JP3963244B2 - 情報多重化方法・情報抽出方法・これらの装置及びこれらの方法を実行するプログラムを格納した記憶媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はデジタル静止画像或いはデジタル動画像に対する電子透かし等と呼ばれ、視覚的に検出することができない副情報を多重化する情報多重化方法及びこの情報多重化方法で多重化された多重化画像データから副情報を抽出する情報抽出方法・これらの方法を利用して動作する情報多重化装置・情報抽出装置・これらの装置を構成するプログラムを格納した記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より電子透かし等と呼ばれ、デジタル静止画像或いはデジタル動画像、音声等のコンテンツ（主情報）内に人間には知覚できない別の副情報を埋め込む技術がある。
電子透かし技術の概要を図６を用いて簡単に説明する。図６において、１は主情報、２はこの主情報１に重畳させる透かし情報となる副情報である。主情報１に副情報２を重畳して透かし入り画像３を得る。図６では副情報２があたかも見えるが如く表示しているが、現実には副情報２は人間の視覚には全く見ることはできない。
【０００３】
副情報２を主情報１に重畳させる方法には ▲１▼画像の画素等の標本値に直接副情報を埋め込む方法と、▲２▼主情報を一旦周波数領域の情報に変形し、この周波数情報に副情報を埋め込む方法とが考えられている。
図７は▲１▼の方法の概要を簡単に説明するためのフローチャートを示す。主情報１と副情報２を用意し、これら主情報１と副情報２を埋込処理部４で埋込処理を施し、埋め込み処理により透かし入り画像３を得る。
【０００４】
図８は▲２▼の方法の概要を説明するためのフローチャートを示す。この場合には主情報１を周波数変形部５で周波数情報に変形し、埋込処理部６で副情報２を埋め込み、逆変形部７で周波数情報に変形した主情報１を画像データに逆変形し、透かし入り画像３を得る。
これら▲１▼及び▲２▼の何れの埋込処理方法を採るにしても、電子透かしのメディア編集処理に対する耐性は重要な要素となっている。
【０００５】
例えば「特開平１１−１８０６４号公報」「特開平１１−４１５７３号公報」「特開平１１−６９１３３号公報」等では副情報の埋込方法に工夫をこらし、副情報の耐性を向上させようとしている。
図９に「特開平１１−１８０６４号公報」で提案された情報多重化装置の構成を示す。図中１００は主情報源，２００は情報多重化装置、３００は情報埋め込みパラメータ源、４００は出力画像を示す。
【０００６】
情報多重化装置２００は画像分解処理部２０１と、情報多重化処理部２０２と、画像再構成処理部２０３とによって構成される。
画像分解処理部２０１は主情報源１００から入力される主情報（デジタル静止画像或いはデジタル動画像）の画像を情報多重化処理部２０２で取り扱うことができる画素サイズに分割する。つまり、例えば主情報がデジタル動画像の場合は動画像を各フレームの画像に分離し、このフレーム画像を複数のブロック画像に分解する動作を実行する。
【０００７】
情報多重化処理部２０２は画像分解処理部２０１から送られてくるブロック画像毎に情報埋め込みパラメータ源３００から与えられる情報埋め込みパラメータ（例えば乱数）を用いて副情報を乱数化し、各ブロック画像に副情報を埋め込む。
画像再構成処理部２０３では分解したブロック画像を元の画像に再構成し、出力画像４００を出力する。
【０００８】
図１０は同公報に開示された情報抽出装置の構成を示す。６００は情報抽出装置を示す。情報抽出装置６００は原画像源５００から原画像が、また多重化画像源７００から多重化画像が更に情報抽出パラメータ源８００から情報抽出パラメータが入力されて副情報９００を出力する。
情報抽出装置６００は差分画像作成部６０１と、画像分解処理部６０２と、情報抽出処理部６０３と、副情報再構成処理部６０４とによって構成される。差分画像作成部６０１は原画像源５００から入力される原画像（主情報源１００から出力される画像と同じ）と副情報が多重化されている多重化画像の各画素値の差の画像を作成する。
【０００９】
画像分解処理部６０２は情報多重化装置２００に設けた画像分解処理部２０１と同じ処理方法により画像を複数のブロック画像に分解する。分解された各ブロック画像は情報抽出処理部６０３に入力する。
