JP3774651B2 - 画像処理装置及び方法並びにコンピュータプログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像情報に対して、音声情報、テキスト文書情報、当該画像に関する情報、当該画像に関係のない情報等を付加情報として埋め込み、視覚的に目立たないように印刷する画像処理装置及び方法並びにコンピュータプログラム及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、画像情報の不正コピーや改ざんの防止などを目的として、当該画像情報に特別な情報を埋め込む研究が盛んに行われている。このような技術は電子透かしと呼ばれる。例えば、写真、絵画等を電子化した画像情報中に、その著作者名や使用許可に関する可否等の付加情報を埋め込むことが知られている。近年では、付加情報を視覚的に目立たないようにしてもとの画像情報に埋め込み、インターネット等のネットワークを通じてその画像情報を流通する技術が標準化されつつある。
【０００３】
また、画像が印刷された紙上等から、その画像の印刷を行った印刷機器の種類やその機体番号等の付加情報を特定することができるような技術も研究されている。このような技術は、複写機やプリンタ等の画像形成装置の高画質化に伴って、紙幣、印紙、有価証券等の不正な偽造等を防止する目的で用いられる。
【０００４】
例えば、特開平7-123244号公報では、付加情報が埋め込まれる画像において、視覚的に感度の低い色差成分及び彩度成分の高周波域の部分に、付加情報を埋め込む技術が提案されている。また、特許2614369号公報では、黄色等の人間にとって比較的識別しにくい色を用いて、特定のドットパターンを付加することにより、付加情報を画像情報に埋め込む技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の方法では、偽造防止のための印刷機の識別番号や、印刷を行った日時、ユーザ情報等の比較的少ない情報量を画像中に埋め込むことには有効であったが、音声情報やその他の大容量の情報を、印刷される際に目立たないように画像中に埋め込むことは非常に困難であった。
【０００６】
そこで、このような問題を解決する手段として、本願出願人は、特開2001-148778において、誤差拡散法によって生じるテクスチャを利用し、通常の疑似階調処理では発生しない量子化値の組み合わせを人工的に作成して、作成された符号を画像情報に埋め込む方法を提案した。この方法によれば、テクスチャの形状が微視的に変化するだけなので、もとの画像と比較して付加情報が埋め込まれた後の画像情報は視覚的には画質が劣化していない。また、誤差拡散法において量子化しきい値を変更することによって、極めて容易に異種信号の多重化を実現することができる。
【０００７】
ここで、本願出願人が先に提案した、付加情報を画像情報に埋め込んで印刷する画像処理装置と、印刷された画像から埋め込まれた付加情報を抽出する画像処理装置とを備えた画像処理システムについて説明する。図１２は、先に提案された、付加情報を画像情報に埋め込んで印刷する画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【０００８】
図１２において、入力端子121からは多階調の画像情報D4が入力される。また、入力端子122からは画像情報D4の中に埋め込まれる付加情報x2(i)が入力される。この付加情報x2(i)としては、画像情報D4とは全く関連性のない情報や、画像情報D4の著作権に関する情報といった様々な情報が適用される。
【０００９】
入力端子122から入力された付加情報x2(i)は、誤り訂正符号化部123において、ビット誤りを自動訂正する機能を備えた誤り訂正符号への符号化処理が施される。この誤り訂正符号には、BCH符号、リードソロモン符号等のブロック符号や、畳み込み符号などの符号が用いられる。以下、付加情報x2(i)に誤り訂正符号への符号化処理が施された結果得られる情報を多重化情報y2(j)と呼ぶ。
【００１０】
そして、画像情報D4及び多重化情報y2(j)は、付加情報多重化部124に入力される。付加情報多重化部124は、印刷時に画像情報D4に埋め込まれた多重化情報y2(j)を視覚的に目立たないように画像情報D4を小さな正方ブロックに分割して、それぞれのブロック単位で多重化情報y2(j)を埋め込むための装置である。この付加情報多重化部124では、画像情報D4に多重化情報y2(j)が埋め込まれた画像情報に量子化が行われる。付加情報多重化部124で量子化された画像情報D5は、プリンタ125で紙上等に印刷され、印刷画像126が得られる。なお、使用したプリンタ125は、インクジェットプリンタやレーザープリンタ等の疑似階調処理を用いることによって階調表現を実現するプリンタである。
【００１１】
また、図１３は、先に提案された、印刷画像から付加情報を読み取って抽出する画像処理装置の構成を示すブロック図である。図１３では、図１２の画像処理装置で印刷された印刷画像126をイメージスキャナ131を用いて読み取って画像情報D6を得る。次いで、画像情報D6から埋め込まれた多重化情報y2'(j)が、付加情報分離部132の作動により分離される。付加情報分離部132では、画像情報D6が正方ブロックに分割され、それぞれのブロック単位でテクスチャの周波数成分を解析することにより、埋め込まれた多重化情報y2'(j)が分離される。分離された多重化情報y2'(j)は、誤り訂正復号化部133において誤り訂正復号化処理が行われ、付加情報x2(i)が獲得される。この付加情報x2(i)は出力端子134から出力される。なお、多重化及び復号化に関するアルゴリズムは、特開2001-148778に記載されているため、ここでは省略する。上述した方法を適用することで、従来方法に比べ、大容量の付加情報を、ある画像中に当該画像の品質を劣化させることなく埋め込むことが可能になった。
【００１２】
ここで、特開2001-148778で開示されている方法を用いて印刷画像中に付加情報を埋め込む場合、極度に濃度が高い領域や、極度に濃度の低い領域、あるいは、付加情報を表現するために用いているテクスチャの周波数に類似した周波数成分を多く持つような領域では、読み取り誤りが発生しやすい。なぜなら、このような領域は、画像上の特定の領域に集中していることが多いからである。したがって、読み取り誤りは特定の領域に集中する傾向がある。このような特定の領域の誤りであるバースト誤りが発生する場合、BCH符号のような、符号化処理を一定符号長単位で行う符号化方法を用いると、誤り訂正能力を極度に高める必要があり、相対的に埋め込むことができる情報量が減少してしまう。
【００１３】
このような問題を解決するためには、読み取り誤りを分散させる手段が有効である。しかし、従来手法では、光学的読み取り装置を用いて印刷画像を読み取った後、ブロック単位で付加情報を復元する際に発生する読み取り誤りを分散させるシャフリングに関する提案はされていない。
【００１４】
この発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、付加情報として付加可能な大容量の情報量を分散させて視覚的に目立たないように埋め込むことができる画像処理装置及び方法並びにコンピュータプログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明による画像処理装置は、画像情報に付加される付加情報から誤り訂正符号を算出し、該誤り訂正符号が前記付加情報に付加された多重化情報を生成する誤り訂正符号化手段と、生成された多重化情報のビット列を所定のビット列に並び替えるシャフリング手段と、ビット列が並び替えられた多重化情報を前記画像情報に埋め込む多重化手段とを備える画像処理装置であって、前記シャフリング手段が、二次元配列されたビットから構成された前記多重化情報を所定の大きさのブロックに分割し、分割された複数のブロックから小領域を構成する多重化情報分割手段と、前記小領域内のブロックを他の小領域内のブロックとして新たに対応付ける二次元シャフリング手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。尚、本発明で提案される画像処理システムは、画像情報に付加情報を埋め込んで印刷する画像処理装置と、印刷された画像をイメージスキャナで入力して付加情報を抽出する画像処理装置との2種類の画像処理装置を備えている。
