JP3922369B2

JP3922369B2 - 埋め込み情報の記録装置及び再生装置並びに記録用プログラム及び再生用プログラム

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Publication number: JP3922369B2
Application number: JP2003012544A
Authority: JP
Inventors: 隆幸菅原; 勝義西谷; 健二朗上田
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2023-01-21
Also published as: US7356159B2; JP2004228783A; US20040146180A1; EP1441502A3; EP1441502A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は埋め込み情報の記録装置及び再生装置並びに記録用プログラム及び再生用プログラムに係り、画像データに対して電子透かし技術等を用いて情報を埋め込んで画像データが改竄されたか否か判定する場合に適用され、特に著作権の証明や侵害の判定等に有効となる記録・再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネット等の通信回線を介した画像や音楽等のディジタル・コンテンツの流通が益々盛んになっているが、それらコンテンツの不正な複製や改竄を防止するために、コンテンツのディジタル信号に暗号化した電子透かし信号を埋め込んで隠し持たせる各種の方法が提案されている。
例えば、下記の非特許文献１では、電子透かし情報埋め込み方法として、暗号情報をＭＰＥＧ方式により圧縮符号化された符号、特にＤＣＴ係数や、動きベクトル、量子化特性の変更による情報埋め込みについて検討し、ＤＣＴ係数の変更による手法が、編集や圧縮による著作権情報の消し込みに対して耐性の点で優れていることを示唆している。
【０００３】
また、下記の非特許文献２においては、直接拡散方式に基づき、ＰＮ系列で画像信号を拡散して画像に署名情報を合成する方法を提案している。
この提案では、署名を含んだ画像信号を逆拡散すると、署名情報は画像信号全体に拡散し、拡散された信号は非常に弱く、画像信号に対して大きなノイズとはならないために、署名情報を含んだ画像信号が見かけ上は殆ど原画像と変らないことを明らかにし、逆に、署名情報を確認するには、拡散符号で画像信号を拡散することにより、署名情報の信号を検出することとしている。
【０００４】
更に、下記の特許文献１では、正当な提供先からの画像ファイルであることを認証する認証情報を含む透かしキーを用いて電子透かし情報が抽出可能な画像ファイル及びその透かしキーを提供する画像提供装置と、前記画像提供装置から提供された透かしキーを用いて前記画像提供装置から提供された画像ファイルから電子透かし情報を抽出し、透かしキーの認証情報を用いて透かしキーの改竄の有無を判断するとともに、改竄の有無を判断した透かしキーを用いて画像ファイルの改竄の有無を判断し、改竄の有無を判断した画像ファイルを利用する画像利用装置とを備えたことを特徴とする画像処理システムが提案されている。
【０００５】
上記の電子透かし情報の埋め込み技術によれば、記録装置側において所定の記録方式や暗号化方式で画像データの変換が視覚的に確認し難い態様で埋め込み情報を記録し、再生装置側において画像データに対して記録装置側の適用方式の逆処理を施すことにより埋め込み情報が抽出でき、画像データの提供方式（通信ネットワークを介した提供や記録媒体による提供）を問わず、抽出した埋め込み情報を確認することで画像データの改竄の有無を判断できる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２８７０６５号公報
【非特許文献１】
電子情報通信学会掲載番号：ＳＣＳＩ’９７−３１Ｇ
タイトル：DCTを用いたデジタル動画像における著作権情報埋め込み方法
著者名：小川宏，中村高雄，高嶋洋一
【非特許文献２】
電子情報通信学会掲載番号：ＳＣＳＩ’９７−２６Ｂ
タイトル：PN系列による画像への透かし署名法
著者名：大西淳児，岡一博，松井甲子雄
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、埋め込み情報がフレーム画像全体にわたって埋め込まれることは殆どなく、フレーム画像中の１又は２以上の局所的領域に選択的に埋め込む方法が採用されている。
従って、埋め込み情報が埋め込まれていない領域の画像データが改竄されている場合には再生側で抽出した埋め込み情報は変化せず、改竄の事実を確認できずに見過してしまうことが多くなる。
【０００８】
また、埋め込み情報としては一定のコード情報を用い、それをそのまま画像データに埋め込むか又は一定のアルゴリズムで暗号化して埋め込む方法が採用されているが、埋め込みの手法が見破られてしまうと画一的なコード情報が抽出されるため、たとえ暗号化されていても埋め込み情報の内容を察知されてしまう可能性が高くなる。
【０００９】
そこで、本発明は、フレーム画像中の何れの領域の画像データが改竄されても、それを確実且つ容易に検出することができ、また、埋め込み情報の内容を察知し難くすることが可能な埋め込み情報の記録・再生システムを提供することを目的として創作された。