JP3916984B2 - 電子透かし装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データに署名情報を直接埋め込み、その署名情報を検証することにより画像データの改竄を検出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
文献名「特開2001−42768・電子署名方法、電子署名装置および記録媒体」においては、画像データの改竄を検出するために、署名情報を埋め込む側ではまず画像のある特定のビット集合から署名情報を作成し、その署名情報を上記ビット集合以外に埋め込んでいる。
【０００３】
そして、署名情報を検証する側では、上記と同様に画像のある特定のビット集合から署名情報を作成し、さらにそのビット集合以外から署名情報を取り出し、それらの２つの署名情報を比較している。一致すれば改竄されていないと判定でき、一致していなければ改竄されたと判定できる。通常、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビット以外から署名情報を作成し、最下位のビットに署名情報を埋め込んでいる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の説明で明らかなように、上記署名情報埋め込み済み画像において、署名情報が埋め込まれた部分は、若干の画質劣化が生じてしまう。
ところで、医用画像などの特定の分野では、その画像中で重要な部分と重要でない部分に区別され、前者は興味領域(ROI)と呼び、後者とは区別される。そのような画像では、ROIのような特定領域については、画質劣化が全く許されないのが通常である。そのような画像に対して、画像の改竄を検知するため上記従来手法で署名情報の埋め込みを行うと、特定領域についても画質劣化が生じてしまう。
【０００５】
また、特定領域に署名情報を埋め込まないようにするため、画像を複数の領域にブロック分割し、それぞれのブロックに対して、上記従来手法で署名情報の作成および埋め込みを行うが、特定領域を含むブロックのみ署名情報の作成および署名情報の埋め込みを行わないことで、特定領域の画質劣化を回避することができる。しかし、特定領域の署名情報がないため、特定領域に対する改竄が検出できない。
【０００６】
そこで本発明は、画像を複数ブロックに分割し、各ブロックごとに署名情報を作成し、特定領域にはその署名情報は埋め込まず、特定領域の署名情報と特定領域以外の署名情報を特定領域以外に埋め込むことで、特定領域の改竄を検出でき、なおかつ特定領域の画質劣化が全く生じない方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明の電子透かし装置は、画像に対して改竄検出を行う電子透かし装置において、前記画像が特定領域を含む場合に、前記画像を複数の領域に分割する分割手段と、前記特定領域を含む領域においては、その領域の画像全てから署名情報を作成し、前記特定領域を含まない領域においては、領域ごとに所定の箇所を選択し、前記所定箇所を除く画像から領域ごとに署名情報を作成する署名作成手段と、 前記特定領域を含む領域の署名情報を特定領域を含まない領域の数以下に分割し、前記特定領域を含まない領域の署名情報と共に前記特定領域を含まない領域の前記所定箇所に埋め込む署名埋め込み手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
第２の本発明の電子透かし装置は、第1の発明における電子透かし装置において、作成した署名情報と前記所定箇所から取り出した署名情報とを検証することにより、特定領域および特定領域以外の改竄検出を別々に行うことができる改竄検出手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
第３の本発明の電子透かし装置は、画像に対して改竄検出を行う電子透かし装置において、前記画像が特定領域を含む場合に、前記画像を複数の領域に分割する分割手段と、前記特定領域を含む領域においては、その領域の画像全てから第１の署名情報を作成し、前記特定領域を含まない領域においては、領域ごとに所定の箇所を選択し、前記所定箇所を除く画像から領域ごとに第２の署名情報を作成する署名作成手段と、前記第２の署名情報を前記所定箇所に埋め込む署名埋め込み手段とを備え、前記署名埋め込み手段は、前記第１の署名情報を特定領域を含まない領域の数以下に分割し、かつ、この分割した第１の署名情報を、前記第２の署名情報を作成する前に前記特定領域を含まない領域に埋め込むことを特徴とする。
【００１０】
第４の本発明の電子透かし装置は、第3の発明の電子透かし装置において、前記第１の所定箇所と前記第２の所定箇所を画像の同じビットプレーンとすることを特徴とする。
【００１１】
第５の本発明の電子透かし装置は、第３および第４の発明において、作成した署名情報と前記第２の所定箇所から取り出した署名情報とを検証することにより、前記特定領域を含まない領域の改竄検出を行う第1の改竄検出手段と、前記特定領域を含む領域の画像全てから署名情報を作成する第1の署名情報作成手段と、作成した署名情報と前記第1の所定箇所から取り出した署名情報とを検証する第２の署名情報検証手段を備え、前記特定領域を含む領域の改竄検出を行う第２の改竄検出手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
第６の発明の電子透かし装置は、前記第２および第５の発明において、特定領域を含む領域が改竄された場合の結果と特定領域を含まない領域が改竄された場合の結果を異なる表示形式で表示する表示手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例を示すもので、電子透かし装置の処理構成図である。この電子透かし装置10は、署名情報埋め込み部20と署名情報検証部30を具える。
【００１４】
この署名情報埋め込み部20は、画像入力手段100と、ブロック分割手段110と、特定領域設定手段120と、埋め込みブロック特定手段130と、埋め込み箇所特定手段140と、署名作成手段150と、署名埋め込み手段160と、画像出力手段170を具える。
【００１５】
この画像入力手段100は、処理対象となる画像を入力する。また、ブロック分割手段110では、画像をいくつかの領域にブロック分割を行う。
【００１６】
また、特定領域設定手段120では、画像の特定領域を設定するためオペレータの指定あるいは画像ヘッダに示された位置情報から特定領域を設定する。次に、埋め込みブロック特定手段130では、特定領域設定手段120で設定された特定領域の位置情報から、署名情報を埋め込むブロックを特定する。さらに、埋め込み箇所特定手段140では、署名情報を埋め込むブロックにおいて、署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。
【００１７】
また、署名作成手段150では、署名情報を埋め込むブロックについては埋め込み箇所特定手段140で特定したビット集合以外から、署名情報を埋め込まないブロックについては全てのビット集合から署名情報を作成する。次に署名埋め込み手段160では、埋め込み箇所特定手段140で特定したビット集合に作成した署名情報を埋め込む。
最後に画像出力手段170では、署名情報を埋め込んだ画像を出力する。
【００１８】
またこの署名情報検証部30は、画像入力手段200と、ブロック分割手段210と、特定領域設定手段220と、埋め込みブロック特定手段230と、埋め込み箇所特定手段240と、署名作成手段250と、署名抽出手段260と、署名検証手段270と、結果出力手段280を具える。この画像入力手段200から署名作成手段250までは、署名情報埋め込み部20の画像入力手段100から署名作成手段150と全く同じである。
【００１９】
また、署名抽出手段260では、埋め込み箇所特定手段240で特定したビット集合から、署名情報を抽出する。次に、署名検証手段270では、署名作成手段250で作成した署名情報と署名抽出手段260で取り出した署名情報が一致するか検証する。
最後に結果出力手段280では、署名検証手段270の検証結果を出力する。
【００２０】
以下に図１と図２を用いて、本発明の電子透かし装置における改竄検出方法を具体的に説明する。まず、署名情報を埋め込む側について説明する。
【００２１】
署名情報を埋め込む側では、画像入力手段100において、図2(a)に示すような画像1010が処理対象として入力されるとする。ブロック分割手段110では、図2(b)に示すように、画像1010をいくつかの領域に分割し、各ブロック1020に分割する。特定領域設定手段120では、画像1010の特定領域を設定するためオペレータの指定あるいは画像ヘッダに示された位置情報から特定領域1030を図2(c)のように設定する。例えば、注目する人物の領域を重要な領域と考え、特定領域として指定する。
【００２２】
次に、埋め込みブロック特定手段130では、特定領域設定手段120で設定された特定領域1030を含まないブロック1040を署名情報を埋め込むブロックとする（図2(d)）。埋め込み箇所特定手段140では、署名情報を埋め込むブロック1040において、署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。例えば画像中のあるビットプレーンを指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビットとする。
【００２３】
次に、署名作成手段150では、署名情報を埋め込むブロック1040については埋め込み箇所特定手段140で特定したビット集合以外、即ち最下位ビットを除いたビット集合から署名情報B1〜Bn(nは署名を埋め込むブロック1040の数で、この例の場合はn=11)を、署名情報を埋め込まないブロック1050については全てのビット集合から署名情報R1〜Rm(mは署名を埋め込まないブロック1050の数で、この例の場合はm=9)を各ブロックごとに作成する。署名情報の具体的な作成方法は、公知の技術を用いれば良い（例えば、文献名「特開2001−42768・電子署名方法、電子署名装置および記録媒体」に記載の方法）。
