JP3942775B2 - Digital watermarking using synthesis of orthogonal transform coefficients - Google Patents

Description

【００１２】
【数２】

【００１３】
【数３】

【００１４】
ここで、g(n,m)は入力データ、G(u,v)は変換係数であり、また、変換対象となる入力データブロックのサイズはＮ×Ｎである。
【００１５】
ＤＣＴ変換は、動画像圧縮の国際標準であるＭＰＥＧや静止画像圧縮の国際標準であるＪＰＥＧに使われており、画像ごとに大きく違う画素値の分布を、画像依存性の少ない一定の性質をもつ変換係数に変換する性質をもっている。ＤＣＴ変換はこのような性質を有しているので、変換係数に透かし情報を埋め込むと、これを逆変換して得られる画像においては、透かし情報が画像全体に拡散することになる。
【００１６】
Ｎ×Ｎの大きさを有するブロックに対する変換係数は、１個の直流成分Ｇ(0,0) と、Ｎ² −１個の交流成分とで構成される。また、直流成分の係数値が最大となり、それに近い交流成分ほどその係数値は大きくなる傾向にある。すなわち、画像を形成するエネルギーの大部分が低周波に集中する。このとき、各ブロックに対する変換係数値の分布は、直流成分をピークにもつラプラス分布により近似できる。このような変換係数に、透かし情報を自然な形で埋め込むためには、このようなラプラス分布を大きく変化させないように透かし情報を埋め込めばよい。
【００１７】
ところで、透かし情報をＤＣＴ変換すれば、そのエネルギの大部分は低周波に集中し、ラプラス分布により近似できる分布を有するはずである。そこで、原画像の変換係数と、透かし情報の変換係数とにそれぞれ所定の比を乗じて加算すれば、自然なかたちで透かし情報を変換係数に埋め込むことが可能である。また、この変換係数を画素値領域に逆変換すると、透かし情報が画像全体に分散されることになる。従って、周波数領域と画素値領域のいずれにおいても、第三者が、透かし付き画像から透かし情報を不正に除去することは困難である。
【００１８】
Ｂ．可変型透かしの原理：
図１は、本発明による透かしの埋め込み処理の概要を示す説明図である。ここでは、画像を対象とした透かしの埋め込み処理を説明する。まず、原画像Ｐと、透かし情報としての透かしＱとが準備される。図２は原画像Ｐの一例を示し、図３は透かしＱの一例を示している。原画像Ｐは、SIDBA のfacts と呼ばれる標準画像であり、２５６×２５６画素の大きさを有するグレースケール画像（多値画像）である。また、透かしＱも、原画像Ｐと同じ大きさおよび階調数を有するグレースケール画像である。
【００１９】
埋め込み処理では、まず、原画像ＰをＮ×Ｎ画素のブロック毎にＤＣＴ変換することによって、第１のＤＣＴ変換係数Ｘｐを得る。また、透かしＱを同様にＤＣＴ変換することによって、第２のＤＣＴ変換係数Ｘｑを得る。
【００２０】
次に、下記（４）式に従って、第１と第２のＤＣＴ変換係数の対応する周波数成分同士を合成し、第３のＤＣＴ変換係数Ｘｒを生成する。
【００２１】
【数４】

【００２２】
すなわち、対応する各周波数成分ごとに、第１のＤＣＴ係数Ｘｐに重み係数ａ／ｎを乗じ、第２のＤＣＴ係数Ｘｑに重み係数ｂ／ｍを乗じて加算（または減算）することによって、第３のＤＣＴ変換係数Ｘｒが生成される。なお、２つの重み係数ａ／ｎ，ｂ／ｍは、それぞれ０でない任意の値である。２つの重み係数ａ／ｎ，ｂ／ｍは、有理数であること（すなわち、ａ，ｂ，ｎ，ｍが整数であること）が好ましく、また、その和を１に設定することが好ましい。これらの２つの重み係数ａ／ｎ，ｂ／ｍは、原画像Ｐと透かしＱのＤＣＴ係数を合成する際の相対比を表すものと考えることも可能である。
【００２３】
第３のＤＣＴ係数Ｘｒには透かし情報が含まれているので、「透かし付きＤＣＴ係数」とも呼ぶ。この透かし付きＤＣＴ係数Ｘｒを逆変換（ＩＤＣＴ）すると、可視透かし付き画像Ｒが得られる。図４は、可視透かし付き画像Ｒの一例を示す説明図である。この例では、重み係数ａ／ｎ，ｂ／ｍを規定する整数値として、ｎ＝ｍ＝８，ａ＝７，ｂ＝１を用いている。図４では、原画像の中に透かし画像が薄く埋め込まれていることが肉眼で認識できる。
【００２４】
なお、「可視透かし付き画像」とは、透かし情報が肉眼で観察できるような画像を言う。これに対して、透かし情報が埋め込まれているが、肉眼では透かし情報が観察できないような画像を「不可視透かし付き画像」と呼ぶ。
【００２５】
可視透かし付き画像Ｒを転送したり保存したりする場合には、そのＤＣＴ係数Ｘｒを用いて可視透かし付き画像データが生成される。例えば、ＤＣＴ係数Ｘｒをそのまま可視透かし付き画像データとして用いることも可能である。また、ＤＣＴ係数Ｘｒに量子化やエントロピー符号化を行って、圧縮符号化された画像データを生成することも可能である。但し、量子化を伴う圧縮符号化を行う場合には、上述した埋め込み処理のＤＣＴ係数Ｘｐ，Ｘｑとして、量子化後のＤＣＴ係数を用いることが好ましい。この理由は、量子化後のＤＣＴ係数に対して埋め込み処理を行えば、その後にエントロピー符号化しても、透かし情報が損なわれないからである。
【００２６】
一方、可視透かし付き画像Ｒを不可視化する場合には、上記の処理で得られた可視透かし付き画像Ｒを新たな透かしＱ’として用い、これを原画像Ｐに埋め込む処理を実行する。このとき、最初の埋め込み処理で得られた透かし付きＤＣＴ係数Ｘｒを、新たな透かしＱ’のＤＣＴ係数としてそのまま利用することが可能である。また、重み係数ａ／ｎ，ｂ／ｍの値は、１回目の埋め込み処理において用いられたものとは異なる値を使用することが可能である。
【００２７】
従って、２回目の埋め込み処理で得られる透かし付きＤＣＴ係数Ｘｓは、以下の（５）式で与えられる。
【００２８】
【数５】

