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分処理と、上記差分処理にて得られた上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み処理とを備えることを特徴としている。
【００１６】
このような本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込む。
【００１７】
さらにまた、上述した目的を達成する本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み装置であって、上記原データに対して所定の変換処理を施す変換手段と、上記変換手段によって変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算手段と、上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅手段と、上記加算手段から供給される加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅手段と、上記第２の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分手段と、上記差分手段によって得られた上記変形付加データに対して、上記変換手段によって施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換手段と、上記逆変換手段から供給される変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み手段とを備えることを特徴としている。
【００１８】
このような本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、変換手段によって原データに対して所定の変換処理を施し、非線形入出力特性を有する第１の増幅手段及び第２の増幅手段を用いて付加データを原データに応じて波形変形し、埋め込み手段によって原データに対して変形付加データを埋め込む。
【００１９】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み方法であって、上記原データに対して所定の変換処理を施す変換工程と、上記変換工程にて変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算工程と、上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅工程と、上記加算工程にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅工程と、上記第２の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分工程と、上記差分工程にて得られた上記変形付加データに対して、上記変換工程にて施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換工程と、上記逆変換工程にて得られた変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み工程とを備えることを特徴としている。
【００２０】
このような本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、原データに対して所定の変換処理を施し、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込む。
【００２１】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、原データに対して所定の付加データを埋め込むコンピュータ読み取り可能な付加データ埋め込みプログラムであって、上記原データに対して所定の変換処理を施す変換処理と、上記変換処理にて変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算処理と、上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅処理と、上記加算処理にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅処理と、上記第２の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分処理と、上記差分処理にて得られた上記変形付加データに対して、上記変換処理にて施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換処理と、上記逆変換処理にて得られた変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み処理とを備えることを特徴としている。
【００２２】
このような本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、原データに対して所定の変換処理を施し、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込む。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
この実施の形態は、原データである原画像データに対して所定の周波数変換を施し、得られた周波数変換係数にディジタルデータの複製制御のための情報や著作権者表示のための著作権情報等の付加データをいわゆる電子透かし（Digital Watermark, Digital Data Embedding, Digital Data Hiding）として埋め込む電子透かし埋め込み装置である。この電子透かし埋め込み装置は、原画像データの視覚的特性によって付加データの波形を変形して電子透かしを埋め込むものであって、非線形回路を用いることにより、回路の簡略化を図ることができるものである。
【００２５】
まず、第１の実施の形態として示す電子透かし埋め込み装置について説明する。
【００２６】
図１に示すように、電子透かし埋め込み装置１０は、入力された原画像データＩと付加データＷＭとに対して加算処理を行う加算器１１と、入力された原画像データＩを増幅する第１の増幅器１２ａと、加算器１１によって得られた加算処理後画像データＩＷを増幅する第２の増幅器１２ｂと、増幅器１２ｂによって増幅されて得られた増幅後画像データＩＷ'と増幅器１２ａによって増幅されて得られた増幅後原画像データＩ'との差分をとる差分器１３と、この差分器１３によって得られた変形付加データＷＭＡを原画像データＩに対して埋め込む埋め込み器１４とを備える。
【００２７】
電子透かし埋め込み装置１０は、これらの各部をハードウェアで実現するのみならず、ソフトウェアで実現することもできる。電子透かし埋め込み装置１０は、ソフトウェアで実現する場合には、例えばパーソナルコンピュータや画像データを扱うことができる各種電子機器におけるＣＰＵ（Central Processing Unit）によって電子透かしを埋め込むための埋め込みプログラムを実行することにより、各部の機能を実現することができる。この埋め込みプログラムは、例えばいわゆるコンパクトディスク（Compact Disc）等の所定の記録媒体やインターネット等の伝送媒体によって提供されるものである。
【００２８】
加算器１１は、原画像データＩと付加データＷＭとに対して加算処理を行う。例えば、加算器１１は、次式（２）に示すように、付加データＷＭを定数β倍して原画像データＩに対して加算する。
【００２９】
【数２】
【００３０】
なお、上式（２）に示した演算を行って得られる加算処理後画像データＩＷは、原画像データＩが有する性質を考慮せずに付加データＷＭを埋め込んで得られる画像データと同一のものである。また、加算器１１は、上式（２）に示した演算を行うのではなく、例えば次式（３）に示すように、原画像データＩを定数β倍して付加データＷＭに対して加算するようにしてもよい。加算器１１は、得られた加算処理後画像データＩＷを増幅器１２ｂに供給する。
【００３１】
【数３】
【００３２】
増幅器１２ａは、原画像データＩを所定の特性に基づいて増幅する。また、増幅器１２ｂは、加算器１１から供給される加算処理後画像データＩＷを所定の特性に基づいて増幅する。ここで、増幅器１２ａ，１２ｂにおける入出力特性は、例えば図２に示すような特性曲線で表される。この特性曲線は、次式（４）に示す関数で表される。
【００３３】
【数４】
【００３４】
すなわち、増幅器１２ａ，１２ｂは、入力と出力との関係が非線形となる特性を有する。例えば、増幅器１２ａ，１２ｂは、画像データの輝度値を入力すると、この輝度値を２乗倍して出力する。なお、増幅器１２ａ，１２ｂは、上式（４）に示した関数で表される特性曲線に基づいて増幅するのではなく、他の特性曲線に基づいて増幅することもできる。この特性曲線の決定手法については、後述するものとする。以下では、説明の便宜上、増幅器１２ａ，１２ｂにおける入出力特性は、上式（４）で表されるものとする。
【００３５】
なお、電子透かし埋め込み装置１０は、原画像データＩ及び付加データＷＭに対応した増幅値を参照テーブルとして記憶する記憶部を備えるようにしてもよい。この場合、増幅器１２ａ，１２ｂは、それぞれ、この記憶部に記憶された参照テーブルを参照して、原画像データＩ及び算処理後画像データＩＷを増幅することができる。
【００３６】
このような増幅器１２ａは、増幅して得られた増幅後原画像データＩ'を差分器１３に供給するとともに、増幅器１２ｂは、増幅して得られた増幅後画像データＩＷ'を差分器１３に供給する。
【００３７】
差分器１３は、増幅後画像データＩＷ'と増幅後原画像データＩ'との差分をとる。すなわち、差分器１３は、次式（５）に示す演算を行う。この結果、差分器１３からの出力は、付加データＷＭが原画像データＩに応じて波形変形された変形付加データＷＭＡとなり、埋め込み器１４に供給される。
【００３８】
【数５】
【００３９】
ここで、電子透かしの視認しにくさを確保するため、上式（５）における"β・Ｉ"は、"Ｉ"に比べて例えば１／１００程度と十分小さい値に選択されることから、"β２・ＷＭ２／２"は、無視できる小さな値となる。また、差分器１３は、増幅器１２ａ，１２ｂから供給される増幅後画像データＩＷ'と増幅後原画像データＩ’とに対して"β２・ＷＭ２／２"だけレベルシフトを施して得られた結果を入力として差分をとってもよく、若しくは上式（５）によって得られた値に対して"β２・ＷＭ２／２"だけレベルシフトを施した後、変形付加データＷＭＡとして埋め込み器１４に供給するようにしてもよい。いずれにせよ、これらの結果、原画像データＩが静止画像の場合には、差分器１３からの出力は、付加データＷＭが原画像データＩの輝度値に応じて波形変形された変形付加データＷＭＡとなる。
【００４０】
上式（５）と上式（４）とから明らかなように、上式（５）は、上式（４）の微分形になっている。すなわち、増幅器１２ａ，１２ｂにおける入出力特性は、求めようとする付加データＷＭの波形変形式を積分した結果にしたがって設計することができる。
【００４１】
埋め込み器１４は、差分器１３から供給される変形付加データＷＭＡを原画像データＩに対して埋め込み、画像データＭとして出力する。例えば、埋め込み器１４は、次式（６）に示すように、原画像データＩに対して、付加データＷＭが原画像データＩに応じて波形変形された変形付加データＷＭＡを加算することによって埋め込む。
【００４２】
【数６】
【００４３】
ここで、上式（５）を上式（６）に代入すると、次式（７）に示すようになる。
【００４４】
【数７】
【００４５】
上式（７）から明らかなように、電子透かし埋め込み装置１０においては、付加データＷＭが原画像データＩの輝度値に応じて波形変形され、原画像データＩに対して埋め込まれることがわかる。
【００４６】
このような電子透かし埋め込み装置１０は、非線形特性を有する増幅器１２ａ，１２ｂを用いて、原画像データＩに応じて付加データＷＭを波形変形した後、原画像データＩに対して埋め込む。すなわち、電子透かし埋め込み装置１０は、原画像データＩとして静止画像の輝度値を入力した場合には、付加データＷＭを埋め込む際に、静止画像の輝度値が大きいほど、より換言すれば、明るいほど、付加データＷＭの振幅を大きくして埋め込むことと等価な動作を行う。これは、人間が有する視覚的特性は、明るい領域での変更より、暗い領域での変更に敏感であることによるものである。電子透かし埋め込み装置１０は、このような性質を利用して、原画像データＩに応じて付加データＷＭの埋め込み強度を変化させて埋め込む。
【００４７】
これにより、電子透かし埋め込み装置１０は、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、第三者による不正利用のための攻撃耐性を強くすることができる。
【００４８】
また、電子透かし埋め込み装置１０は、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式の計算を行う必要がないことから、ソフトウェアによって実現する場合には処理の簡略化によってＣＰＵの消費パワーが少なくて済み、ハードウェアによって実現する場合であっても処理の簡略化によって回路規模の削減及び簡略化を図ることができる。
【００４９】
つぎに、第２の実施の形態として示す電子透かし埋め込み装置について説明する。この電子透かし埋め込み装置は、原画像データＩに対して周波数変換を施し、得られた周波数領域における周波数係数に応じて付加データＷＭを波形変形し、原画像データＩに対して埋め込むものである。
【００５０】
図３に示すように、電子透かし埋め込み装置２０は、入力された原画像データＩに対して周波数変換を施す変換器２１と、この変換器２１によって得られた変換データである周波数係数データＩＦと付加データＷＭとに対して加算処理を行う加算器２２と、変換器２１によって得られた周波数係数データＩＦを増幅する第１の増幅器２３ａと、加算器２２によって得られた加算処理後係数データＩＷを増幅する第２の増幅器２３ｂと、増幅器２３ｂによって増幅されて得られた増幅後係数データＩＷ'と増幅器２３ａによって増幅されて得られた増幅後原係数データＩ'との差分をとる差分器２４と、この差分器２４によって得られた変形周波数付加データＷＭＡに対して周波数逆変換を施す逆変換器２５と、この逆変換器２５によって得られた変形付加データＷＭＡ'を原画像データＩに対して埋め込む埋め込み器２６とを備える。
【００５１】
電子透かし埋め込み装置２０は、これらの各部をハードウェアで実現するのみならず、ソフトウェアで実現することもできる。電子透かし埋め込み装置２０は、ソフトウェアで実現する場合には、例えばパーソナルコンピュータや画像データを扱うことができる各種電子機器におけるＣＰＵによって電子透かしを埋め込むための埋め込みプログラムを実行することにより、各部の機能を実現することができる。この埋め込みプログラムは、例えばいわゆるコンパクトディスク等の所定の記録媒体やインターネット等の伝送媒体によって提供されるものである。