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の埋め込み情報の記録装置は、ディジタル画像データに対する埋め込み情報の記録装置において、ディジタル画像データをフレーム単位でＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の領域に分割するデータ分割手段と、ｍ個（但し、ｍは２以上の整数であって、且つＮの整数分の１）の第１埋め込みコードのそれぞれと所定識別コードとを変数として、所定関数によりｍ個の第２埋め込みコードを求め、前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードにおける前記所定関数による演算上対応したコード同士を１組として、ｍ組分の前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードの組を作成する手段であって、前記所定関数が、前記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードとを変数とした場合には、常に所定識別コードが求まる関数であるコード作成手段と、前記コード作成手段が作成した前記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードを、各組毎に所定の位置対応付け規則に基づいて、前記データ分割手段が分割した各領域の画像データに対して埋め込み記録する手段であって、前記所定の位置対応付け規則が前記組の関係にある前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードが埋め込まれるべき前記各領域のフレーム内での位置関係を規定する規則であるコード埋め込み手段とを具備したことを特徴とするものである。
また、本発明の埋め込み情報の再生装置は、ディジタル画像データをフレーム単位でＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の領域に分割すると共に、ｍ個（但し、ｍは２以上の整数であって、且つＮの整数分の１）の第１埋め込みコードのそれぞれと所定識別コードとを変数として、所定関数によりｍ個の第２埋め込みコードを求め、前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードにおける前記所定関数による演算上対応したコード同士を１組として、ｍ組分の前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードの組を作成し（但し、前記所定関数は、前記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードとを変数とした場合には、常に所定識別コードが求まる関数である）、前記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードを、各組毎に所定の位置対応付け規則、即ち、前記組の関係にある前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードが埋め込まれるべき前記各領域のフレーム内での位置関係を規定する規則に基づいて、前記各領域の画像データに埋め込み記録した画像データが入力される埋め込み情報の再生装置であって、予め、前記入力画像データに係る前記分割条件と前記所定識別コードと前記所定関数と前記位置対応付け規則の各情報が与えられており、前記分割条件に基づいて、前記入力画像データをフレーム単位でＮ個の領域に分割する再生側データ分割手段と、前記入力画像データに係るコード埋め込み記録方式に対応するコード抽出方式を用いて、前記再生側データ分割手段が分割した各領域の画像データから埋め込みコードを抽出するコード抽出手段と、前記分割条件と前記位置対応付け規則に基づいて、前記コード抽出手段が抽出したＮ個の埋め込みコードをｍ組分に組分けするコード組分け手段と、前記所定関数を用い、前記コード組分け手段で組分けされた各組に係る埋め込みコードを変数として前記所定識別コードを求めるための演算を行う識別コード演算手段と、前記識別コード演算手段によるｍ組分の埋め込みコードについての演算結果が、前記所定識別コードと一致した場合には画像データの改竄なしと判定し、それ以外の場合には画像データの改竄ありと判定する判定手段とを具備したことを特徴とするものである。
【００１１】
前記の記録装置では、データ分割手段によってフレーム全体のディジタル画像データをＮ個の領域に分割し、コード作成手段が作成したｍ組分の第１埋め込みコードと第２埋め込みコードの組をコード埋め込み手段によって各領域の画像データに対して埋め込み記録する。
ここで、コード作成手段は、ｍ個の第１埋め込みコードのそれぞれと所定識別コードとを変数としてｍ個の第２埋め込みコードを求める所定関数を用いているが、その所定関数は、各組に係る第１埋め込みコードと第２埋め込みコードとを変数とした場合には、常に所定識別コードが求まる性質を有した関数である。
また、コード埋め込み手段は組に係る第１埋め込みコードと第２埋め込みコードを各組毎に所定の位置対応付け規則に基づいて分割された各領域の画像データに対して埋め込み記録するが、その規則は各領域のフレーム内で組の関係にある第１埋め込みコードと第２埋め込みコードが埋め込まれる位置関係を定めたものである。
従って、画像データの各領域の埋め込みコードは一見ランダムなコード情報となるが、コード埋め込み手段が各組毎に所定の位置対応付け規則に基づいて各埋め込みコードを各分割領域に埋め込み記録しているため、各組毎の埋め込みコードの関連付けはフレーム内での各領域の位置関係に置き換えられることになる。
一方、再生装置には、予め、入力画像データを作成する際のデータ処理に用いられた各種情報が与えられており、その付与情報の内の所定関数は前記の記録装置側で説明した性質を有している。
そして、再生側データ分割手段が前記の分割条件を用いてＮ個の領域に分割し、コード抽出手段が入力画像データに係るコード埋め込み記録方式に対応するコード抽出方式によってＮ個の埋め込みコードを抽出し、コード組分け手段が前記の分割条件と位置対応付け規則を用いてＮ個の埋め込みコードをｍ組に組分けし、識別コード演算手段が組分けされた各組に係る埋め込みコードを変数として前記所定関数により前記所定識別コードを求めるための演算を実行する。
ここで、もし画像データが改竄されていたとすれば、何れかの分割領域に係るデータが変更されることになり、改竄された領域の埋め込みコードを含む組からは所定識別コードが得られないことになる。
そこで、判定手段によって、ｍ組分の演算結果において所定識別コードが得られているか否かを確認し、得られていれば画像データの「改竄なし」と判定し、それ以外の場合には「改竄あり」と判定する。