【００２９】
ここで、（ａ／ｎ）₁ ，（ｂ／ｍ）₁ は１回目の埋め込み処理時に用いられた重み係数であり、（ａ／ｎ）₂ ，（ｂ／ｍ）₂ は２回目の埋め込み処理時に用いられる重み係数である。なお、典型的には、２回目の埋め込み時の重み係数（ｂ／ｍ） ₂ の方が、１回目の埋め込み時の重み係数（ｂ／ｍ） ₁ よりも小さい値に設定される。
【００３０】
こうして得られたＤＣＴ係数Ｘｓを逆変換すると、透かし情報が肉眼で観察できない状態で埋め込まれた不可視透かし付き画像Ｓが得られる。図５は、不可視透かし付き画像Ｓの一例を示す説明図である。この例では、２回目の重み係数（ａ／ｎ）₂ ，（ｂ／ｍ）₂ を規定する整数値として、ｎ＝ｍ＝２０，ａ＝１９，ｂ＝１を用いている。この不可視透かし付き画像Ｓでは、透かし画像を肉眼で認識することは困難である。
【００３１】
なお、２回の埋め込み処理によっても不可視化が不十分であり、透かし付き画像の中に透かし情報が観察できるときには、さらに３回目以降の埋め込み処理を実行するようにしてもよい。すなわち、不可視透かし付き画像Ｓを得るためには、可視透かし付き画像が得られた後に、得られた透かし付き画像を新たな透かし画像として用いながら、少なくとも１回の埋め込み処理を繰り返し実行すればよい。
【００３２】
但し、実際には、２回目の埋め込み処理によって不可視透かし付き画像Ｓが得られるように、２回目の埋め込み処理における重み係数（ａ／ｎ）₂ ，（ｂ／ｍ）₂ の値を適切な設定とすることが好ましい。
【００３３】
ところで、上記（５）式は、次の（６）式のように書き換えることも可能である。
【００３４】
【数６】

【００３５】
すなわち、不可視透かし付き画像ＳのＤＣＴ係数Ｘｓは、原画像ＰのＤＣＴ係数Ｘｐと、透かしＱのＤＣＴ係数Ｘｑとにそれぞれの重み係数ｋ１，ｋ２を乗じて加算してものであると考えることも可能である。従って、これらの重み係数ｋ１，ｋ２を、前述した（４）式における重み係数ａ／ｎ，ｂ／ｍとして使用すれば、１回の埋め込み処理で不可視透かし付き画像のＤＣＴ係数Ｘｓを得ることも可能である。
【００３６】
このようにして得られた不可視透かし付き画像のＤＣＴ係数Ｘｓを用いて、不可視透かし付き画像データを生成することができる。例えば、ＤＣＴ係数Ｘｓをそのまま不可視透かし付き画像データとして用いることも可能である。また、ＤＣＴ係数Ｘｓに量子化やエントロピー符号化を行って、圧縮符号化された画像データを生成することも可能である。
【００３７】
上述した透かし付き画像のＤＣＴ係数Ｘｒ，Ｘｓは、原画像Ｐと透かしＱのＤＣＴ係数にそれぞれ所定の重み係数を乗じて加算または減算することによって作成されているので、原画像に対する変換係数値の分布を過度に歪めることなく透かしを埋め込むことが可能である。この結果、第三者からの攻撃に対する耐性が大きな透かし付き画像を得ることが可能である。
【００３８】
Ｃ．透かしの検証：
不可視透かし付き画像Ｓにおいては、透かしＱは第三者に知覚されない状態で原画像Ｐ内に埋め込まれている。原画像Ｐに関して正当な権原を有する者は、この不可視透かし付き画像Ｓと原画像Ｐとを用いて、図６に示す手順に従って透かしの検証を実行することができる。
【００３９】
検証処理では、まず、検証対象とする不可視透かし付き画像Ｓと、原画像Ｐとの差分を取ることによって、差分画像Ｔを作成する。そして、適切なしきい値を用いて差分画像Ｔを２値化することによって、透かしを確認するための検証画像Ｖを作成する。検証画像中で透かしを確認できるようにするための適切なしきい値は、トライアンドエラーで決定するようにしてもよい。また、必要に応じて、検証画像Ｖについて画素値の反転を行うようにしてもよい。
【００４０】
図６の手順により、不可視透かし付き画像Ｓの中に目には見えない形で埋め込まれていた透かしを、検証画像Ｖとして得ることができる。図７は、図２の原画像Ｐと図５の不可視透かし付き画像Ｓとを用いて得られた検証画像Ｖを示している。この検証画像Ｖと、元の透かしＱ（図３）とを比較することによって、不可視透かし付き画像Ｓの中に透かしが埋め込まれていたことを検証することが可能である。
【００４１】
Ｄ．透かし付き画像の画質評価：
図８は、可視透かし付き画像と原画像の画質の比較、および、不可視付き画像と原画像の画質の比較をそれぞれ示す説明図である。ここでは、画質を評価するために、次の（７）式で与えられる信号対雑音比(ＳＮ比)を用いている。
【００４２】
【数７】