【００５２】
変換器２１は、時間領域又は空間領域で定義される形態の原画像データＩに対して、周波数領域での基底で定義される所定の周波数変換を施し、周波数係数データＩＦを求める。変換器２１としては、例えば、いわゆるフーリエ変換（Fourier Transform）、ウェーブレット変換（wavelet transform）、離散コサイン変換（Discrete Cosine Transform；以下、ＤＣＴという。）、ｍＤＣＴ、又はフラクタル変換等のいかなる周波数変換を適用することができる。変換器２１は、周波数変換の結果得られた周波数係数データＩＦを加算器２２及び増幅器２３ａに供給する。なお、変換器２１は、周波数係数データＩＦとして、算出した全ての周波数係数を出力することもできるが、後述するように、特定の周波数係数を選択して出力することもできる。
【００５３】
加算器２２は、変換器２１から供給される周波数係数データＩＦと付加データＷＭとに対して加算処理を行う。ここで、付加データＷＭは、変換器２１での周波数領域で定義される形態の信号である。例えば、加算器２２は、次式（８）に示すように、付加データＷＭを定数β倍して周波数係数データＩＦに対して加算する。加算器２２は、得られた加算処理後係数データＩＷを増幅器２３ｂに供給する。
【００５４】
【数８】
【００５５】
増幅器２３ａは、周波数係数データＩＦを所定の特性に基づいて増幅する。また、増幅器２３ｂは、加算器２２から供給される加算処理後係数データＩＷを所定の特性に基づいて増幅する。ここで、増幅器２３ａ，２３ｂは、上述した電子透かし埋め込み装置１０における増幅器１２ａ，１２ｂと同様に、入出力特性が非線形特性を有するものである。増幅器２３ａは、増幅して得られた増幅後原係数データＩ'を差分器２４に供給するとともに、増幅器２３ｂは、増幅して得られた増幅後係数データＩＷ'を差分器２４に供給する。
【００５６】
差分器２４は、上式（５）に示したように、増幅後係数データＩＷ'と増幅後原係数データＩ'との差分をとる。この結果、差分器２４からの出力は、付加データＷＭが原画像データＩに応じて波形変形された変形付加データＷＭＡとなり、逆変換器２５に供給される。
【００５７】
逆変換器２５は、周波数領域で定義される変形付加データＷＭＡに対して、上述した変換器２１によって施された周波数変換の逆操作である周波数逆変換を施し、元の時間領域又は空間領域で定義される形態の変形付加データＷＭＡ'を求める。逆変換器２５は、周波数逆変換の結果得られた変形付加データＷＭＡ'を埋め込み器２６に供給する。
【００５８】
埋め込み器２６は、上述した電子透かし埋め込み装置１０における埋め込み器１４と同様に、逆変換器２５から供給される変形付加データＷＭＡ'を原画像データＩに対して埋め込み、画像データＭとして出力する。
【００５９】
このような電子透かし埋め込み装置２０は、入力された原画像データＩに対して変換器２１によって周波数変換を施し、原画像データＩに応じて付加データＷＭを波形変形した後、原画像データＩに対して埋め込む。すなわち、電子透かし埋め込み装置２０は、原画像データＩとして静止画像の輝度値を入力した場合であって、変換器２１による周波数係数データＩＦとして輝度値の低周波数成分を出力した場合には、付加データＷＭを埋め込む際に、静止画像の輝度値が大きいほど、より換言すれば、明るいほど、付加データＷＭの振幅を大きくして埋め込むことと等価な動作を行う。これは、人間が有する視覚的特性は、明るい領域での変更より、暗い領域での変更に敏感であることによるものである。また、電子透かし埋め込み装置２０は、原画像データＩとして静止画像の輝度値を入力した場合であって、変換器２１による周波数係数データＩＦとして輝度値の高周波数成分を出力した場合には、付加データＷＭを埋め込む際に、静止画像の輝度値の変化が大きいほど、より換言すれば、エッジが大きいほど、付加データＷＭの振幅を大きくして埋め込むことと等価な動作を行う。これは、人間が有する視覚的特性は、エッジ領域での変更より、平坦領域での変更に敏感であることによるものである。電子透かし埋め込み装置２０は、このような性質を利用して、原画像データＩに応じて付加データＷＭの埋め込み強度を変化させて埋め込む。
【００６０】
これにより、電子透かし埋め込み装置２０は、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、第三者による不正利用のための攻撃耐性を強くすることができる。
【００６１】
また、電子透かし埋め込み装置２０は、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式の計算を行う必要がないことから、ソフトウェアによって実現する場合には処理の簡略化によってＣＰＵの消費パワーが少なくて済み、ハードウェアによって実現する場合であっても処理の簡略化によって回路規模の削減及び簡略化を図ることができる。
【００６２】
以下、この電子透かし埋め込み装置２０の具体例について、図４乃至図８を用いて説明する。
【００６３】
まず、電子透かし埋め込み装置２０の具体例として、図４に示すように、ウェーブレット変換を利用した電子透かし埋め込み装置２０'について説明する。
【００６４】
電子透かし埋め込み装置２０'は、上述した加算器２２、増幅器２３ａ，２３ｂ、差分器２４、及び埋め込み器２６を備える他、上述した変換器２１としてのウェーブレット変換器２１'と、上述した逆変換器２５としてのウェーブレット逆変換器２５'とを備える。
【００６５】
ウェーブレット変換器２１'は、原画像データＩに対してウェーブレット変換を施し、４つの周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨに属するウェーブレット係数を求める。このとき、ウェーブレット変換器２１'は、ウェーブレット変換の際に用いるフィルタ係数としてはいかなるものを適用してもよく、特定する必要はない。そして、ウェーブレット変換器２１'は、算出した４つの周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨに属するウェーブレット係数の全てを周波数係数データＩＦとして加算器２２及び増幅器２３ａに供給するのではなく、周波数領域ＬＬに属するウェーブレット係数又は周波数領域ＨＨに属するウェーブレット係数のいずれかのみを周波数係数データＩＦとして加算器２２及び増幅器２３ａに供給する。すなわち、ウェーブレット変換器２１'は、原画像データＩの輝度値に対して所定のローパス・フィルタを施して得られる低周波数成分又は原画像データＩの輝度値に対して所定のハイパス・フィルタを施して得られる高周波数成分のいずれかのみを周波数係数データＩＦとして加算器２２及び増幅器２３ａに供給する。
【００６６】
ウェーブレット逆変換器２５'は、差分器２４から供給される変形付加データＷＭＡに対して、上述したウェーブレット変換器２１'によって施されたウェーブレット変換の逆操作であるウェーブレット逆変換を施し、元の時間領域又は空間領域で定義される形態の変形付加データＷＭＡ'を求める。このとき、ウェーブレット逆変換器２５'は、ウェーブレット変換器２１'が周波数係数データＩＦとして出力した周波数成分と同一の周波数成分を出力する必要はなく、異なる周波数成分を出力してもよい。例えば、電子透かし埋め込み装置２０’においては、ウェーブレット変換器２１'が周波数領域ＨＨに属する高周波数成分のウェーブレット係数を周波数係数データＩＦとして出力するとともに、ウェーブレット逆変換器２５'が周波数領域ＬＬに属する低周波数成分のウェーブレット係数に対応する成分を変形付加データＷＭＡ'として出力した場合には、付加データＷＭは、原画像データＩの高周波数成分に応じて変調されるとともに、原画像データＩの低周波数成分に埋め込まれることになる。また、同様に、電子透かし埋め込み装置２０’においては、ウェーブレット変換器２１'が周波数領域ＨＨに属する高周波数成分のウェーブレット係数を周波数係数データＩＦとして出力するとともに、ウェーブレット逆変換器２５'も周波数領域ＨＨに属する高周波数成分のウェーブレット係数に対応する成分を変形付加データＷＭＡ'として出力した場合には、付加データＷＭは、原画像データＩの高周波数成分に応じて変調されるとともに、原画像データＩの高周波数成分に埋め込まれることになる。ただし、ウェーブレット逆変換器２５'は、ウェーブレット変換器２１'が用いたフィルタ係数と同一のフィルタ係数をもってウェーブレット逆変換を施す必要があることはいうまでもない。
【００６７】
このような電子透かし埋め込み装置２０'は、具体的には以下のような処理を行い、原画像データＩに対して付加データＷＭを埋め込む。ここでは、周波数領域ＬＬに属するウェーブレット係数に付加データＷＭを埋め込むものとし、周波数領域ＨＨに属するウェーブレット係数の絶対値に比例するように変更量を設定するものとする。また、ここでは、原画像データＩのサイズを縦１６×横１６ピクセルであるものとし、埋め込む付加データＷＭのサイズを縦８×横８ビットであるものとする。
【００６８】
この場合、電子透かし埋め込み装置２０'においては、ウェーブレット変換器２１'によって周波数領域ＨＨに属するウェーブレット係数を周波数係数データＩＦとして加算器２２及び増幅器２３ａに供給する。ここで、各ピクセル（ｘ，ｙ）（ただし、ｘ，ｙ＝１，２，３，・・・，８）に対応する周波数係数データＩＦの値をＨＨ（ｘ，ｙ）とし、埋め込む付加データＷＭの値をＷＭ（ｘ，ｙ）とすると、増幅器２３ａ，２３ｂ及び差分器２４から出力される増幅後増幅後原係数データＩ'（ｘ，ｙ）、増幅後係数データＩＷ'（ｘ，ｙ）及び変形付加データＷＭＡ（ｘ，ｙ）は、それぞれ、次式（９）乃至次式（１１）で表される。
【００６９】
【数９】
【００７０】
【数１０】
【００７１】
【数１１】
【００７２】
続いて、電子透かし埋め込み装置２０'においては、原画像データＩと同じサイズを有する全ての要素が"０"に初期化されたマトリックスを用意し、このマトリックスのうち、周波数領域ＬＬに属するウェーブレット係数が占める領域と同じ位置の要素の値を、差分器２４によって得られた上式（１１）で表される変形付加データＷＭＡの値にセットし、このマトリックスに対してウェーブレット逆変換器２５'によってウェーブレット逆変換を施す。
【００７３】
すなわち、電子透かし埋め込み装置２０'においては、ウェーブレット変換器２１'における処理対象となるウェーブレット係数は、図５（Ａ）に示すように、正方形で表される４つの周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨのうち、周波数領域ＨＨに属するウェーブレット係数であり、ウェーブレット逆変換器２５'における処理対象となるウェーブレット係数は、同図（Ｂ）に示すように、周波数領域ＬＬに属するウェーブレット係数である。
【００７４】
そして、電子透かし埋め込み装置２０'においては、ウェーブレット逆変換器２５'によって得られた変形付加データＷＭＡ'を埋め込み器２６によって原画像データＩに対して埋め込み、画像データＭとして出力する。なお、出力される画像データＭは、付加データＷＭが原画像データＩの高周波数成分の絶対値によって変調され、原画像データＩの低周波数成分に埋め込まれて得られる結果と同じものである。
【００７５】
このように、電子透かし埋め込み装置２０'は、ウェーブレット変換を利用し、周波数領域ＨＨに属するウェーブレット係数の絶対値に比例するように、付加データＷＭの埋め込み強度を変化させ、周波数領域ＬＬからなるウェーブレット係数に付加データＷＭを埋め込むことができる。したがって、電子透かし埋め込み装置２０'は、原画像データＩに対して、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データＷＭを簡便に埋め込むことができる。
【００７６】
つぎに、上述した電子透かし埋め込み装置２０の具体例として、図６に示すように、ＤＣＴを利用した電子透かし埋め込み装置２０''について説明する。ここでは、原画像データＩに対して８×８のＤＣＴを施し、得られた各ブロックにおける（３，３）で示される位置のＤＣＴ係数に付加データＷＭを埋め込むものとし、各ブロックにおける（８，８）で示される位置のＤＣＴ係数の絶対値に比例するように変更量を設定するものとする。また、ここでは、原画像データＩのサイズを縦１６×横１６ピクセル（２×２ブロック）であるものとし、埋め込む付加データＷＭのサイズを縦２×横２ビットであるものとする。
【００７７】
電子透かし埋め込み装置２０''は、上述した加算器２２、増幅器２３ａ，２３ｂ、差分器２４、及び埋め込み器２６を備える他、上述した変換器２１としてのＤＣＴ器２１''と、上述した逆変換器２５としてのＩＤＣＴ（Inverse Discrete Cosine Transform；逆離散コサイン変換）器２５''とを備える。
【００７８】
ＤＣＴ器２１''は、原画像データＩに対してＤＣＴを施し、２×２ブロックからなるＤＣＴ係数を求める。そして、ＤＣＴ器２１''は、算出したＤＣＴ係数の全てを周波数係数データＩＦとして加算器２２及び増幅器２３ａに供給するのではなく、各ブロックにおける（８，８）で示される位置の４つのＤＣＴ係数の絶対値を周波数係数データＩＦとして加算器２２及び増幅器２３ａに供給する。
【００７９】
ＩＤＣＴ器２５''は、差分器２４から供給される変形付加データＷＭＡに対して、上述したＤＣＴ器２１''によって施されたＤＣＴの逆操作であるＩＤＣＴを施し、元の時間領域又は空間領域で定義される形態の変形付加データＷＭＡ'を求める。そして、ＩＤＣＴ器２５''は、ＩＤＣＴを施して得られた結果のうち、ＤＣＴ器２１''が出力した各ブロックにおける（３，３）で示される位置の４つのＤＣＴ係数に対応する成分を変形付加データＷＭＡ'として埋め込み器２６に供給する。
【００８０】
このような電子透かし埋め込み装置２０''は、具体的には以下のような処理を行い、原画像データＩに対して付加データＷＭを埋め込む。
【００８１】
電子透かし埋め込み装置２０''においては、上述したように、ＤＣＴ器２１''によって各ブロックにおける（８，８）で示される位置の４つのＤＣＴ係数の絶対値を周波数係数データＩＦとして加算器２２及び増幅器２３ａに供給する。ここで、各ブロックｋ（ただし、ｋ＝１，２，３，４）に対応する周波数係数データＩＦの値をＣ（ｋ）とし、埋め込む４ビットの付加データＷＭの値をＷＭ（ｋ）とすると、増幅器２３ａ，２３ｂ及び差分器２４から出力される増幅後増幅後原係数データＩ'（ｋ）、増幅後係数データＩＷ'（ｋ）及び変形付加データＷＭＡ（ｋ）は、それぞれ、次式（１２）乃至次式（１４）で表される。
【００８２】
【数１２】
【００８３】
【数１３】
【００８４】
【数１４】
【００８５】
続いて、電子透かし埋め込み装置２０''においては、原画像データＩと同じサイズを有する全ての要素が"０"に初期化されたマトリックスを用意してこのマトリックスを８×８のブロックに分割し、各ブロックにおける（３，３）で示される位置の要素の値を、差分器２４によって得られた上式（１４）で表される変形付加データＷＭＡの値にセットし、このマトリックスに対してＩＤＣＴ器２５''によってＩＤＣＴを施す。
【００８６】