【００２４】
次に署名埋め込み手段160では、まず署名情報を埋め込むブロック1040において、各ブロックiからの署名情報Bi(i=1〜n)を各ブロックiに埋め込む。なお、埋め込む位置は埋め込み箇所特定手段140で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位ビット）である。その結果、図2(e)に示すように、署名情報を埋め込むブロック1040からの署名情報を埋め込んだ画像が得られる。さらに、署名情報を埋め込まないブロック1050の各ブロックjからの署名情報Rj(j=1〜m)を、署名情報を埋め込むブロック1040の数nで分割したRji (i=1〜n)を求める。そして、署名情報を埋め込むブロック1040において、上記で求めたRji(j=1〜m)を各ブロックiに埋め込む。なお、埋め込む位置は埋め込み箇所特定手段140で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位ビット）である。その結果、図2(f)に示すように、署名情報を埋め込むブロック1040からの署名情報と署名情報を埋め込まないブロック1050からの署名情報を埋め込んだ画像が得られる。なお、署名情報を埋め込む各ブロックiにおいて、埋め込む署名情報Bi、Rji(j=1〜m)は、例えば決められた順番に埋め込むとして、どの画素にどの署名情報が埋め込んであるかは容易に取り出せるようにしておく。最後に画像出力手段170では、図2(f)に示すような署名情報を埋め込んだ画像1060を出力する。
【００２５】
次に、署名情報を検証する側について説明する。画像入力手段200から署名作成手段250までは、署名情報埋め込み部20の画像入力手段100から署名作成手段150と全く同じである。
【００２６】
署名抽出手段260では、署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiの埋め込み箇所特定手段240で特定したビット集合から、即ち最下位ビットから埋め込んだ署名情報B'i、R'ji(j=1〜m)を取り出す。
【００２７】
署名検証手段270では、まず署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiについて、署名作成手段250で作成した署名情報Biと署名抽出手段260で取り出した署名情報B'iが一致するかを検証する。一致すればそのブロックiは改竄されていないと判定し、一致していなければそのブロックiは改竄されたと判定する。さらに、署名情報を埋め込んでいないブロック1054の各ブロックjについては、署名抽出手段260で取り出した署名情報R'ji(i=１〜n)を結合しR'jを求め、署名作成手段250で作成した署名情報Rjと一致するかを検証する。一致すればそのブロックjは改竄されていないと判定し、一致していなければそのブロックjは改竄されたと判定する。ただし、署名情報を埋め込んだブロック1044が改竄されている場合は、そのブロックiから取り出した署名情報R'ji(j=1〜m)は、署名情報が一致するかの検証の対象にしない。最後に、結果出力手段280では、署名検証手段270の結果をディスプレイなどの表示装置に出力する。
【００２８】
（第1の実施例の効果）
この第１の実施例の形態によれば、特定領域を含む画像において、特定領域から作成した署名情報と特定領域以外から署名情報を、特定領域以外に埋め込むことにより、特定領域の画質劣化を全く招くことなく、かつ特定領域および特定領域以外の改竄検出を別々に行うことが出来る。
【００２９】
（第２の実施例）
上述した第１の実施例の形態では、署名情報を埋め込むブロックと署名情報を埋め込まないブロックにおいて、それぞれ独立して署名情報を作成していた。
これに対して、第２の実施例の形態では、まず署名情報を埋め込まないブロックからの署名情報を、署名情報を埋め込むブロックに埋め込む。その後、署名情報を埋め込むブロックの署名情報は、上記の埋め込んだ署名情報も含めたビット集合から作成し、その署名情報を、署名情報を埋め込むブロックに埋め込む。
【００３０】
図３は、本発明の第２の実施例を示すもので、電子透かし装置の処理構成図である。この電子透かし装置10は、署名情報埋め込み部20と署名情報検証部30を具える。
【００３１】
この署名情報埋め込み部20は、画像入力手段100と、ブロック分割手段110と、特定領域設定手段120と、埋め込みブロック特定手段130と、第１埋め込み箇所特定手段142と、第１署名作成手段152と、第１署名埋め込み手段162と、第２埋め込み箇所特定手段144と、第２署名作成手段154と、第２署名埋め込み手段164と、画像出力手段170を具える。
【００３２】
画像入力手段100から埋め込みブロック特定手段130は、第１の実施例と同じである。第１埋め込み箇所特定手段142では、署名情報を埋め込むブロックにおいて、署名情報を埋め込まないブロックから作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。第１署名作成手段152では、署名情報を埋め込まないブロックについて全てのビット集合から署名情報を作成する。次に第１署名埋め込み手段162では、第１埋め込み箇所特定手段140で特定したビット集合に作成した署名情報を埋め込む。
【００３３】
また第２埋め込み箇所特定手段144では、署名情報を埋め込むブロックにおいて、署名情報を埋め込むブロックから作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合以外から特定する。第２署名作成手段154では、署名情報を埋め込むブロックについて第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合を含み、かつ第２埋め込み箇所特定手段144で特定したビット集合を含まないビット集合から署名情報を作成する。次に第２署名埋め込み手段164では、第２埋め込み箇所特定手段144で特定したビット集合にその署名情報を埋め込む。
最後に画像出力手段170では、署名情報を埋め込んだ画像を出力する。
【００３４】
またこの署名情報検証部30は、画像入力手段200と、ブロック分割手段210と、特定領域設定手段220と、埋め込みブロック特定手段230と、第１埋め込み箇所特定手段242と、第１署名作成手段252と、第１署名抽出手段262と、第１署名検証手段272と、第２埋め込み箇所特定手段244と、第２署名作成手段254と、第２署名抽出手段264と、第２署名検証手段274と、結果出力手段280を具える。
この画像入力手段200から埋め込みブロック特定手段230までは、署名情報埋め込み部20の画像入力手段100から埋め込みブロック特定手段130と全く同じである。
【００３５】
第１埋め込み箇所特定手段242では、署名情報を埋め込むブロックにおいて、署名情報を埋め込まないブロックから作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。また第２埋め込み箇所特定手段244では、署名情報を埋め込むブロックにおいて、署名情報を埋め込むブロックから作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合以外から特定する。
【００３６】
第２署名作成手段254では、署名情報を埋め込むブロックについて第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合を含み、かつ第２埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合を含まないビット集合から署名情報を作成する。次に第２署名抽出手段264では、第２埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合から署名情報を取り出す。
【００３７】
第２署名検証手段274では、第２署名作成手段254で作成した署名情報と第２署名抽出手段264で取り出した署名情報が一致するか検証する。
【００３８】
第１署名作成手段252では、署名情報を埋め込まないブロックについて全てのビット集合から署名情報を作成する。次に第１署名抽出手段262では、第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合から署名情報を取り出す。
【００３９】
第１署名検証手段272では、第１署名作成手段252で作成した署名情報と第１署名抽出手段262で取り出した署名情報が一致するか検証する。
最後に結果出力手段280では、第１署名検証手段272と第２署名検証手段274の検証結果を出力する。
【００４０】
以下に図３と図４を用いて、本発明の電子透かし装置における改竄検出方法を具体的に説明する。
まず、署名情報を埋め込む側について説明する。
画像入力手段100から埋め込みブロック特定手段130は、第１の実施例と同じである。
【００４１】
第１埋め込み箇所特定手段142では、署名情報を埋め込むブロック1040において、署名情報を埋め込まないブロック1050から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。この実施例では、例えば画像中のあるビットプレーンを指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位よりひとつ上位のビットとする。
【００４２】
第１署名作成手段152では、署名情報を埋め込まないブロック1050について全てのビット集合から署名情報R1〜Rm(mは署名を埋め込まないブロック1050の数で、この例の場合はm=9)を各ブロックごとに作成する。署名情報の具体的な作成方法は、公知の技術を用いれば良い。
【００４３】