【００４３】
ここで、orig_i は原画像の画素ｉの輝度値を示し、emb_i は透かし付き画像の画素ｉの輝度値を、また、Ｎは画像のサイズを示す。
【００４４】
この例では、不可視透かし付き画像のＳＮ比は、可視透かし付き画像のＳＮ比の約１／２である。なお、ＤＣＴ変換は、周波数領域において埋め込まれた透かし情報が、画素値領域に逆変換したときには画像全体に拡散する、という特性がある。従って、透かし付き画像においては、透かし部分のみならず、背景部分にも透かし情報の影響が加味されていることに注意すべきである。この影響は、例えば、可視透かし付き画像における輝度の変化として表れる。このような特徴は、第三者が可視透かし付き画像の透かし部分を不正に切り取って使うことを防止することができる、という作用もある。なお、透かしＱの背景部分を、原画像の画素値に近い値としておけば、このような輝度の変化は微小なものとなる。
【００４５】
Ｅ．攻撃への耐性：
Ｅ−１．通常の攻撃について：
透かし付き画像に関しては、種々の攻撃に対する耐性が問題となる。例えば、画像データの転送や保存の際に、画像データを圧縮するために、情報損失を伴う非可逆圧縮が行われることがある。このような非可逆圧縮によって透かし付き画像に歪みが生じても、埋め込んだ透かし情報を取り出せるか否か（すなわち正当権利者が検証できるか否か）が問題となる。あるいは、第三者による傍受、変更、除去といった不正行為に対してどの程度耐性をもつのかが重要な問題となる。
【００４６】
そこで、上記実施例によって作成された透かし付き画像への各種の攻撃に対する耐性を調べた。ここでは、ＪＰＥＧ圧縮による攻撃と、ノイズ付加による攻撃と、いわゆるスターマーク攻撃（StirMark攻撃）と、を行った。
【００４７】
図９は、ＪＰＥＧ圧縮による攻撃に対する検証画像を示す説明図である。この攻撃では、まず、不可視透かし付き画像Ｓ（図５）のビットマップデータと原画像Ｐ（図２）のビットマップデータの両方をＪＰＥＧ圧縮した。圧縮率としては、ＪＰＥＧの標準的な値を用いた。そして、これらを復元した画像を用いて、前述した図６の検証処理を行うことによって検証画像を作成した。
【００４８】
図９の検証画像は、図３に示した元の透かしＱからは、かなりの変形を受けているが、元の透かしＱとの同一性はかなりの程度で認識することができる。例えば、図９の検証画像と図３の透かしＱとの画像マッチングを行えば、かなり高い一致度が得られる。
【００４９】
図１０は、ノイズ付加による攻撃に対する検証画像を示す説明図である。ノイズ付加では、可視透かし付き画像Ｓの全体に均等に５％のノイズを付加した。ノイズ付加を行った後の検証画像においても、元の透かしＱとの同一性をかなりの程度で認識することができる。
【００５０】
図１１は、スターマーク攻撃に対する検証画像を示す説明図である。ここで、「スターマーク攻撃」とは、画像の拡大縮小などの幾何学変換や、再サンプリングなどの各種の処理を行って、透かしの攻撃耐性を評価するためのツールである。上記実施例では、検証画像を作成する際に、透かし付き画像と原画像との差分を求めるので、幾何変換を行うスターマーク攻撃に対しては透かしの検証が難しくなる。すなわち、図１１に示した検証画像から元の透かしを検出することはかなり困難である。
【００５１】
しかしながら、透かし付き画像Ｓだけでなく、原画像Ｐにも同じスターマーク攻撃を行えば、両者に幾何変換が同様になされるため、透かしの検証が改善される。図１２は、不可視透かし付き画像Ｓ（図５）と原画像Ｐ（図２）の両方に同一のスターマーク攻撃を行ったときの透かしの検証画像を示す説明図である。この検証画像では、元の透かしＱとの同一性をかなりの程度で認識することができることが解る。
【００５２】
Ｅ−２．特殊な攻撃について：
透かしＱが２値画像で与えられた場合には、次のような特有の攻撃方法が考えられる。この攻撃方法では、画像処理によって可視透かし付き画像Ｒから可視部分の透かしのみを切り取り、それを透かしＱ'と推定して、透かしの消去攻撃に用いる。以下では、推定された透かしＱ’を「推定透かし」と呼ぶ。
【００５３】
このような推定透かしＱ’を用いた攻撃は、以下のようにして行われる。まず、図４に示した可視透かし付き画像Ｒを作成する際には、重み係数のパラメータとしてｎ＝ｍ＝８，ａ＝７，ｂ＝１を使用したので、次の（８）式が成立することが理解できる。
【００５４】
【数８】

【００５５】
（８）式を変形すると次の（９）式が得られる。
【００５６】
【数９】

【００５７】
また、図５に示した不可視透かし付き画像Ｓを作成する際には、２回目の埋め込み処理時の重み係数のパラメータとしてｎ＝ｍ＝２０，ａ＝１９，ｂ＝１を使用したので、次の（１０）式が成立する。
【００５８】
【数１０】

【００５９】
（１０）式に前述の（８）式を代入すれば、次の（１１）式が得られる。
【００６０】
【数１１】

【００６１】
この（１１）式は、さらに次の（１２）式に書き換えられる。
【００６２】
【数１２】

【００６３】
推定透かしＱ’を用いた攻撃では、まず、推定透かしＱ’をＤＣＴ変換することによって、ＤＣＴ変換係数Ｘｑ’を作成する。また、不可視透かし付き画像ＳもＤＣＴ変換してＤＣＴ係数Ｘｓを作成する。これらのＤＣＴ係数Ｘｑ’，Ｘｓを用いると、原画像のＤＣＴ係数Ｘｐ’を、上記（１２）式と同様の（１３）式を用いて推定することができる。
【００６４】
【数１３】