本発明の記録装置と再生装置によれば、フレーム全体を構成する各分割領域の画像データにコードを埋め込み、その各埋め込みコードの関連付けを確認することにより改竄の有無を判定しているため、改竄を見過してしまう可能性を小さくできる。特に、分割数を大きく設定すると、その可能性は極めて小さくなる。
また、前記のように埋め込みコードはランダムな値になっているために埋め込み情報が見破られ難く、また画像データの改竄の有無を１つの所定識別コードだけで判定できるという簡易性もある。
【００１２】
尚、前記の埋め込み情報の記録装置及び再生装置の各手段はコンピュータによって実行させることもでき、その場合には各装置に次のようなプログラムが適用される。
記録装置側には、ディジタル画像データをフレーム単位でＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の領域に分割するデータ分割手順と、ｍ個（但し、ｍは２以上の整数であって、且つＮの整数分の１）の第１埋め込みコードのそれぞれと所定識別コードとを変数として、所定関数によりｍ個の第２埋め込みコードを求め、前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードにおける前記所定関数による演算上対応したコード同士を１組として、ｍ組分の前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードの組を作成する手順であって、前記所定関数が、前記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードとを変数とした場合には、常に所定識別コードが求まる関数であるコード作成手順と、前記コード作成手順で作成された前記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードを、各組毎に所定の位置対応付け規則に基づいて、前記データ分割手順で分割された各領域の画像データに対して埋め込み記録する手順であって、前記所定の位置対応付け規則が前記組の関係にある前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードが埋め込まれるべき前記各領域のフレーム内での位置関係を規定する規則であるコード埋め込み手順とをコンピュータに実行させる埋め込み情報の記録用プログラムが適用される。
また、再生装置側には、ディジタル画像データをフレーム単位でＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の領域に分割すると共に、ｍ個（但し、ｍは２以上の整数であって、且つＮの整数分の１）の第１埋め込みコードのそれぞれと所定識別コードとを変数として、所定関数によりｍ個の第２埋め込みコードを求め、前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードにおける前記所定関数による演算上対応したコード同士を１組として、ｍ組分の前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードの組を作成し（但し、前記所定関数は、前記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードとを変数とした場合には、常に所定識別コードが求まる関数である）、記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードを、各組毎に所定の位置対応付け規則、即ち、前記組の関係にある前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードが埋め込まれるべき前記各領域のフレーム内での位置関係を規定する規則に基づいて、前記各領域の画像データに埋め込み記録した画像データを処理対象とする埋め込み情報の再生用プログラムであって、予め、前記入力画像データに係る前記分割条件と前記所定識別コードと前記所定関数と前記位置対応付け規則の各情報が与えられており、前記分割条件に基づいて、前記入力画像データをフレーム単位でＮ個の領域に分割する再生側データ分割手順と、前記入力画像データに係るコード埋め込み記録方式に対応するコード抽出方式を用いて、前記再生側データ分割手順で分割された各領域の画像データから埋め込みコードを抽出するコード抽出手順と、前記分割条件と前記位置対応付け規則に基づいて、前記コード抽出手順で抽出されたＮ個の埋め込みコードをｍ組分に組分けするコード組分け手順と、前記所定関数を用い、前記コード組分け手順で組分けされた各組に係る埋め込みコードを変数として前記所定識別コードを求めるための演算を行う識別コード演算手順と、前記識別コード演算手順によるｍ組分の埋め込みコードについての演算結果が、前記所定識別コードと一致した場合には画像データの改竄なしと判定し、それ以外の場合には画像データの改竄ありと判定する判定手手順とをコンピュータに実行させる埋め込み情報の再生用プログラムが適用される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の「埋め込み情報の記録装置及び再生装置並びに記録用プログラム及び再生用プログラム」の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
［実施形態１］
図１及び図２はそれぞれ埋め込み情報の記録装置及び再生装置をハードウェアで構成した場合の機能ブロック図である。
図１に示す記録装置１は、少なくとも１フレーム分のディジタル画像データを格納できる画像メモリ１１と、画像メモリ１１にセーブされた画像データを１６個の領域データに分割する分割領域設定部１２と、入力された埋め込みコードＣ(1)〜Ｃ(8)と予め設定されている所定の識別コードＣ(ID)とを用いて全体の埋め込みコードＣ(1)〜Ｃ(16)を作成する埋め込みコード作成部１３と、埋め込みコード作成部１３が作成した埋め込みコードＣ(1)〜Ｃ(16)を分割された各領域データに対して埋め込み記録するコード埋め込み部１４とからなる。
【００１４】