【００１７】
＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態による画像処理システムについて詳細に説明する。最初に、第１の実施形態による本発明の2種類の画像処理装置の構成について説明する。
【００１８】
図１は、画像情報に付加情報を埋め込んで印刷する本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を説明するためのブロック図である。入力端子11は、多階調の画像情報D1を入力するための端子である。また、入力端子12は、多階調の画像情報D1中に埋め込まれる任意のqビットの大きさを持つ付加情報x(i)を入力するための端子である。付加情報x(i)としては、入力端子11から入力される画像情報D1に関連する情報、例えば、画像情報D1の著作権に関する情報や、画像情報D1に関連しない情報、例えば、音声情報や、テキスト文書情報、その他別の画像情報等が考えられる。
【００１９】
入力端子12は、誤り訂正符号化部13に接続している。誤り訂正符号化部13では、入力された付加情報x(i)に対して誤り訂正処理が行われ、すなわち、付加情報x(i) に対して検査ビットが付加され、その結果を多重化情報y(j)として出力する。ここで、j＞qである。誤り訂正符号としては従来から様々なものが提案されており、代表的なものとして、リードソロモン符号、BCH符号、ファイア符号、ピーターソン符号等が挙げられる。本発明では、誤り訂正符号として、これらのうちいずれを用いても特に問題はない。しかし、本実施形態では、構成の容易さや符号化率の高さから、既に様々なシステムに採用されているBCH符号を使用する。なお、BCH符号のアルゴリズムに関しては、公知であるためここでは省略する。
【００２０】
本実施形態においては、BCH符号をBCH(n,k,d)と表現する。BCH(n,k,d)の意味は、BCH符号の符号長がnビットであって、そのうちのkビットが情報ビットであり、残りのn-kビットが検査ビットであり、この構成でtビットまでの誤りを訂正することが可能であることを示している。但し、tはd/2を超えない最大の整数を示すものとする。
【００２１】
誤り訂正符号部13は、シャフリング部14に接続されている。シャフリング部14は、多重化情報y(j)のビット列をある規則に従って並べ替えて、新たなビット列の多重化情報z(j)を出力する。
【００２２】
シャフリング部14は、付加情報多重化部15に接続されている。付加情報多重化部15は、入力された画像情報D1に対してビット列を並べ替えた多重化情報z(j)を埋め込む。さらに、付加情報多重化部15は、多重化情報を画像情報D1に埋め込んで量子化した画像情報D2を生成する。
【００２３】
付加情報多重化部15は、プリンタ16に接続されている。プリンタ16では、付加情報多重化部15で作成された画像情報D2が印刷画像17として印刷される。プリンタ17として、インクジェットプリンタやレーザープリンタ等の疑似階調処理を用いることによって階調表現を実現するプリンタが用いられる。なお、プリンタ16は、ネットワーク等を介して、離隔した場所で印刷させるようにすることも可能である。
【００２４】
すなわち、本発明による第１の実施形態は、画像情報に付加される付加情報から誤り訂正符号を算出し、誤り訂正符号が付加情報に付加された多重化情報を生成する誤り訂正符号化手段（誤り訂正符号化部13）と、生成された多重化情報のビット列を所定のビット列に並び替えるシャフリング手段（シャフリング部14）と、ビット列が並び替えられた多重化情報を画像情報に埋め込む多重化手段（付加情報多重化部15）とを備えることを特徴とする。
【００２５】
また、多重化情報が埋め込まれた画像情報を印刷する印刷手段（プリンタ16）をさらに備えることを特徴とする。
【００２６】
さらに、多重化手段が、画像情報を所定の大きさの小領域に分割し、それぞれの小領域内に多重化情報のビット列のビットを順に埋め込むことを特徴とする。さらに、シャフリング手段が、多重化情報のビット列から所定の間隔で抽出したビットを順に並べて新たなビット列を生成することを特徴とする。
【００２７】
図２は、印刷された画像をイメージスキャナで入力して付加情報を抽出する本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を説明するためのブロック図である。図２において、イメージスキャナ21は図１に示された画像処理装置で印刷された印刷画像17を光学的に読み取って画像情報D3に変換する装置である。イメージスキャナ21は、付加情報分離部22に接続している。付加情報分離部22では、印刷画像17に関する画像情報D3から、特開2001-148778で提案されている方法によって付加情報のビット列を並び替えた多重化情報z'(j)が分離される。通常、多重化情報z'(j)のビット列は、読み取りの際に用いたイメージスキャナの光学的要因や、印刷に用いるプリンタの影響、あるいは付加情報が埋め込まれる画像情報の局所的性質等によって読み取り誤りを含んでいる。
【００２８】
付加情報分離部22は、逆シャフリング部23に接続されている。逆シャフリング部23では、図１におけるシャフリング部14と全く逆の処理が行われ、ビット列z'(j)が並び替えられたy'(j)が出力される。
【００２９】
逆シャフリング部23は、誤り訂正復号化部24に接続されている。誤り訂正復号化部24では、分離された多重化情報y'(j)の誤り訂正復号化処理が行われ、もとの付加情報x(i)が得られる。得られた付加情報x(i)は出力端子25から外部に出力される。
【００３０】
なお、以下で説明する処理は、図３で示される制御装置30を用いて実行される。図３は、本発明における各処理部の動作を実行させる制御装置30を説明するための概要図である。図３において、システムバス31には、CPU32、ROM33、RAM34、ハードディスク等の二次記憶装置35が接続されている。また、ユーザインターフェースとして、ディスプレイ36、キーボード37、マウス38がCPU32等に接続されている。さらに、画像出力用のプリンタ16がI/Oインターフェース39を介して接続されている。
【００３１】
次に、上述した実施形態による画像処理装置の動作手順について詳細に説明する。図４は、図１で示される画像処理装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
まず、入力端子11から画像情報D1が入力される（ステップS41）。次いで、画像情報D1に対して多重化する付加情報x(i)が入力端子12から入力される（ステップS42）。入力された付加情報は、誤り訂正符号化部13の作動により、付加情報x(i)の誤り訂正符号化が行われる（ステップS43）。ここで、誤り訂正符号化部13の動作手順について詳述する。
【００３２】
図５は、誤り訂正符号化部13の動作手順を説明するためのフローチャートである。誤り訂正符号化部13では、まず、入力端子12から入力された付加情報x(i)を格納するデータ形式におけるヘッダ部が生成される（ステップS43a）。図６は、画像中に多重化する付加情報x(i)のデータ形式の概略図である。本実施形態では、付加情報x(i)のデータ形式は、大きくヘッダ部61と付加情報部62とに分割できる。そして、ヘッダ部61には、多重化画像y(j)を作成した作成日時63、付加情報の大きさである付加情報バイト数64、付加情報ファイル名65といった情報とが格納されている。
