JP3955413B2 - ハーフトーン画像からの埋込み不可視電子透かしの自動検出及び取出し - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハーフトーン画像、又は連続色調又はグレースケールの画像をシミュレートするために微細構造を使用する他の画像に埋め込まれた目に見えない電子透かしを自動的に検出するシステム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
著作権を有する作品を保護する方法は、その作品の下に付加された単純な表記から、その作品に透かしを埋め込む非常に複雑な方法にまで進化した。透かしは、２つの基礎的な形態、即ち可視及び不可視、であることが可能である。可視の透かしは、一般に販売又は配布前に作品に付加されて、よく目にされる著作権ロゴ又はシンボルである。特に画像の場合、透かしの存在は非常に明白であり、その画像を傷つけずに除去することは一般に難しい。例え可視の透かしが画像の全体的な美しさを損ね得るとしても、一般的に透かしは画像を害さない。また、可視の透かしは、詐欺の潜在的なターゲットである。透かしの存在に関して気づきながら、不正な複写機が実際に置かれていることから、可視の透かしを画像から除去しようとの試みは起こり得る。
【０００３】
不可視の透かしは、はるかに創造的であり、標準的且つ一般に使用される著作権ロゴ又はシンボル、並びに会社のロゴ、シリアル番号、出所識別マーク及び／又は暗号化されたデータを含むことができる。これらの不可視の透かしは、キー又はコンピュータ等の視覚化装置の助けなしでは通常識別不可能な方法で作品に埋め込まれる。理論的には、これらの埋め込まれた画像は、あらゆる過程にある作品から、又は作品から変換された他のいかなる形式又は形態から取り出されることができる。このことは、作品の所有権に関して論争になった場合に、所有者がその作品の履歴をたどり、明確に所有権を立証することを可能にする。更に、埋め込まれた透かし画像は肉眼では本質的に不可視であるため、透かしの改ざん又は除去の可能性は減少する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、非オリジナル画像からの電子透かしの取り出しに関連する問題を克服する、電子透かしの埋め込み及び取り出しのためのシステム及び方法を提供する。
【０００５】
本発明は更に、デジタルフォーマットからプリント等のプリントコピーへ変換された作品から、又は例えば写真複写機で生成された複写から、以前は取り出すことが不可能であった埋め込まれた不可視の透かしを取り出すことを可能にするシステム及び方法を提供する。
【０００６】
また本発明は、適切に組み合わせられると可視の透かしを作り出す、隣接し相関のある２つのハーフトーンパターン間の正確な離隔距離を推定するために局所的（ローカル）な自己相関を使用するシステム及び方法を提供する。隣接し相関のある２つのハーフトーンパターンの局所的な自己相関は、歪み及びむらの影響を最低限に引き下げることが可能である。更に、大域的（グローバル）なスケーリング（拡大縮小）及び／又は回転は、個々の局所的なシフト操作として処理されることが可能であり、大域的な補正を必要としない。従って、局所的な自己相関は、よりきれいな結果を生成する。
【０００７】
本発明は更に、プリント又はコピーされた画像から埋め込まれた電子透かしを抽出する又は取り出すために二段階の自己相関処理を使用するシステム及び方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
不可視の透かしの取り出しは、ハーフトーン画像のビットマップと、それに対して所定のシフトがもたらされたハーフトーン画像のビットマップとの間のピクセル毎の比較に依存する。幾つかの領域では、ビットマップとそのビットマップのシフトされたバージョンとは非常によく相関する、即ちほぼ同一である一方で、他の領域では、それらは相関しない、又は高く「共役的に」相関する、即ち１つのビットマップは他方のビットマップの反転である。オリジナルとシフトされたビットマップとの間でのピクセル毎の比較は、相関のある領域と他の領域とのコントラストをもたらし得る。従って、埋め込まれた、即ち隠された透かしが目に見えるようになる。
【０００９】