すなわち、電子透かし埋め込み装置２０''においては、ＤＣＴ器２１''における処理対象となるＤＣＴ係数は、図７（Ａ）に示すように、正方形で表される４つのブロックのそれぞれにおける（８，８）で示される位置のＤＣＴ係数であり、ＩＤＣＴ器２５''における処理対象となるＤＣＴ係数は、同図（Ｂ）に示すように、４つのブロックのそれぞれにおける（３，３）で示される位置のＤＣＴ係数である。
【００８７】
そして、電子透かし埋め込み装置２０''においては、ＩＤＣＴ器２５''によって得られた変形付加データＷＭＡ'を埋め込み器２６によって原画像データＩに対して埋め込み、画像データＭとして出力する。なお、出力される画像データＭは、付加データＷＭが原画像データＩの各ブロックにおける（８，８）で示される位置のＤＣＴ係数の絶対値によって変調され、原画像データＩの各ブロックにおける（３，３）で示される位置のＤＣＴ係数に埋め込まれて得られる結果と同じものである。
【００８８】
このように、電子透かし埋め込み装置２０''は、ＤＣＴを利用し、各ブロックにおける（８，８）で示される位置のＤＣＴ係数の絶対値に比例するように、付加データＷＭの埋め込み強度を変化させ、各ブロックにおける（３，３）で示される位置のＤＣＴ係数に付加データＷＭを埋め込むことができる。したがって、電子透かし埋め込み装置２０''は、原画像データＩに対して、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データＷＭを簡便に埋め込むことができる。
【００８９】
つぎに、電子透かし埋め込み装置２０を拡張した具体例として、図８に示すように、ウェーブレット変換を利用した電子透かし埋め込み装置２０'''について説明する。
【００９０】
電子透かし埋め込み装置２０'''は、上述した変換器２１としてのウェーブレット変換器２１'''と、上述した変換器２２としての２つの加算器２２１，２２２と、上述した増幅器２３ａ，２３ｂとしての２組の増幅器２３ａ１，２３ｂ１，２３ａ２，２３ｂ２と、上述した差分器２４としての２つの差分器２４１，２４２と、上述した逆変換器２５としてのウェーブレット逆変換器２５'''と、上述した埋め込み器２６としての埋め込み器２６'''とを備える。
【００９１】
ウェーブレット変換器２１'''は、原画像データＩに対してウェーブレット変換を施し、４つの周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨに属するウェーブレット係数を求め、算出した４つの周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨのそれぞれに属するウェーブレット係数のうち、周波数領域ＬＬに属するウェーブレット係数を周波数係数データＩＦＬとして加算器２２１及び増幅器２３ａ１に供給するとともに、周波数領域ＨＨに属するウェーブレット係数を周波数係数データＩＦＨとして加算器２２２及び増幅器２３ａ２に供給する。すなわち、ウェーブレット変換器２１'''は、原画像データＩの輝度値に対して所定のローパス・フィルタを施して得られる低周波数成分を周波数係数データＩＦＬとして加算器２２１及び増幅器２３ａ１に供給するとともに、原画像データＩの輝度値に対して所定のハイパス・フィルタを施して得られる高周波数成分を周波数係数データＩＦＨとして加算器２２２及び増幅器２３ａ２に供給する。
【００９２】
加算器２２１は、上述した加算器２２と同様に、ウェーブレット変換器２１'''から供給される周波数係数データＩＦＬと付加データＷＭとに対して加算処理を行う。加算器２２１は、得られた加算処理後係数データＩＷ１を増幅器２３ｂ１に供給する。
【００９３】
加算器２２２は、上述した加算器２２と同様に、ウェーブレット変換器２１'''から供給される周波数係数データＩＦＨと付加データＷＭとに対して加算処理を行う。加算器２２２は、得られた加算処理後係数データＩＷ２を増幅器２３ｂ２に供給する。
【００９４】
増幅器２３ａ１，２３ｂ１は、上述した増幅器２３ａ，２３ｂと同様に、入出力特性が非線形特性を有するものである。増幅器２３ａ１は、周波数係数データＩＦＬを所定の特性に基づいて増幅する。また、増幅器２３ｂ１は、加算器２２１から供給される加算処理後係数データＩＷ１を所定の特性に基づいて増幅する。増幅器２３ａ１は、増幅して得られた増幅後増幅後原係数データＩ１'を差分器２４１に供給するとともに、増幅器２３ｂ１は、増幅して得られた増幅後係数データＩＷ１'を差分器２４１に供給する。
【００９５】
増幅器２３ａ２，２３ｂ２は、上述した増幅器２３ａ，２３ｂと同様に、入出力特性が非線形特性を有するものである。増幅器２３ａ２は、周波数係数データＩＦＨを所定の特性に基づいて増幅する。また、増幅器２３ｂ２は、加算器２２２から供給される加算処理後係数データＩＷ２を所定の特性に基づいて増幅する。増幅器２３ａ２は、増幅して得られた増幅後増幅後原係数データＩ２'を差分器２４２に供給するとともに、増幅器２３ｂ２は、増幅して得られた増幅後係数データＩＷ２'を差分器２４２に供給する。
【００９６】
差分器２４１は、上述した差分器２４と同様に、増幅後係数データＩＷ１'と増幅後原係数データＩ１'との差分をとる。この結果、差分器２４１からの出力は、付加データＷＭが原画像データＩの輝度値に応じて波形変形された変形付加データＷＭＡ１となり、ウェーブレット逆変換器２５'''に供給される。
【００９７】
差分器２４２は、上述した差分器２４と同様に、増幅後係数データＩＷ２'と増幅後原係数データＩ２'との差分をとる。この結果、差分器２４２からの出力は、付加データＷＭが原画像データＩのエッジ成分に応じて波形変形された変形付加データＷＭＡ２となり、ウェーブレット逆変換器２５'''に供給される。
【００９８】
ウェーブレット逆変換器２５'''は、差分器２４１から供給される変形付加データＷＭＡ１及び差分器２４２から供給される変形付加データＷＭＡ２に対してウェーブレット逆変換を施し、元の時間領域又は空間領域で定義される形態の変形付加データＷＭＡ'を求める。このとき、ウェーブレット逆変換器２５'''は、原画像データＩと同じサイズを有する全ての要素が"０"に初期化されたマトリックスを用意し、このマトリックスのうち、周波数領域ＬＬに属するウェーブレット係数が占める領域と同じ位置の要素の値を、差分器２４１によって得られた変形付加データＷＭＡ１の値にセットするとともに、周波数領域ＨＨに属するウェーブレット係数が占める領域と同じ位置の要素の値を、差分器２４２によって得られた変形付加データＷＭＡ２の値にセットし、このマトリックスに対してウェーブレット逆変換を施す。ウェーブレット逆変換器２５'''は、得られた変形付加データＷＭＡ'を埋め込み器２６'''に供給する。
【００９９】
埋め込み器２６'''は、上述した埋め込み器２６と同様に、ウェーブレット逆変換器２５'''から供給される変形付加データＷＭＡ'を原画像データＩに対して埋め込み、画像データＭとして出力する。
【０１００】
このように、電子透かし埋め込み装置２０'''は、ウェーブレット変換を利用し、原画像データＩの輝度値及びエッジ成分に応じて付加データＷＭの埋め込み強度を変化させ、原画像データＩに対して付加データＷＭを埋め込むことができる。したがって、電子透かし埋め込み装置２０'''は、原画像データＩに対して、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データＷＭを簡便に埋め込むことができる。
【０１０１】
以上説明したように、電子透かし埋め込み装置は、非線形回路を用いて原画像データＩの視覚的特性によって付加データＷＭの波形を変形して埋め込むことにより、Digimarc Corporationによって開示されたUS Patent 5,748,763に記載されている手法のように、付加データＷＭの埋め込み強度を変化させる際にも埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式といった計算を行う必要がなく、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データＷＭを簡便に処理することができる。したがって、電子透かし埋め込み装置は、原画像データＩについての違法な複製を防止することに寄与することができ、ユーザにとって優れた利便を提供することができるものである。
【０１０２】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、増幅器として、２次以上の高次の関数で表される入出力特性を有するものを用いた場合には、差分器の後段に、所定の周波数成分を通過して微弱成分である高次成分を除去する低域通過フィルタ手段であるローパス・フィルタを備え、このローパス・フィルタを通過した変形付加データを原画像データに対して埋め込むようにしてもよい。
【０１０３】
また、上述した実施の形態では、変換器として、原画像データに対して周波数変換を施すものを用いて説明したが、本発明は、変換器として、原画像データに対して、レベルシフトを施すものであってもよく、各種周波数変換及び／又はレベルシフトを組み合わせた処理を施すものであってもよい。
【０１０４】
さらに、上述した実施の形態では、画像データに対して埋め込まれた電子透かしを検出するものとして説明したが、本発明は、原データとして、画像データ以外の２次元データ、音声データ等の１次元データ又は立体像等の３次元データを用いた場合であっても容易に適用することができる。
【０１０５】
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【０１０６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み装置であって、上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算手段と、上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅手段と、上記加算手段から供給される加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅手段と、上記第２の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分手段と、上記差分手段から供給された上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み手段とを備える。
【０１０７】
したがって、本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、非線形入出力特性を有する第１の増幅手段及び第２の増幅手段を用いて付加データを原データに応じて波形変形し、埋め込み手段によって原データに対して変形付加データを埋め込むことにより、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式といった計算を行う必要がなく、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データを原データに対して簡便に埋め込むことができる。
【０１０８】
また、本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み方法であって、上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算工程と、上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅工程と、上記加算工程にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅工程と、上記第２の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分工程と、上記差分工程にて得られた上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み工程とを備える。
【０１０９】
したがって、本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込むことにより、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式といった計算を行う必要がなく、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データを原データに対して簡便に埋め込むことが可能となる。
【０１１０】
さらに、本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、原データに対して所定の付加データを埋め込むコンピュータ読み取り可能な付加データ埋め込みプログラムであって、上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算処理と、上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅処理と、上記加算処理にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅処理と、上記第２の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分処理と、上記差分処理にて得られた上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み処理とを備える。
【０１１１】
したがって、本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込むことにより、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式といった計算を行う必要がなく、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データを原データに対して簡便に埋め込むことを可能とする。
【０１１２】
さらにまた、本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み装置であって、上記原データに対して所定の変換処理を施す変換手段と、上記変換手段によって変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算手段と、上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅手段と、上記加算手段から供給される加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅手段と、上記第２の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分手段と、上記差分手段によって得られた上記変形付加データに対して、上記変換手段によって施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換手段と、上記逆変換手段から供給される変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み手段とを備える。