次に第１署名埋め込み手段162では、まず署名情報を埋め込まないブロック1050の各ブロックjからの署名情報Rj(j=1〜m)を、署名情報を埋め込むブロック1040の数n(この例の場合はn=11)で分割したRji (i=1〜n)を求める。そして、署名情報を埋め込むブロック1040において、上記で求めたRji(j=1〜m)を各ブロックiに埋め込む。なお、埋め込む位置は第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位よりひとつ上位のビット）である。その結果、図 4(e)に示すように、署名情報を埋め込まないブロック1050からの署名情報を埋め込んだ画像が得られる。なお、署名情報を埋め込む各ブロックiにおいて、埋め込む署名情報Rji(j=1〜m)は、例えば決められた順番に埋め込むとして、どの画素にどの署名情報が埋め込んであるかは容易に取り出せるようにしておく。
【００４４】
また第２埋め込み箇所特定手段144では、署名情報を埋め込むブロック1042において、署名情報を埋め込むブロック1042から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合以外から特定する。この実施例では、例えば第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合を除いたビットプレーンを指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビットとする。
【００４５】
第２署名作成手段154では、署名情報を埋め込むブロック1042について、第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合を含み、第２埋め込み箇所特定手段144で特定したビット集合を含まない、即ち最下位ビットを除いたビット集合から署名情報B1〜Bnを各ブロックごとに作成する。署名情報の具体的な作成方法は、公知の技術を用いれば良い。
【００４６】
次に第２署名埋め込み手段164では、署名情報を埋め込むブロック1042において、各ブロックiからの署名情報Bi(i=1〜n)を各ブロックiに埋め込む。なお、埋め込む位置は第２埋め込み箇所特定手段144で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位ビット）である。最後に画像出力手段170では、図 4(f)に示すような署名情報を埋め込んだ画像1060を出力する。
【００４７】
次に、署名情報を検証する側について説明する。画像入力手段200から署名作成手段230までは、署名情報埋め込み部20の画像入力手段100から署名作成手段130と全く同じである。
【００４８】
第１埋め込み箇所特定手段242では、署名情報を埋め込んだブロック1044において、署名情報を埋め込んでいないブロック1054から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。この実施例では、例えば画像中のあるビットプレーンを指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位よりひとつ上位のビットとする。
【００４９】
また第２埋め込み箇所特定手段244では、署名情報を埋め込んだブロック1044において、署名情報を埋め込んだブロック1044から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合以外から特定する。この実施例では、例えば第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合を除いたビットプレーンを指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビットとする。
【００５０】
第２署名作成手段254では、署名情報を埋め込んだブロック1044について、第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合を含み、第２埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合を含まない、即ち最下位ビットを除いたビット集合から署名情報B1〜Bn(nは署名を埋め込んだブロック1044の数で、この例の場合はn=11)を各ブロックごとに作成する。
【００５１】
次に第２署名抽出手段264では、署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiの第２埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合から、即ち最下位のビット集合から署名情報B'iを取り出す。
【００５２】
第２署名検証手段274では、署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiについて、第２署名作成手段254で作成した署名情報Biと第２署名抽出手段264で取り出した署名情報B'iが一致するかを検証する。一致すればそのブロックiは改竄されていないと判定し、一致していなければそのブロックiは改竄されたと判定する。
【００５３】
第１署名作成手段252では、署名情報を埋め込んでいないブロック1054について全てのビット集合から署名情報R1〜Rm(mは署名を埋め込んでいないブロック1054の数で、この例の場合はm=9)を各ブロックごとに作成する。署名情報の具体的な作成方法は、公知の技術を用いれば良い。
【００５４】
次に第１署名抽出手段262では、署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiの第１埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合から、即ち最下位よりひとつ上位のビット集合から署名情報R'ji(j=1〜m)を取り出す。
【００５５】
第１署名検証手段272では、署名情報を埋め込んでいないブロック1054の各ブロックjについては、第１署名抽出手段262で取り出した署名情報R'ji(i=１〜n)を結合しR'jを求め、第１署名作成手段252で作成した署名情報Rjと一致するかを検証する。一致すればそのブロックjは改竄されていないと判定し、一致していなければそのブロックjは改竄されたと判定する。ただし、署名情報を埋め込んだブロック1044が改竄されている場合は、そのブロックiから取り出した署名情報R'ji(j=1〜m)は、署名情報が一致するかの検証の対象にしない。
【００５６】
最後に結果出力手段280では、第１署名検証手段272と第２署名検証手段274の検証結果をディスプレイなどの表示装置に出力する。
【００５７】
（第２の実施例の効果）
この第２の実施例の形態によれば、特定領域を含む画像において、特定領域から作成した署名情報を分割して、特定領域以外に埋め込み、さらに特定領域以外においてはこの埋め込んだ署名情報を含めて署名情報を作成して特定領域以外に埋め込ことにより、特定領域の画質劣化を全く招くことなく、かつ特定領域および特定領域以外の改竄検出を別々に行うことができる。さらに、第１の実施例では、特定領域以外のある領域に埋め込んだ、特定領域からの署名情報が改竄された場合、誤ってその特定領域が改竄されたと判定されることがあるが、この第２の実施例においては、そのような場合でも特定領域以外の上記領域が改竄されたと正しく検出ができる。
【００５８】
（第３の実施例）
上述した第２の実施例の形態では、署名情報を埋め込むブロックからの署名情報と署名情報を埋め込まないブロックからの署名情報を異なるビットプレーン（最下位のビットとそれよりひとつ上位のビット）に埋め込んでいた。
これに対して、第３の実施例の形態では、署名情報を埋め込むブロックからの署名情報と署名情報を埋め込まないブロックからの署名情報を同じビットプレーンに埋め込む。
【００５９】
構成は第２の実施例と同じである。以下に図３と図４を用いて、本発明の電子透かし装置における改竄検出方法を具体的に説明する。まず、署名情報を埋め込む側について説明する。
【００６０】
画像入力手段100から埋め込みブロック特定手段130は、第２の実施例と同じである。第１埋め込み箇所特定手段142では、署名情報を埋め込むブロック1040において、署名情報を埋め込まないブロック1050から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。この実施例では、例えば画像中のあるビットプレーンのあるビット集合を指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビットの所定ビット集合とする。
【００６１】
第１署名作成手段152では、署名情報を埋め込まないブロック1050について全てのビット集合から署名情報R1〜Rm(mは署名を埋め込まないブロック1050の数で、この例の場合はm=9)を各ブロックごとに作成する。署名情報の具体的な作成方法は、公知の技術を用いれば良い。
【００６２】
次に第１署名埋め込み手段162では、まず署名情報を埋め込まないブロック1050の各ブロックjからの署名情報Rj(j=1〜m)を、署名情報を埋め込むブロック1040の数n(この例の場合はn=11)で分割したRji (i=1〜n)を求める。そして、署名情報を埋め込むブロック1040において、上記で求めたRji(j=1〜m)を各ブロックiに埋め込む。なお、埋め込む位置は第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位ビットの所定ビット集合）である。その結果、図 4(e)に示すように、署名情報を埋め込まないブロック1050からの署名情報を埋め込んだ画像が得られる。なお、署名情報を埋め込む各ブロックiにおいて、埋め込む署名情報Rji(j=1〜m)は、例えば決められた順番に埋め込むとして、どの画素にどの署名情報が埋め込んであるかは容易に取り出せるようにしておく。
【００６３】