しかし、プリントされたコピーからのオリジナルのビットマップの取り出しは簡単な作業ではなく、特に高解像度のプリントされたコピーからの取り出しは容易ではない。プリント及び走査処理の双方は、オーバーラップ、歪み、及びむら、並びにノイズを埋め込まれた画像にもたらす。プリントされたコピー内の画像の非常に暗い領域における正確なビットマップ情報は、回復するのが難しい。より明確なコントラストのある、画像のより明るい領域においてさえ、電子透かしの取り出しは、統計的な意味においてのみ成功すると予想される。隣接し相関のある２つのハーフトーンパターンの間の空間分離は変化し、シフトの量は再度走査された画像上では一般に整数のビットマップピクセル数ではない。隠された透かしを検出する際に、空間分離又は相関ピークの位置の正確な決定は、最も重要な必要条件となる。
【００１０】
自己相関は、同一画像を含んでいる２枚のトランスペアレンシー（透明紙）を画像形成することによって、最も容易に視覚化される。次に、その２つの画像が完全に位置合わせされた状態になるように重ねられる。この時、最大量の光がそれらの画像を通過する。（０，０）の引数を有する自己相関は、この完全な位置合わせを指し、そこにおいて２つの画像間のシフトはゼロであり、最大量の光がそれらの画像を通過する。（０，０）以外の引数を有する自己相関の値は、１つの画像が他方の画像に対してシフトされるように、視覚化され得、そこにおいて画像を通過する光の量は減少する。通常、透過光の減少は、（０，０）位置の近くで急速におこり、自己相関は、２枚のトランスペアレンシー間の相対シフトと見なされる引数が大きい時にほぼ一定になる。しかし画像が、単一のハーフトーンスクリーンを画像全体にタイリングすることにより生成されるハーフトーン画像等の空間的に周期的構造を含む場合、自己相関の相対ピークは所定の引数で生じる。これらの相対ピークは、所定の相対シフトによって２枚のトランスペアレンシーを透過する光の量として視覚化され得る。透過光の相対ピーク量は、画像が完全に位置合わせされた時に生じる透過光の第１の、即ち絶対ピークほど大きいことはあり得ない。しかし、この第２の相対ピークは検出可能である。従って、透かしがハーフトーン画像、即ち画像の周期的な構造内に埋め込まれている場合、透かしの周期的な発生自体が２つの画像間で位置合わせされる範囲まで、自己相関は繰り返し行なわれる。
【００１１】
従って、二段階の自己相関処理を使用することによって、本発明のシステム及び方法は、プリントされたコピーから不可視の電子透かしの復元を可能にする。本発明の好ましい実施の形態は、添付の図を参照しながら詳述される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、隠された、又は埋め込まれた電子透かしを含む画像１００を示す。図２は、埋め込まれた透かし１１０を取り出す又は抽出するために、本発明の方法に従って画像１００を処理することにより形成された、処理画像１００’を示す。画像１００は透かしの取り出しにとって最も難しい状況の一つを表すので、この画像１００が選択された。具体的には、図１に示される画像１００は、チャペルの画像であり、埋め込まれた不可視の電子透かしと共に、１８０×９０ｄｐｉ（ドット／インチ）の確率的ハーフトーンスクリーンによって生成され、白黒のプリンタで４００ｄｐｉでプリントされた。埋め込まれた電子透かしは、「Ｘ」のロゴである。この特定の確率的スクリーンは、埋め込まれた透かしのＸロゴの形により特定される領域以外では、左の９０×９０ピクセルの正方形が右の９０×９０ピクセルの正方形と同一であるように設計される。Ｘロゴの範囲内では、左右の正方形間の全ての対応する対は共役する。
【００１３】
図２に示される画像１００’において、画像が透かし埋め込み処理により未変更のデジタルフォーマットのままであると仮定すると、図１の透かしがコード化されたオリジナル画像１００から取り出された埋め込み電子透かし１１０の存在をはっきりと見ることができる。デジタル領域で処理して、図１に示される透かしが埋め込まれたデジタル画像１００がコピーされると、オリジナル画像及びそのコピーをデジタル的に重ねることが可能である。コピーは次に、オリジナル画像に対してデジタルで右に９０ピクセルシフトされる。２つの画像は次に、論理ＡＮＤ（論理積）を取られると、埋め込まれた透かし１１０は、図２の画像１００’に示されるように明瞭に目に見えるようになる。
【００１４】
従って、本発明の方法及びシステムを使用することによって、埋め込み処理以来デジタル領域を出なかった画像から透かしを取り出すことは単純であり、且つ明確な結果をもたらす。しかし、同じ透かしを画像がプリントコピーへ転写された後に取り出すことは容易ではない。
【００１５】