【００６５】
このＤＣＴ係数Ｘｐ’を逆変換すれば、ほぼ透かしの無い原画像を得ることが可能である。なお、このような攻撃によって作成された原画像を「推定された原画像」と呼ぶ。
【００６６】
図１３は、推定透かしＱ’の一例を示している。この推定透かしＱ'は、図３に示した透かしＱの輝度値を少し変えた多値画像である。本実施例では、この推定透かしＱ’を用い、上記（１３）式に従って、推定された原画像Ｐ’を生成した。そして、推定された原画像Ｐ’から透かしが検証できるか否かを調べるために、推定された原画像Ｐ’と、不可視透かし付き画像Ｓとを用いて、図６に示した検証処理を行って検証画像を作成した。この際、不可視透かし付き画像Ｓに対する攻撃としては、以下の４つの場合を検討した。
【００６７】
場合１：透かしＱと重み係数パラメータ｛ｎ，ｍ，ａ，ｂ｝の推定が共に正しい。
場合２：透かしＱの推定は正しいが、重み係数パラメータ｛ｎ，ｍ，ａ，ｂ｝の推定は正しくない。
場合３：透かしＱの推定は正しくないが、重み係数パラメータ｛ｎ，ｍ，ａ，ｂ｝の推定は正しい。
場合４：透かしＱと重み係数パラメータ｛ｎ，ｍ，ａ，ｂ｝の推定が共に正しくない。
【００６８】
図１４ないし図１７は、このような４つの場合において得られた検証画像をそれぞれ示す説明図である。図１４に示す場合１の検証画像からは、透かしを読み取ることは困難である。しかし、場合１で想定しているようにパラメータｎ，ｍ，ａ，ｂが正しく推定できる確率は理論上小さい。また、透かしとして多値画像を用い、さらに背景部分も工夫することによって、このような場合１が起こる確率は非常に小さくなる。すなわち、この場合１は、原画像Ｐに関して正当な権原を有する者のみが知り得る特別な場合と考えることができる。
【００６９】
図１５に示す場合２の検証画像からは、透かしを容易に検出することができる。また、図１６に示す場合３の検証画像は、重み係数のパラメータの推定が正しいので、透かし付き画像と透かしの画素値が大きく違う部分において、アンチエイリアスされた部分が抽出されている。この検証画像では透かしの輪郭がはっきりしているので、透かしを読み取ることが可能である。図１７に示す場合４の検証画像からは、透かしを容易に検出可能である。
【００７０】
このように、上記実施例の電子透かしでは、各種の攻撃に対してかなり高い耐性を有する透かし付き画像を得ることが可能である。
【００７１】
また、原画像と透かしのＤＣＴ係数を合成する際に用いる重み係数の値を変えることによって、透かしの知覚状態を、可視状態から不可視状態まで、ある程度任意に制御することが可能である。
【００７２】
Ｆ．装置の全体構成と処理手順：
図１８は、本実施例による上述の電子透かし処理を実行する電子透かし処理装置の構成を示すブロック図である。この電子透かし処理装置は、ＣＰＵ２２と、ＲＯＭおよびＲＡＭを含むメインメモリ２４と、フレームメモリ２６と、キーボード３０と、マウス３２と、表示装置３４と、ハードディスク３６と、モデム３８と、画像を読み取るスキャナ３９と、これらの各要素を接続するバス４０と、を備えるコンピュータである。なお、図１８では各種のインターフェイス回路は省略されている。モデム３８は、図示しない通信回線を介してコンピュータネットワークに接続されている。
【００７３】
メインメモリ２４には、電子透かし埋め込み部４２と、画像データ生成部４４と、透かし検証部４６と、の機能を実現するためのコンピュータプログラムが格納されている。これらの各部４２，４４，４６の機能については既に詳しく説明した通りである。これらの各部４２，４４，４６の機能を実現するコンピュータプログラムは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された形態で提供される。
【００７４】
図１９は、電子透かしの埋め込み部４２が行う埋め込み処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１では、原画像Ｐと、透かしＱとを準備する。ステップＳ２では、原画像Ｐと透かしＱの２つの画像をＤＣＴ変換する。ステップＳ３では、２組の変換係数の対応する周波数成分同士を合成して、可視透かし付き画像の変換係数を生成する。
【００７５】
ステップＳ４では、透かしの不可視化を行うか否かがユーザによって指示される。不可視化を行わない場合には、後述するステップＳ６に移行する。一方、不可視化を行う場合には、ステップＳ５において、可視透かし付き画像を新たな透かしとして用いて、透かしの埋め込み処理を再度実行する。ステップＳ６では、透かし付き画像のＤＣＴ係数を用いて、画像データが作成される。
【００７６】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７７】
（１）上記実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、図１８においてコンピュータプログラムで実現されていた電子透かし埋め込み部４２と画像データ生成部４４と透かし検証部４６の機能を、それぞれ専用のハードウェア回路で実現することも可能である。
【００７８】
（２）上記実施例では、ＤＣＴ変換を用いていたが、ＦＦＴやウエーブレット変換などの他の種類の直交変換を採用することが可能である。
【００７９】
（３）上記実施例では、原画像Ｐおよび透かしＱとして、単色の多値画像を用いていたが、２つ画像Ｐ，Ｑの一方又は双方をカラー画像とすることも可能である。２つの画像Ｐ，Ｑの両方にカラー画像を用いる場合には、透かしの埋め込みや検証は、各色成分毎に行われる。また、原画像Ｐとしてカラー画像を用い、透かしＱに単色の多値画像を用いる場合には、原画像Ｐの複数の色成分の少なくとも１つに透かしＱを埋め込むようにすればよい。
【００８０】
（４）上記実施例では、静止画に対して透かし情報を埋め込んでいたが、本発明は、静止画に限らず、動画に適用することも可能である。また、本発明は、画像に透かし情報を埋め込む場合に限らず、音声に透かし情報を埋め込む場合にも適用可能である。すなわち、本発明は、一般に、デジタルデータに透かし情報を埋め込む場合に適用可能である。なお、音声の場合も考慮すると、「可視透かし」は、「知覚可能な透かし」あるいは「知覚できる透かし」と呼ぶことができる。また、「不可視透かし」は、「知覚不可能な透かし」あるいは「知覚できない透かし」と呼ぶことができる。また、透かしを表すデータを「透かしデータ」と呼び、透かしが埋め込まれる原画像や原音声を表すデータを、単に「対象データ」と呼ぶことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による透かしの埋め込み処理の概要を示す説明図。
【図２】原画像Ｐの一例を示す説明図。
【図３】透かしＱの一例を示す説明図。
【図４】可視透かし付き画像Ｒの一例を示す説明図。
【図５】不可視透かし付き画像Ｓの一例を示す説明図。
【図６】透かしの検証処理の概要を示す説明図。
【図７】検証画像Ｖの一例を示す説明図。
【図８】可視透かし付き画像と原画像の画質の比較、および、不可視付き画像と原画像の画質の比較をそれぞれ示す説明図。
【図９】ＪＰＥＧ圧縮による攻撃に対する検証画像を示す説明図。
【図１０】ノイズ付加による攻撃に対する検証画像を示す説明図。
【図１１】スターマーク攻撃に対する検証画像を示す説明図。
【図１２】不可視透かし付き画像Ｓと原画像Ｐの両方に同一のスターマーク攻撃を行ったときの透かしの検証画像を示す説明図。
【図１３】推定透かしＱ’の一例を示す説明図。
【図１４】推定透かしを用いた第１の場合の検証画像を示す説明図。
【図１５】推定透かしを用いた第２の場合の検証画像を示す説明図。
【図１６】推定透かしを用いた第３の場合の検証画像を示す説明図。
【図１７】推定透かしを用いた第４の場合の検証画像を示す説明図。
【図１８】実施例における電子透かし処理を実行する電子透かし処理装置の概略構成を示すブロック図。
【図１９】透かしの埋め込み処理の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
２２…ＣＰＵ
２４…メインメモリ
２６…フレームメモリ
３０…キーボード
３２…マウス
３４…表示装置
３６…ハードディスク
３８…モデム
３９…スキャナ
４０…バス
４２…電子透かし埋め込み部
４４…画像データ生成部
４６…透かし検証部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a digital watermark technique for embedding a digital watermark in digital data such as image data and audio data.
[0002]
[Prior art]
With the development of computer networks such as the Internet, information has been digitized, and many users can easily access necessary information. On the other hand, it is becoming an environment where data can be easily duplicated without permission from the author of the digital content for which copyright is generated in the digital information, and the problem of copyright infringement due to unauthorized copying has been attracting attention. ing. In view of this, for the purpose of preventing copyright infringement related to the main information of digital content, such as image and sound, digital watermark technology that embeds watermark information such as copyright information in image data and sound data has attracted attention.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As one of the digital watermark techniques, there is a method of frequency-converting image data and audio data and embedding watermark information in the conversion coefficient. However, in the conventional digital watermark technique, since watermark information is embedded in a specific frequency component of the transform coefficient, the transform coefficient after embedding tends to have an unnatural distribution. Such an unnatural distribution of transform coefficients is a clue that a third party attacks the watermark information. As a result, there is a problem that the watermark information is easily removed illegally.
[0004]
An object of the present invention is to provide a digital watermark technique that can mitigate the fact that transform coefficients have an unnatural distribution.
[0005]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
  In order to solve at least a part of the above-described problems, the present invention prepares watermark data representing watermark information and target data in which the watermark information is embedded. Then, the first transformation coefficient is obtained by performing predetermined orthogonal transformation on the target data. Also, the second transform coefficient is obtained by performing orthogonal transform on the watermark data. Then, a third conversion coefficient is generated by multiplying the corresponding components of the first and second conversion coefficients by a predetermined weighting coefficient and adding them. Based on the third conversion coefficient, watermarked data in which watermark information is embedded is created.In addition, when the watermark information is embedded in the watermarked data represented by the third transform coefficient in a state where the watermark information can be perceived, the corresponding components of the first and third transform coefficients are each assigned a predetermined weight coefficient By multiplying and adding, a fourth conversion coefficient is generated, and watermarked data embedded in a state where watermark information cannot be perceived is created using the fourth conversion coefficient. At this time, the weighting coefficient to be multiplied by the third conversion coefficient is set to a value smaller than the weighting coefficient to be multiplied by the second conversion coefficient.
[0006]
  In the present invention, since the third transform coefficient is generated by multiplying the orthogonal transform coefficients of the target data and the watermark information by multiplying each by a predetermined weighting coefficient, this third transform coefficient is the transform coefficient of the target data. It has a natural distribution close to the distribution. Therefore, if watermarked data is created based on the third conversion coefficient, watermarked data that is resistant to attacks from third parties can be obtained.In addition, when the watermark information is embedded in the watermarked data represented by the third conversion coefficient in a state where the watermark information can be perceived, the watermark information is embedded in a state where the watermark information cannot be perceived by performing the same embedding process again. Watermarked data can be easily generated.
[0007]
The sum of the weighting factors multiplied by the corresponding components of the first and second conversion coefficients is 1, and the weighting factors of the corresponding weighting components multiplied by the corresponding components of the first and third conversion coefficients are respectively 1. The sum may be 1.
[0009]
The present invention relates to a digital watermark method and apparatus, a digital watermark verification method and apparatus, a computer program for realizing the functions of the method or apparatus, a recording medium storing the computer program, and a carrier including the computer program. It can be realized in various modes such as a data signal embodied therein.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A. The nature of DCT transformation and the idea of digital watermarking:
DCT transform (discrete cosine transform) is a method of orthogonal transform that transforms a signal into frequency components. The two-dimensional discrete cosine transform and inverse transform are expressed by the following equations (1) to (3).
[0011]
[Expression 1]