【００３３】
次に、図６で示されるようなデータ形式をした付加情報x(i)に対して、誤り訂正のための検査ビットが付加される。まず、ヘッダ部分61に対して、パラメータ(nH,kH,dH)を用いたBCH誤り訂正符号化が施される（ステップS43b）。さらに、付加情報部62に対して、パラメータ(nD,kD,dD)を用いたBCH誤り訂正符号化が施される（ステップS43c）そして、誤り訂正符号化が終了したか否かが判断される（ステップS43d）。その結果、誤り訂正符号化が終了した場合(YES)、誤り訂正符号化部13での処理は終了する。一方、誤り訂正符号化がまだ終了していない場合(NO)、ステップS43cに戻って付加情報部62の誤り訂正符号化が行われる。
【００３４】
なお、パラメータ(nH,kH,dH)は、ヘッダ部61のみに対する誤り訂正パラメータであり、パラメータ(nD,kD,dD)は、付加情報部62のみに対する誤りパラメータを表す。この2つのパラメータは、全く同値であってもよいが、通常は、復元のための重要な情報がヘッダ部61に多く格納されるので、(nH,kH,dH)の方が、(nD,kD,dD)よりも訂正能力の高いパラメータとなる。
【００３５】
本実施形態で用いるBCH符号は、誤り訂正を施すビットストリームをkDビット毎に分割し、それぞれに対してnD-kDビットの検査ビットを付加する。その結果、誤り訂正符号化部13から出力される多重化情報y(j)は、図７に示すような構造になる。図７は、多重化情報y(j)の構造を示す概要図である。
【００３６】
生成された多重化情報y(j)は、シャフリング部14に入力され、ビット列が並び替えられる（ステップS44)。図８は、シャフリング部14で行われる一次元の交錯法を用いてビット列を並び替える処理の内容を説明するための概念図である。シャフリング部14では、一列に並べられたビット列y(j)をSビットの一定長で分割して複数のブロックを作成する。そして、図８における▲１▼のように、Sビットの各ブロックを縦に並べる。このとき、0番目、S番目、2S番目の位置の情報ビットy(0)、y(S)、y(2S)は、それぞれ図８に示すように各ブロックの先頭になる。同様にして、多重化情報y(j)のすべてのブロックを縦に並べる。
【００３７】
次いで、図８における▲２▼及び▲３▼のように、各ブロックから順にビットを取り出して、もとのビットを並び替えて、新たなビット列z(j)を作成する。このとき、新たなビット列z(j)は次のようになる。
z(j)={y(0),y(S),y(2S),・・・,y(kS),y(1),y(S+1),y(S+2),・・・} (1)
なお、シャフリングを行うためのパラメータSは任意の値であるが、一般的に、S＞nHまたはS＞nDであることが望ましい。なぜならば、付加情報の復元処理を行う場合に、隣同士のビットで発生した誤りが、誤り訂正復号化を行う際の同一のブロックに含まれないからである。
【００３８】
シャフリング部14で生成された新たなビット列z(j)は、付加情報多重化部15に入力される。付加情報多重部15では、画像情報D1に対して多重化情報z(j)が埋め込まれ、画像情報D2が生成される（ステップS45）。付加情報多重化部15では、画像情報D1を複数のブロックに分割し、各ブロックに新たなビット列z(j)の情報ビットを埋め込む。
【００３９】
すなわち、各ブロックごとに誤差拡散の量子化しきい値を周期的に変化させることによって、ビット列が並び替えられた付加情報である多重化情報z(j)が埋め込まれる。このような方法で付加情報が画像情報D1に埋め込まれた場合、各ブロックで誤差拡散処理後の画像上のテクスチャが微視的に変化するだけである。従って、大容量の付加情報を画像に埋め込んだ場合であっても、付加情報が埋め込まれた画像情報中の付加画像の形跡が目立たないようにすることができる。
【００４０】
このようにして付加情報多重化部15で生成された画像情報D2は、プリンタ16において印刷され、印刷画像17として紙上等に出力される（ステップS46）。
【００４１】
次に、印刷された画像をイメージスキャナで入力して付加情報を抽出する図２で示される画像処理装置の動作について説明する。図９は、図２で示される画像処理装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【００４２】
図１に示される画像処理装置で生成された印刷画像17がイメージスキャナ21から入力され、画像情報D3に変換される（ステップS91）。次に、画像情報D3は付加情報分離部22に入力され、多重化情報z'(j)が画像情報D3から分離される（ステップS92）。そして、分離された多重化情報z'(j)は、逆シャフリング部23において逆シャフリングされ、ビット列が並べ替えられる（ステップS93）。
【００４３】
逆シャフリング部23の動作は、図８を用いて説明したときの動作の逆動作である。この処理により、多重化情報z'(j)のビット列中の特定のブロックにバースト的に発生していた読み取り誤りをビット列全体に拡散することができる。誤りがビット列全体に拡散されれば、次に行われる誤り訂正符号化が行われるビット列における一定符号長のブロック内に発生する誤りの数の最大値が減少し、安定した符号化誤り訂正符号化が可能となる。このようにして、逆シャフリング部23で処理された後、ビット列が並び替えられた多重化情報y'(j)が出力される。
【００４４】
出力された多重化情報y'(j)は、誤り訂正復号化部43において、公知の方法であるBCH誤り訂正復号化が行われ、付加情報x(i)を出力する（ステップS94）。そして、付加情報x(i)は、出力端子25から出力される。
【００４５】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、付加情報x(i)に誤り訂正のための検査ビットを付加したビット列y(i)に対し、図８で示されるようなシャフリングを行った。この図８で行われた処理を、一次元のシャフリングと定義する。一次元のシャフリングは、一次元方向にのみ情報を記録するようなテープ媒体等に適した方法である。しかし、本発明で提案する付加情報の多重化処理は、紙等の媒体上に付加情報を二次元的に埋め込むため、上述した一次元のシャフリングでは、読み取り誤りの拡散を十分に行えない可能性がある。そこで、本実施形態では、二次元のシャフリング方法を提案する。
【００４６】
図１０は、特開2001-148778で開示されている付加情報の多重化処理技術におけるブロックを説明するための概要図である。図１０では、紙等の記録媒体上に画像が印刷されている。そして、特開2001-148778で開示されている付加情報の多重化処理では、画像がB画素×B画素のブロックに分割され、ブロック毎に1ビットずつ、図１０に示すように情報y(j)を記録するものである。図１０において、W及びHは画像の縦方向及び横方向のサイズ（画素）を示す。したがって、図１０の画像は、(W/B)×(H/B)個のブロックに分割される。
【００４７】
図１１は、本実施形態におけるシャフリング部14で行われる処理の内容を説明するための概念図である。図１１において、領域Aは、付加情報読み取り時に誤りやすい領域である。また、ブロックa1〜e1は、付加情報読み取り時に誤りを生じる可能性が高いブロックを示す。さらにまた、斜線ブロックa2〜e2が、本実施形態によるシャフリングによって位置を移動した後のそれぞれのブロックを示している。なお、図１１中のSWおよびSHは、それぞれ水平・垂直方向のシャフリング間隔を表しており、
SW=√(W/B) (2)
SH=√(H/B) (3)
で算出することができる。
【００４８】
本実施形態では、式(2)及び式(3)を用いて、入力された画像情報を、水平方向SWブロック、垂直方向SHブロック単位で、タイルと呼ばれる小領域に分割する。図１１中のQWおよびQHは、それぞれ水平、垂直方向のタイル番号を示している。また、PWおよびPHは、それぞれ各タイル内での水平、垂直方向のブロック番号を示している。