しかし、この画像がどんな方法であれプリントされた画像に限定されないことは理解されなければならない。埋め込まれた電子透かしを取り出すための唯一の必要条件は、取り出し動作が実行される画像は、埋め込まれた電子透かしによって一旦コード化されたことがある点である。本発明のシステム及び方法は、プリントされた後に走査された画像、先にデジタル画像に変換された画像、又は電子フォーマットに維持された画像の何れにも同様によく作用する。
【００１６】
図３は、本発明の埋め込まれた電子透かしを画像から抽出するための透かし抽出装置２００を示す。図３に示されるように、埋め込まれた電子透かしを含有している画像は、リンク（連結）３１０を介して透かし抽出装置２００へ画像入力装置３００から入力される。画像入力装置３００は画像の電子バージョンを格納及び／又は生成するあらゆる装置であり得ることが理解されなければならない。
【００１７】
従って、画像はその画像のプリントされたハードコピーバージョンであり得、また画像入力装置３００はリンク３１０を介して画像の電子バージョンを走査し透かし抽出装置へ出力するスキャナであり得る。更に、スキャナ３００及び透かし抽出装置２００は、デジタル写真複写機に組み込まれる構成要素であり得る。
【００１８】
同様に、画像入力装置３００は、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、イントラネット、インターネット又は他のあらゆる分散型ネットワーク上のサーバー又は他のノードであり得る。この場合、画像は電子形式でネットワーク上に既に格納されている。最後に、リンク３１０は、スキャナ又は他の画像変換装置への又は画像入力装置３００を形成するネットワークへの有線又は無線のリンクであり得る。このように、画像入力装置３００及びリンク３１０は、透かし抽出装置２００に電子画像を供給することが可能なあらゆる公知の構成要素であり得る。
【００１９】
上述のとおり、本発明のシステム及び方法は、ハードコピーとして転写されていない画像にも同様によく作用する。この場合、画像は既にデジタルフォーマットであり、この画像は透かし抽出装置２００によって処理される準備が整っている。
【００２０】
透かし抽出装置２００は、入出力インターフェース２１０、コントローラ２２０、メモリ２３０、及び自己相関装置２４０を含む。画像は、リンク３１０を介して画像入力装置３００から受信される。入出力インターフェース２１０は、コントローラ２２０の指示により画像入力装置から受信した入力画像データをメモリ２３０へ送る。自己相関装置２４０は、入力画像から透かしを取り出し、透かしが目に見える画像を形成するために、決定された大域的及び区分的自己相関に基づいて画像を処理する。この結果として生じる画像は次に、入出力インターフェース２１０及びリンク４１０を介して出力装置４００に出力される。出力装置４００は、結果として生じる画像データを出力又は表示するあらゆる装置であり得ることが理解されなければならない。
【００２１】
図４に更に詳細に示されるように、自己相関装置２４０は機能的に大域的自己相関判定装置２４１、移動ウィンドウセレクタ２４２、区分的自己相関判定装置２４３、シフト画像ジェネレータ（生成装置）２４４、透かし取り出し装置２４５、及び画像正規化装置２４６を含む。大域的自己相関装置２４１は、メモリ２３０から入力画像を入力し、移動ウィンドウセレクタ２４２に大域的な相関ピークを出力する。移動ウィンドウセレクタ２４２は、入力画像を移動させ、入力画像の複数の部分を出力する。そこにおいて各部分は移動ウィンドウのサイズ及び移動ウィンドウの現在の位置に対応する。区分的自己相関判定装置２４３は、その複数の部分を入力し、各部分毎の局所的な自己相関を出力する。シフト画像ジェネレータ２４４は、局所的な自己相関及びその複数の部分を入力し、各部分ごとにシフトされた画像を出力する。透かし取り出し装置２４５は、その複数の部分及びそれに対応するシフトされた画像を入力し、透かしが目に見える複数の組み合わせられた部分を出力する。画像視覚装置２４６は、複数の組み合わせられた部分を出力画像に結合する。
【００２２】