この記録装置１では、先ず、外部から入力された１フレーム分の画像データが画像メモリ１１にセーブされると、分割領域設定部１２がフレームを垂直及び水平方向にそれぞれ４等分し、図３に示すように、フレームの画像データを１６個の領域Ｅ(1)〜Ｅ(16)の画像データに分割する。
そして、コード埋め込み部１４は、分割領域設定部１２が分割処理を行った際の各領域のアドレスデータを用いて、画像メモリ１１から各領域の画像データを順次読み出す。
【００１５】
一方、埋め込みコード作成部１３には予め外部から８個の埋め込みコードＣ(1)〜Ｃ(8)が入力されて内部メモリに記憶せしめられている。
この実施形態では、図３に示すようにそれらの埋め込みコードＣ(1)〜Ｃ(8)はそれぞれ領域Ｅ(1)〜Ｅ(8)の画像データに埋め込み記録されるコードとして設定されている。
そして、フレーム画像の中心１５に関して各領域Ｅ(1)〜Ｅ(8)の位置と点対称の位置にある各領域Ｅ(16)〜Ｅ(9)が相互に関連付けられており、領域Ｅ(i)［i=1〜8］の画像データに埋め込みコードＣ(1)〜Ｃ(8)が埋め込まれた場合に、領域Ｅ(17-i)［i=1〜8］の画像データには次の数式▲１▼によって求められる埋め込みコードＣ(16)〜Ｃ(9)が埋め込まれるようになっている。
【数００１】

即ち、領域Ｅ(i)［i=1〜8］の画像データに対する埋め込みコードＣ(i)［i=1〜8］と識別コードＣ(ID)との排他的論理和をとり、その演算結果であるそれぞれのコードＣ(17-i)［i=1〜8］を領域Ｅ(17-i)［i=1〜8］の画像データに対して埋め込むようになっている。
例えば、領域Ｅ(1)の埋め込みコードＣ(1)を６文字「ＴＥＲＡＤＡ」に対応するＡＳＣＩＩ（登録商標）１６進数コードで構成すると“0x544552414441”になるが、識別コードＣ(ID)を文字「ＶＩＣＴＯＲ」を示すＡＳＣＩＩ１６進数コード“0x564943544F52”として両者の排他的論理和をとると、埋め込みコードＣ(16)として“0x030C11150BB13”が求まり、そのコードが領域Ｅ(16)の画像データに埋め込まれる。
【００１６】
但し、この実施形態では埋め込みコード作成部１３が排他的論理和関数を用いているために前記の演算を実行するが、本願発明に沿って定義すると、領域Ｅ(i)［i=1〜8］に対する埋め込みコードＣ(i)［i=1〜8］と領域Ｅ(17-i)［i=1〜8］に対する埋め込みコードＣ(17-i)［i=1〜8］との排他的論理和が識別コードＣ(ID)となるように前記の埋め込みコードＣ(17-i)［i=1〜8］を設定していることになる。
換言すれば、排他的論理和関数を用いているために、Ｃ(i)［i=1〜8］とＣ(17-i)［i=1〜8］との排他的論理和が識別コードＣ(ID)となる場合には、Ｃ(i)［i=1〜8］と識別コードＣ(ID)との排他的論理和がＣ(17-i)［i=1〜8］になるという可逆性があり、前記の数式▲１▼による演算によってＣ(17-i)［i=1〜8］を求めるようにしても前記の定義から逸脱しない。
【００１７】
図１に戻って、コード埋め込み部１４は、画像メモリ１１から各領域の画像データを読み出すと、それが領域Ｅ(i)［i=1〜8］に係るものである場合には、埋め込みコード作成部１３は埋め込みコードＣ(i)［i=1〜8］をコード埋め込み部１４へそのまま転送してコード埋め込み部１４が各領域Ｅ(i)［i=1〜8］の画像データに埋め込み記録し、領域Ｅ(i)［i=9〜16］に係るものである場合には、前記の数式▲１▼に基づいた演算によって求められたコードＣ(i)［i=9〜16］をコード埋め込み部１４が各領域Ｅ(i)［i=9〜16］の画像データに埋め込み記録する。
【００１８】
尚、埋め込み記録の方式としては、従来技術にあるような電子透かし記録方式に限らず、各領域Ｅ(i)の画像データ内にあるマクロブロックの輝度データ等のＬＳＢ又はＬＳＢ側の２ビットで構成されるビット列を前記埋め込みコードに対応させるような方式であってもよい。
【００１９】
以上の結果、記録装置１でコードの埋め込み処理がなされた画像データは、図３に示すような分割領域Ｅ(i)［i=1〜16］と埋め込みコードＣ(i)［i=1〜16］の対応関係を有すると共に、フレーム画像の中心１５に関して点対称の位置にある領域に埋め込まれている一対の埋め込みコードの排他的論理和が所定の識別コードＣ(ID)となるように関連付けられたものになっている。
即ち、排他的論理和関数による関連付け情報は、コード埋め込み部１４が用いるフレーム内での位置対応付け規則によって与えられている。
【００２０】
そして、記録装置１から出力された埋め込み処理後の画像データは、外部のデータ記録システムによって記録媒体に記録されて提供されるか、又は通信システムによってインターネット等の通信ネットワークを介して提供されることになる。
【００２１】
次に、図２の再生装置は、前記の記録装置１側から提供された画像データの埋め込みコードを再生するものであり、少なくとも１フレーム分のディジタル画像データを格納できる画像メモリ２１と、画像メモリ２１にセーブされた画像データを１６個の領域データに分割する分割領域設定部２２と、分割された各領域データから埋め込みコードを抽出するコード抽出部２３と、抽出された各埋め込みコードから関連付けされた埋め込みコードを組分けるコード組分け部２４と、前記の各組の埋め込みコードについて排他的論理和を演算して識別コードＣ(ID)を求める識別コード演算部２５と、前記の識別コード演算部２５が求めたコードが全て識別コードＣ(ID)となるか否かを判定する判定部２６と、判定部２６の判定結果を表示する表示部２７とからなる。
【００２２】
この再生装置２では、先ず、外部から入力された１フレーム分の画像データが画像メモリ２１にセーブされると、分割領域設定部２２が記録装置１側の分割領域設定部１２と同一条件で画像データを分割する。
従って、画像データは図３に示した分割態様で領域Ｅ(1)〜Ｅ(16)に分割されるが、記録装置１側から提供された画像データに改竄がなされていなければ、各領域Ｅ(1)〜Ｅ(16)に埋め込み記録された埋め込みコードはＣ(1)〜Ｃ(16)のままである。
しかし、提供された画像データは改竄がなされているか否かは不明であるため、ここでは前記の埋め込みコードをＣx(1)〜Ｃx(16)として説明する。