また第２埋め込み箇所特定手段144では、署名情報を埋め込むブロック1042において、署名情報を埋め込むブロック1042から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合以外から特定する。この実施例では、例えば第１埋め込み箇所特定手段142で指定した画像中の同じビットプレーンにおける残りのビット集合を指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビットでかつ第１埋め込み箇所特定手段142で指定したビット集合以外とする。
【００６４】
第２署名作成手段154では、署名情報を埋め込むブロック1042について、第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合を含み、第２埋め込み箇所特定手段144で特定したビット集合を含まないビット集合から署名情報B1〜Bnを各ブロックごとに作成する。署名情報の具体的な作成方法は、公知の技術を用いれば良い。
【００６５】
次に第２署名埋め込み手段164では、署名情報を埋め込むブロック1042において、各ブロックiからの署名情報Bi(i=1〜n)を各ブロックiに埋め込む。なお、埋め込む位置は第２埋め込み箇所特定手段144で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位ビットでかつ第１埋め込み箇所特定手段142で指定したビット集合以外）である。
最後に画像出力手段170では、図 4(f)に示すような署名情報を埋め込んだ画像1060を出力する。
【００６６】
次に、署名情報を検証する側について説明する。画像入力手段200から署名作成手段230までは、署名情報埋め込み部20の画像入力手段100から署名作成手段130と全く同じである。
第１埋め込み箇所特定手段242では、署名情報を埋め込んだブロック1044において、署名情報を埋め込んでいないブロック1054から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。この実施例では、例えば画像中のあるビットプレーンのあるビット集合を指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビットの所定ビット集合とする。
【００６７】
また第２埋め込み箇所特定手段244では、署名情報を埋め込んだブロック1044において、署名情報を埋め込んだブロック1044から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合以外から特定する。この実施例では、例えば第１埋め込み箇所特定手段242で指定した画像中の同じビットプレーンにおける残りのビット集合を指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビットでかつ第１埋め込み箇所特定手段242で指定したビット集合以外とする。
【００６８】
第２署名作成手段254では、署名情報を埋め込んだブロック1044について、第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合を含み、第２埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合を含まないビット集合から署名情報B1〜Bn(nは署名を埋め込んだブロック1044の数で、この例の場合はn=11)を各ブロックごとに作成する。
【００６９】
次に第２署名抽出手段264では、署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiの第２埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位ビットでかつ第１埋め込み箇所特定手段142で指定したビット集合以外）から署名情報B'iを取り出す。
【００７０】
第２署名検証手段274では、署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiについて、第２署名作成手段254で作成した署名情報Biと第２署名抽出手段264で取り出した署名情報B'iが一致するかを検証する。一致すればそのブロックiは改竄されていないと判定し、一致していなければそのブロックiは改竄されたと判定する。
【００７１】
第１署名作成手段252では、署名情報を埋め込んでいないブロック1054について全てのビット集合から署名情報R1〜Rm(mは署名を埋め込んでいないブロック1054の数で、この例の場合はm=9)を各ブロックごとに作成する。署名情報の具体的な作成方法は、公知の技術を用いれば良い。
【００７２】
次に第１署名抽出手段262では、署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiの第１埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位ビットの所定ビット集合）から、署名情報R'ji(j=1〜m)を取り出す。
【００７３】
第１署名検証手段272では、署名情報を埋め込んでいないブロック1054の各ブロックjについては、第１署名抽出手段262で取り出した署名情報R'ji(i=１〜n)を結合しR'jを求め、第１署名作成手段252で作成した署名情報Rjと一致するかを検証する。一致すればそのブロックjは改竄されていないと判定し、一致していなければそのブロックjは改竄されたと判定する。ただし、署名情報を埋め込んだブロック1044が改竄されている場合は、そのブロックiから取り出した署名情報R'ji(j=1〜m)は、署名情報が一致するかの検証の対象にしない。
最後に結果出力手段280では、第１署名検証手段272と第２署名検証手段274の検証結果をディスプレイなどの表示装置に出力する。
【００７４】
（第３の実施例の効果）
この第３の実施例の形態によれば、特定領域を含む画像において、特定領域を含まず署名情報を埋め込むブロックからの署名情報と、特定領域を含み署名情報を埋め込まないブロックからの署名情報を同じ最下位のビットプレーンに埋め込むことにより、上記２つの署名情報を異なるビットプレーンに埋め込んだ場合と比べて、署名情報を埋め込んだことによる画質劣化が少なくなり、埋め込み後の画質が改善される。
【００７５】
（第４の実施例）
第４の実施例の形態では、特定領域を含む領域が改竄された場合と特定領域を含まない領域が改竄された場合の結果を異なる色で表示する。
構成は第１または２の実施例と同じである。
【００７６】
以下に図５を用いて、本発明の電子透かし装置における改竄検出方法を具体的に説明する。なお、図5(a)の画像1010に対し、特定領域1030内の改竄1071と特定領域1030外の改竄1081が施され、図5(b)に示すような画像1012が得られたとする。
署名情報を埋め込み側については、第１、２の実施例と同じである。
また、署名情報を検証する側についても、結果出力手段280を除いて同じである。
【００７７】
結果出力手段280において、特定領域を含まない領域が改竄された場合の結果1082と、特定領域を含む領域が改竄された場合の結果1072をディスプレイなどの表示装置に出力する際に図5(c)のように異なる色で表示する。
【００７８】
（第４の実施例の効果）
第４の実施例の形態では、特定領域を含む領域が改竄された場合の結果と特定領域を含まない領域が改竄された場合の結果を異なる色で表示することにより、画像の重要な部分の改竄とそうでない部分の改竄を容易に区別することができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上、本願発明によれば、特定領域を含む画像において、特定領域から作成した署名情報と特定領域以外から署名情報を、特定領域以外に埋め込むことにより、特定領域の画質劣化を全く招くことなく、かつ特定領域および特定領域以外の改竄検出を別々に行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第1の実施例の処理構成図である。
【図２】第１の実施例における改竄検出方法に関する説明図である。
【図３】第２の実施例の処理構成図である。
【図４】第２の実施例における改竄検出方法に関する説明図である。
【図５】第４の実施例における改竄結果表示方法に関する説明図である。
【符号の説明】
１０ 電子透かし装置
２０ 署名情報埋め込み部
３０ 署名情報検証部
１００、２００ 画像入力手段
１１０、２１０ ブロック分割手段
１２０、２２０ 特定領域設定手段
１３０、２３０ 埋め込みブロック特定手段
１４０、２４０ 埋め込み箇所特定手段
１５０、２５０ 署名作成手段
１６０ 署名埋め込み手段
１７０ 画像出力手段
２６０ 署名抽出手段
２７０ 署名検証手段
２８０ 結果出力手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データに署名情報を直接埋め込み、その署名情報を検証することにより画像データの改竄を検出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
文献名「特開2001−42768・電子署名方法、電子署名装置および記録媒体」においては、画像データの改竄を検出するために、署名情報を埋め込む側ではまず画像のある特定のビット集合から署名情報を作成し、その署名情報を上記ビット集合以外に埋め込んでいる。
【０００３】
そして、署名情報を検証する側では、上記と同様に画像のある特定のビット集合から署名情報を作成し、さらにそのビット集合以外から署名情報を取り出し、それらの２つの署名情報を比較している。一致すれば改竄されていないと判定でき、一致していなければ改竄されたと判定できる。通常、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビット以外から署名情報を作成し、最下位のビットに署名情報を埋め込んでいる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の説明で明らかなように、上記署名情報埋め込み済み画像において、署名情報が埋め込まれた部分は、若干の画質劣化が生じてしまう。