【００４９】
例えば、図１１に示されるシャフリングでは、タイル(2,2)内の位置(0,0)に位置するブロックa1のビットは、タイル(0,0)内の位置(2,2)の斜線ブロックa2の位置に埋め込まれる。同様に、タイル(2,2)内の位置(2,0)に位置するブロックc1のビットは、タイル(2,0)内の位置(2,2)の斜線ブロックc2の位置に埋め込まれる。
【００５０】
上述したシャフリングの処理を一般化すると次のようになる。すなわち、タイル(QW,QH)内の位置(PW,PH)に位置するブロックのビットは、タイル(PW,PH)の位置(QW,QH)の斜線ブロックの位置に埋め込まれる。
【００５１】
すなわち、本発明では、多重化情報が二次元配列されたビットから構成され、シャフリング手段が、多重化情報を所定の大きさの複数のブロックに分割する多重化情報分割部と、画像情報を前記ブロックに対応付けられた複数の小領域（タイル）に分割する画像情報分割部と、分割されたブロックに対応付けられた小領域を所定の小領域に新たに対応付ける二次元シャフリング部とを備えることを特徴とする。
【００５２】
また、画像情報で分割された小領域の数及び配置が、小領域で分割されたブロックの数及び配置と同一であることを特徴とする。さらに、二次元シャフリング部が、所定の小領域における所定の位置のブロックと、小領域におけるブロックの位置に対応する画像情報内の小領域であって、画像情報における所定の小領域の位置に対応する位置のブロックとを入れ替えることを特徴とする。
【００５３】
以上が、第２の実施形態におけるシャフリングの説明である。なお、本実施形態の逆シャフリングは、上述した説明と全く逆の手順で処理を行うことにより、付加情報の復元を行うことが可能となる。したがって、上述したようなシャフリングを行えば、一次元のシャフリングに比べて付加情報読み取り時に発生した誤りを二次元的に拡散できるため、特開2001-148778で開示されているような多重化処理技術には好適であると言える。
【００５４】
なお、本発明は、複数の機器（例えば、ホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタ等）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置等）に適用してもよい。
【００５５】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体（または記憶媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはCPUやMPU）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００５６】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００５７】
本発明を上記記録媒体に適用する場合、その記録媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、付加情報復元時にバースト的に発生した読み取り誤りをビットストリーム内に分散させることができ、誤り訂正復号化時の復元誤りを低下させることができる。
【００５９】
また、本発明によれば、二次元の記録媒体に情報を記録する技術に対して、好適なシャフリングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像情報に付加情報を埋め込んで印刷する本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】印刷された画像をイメージスキャナで入力して付加情報を抽出する本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明における各処理部の動作を実行させる制御装置30を説明するための概要図である。
【図４】図１で示される画像処理装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図５】誤り訂正符号化部13の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】画像中に多重化する付加情報x(i)のデータ形式の概略図である。
【図７】多重化情報y(j)の構造を示す概要図である。
【図８】シャフリング部14で行われる一次元の交錯法を用いてビット列を並び替える処理の内容を説明するための概念図である。
【図９】図２で示される画像処理装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】特開2001-148778で開示されている付加情報の多重化処理技術におけるブロックを説明するための概要図である。
【図１１】本実施形態におけるシャフリング部14で行われる処理の内容を説明するための概念図である。
【図１２】先に提案された、付加情報を画像情報に埋め込んで印刷する画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】先に提案された、印刷画像から付加情報を読み取って抽出するする画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
11、12 入力端子
13 誤り訂正符号化部
14 シャフリング部
15 付加情報多重化部
16 プリンタ
17 印刷画像
21 イメージスキャナ
22 付加情報分離部
23 逆シャフリング部
24 誤り訂正復号化部
25 出力端子
30 制御装置
31 システムバス
32 CPU
35 二次記憶装置
D1、D2、D3 画像情報
x(i) 付加情報
y(j)、z(j)、y'(j)、z'(j) 多重化情報
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像情報に対して、音声情報、テキスト文書情報、当該画像に関する情報、当該画像に関係のない情報等を付加情報として埋め込み、視覚的に目立たないように印刷する画像処理装置及び方法並びにコンピュータプログラム及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、画像情報の不正コピーや改ざんの防止などを目的として、当該画像情報に特別な情報を埋め込む研究が盛んに行われている。このような技術は電子透かしと呼ばれる。例えば、写真、絵画等を電子化した画像情報中に、その著作者名や使用許可に関する可否等の付加情報を埋め込むことが知られている。近年では、付加情報を視覚的に目立たないようにしてもとの画像情報に埋め込み、インターネット等のネットワークを通じてその画像情報を流通する技術が標準化されつつある。
【０００３】
また、画像が印刷された紙上等から、その画像の印刷を行った印刷機器の種類やその機体番号等の付加情報を特定することができるような技術も研究されている。このような技術は、複写機やプリンタ等の画像形成装置の高画質化に伴って、紙幣、印紙、有価証券等の不正な偽造等を防止する目的で用いられる。
【０００４】
例えば、特開平7-123244号公報では、付加情報が埋め込まれる画像において、視覚的に感度の低い色差成分及び彩度成分の高周波域の部分に、付加情報を埋め込む技術が提案されている。また、特許2614369号公報では、黄色等の人間にとって比較的識別しにくい色を用いて、特定のドットパターンを付加することにより、付加情報を画像情報に埋め込む技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の方法では、偽造防止のための印刷機の識別番号や、印刷を行った日時、ユーザ情報等の比較的少ない情報量を画像中に埋め込むことには有効であったが、音声情報やその他の大容量の情報を、印刷される際に目立たないように画像中に埋め込むことは非常に困難であった。