大域的自己相関判定装置２４１はメモリ２３０内に存在する画像データを用いて、入力画像の自己相関におけるピークを探索することによって入力画像のための大域的な自己相関を決定し、その画像がハーフトーン画像であるか否かを決定する。その画像がハーフトーン画像である場合、大域的自己相関判定装置２４１はハーフトーン画像を生成するために使用されたハーフトーンスクリーンのサイズ及びオリエンテーション（配向）を推定する。次に、移動ウィンドウセレクタ２４２は、画像の部分を選択するためにその画像を選択し、その上に移動ウィンドウを移動する。次に区分的自己相関判定装置２４３は、移動ウィンドウセレクタにより選択された画像の各部分ごとに、入力画像のその選択された部分の局所的な自己相関を決定する。次にシフト画像ジェネレータ２４４は、移動ウィンドウセレクタにより選択された各部分ごとに、シフトされた画像を生成する。次に透かし取り出し装置２４５は、移動ウィンドウセレクタにより選択された画像の各部分ごとに、埋め込まれた電子透かしを取り出す。画像視覚装置２４６は、結果として生じた画像を視覚化のために正規化する。次に結果として生じる画像はメモリ２３０に格納される。
【００２３】
図５は、図４の大域的自己相関判定装置２４１をより詳細に示す。大域的自己相関装置２４１は、ピーク判定装置２４１１、ハーフトーン判定装置２４１２、及びハーフトーン推定装置２４１３を含む。大域的な自己相関は、相関ピークを検出するために画像を探索するピーク判定装置２４１１で開始される。これらのピークを検出すると、ハーフトーン判定装置２４１２はその画像がハーフトーンであるか否かを判定する。ハーフトーン判定装置２４１２がその画像をハーフトーンと判定すると、ハーフトーン推定装置２４１３はハーフトーンのサイズ及びオリエンテーションを推定する。ハーフトーン判定装置がその画像をハーフトーンではないと判定すると、ハーフトーン判定装置２４１２はコントローラ２２０に信号を出力し、その入力画像の処理を停止させる。
【００２４】
図６は、図４の区分的自己相関判定装置２４３をより詳細に示す。区分的自己相関判定装置２４３は、移動ウィンドウポジショナ（位置決め装置）２４３１、画像クロッパー（刈込み装置）２４３２、平均判定装置２４３３、平均減算装置２４３４、局所化自己相関判定装置２４３５、ピークロケータ２４３６、及び相関判定装置２４３７を含む。移動ウィンドウセレクタ２４２によって移動ウィンドウが選択されると、区分的自己相関判定装置２４３の作動は、その選択されたウィンドウを入力画像全体にわたって移動することから始まる。移動ウィンドウポジショナ２４３１が、画像全体にわたってその選択されたウィンドウを移動すると、新しいウィンドウ位置毎に、画像クロッパー２４３２は移動ウィンドウ内の画像の部分までその画像の端を裁ち切る。次に、平均判定装置２４３３が、画像のその部分の平均を決定する。その後、平均減算装置２４３４は、画像のその部分から平均を減ずる。次に、局所化自己相関判定装置２４３５は、画像のその部分の局所的な自己相関を判定する。その後、ピークロケータ２４３６は、大域的自己相関判定装置２４１により推定されたポイントの近くに、画像のその部分のための局所的ピークを検出する。最後に、相関判定装置２４３７は、画像のその部分の局所的最大相関を決定する。
【００２５】
結果として生じる画像は、入力画像のプリントされた又はコピーされたバージョンであり得、また出力装置４００はプリンタであり得る。同様に、出力装置４００は、結果として生じる画像の電子バージョンを見られるように表示することが可能なモニターであり得る。更に、スキャナ３００、透かし抽出装置２００、及び出力装置４００は、デジタル写真複写機等の単一の装置に組み込まれる構成要素であり得る。
【００２６】
同様に出力装置４００は、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、イントラネット、インターネット、又は他のあらゆる分散型ネットワーク上のサーバー又は他のノードであり得る。この場合、結果として生じる画像は、ネットワーク上に電子形式で転送され格納される。最後に、リンク４１０は、出力装置４００又は他のあらゆる画像出力又は表示装置への、又はネットワークへの有線又は無線のリンクであり得る。従って、出力装置４００及びリンク４１０は、結果として生じる電子画像を透かし抽出装置２００から受信及び出力、又は格納可能なあらゆる公知の構成要素であり得る。
【００２７】
図７は、プリントされたコピーに変換された画像から埋め込まれた透かしを取り出すための本発明の方法を概説する。ステップＳ１０００から始まり、制御はプリントされたコピー画像が走査されるステップＳ１１００に続く。画像が既に電子フォーマットである場合、制御は直接ステップＳ１２００に飛ぶことが理解されなければならない。
【００２８】