ところで、医用画像などの特定の分野では、その画像中で重要な部分と重要でない部分に区別され、前者は興味領域(ROI)と呼び、後者とは区別される。そのような画像では、ROIのような特定領域については、画質劣化が全く許されないのが通常である。そのような画像に対して、画像の改竄を検知するため上記従来手法で署名情報の埋め込みを行うと、特定領域についても画質劣化が生じてしまう。
【０００５】
また、特定領域に署名情報を埋め込まないようにするため、画像を複数の領域にブロック分割し、それぞれのブロックに対して、上記従来手法で署名情報の作成および埋め込みを行うが、特定領域を含むブロックのみ署名情報の作成および署名情報の埋め込みを行わないことで、特定領域の画質劣化を回避することができる。しかし、特定領域の署名情報がないため、特定領域に対する改竄が検出できない。
【０００６】
そこで本発明は、画像を複数ブロックに分割し、各ブロックごとに署名情報を作成し、特定領域にはその署名情報は埋め込まず、特定領域の署名情報と特定領域以外の署名情報を特定領域以外に埋め込むことで、特定領域の改竄を検出でき、なおかつ特定領域の画質劣化が全く生じない方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明の電子透かし装置は、画像に対して改竄検出を行う電子透かし装置において、前記画像が特定領域を含む場合に、前記画像を複数の領域に分割する分割手段と、前記特定領域を含む領域においては、その領域の画像全てから署名情報を作成し、前記特定領域を含まない領域においては、領域ごとに所定の箇所を選択し、前記所定箇所を除く画像から領域ごとに署名情報を作成する署名作成手段と、 前記特定領域を含む領域の署名情報を特定領域を含まない領域の数以下に分割し、前記特定領域を含まない領域の署名情報と共に前記特定領域を含まない領域の前記所定箇所に埋め込む署名埋め込み手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
第２の本発明の電子透かし装置は、第1の発明における電子透かし装置において、作成した署名情報と前記所定箇所から取り出した署名情報とを検証することにより、特定領域および特定領域以外の改竄検出を別々に行うことができる改竄検出手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
第３の本発明の電子透かし装置は、画像に対して改竄検出を行う電子透かし装置において、前記画像が特定領域を含む場合に、前記画像を複数の領域に分割する分割手段と、前記特定領域を含む領域においては、その領域の画像全てから第１の署名情報を作成し、前記特定領域を含まない領域においては、領域ごとに所定の箇所を選択し、前記所定箇所を除く画像から領域ごとに第２の署名情報を作成する署名作成手段と、前記第２の署名情報を前記所定箇所に埋め込む署名埋め込み手段とを備え、前記署名埋め込み手段は、前記第１の署名情報を特定領域を含まない領域の数以下に分割し、かつ、この分割した第１の署名情報を、前記第２の署名情報を作成する前に前記特定領域を含まない領域に埋め込むことを特徴とする。
【００１０】
第４の本発明の電子透かし装置は、第3の発明の電子透かし装置において、前記第１の所定箇所と前記第２の所定箇所を画像の同じビットプレーンとすることを特徴とする。
【００１１】
第５の本発明の電子透かし装置は、第３および第４の発明において、作成した署名情報と前記第２の所定箇所から取り出した署名情報とを検証することにより、前記特定領域を含まない領域の改竄検出を行う第1の改竄検出手段と、前記特定領域を含む領域の画像全てから署名情報を作成する第1の署名情報作成手段と、作成した署名情報と前記第1の所定箇所から取り出した署名情報とを検証する第２の署名情報検証手段を備え、前記特定領域を含む領域の改竄検出を行う第２の改竄検出手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
第６の発明の電子透かし装置は、前記第２および第５の発明において、特定領域を含む領域が改竄された場合の結果と特定領域を含まない領域が改竄された場合の結果を異なる表示形式で表示する表示手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例を示すもので、電子透かし装置の処理構成図である。この電子透かし装置10は、署名情報埋め込み部20と署名情報検証部30を具える。
【００１４】
この署名情報埋め込み部20は、画像入力手段100と、ブロック分割手段110と、特定領域設定手段120と、埋め込みブロック特定手段130と、埋め込み箇所特定手段140と、署名作成手段150と、署名埋め込み手段160と、画像出力手段170を具える。
【００１５】
この画像入力手段100は、処理対象となる画像を入力する。また、ブロック分割手段110では、画像をいくつかの領域にブロック分割を行う。
【００１６】
また、特定領域設定手段120では、画像の特定領域を設定するためオペレータの指定あるいは画像ヘッダに示された位置情報から特定領域を設定する。次に、埋め込みブロック特定手段130では、特定領域設定手段120で設定された特定領域の位置情報から、署名情報を埋め込むブロックを特定する。さらに、埋め込み箇所特定手段140では、署名情報を埋め込むブロックにおいて、署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。
【００１７】
また、署名作成手段150では、署名情報を埋め込むブロックについては埋め込み箇所特定手段140で特定したビット集合以外から、署名情報を埋め込まないブロックについては全てのビット集合から署名情報を作成する。次に署名埋め込み手段160では、埋め込み箇所特定手段140で特定したビット集合に作成した署名情報を埋め込む。
最後に画像出力手段170では、署名情報を埋め込んだ画像を出力する。
【００１８】
またこの署名情報検証部30は、画像入力手段200と、ブロック分割手段210と、特定領域設定手段220と、埋め込みブロック特定手段230と、埋め込み箇所特定手段240と、署名作成手段250と、署名抽出手段260と、署名検証手段270と、結果出力手段280を具える。この画像入力手段200から署名作成手段250までは、署名情報埋め込み部20の画像入力手段100から署名作成手段150と全く同じである。
【００１９】
また、署名抽出手段260では、埋め込み箇所特定手段240で特定したビット集合から、署名情報を抽出する。次に、署名検証手段270では、署名作成手段250で作成した署名情報と署名抽出手段260で取り出した署名情報が一致するか検証する。
最後に結果出力手段280では、署名検証手段270の検証結果を出力する。
【００２０】
以下に図１と図２を用いて、本発明の電子透かし装置における改竄検出方法を具体的に説明する。まず、署名情報を埋め込む側について説明する。
【００２１】
署名情報を埋め込む側では、画像入力手段100において、図2(a)に示すような画像1010が処理対象として入力されるとする。ブロック分割手段110では、図2(b)に示すように、画像1010をいくつかの領域に分割し、各ブロック1020に分割する。特定領域設定手段120では、画像1010の特定領域を設定するためオペレータの指定あるいは画像ヘッダに示された位置情報から特定領域1030を図2(c)のように設定する。例えば、注目する人物の領域を重要な領域と考え、特定領域として指定する。
【００２２】
次に、埋め込みブロック特定手段130では、特定領域設定手段120で設定された特定領域1030を含まないブロック1040を署名情報を埋め込むブロックとする（図2(d)）。埋め込み箇所特定手段140では、署名情報を埋め込むブロック1040において、署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。例えば画像中のあるビットプレーンを指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビットとする。
【００２３】
次に、署名作成手段150では、署名情報を埋め込むブロック1040については埋め込み箇所特定手段140で特定したビット集合以外、即ち最下位ビットを除いたビット集合から署名情報B1〜Bn(nは署名を埋め込むブロック1040の数で、この例の場合はn=11)を、署名情報を埋め込まないブロック1050については全てのビット集合から署名情報R1〜Rm(mは署名を埋め込まないブロック1050の数で、この例の場合はm=9)を各ブロックごとに作成する。署名情報の具体的な作成方法は、公知の技術を用いれば良い（例えば、文献名「特開2001−42768・電子署名方法、電子署名装置および記録媒体」に記載の方法）。
【００２４】
次に署名埋め込み手段160では、まず署名情報を埋め込むブロック1040において、各ブロックiからの署名情報Bi(i=1〜n)を各ブロックiに埋め込む。なお、埋め込む位置は埋め込み箇所特定手段140で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位ビット）である。その結果、図2(e)に示すように、署名情報を埋め込むブロック1040からの署名情報を埋め込んだ画像が得られる。さらに、署名情報を埋め込まないブロック1050の各ブロックjからの署名情報Rj(j=1〜m)を、署名情報を埋め込むブロック1040の数nで分割したRji (i=1〜n)を求める。そして、署名情報を埋め込むブロック1040において、上記で求めたRji(j=1〜m)を各ブロックiに埋め込む。なお、埋め込む位置は埋め込み箇所特定手段140で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位ビット）である。その結果、図2(f)に示すように、署名情報を埋め込むブロック1040からの署名情報と署名情報を埋め込まないブロック1050からの署名情報を埋め込んだ画像が得られる。なお、署名情報を埋め込む各ブロックiにおいて、埋め込む署名情報Bi、Rji(j=1〜m)は、例えば決められた順番に埋め込むとして、どの画素にどの署名情報が埋め込んであるかは容易に取り出せるようにしておく。最後に画像出力手段170では、図2(f)に示すような署名情報を埋め込んだ画像1060を出力する。