情報抽出処理部６０３は各ブロック画像毎に情報抽出パラメータ源８００から入力される情報抽出パラメータを使って各ブロック画像毎に埋め込まれている副情報を再現する。各ブロック画像毎に再現された副情報は副情報再構成処理部６０４で再構成され、副情報９００を出力する。尚、図１０では「特開平１１−１８０６４号公報」に開示された例として多重化画像と原画像との差を求めて副情報を抽出する方式の情報抽出装置を説明したが、多重化画像から直接、副情報を読み取る方式の情報抽出装置も従来から存在し、必ずしも図１０に示した情報抽出装置が一般的な情報抽出装置であるとは限らない。
【００１０】
情報抽出処理装置６００における副情報の抽出条件は以下の如くである。
Ｉ、画像分解処理部２０１と６０１の分解処理方法が一致していること、
II、情報埋め込みパラメータ源３００から出力される情報埋め込みパラメータと、情報抽出パラメータ源８００から出力される情報抽出パラメータとが同一であること、
である。
【００１１】
これらの条件ＩとIIが満たされない限り副情報９００を抽出することはできない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来より、副情報を抽出する条件として上記したＩとIIの条件を付しているが、これらの二つの条件が解読された場合には副情報を抽出することが可能となり、副情報を削除したり、変形させたりする改ざんが可能となる。
この発明の目的は副情報の抽出条件を比較的簡単な方法により更に厳しくし、副情報の抽出を可能な限り難しくし、副情報の耐性を向上させることを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１では、デジタル画像データによって構成される主情報に視覚的に検出されない副情報を多重化する過程において、
主情報の画像サイズが設定した画素数を持つ画像サイズに等しいか否かを比較判定しその判定結果に従って主情報の画像サイズを設定した画像サイズに変形し、この変形された画像サイズにおいて副情報を主情報に多重化処理する情報多重化方法を提案する。
【００１４】
この発明の請求項２では、主情報を読み込む主情報読取手段と、
主情報に多重化し視覚的に検知されない副情報を入力する副情報入力手段と、
主情報の画像サイズが予め設定した画像サイズより大きいか小さいかを比較判定する画像サイズ比較判定手段と、
この画像サイズ比較判定手段の判定結果に応じて主情報の画像サイズを設定した画像サイズに変形する画像サイズ変形手段と、
この画像サイズ変形手段で設定した画像サイズに変形された主情報に副情報を多重化する多重化処理手段と、
多重化された多重化画像を元の画像サイズに戻す画像サイズ修復手段と、
によって構成した情報多重化装置を提案する。
【００１５】
この発明の請求項３では、デジタル画像からなる主情報を読み込む主情報読込プログラムと、
主情報に多重化する副情報を読み込む副情報読込プログラムと、
主情報読込プログラムで読み込んだ主情報の画像サイズが予め設定した画像サイズより大きいか小さいかを比較判定する画像サイズ比較判定プログラムと、
この画像サイズ比較判定プログラムの判定結果にしたがって主情報の画像サイズを予め設定した画像サイズに変形する画像サイズ変形プログラムと、
設定した画像サイズに変形された主情報に副情報を多重化する多重化プログラムと、
多重化された多重化画像を，元の画像サイズに戻す画像サイズ修復プログラムと、
を格納した記憶媒体を提案する。
【００１６】
この発明の請求項４では視覚的に検知されない副情報が多重化された多重化画像から副情報を抽出する過程において、入力された多重化画像を予め設定した特定の画像サイズに変形し、この特定の画像サイズにおいて副情報を抽出する処理を施す情報抽出方法を提案する。
この発明の請求項５では、副情報が多重化されている多重化画像を取り込む画像取り込み手段と、
特定した画像サイズを設定する画像サイズ設定手段と、
入力された多重化画像の画像サイズを画像サイズ設定手段に設定した画像サイズに変形する画像サイズ変形手段と、
画像サイズ変形手段で変形した画像サイズにおいて、多重化画像から副情報を抽出する副情報抽出手段と、
によって構成した情報抽出装置を提案する。
【００１７】
この発明の請求項６では、副情報が多重化されている多重化画像を取り込むプログラムと、
画像サイズ設定手段から設定された画像サイズを読み込むプログラムと、
入力された多重化画像の画像サイズを画像サイズ設定手段から読み込んだ画像サイズに変形する画像サイズ変形プログラムと、
画像サイズ変形プログラムで変形した画像サイズの多重化画像から副情報を抽出する副情報抽出プログラムと、
を格納した記憶媒体を提案する。
【００１８】