ステップＳ１２００では画像が分析され、その画像がハーフトーン画像であるか否かを判定し、そしてその画像の大域的な自己相関を推定する。次に、ステップＳ１３００において、移動ウィンドウが選択される。移動ウィンドウのサイズは、大域的な自己相関分析の推定に基づく。その後、画像は画像全体にわたって移動ウィンドウを繰り返し当てられることによって、更に分析される。各繰り返し処理の初めに、画像の次の移動ウィンドウサイズの部分がステップＳ１４００で選択される。その後ステップＳ１５００において、画像の選択された移動ウィンドウサイズの各部分ごとに区分的な局所化自己相関が決定される。制御は次にステップＳ１６００に続く。
【００２９】
ステップＳ１６００では、局所化自己相関判定の結果に基づいて、局所的ピークの推定が、画像の選択された各部分ごとに決定される。その選択された部分のために決定された局所化自己相関のピーク値に基づいて、シフトされた画像が、画像の選択された各部分ごとに生成される。次に、ステップＳ１７００で、埋め込まれた透かしが取り出される。その後、ステップＳ１８００で、取り出された透かしと共に画像の選択された部分を含んでいるデータが正規化され、後に行なわれる視覚化のためにメモリに格納される。ステップＳ１９００では、制御ルーチンは、画像全体が選択され分析されたか否かを判定する。もしされていない場合には、制御はステップＳ１４００に戻る。反対に、画像全体が分析された場合には、制御はステップＳ２０００に続く。制御ルーチンはステップＳ２０００で停止する。
【００３０】
入力装置の解像度は、プリントされた入力コピー画像の解像度と一致する必要はない。更に重要なことには、入力装置の解像度は、プリントされたコピー画像の解像度より低くてもよい。以下で論じられるように、本発明のシステム及び方法は、４００ｄｐｉでプリントされ、３００ｄｐｉで走査された画像から透かしをうまく検出できる。更に、プリントされたコピー画像を走査するために使用される入力装置の解像度が増加すると、信号対ノイズ比は増加し、結果として生じる画像における取り出された透かしのコントラストが強められる。
【００３１】
ハーフトーン化処理の周期性のために、ステップＳ１２００で決定されるハーフトーン画像の大域的な自己相関は、幾つかの位置でピーク値を呈する。画像が透かし埋め込み処理以降、変わらぬデジタルフォーマットのままである場合、これらの自己相関ピークは２次元コーム（くし型）関数として正確に検出される。例えば、図１に示されるハーフトーン画像１００は、ｘ及びｙの両方向への周期性が９０ピクセルを有する確率的ハーフトーンスクリーンにより生成された。従って、画像１００の自己相関ピークは、ｘ及びｙの両方向に９０ピクセル分離を有する２次元コーム関数として示される。このコーム関数の存在、及びその周期性とオリエンテーションとを決定するために、（０，０）位置以外の自己相関ピークが探索される。図１に示される例示画像では、（９０，０）及び（−９０，０）での２つの自己相関ピークは水平軸上に検出され、（０，９０）及び（０，−９０）での２つのピークは垂直軸上に検出される。
【００３２】
しかし、ハーフトーン画像がハードコピーフォーマットに変換された場合、即ちハーフトーン画像がデジタル領域から外に出ると、プリント及び／又はコピー処理、並びにそのハーフトーン画像をデジタル領域に再変換するための走査処理は、再生されたデジタル画像に未知のスケーリング、回転、歪み、及びノイズをもたらし得る。例えば、図１に示されるハーフトーン画像１００は、白黒プリンタにより４００ｄｐｉでプリントされ、スキャナにより、やはり４００ｄｐｉで走査された。理論的には、水平及び垂直の軸上の４つの自己相関関数のピークは、（９０，０）、（−９０，０）、（０，９０）及び（−９０，０）の位置のままであろう。実際の大域的な自己相関を探索すると、２つの相関ピークは水平軸に近接する（８９，１）及び（−８９，１）で検出され、２つのピークは垂直軸に近接する（−１，９０）及び（１，９０）で検出される。従って、埋め込まれた透かしが上述のように水平配列の確率的スクリーンにより生成されたと仮定すると、区分的自己相関判定装置２４３による局所的相関ピークの探索は、画像の９０×９０ピクセルの各部分の（８９，１）のポイントの周囲のみの探索にまで削減することができる。
【００３３】
この探索処理は、垂直のオリエンテーション又は複数のオリエンテーションをも有する埋め込まれた透かしを包含するように簡単に変更され得ることが理解されなければならない。更に、本発明のシステム及び方法は、電子透かしをカラー画像から取り出すことを含む。カラープリントで、即ちＣＭＹＫ画像の各色分離層毎に同一のハーフトーンスクリーンを使用することによって、カラー画像内に埋め込まれた透かしの検出は、上述された処理と同様に実行される。しかし、各色分離層ごとに異なるハーフトーンスクリーンが使用される場合、取り出し処理は各色分離層上で個々に実行されなければならない。