【００２５】
次に、署名情報を検証する側について説明する。画像入力手段200から署名作成手段250までは、署名情報埋め込み部20の画像入力手段100から署名作成手段150と全く同じである。
【００２６】
署名抽出手段260では、署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiの埋め込み箇所特定手段240で特定したビット集合から、即ち最下位ビットから埋め込んだ署名情報B'i、R'ji(j=1〜m)を取り出す。
【００２７】
署名検証手段270では、まず署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiについて、署名作成手段250で作成した署名情報Biと署名抽出手段260で取り出した署名情報B'iが一致するかを検証する。一致すればそのブロックiは改竄されていないと判定し、一致していなければそのブロックiは改竄されたと判定する。さらに、署名情報を埋め込んでいないブロック1054の各ブロックjについては、署名抽出手段260で取り出した署名情報R'ji(i=１〜n)を結合しR'jを求め、署名作成手段250で作成した署名情報Rjと一致するかを検証する。一致すればそのブロックjは改竄されていないと判定し、一致していなければそのブロックjは改竄されたと判定する。ただし、署名情報を埋め込んだブロック1044が改竄されている場合は、そのブロックiから取り出した署名情報R'ji(j=1〜m)は、署名情報が一致するかの検証の対象にしない。最後に、結果出力手段280では、署名検証手段270の結果をディスプレイなどの表示装置に出力する。
【００２８】
（第1の実施例の効果）
この第１の実施例の形態によれば、特定領域を含む画像において、特定領域から作成した署名情報と特定領域以外から署名情報を、特定領域以外に埋め込むことにより、特定領域の画質劣化を全く招くことなく、かつ特定領域および特定領域以外の改竄検出を別々に行うことが出来る。
【００２９】
（第２の実施例）
上述した第１の実施例の形態では、署名情報を埋め込むブロックと署名情報を埋め込まないブロックにおいて、それぞれ独立して署名情報を作成していた。
これに対して、第２の実施例の形態では、まず署名情報を埋め込まないブロックからの署名情報を、署名情報を埋め込むブロックに埋め込む。その後、署名情報を埋め込むブロックの署名情報は、上記の埋め込んだ署名情報も含めたビット集合から作成し、その署名情報を、署名情報を埋め込むブロックに埋め込む。
【００３０】
図３は、本発明の第２の実施例を示すもので、電子透かし装置の処理構成図である。この電子透かし装置10は、署名情報埋め込み部20と署名情報検証部30を具える。
【００３１】
この署名情報埋め込み部20は、画像入力手段100と、ブロック分割手段110と、特定領域設定手段120と、埋め込みブロック特定手段130と、第１埋め込み箇所特定手段142と、第１署名作成手段152と、第１署名埋め込み手段162と、第２埋め込み箇所特定手段144と、第２署名作成手段154と、第２署名埋め込み手段164と、画像出力手段170を具える。
【００３２】
画像入力手段100から埋め込みブロック特定手段130は、第１の実施例と同じである。第１埋め込み箇所特定手段142では、署名情報を埋め込むブロックにおいて、署名情報を埋め込まないブロックから作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。第１署名作成手段152では、署名情報を埋め込まないブロックについて全てのビット集合から署名情報を作成する。次に第１署名埋め込み手段162では、第１埋め込み箇所特定手段140で特定したビット集合に作成した署名情報を埋め込む。
【００３３】
また第２埋め込み箇所特定手段144では、署名情報を埋め込むブロックにおいて、署名情報を埋め込むブロックから作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合以外から特定する。第２署名作成手段154では、署名情報を埋め込むブロックについて第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合を含み、かつ第２埋め込み箇所特定手段144で特定したビット集合を含まないビット集合から署名情報を作成する。次に第２署名埋め込み手段164では、第２埋め込み箇所特定手段144で特定したビット集合にその署名情報を埋め込む。
最後に画像出力手段170では、署名情報を埋め込んだ画像を出力する。
【００３４】
またこの署名情報検証部30は、画像入力手段200と、ブロック分割手段210と、特定領域設定手段220と、埋め込みブロック特定手段230と、第１埋め込み箇所特定手段242と、第１署名作成手段252と、第１署名抽出手段262と、第１署名検証手段272と、第２埋め込み箇所特定手段244と、第２署名作成手段254と、第２署名抽出手段264と、第２署名検証手段274と、結果出力手段280を具える。
この画像入力手段200から埋め込みブロック特定手段230までは、署名情報埋め込み部20の画像入力手段100から埋め込みブロック特定手段130と全く同じである。
【００３５】
第１埋め込み箇所特定手段242では、署名情報を埋め込むブロックにおいて、署名情報を埋め込まないブロックから作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。また第２埋め込み箇所特定手段244では、署名情報を埋め込むブロックにおいて、署名情報を埋め込むブロックから作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合以外から特定する。
【００３６】
第２署名作成手段254では、署名情報を埋め込むブロックについて第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合を含み、かつ第２埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合を含まないビット集合から署名情報を作成する。次に第２署名抽出手段264では、第２埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合から署名情報を取り出す。
【００３７】
第２署名検証手段274では、第２署名作成手段254で作成した署名情報と第２署名抽出手段264で取り出した署名情報が一致するか検証する。
【００３８】
第１署名作成手段252では、署名情報を埋め込まないブロックについて全てのビット集合から署名情報を作成する。次に第１署名抽出手段262では、第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合から署名情報を取り出す。
【００３９】
第１署名検証手段272では、第１署名作成手段252で作成した署名情報と第１署名抽出手段262で取り出した署名情報が一致するか検証する。
最後に結果出力手段280では、第１署名検証手段272と第２署名検証手段274の検証結果を出力する。
【００４０】
以下に図３と図４を用いて、本発明の電子透かし装置における改竄検出方法を具体的に説明する。
まず、署名情報を埋め込む側について説明する。
画像入力手段100から埋め込みブロック特定手段130は、第１の実施例と同じである。
【００４１】
第１埋め込み箇所特定手段142では、署名情報を埋め込むブロック1040において、署名情報を埋め込まないブロック1050から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。この実施例では、例えば画像中のあるビットプレーンを指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位よりひとつ上位のビットとする。
【００４２】
第１署名作成手段152では、署名情報を埋め込まないブロック1050について全てのビット集合から署名情報R1〜Rm(mは署名を埋め込まないブロック1050の数で、この例の場合はm=9)を各ブロックごとに作成する。署名情報の具体的な作成方法は、公知の技術を用いれば良い。
【００４３】
次に第１署名埋め込み手段162では、まず署名情報を埋め込まないブロック1050の各ブロックjからの署名情報Rj(j=1〜m)を、署名情報を埋め込むブロック1040の数n(この例の場合はn=11)で分割したRji (i=1〜n)を求める。そして、署名情報を埋め込むブロック1040において、上記で求めたRji(j=1〜m)を各ブロックiに埋め込む。なお、埋め込む位置は第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位よりひとつ上位のビット）である。その結果、図 4(e)に示すように、署名情報を埋め込まないブロック1050からの署名情報を埋め込んだ画像が得られる。なお、署名情報を埋め込む各ブロックiにおいて、埋め込む署名情報Rji(j=1〜m)は、例えば決められた順番に埋め込むとして、どの画素にどの署名情報が埋め込んであるかは容易に取り出せるようにしておく。
【００４４】
また第２埋め込み箇所特定手段144では、署名情報を埋め込むブロック1042において、署名情報を埋め込むブロック1042から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合以外から特定する。この実施例では、例えば第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合を除いたビットプレーンを指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビットとする。