【００２３】
コード抽出部２３は、分割領域設定部２２が分割処理を行った際の各領域のアドレスデータを用いて、画像メモリ２１から各領域Ｅ(1)〜Ｅ(16)の画像データを順次読み出す。
そして、コード抽出部２３は、記録装置１側のコード埋め込み部１４による埋め込み記録方式に対応した抽出方式を適用して、読み出された各領域Ｅ(1)〜Ｅ(16)の画像データからそれぞれの埋め込みコードＣx(1)〜Ｃx(16)を抽出する。
【００２４】
ところで、記録装置１側で説明したように、抽出された各埋め込みコードＣx(1)〜Ｃx(16)においてはＣx(i),Ｃx(17-i)［i=1〜8］が関連付けられた組になっている。即ち、［Ｃx(1),Ｃx(16)］,［Ｃx(2),Ｃx(15)］,［Ｃx(3),Ｃx(14)］,［Ｃx(4),Ｃx(13)］,［Ｃx(5),Ｃx(12)］,［Ｃx(6),Ｃx(11)］,［Ｃx(7),Ｃx(10)］,［Ｃx(8),Ｃx(9)］の各組のコード対が排他的論理和関数で関連付けられている。
また、図３から明らかなように、それらの関連付けはフレーム内で点対称の位置にある領域の対になった埋め込みコードで構成されているため、記録装置１側で適用した各埋め込みコードＣ(1)〜Ｃ(16)と各領域Ｅ(1)〜Ｅ(16)の位置対応付け規則に基づいて組分けすることができる。
【００２５】
そこで、コード組分け部２４は分割領域設定部２２から得られるアドレスデータを用いて埋め込みコードＣx(1)〜Ｃx(16)を前記のコード対に組分ける機能を果たし、各組毎に識別コード演算部２５へ出力する。
識別コード演算部２５では各組毎に２つ埋め込みコードの排他的論理和を求める。
即ち、次の数式▲２▼によってＣx(i),Ｃx(17-i)［i=1〜8］の排他的論理和を求める。
【数００２】

【００２６】
そして、記録装置１側から提供されたフレーム画像データに改竄がなされていないとすれば、前記の数式▲２▼の各排他的論理和演算の結果は全て記録装置１側で設定した識別コードＣ(ID)になる筈である。
そこで、判定部２６は識別コード演算部２５の各演算結果と予めセットしてある前記識別コードＣ(ID)とを比較し、各演算結果が識別コードＣ(ID)と一致した場合には「改竄なし」の判定を行い、各演算結果の内のたとえ１つでも識別コードＣ(ID)に一致しない場合には「改竄あり」の判定を行う。
【００２７】
また、前記の判定部２６の判定結果は表示部２７へ出力され、表示部２７はその判定結果を画面上に表示させる。
この表示形式は改竄の有無を通知するものであれば足りるが、この再生装置では「改竄なし」の判定の場合にどの組の演算結果が識別コードＣ(ID)と一致しなかったかを確認できるため、該当した組に対応するフレーム画像上の領域を併せて表示させることも可能である。
【００２８】
この実施形態によれば、フレーム全体を１６分割した領域に分けてそれぞれの領域に埋め込みコードを埋め込み記録しているため、画像データに局所的な改竄がなされた場合においても、それを見過すことなく確実に確認できる。
また、画像データに対する埋め込みコードの埋め込み方式が見破られたとしても検出できるコードはランダムなものであるため、それを操作して整合性をもたせることは不可能であり、耐性の強い改竄防止効果を有している。
尚、識別コードＣ(ID)を著作権情報としておけば、画像コンテンツに係る著作権を証明する上で有効である。
【００２９】
［実施形態２］
前記の実施形態１では埋め込み情報の記録装置及び再生装置をハードウェアで構成する場合について説明したが、各装置の機能はマイクロコンピュータ回路（以下、「マイコン回路」という）を用いたソフトウェア処理によっても実行させることができる。
この実施形態では、マイコン回路によって構成された記録装置と再生装置がプログラムに基づいて一連のデータ処理を実行する場合について説明する。
【００３０】
先ず、図４及び図５はそれぞれこの実施形態に係る記録装置３及び再生装置４のシステム回路図を示し、各装置３,４はそれぞれＣＰＵ３１,４１とＲＯＭ３２,４２とＲＡＭ３３,４３とＩ/Ｏポート３４,４４からなる一般的なマイコン回路を内蔵しており、再生装置４にあってはＩ/Ｏポート４４に対して表示部４５が表示インターフェイス４６を介して接続されている。
【００３１】
図４の記録装置３は、Ｉ/Ｏポート３４を介してディジタル画像データと埋め込みコードＣ(i)［i=1〜8］と識別コードＣ(ID)が入力でき、またＩ/Ｏポート３４を介して埋め込みコードＣ(i)［i=1〜16］を埋め込んだ後の画像データを出力できるようになっている。
そして、この記録装置３では、実施形態１の記録装置１とほぼ同様のデータ処理手順を実行するための各プログラムモジュールがＲＯＭ３２に格納されており、ＣＰＵ３１がＲＡＭ３３を画像メモリとワークエリアとして利用しながら前記の各プログラムモジュールに基づいて画像データに対する埋め込みコードＣ(i)［i=1〜16］の埋め込み記録を実行する。
【００３２】
以下、記録装置３によるデータ処理手順を図６のフローチャートを参照しながら順次説明する。
先ず、外部から識別コードＣ(ID)と埋め込みコードＣ(i)［i=1〜8］を入力し、予めそれらのコードデータをＲＯＭ３２に格納させておく（S1）。
そして、１フレーム分の画像データが入力されると、それをＲＡＭ３３にセーブすると共にＲＯＭ３２の分割領域設定モジュールを起動させ、セーブしたフレーム画像データを１６分割して分割領域の設定を行う（S2,S3）。
即ち、図３に示した態様で１フレーム分の画像データを領域Ｅ(1)〜Ｅ(16)に分割する。
【００３３】
次に、埋め込みコード作成モジュールを起動させ、領域Ｅ(1)の画像データに埋め込むコードＣ(1)を設定し、そのコードＣ(1)と識別コードＣ(ID)の排他的論理和を演算する（S4〜S6）。
この演算結果は領域Ｅ(16)の画像データに対する埋め込みコードＣ(16)に相当する。
【００３４】
前記の埋め込みコードＣ(16)が求まると、コード埋め込みモジュールを起動させ、埋め込みコードＣ(1)を領域Ｅ(1)の画像データに、埋め込みコードＣ(16)を領域Ｅ(16)の画像データに対してそれぞれ埋め込む（S7）。