【０１１３】
したがって、本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、変換手段によって原データに対して所定の変換処理を施し、非線形入出力特性を有する第１の増幅手段及び第２の増幅手段を用いて付加データを原データに応じて波形変形し、埋め込み手段によって原データに対して変形付加データを埋め込むことにより、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式といった計算を行う必要がなく、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データを原データに対して簡便に埋め込むことができる。
【０１１４】
また、本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み方法であって、上記原データに対して所定の変換処理を施す変換工程と、上記変換工程にて変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算工程と、上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅工程と、上記加算工程にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅工程と、上記第２の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分工程と、上記差分工程にて得られた上記変形付加データに対して、上記変換工程にて施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換工程と、上記逆変換工程にて得られた変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み工程とを備える。
【０１１５】
したがって、本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、原データに対して所定の変換処理を施し、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込むことにより、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式といった計算を行う必要がなく、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データを原データに対して簡便に埋め込むことが可能となる。
【０１１６】
さらに、本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、原データに対して所定の付加データを埋め込むコンピュータ読み取り可能な付加データ埋め込みプログラムであって、上記原データに対して所定の変換処理を施す変換処理と、上記変換処理にて変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算処理と、上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅処理と、上記加算処理にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅処理と、上記第２の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分処理と、上記差分処理にて得られた上記変形付加データに対して、上記変換処理にて施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換処理と、上記逆変換処理にて得られた変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み処理とを備える。
【０１１７】
したがって、本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、原データに対して所定の変換処理を施し、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込むことにより、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式といった計算を行う必要がなく、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データを原データに対して簡便に埋め込むことを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示す電子透かし埋め込み装置の構成を説明するブロック図である。
【図２】同電子透かし埋め込み装置が備える増幅器における入出力特性曲線を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態として示す電子透かし埋め込み装置の構成を説明するブロック図である。
【図４】同電子透かし埋め込み装置の具体例としてのウェーブレット変換を利用した電子透かし埋め込み装置の構成を説明するブロック図である。
【図５】同電子透かし埋め込み装置における処理対象となるウェーブレット係数を説明する図であって、（Ａ）は、同電子透かし埋め込み装置が備えるウェーブレット変換器における処理対象となるウェーブレット係数を示し、（Ｂ）は、同電子透かし埋め込み装置が備えるウェーブレット逆変換器における処理対象となるウェーブレット係数を示す図である。
【図６】同電子透かし埋め込み装置の具体例としてのＤＣＴを利用した電子透かし埋め込み装置の構成を説明するブロック図である。
【図７】同電子透かし埋め込み装置における処理対象となるＤＣＴ係数を説明する図であって、（Ａ）は、同電子透かし埋め込み装置が備えるＤＣＴ器における処理対象となるＤＣＴ係数を示し、（Ｂ）は、同電子透かし埋め込み装置が備えるＩＤＣＴ器における処理対象となるＤＣＴ係数を示す図である。
【図８】同電子透かし埋め込み装置を拡張した具体例としてのウェーブレット変換を利用した電子透かし埋め込み装置の構成を説明するブロック図である。
【図９】従来の電子透かし埋め込み装置の構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１０，２０，２０'，２０''，２０''' 電子透かし埋め込み装置、 １１，２２，２２１，２２２ 加算器、 １２ａ，１２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２３ａ１，２３ｂ１，２３ａ２，２３ｂ２ 増幅器、 １３，２４，２４１，２４２ 差分器、 １４，２６，２６''' 埋め込み器、 ２１ 変換器、 ２１'，２１'''ウェーブレット変換器、 ２１'' ＤＣＴ器、 ２５ 逆変換器、 ２５'，２５''' ウェーブレット逆変換器、 ２５'' ＩＤＣＴ器
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる電子透かしを利用して例えば画像データ等の著作物にかかわる原データに対して付加データを埋め込む付加データ埋め込み装置、付加データ埋め込み方法及び付加データ埋め込みプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、いわゆるコンパクトディスク（Compact Disc）、ＭＤ（Mini Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）といった記録媒体やインターネット等の普及に伴い、複製や改竄が極めて容易とされる著作物たるディジタルデータについての違法な複製による著作権侵害が問題となっている。そこで、この問題に対処するため、例えば、いわゆる"COPY ONCE"や"NEVER COPY"といったディジタルデータの複製制御のための情報や著作権者表示のための著作権情報を付加データとして静止画像や動画像といった画像データや音声や音楽といった音声データ等の原データに対して埋め込む技術である電子透かし（Digital Watermark, Digital Data Embedding, Digital Data Hiding）が提案されている。
【０００３】
電子透かしは、例えば、画像データに対して付加データを埋め込む場合には、原データたる画像データの質を維持しつつ人間の視覚では視認しがたい形態で付加データを埋め込み、また、音声データに対して付加データを埋め込む場合には、原データたる音声データの質を維持しつつ人間の聴覚では聴取しがたい形態で付加データを埋め込む技術である。
【０００４】
このような電子透かし情報として原データに対して埋め込まれた付加データは、原データを複製しようとする場合、記録装置によって検出される。これにより、電子透かし処理においては、検出された付加データに応じて、データの流通経路や使用権の有無の検査や、複製制御情報の検証を行うことができ、原データについての違法な複製を防止することができる。
【０００５】
電子透かしに求められる第１の条件は、上述したように、埋め込まれた付加データが人間に知覚しがたいこと（invisible）であり、第２の条件は、付加データが埋め込まれたデータに対して第三者が人為的に加工を施した場合であっても、埋め込まれた付加データが失われないこと（robust）である。これらの２つの条件は、互いにトレードオフの関係にある。一般に、このような情報処理技術による電子透かしの埋め込み手法は、原データにおいて、人間に知覚されやすい領域では付加データを強く埋め込み、人間に知覚されにくい領域では付加データを弱く埋め込むように設計されている。
【０００６】
例えば、静止画像を対象にした電子透かし処理においては、"±１"からなる付加データＷＭと画像データＩの輝度値とを加算することにより、電子透かしが埋め込まれた画像データＩ'が求められる。また、電子透かし処理においては、次式（１）に示すように、埋め込み対象とされる画素値に応じて、付加データＷＭに対して"α・Ｉ"を乗算することにより、付加データＷＭの埋め込み強度を変化させることもできる。これは、人間が有する視覚的特性は、ピクセルの輝度値が明るい領域ほど、そのピクセルへの変更がディスプレイ装置上で検知されにくいという性質を有することを利用したものである。
【０００７】
【数１】
さらに、電子透かし処理としては、Digimarc Corporationによって開示されたUS Patent 5,748,763に記載されているものがある。この手法は、図９に示すように、２つの変調器１０１，１０２と、加算器からなる埋め込み器１０３とを備える電子透かし埋め込み装置１００によって実現することができる。すなわち、電子透かし埋め込み装置１００は、原画像データＩと埋め込むべき付加データＷＭとを第１の変調器１０１に供給し、付加データＷＭを埋め込むべき原画像データＩにおける領域の輝度値に応じて、ローカルパラメータと称される関数によって領域毎の埋め込み強度を決定して変調器１０１によって変調する。また、電子透かし埋め込み装置１００は、変調器１０１によって変調された付加データを第２の変調器１０２に供給し、グローバルパラメータと称される原画像データＩ全体での埋め込み強度を決定して変調器１０２によって変調する。そして、電子透かし埋め込み装置１００は、変調器１０２によってレベルが制御された付加データを埋め込み器１０３によって原画像データに対して埋め込み、付加データＷＭが埋め込まれた画像データＩ'を出力する。
すなわち、この手法は、原画像データＩが有する性質に応じて、変調器１０１によって付加データＷＭを変調し、さらに、画像データ全体に対する埋め込み強度を変調器１０２によって決定し、付加データＷＭを埋め込むものである。
【０００９】
ところで、上述した手法においては、原画像データＩに応じて付加データＷＭの埋め込み強度を変化させようとする場合には、埋め込み対象とされる画素値に応じた乗算や関数式といった計算を行う必要があることから、ソフトウェアによって実現する場合にはＣＰＵ（Central Processing Unit）の消費パワーが多くなり、ハードウェアによって実現する場合には回路規模の増大化及び複雑化を招来するといった問題があった。特に、この手法は、原画像データＩに応じて付加データＷＭの埋め込み強度を変化させることを目的とするのであれば、グローバルパラメータとローカルパラメータとを用いることなく、原画像データＩに応じた付加データＷＭの埋め込み強度を参照テーブルとして記憶部等に記憶するのみで足りるところを、グローバルパラメータとローカルパラメータとによる計算を行うことから、処理のさらなる複雑化を招来することになる。
【００１０】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、原データと付加データとに基づいて、第三者が検知不可能であるように付加データの埋め込み強度を簡便に算出することができ、また、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データを埋め込むことができる付加データ埋め込み装置、付加データ埋め込み方法及び付加データ埋め込みプログラムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み装置であって、上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算手段と、上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅手段と、上記加算手段から供給される加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅手段と、上記第２の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分手段と、上記差分手段から供給された上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み手段とを備えることを特徴としている。
【００１２】
このような本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、非線形入出力特性を有する第１の増幅手段及び第２の増幅手段を用いて付加データを原データに応じて波形変形し、埋め込み手段によって原データに対して変形付加データを埋め込む。
【００１３】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み方法であって、上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算工程と、上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅工程と、上記加算工程にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅工程と、上記第２の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分工程と、上記差分工程にて得られた上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み工程とを備えることを特徴としている。