【００３４】
ステップＳ１３００で使用される移動ウィンドウは、隣接する２つの相関するハーフトーンパターン部分を包含する領域を含むのに十分な大きさでなければならない。例えば、図１に示される画像１００では、移動ウィンドウは１００×２０ピクセルの小ささから２５６×２５６ピクセルの大きさまで変化し得る。より大きい移動ウィンドウは、ステップＳ１５００で実行される局所的区分的自己相関判定において、より高い信号対ノイズ比、及びより高い処理速度をもたらす。対照的に、より小さい移動ウィンドウは、入力画像が大きい歪みを被る場合に、よりよい結果をもたらす。しかし、小さいウィンドウは、区分的な局所化自己相関判定を遅くする。図１に示される例示画像１００をプリンタ及びスキャナの解像度がどちらも４００ｄｐｉで処理する際に、１００×５０の任意の移動ウィンドウサイズが選択された。しかし、「移動」ウィンドウは、上述の欠点のために、少なくとも透かしが取り出される予定のフル画像と同程度の大きさであり得ることが理解されなければならない。
【００３５】
ステップＳ１６００でのシフトされた画像の生成は、従来の方法を使用して達成され得ることが理解されなければならない。しかし、水平位置ｉ及び垂直位置ｊに配置されるそれぞれの異なるウィンドウごとにシフトされた画像を生成する好ましい実施の形態では、透かしを取り出すために、そのウィンドウのシフト画像がそのウィンドウの入力画像から減算される。即ち、
Ｇ_res（ｉ，ｊ）＝Ｇ_shift（ｉ，ｊ）−Ｇ（ｉ，ｊ）
である。そこにおいて、
Ｇ_res（ｉ，ｊ）は、その画像において透かしが目に見える、位置（ｉ，ｊ）に対する結果の画像データであり、
Ｇ_shift（ｉ，ｊ）は、元の位置（ｉ，ｊ）のシフト画像データであり、
そしてＧ（ｉ，ｊ）は元の位置（ｉ，ｊ）のオリジナル画像データである。
【００３６】
図８は、図７のステップＳ１２００に示される本発明の大域的な自己相関判定を実行するための１つの方法をより詳細に概説する。制御はステップＳ１２００で開始され、ステップＳ１２１０に続く。ステップＳ１２１０では、入力画像における大域的なピークが探索される。
【００３７】
次にステップＳ１２２０で、その画像がハーフトーンであるか否かの判定が、ＤＣ（直流）条項に起因する以外の局所的相関ピークを探索することによって行なわれる。画像がハーフトーンである場合、ハーフトーンソースの原点（０，０）に対して左右対称であるその自己相関の少なくとも２つのピークは、絶対値の測定に関してそれらのピークの近傍部の平均値よりかなり上に位置するであろう。画像がハーフトーンでない場合には、制御はステップＳ１２５０に飛び、そこで制御はステップＳ１９００に戻される。ステップＳ１２２０で、画像がハーフトーン画像であると判定されると、制御はステップＳ１２３０に続く。ステップＳ１２３０では、ハーフトーン画像のサイズ及びオリエンテーションが推定される。次にステップＳ１２４０で、制御はステップＳ１３００に戻される。
【００３８】
図９は、図４のステップＳ１５００に示される本発明の画像のための区分的自己相関を決定するための１つの方法をより詳細に概説する。移動ウィンドウは、ステップＳ１３００で選択された。画像の現在の移動ウィンドウサイズの部分は、ステップＳ１４００で選択された。特に、ステップＳ１４００では、選択されたウィンドウは入力画像内の初期位置（ｉ，ｊ）に配置され、この移動ウィンドウの現在の位置での入力画像は、移動ウィンドウのサイズに縁を切り取られる。従って、区分的自己相関はステップＳ１５００で開始され、ステップＳ１５１０へ進む。ステップＳ１５１０では、移動ウィンドウの現在の位置で縁が切り取られた画像の平均が決定される。その後、ステップＳ１５２０で、移動ウィンドウの現在の位置での平均が、縁が切り取られた入力画像から減算される。次に、ステップＳ１５３０で、縁が切り取られ平均が減算された画像の自己相関が決定される。制御はその後、ステップＳ１５４０に続く。
【００３９】