実施形態１で説明したように、この場合の埋め込み方式としては電子透かし方式やマクロブロックのＬＳＢビットを変更する方式等が採用できるが、コード埋め込みモジュールはこの記録装置４で採用した埋め込み方式のプログラムとして記述されている。
また、コード埋め込みモジュールは、埋め込みコードＣ(i)［i=1〜8］を領域Ｅ(i)［i=1〜8］の画像データに、それらの各埋め込みコードＣ(i)［i=1〜8］と識別コードＣ(ID)の排他的論理和演算を行った結果であるＣ(17-i)［i=1〜8］を領域Ｅ(17-i)［i=1〜8］の画像データに埋め込むための手順プログラムとしても記述されている。
【００３５】
埋め込みコードＣ(1),Ｃ(16)の埋め込みが完了すると前記のステップS5に戻り、次の領域Ｅ(2)に対する埋め込みコードＣ(2)を設定し、同様の手順で領域Ｅ(15)に対する埋め込みコードＣ(15)を求め、埋め込みコードＣ(2),Ｃ(15)をそれぞれ領域Ｅ(2),Ｅ(15)の画像データに対して埋め込む（S8→S9→S5〜S7）。
そして、以降も同様にして、埋め込みコードＣ(3)〜Ｃ(8)を設定する度にステップS5からステップS7を繰り返して埋め込みコードＣ(14)〜Ｃ(9)を求め、それらのコードを領域Ｅ(3)〜Ｅ(8)と領域Ｅ(14)〜Ｅ(9)の各画像データに埋め込んでゆく（S8→S9→S5〜S7）。
【００３６】
尚、埋め込みコードＣ(1)〜Ｃ(16)の埋め込み記録が完了したフレーム画像はＩ/Ｏポート３４を介して出力され、外部のデータ記録システムによって記録媒体に記録されて提供されるか、又は通信システムによってインターネット等の通信ネットワークを介して提供されることになる。
【００３７】
次に、図５の再生装置４は、前記の記録装置３側から提供された画像データの埋め込みコードを再生するものであり、Ｉ/Ｏポート４４を介してディジタル画像データを取り込んで、再生した埋め込みコードに基づいて画像データの改竄の有無を判定する。
そして、この再生装置４では、実施形態１の再生装置２とほぼ同様のデータ処理手順を実行するための各プログラムモジュールがＲＯＭ４２に格納されており、ＣＰＵ４１がＲＡＭ４３を画像メモリとワークエリアとして利用しながら前記の各プログラムモジュールに基づいて埋め込みコードを再生し、更にその再生した埋め込みコードに基づいて画像データに対する改竄の有無の判定結果を表示部４５に表示させるようになっている。
【００３８】
以下、再生装置４によるデータ処理手順を図７のフローチャートを参照しながら順次説明する。
先ず、再生装置４のＲＯＭ４２には前記の各プログラムモジュールと共に識別コードＣ(ID)が格納されている。
１フレーム分の画像データが入力されると、それをＲＡＭ４３にセーブすると共にＲＯＭ４２の分割領域設定モジュールを起動させ、前記の記録装置３のステップS3と同様の条件で、セーブしたフレーム画像データを１６分割して分割領域の設定を行う（S21,S22）。
【００３９】
次に、コード抽出モジュールとコード組分けモジュールを起動させ、領域Ｅ(1)の画像データに対する埋め込みコードＣx(1)と領域Ｅ(16)の画像データに対する埋め込みコードＣx(16)を抽出する(S24,S25)。
ここに、コード抽出モジュールは記録装置３側で採用された埋め込み方式に対応したコード抽出プログラムとして記述されたものであり、また、コード組分けモジュールは、記録装置３側のコード埋め込みモジュールに対応したものであり、領域Ｅ(i)［i=1〜8］の埋め込みコードＣx(i)を抽出した場合には領域Ｅ(17-i)［i=1〜8］の埋め込みコードＣx(17-i)を対応づけて抽出させるための手順プログラムとして記述されている。
従って、埋め込みコードＣx(1)とＣx(16)の組み合わせは、記録装置３側での位置対応付け規則に基づいて作成された１組のコード対である。
【００４０】
埋め込みコードＣx(1),Ｃx(16)が抽出されると、識別コード演算モジュールが起動せしめられ、それらの埋め込みコードＣx(1),Ｃx(16)の排他的論理和を演算し、その演算結果をＲＡＭ４３にセーブする（S26,S27）。
【００４１】
そして、再び前記のステップS24に戻り、次の領域Ｅ(2)の画像データに対する埋め込みコードＣx(2)と領域Ｅ(15)の画像データに対する埋め込みコードＣx(15)を抽出し、それらコードの排他的論理和を演算し、その演算結果をＲＡＭ４３にセーブする（S28→S29→S24〜S27）。
また、以降も同様にして、各組の埋め込みコードＣx(i),Ｃx(17-i)［i=3〜8］を抽出する度に、それらの排他的論理和を求めてその演算結果をＲＡＭ４３にセーブする（S28→S29→S24〜S27）。
【００４２】
その結果、ＲＡＭ４３には８個の演算結果がセーブされることになるが、前記の記録装置３側から提供された画像データに改竄がなされていなければ、記録装置３側で埋め込み記録された埋め込みコードＣ(1)〜Ｃ(16)はこの再生装置４で抽出した埋め込みコードＣx(1)〜Ｃx(16)と同一であり、前記の各組のコード対についての演算結果は識別コードＣ(ID)になる筈である。
【００４３】
そこで、この再生装置４では、予めＲＯＭ４２に格納させた識別コードＣ(ID)と前記の各演算結果とを比較し、全ての演算結果が識別コードＣ(ID)と一致した場合には「改竄なし」と判定し、逆に、たとえ１つの演算結果でも識別コードＣ(ID)と一致しなければ「改竄あり」と判定する（S30,S31,S32）。
そして、その判定結果はＩ/Ｏポート４４から表示インターフェイス４６を介して表示部４５へ出力され、表示部４５の画面に改竄の有無を表示させる（S31,S32）。
尚、「改竄あり」の判定がなされる場合には、演算結果が識別コードＣ(ID)と一致しなかった組を確認できるため、その組に対応した領域情報も表示部４５へ出力して表示させることも可能である。
【００４４】
この実施形態における記録装置及び再生装置の各プログラムの提供方式は、記録媒体による方式、又はインターネット等のネットワークを介してダウンロードさせる方式の何れであってもよい。
【００４５】
［変形例］