【００１４】
このような本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込む。
【００１５】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、原データに対して所定の付加データを埋め込むコンピュータ読み取り可能な付加データ埋め込みプログラムであって、上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算処理と、上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅処理と、上記加算処理にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅処理と、上記第２の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分処理と、上記差分処理にて得られた上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み処理とを備えることを特徴としている。
【００１６】
このような本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込む。
【００１７】
さらにまた、上述した目的を達成する本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み装置であって、上記原データに対して所定の変換処理を施す変換手段と、上記変換手段によって変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算手段と、上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅手段と、上記加算手段から供給される加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅手段と、上記第２の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分手段と、上記差分手段によって得られた上記変形付加データに対して、上記変換手段によって施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換手段と、上記逆変換手段から供給される変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み手段とを備えることを特徴としている。
【００１８】
このような本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、変換手段によって原データに対して所定の変換処理を施し、非線形入出力特性を有する第１の増幅手段及び第２の増幅手段を用いて付加データを原データに応じて波形変形し、埋め込み手段によって原データに対して変形付加データを埋め込む。
【００１９】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み方法であって、上記原データに対して所定の変換処理を施す変換工程と、上記変換工程にて変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算工程と、上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅工程と、上記加算工程にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅工程と、上記第２の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分工程と、上記差分工程にて得られた上記変形付加データに対して、上記変換工程にて施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換工程と、上記逆変換工程にて得られた変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み工程とを備えることを特徴としている。
【００２０】
このような本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、原データに対して所定の変換処理を施し、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込む。
【００２１】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、原データに対して所定の付加データを埋め込むコンピュータ読み取り可能な付加データ埋め込みプログラムであって、上記原データに対して所定の変換処理を施す変換処理と、上記変換処理にて変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算処理と、上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅処理と、上記加算処理にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅処理と、上記第２の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分処理と、上記差分処理にて得られた上記変形付加データに対して、上記変換処理にて施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換処理と、上記逆変換処理にて得られた変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み処理とを備えることを特徴としている。
【００２２】
このような本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、原データに対して所定の変換処理を施し、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込む。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
この実施の形態は、原データである原画像データに対して所定の周波数変換を施し、得られた周波数変換係数にディジタルデータの複製制御のための情報や著作権者表示のための著作権情報等の付加データをいわゆる電子透かし（Digital Watermark, Digital Data Embedding, Digital Data Hiding）として埋め込む電子透かし埋め込み装置である。この電子透かし埋め込み装置は、原画像データの視覚的特性によって付加データの波形を変形して電子透かしを埋め込むものであって、非線形回路を用いることにより、回路の簡略化を図ることができるものである。
【００２５】
まず、第１の実施の形態として示す電子透かし埋め込み装置について説明する。
【００２６】
図１に示すように、電子透かし埋め込み装置１０は、入力された原画像データＩと付加データＷＭとに対して加算処理を行う加算器１１と、入力された原画像データＩを増幅する第１の増幅器１２ａと、加算器１１によって得られた加算処理後画像データＩＷを増幅する第２の増幅器１２ｂと、増幅器１２ｂによって増幅されて得られた増幅後画像データＩＷ'と増幅器１２ａによって増幅されて得られた増幅後原画像データＩ'との差分をとる差分器１３と、この差分器１３によって得られた変形付加データＷＭＡを原画像データＩに対して埋め込む埋め込み器１４とを備える。
【００２７】
電子透かし埋め込み装置１０は、これらの各部をハードウェアで実現するのみならず、ソフトウェアで実現することもできる。電子透かし埋め込み装置１０は、ソフトウェアで実現する場合には、例えばパーソナルコンピュータや画像データを扱うことができる各種電子機器におけるＣＰＵ（Central Processing Unit）によって電子透かしを埋め込むための埋め込みプログラムを実行することにより、各部の機能を実現することができる。この埋め込みプログラムは、例えばいわゆるコンパクトディスク（Compact Disc）等の所定の記録媒体やインターネット等の伝送媒体によって提供されるものである。
【００２８】
加算器１１は、原画像データＩと付加データＷＭとに対して加算処理を行う。例えば、加算器１１は、次式（２）に示すように、付加データＷＭを定数β倍して原画像データＩに対して加算する。
【００２９】
【数２】
なお、上式（２）に示した演算を行って得られる加算処理後画像データＩＷは、原画像データＩが有する性質を考慮せずに付加データＷＭを埋め込んで得られる画像データと同一のものである。また、加算器１１は、上式（２）に示した演算を行うのではなく、例えば次式（３）に示すように、原画像データＩを定数β倍して付加データＷＭに対して加算するようにしてもよい。加算器１１は、得られた加算処理後画像データＩＷを増幅器１２ｂに供給する。
【００３１】
【数３】
増幅器１２ａは、原画像データＩを所定の特性に基づいて増幅する。また、増幅器１２ｂは、加算器１１から供給される加算処理後画像データＩＷを所定の特性に基づいて増幅する。ここで、増幅器１２ａ，１２ｂにおける入出力特性は、例えば図２に示すような特性曲線で表される。この特性曲線は、次式（４）に示す関数で表される。
【００３３】
【数４】
すなわち、増幅器１２ａ，１２ｂは、入力と出力との関係が非線形となる特性を有する。例えば、増幅器１２ａ，１２ｂは、画像データの輝度値を入力すると、この輝度値を２乗倍して出力する。なお、増幅器１２ａ，１２ｂは、上式（４）に示した関数で表される特性曲線に基づいて増幅するのではなく、他の特性曲線に基づいて増幅することもできる。この特性曲線の決定手法については、後述するものとする。以下では、説明の便宜上、増幅器１２ａ，１２ｂにおける入出力特性は、上式（４）で表されるものとする。
【００３５】
なお、電子透かし埋め込み装置１０は、原画像データＩ及び付加データＷＭに対応した増幅値を参照テーブルとして記憶する記憶部を備えるようにしてもよい。この場合、増幅器１２ａ，１２ｂは、それぞれ、この記憶部に記憶された参照テーブルを参照して、原画像データＩ及び算処理後画像データＩＷを増幅することができる。
【００３６】
このような増幅器１２ａは、増幅して得られた増幅後原画像データＩ'を差分器１３に供給するとともに、増幅器１２ｂは、増幅して得られた増幅後画像データＩＷ'を差分器１３に供給する。
【００３７】
差分器１３は、増幅後画像データＩＷ'と増幅後原画像データＩ'との差分をとる。すなわち、差分器１３は、次式（５）に示す演算を行う。この結果、差分器１３からの出力は、付加データＷＭが原画像データＩに応じて波形変形された変形付加データＷＭＡとなり、埋め込み器１４に供給される。
【００３８】
【数５】
ここで、電子透かしの視認しにくさを確保するため、上式（５）における"β・Ｉ"は、"Ｉ"に比べて例えば１／１００程度と十分小さい値に選択されることから、"β２・ＷＭ２／２"は、無視できる小さな値となる。また、差分器１３は、増幅器１２ａ，１２ｂから供給される増幅後画像データＩＷ'と増幅後原画像データＩ’とに対して"β２・ＷＭ２／２"だけレベルシフトを施して得られた結果を入力として差分をとってもよく、若しくは上式（５）によって得られた値に対して"β２・ＷＭ２／２"だけレベルシフトを施した後、変形付加データＷＭＡとして埋め込み器１４に供給するようにしてもよい。いずれにせよ、これらの結果、原画像データＩが静止画像の場合には、差分器１３からの出力は、付加データＷＭが原画像データＩの輝度値に応じて波形変形された変形付加データＷＭＡとなる。
【００４０】
上式（５）と上式（４）とから明らかなように、上式（５）は、上式（４）の微分形になっている。すなわち、増幅器１２ａ，１２ｂにおける入出力特性は、求めようとする付加データＷＭの波形変形式を積分した結果にしたがって設計することができる。
【００４１】
埋め込み器１４は、差分器１３から供給される変形付加データＷＭＡを原画像データＩに対して埋め込み、画像データＭとして出力する。例えば、埋め込み器１４は、次式（６）に示すように、原画像データＩに対して、付加データＷＭが原画像データＩに応じて波形変形された変形付加データＷＭＡを加算することによって埋め込む。
【００４２】
【数６】
ここで、上式（５）を上式（６）に代入すると、次式（７）に示すようになる。
【００４４】
【数７】
上式（７）から明らかなように、電子透かし埋め込み装置１０においては、付加データＷＭが原画像データＩの輝度値に応じて波形変形され、原画像データＩに対して埋め込まれることがわかる。
【００４６】
このような電子透かし埋め込み装置１０は、非線形特性を有する増幅器１２ａ，１２ｂを用いて、原画像データＩに応じて付加データＷＭを波形変形した後、原画像データＩに対して埋め込む。すなわち、電子透かし埋め込み装置１０は、原画像データＩとして静止画像の輝度値を入力した場合には、付加データＷＭを埋め込む際に、静止画像の輝度値が大きいほど、より換言すれば、明るいほど、付加データＷＭの振幅を大きくして埋め込むことと等価な動作を行う。これは、人間が有する視覚的特性は、明るい領域での変更より、暗い領域での変更に敏感であることによるものである。電子透かし埋め込み装置１０は、このような性質を利用して、原画像データＩに応じて付加データＷＭの埋め込み強度を変化させて埋め込む。
【００４７】
これにより、電子透かし埋め込み装置１０は、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、第三者による不正利用のための攻撃耐性を強くすることができる。
【００４８】
また、電子透かし埋め込み装置１０は、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式の計算を行う必要がないことから、ソフトウェアによって実現する場合には処理の簡略化によってＣＰＵの消費パワーが少なくて済み、ハードウェアによって実現する場合であっても処理の簡略化によって回路規模の削減及び簡略化を図ることができる。
【００４９】
つぎに、第２の実施の形態として示す電子透かし埋め込み装置について説明する。この電子透かし埋め込み装置は、原画像データＩに対して周波数変換を施し、得られた周波数領域における周波数係数に応じて付加データＷＭを波形変形し、原画像データＩに対して埋め込むものである。
【００５０】