【００４５】
第２署名作成手段154では、署名情報を埋め込むブロック1042について、第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合を含み、第２埋め込み箇所特定手段144で特定したビット集合を含まない、即ち最下位ビットを除いたビット集合から署名情報B1〜Bnを各ブロックごとに作成する。署名情報の具体的な作成方法は、公知の技術を用いれば良い。
【００４６】
次に第２署名埋め込み手段164では、署名情報を埋め込むブロック1042において、各ブロックiからの署名情報Bi(i=1〜n)を各ブロックiに埋め込む。なお、埋め込む位置は第２埋め込み箇所特定手段144で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位ビット）である。最後に画像出力手段170では、図 4(f)に示すような署名情報を埋め込んだ画像1060を出力する。
【００４７】
次に、署名情報を検証する側について説明する。画像入力手段200から署名作成手段230までは、署名情報埋め込み部20の画像入力手段100から署名作成手段130と全く同じである。
【００４８】
第１埋め込み箇所特定手段242では、署名情報を埋め込んだブロック1044において、署名情報を埋め込んでいないブロック1054から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。この実施例では、例えば画像中のあるビットプレーンを指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位よりひとつ上位のビットとする。
【００４９】
また第２埋め込み箇所特定手段244では、署名情報を埋め込んだブロック1044において、署名情報を埋め込んだブロック1044から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合以外から特定する。この実施例では、例えば第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合を除いたビットプレーンを指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビットとする。
【００５０】
第２署名作成手段254では、署名情報を埋め込んだブロック1044について、第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合を含み、第２埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合を含まない、即ち最下位ビットを除いたビット集合から署名情報B1〜Bn(nは署名を埋め込んだブロック1044の数で、この例の場合はn=11)を各ブロックごとに作成する。
【００５１】
次に第２署名抽出手段264では、署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiの第２埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合から、即ち最下位のビット集合から署名情報B'iを取り出す。
【００５２】
第２署名検証手段274では、署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiについて、第２署名作成手段254で作成した署名情報Biと第２署名抽出手段264で取り出した署名情報B'iが一致するかを検証する。一致すればそのブロックiは改竄されていないと判定し、一致していなければそのブロックiは改竄されたと判定する。
【００５３】
第１署名作成手段252では、署名情報を埋め込んでいないブロック1054について全てのビット集合から署名情報R1〜Rm(mは署名を埋め込んでいないブロック1054の数で、この例の場合はm=9)を各ブロックごとに作成する。署名情報の具体的な作成方法は、公知の技術を用いれば良い。
【００５４】
次に第１署名抽出手段262では、署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiの第１埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合から、即ち最下位よりひとつ上位のビット集合から署名情報R'ji(j=1〜m)を取り出す。
【００５５】
第１署名検証手段272では、署名情報を埋め込んでいないブロック1054の各ブロックjについては、第１署名抽出手段262で取り出した署名情報R'ji(i=１〜n)を結合しR'jを求め、第１署名作成手段252で作成した署名情報Rjと一致するかを検証する。一致すればそのブロックjは改竄されていないと判定し、一致していなければそのブロックjは改竄されたと判定する。ただし、署名情報を埋め込んだブロック1044が改竄されている場合は、そのブロックiから取り出した署名情報R'ji(j=1〜m)は、署名情報が一致するかの検証の対象にしない。
【００５６】
最後に結果出力手段280では、第１署名検証手段272と第２署名検証手段274の検証結果をディスプレイなどの表示装置に出力する。
【００５７】
（第２の実施例の効果）
この第２の実施例の形態によれば、特定領域を含む画像において、特定領域から作成した署名情報を分割して、特定領域以外に埋め込み、さらに特定領域以外においてはこの埋め込んだ署名情報を含めて署名情報を作成して特定領域以外に埋め込ことにより、特定領域の画質劣化を全く招くことなく、かつ特定領域および特定領域以外の改竄検出を別々に行うことができる。さらに、第１の実施例では、特定領域以外のある領域に埋め込んだ、特定領域からの署名情報が改竄された場合、誤ってその特定領域が改竄されたと判定されることがあるが、この第２の実施例においては、そのような場合でも特定領域以外の上記領域が改竄されたと正しく検出ができる。
【００５８】
（第３の実施例）
上述した第２の実施例の形態では、署名情報を埋め込むブロックからの署名情報と署名情報を埋め込まないブロックからの署名情報を異なるビットプレーン（最下位のビットとそれよりひとつ上位のビット）に埋め込んでいた。
これに対して、第３の実施例の形態では、署名情報を埋め込むブロックからの署名情報と署名情報を埋め込まないブロックからの署名情報を同じビットプレーンに埋め込む。
【００５９】
構成は第２の実施例と同じである。以下に図３と図４を用いて、本発明の電子透かし装置における改竄検出方法を具体的に説明する。まず、署名情報を埋め込む側について説明する。
【００６０】
画像入力手段100から埋め込みブロック特定手段130は、第２の実施例と同じである。第１埋め込み箇所特定手段142では、署名情報を埋め込むブロック1040において、署名情報を埋め込まないブロック1050から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。この実施例では、例えば画像中のあるビットプレーンのあるビット集合を指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビットの所定ビット集合とする。
【００６１】
第１署名作成手段152では、署名情報を埋め込まないブロック1050について全てのビット集合から署名情報R1〜Rm(mは署名を埋め込まないブロック1050の数で、この例の場合はm=9)を各ブロックごとに作成する。署名情報の具体的な作成方法は、公知の技術を用いれば良い。
【００６２】
次に第１署名埋め込み手段162では、まず署名情報を埋め込まないブロック1050の各ブロックjからの署名情報Rj(j=1〜m)を、署名情報を埋め込むブロック1040の数n(この例の場合はn=11)で分割したRji (i=1〜n)を求める。そして、署名情報を埋め込むブロック1040において、上記で求めたRji(j=1〜m)を各ブロックiに埋め込む。なお、埋め込む位置は第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位ビットの所定ビット集合）である。その結果、図 4(e)に示すように、署名情報を埋め込まないブロック1050からの署名情報を埋め込んだ画像が得られる。なお、署名情報を埋め込む各ブロックiにおいて、埋め込む署名情報Rji(j=1〜m)は、例えば決められた順番に埋め込むとして、どの画素にどの署名情報が埋め込んであるかは容易に取り出せるようにしておく。
【００６３】
また第２埋め込み箇所特定手段144では、署名情報を埋め込むブロック1042において、署名情報を埋め込むブロック1042から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合以外から特定する。この実施例では、例えば第１埋め込み箇所特定手段142で指定した画像中の同じビットプレーンにおける残りのビット集合を指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビットでかつ第１埋め込み箇所特定手段142で指定したビット集合以外とする。
【００６４】
第２署名作成手段154では、署名情報を埋め込むブロック1042について、第１埋め込み箇所特定手段142で特定したビット集合を含み、第２埋め込み箇所特定手段144で特定したビット集合を含まないビット集合から署名情報B1〜Bnを各ブロックごとに作成する。署名情報の具体的な作成方法は、公知の技術を用いれば良い。
【００６５】
次に第２署名埋め込み手段164では、署名情報を埋め込むブロック1042において、各ブロックiからの署名情報Bi(i=1〜n)を各ブロックiに埋め込む。なお、埋め込む位置は第２埋め込み箇所特定手段144で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位ビットでかつ第１埋め込み箇所特定手段142で指定したビット集合以外）である。