前記の各実施形態では１フレーム分の画像データを１６分割した場合を例にとって説明したが、分割数を大きくすればより緻密な改竄の有無の判定ができ、更に確実性の高い埋め込み情報の記録・再生システムを実現できる。
また、前記の各実施形態では排他的論理和関数を適用しているが、関数の選択は任意であり、要するに、再生装置側で適用される関数が各組の埋め込みコードを変数として所定の識別コードが求まるものであればよく、記録装置側でその逆関数を用いて埋め込みコードが求まればよい。
例えば、前記の実施形態を例にとって、再生装置側の関数をＣ(ID)＝ａ＊Ｃ(i)＋ｂ＊Ｃ(17-i)［但し、ａ,ｂは定数］として、記録装置側で前記の数式が成立するように各組の各埋め込みコードＣ(i),Ｃ(17-i)［i=1〜8］の値を設定するような簡単な方式であってもよい。
更に、前記の各実施形態では、各組を２つのコードの組み合わせからなるものとしているが、３つ以上の組み合わせによるものであってもよく、フレーム画像上での各領域の位置対応付け規則についても、各実施形態のように点対称関係に基づいた規則に限らず、多様な規則性を採用できる。
尚、それらの変形事項について、記録装置側と再生装置側とで整合性がとれていなければならないことは当然である。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の「埋め込み情報の記録装置及び再生装置並びに記録用プログラム及び再生用プログラム」は、以上の構成を有していることにより、次のような効果を奏する。
請求項１及び請求項２の発明は、ディジタル画像データが記録媒体や通信ネットワークを介して提供される場合に、画像データに対する改竄を見過すことなく確実に検出することを可能にする。
また、埋め込み情報が見破られ難くして改竄の防止を図る上での耐性を強化できると共に、画像データの改竄の有無を所定の識別コードだけで簡易に判定できるという利便性を有しており、特に、識別コードを著作権情報にしておけば、改竄に伴う著作権侵害を証明する上で有効である。
請求項３及び請求項４の発明は、記録装置及び再生装置をマイコン回路で構成し、各装置におけるデータ処理をソフトウェアで実行させる場合のプログラムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の埋め込み情報の記録装置をハードウェアで構成した場合（実施形態１）における機能ブロック図である。
【図２】本発明の埋め込み情報の再生装置をハードウェアで構成した場合（実施形態１）における機能ブロック図である。
【図３】１フレーム分の画像データの分割態様と各分割領域に対する埋め込みコードを示す図である。
【図４】本発明の埋め込み情報の記録装置をマイコン回路で構成した場合（実施形態２）におけるシステム回路図である。
【図５】本発明の埋め込み情報の再生装置をマイコン回路で構成した場合（実施形態２）におけるシステム回路図である。
【図６】実施形態２の記録装置によるデータ処理手順を示すフローチャートである。
【図７】実施形態２の再生装置によるデータ処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１,３…記録装置、２,４…再生装置、１１,２１…画像メモリ、１２,２２…分割領域設定部、１３…埋め込みコード作成部、１４…コード埋め込み部、１５…フレーム画像の中心、２３…コード抽出部、２４…コード組分け部、２５…識別コード演算部、２６…判定部、２７…表示部、３１,４１…ＣＰＵ、３２,４２…ＲＯＭ、３３,４３…ＲＡＭ、３４,４４…Ｉ/Ｏポート、４５…表示部、４６…表示インターフェイス、Ｃ(1)〜Ｃ(16)…埋め込みコード、Ｅ(1)〜Ｅ(16)…分割された領域。

Claims

ディジタル画像データに対する埋め込み情報の記録装置において、
ディジタル画像データをフレーム単位でＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の領域に分割するデータ分割手段と、
ｍ個（但し、ｍは２以上の整数であって、且つＮの整数分の１）の第１埋め込みコードのそれぞれと所定識別コードとを変数として、所定関数によりｍ個の第２埋め込みコードを求め、前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードにおける前記所定関数による演算上対応したコード同士を１組として、ｍ組分の前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードの組を作成する手段であって、前記所定関数が、前記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードとを変数とした場合には、常に所定識別コードが求まる関数であるコード作成手段と、
前記コード作成手段が作成した前記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードを、各組毎に所定の位置対応付け規則に基づいて、前記データ分割手段が分割した各領域の画像データに対して埋め込み記録する手段であって、前記所定の位置対応付け規則が前記組の関係にある前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードが埋め込まれるべき前記各領域のフレーム内での位置関係を規定する規則であるコード埋め込み手段と
を具備したことを特徴とする埋め込み情報の記録装置。
ディジタル画像データをフレーム単位でＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の領域に分割すると共に、ｍ個（但し、ｍは２以上の整数であって、且つＮの整数分の１）の第１埋め込みコードのそれぞれと所定識別コードとを変数として、所定関数によりｍ個の第２埋め込みコードを求め、前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードにおける前記所定関数による演算上対応したコード同士を１組として、ｍ組分の前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードの組を作成し（但し、前記所定関数は、前記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードとを変数とした場合には、常に所定識別コードが求まる関数である）、前記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードを、各組毎に所定の位置対応付け規則、即ち、前記組の関係にある前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードが埋め込まれるべき前記各領域のフレーム内での位置関係を規定する規則に基づいて、前記各領域の画像データに埋め込み記録した画像データが入力される埋め込み情報の再生装置であって、