【０００６】
そこで、このような問題を解決する手段として、本願出願人は、特開2001-148778において、誤差拡散法によって生じるテクスチャを利用し、通常の疑似階調処理では発生しない量子化値の組み合わせを人工的に作成して、作成された符号を画像情報に埋め込む方法を提案した。この方法によれば、テクスチャの形状が微視的に変化するだけなので、もとの画像と比較して付加情報が埋め込まれた後の画像情報は視覚的には画質が劣化していない。また、誤差拡散法において量子化しきい値を変更することによって、極めて容易に異種信号の多重化を実現することができる。
【０００７】
ここで、本願出願人が先に提案した、付加情報を画像情報に埋め込んで印刷する画像処理装置と、印刷された画像から埋め込まれた付加情報を抽出する画像処理装置とを備えた画像処理システムについて説明する。図１２は、先に提案された、付加情報を画像情報に埋め込んで印刷する画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【０００８】
図１２において、入力端子121からは多階調の画像情報D4が入力される。また、入力端子122からは画像情報D4の中に埋め込まれる付加情報x2(i)が入力される。この付加情報x2(i)としては、画像情報D4とは全く関連性のない情報や、画像情報D4の著作権に関する情報といった様々な情報が適用される。
【０００９】
入力端子122から入力された付加情報x2(i)は、誤り訂正符号化部123において、ビット誤りを自動訂正する機能を備えた誤り訂正符号への符号化処理が施される。この誤り訂正符号には、BCH符号、リードソロモン符号等のブロック符号や、畳み込み符号などの符号が用いられる。以下、付加情報x2(i)に誤り訂正符号への符号化処理が施された結果得られる情報を多重化情報y2(j)と呼ぶ。
【００１０】
そして、画像情報D4及び多重化情報y2(j)は、付加情報多重化部124に入力される。付加情報多重化部124は、印刷時に画像情報D4に埋め込まれた多重化情報y2(j)を視覚的に目立たないように画像情報D4を小さな正方ブロックに分割して、それぞれのブロック単位で多重化情報y2(j)を埋め込むための装置である。この付加情報多重化部124では、画像情報D4に多重化情報y2(j)が埋め込まれた画像情報に量子化が行われる。付加情報多重化部124で量子化された画像情報D5は、プリンタ125で紙上等に印刷され、印刷画像126が得られる。なお、使用したプリンタ125は、インクジェットプリンタやレーザープリンタ等の疑似階調処理を用いることによって階調表現を実現するプリンタである。
【００１１】
また、図１３は、先に提案された、印刷画像から付加情報を読み取って抽出する画像処理装置の構成を示すブロック図である。図１３では、図１２の画像処理装置で印刷された印刷画像126をイメージスキャナ131を用いて読み取って画像情報D6を得る。次いで、画像情報D6から埋め込まれた多重化情報y2'(j)が、付加情報分離部132の作動により分離される。付加情報分離部132では、画像情報D6が正方ブロックに分割され、それぞれのブロック単位でテクスチャの周波数成分を解析することにより、埋め込まれた多重化情報y2'(j)が分離される。分離された多重化情報y2'(j)は、誤り訂正復号化部133において誤り訂正復号化処理が行われ、付加情報x2(i)が獲得される。この付加情報x2(i)は出力端子134から出力される。なお、多重化及び復号化に関するアルゴリズムは、特開2001-148778に記載されているため、ここでは省略する。上述した方法を適用することで、従来方法に比べ、大容量の付加情報を、ある画像中に当該画像の品質を劣化させることなく埋め込むことが可能になった。
【００１２】
ここで、特開2001-148778で開示されている方法を用いて印刷画像中に付加情報を埋め込む場合、極度に濃度が高い領域や、極度に濃度の低い領域、あるいは、付加情報を表現するために用いているテクスチャの周波数に類似した周波数成分を多く持つような領域では、読み取り誤りが発生しやすい。なぜなら、このような領域は、画像上の特定の領域に集中していることが多いからである。したがって、読み取り誤りは特定の領域に集中する傾向がある。このような特定の領域の誤りであるバースト誤りが発生する場合、BCH符号のような、符号化処理を一定符号長単位で行う符号化方法を用いると、誤り訂正能力を極度に高める必要があり、相対的に埋め込むことができる情報量が減少してしまう。
【００１３】
このような問題を解決するためには、読み取り誤りを分散させる手段が有効である。しかし、従来手法では、光学的読み取り装置を用いて印刷画像を読み取った後、ブロック単位で付加情報を復元する際に発生する読み取り誤りを分散させるシャフリングに関する提案はされていない。
【００１４】
この発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、付加情報として付加可能な大容量の情報量を分散させて視覚的に目立たないように埋め込むことができる画像処理装置及び方法並びにコンピュータプログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明による画像処理装置は、画像情報に付加される付加情報から誤り訂正符号を算出し、該誤り訂正符号が前記付加情報に付加された多重化情報を生成する誤り訂正符号化手段と、生成された多重化情報のビット列を所定のビット列に並び替えるシャフリング手段と、ビット列が並び替えられた多重化情報を前記画像情報に埋め込む多重化手段とを備える画像処理装置であって、前記シャフリング手段が、二次元配列されたビットから構成された前記多重化情報を所定の大きさのブロックに分割し、分割された複数のブロックから小領域を構成する多重化情報分割手段と、前記小領域内のブロックを他の小領域内のブロックとして新たに対応付ける二次元シャフリング手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。尚、本発明で提案される画像処理システムは、画像情報に付加情報を埋め込んで印刷する画像処理装置と、印刷された画像をイメージスキャナで入力して付加情報を抽出する画像処理装置との2種類の画像処理装置を備えている。
【００１７】
＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態による画像処理システムについて詳細に説明する。最初に、第１の実施形態による本発明の2種類の画像処理装置の構成について説明する。
【００１８】
図１は、画像情報に付加情報を埋め込んで印刷する本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を説明するためのブロック図である。入力端子11は、多階調の画像情報D1を入力するための端子である。また、入力端子12は、多階調の画像情報D1中に埋め込まれる任意のqビットの大きさを持つ付加情報x(i)を入力するための端子である。付加情報x(i)としては、入力端子11から入力される画像情報D1に関連する情報、例えば、画像情報D1の著作権に関する情報や、画像情報D1に関連しない情報、例えば、音声情報や、テキスト文書情報、その他別の画像情報等が考えられる。
【００１９】
入力端子12は、誤り訂正符号化部13に接続している。誤り訂正符号化部13では、入力された付加情報x(i)に対して誤り訂正処理が行われ、すなわち、付加情報x(i) に対して検査ビットが付加され、その結果を多重化情報y(j)として出力する。ここで、j＞qである。誤り訂正符号としては従来から様々なものが提案されており、代表的なものとして、リードソロモン符号、BCH符号、ファイア符号、ピーターソン符号等が挙げられる。本発明では、誤り訂正符号として、これらのうちいずれを用いても特に問題はない。しかし、本実施形態では、構成の容易さや符号化率の高さから、既に様々なシステムに採用されているBCH符号を使用する。なお、BCH符号のアルゴリズムに関しては、公知であるためここでは省略する。