最後に画像出力手段170では、図 4(f)に示すような署名情報を埋め込んだ画像1060を出力する。
【００６６】
次に、署名情報を検証する側について説明する。画像入力手段200から署名作成手段230までは、署名情報埋め込み部20の画像入力手段100から署名作成手段130と全く同じである。
第１埋め込み箇所特定手段242では、署名情報を埋め込んだブロック1044において、署名情報を埋め込んでいないブロック1054から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を特定する。この実施例では、例えば画像中のあるビットプレーンのあるビット集合を指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビットの所定ビット集合とする。
【００６７】
また第２埋め込み箇所特定手段244では、署名情報を埋め込んだブロック1044において、署名情報を埋め込んだブロック1044から作成した署名情報の埋め込み対象となるビット集合を第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合以外から特定する。この実施例では、例えば第１埋め込み箇所特定手段242で指定した画像中の同じビットプレーンにおける残りのビット集合を指定し、各画素値が複数のビットで表現される多値画像では、最下位ビットでかつ第１埋め込み箇所特定手段242で指定したビット集合以外とする。
【００６８】
第２署名作成手段254では、署名情報を埋め込んだブロック1044について、第１埋め込み箇所特定手段242で特定したビット集合を含み、第２埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合を含まないビット集合から署名情報B1〜Bn(nは署名を埋め込んだブロック1044の数で、この例の場合はn=11)を各ブロックごとに作成する。
【００６９】
次に第２署名抽出手段264では、署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiの第２埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位ビットでかつ第１埋め込み箇所特定手段142で指定したビット集合以外）から署名情報B'iを取り出す。
【００７０】
第２署名検証手段274では、署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiについて、第２署名作成手段254で作成した署名情報Biと第２署名抽出手段264で取り出した署名情報B'iが一致するかを検証する。一致すればそのブロックiは改竄されていないと判定し、一致していなければそのブロックiは改竄されたと判定する。
【００７１】
第１署名作成手段252では、署名情報を埋め込んでいないブロック1054について全てのビット集合から署名情報R1〜Rm(mは署名を埋め込んでいないブロック1054の数で、この例の場合はm=9)を各ブロックごとに作成する。署名情報の具体的な作成方法は、公知の技術を用いれば良い。
【００７２】
次に第１署名抽出手段262では、署名情報を埋め込んだブロック1044の各ブロックiの第１埋め込み箇所特定手段244で特定したビット集合（例えばこの実施例では最下位ビットの所定ビット集合）から、署名情報R'ji(j=1〜m)を取り出す。
【００７３】
第１署名検証手段272では、署名情報を埋め込んでいないブロック1054の各ブロックjについては、第１署名抽出手段262で取り出した署名情報R'ji(i=１〜n)を結合しR'jを求め、第１署名作成手段252で作成した署名情報Rjと一致するかを検証する。一致すればそのブロックjは改竄されていないと判定し、一致していなければそのブロックjは改竄されたと判定する。ただし、署名情報を埋め込んだブロック1044が改竄されている場合は、そのブロックiから取り出した署名情報R'ji(j=1〜m)は、署名情報が一致するかの検証の対象にしない。
最後に結果出力手段280では、第１署名検証手段272と第２署名検証手段274の検証結果をディスプレイなどの表示装置に出力する。
【００７４】
（第３の実施例の効果）
この第３の実施例の形態によれば、特定領域を含む画像において、特定領域を含まず署名情報を埋め込むブロックからの署名情報と、特定領域を含み署名情報を埋め込まないブロックからの署名情報を同じ最下位のビットプレーンに埋め込むことにより、上記２つの署名情報を異なるビットプレーンに埋め込んだ場合と比べて、署名情報を埋め込んだことによる画質劣化が少なくなり、埋め込み後の画質が改善される。
【００７５】
（第４の実施例）
第４の実施例の形態では、特定領域を含む領域が改竄された場合と特定領域を含まない領域が改竄された場合の結果を異なる色で表示する。
構成は第１または２の実施例と同じである。
【００７６】
以下に図５を用いて、本発明の電子透かし装置における改竄検出方法を具体的に説明する。なお、図5(a)の画像1010に対し、特定領域1030内の改竄1071と特定領域1030外の改竄1081が施され、図5(b)に示すような画像1012が得られたとする。
署名情報を埋め込み側については、第１、２の実施例と同じである。
また、署名情報を検証する側についても、結果出力手段280を除いて同じである。
【００７７】
結果出力手段280において、特定領域を含まない領域が改竄された場合の結果1082と、特定領域を含む領域が改竄された場合の結果1072をディスプレイなどの表示装置に出力する際に図5(c)のように異なる色で表示する。
【００７８】
（第４の実施例の効果）
第４の実施例の形態では、特定領域を含む領域が改竄された場合の結果と特定領域を含まない領域が改竄された場合の結果を異なる色で表示することにより、画像の重要な部分の改竄とそうでない部分の改竄を容易に区別することができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上、本願発明によれば、特定領域を含む画像において、特定領域から作成した署名情報と特定領域以外から署名情報を、特定領域以外に埋め込むことにより、特定領域の画質劣化を全く招くことなく、かつ特定領域および特定領域以外の改竄検出を別々に行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第1の実施例の処理構成図である。
【図２】第１の実施例における改竄検出方法に関する説明図である。
【図３】第２の実施例の処理構成図である。
【図４】第２の実施例における改竄検出方法に関する説明図である。
【図５】第４の実施例における改竄結果表示方法に関する説明図である。
【符号の説明】
１０ 電子透かし装置
２０ 署名情報埋め込み部
３０ 署名情報検証部
１００、２００ 画像入力手段
１１０、２１０ ブロック分割手段
１２０、２２０ 特定領域設定手段
１３０、２３０ 埋め込みブロック特定手段
１４０、２４０ 埋め込み箇所特定手段
１５０、２５０ 署名作成手段
１６０ 署名埋め込み手段
１７０ 画像出力手段
２６０ 署名抽出手段
２７０ 署名検証手段
２８０ 結果出力手段
Claims (6)
- 画像に対して改竄検出を行う電子透かし装置において、
前記画像が特定領域を含む場合に、前記画像を複数の領域に分割する分割手段と、
前記特定領域を含む領域においては、その領域の画像全てから署名情報を作成し、前記特定領域を含まない領域においては、領域ごとに所定の箇所を選択し、前記所定箇所を除く画像から領域ごとに署名情報を作成する署名作成手段と、
前記特定領域を含む領域の署名情報を特定領域を含まない領域の数以下に分割し、前記特定領域を含まない領域の署名情報と共に前記特定領域を含まない領域の前記所定箇所に埋め込む署名埋め込み手段を備えたことを特徴とする電子透かし装置。 - 請求項１における電子透かし装置において、作成した署名情報と前記所定箇所から取り出した署名情報とを検証することにより、特定領域および特定領域以外の改竄検出を別々に行うことができる改竄検出手段を備えたことを特徴とする電子透かし装置。
- 画像に対して改竄検出を行う電子透かし装置において、
前記画像が特定領域を含む場合に、前記画像を複数の領域に分割する分割手段と、
前記特定領域を含む領域においては、その領域の画像全てから第１の署名情報を作成し、前記特定領域を含まない領域においては、領域ごとに所定の箇所を選択し、前記所定箇所を除く画像から領域ごとに第２の署名情報を作成する署名作成手段と、
前記第２の署名情報を前記所定箇所に埋め込む署名埋め込み手段とを備え、
前記署名埋め込み手段は、前記第１の署名情報を特定領域を含まない領域の数以下に分割し、かつ、この分割した第１の署名情報を、前記第２の署名情報を作成する前に前記特定領域を含まない領域に埋め込むことを特徴とする電子透かし装置。 - 請求項３における電子透かし装置において、前記第１の所定箇所と前記第２の所定箇所を画像の同じビットプレーンとすることを特徴とする電子透かし装置。
- 請求項３および４における電子透かし装置において、作成した署名情報と前記第２の所定箇所から取り出した署名情報とを検証することにより、前記特定領域を含まない領域の改竄検出を行う第1の改竄検出手段と、前記特定領域を含む領域の画像全てから署名情報を作成する第1の署名情報作成手段と、作成した署名情報と前記第1の所定箇所から取り出した署名情報とを検証する第２の署名情報検証手段を備え、前記特定領域を含む領域の改竄検出を行う第２の.改竄検出手段を備えたことを特徴とする電子透かし装置。
- 請求項２および５における電子透かし装置において、前記特定領域を含む領域が改竄された場合の結果と前記特定領域を含まない領域が改竄された場合の結果を異なる表示形式で表示する表示手段を備えたことを特徴とする電子透かし装置。
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