図３に示すように、電子透かし埋め込み装置２０は、入力された原画像データＩに対して周波数変換を施す変換器２１と、この変換器２１によって得られた変換データである周波数係数データＩＦと付加データＷＭとに対して加算処理を行う加算器２２と、変換器２１によって得られた周波数係数データＩＦを増幅する第１の増幅器２３ａと、加算器２２によって得られた加算処理後係数データＩＷを増幅する第２の増幅器２３ｂと、増幅器２３ｂによって増幅されて得られた増幅後係数データＩＷ'と増幅器２３ａによって増幅されて得られた増幅後原係数データＩ'との差分をとる差分器２４と、この差分器２４によって得られた変形周波数付加データＷＭＡに対して周波数逆変換を施す逆変換器２５と、この逆変換器２５によって得られた変形付加データＷＭＡ'を原画像データＩに対して埋め込む埋め込み器２６とを備える。
【００５１】
電子透かし埋め込み装置２０は、これらの各部をハードウェアで実現するのみならず、ソフトウェアで実現することもできる。電子透かし埋め込み装置２０は、ソフトウェアで実現する場合には、例えばパーソナルコンピュータや画像データを扱うことができる各種電子機器におけるＣＰＵによって電子透かしを埋め込むための埋め込みプログラムを実行することにより、各部の機能を実現することができる。この埋め込みプログラムは、例えばいわゆるコンパクトディスク等の所定の記録媒体やインターネット等の伝送媒体によって提供されるものである。
【００５２】
変換器２１は、時間領域又は空間領域で定義される形態の原画像データＩに対して、周波数領域での基底で定義される所定の周波数変換を施し、周波数係数データＩＦを求める。変換器２１としては、例えば、いわゆるフーリエ変換（Fourier Transform）、ウェーブレット変換（wavelet transform）、離散コサイン変換（Discrete Cosine Transform；以下、ＤＣＴという。）、ｍＤＣＴ、又はフラクタル変換等のいかなる周波数変換を適用することができる。変換器２１は、周波数変換の結果得られた周波数係数データＩＦを加算器２２及び増幅器２３ａに供給する。なお、変換器２１は、周波数係数データＩＦとして、算出した全ての周波数係数を出力することもできるが、後述するように、特定の周波数係数を選択して出力することもできる。
【００５３】
加算器２２は、変換器２１から供給される周波数係数データＩＦと付加データＷＭとに対して加算処理を行う。ここで、付加データＷＭは、変換器２１での周波数領域で定義される形態の信号である。例えば、加算器２２は、次式（８）に示すように、付加データＷＭを定数β倍して周波数係数データＩＦに対して加算する。加算器２２は、得られた加算処理後係数データＩＷを増幅器２３ｂに供給する。
【００５４】
【数８】
増幅器２３ａは、周波数係数データＩＦを所定の特性に基づいて増幅する。また、増幅器２３ｂは、加算器２２から供給される加算処理後係数データＩＷを所定の特性に基づいて増幅する。ここで、増幅器２３ａ，２３ｂは、上述した電子透かし埋め込み装置１０における増幅器１２ａ，１２ｂと同様に、入出力特性が非線形特性を有するものである。増幅器２３ａは、増幅して得られた増幅後原係数データＩ'を差分器２４に供給するとともに、増幅器２３ｂは、増幅して得られた増幅後係数データＩＷ'を差分器２４に供給する。
【００５６】
差分器２４は、上式（５）に示したように、増幅後係数データＩＷ'と増幅後原係数データＩ'との差分をとる。この結果、差分器２４からの出力は、付加データＷＭが原画像データＩに応じて波形変形された変形付加データＷＭＡとなり、逆変換器２５に供給される。
【００５７】
逆変換器２５は、周波数領域で定義される変形付加データＷＭＡに対して、上述した変換器２１によって施された周波数変換の逆操作である周波数逆変換を施し、元の時間領域又は空間領域で定義される形態の変形付加データＷＭＡ'を求める。逆変換器２５は、周波数逆変換の結果得られた変形付加データＷＭＡ'を埋め込み器２６に供給する。
【００５８】
埋め込み器２６は、上述した電子透かし埋め込み装置１０における埋め込み器１４と同様に、逆変換器２５から供給される変形付加データＷＭＡ'を原画像データＩに対して埋め込み、画像データＭとして出力する。
【００５９】
このような電子透かし埋め込み装置２０は、入力された原画像データＩに対して変換器２１によって周波数変換を施し、原画像データＩに応じて付加データＷＭを波形変形した後、原画像データＩに対して埋め込む。すなわち、電子透かし埋め込み装置２０は、原画像データＩとして静止画像の輝度値を入力した場合であって、変換器２１による周波数係数データＩＦとして輝度値の低周波数成分を出力した場合には、付加データＷＭを埋め込む際に、静止画像の輝度値が大きいほど、より換言すれば、明るいほど、付加データＷＭの振幅を大きくして埋め込むことと等価な動作を行う。これは、人間が有する視覚的特性は、明るい領域での変更より、暗い領域での変更に敏感であることによるものである。また、電子透かし埋め込み装置２０は、原画像データＩとして静止画像の輝度値を入力した場合であって、変換器２１による周波数係数データＩＦとして輝度値の高周波数成分を出力した場合には、付加データＷＭを埋め込む際に、静止画像の輝度値の変化が大きいほど、より換言すれば、エッジが大きいほど、付加データＷＭの振幅を大きくして埋め込むことと等価な動作を行う。これは、人間が有する視覚的特性は、エッジ領域での変更より、平坦領域での変更に敏感であることによるものである。電子透かし埋め込み装置２０は、このような性質を利用して、原画像データＩに応じて付加データＷＭの埋め込み強度を変化させて埋め込む。
【００６０】
これにより、電子透かし埋め込み装置２０は、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、第三者による不正利用のための攻撃耐性を強くすることができる。
【００６１】
また、電子透かし埋め込み装置２０は、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式の計算を行う必要がないことから、ソフトウェアによって実現する場合には処理の簡略化によってＣＰＵの消費パワーが少なくて済み、ハードウェアによって実現する場合であっても処理の簡略化によって回路規模の削減及び簡略化を図ることができる。
【００６２】
以下、この電子透かし埋め込み装置２０の具体例について、図４乃至図８を用いて説明する。
【００６３】
まず、電子透かし埋め込み装置２０の具体例として、図４に示すように、ウェーブレット変換を利用した電子透かし埋め込み装置２０'について説明する。
【００６４】
電子透かし埋め込み装置２０'は、上述した加算器２２、増幅器２３ａ，２３ｂ、差分器２４、及び埋め込み器２６を備える他、上述した変換器２１としてのウェーブレット変換器２１'と、上述した逆変換器２５としてのウェーブレット逆変換器２５'とを備える。
【００６５】
ウェーブレット変換器２１'は、原画像データＩに対してウェーブレット変換を施し、４つの周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨに属するウェーブレット係数を求める。このとき、ウェーブレット変換器２１'は、ウェーブレット変換の際に用いるフィルタ係数としてはいかなるものを適用してもよく、特定する必要はない。そして、ウェーブレット変換器２１'は、算出した４つの周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨに属するウェーブレット係数の全てを周波数係数データＩＦとして加算器２２及び増幅器２３ａに供給するのではなく、周波数領域ＬＬに属するウェーブレット係数又は周波数領域ＨＨに属するウェーブレット係数のいずれかのみを周波数係数データＩＦとして加算器２２及び増幅器２３ａに供給する。すなわち、ウェーブレット変換器２１'は、原画像データＩの輝度値に対して所定のローパス・フィルタを施して得られる低周波数成分又は原画像データＩの輝度値に対して所定のハイパス・フィルタを施して得られる高周波数成分のいずれかのみを周波数係数データＩＦとして加算器２２及び増幅器２３ａに供給する。
【００６６】
ウェーブレット逆変換器２５'は、差分器２４から供給される変形付加データＷＭＡに対して、上述したウェーブレット変換器２１'によって施されたウェーブレット変換の逆操作であるウェーブレット逆変換を施し、元の時間領域又は空間領域で定義される形態の変形付加データＷＭＡ'を求める。このとき、ウェーブレット逆変換器２５'は、ウェーブレット変換器２１'が周波数係数データＩＦとして出力した周波数成分と同一の周波数成分を出力する必要はなく、異なる周波数成分を出力してもよい。例えば、電子透かし埋め込み装置２０’においては、ウェーブレット変換器２１'が周波数領域ＨＨに属する高周波数成分のウェーブレット係数を周波数係数データＩＦとして出力するとともに、ウェーブレット逆変換器２５'が周波数領域ＬＬに属する低周波数成分のウェーブレット係数に対応する成分を変形付加データＷＭＡ'として出力した場合には、付加データＷＭは、原画像データＩの高周波数成分に応じて変調されるとともに、原画像データＩの低周波数成分に埋め込まれることになる。また、同様に、電子透かし埋め込み装置２０’においては、ウェーブレット変換器２１'が周波数領域ＨＨに属する高周波数成分のウェーブレット係数を周波数係数データＩＦとして出力するとともに、ウェーブレット逆変換器２５'も周波数領域ＨＨに属する高周波数成分のウェーブレット係数に対応する成分を変形付加データＷＭＡ'として出力した場合には、付加データＷＭは、原画像データＩの高周波数成分に応じて変調されるとともに、原画像データＩの高周波数成分に埋め込まれることになる。ただし、ウェーブレット逆変換器２５'は、ウェーブレット変換器２１'が用いたフィルタ係数と同一のフィルタ係数をもってウェーブレット逆変換を施す必要があることはいうまでもない。
【００６７】
このような電子透かし埋め込み装置２０'は、具体的には以下のような処理を行い、原画像データＩに対して付加データＷＭを埋め込む。ここでは、周波数領域ＬＬに属するウェーブレット係数に付加データＷＭを埋め込むものとし、周波数領域ＨＨに属するウェーブレット係数の絶対値に比例するように変更量を設定するものとする。また、ここでは、原画像データＩのサイズを縦１６×横１６ピクセルであるものとし、埋め込む付加データＷＭのサイズを縦８×横８ビットであるものとする。
【００６８】
この場合、電子透かし埋め込み装置２０'においては、ウェーブレット変換器２１'によって周波数領域ＨＨに属するウェーブレット係数を周波数係数データＩＦとして加算器２２及び増幅器２３ａに供給する。ここで、各ピクセル（ｘ，ｙ）（ただし、ｘ，ｙ＝１，２，３，・・・，８）に対応する周波数係数データＩＦの値をＨＨ（ｘ，ｙ）とし、埋め込む付加データＷＭの値をＷＭ（ｘ，ｙ）とすると、増幅器２３ａ，２３ｂ及び差分器２４から出力される増幅後増幅後原係数データＩ'（ｘ，ｙ）、増幅後係数データＩＷ'（ｘ，ｙ）及び変形付加データＷＭＡ（ｘ，ｙ）は、それぞれ、次式（９）乃至次式（１１）で表される。
【００６９】
【数９】
【数１０】
【数１１】
続いて、電子透かし埋め込み装置２０'においては、原画像データＩと同じサイズを有する全ての要素が"０"に初期化されたマトリックスを用意し、このマトリックスのうち、周波数領域ＬＬに属するウェーブレット係数が占める領域と同じ位置の要素の値を、差分器２４によって得られた上式（１１）で表される変形付加データＷＭＡの値にセットし、このマトリックスに対してウェーブレット逆変換器２５'によってウェーブレット逆変換を施す。
【００７３】
すなわち、電子透かし埋め込み装置２０'においては、ウェーブレット変換器２１'における処理対象となるウェーブレット係数は、図５（Ａ）に示すように、正方形で表される４つの周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨのうち、周波数領域ＨＨに属するウェーブレット係数であり、ウェーブレット逆変換器２５'における処理対象となるウェーブレット係数は、同図（Ｂ）に示すように、周波数領域ＬＬに属するウェーブレット係数である。
【００７４】
そして、電子透かし埋め込み装置２０'においては、ウェーブレット逆変換器２５'によって得られた変形付加データＷＭＡ'を埋め込み器２６によって原画像データＩに対して埋め込み、画像データＭとして出力する。なお、出力される画像データＭは、付加データＷＭが原画像データＩの高周波数成分の絶対値によって変調され、原画像データＩの低周波数成分に埋め込まれて得られる結果と同じものである。
【００７５】
このように、電子透かし埋め込み装置２０'は、ウェーブレット変換を利用し、周波数領域ＨＨに属するウェーブレット係数の絶対値に比例するように、付加データＷＭの埋め込み強度を変化させ、周波数領域ＬＬからなるウェーブレット係数に付加データＷＭを埋め込むことができる。したがって、電子透かし埋め込み装置２０'は、原画像データＩに対して、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データＷＭを簡便に埋め込むことができる。
【００７６】
つぎに、上述した電子透かし埋め込み装置２０の具体例として、図６に示すように、ＤＣＴを利用した電子透かし埋め込み装置２０''について説明する。ここでは、原画像データＩに対して８×８のＤＣＴを施し、得られた各ブロックにおける（３，３）で示される位置のＤＣＴ係数に付加データＷＭを埋め込むものとし、各ブロックにおける（８，８）で示される位置のＤＣＴ係数の絶対値に比例するように変更量を設定するものとする。また、ここでは、原画像データＩのサイズを縦１６×横１６ピクセル（２×２ブロック）であるものとし、埋め込む付加データＷＭのサイズを縦２×横２ビットであるものとする。
【００７７】
電子透かし埋め込み装置２０''は、上述した加算器２２、増幅器２３ａ，２３ｂ、差分器２４、及び埋め込み器２６を備える他、上述した変換器２１としてのＤＣＴ器２１''と、上述した逆変換器２５としてのＩＤＣＴ（Inverse Discrete Cosine Transform；逆離散コサイン変換）器２５''とを備える。
【００７８】
ＤＣＴ器２１''は、原画像データＩに対してＤＣＴを施し、２×２ブロックからなるＤＣＴ係数を求める。そして、ＤＣＴ器２１''は、算出したＤＣＴ係数の全てを周波数係数データＩＦとして加算器２２及び増幅器２３ａに供給するのではなく、各ブロックにおける（８，８）で示される位置の４つのＤＣＴ係数の絶対値を周波数係数データＩＦとして加算器２２及び増幅器２３ａに供給する。
【００７９】
ＩＤＣＴ器２５''は、差分器２４から供給される変形付加データＷＭＡに対して、上述したＤＣＴ器２１''によって施されたＤＣＴの逆操作であるＩＤＣＴを施し、元の時間領域又は空間領域で定義される形態の変形付加データＷＭＡ'を求める。そして、ＩＤＣＴ器２５''は、ＩＤＣＴを施して得られた結果のうち、ＤＣＴ器２１''が出力した各ブロックにおける（３，３）で示される位置の４つのＤＣＴ係数に対応する成分を変形付加データＷＭＡ'として埋め込み器２６に供給する。
【００８０】
このような電子透かし埋め込み装置２０''は、具体的には以下のような処理を行い、原画像データＩに対して付加データＷＭを埋め込む。
【００８１】