ステップＳ１５４０では、局所的な自己相関ピークが、ステップＳ１２００での大域的な自己相関判定により推定されたポイントの近くで探索される。その後ステップＳ１５５０で、局所的な相対ピークの位置を決定するためにノイズレベルのためのしきい値が比較される。ノイズレベルのためのしきい値は約２．０σであり、σは（０，０）及びその直ぐ近傍位置での自己相関を除く現在のウィンドウ位置で算出された自己相関の二乗平均である。ピーク値がしきい値未満の場合、制御はステップＳ１５６０に続く。一方、ピーク値がしきい値より大きい場合は、制御はステップＳ１５７０に飛ぶ。
【００４０】
ステップＳ１５６０では、ステップＳ１２００での大域的な自己相関推定が、後にステップＳ１６００で行なわれる処理での現在のウィンドウ位置のために使用される。ステップＳ１５７０では、ピークを推定するために放物線補間が使用される。制御はその後、ステップＳ１５８０に続く。ステップＳ１５８０では、制御は図７のステップＳ１６００に戻る。
【００４１】
ステップＳ１５７０では、放物線補間が、正確な最大自己相関位置を推定するために使用される。放物線補間は、次の数式により定義されるのが好ましい。
x_acc=i_p+0.5・[f(i_p+1,j_p)-f(i_p-1,j_p)]/[2・f(i_p,j_p)-f(i_p+1,j_p)-f(i_p-1,j_p)]
y_acc=j_p+0.5・[f(i_p,j_p+1)-f(i_p,j_p-1)]/[2・f(i_p,j_p)-f(i_p,j_p+1)-f(i_p,j_p-1)]
ここにおいて、
f(i,j)は、現在の部分（ｉ，ｊ）のために計算された自己相関関数であり、
(i_n,j_n)は、現在の部分内のピーク位置であり、
そして(x_acc,y_acc)は、現在の部分内の正確な最大位置の推定である。
しかし、この補間を実行する他の方法があることが理解されなければならない。
【００４２】
ステップＳ１６００では、ステップＳ１５００で推定されたピーク位置を用いて、走査された画像のシフトされたバージョンを、次の数式により生成することができる。

ここにおいて、
w₁={1.0-[x_acc-int(x_acc)]}・{1+[y_acc-int(y_acc)]}
w₂=[x_acc-int(x_acc)]・{1-[y_acc-int(y_acc)]}
w₃={1.0-[x_acc-int(x_acc)]}・[y_acc-int(y_acc)]
w₄=[x_acc-int(x_acc)]・[y_acc-int(y_acc)]
であり、そしてG(i,j)は入力画像である。
シフト値x_acc及びy_accは、(i,j)及び(i+x_acc,j+y_acc)の双方が包含される対応する現在の部分のための区分的自己相関判定から決定される。
【００４３】
図１０及び１１は、図５から７に概略が示されたような埋め込まれた透かしの取り出し例を示す。上述された方法は、４００ｄｐｉのプリンタによってプリントされ、３００及び４００ｄｐｉの両方のモードで走査されたハーフトーン画像上で実施された。図１０は、本発明の方法を４００ｄｐｉで走査され、４００ｄｐｉでプリントされた画像上で実行することにより生じる画像５００を表す。取り出された透かし５１０は、はっきりと目に見える。図１１は、本発明の方法を３００ｄｐｉで走査され、４００ｄｐｉでプリントされた画像上で実行することにより生じる画像６００を表す。取り出された透かし６１０もまた、はっきりと目に見える。
【００４４】
比較すると、図１２に示されるように、大域的な自己相関によって決定された一定のシフトを画像１００の全体に適用することによって透かしを取り出す努力は、プリント及び走査がどちらも４００ｄｐｉで行なわれた画像７００のような結果となる。Ｘロゴの透かし７１０は、図１２に示される画像の左側の部分でのみ、はっきり目に見えることに留意すべきである。
【００４５】
図３に示されるように、透かし抽出装置２００は、プログラムされた汎用コンピュータで実現されるのが好ましい。しかし、透かし抽出装置２００は、特殊用途向けコンピュータ、プログラムされたマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ及び周辺装置集積回路素子、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）又は他の集積回路、デジタル信号プロセッサ、ディスクリート（離散）素子回路等のハードワイヤード（物理的に組み込まれた）電子又は論理回路、例えばＰＬＤ（プログラム可能論理回路）、ＰＬＡ（プログラム可能論理回路）、ＦＰＧＡ（書替え可能ゲートアレイ）又はＰＡＬ（プログラム可能アレイ論理）等のプログラム可能な論理回路等で実現することが可能である。一般に、有限状態装置を実現でき、従って図５から７に示されるフローチャートを実現できるあらゆる装置が、透かし抽出装置２００を実現するために用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】不可視な、即ち埋め込まれた電子透かしを含んでいるハーフトーン画像である。