[0012]
[Expression 2]

[0013]
[Equation 3]

[0014]
Here, g (n, m) is input data, G (u, v) is a conversion coefficient, and the size of the input data block to be converted is N × N.
[0015]
The DCT transform is used in MPEG, which is an international standard for moving image compression, and JPEG, which is an international standard for still image compression. The distribution of pixel values that differ greatly from image to image has a certain property with little image dependency. It has the property of converting to a conversion coefficient. Since the DCT transform has such properties, when the watermark information is embedded in the transform coefficient, the watermark information is diffused in the entire image in an image obtained by inversely transforming the watermark information.
[0016]
The transform coefficient for a block having a size of N × N is one DC component G (0,0) and N²-1 AC component. In addition, the coefficient value of the DC component is maximized, and the coefficient value tends to be larger as the AC component is closer thereto. That is, most of the energy for forming an image is concentrated at a low frequency. At this time, the distribution of transform coefficient values for each block can be approximated by a Laplace distribution having a DC component at its peak. In order to embed watermark information in such a conversion coefficient in a natural manner, it is only necessary to embed the watermark information so that the Laplace distribution is not greatly changed.
[0017]
By the way, if the watermark information is DCT-transformed, most of the energy is concentrated at a low frequency and should have a distribution that can be approximated by a Laplace distribution. Therefore, if the conversion coefficient of the original image and the conversion coefficient of the watermark information are multiplied by a predetermined ratio and added, the watermark information can be embedded in the conversion coefficient in a natural manner. Further, when this conversion coefficient is inversely converted into the pixel value region, the watermark information is dispersed throughout the image. Therefore, it is difficult for a third party to illegally remove watermark information from a watermarked image in both the frequency domain and the pixel value domain.
[0018]
B. Principle of variable watermark:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of watermark embedding processing according to the present invention. Here, a watermark embedding process for an image will be described. First, an original image P and a watermark Q as watermark information are prepared. FIG. 2 shows an example of the original image P, and FIG. 3 shows an example of the watermark Q. The original image P is a standard image called SIDBA facts, and is a grayscale image (multi-valued image) having a size of 256 × 256 pixels. The watermark Q is also a gray scale image having the same size and number of gradations as the original image P.
[0019]
In the embedding process, first, the original image P is subjected to DCT conversion for each block of N × N pixels to obtain a first DCT conversion coefficient Xp. The watermark Q is similarly DCT transformed to obtain a second DCT transformation coefficient Xq.
[0020]
Next, according to the following equation (4), the corresponding frequency components of the first and second DCT transform coefficients are combined to generate a third DCT transform coefficient Xr.
[0021]
[Expression 4]