電子透かし埋め込み装置２０''においては、上述したように、ＤＣＴ器２１''によって各ブロックにおける（８，８）で示される位置の４つのＤＣＴ係数の絶対値を周波数係数データＩＦとして加算器２２及び増幅器２３ａに供給する。ここで、各ブロックｋ（ただし、ｋ＝１，２，３，４）に対応する周波数係数データＩＦの値をＣ（ｋ）とし、埋め込む４ビットの付加データＷＭの値をＷＭ（ｋ）とすると、増幅器２３ａ，２３ｂ及び差分器２４から出力される増幅後増幅後原係数データＩ'（ｋ）、増幅後係数データＩＷ'（ｋ）及び変形付加データＷＭＡ（ｋ）は、それぞれ、次式（１２）乃至次式（１４）で表される。
【００８２】
【数１２】
【数１３】
【数１４】
続いて、電子透かし埋め込み装置２０''においては、原画像データＩと同じサイズを有する全ての要素が"０"に初期化されたマトリックスを用意してこのマトリックスを８×８のブロックに分割し、各ブロックにおける（３，３）で示される位置の要素の値を、差分器２４によって得られた上式（１４）で表される変形付加データＷＭＡの値にセットし、このマトリックスに対してＩＤＣＴ器２５''によってＩＤＣＴを施す。
【００８６】
すなわち、電子透かし埋め込み装置２０''においては、ＤＣＴ器２１''における処理対象となるＤＣＴ係数は、図７（Ａ）に示すように、正方形で表される４つのブロックのそれぞれにおける（８，８）で示される位置のＤＣＴ係数であり、ＩＤＣＴ器２５''における処理対象となるＤＣＴ係数は、同図（Ｂ）に示すように、４つのブロックのそれぞれにおける（３，３）で示される位置のＤＣＴ係数である。
【００８７】
そして、電子透かし埋め込み装置２０''においては、ＩＤＣＴ器２５''によって得られた変形付加データＷＭＡ'を埋め込み器２６によって原画像データＩに対して埋め込み、画像データＭとして出力する。なお、出力される画像データＭは、付加データＷＭが原画像データＩの各ブロックにおける（８，８）で示される位置のＤＣＴ係数の絶対値によって変調され、原画像データＩの各ブロックにおける（３，３）で示される位置のＤＣＴ係数に埋め込まれて得られる結果と同じものである。
【００８８】
このように、電子透かし埋め込み装置２０''は、ＤＣＴを利用し、各ブロックにおける（８，８）で示される位置のＤＣＴ係数の絶対値に比例するように、付加データＷＭの埋め込み強度を変化させ、各ブロックにおける（３，３）で示される位置のＤＣＴ係数に付加データＷＭを埋め込むことができる。したがって、電子透かし埋め込み装置２０''は、原画像データＩに対して、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データＷＭを簡便に埋め込むことができる。
【００８９】
つぎに、電子透かし埋め込み装置２０を拡張した具体例として、図８に示すように、ウェーブレット変換を利用した電子透かし埋め込み装置２０'''について説明する。
【００９０】
電子透かし埋め込み装置２０'''は、上述した変換器２１としてのウェーブレット変換器２１'''と、上述した変換器２２としての２つの加算器２２１，２２２と、上述した増幅器２３ａ，２３ｂとしての２組の増幅器２３ａ１，２３ｂ１，２３ａ２，２３ｂ２と、上述した差分器２４としての２つの差分器２４１，２４２と、上述した逆変換器２５としてのウェーブレット逆変換器２５'''と、上述した埋め込み器２６としての埋め込み器２６'''とを備える。
【００９１】
ウェーブレット変換器２１'''は、原画像データＩに対してウェーブレット変換を施し、４つの周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨに属するウェーブレット係数を求め、算出した４つの周波数領域ＬＬ，ＨＬ，ＬＨ，ＨＨのそれぞれに属するウェーブレット係数のうち、周波数領域ＬＬに属するウェーブレット係数を周波数係数データＩＦＬとして加算器２２１及び増幅器２３ａ１に供給するとともに、周波数領域ＨＨに属するウェーブレット係数を周波数係数データＩＦＨとして加算器２２２及び増幅器２３ａ２に供給する。すなわち、ウェーブレット変換器２１'''は、原画像データＩの輝度値に対して所定のローパス・フィルタを施して得られる低周波数成分を周波数係数データＩＦＬとして加算器２２１及び増幅器２３ａ１に供給するとともに、原画像データＩの輝度値に対して所定のハイパス・フィルタを施して得られる高周波数成分を周波数係数データＩＦＨとして加算器２２２及び増幅器２３ａ２に供給する。
【００９２】
加算器２２１は、上述した加算器２２と同様に、ウェーブレット変換器２１'''から供給される周波数係数データＩＦＬと付加データＷＭとに対して加算処理を行う。加算器２２１は、得られた加算処理後係数データＩＷ１を増幅器２３ｂ１に供給する。
【００９３】
加算器２２２は、上述した加算器２２と同様に、ウェーブレット変換器２１'''から供給される周波数係数データＩＦＨと付加データＷＭとに対して加算処理を行う。加算器２２２は、得られた加算処理後係数データＩＷ２を増幅器２３ｂ２に供給する。
【００９４】
増幅器２３ａ１，２３ｂ１は、上述した増幅器２３ａ，２３ｂと同様に、入出力特性が非線形特性を有するものである。増幅器２３ａ１は、周波数係数データＩＦＬを所定の特性に基づいて増幅する。また、増幅器２３ｂ１は、加算器２２１から供給される加算処理後係数データＩＷ１を所定の特性に基づいて増幅する。増幅器２３ａ１は、増幅して得られた増幅後増幅後原係数データＩ１'を差分器２４１に供給するとともに、増幅器２３ｂ１は、増幅して得られた増幅後係数データＩＷ１'を差分器２４１に供給する。
【００９５】
増幅器２３ａ２，２３ｂ２は、上述した増幅器２３ａ，２３ｂと同様に、入出力特性が非線形特性を有するものである。増幅器２３ａ２は、周波数係数データＩＦＨを所定の特性に基づいて増幅する。また、増幅器２３ｂ２は、加算器２２２から供給される加算処理後係数データＩＷ２を所定の特性に基づいて増幅する。増幅器２３ａ２は、増幅して得られた増幅後増幅後原係数データＩ２'を差分器２４２に供給するとともに、増幅器２３ｂ２は、増幅して得られた増幅後係数データＩＷ２'を差分器２４２に供給する。
【００９６】
差分器２４１は、上述した差分器２４と同様に、増幅後係数データＩＷ１'と増幅後原係数データＩ１'との差分をとる。この結果、差分器２４１からの出力は、付加データＷＭが原画像データＩの輝度値に応じて波形変形された変形付加データＷＭＡ１となり、ウェーブレット逆変換器２５'''に供給される。
【００９７】
差分器２４２は、上述した差分器２４と同様に、増幅後係数データＩＷ２'と増幅後原係数データＩ２'との差分をとる。この結果、差分器２４２からの出力は、付加データＷＭが原画像データＩのエッジ成分に応じて波形変形された変形付加データＷＭＡ２となり、ウェーブレット逆変換器２５'''に供給される。
【００９８】
ウェーブレット逆変換器２５'''は、差分器２４１から供給される変形付加データＷＭＡ１及び差分器２４２から供給される変形付加データＷＭＡ２に対してウェーブレット逆変換を施し、元の時間領域又は空間領域で定義される形態の変形付加データＷＭＡ'を求める。このとき、ウェーブレット逆変換器２５'''は、原画像データＩと同じサイズを有する全ての要素が"０"に初期化されたマトリックスを用意し、このマトリックスのうち、周波数領域ＬＬに属するウェーブレット係数が占める領域と同じ位置の要素の値を、差分器２４１によって得られた変形付加データＷＭＡ１の値にセットするとともに、周波数領域ＨＨに属するウェーブレット係数が占める領域と同じ位置の要素の値を、差分器２４２によって得られた変形付加データＷＭＡ２の値にセットし、このマトリックスに対してウェーブレット逆変換を施す。ウェーブレット逆変換器２５'''は、得られた変形付加データＷＭＡ'を埋め込み器２６'''に供給する。
【００９９】
埋め込み器２６'''は、上述した埋め込み器２６と同様に、ウェーブレット逆変換器２５'''から供給される変形付加データＷＭＡ'を原画像データＩに対して埋め込み、画像データＭとして出力する。
【０１００】
このように、電子透かし埋め込み装置２０'''は、ウェーブレット変換を利用し、原画像データＩの輝度値及びエッジ成分に応じて付加データＷＭの埋め込み強度を変化させ、原画像データＩに対して付加データＷＭを埋め込むことができる。したがって、電子透かし埋め込み装置２０'''は、原画像データＩに対して、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データＷＭを簡便に埋め込むことができる。
【０１０１】
以上説明したように、電子透かし埋め込み装置は、非線形回路を用いて原画像データＩの視覚的特性によって付加データＷＭの波形を変形して埋め込むことにより、Digimarc Corporationによって開示されたUS Patent 5,748,763に記載されている手法のように、付加データＷＭの埋め込み強度を変化させる際にも埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式といった計算を行う必要がなく、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データＷＭを簡便に処理することができる。したがって、電子透かし埋め込み装置は、原画像データＩについての違法な複製を防止することに寄与することができ、ユーザにとって優れた利便を提供することができるものである。
【０１０２】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、増幅器として、２次以上の高次の関数で表される入出力特性を有するものを用いた場合には、差分器の後段に、所定の周波数成分を通過して微弱成分である高次成分を除去する低域通過フィルタ手段であるローパス・フィルタを備え、このローパス・フィルタを通過した変形付加データを原画像データに対して埋め込むようにしてもよい。
【０１０３】
また、上述した実施の形態では、変換器として、原画像データに対して周波数変換を施すものを用いて説明したが、本発明は、変換器として、原画像データに対して、レベルシフトを施すものであってもよく、各種周波数変換及び／又はレベルシフトを組み合わせた処理を施すものであってもよい。
【０１０４】
さらに、上述した実施の形態では、画像データに対して埋め込まれた電子透かしを検出するものとして説明したが、本発明は、原データとして、画像データ以外の２次元データ、音声データ等の１次元データ又は立体像等の３次元データを用いた場合であっても容易に適用することができる。
【０１０５】
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【０１０６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み装置であって、上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算手段と、上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅手段と、上記加算手段から供給される加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅手段と、上記第２の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分手段と、上記差分手段から供給された上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み手段とを備える。
【０１０７】
したがって、本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、非線形入出力特性を有する第１の増幅手段及び第２の増幅手段を用いて付加データを原データに応じて波形変形し、埋め込み手段によって原データに対して変形付加データを埋め込むことにより、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式といった計算を行う必要がなく、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データを原データに対して簡便に埋め込むことができる。
【０１０８】
また、本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み方法であって、上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算工程と、上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅工程と、上記加算工程にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅工程と、上記第２の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分工程と、上記差分工程にて得られた上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み工程とを備える。
【０１０９】
したがって、本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込むことにより、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式といった計算を行う必要がなく、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データを原データに対して簡便に埋め込むことが可能となる。
【０１１０】
さらに、本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、原データに対して所定の付加データを埋め込むコンピュータ読み取り可能な付加データ埋め込みプログラムであって、上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算処理と、上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅処理と、上記加算処理にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅処理と、上記第２の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分処理と、上記差分処理にて得られた上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み処理とを備える。
【０１１１】
したがって、本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込むことにより、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式といった計算を行う必要がなく、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データを原データに対して簡便に埋め込むことを可能とする。
【０１１２】