この発明の請求項７では、請求項２に記載の情報多重化装置に画像サイズ設定手段を設け、この画像サイズ設定手段に設定した画像サイズと、入力された主情報の画像サイズとを比較判定し、その判定結果が画像サイズ設定手段に設定した画像サイズに一致しない場合は、画像サイズ変形手段は主情報の画像サイズを画像サイズ設定手段に設定した画像サイズに変形し、画像サイズ修復手段は画像サイズ変形手段が変形した画像サイズを主情報の画像サイズに修復する情報多重化装置を提案する。
【００１９】
【作用】
この発明の請求項１及び２で提案した情報多重化方法及び情報多重化装置によれば多重化処理の前に主情報の画像サイズを特定の画像サイズに変形させ、この変形した画像サイズのデジタル画像に副情報を多重化する多重化処理を施したから、副情報の抽出側ではこの特定の画像サイズを再現しない限り副情報を抽出し、読み取ることはできない。従って従来の技術で説明した条件IIの情報抽出パラメータの数が１個追加された形態となり、副情報の読み取りがより一層困難化される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明の請求項２で提案する情報多重化装置を説明するための概略図である。この情報多重化装置の構成及びその動作を説明することにより請求項１で提案した情報多重化方法も理解できよう。
図１に示す実施例では動画像を主情報とし、この主情報の１フレーム毎に副情報を多重化する場合の実施例を示すが、特にこの発明では動画像に限定するものでないことを明らかにしておきたい。従って、図１に示す実施例では主情報源１０は動画像をデジタル信号で出力するデジタル動画像信号源を示す。
【００２１】
２０はこの発明による情報多重化装置を示す。情報多重化装置２０に主情報源１０から主情報１１が入力される。図２Ａにデジタル動画像で構成される主情報の一例を示す。１１は主情報を示し、ここでは動画像であるから各フレームの画像１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ・・・が連続した形態で入力される。
情報多重化装置２０はこの実施例では主情報読み取り手段２１と、動画像分解手段２２と、画像サイズ比較判定手段２３と、画像サイズ変形手段２４と、多重化装置２５と、画像サイズ修復手段２６と、動画修復手段２７とによって構成した場合を示す。
【００２２】
この発明の特徴とする構成は多重化装置２５の前段に画像サイズ変形手段２４を設けた点と、多重化装置２５の後段に画像サイズ修復手段２６を設けた点である。以下に各部の構成及び動作を説明し、画像サイズ変形手段２４及び画像サイズ修復手段２６を設けたことによる作用効果を明らかにする。
主情報読み取り手段２１は例えばバッファメモリのような画像メモリで構成することができ、この主情報読み取り手段２１に主情報源１０から入力される連続動画像１１（図２Ａ）を読み込む。
【００２３】
動画像分解手段２２は主情報読み取り手段２１に読み込んだ動画像を各フレーム毎の主情報１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、・・・・・に分解する（図２Ｂ）。
図９に示した従来の情報多重化処理装置２００ではこの動画像分解手段２２の存在を示していないが、動画像に副情報を多重化するものとすればこの動画像分解手段２２に相当する手段が存在し，この動画像分解手段によりフレーム画像に分解した主情報１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、・・・・・を多重化装置２５に直接入力し、多重化処理を施す構成となる。
【００２４】
この発明では先ず動画像分解手段２２でフレーム画像に分解した主情報１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、・・・・・を画像サイズ比較判定手段２３で予め設定した画像サイズと比較し、設定した画像サイズと一致しない場合は画像サイズ変形手段２４で予め設定した画像サイズに変形する。
画像サイズの設定は画像サイズ設定手段３０で設定する。設定手段３０としては例えばキィーボードのような入力手段と、この入力手段から入力した数値を記憶しておくメモリによって構成することができる。従って、画像サイズ設定手段３０に設定する画像サイズは任意の値に設定することができる。つまり、フレーム画像に分解した主情報１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、・・・・・の各画像サイズに対して拡大・縮小の任意のサイズに設定することができる。
【００２５】