【００２０】
本実施形態においては、BCH符号をBCH(n,k,d)と表現する。BCH(n,k,d)の意味は、BCH符号の符号長がnビットであって、そのうちのkビットが情報ビットであり、残りのn-kビットが検査ビットであり、この構成でtビットまでの誤りを訂正することが可能であることを示している。但し、tはd/2を超えない最大の整数を示すものとする。
【００２１】
誤り訂正符号部13は、シャフリング部14に接続されている。シャフリング部14は、多重化情報y(j)のビット列をある規則に従って並べ替えて、新たなビット列の多重化情報z(j)を出力する。
【００２２】
シャフリング部14は、付加情報多重化部15に接続されている。付加情報多重化部15は、入力された画像情報D1に対してビット列を並べ替えた多重化情報z(j)を埋め込む。さらに、付加情報多重化部15は、多重化情報を画像情報D1に埋め込んで量子化した画像情報D2を生成する。
【００２３】
付加情報多重化部15は、プリンタ16に接続されている。プリンタ16では、付加情報多重化部15で作成された画像情報D2が印刷画像17として印刷される。プリンタ17として、インクジェットプリンタやレーザープリンタ等の疑似階調処理を用いることによって階調表現を実現するプリンタが用いられる。なお、プリンタ16は、ネットワーク等を介して、離隔した場所で印刷させるようにすることも可能である。
【００２４】
すなわち、本発明による第１の実施形態は、画像情報に付加される付加情報から誤り訂正符号を算出し、誤り訂正符号が付加情報に付加された多重化情報を生成する誤り訂正符号化手段（誤り訂正符号化部13）と、生成された多重化情報のビット列を所定のビット列に並び替えるシャフリング手段（シャフリング部14）と、ビット列が並び替えられた多重化情報を画像情報に埋め込む多重化手段（付加情報多重化部15）とを備えることを特徴とする。
【００２５】
また、多重化情報が埋め込まれた画像情報を印刷する印刷手段（プリンタ16）をさらに備えることを特徴とする。
【００２６】
さらに、多重化手段が、画像情報を所定の大きさの小領域に分割し、それぞれの小領域内に多重化情報のビット列のビットを順に埋め込むことを特徴とする。さらに、シャフリング手段が、多重化情報のビット列から所定の間隔で抽出したビットを順に並べて新たなビット列を生成することを特徴とする。
【００２７】
図２は、印刷された画像をイメージスキャナで入力して付加情報を抽出する本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を説明するためのブロック図である。図２において、イメージスキャナ21は図１に示された画像処理装置で印刷された印刷画像17を光学的に読み取って画像情報D3に変換する装置である。イメージスキャナ21は、付加情報分離部22に接続している。付加情報分離部22では、印刷画像17に関する画像情報D3から、特開2001-148778で提案されている方法によって付加情報のビット列を並び替えた多重化情報z'(j)が分離される。通常、多重化情報z'(j)のビット列は、読み取りの際に用いたイメージスキャナの光学的要因や、印刷に用いるプリンタの影響、あるいは付加情報が埋め込まれる画像情報の局所的性質等によって読み取り誤りを含んでいる。
【００２８】
付加情報分離部22は、逆シャフリング部23に接続されている。逆シャフリング部23では、図１におけるシャフリング部14と全く逆の処理が行われ、ビット列z'(j)が並び替えられたy'(j)が出力される。
【００２９】
逆シャフリング部23は、誤り訂正復号化部24に接続されている。誤り訂正復号化部24では、分離された多重化情報y'(j)の誤り訂正復号化処理が行われ、もとの付加情報x(i)が得られる。得られた付加情報x(i)は出力端子25から外部に出力される。
【００３０】
なお、以下で説明する処理は、図３で示される制御装置30を用いて実行される。図３は、本発明における各処理部の動作を実行させる制御装置30を説明するための概要図である。図３において、システムバス31には、CPU32、ROM33、RAM34、ハードディスク等の二次記憶装置35が接続されている。また、ユーザインターフェースとして、ディスプレイ36、キーボード37、マウス38がCPU32等に接続されている。さらに、画像出力用のプリンタ16がI/Oインターフェース39を介して接続されている。
【００３１】
次に、上述した実施形態による画像処理装置の動作手順について詳細に説明する。図４は、図１で示される画像処理装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
まず、入力端子11から画像情報D1が入力される（ステップS41）。次いで、画像情報D1に対して多重化する付加情報x(i)が入力端子12から入力される（ステップS42）。入力された付加情報は、誤り訂正符号化部13の作動により、付加情報x(i)の誤り訂正符号化が行われる（ステップS43）。ここで、誤り訂正符号化部13の動作手順について詳述する。
【００３２】
図５は、誤り訂正符号化部13の動作手順を説明するためのフローチャートである。誤り訂正符号化部13では、まず、入力端子12から入力された付加情報x(i)を格納するデータ形式におけるヘッダ部が生成される（ステップS43a）。図６は、画像中に多重化する付加情報x(i)のデータ形式の概略図である。本実施形態では、付加情報x(i)のデータ形式は、大きくヘッダ部61と付加情報部62とに分割できる。そして、ヘッダ部61には、多重化画像y(j)を作成した作成日時63、付加情報の大きさである付加情報バイト数64、付加情報ファイル名65といった情報とが格納されている。
【００３３】
次に、図６で示されるようなデータ形式をした付加情報x(i)に対して、誤り訂正のための検査ビットが付加される。まず、ヘッダ部分61に対して、パラメータ(nH,kH,dH)を用いたBCH誤り訂正符号化が施される（ステップS43b）。さらに、付加情報部62に対して、パラメータ(nD,kD,dD)を用いたBCH誤り訂正符号化が施される（ステップS43c）そして、誤り訂正符号化が終了したか否かが判断される（ステップS43d）。その結果、誤り訂正符号化が終了した場合(YES)、誤り訂正符号化部13での処理は終了する。一方、誤り訂正符号化がまだ終了していない場合(NO)、ステップS43cに戻って付加情報部62の誤り訂正符号化が行われる。
【００３４】
なお、パラメータ(nH,kH,dH)は、ヘッダ部61のみに対する誤り訂正パラメータであり、パラメータ(nD,kD,dD)は、付加情報部62のみに対する誤りパラメータを表す。この2つのパラメータは、全く同値であってもよいが、通常は、復元のための重要な情報がヘッダ部61に多く格納されるので、(nH,kH,dH)の方が、(nD,kD,dD)よりも訂正能力の高いパラメータとなる。
【００３５】
本実施形態で用いるBCH符号は、誤り訂正を施すビットストリームをkDビット毎に分割し、それぞれに対してnD-kDビットの検査ビットを付加する。その結果、誤り訂正符号化部13から出力される多重化情報y(j)は、図７に示すような構造になる。図７は、多重化情報y(j)の構造を示す概要図である。
【００３６】
生成された多重化情報y(j)は、シャフリング部14に入力され、ビット列が並び替えられる（ステップS44)。図８は、シャフリング部14で行われる一次元の交錯法を用いてビット列を並び替える処理の内容を説明するための概念図である。シャフリング部14では、一列に並べられたビット列y(j)をSビットの一定長で分割して複数のブロックを作成する。そして、図８における▲１▼のように、Sビットの各ブロックを縦に並べる。このとき、0番目、S番目、2S番目の位置の情報ビットy(0)、y(S)、y(2S)は、それぞれ図８に示すように各ブロックの先頭になる。同様にして、多重化情報y(j)のすべてのブロックを縦に並べる。