さらにまた、本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み装置であって、上記原データに対して所定の変換処理を施す変換手段と、上記変換手段によって変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算手段と、上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅手段と、上記加算手段から供給される加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅手段と、上記第２の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分手段と、上記差分手段によって得られた上記変形付加データに対して、上記変換手段によって施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換手段と、上記逆変換手段から供給される変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み手段とを備える。
【０１１３】
したがって、本発明にかかる付加データ埋め込み装置は、変換手段によって原データに対して所定の変換処理を施し、非線形入出力特性を有する第１の増幅手段及び第２の増幅手段を用いて付加データを原データに応じて波形変形し、埋め込み手段によって原データに対して変形付加データを埋め込むことにより、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式といった計算を行う必要がなく、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データを原データに対して簡便に埋め込むことができる。
【０１１４】
また、本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み方法であって、上記原データに対して所定の変換処理を施す変換工程と、上記変換工程にて変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算工程と、上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅工程と、上記加算工程にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅工程と、上記第２の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分工程と、上記差分工程にて得られた上記変形付加データに対して、上記変換工程にて施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換工程と、上記逆変換工程にて得られた変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み工程とを備える。
【０１１５】
したがって、本発明にかかる付加データ埋め込み方法は、原データに対して所定の変換処理を施し、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込むことにより、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式といった計算を行う必要がなく、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データを原データに対して簡便に埋め込むことが可能となる。
【０１１６】
さらに、本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、原データに対して所定の付加データを埋め込むコンピュータ読み取り可能な付加データ埋め込みプログラムであって、上記原データに対して所定の変換処理を施す変換処理と、上記変換処理にて変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算処理と、上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅処理と、上記加算処理にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅処理と、上記第２の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分処理と、上記差分処理にて得られた上記変形付加データに対して、上記変換処理にて施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換処理と、上記逆変換処理にて得られた変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み処理とを備える。
【０１１７】
したがって、本発明にかかる付加データ埋め込みプログラムは、原データに対して所定の変換処理を施し、非線形入出力特性に基づいて付加データを原データに応じて波形変形し、原データに対して変形付加データを埋め込むことにより、埋め込み対象とされる画素値に応じた一部の乗算や関数式といった計算を行う必要がなく、埋め込み後の画質劣化を第三者に検知されなくすることができ、攻撃耐性が強く良好な性能を有する付加データを原データに対して簡便に埋め込むことを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示す電子透かし埋め込み装置の構成を説明するブロック図である。
【図２】同電子透かし埋め込み装置が備える増幅器における入出力特性曲線を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態として示す電子透かし埋め込み装置の構成を説明するブロック図である。
【図４】同電子透かし埋め込み装置の具体例としてのウェーブレット変換を利用した電子透かし埋め込み装置の構成を説明するブロック図である。
【図５】同電子透かし埋め込み装置における処理対象となるウェーブレット係数を説明する図であって、（Ａ）は、同電子透かし埋め込み装置が備えるウェーブレット変換器における処理対象となるウェーブレット係数を示し、（Ｂ）は、同電子透かし埋め込み装置が備えるウェーブレット逆変換器における処理対象となるウェーブレット係数を示す図である。
【図６】同電子透かし埋め込み装置の具体例としてのＤＣＴを利用した電子透かし埋め込み装置の構成を説明するブロック図である。
【図７】同電子透かし埋め込み装置における処理対象となるＤＣＴ係数を説明する図であって、（Ａ）は、同電子透かし埋め込み装置が備えるＤＣＴ器における処理対象となるＤＣＴ係数を示し、（Ｂ）は、同電子透かし埋め込み装置が備えるＩＤＣＴ器における処理対象となるＤＣＴ係数を示す図である。
【図８】同電子透かし埋め込み装置を拡張した具体例としてのウェーブレット変換を利用した電子透かし埋め込み装置の構成を説明するブロック図である。
【図９】従来の電子透かし埋め込み装置の構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１０，２０，２０'，２０''，２０''' 電子透かし埋め込み装置、 １１，２２，２２１，２２２ 加算器、 １２ａ，１２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２３ａ１，２３ｂ１，２３ａ２，２３ｂ２ 増幅器、 １３，２４，２４１，２４２ 差分器、 １４，２６，２６''' 埋め込み器、 ２１ 変換器、 ２１'，２１'''ウェーブレット変換器、 ２１'' ＤＣＴ器、 ２５ 逆変換器、 ２５'，２５''' ウェーブレット逆変換器、 ２５'' ＩＤＣＴ器
Claims (8)
- 原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み装置であって、
上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算手段と、
上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅手段と、
上記加算手段から供給される加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅手段と、
上記第２の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分手段と、
上記差分手段から供給された上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み手段とを備えること
を特徴とする付加データ埋め込み装置。 - 原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み方法であって、
上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算工程と、
上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅工程と、
上記加算工程にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅工程と、
上記第２の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分工程と、
上記差分工程にて得られた上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み工程とを備えること
を特徴とする付加データ埋め込み方法。 - 上記第１の増幅工程及び上記第２の増幅工程における入出力特性は、求めようとする上記付加データの波形変形式を積分した結果にしたがって設計されること
を特徴とする請求項２記載の付加データ埋め込み方法。 - 入力されるデータのうち、所定の周波数成分を通過する低域通過フィルタ工程を備え、
上記埋め込み工程では、上記第１の増幅工程及び上記第２の増幅工程にて、それぞれ、２次以上の高次の関数で表される非線形入出力特性を有する増幅処理が行われる場合には、上記差分工程にて得られた上記変形付加データのうち、上記低域通過フィルタ工程にて通過された高次成分が除去された変形付加データが上記原データに対して埋め込まれること
を特徴とする請求項２記載の付加データ埋め込み方法。 - 原データに対して所定の付加データを埋め込むコンピュータ読み取り可能な付加データ埋め込みプログラムであって、
上記原データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算処理と、
上記原データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅処理と、
上記加算処理にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅処理と、
上記第２の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分処理と、
上記差分処理にて得られた上記変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み処理とを備えること
を特徴とする付加データ埋め込みプログラム。 - 原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み装置であって、
上記原データに対して所定の変換処理を施す変換手段と、
上記変換手段によって変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算手段と、
上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅手段と、
上記加算手段から供給される加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅手段と、
上記第２の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅手段によって増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分手段と、
上記差分手段によって得られた上記変形付加データに対して、上記変換手段によって施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換手段と、
上記逆変換手段から供給される変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み手段とを備えること
を特徴とする付加データ埋め込み装置。 - 原データに対して所定の付加データを埋め込む付加データ埋め込み方法であって、
上記原データに対して所定の変換処理を施す変換工程と、
上記変換工程にて変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算工程と、
上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅工程と、
上記加算工程にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅工程と、
上記第２の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅工程にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分工程と、
上記差分工程にて得られた上記変形付加データに対して、上記変換工程にて施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換工程と、
上記逆変換工程にて得られた変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み工程とを備えること
を特徴とする付加データ埋め込み方法。 - 原データに対して所定の付加データを埋め込むコンピュータ読み取り可能な付加データ埋め込みプログラムであって、
上記原データに対して所定の変換処理を施す変換処理と、
上記変換処理にて変換されて得られた変換データと上記付加データとに対して加算処理を行う加算処理と、
上記変換データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第１の増幅処理と、
上記加算処理にて得られた加算処理後データを所定の非線形入出力特性に基づいて増幅する第２の増幅処理と、
上記第２の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後データと上記第１の増幅処理にて増幅されて得られた増幅後原データとの差分により上記原データに応じて波形変形された変形付加データを得る差分処理と、
上記差分処理にて得られた上記変形付加データに対して、上記変換処理にて施された変換処理の逆操作である逆変換処理を施す逆変換処理と、
上記逆変換処理にて得られた変形付加データを上記原データに対して埋め込む埋め込み処理とを備えること
を特徴とする付加データ埋め込みプログラム。
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