[0022]
That is, for each corresponding frequency component, the first DCT coefficient Xp is multiplied by the weighting coefficient a / n, the second DCT coefficient Xq is multiplied by the weighting coefficient b / m, and added (or subtracted). 3 DCT transform coefficients Xr are generated. The two weighting factors a / n and b / m are arbitrary values other than 0. The two weight coefficients a / n and b / m are preferably rational numbers (that is, a, b, n and m are integers), and the sum is preferably set to 1. These two weighting factors a / n and b / m can be considered to represent relative ratios when the DCT coefficients of the original image P and the watermark Q are combined.
[0023]
Since the third DCT coefficient Xr includes watermark information, it is also referred to as “watermarked DCT coefficient”. When this watermarked DCT coefficient Xr is inversely transformed (IDCT), an image R with a visible watermark is obtained. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of an image R with a visible watermark. In this example, n = m = 8, a = 7, and b = 1 are used as integer values that define the weighting coefficients a / n and b / m. In FIG. 4, it can be recognized with the naked eye that the watermark image is thinly embedded in the original image.
[0024]
The “image with visible watermark” means an image in which watermark information can be observed with the naked eye. On the other hand, an image in which watermark information is embedded but the watermark information cannot be observed with the naked eye is called an “invisible watermarked image”.
[0025]
When the image R with the visible watermark is transferred or stored, the image data with the visible watermark is generated using the DCT coefficient Xr. For example, the DCT coefficient Xr can be used as it is as image data with a visible watermark. It is also possible to generate compression-encoded image data by performing quantization or entropy encoding on the DCT coefficient Xr. However, when performing compression encoding with quantization, it is preferable to use the quantized DCT coefficients as the DCT coefficients Xp and Xq of the above-described embedding process. This is because if the embedding process is performed on the DCT coefficient after quantization, the watermark information is not impaired even if entropy coding is performed thereafter.
[0026]
On the other hand, when the image R with the visible watermark is made invisible, the image R with the visible watermark obtained by the above process is used as a new watermark Q ′ and the process of embedding it in the original image P is executed. At this time, the watermarked DCT coefficient Xr obtained in the first embedding process can be used as it is as the DCT coefficient of the new watermark Q ′. Also, the values of the weighting factors a / n and b / m can be different from those used in the first embedding process.
[0027]
Accordingly, the watermarked DCT coefficient Xs obtained by the second embedding process is given by the following equation (5).
[0028]
[Equation 5]

[0029]
  Where (a / n)₁ , (B / m)₁ Is a weighting coefficient used in the first embedding process, and (a / n)₂ , (B / m)₂ Is a weighting coefficient used in the second embedding process. Typically, the weighting factor for the second embedding(B / m) ₂ Is the weighting factor for the first embedding(B / m) ₁ Is set to a smaller value.
[0030]
When the DCT coefficient Xs obtained in this way is inversely transformed, an invisible watermarked image S in which the watermark information cannot be observed with the naked eye is obtained. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the image S with an invisible watermark. In this example, the second weighting factor (a / n)₂ , (B / m)₂ N = m = 20, a = 19, and b = 1 are used as integer values that prescribe. In this invisible watermarked image S, it is difficult to recognize the watermark image with the naked eye.
[0031]
Note that when the invisibility is insufficient even after the second embedding process and the watermark information can be observed in the watermarked image, the third and subsequent embedding processes may be executed. That is, in order to obtain the invisible watermarked image S, after the visible watermarked image is obtained, at least one embedding process may be repeatedly performed using the obtained watermarked image as a new watermark image. .
[0032]
However, in practice, the weight coefficient (a / n) in the second embedding process is such that the invisible watermarked image S is obtained by the second embedding process.₂ , (B / m)₂ It is preferable to set an appropriate value for.
[0033]
By the way, the above equation (5) can be rewritten as the following equation (6).
[0034]
[Formula 6]

[0035]
That is, it may be considered that the DCT coefficient Xs of the invisible watermarked image S is obtained by multiplying the DCT coefficient Xp of the original image P and the DCT coefficient Xq of the watermark Q by multiplying the weighting coefficients k1 and k2, respectively. Is possible. Therefore, if these weighting factors k1 and k2 are used as the weighting factors a / n and b / m in the above-described equation (4), the DCT coefficient Xs of the invisible watermarked image can be obtained by one embedding process. Is possible.
[0036]
The invisible watermarked image data can be generated using the DCT coefficient Xs of the invisible watermarked image thus obtained. For example, the DCT coefficient Xs can be used as it is as image data with an invisible watermark. It is also possible to generate compression-encoded image data by performing quantization or entropy encoding on the DCT coefficient Xs.
[0037]
The above-described DCT coefficients Xr and Xs of the watermarked image are created by multiplying the DCT coefficients of the original image P and the watermark Q by a predetermined weighting coefficient, respectively, and adding or subtracting them. It is possible to embed a watermark without excessively distorting the distribution. As a result, it is possible to obtain a watermarked image that is highly resistant to attacks from third parties.
[0038]
C. Watermark verification:
In the invisible watermarked image S, the watermark Q is embedded in the original image P without being perceived by a third party. A person who has a valid title with respect to the original image P can perform watermark verification using the invisible watermarked image S and the original image P according to the procedure shown in FIG.
[0039]
In the verification process, first, a difference image T is created by taking a difference between the invisible watermarked image S to be verified and the original image P. And the verification image V for confirming a watermark is produced by binarizing the difference image T using an appropriate threshold value. An appropriate threshold value for enabling the watermark to be confirmed in the verification image may be determined by trial and error. In addition, pixel values may be inverted for the verification image V as necessary.
[0040]
The watermark embedded in an invisible form in the invisible watermarked image S can be obtained as the verification image V by the procedure of FIG. FIG. 7 shows a verification image V obtained using the original image P of FIG. 2 and the invisible watermarked image S of FIG. By comparing this verification image V with the original watermark Q (FIG. 3), it is possible to verify that the watermark is embedded in the invisible watermarked image S.
[0041]
D. Image quality evaluation of watermarked images:
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a comparison of image quality between an image with a visible watermark and an original image, and a comparison of image quality between an image with an invisible image and the original image. Here, in order to evaluate the image quality, a signal-to-noise ratio (SN ratio) given by the following equation (7) is used.
[0042]
[Expression 7]