【図２】本発明の方法を使用して取り出される埋め込まれた透かしを示す画像である。
【図３】本発明の透かし検出装置の機能ブロック図である。
【図４】図３の自己相関装置をより詳細に示している機能ブロック図である。
【図５】図４の大域的自己相関判定装置をより詳細に概説している機能ブロック図である。
【図６】図４の区分的自己相関判定装置をより詳細に概説する機能ブロック図である。
【図７】本発明の透かし取り出し処理を概説しているフローチャートである。
【図８】図７の大域的な自己相関判定ステップをより詳細に概説するフローチャートである。
【図９】図７の区分的自己相関判定ステップをより詳細に概説するフローチャートである。
【図１０】第１の走査解像度を使用して取り出された電子透かしを示す画像である。
【図１１】きめの粗い走査解像度を使用して取り出された電子透かしを示す画像である。
【図１２】図１に示される画像から一定のシフトを使用して取り出された透かしを示す画像である。
【符号の説明】
１００ 不可視の電子透かしを含む画像
１００’ 処理画像
１１０ 電子透かし
２００ 透かし抽出装置
２４０ 自己相関装置
２４１ 大域的自己相関装置
２４２ 移動ウィンドウセレクタ
２４３ 区分的自己相関判定装置
２４４ シフト画像ジェネレータ
２４５ 透かし取りだし装置
２４６ 画像視覚化装置
３００ 画像入力装置
４００ 画像出力装置
４１０ リンク

Claims (5)

1. 埋め込まれた不可視の電子透かしを画像から回復する方法であって、
   前記画像全体の大域的な自己相関を分析するステップと、
   前記大域的な自己相関分析の結果に基づいて決定されたサイズであるウィンドウを選択するステップと、
   前記ウィンドウのサイズに対応する前記画像の現在の部分を選択するステップと、
   前記現在の部分のために前記画像の区分的な局所的自己相関を分析するステップと、
   前記現在の部分のシフトされた画像を生成するステップと、
   前記現在の部分の前記埋め込まれた透かしを取り出すステップと、
   前記画像の全体が分析されるまで、新しい現在の部分に対し、前記部分の選択、決定、生成及び取り出しステップを繰り返すステップと、
   前記取り出された透かしを含む新しい画像を生成するステップと、
   を含む、埋込み不可視電子透かしの画像からの回復方法。
2. 埋め込まれた不可視の電子透かしを画像から回復する回復システムであって、
   前記画像を入力するための入力手段と、
   前記画像全体の大域的な自己相関を分析するための大域的な自己相関手段と、
   前記画像の複数の部分のそれぞれの区分的な自己相関を分析するための区分的な自己相関手段と、
   前記区分的な自己相関分析に基づいて前記画像の複数の部分のそれぞれのシフトされたバージョンを生成するためのシフト手段と、
   対応する前記シフトされたバージョンの複数の部分に基づいて、取り出された透かしを含んでいる新しい画像を生成するための新画像生成手段と、
   前記取り出された透かしを含んでいる前記新画像を表示するための出力手段と、
   を備えた、埋込み不可視電子透かしの画像からの回復システム。
3. 前記大域的な自己相関の分析が、
   前記画像全体に対して相関ピークを検出し、
   前記検出した相関ピークに基づいて前記画像全体がハーフトーンパターン画像であるか否かを判定し、
   前記判定において前記画像全体がハーフトーンパターン画像である場合、ハーフトーンパターンのサイズ及び配向を推定することを含む、
   請求項１に記載の埋込み不可視電子透かしの画像からの回復方法。
4. 前記ウィンドウのサイズが、隣接する２つの相関するハーフトーンパターンを含みうる大きさに決定される、
   請求項３に記載の埋込み不可視電子透かしの画像からの回復方法。
5. 前記区分的な局所的自己相関の分析が、
   前記選択された画像の現在の部分に対して局所的自己相関を分析し、
   前記大域的な自己相関の分析により検出した相関ピークの近傍で相関ピークを探索することを含む、
   請求項１に記載の埋込み不可視電子透かしの画像からの回復方法。

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