【００３７】
次いで、図８における▲２▼及び▲３▼のように、各ブロックから順にビットを取り出して、もとのビットを並び替えて、新たなビット列z(j)を作成する。このとき、新たなビット列z(j)は次のようになる。
z(j)={y(0),y(S),y(2S),・・・,y(kS),y(1),y(S+1),y(S+2),・・・} (1)
なお、シャフリングを行うためのパラメータSは任意の値であるが、一般的に、S＞nHまたはS＞nDであることが望ましい。なぜならば、付加情報の復元処理を行う場合に、隣同士のビットで発生した誤りが、誤り訂正復号化を行う際の同一のブロックに含まれないからである。
【００３８】
シャフリング部14で生成された新たなビット列z(j)は、付加情報多重化部15に入力される。付加情報多重部15では、画像情報D1に対して多重化情報z(j)が埋め込まれ、画像情報D2が生成される（ステップS45）。付加情報多重化部15では、画像情報D1を複数のブロックに分割し、各ブロックに新たなビット列z(j)の情報ビットを埋め込む。
【００３９】
すなわち、各ブロックごとに誤差拡散の量子化しきい値を周期的に変化させることによって、ビット列が並び替えられた付加情報である多重化情報z(j)が埋め込まれる。このような方法で付加情報が画像情報D1に埋め込まれた場合、各ブロックで誤差拡散処理後の画像上のテクスチャが微視的に変化するだけである。従って、大容量の付加情報を画像に埋め込んだ場合であっても、付加情報が埋め込まれた画像情報中の付加画像の形跡が目立たないようにすることができる。
【００４０】
このようにして付加情報多重化部15で生成された画像情報D2は、プリンタ16において印刷され、印刷画像17として紙上等に出力される（ステップS46）。
【００４１】
次に、印刷された画像をイメージスキャナで入力して付加情報を抽出する図２で示される画像処理装置の動作について説明する。図９は、図２で示される画像処理装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【００４２】
図１に示される画像処理装置で生成された印刷画像17がイメージスキャナ21から入力され、画像情報D3に変換される（ステップS91）。次に、画像情報D3は付加情報分離部22に入力され、多重化情報z'(j)が画像情報D3から分離される（ステップS92）。そして、分離された多重化情報z'(j)は、逆シャフリング部23において逆シャフリングされ、ビット列が並べ替えられる（ステップS93）。
【００４３】
逆シャフリング部23の動作は、図８を用いて説明したときの動作の逆動作である。この処理により、多重化情報z'(j)のビット列中の特定のブロックにバースト的に発生していた読み取り誤りをビット列全体に拡散することができる。誤りがビット列全体に拡散されれば、次に行われる誤り訂正符号化が行われるビット列における一定符号長のブロック内に発生する誤りの数の最大値が減少し、安定した符号化誤り訂正符号化が可能となる。このようにして、逆シャフリング部23で処理された後、ビット列が並び替えられた多重化情報y'(j)が出力される。
【００４４】
出力された多重化情報y'(j)は、誤り訂正復号化部43において、公知の方法であるBCH誤り訂正復号化が行われ、付加情報x(i)を出力する（ステップS94）。そして、付加情報x(i)は、出力端子25から出力される。
【００４５】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、付加情報x(i)に誤り訂正のための検査ビットを付加したビット列y(i)に対し、図８で示されるようなシャフリングを行った。この図８で行われた処理を、一次元のシャフリングと定義する。一次元のシャフリングは、一次元方向にのみ情報を記録するようなテープ媒体等に適した方法である。しかし、本発明で提案する付加情報の多重化処理は、紙等の媒体上に付加情報を二次元的に埋め込むため、上述した一次元のシャフリングでは、読み取り誤りの拡散を十分に行えない可能性がある。そこで、本実施形態では、二次元のシャフリング方法を提案する。
【００４６】
図１０は、特開2001-148778で開示されている付加情報の多重化処理技術におけるブロックを説明するための概要図である。図１０では、紙等の記録媒体上に画像が印刷されている。そして、特開2001-148778で開示されている付加情報の多重化処理では、画像がB画素×B画素のブロックに分割され、ブロック毎に1ビットずつ、図１０に示すように情報y(j)を記録するものである。図１０において、W及びHは画像の縦方向及び横方向のサイズ（画素）を示す。したがって、図１０の画像は、(W/B)×(H/B)個のブロックに分割される。
【００４７】
図１１は、本実施形態におけるシャフリング部14で行われる処理の内容を説明するための概念図である。図１１において、領域Aは、付加情報読み取り時に誤りやすい領域である。また、ブロックa1〜e1は、付加情報読み取り時に誤りを生じる可能性が高いブロックを示す。さらにまた、斜線ブロックa2〜e2が、本実施形態によるシャフリングによって位置を移動した後のそれぞれのブロックを示している。なお、図１１中のSWおよびSHは、それぞれ水平・垂直方向のシャフリング間隔を表しており、
SW=√(W/B) (2)
SH=√(H/B) (3)
で算出することができる。
【００４８】
本実施形態では、式(2)及び式(3)を用いて、入力された画像情報を、水平方向SWブロック、垂直方向SHブロック単位で、タイルと呼ばれる小領域に分割する。図１１中のQWおよびQHは、それぞれ水平、垂直方向のタイル番号を示している。また、PWおよびPHは、それぞれ各タイル内での水平、垂直方向のブロック番号を示している。
【００４９】
例えば、図１１に示されるシャフリングでは、タイル(2,2)内の位置(0,0)に位置するブロックa1のビットは、タイル(0,0)内の位置(2,2)の斜線ブロックa2の位置に埋め込まれる。同様に、タイル(2,2)内の位置(2,0)に位置するブロックc1のビットは、タイル(2,0)内の位置(2,2)の斜線ブロックc2の位置に埋め込まれる。
【００５０】
上述したシャフリングの処理を一般化すると次のようになる。すなわち、タイル(QW,QH)内の位置(PW,PH)に位置するブロックのビットは、タイル(PW,PH)の位置(QW,QH)の斜線ブロックの位置に埋め込まれる。
【００５１】
すなわち、本発明では、多重化情報が二次元配列されたビットから構成され、シャフリング手段が、多重化情報を所定の大きさの複数のブロックに分割する多重化情報分割部と、画像情報を前記ブロックに対応付けられた複数の小領域（タイル）に分割する画像情報分割部と、分割されたブロックに対応付けられた小領域を所定の小領域に新たに対応付ける二次元シャフリング部とを備えることを特徴とする。
【００５２】
また、画像情報で分割された小領域の数及び配置が、小領域で分割されたブロックの数及び配置と同一であることを特徴とする。さらに、二次元シャフリング部が、所定の小領域における所定の位置のブロックと、小領域におけるブロックの位置に対応する画像情報内の小領域であって、画像情報における所定の小領域の位置に対応する位置のブロックとを入れ替えることを特徴とする。
【００５３】
以上が、第２の実施形態におけるシャフリングの説明である。なお、本実施形態の逆シャフリングは、上述した説明と全く逆の手順で処理を行うことにより、付加情報の復元を行うことが可能となる。したがって、上述したようなシャフリングを行えば、一次元のシャフリングに比べて付加情報読み取り時に発生した誤りを二次元的に拡散できるため、特開2001-148778で開示されているような多重化処理技術には好適であると言える。