[0043]
Where orig_i Indicates the luminance value of pixel i of the original image, and emb_i Indicates the luminance value of pixel i of the watermarked image, and N indicates the size of the image.
[0044]
In this example, the S / N ratio of the invisible watermarked image is about ½ of the S / N ratio of the visible watermarked image. Note that the DCT transform has a characteristic that when watermark information embedded in the frequency domain is inversely transformed into the pixel value domain, it is diffused over the entire image. Accordingly, it should be noted that in the watermarked image, the influence of the watermark information is added to the background portion as well as the watermark portion. This influence appears as a change in luminance in an image with a visible watermark, for example. Such a feature also has an effect of preventing a third party from illegally cutting out and using the watermark portion of the image with the visible watermark. Note that if the background portion of the watermark Q is set to a value close to the pixel value of the original image, such a change in luminance becomes minute.
[0045]
E. Attack resistance:
E-1. About normal attacks:
For watermarked images, resistance to various attacks is a problem. For example, irreversible compression with information loss may be performed to compress image data when transferring or storing the image data. Even if the watermarked image is distorted by such irreversible compression, it becomes a problem whether the embedded watermark information can be taken out (that is, whether the right holder can verify it). Or how important it is to withstand fraud such as interception, modification and removal by a third party is an important issue.
[0046]
Therefore, the resistance to various attacks on the watermarked image created by the above embodiment was examined. Here, an attack by JPEG compression, an attack by addition of noise, and a so-called star mark attack (StirMark attack) were performed.
[0047]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a verification image against an attack by JPEG compression. In this attack, first, both the bitmap data of the invisible watermarked image S (FIG. 5) and the bitmap data of the original image P (FIG. 2) were JPEG compressed. A standard value of JPEG was used as the compression rate. And the verification image was created by performing the verification process of FIG. 6 mentioned above using the image which restored these.
[0048]
The verification image in FIG. 9 is considerably deformed from the original watermark Q shown in FIG. 3, but the identity with the original watermark Q can be recognized to a considerable degree. For example, if image matching between the verification image in FIG. 9 and the watermark Q in FIG. 3 is performed, a considerably high degree of matching can be obtained.
[0049]
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a verification image against an attack by adding noise. In the noise addition, 5% noise was evenly added to the entire image S with the visible watermark. Even in the verification image after the addition of noise, the identity with the original watermark Q can be recognized to a considerable degree.
[0050]
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a verification image for a star mark attack. Here, the “star mark attack” is a tool for evaluating the attack resistance of a watermark by performing various processes such as geometric conversion such as image enlargement / reduction and resampling. In the above embodiment, since the difference between the watermarked image and the original image is obtained when creating the verification image, it is difficult to verify the watermark against a star mark attack that performs geometric transformation. That is, it is quite difficult to detect the original watermark from the verification image shown in FIG.
[0051]
However, if the same star mark attack is performed not only on the watermarked image S but also on the original image P, both are subjected to the same geometric transformation, so that the verification of the watermark is improved. FIG. 12 is an explanatory diagram showing a watermark verification image when the same star mark attack is performed on both the invisible watermarked image S (FIG. 5) and the original image P (FIG. 2). It can be seen that the verification image can recognize the identity of the original watermark Q to a considerable extent.
[0052]
E-2. About special attacks:
When the watermark Q is given as a binary image, the following specific attack method can be considered. In this attack method, only the visible portion of the watermark is cut out from the image R with the visible watermark by image processing, and this is estimated as the watermark Q ′ and used for the watermark erasure attack. Hereinafter, the estimated watermark Q ′ is referred to as “estimated watermark”.
[0053]
Such an attack using the estimated watermark Q 'is performed as follows. First, when the visible watermarked image R shown in FIG. 4 is created, n = m = 8, a = 7, and b = 1 are used as parameters of the weighting coefficient, so the following equation (8) is established. I can understand.
[0054]
[Equation 8]

[0055]
When the equation (8) is modified, the following equation (9) is obtained.
[0056]
[Equation 9]

[0057]
Further, when the invisible watermarked image S shown in FIG. 5 is created, n = m = 20, a = 19, and b = 1 are used as the weighting coefficient parameters in the second embedding process. (10) is established.
[0058]
[Expression 10]

[0059]
Substituting the above equation (8) into equation (10) yields the following equation (11).
[0060]
## EQU11 ##

[0061]
This equation (11) is further rewritten as the following equation (12).
[0062]
[Expression 12]

[0063]
In an attack using the estimated watermark Q ′, first, the estimated watermark Q ′ is DCT transformed to create a DCT transform coefficient Xq ′. The invisible watermarked image S is also DCT transformed to create a DCT coefficient Xs. When these DCT coefficients Xq ′ and Xs are used, the DCT coefficient Xp ′ of the original image can be estimated using the same equation (13) as the above equation (12).
[0064]
[Formula 13]