予め、前記入力画像データに係る前記分割条件と前記所定識別コードと前記所定関数と前記位置対応付け規則の各情報が与えられており、
前記分割条件に基づいて、前記入力画像データをフレーム単位でＮ個の領域に分割する再生側データ分割手段と、
前記入力画像データに係るコード埋め込み記録方式に対応するコード抽出方式を用いて、前記再生側データ分割手段が分割した各領域の画像データから埋め込みコードを抽出するコード抽出手段と、
前記分割条件と前記位置対応付け規則に基づいて、前記コード抽出手段が抽出したＮ個の埋め込みコードをｍ組分に組分けするコード組分け手段と、
前記所定関数を用い、前記コード組分け手段で組分けされた各組に係る埋め込みコードを変数として前記所定識別コードを求めるための演算を行う識別コード演算手段と、
前記識別コード演算手段によるｍ組分の埋め込みコードについての演算結果が、前記所定識別コードと一致した場合には画像データの改竄なしと判定し、それ以外の場合には画像データの改竄ありと判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする埋め込み情報の再生装置。
ディジタル画像データに対して埋め込み情報を記録するためのプログラムであって、
ディジタル画像データをフレーム単位でＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の領域に分割するデータ分割手順と、
ｍ個（但し、ｍは２以上の整数であって、且つＮの整数分の１）の第１埋め込みコードのそれぞれと所定識別コードとを変数として、所定関数によりｍ個の第２埋め込みコードを求め、前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードにおける前記所定関数による演算上対応したコード同士を１組として、ｍ組分の前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードの組を作成する手順であって、前記所定関数が、前記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードとを変数とした場合には、常に所定識別コードが求まる関数であるコード作成手順と、
前記コード作成手順で作成された前記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードを、各組毎に所定の位置対応付け規則に基づいて、前記データ分割手順で分割された各領域の画像データに対して埋め込み記録する手順であって、前記所定の位置対応付け規則が前記組の関係にある前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードが埋め込まれるべき前記各領域のフレーム内での位置関係を規定する規則であるコード埋め込み手順と
をコンピュータに実行させる埋め込み情報の記録用プログラム。
ディジタル画像データをフレーム単位でＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の領域に分割すると共に、ｍ個（但し、ｍは２以上の整数であって、且つＮの整数分の１）の第１埋め込みコードのそれぞれと所定識別コードとを変数として、所定関数によりｍ個の第２埋め込みコードを求め、前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードにおける前記所定関数による演算上対応したコード同士を１組として、ｍ組分の前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードの組を作成し（但し、前記所定関数は、前記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードとを変数とした場合には、常に所定識別コードが求まる関数である）、記各組に係る前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードを、各組毎に所定の位置対応付け規則、即ち、前記組の関係にある前記第１埋め込みコードと前記第２埋め込みコードが埋め込まれるべき前記各領域のフレーム内での位置関係を規定する規則に基づいて、前記各領域の画像データに埋め込み記録した画像データを処理対象とする埋め込み情報の再生用プログラムであって、
予め、前記入力画像データに係る前記分割条件と前記所定識別コードと前記所定関数と前記位置対応付け規則の各情報が与えられており、
前記分割条件に基づいて、前記入力画像データをフレーム単位でＮ個の領域に分割する再生側データ分割手順と、
前記入力画像データに係るコード埋め込み記録方式に対応するコード抽出方式を用いて、前記再生側データ分割手順で分割された各領域の画像データから埋め込みコードを抽出するコード抽出手順と、
前記分割条件と前記位置対応付け規則に基づいて、前記コード抽出手順で抽出されたＮ個の埋め込みコードをｍ組分に組分けするコード組分け手順と、
前記所定関数を用い、前記コード組分け手順で組分けされた各組に係る埋め込みコードを変数として前記所定識別コードを求めるための演算を行う識別コード演算手順と、
前記識別コード演算手順によるｍ組分の埋め込みコードについての演算結果が、前記所定識別コードと一致した場合には画像データの改竄なしと判定し、それ以外の場合には画像データの改竄ありと判定する判定手手順と
をコンピュータに実行させる埋め込み情報の再生用プログラム。