【００５４】
なお、本発明は、複数の機器（例えば、ホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタ等）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置等）に適用してもよい。
【００５５】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体（または記憶媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはCPUやMPU）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００５６】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００５７】
本発明を上記記録媒体に適用する場合、その記録媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、付加情報復元時にバースト的に発生した読み取り誤りをビットストリーム内に分散させることができ、誤り訂正復号化時の復元誤りを低下させることができる。
【００５９】
また、本発明によれば、二次元の記録媒体に情報を記録する技術に対して、好適なシャフリングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像情報に付加情報を埋め込んで印刷する本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】印刷された画像をイメージスキャナで入力して付加情報を抽出する本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明における各処理部の動作を実行させる制御装置30を説明するための概要図である。
【図４】図１で示される画像処理装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図５】誤り訂正符号化部13の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】画像中に多重化する付加情報x(i)のデータ形式の概略図である。
【図７】多重化情報y(j)の構造を示す概要図である。
【図８】シャフリング部14で行われる一次元の交錯法を用いてビット列を並び替える処理の内容を説明するための概念図である。
【図９】図２で示される画像処理装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】特開2001-148778で開示されている付加情報の多重化処理技術におけるブロックを説明するための概要図である。
【図１１】本実施形態におけるシャフリング部14で行われる処理の内容を説明するための概念図である。
【図１２】先に提案された、付加情報を画像情報に埋め込んで印刷する画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】先に提案された、印刷画像から付加情報を読み取って抽出するする画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
11、12 入力端子
13 誤り訂正符号化部
14 シャフリング部
15 付加情報多重化部
16 プリンタ
17 印刷画像
21 イメージスキャナ
22 付加情報分離部
23 逆シャフリング部
24 誤り訂正復号化部
25 出力端子
30 制御装置
31 システムバス
32 CPU
35 二次記憶装置
D1、D2、D3 画像情報
x(i) 付加情報
y(j)、z(j)、y'(j)、z'(j) 多重化情報
Claims (10)
- 画像情報に付加される付加情報から誤り訂正符号を算出し、該誤り訂正符号が前記付加情報に付加された多重化情報を生成する誤り訂正符号化手段と、
生成された多重化情報のビット列を所定のビット列に並び替えるシャフリング手段と、
ビット列が並び替えられた多重化情報を前記画像情報に埋め込む多重化手段とを備える画像処理装置であって、
前記シャフリング手段が、
二次元配列されたビットから構成された前記多重化情報を所定の大きさのブロックに分割し、分割された複数のブロックから小領域を構成する多重化情報分割手段と、
前記小領域内のブロックを他の小領域内のブロックとして新たに対応付ける二次元シャフリング手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記多重化情報が埋め込まれた画像情報を印刷する印刷手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
- 前記画像情報で分割された小領域の数及び配置が、該小領域で分割されたブロックの数及び配置と同一であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
- 前記二次元シャフリング手段が、所定の小領域における所定の位置のブロックと、該小領域における該ブロックの位置に対応する前記画像情報内の小領域であって、前記画像情報における前記所定の小領域の位置に対応する位置のブロックとを入れ替えることを特徴とする請求項１または４に記載の画像処理装置。
- 画像情報に付加される付加情報から誤り訂正符号を算出し、該誤り訂正符号が前記付加情報に付加された多重化情報を生成する誤り訂正符号化工程と、
生成された多重化情報のビット列を所定のビット列に並び替えるシャフリング工程と、
ビット列が並び替えられた多重化情報を前記画像情報に埋め込む多重化工程とを有する画像処理方法であって、
前記シャフリング工程が、
二次元配列されたビットから構成された前記多重化情報を所定の大きさのブロックに分割し、分割された複数のブロックから小領域を構成する多重化情報分割工程と、
前記小領域内のブロックを他の小領域内のブロックとして新たに対応付ける二次元シャフリング工程と
を有することを特徴とする画像処理方法。 - 前記多重化情報が埋め込まれた画像情報を印刷する印刷工程をさらに有することを特徴とする請求項５記載の画像処理方法。
- 前記画像情報で分割された小領域の数及び配置が、該小領域で分割されたブロックの数及び配置と同一であることを特徴とする請求項５記載の画像処理方法。
- 前記二次元シャフリング工程が、所定の小領域における所定の位置のブロックと、該小領域における該ブロックの位置に対応する前記画像情報内の小領域であって、前記画像情報における前記所定の小領域の位置に対応する位置のブロックとを入れ替えることを特徴とする請求項５または７に記載の画像処理方法。
- コンピュータに、
画像情報に付加される付加情報から誤り訂正符号を算出し、該誤り訂正符号が前記付加 情報に付加された多重化情報を生成する誤り訂正符号化手順と、
生成された多重化情報のビット列を所定のビット列に並び替えるシャフリング手順と、
ビット列が並び替えられた多重化情報を前記画像情報に埋め込む多重化手順とを実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記シャフリング手順が、
二次元配列されたビットから構成された前記多重化情報を所定の大きさのブロックに分割し、分割された複数のブロックから小領域を構成する多重化情報分割手順と、
前記小領域内のブロックを他の小領域内のブロックとして新たに対応付ける二次元シャフリング手順と
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。 - 請求項９に記載のコンピュータプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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