[0065]
By inversely transforming the DCT coefficient Xp ′, it is possible to obtain an original image with almost no watermark. An original image created by such an attack is referred to as an “estimated original image”.
[0066]
FIG. 13 shows an example of the estimated watermark Q ′. This estimated watermark Q ′ is a multi-valued image in which the luminance value of the watermark Q shown in FIG. 3 is slightly changed. In this embodiment, the estimated original image P ′ is generated according to the above equation (13) using the estimated watermark Q ′. Then, in order to check whether or not the watermark can be verified from the estimated original image P ′, the verification process shown in FIG. 6 is performed using the estimated original image P ′ and the invisible watermarked image S. A verification image was created. At this time, the following four cases were examined as attacks on the invisible watermarked image S.
[0067]
Case 1: Both the watermark Q and the weight coefficient parameters {n, m, a, b} are estimated correctly.
Case 2: The estimation of the watermark Q is correct, but the estimation of the weighting factor parameters {n, m, a, b} is not correct.
Case 3: The estimation of the watermark Q is not correct, but the estimation of the weighting factor parameters {n, m, a, b} is correct.
Case 4: Both the watermark Q and the weighting factor parameters {n, m, a, b} are not correctly estimated.
[0068]
FIG. 14 to FIG. 17 are explanatory diagrams respectively showing verification images obtained in these four cases. It is difficult to read the watermark from the verification image of case 1 shown in FIG. However, as assumed in Case 1, the probability that the parameters n, m, a, and b can be correctly estimated is theoretically small. Further, by using a multi-valued image as a watermark and devising the background portion, the probability of occurrence of 1 in such a case becomes very small. That is, in this case, 1 can be considered as a special case that can be known only by a person who has a legitimate title regarding the original image P.
[0069]
From the verification image of case 2 shown in FIG. 15, the watermark can be easily detected. In addition, in the verification image in case 3 shown in FIG. 16, since the estimation of the weighting coefficient parameter is correct, an antialiased portion is extracted in a portion where the pixel value of the watermarked image and the watermark are greatly different. In this verification image, since the outline of the watermark is clear, the watermark can be read. From the verification image of case 4 shown in FIG. 17, the watermark can be easily detected.
[0070]
As described above, with the digital watermark of the above-described embodiment, it is possible to obtain a watermarked image having considerably high resistance to various attacks.
[0071]
Further, by changing the value of the weighting coefficient used when combining the original image and the DCT coefficient of the watermark, the perceived state of the watermark can be arbitrarily controlled from the visible state to the invisible state.
[0072]
F. Overall configuration and processing procedure of the device:
FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration of a digital watermark processing apparatus that executes the above-described digital watermark processing according to the present embodiment. This digital watermark processing apparatus includes a CPU 22, a main memory 24 including a ROM and a RAM, a frame memory 26, a keyboard 30, a mouse 32, a display device 34, a hard disk 36, a modem 38, and a scanner for reading an image. 39 and a bus 40 for connecting these elements. In FIG. 18, various interface circuits are omitted. The modem 38 is connected to the computer network via a communication line (not shown).
[0073]
The main memory 24 stores computer programs for realizing the functions of the digital watermark embedding unit 42, the image data generation unit 44, and the watermark verification unit 46. The functions of these units 42, 44, 46 are as already described in detail. A computer program that realizes the functions of these units 42, 44, and 46 is provided in a form recorded on a computer-readable recording medium such as a flexible disk or a CD-ROM.
[0074]
FIG. 19 is a flowchart showing the procedure of the embedding process performed by the digital watermark embedding unit 42. In step S1, an original image P and a watermark Q are prepared. In step S2, the two images of the original image P and the watermark Q are DCT transformed. In step S3, the corresponding frequency components of the two sets of transform coefficients are synthesized to generate a transform coefficient for an image with a visible watermark.
[0075]
In step S4, the user instructs whether to make the watermark invisible. When the invisibility is not performed, the process proceeds to step S6 described later. On the other hand, when performing invisibility, in step S5, the watermark embedding process is executed again using the image with the visible watermark as a new watermark. In step S6, image data is created using the DCT coefficient of the watermarked image.
[0076]
The present invention is not limited to the above examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
[0077]
(1) In the above embodiment, a part of the configuration realized by hardware may be replaced with software, and conversely, a part of the configuration realized by software may be replaced with hardware. Also good. For example, the functions of the digital watermark embedding unit 42, the image data generation unit 44, and the watermark verification unit 46 that are realized by a computer program in FIG. 18 can be realized by dedicated hardware circuits.
[0078]
(2) In the above embodiment, the DCT transform is used. However, other types of orthogonal transforms such as FFT and wavelet transform can be employed.
[0079]
(3) In the above embodiment, a single-color multi-valued image is used as the original image P and the watermark Q. However, one or both of the two images P and Q can be color images. When color images are used for both of the two images P and Q, watermark embedding and verification are performed for each color component. When a color image is used as the original image P and a single-color multivalued image is used as the watermark Q, the watermark Q may be embedded in at least one of the plurality of color components of the original image P.
[0080]
(4) In the above embodiment, the watermark information is embedded in the still image. However, the present invention is not limited to the still image and can be applied to a moving image. Further, the present invention is not limited to the case where watermark information is embedded in an image, but is also applicable to the case where watermark information is embedded in audio. That is, the present invention is generally applicable when embedding watermark information in digital data. In consideration of the case of audio, the “visible watermark” can be called “perceivable watermark” or “perceivable watermark”. Also, the “invisible watermark” can be referred to as a “non-perceptible watermark” or a “non-perceptible watermark”. In addition, data representing a watermark can be referred to as “watermark data”, and data representing an original image or original sound in which the watermark is embedded can be simply referred to as “target data”.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a watermark embedding process according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of an original image P.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a watermark Q.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of an image R with a visible watermark.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of an invisible watermarked image S.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an outline of watermark verification processing;
7 is an explanatory diagram showing an example of a verification image V. FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a comparison of image quality between an image with a visible watermark and an original image, and a comparison between image quality of an image with an invisible image and an original image.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a verification image against an attack by JPEG compression.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a verification image against an attack due to noise addition.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a verification image for a star mark attack.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a watermark verification image when the same star mark attack is performed on both the invisible watermarked image S and the original image P;
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of an estimated watermark Q ′.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a verification image in the first case using an estimated watermark.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a verification image in the second case using an estimated watermark.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a verification image in the third case using an estimated watermark.
FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating a verification image in a fourth case using an estimated watermark.
FIG. 18 is a block diagram showing a schematic configuration of a digital watermark processing apparatus that executes digital watermark processing in an embodiment;
FIG. 19 is a flowchart illustrating a procedure of watermark embedding processing.
[Explanation of symbols]
22 ... CPU
24 ... Main memory
26: Frame memory
30 ... Keyboard
32 ... Mouse
34 ... Display device
36 ... Hard disk
38 ... modem
39 ... Scanner
40 ... Bus
42. Digital watermark embedding unit
44. Image data generation unit
46. Watermark verification unit

Claims (3)

An electronic watermarking method for embedding watermark information in digital data,
(A) preparing watermark data representing watermark information and target data in which the watermark information is embedded;
(B) obtaining a first transformation coefficient by applying a predetermined orthogonal transformation to the target data;
(C) obtaining a second transformation coefficient by performing the orthogonal transformation on the watermark data;
(D) generating a third conversion coefficient by multiplying corresponding components of the first and second conversion coefficients by a predetermined weighting coefficient, respectively, and adding them;
(E) creating watermarked data in which the watermark information is embedded based on the third transform coefficient;
Equipped with a,
When the watermark information is embedded in the watermarked data represented by the third transform coefficient in a perceivable state,
The step (e)
(F) generating a fourth conversion coefficient by multiplying corresponding components of the first and third conversion coefficients by a predetermined weighting coefficient, respectively, and adding them;
(G) using the fourth transform coefficient to create watermarked data embedded in a state where the watermark information cannot be perceived;
Including
The digital watermark method , wherein the weighting factor to be multiplied by the third transformation coefficient is set to a value smaller than the weighting factor to be multiplied by the second transformation coefficient . The digital watermark method according to claim 1, comprising:
The sum of the weighting factors multiplied by the corresponding components of the first and second transformation coefficients is 1,
The digital watermarking method , wherein a sum of the weighting factors multiplied by corresponding components of the first and third transform coefficients is also 1, respectively . A computer-readable recording medium recording a computer program for embedding watermark information in digital data,
A first function for obtaining a first transform coefficient by performing a predetermined orthogonal transform on target data in which watermark information is embedded;
A second function for obtaining a second transform coefficient by performing the orthogonal transform on the watermark data representing the watermark information;
A third function for generating a third conversion coefficient by multiplying corresponding components of the first and second conversion coefficients by a predetermined weighting coefficient, respectively,
A fourth function for creating watermarked data in which the watermark information is embedded based on the third transform coefficient;
The a computer-readable recording medium recording a computer program for implementing on a computer,
When the watermark information is embedded in the watermarked data represented by the third transform coefficient in a perceivable state,
The fourth function is:
Generating a fourth conversion coefficient by multiplying corresponding components of the first and third conversion coefficients by a predetermined weighting coefficient, respectively, and adding them;
Using the fourth transform coefficient to create watermarked data embedded in a state where the watermark information cannot be perceived;
Run
The third the weight coefficient to be multiplied by the conversion factor is set to a value smaller than the weight coefficient to be multiplied by the second transform coefficients, the recording medium.

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