図２Ｃはその様子を示す。図２Ｃに示す１１Ａは入力された主情報１１Ａ（１１Ｂ以下は省略）を示す。図２Ｃに示す１２は画像サイズ変形手段２４で目的とする画像サイズに変形した画像を示す。従ってこの例では画像サイズ設定手段３０に設定した画像サイズはフレーム画像に分解した主情報１１Ａの画像サイズより小さい場合を示す。１３は設定した画像サイズが主情報１１Ａの画像サイズより大きい場合を示す。
【００２６】
画像サイズの変更は従来からよく知られている例えば最近傍法或いは線型補間法等の補間処理によって画素数の変更することによって行うことができる。画像サイズの変更比としては例えば１００×１００画素を９５×９５画素に、或いは１００×１００画素を８２×８２画素に、等のように任意の画像サイズに設定することができる。
【００２７】
画像サイズ変形手段２４で目的とする画像サイズに変形された主情報１２は多重化装置２５に入力され、この多重化装置２５で透かしとなる副情報を多重化する。多重化装置２５で行う多重化方法としては図７と図８で説明したように画素情報に直接副情報を埋め込む方法或いは主情報を周波数領域のデータ列に変形し、この周波数領域のデータ列に副情報を埋め込む等の何れの方法を採る多重化装置を用いることができる。
【００２８】
この実施例ではブロック画像分解処理手段２５Ａと、多重化手段２５Ｂと、画像再構成処理手段２５Ｃを具備して構成した多重化装置を用いた場合を示す。
ブロック画像分解処理手段２５Ａは画像サイズ変形手段２４から送られてくる主情報１２を図３Ａに示すように多重化処理の単位となる複数の画像ブロック１４に分解する。
【００２９】
多重化手段２５Ｂは各画像ブロック１４に副情報４１を埋め込み多重化する。副情報４１は副情報入力手段４０から入力される。これと共に、この実施例では鍵情報源５０から鍵情報５１を入力し、鍵情報５１によって例えば副情報４１を埋め込む位置を乱数化し、副情報の耐性を向上させる多重化方法を用いた場合を示す。
【００３０】
図３Ｂに副情報４１を多重化した画像ブロック１５を示す。多重化手段２５Ｂで副情報４１を埋め込んだ画像ブロック１５は画像再構成処理手段２５Ｃに送り込まれ、この画像再構成処理手段２５Ｃで元の画像１６（図３Ｃ）の画像サイズを持つ画像１６（図３Ｃ）を再構成する。
尚、図３に示した例では副情報４１を各画像ブロック１４に共通に埋め込んだ状態を示したが、図３Ｄに示すように、再構成された画像１６の全体に一つの副情報４１を埋め込む方法もある。
【００３１】
画像再構成処理手段２５Ｃで再構成された画像１６は画像サイズ修復手段２６に入力される。画像サイズ修復手段２６では画像サイズ変形手段２４で変形させた画像サイズを画像サイズ設定手段３０に設定した画像サイズに従って元の画像サイズの画像１７に修復する（図４Ａ）。
画像サイズが修復された画像１７は動画修復手段２７でフレーム毎に連結され、副情報４１が多重化された動画像１８（図４Ｂ）として出力される。
【００３２】
尚、図１に示した実施例では画像サイズ比較判定手段２３を動画像分解手段２２の後段に設けた例を説明したが、動画像分解手段２２の前段側に設けてもよく、図１の構成に限定されるものではない。
図５はこの発明の請求項５で提案する情報抽出装置の実施例を示す。図５に示す符号７０はこの発明で提案する情報抽出装置を示す。この実施例に示す情報抽出装置７０は画像取り込み手段７１と、動画像分解手段７２と、画像サイズ変形手段７３と、ブロック画像分解手段７４と、副情報抽出手段７５と、によって構成した場合を示す。
【００３３】
画像取り込み手段７１は多重化画像源６０から副情報が多重化されている動画像を取り込む。画像取り込み手段７１に取り込んだ多重化画像は動画分解手段７２でフレーム画像に分解される。
フレーム画像に分解された多重化画像は，画像サイズ変形手段７３で画像サイズを変形する。この変形先の画像サイズは画像サイズ設定手段８０に設定した画像サイズである。つまり、画像サイズ設定手段８０には，図１に示した情報多重化装置２０に設けた画像サイズ設定手段３０に設定した画像サイズと全く同一の画像サイズを設定し、この設定した画像サイズに多重化画像の画像サイズを変形する。
【００３４】
画像サイズ変形手段７３で特定の画像サイズに変形した多重化画像をブロック画像分解手段７４に入力し、フレーム画像を複数のブロック画像（図３Ｂに示す１５に相当する）に分解する。
ブロック画像分解手段７４で分解したブロック画像は多重化時のブロック画像１５の画像サイズと一致し、この状態で副情報抽出手段７５は例えば鍵情報源９０から出力される鍵情報９１を使って副情報を抽出し、副情報４１を出力する。ここで用いた鍵情報９１は多重化時に用いた鍵情報９１と全く同じ鍵情報を用いる。多重化時に用いた鍵情報を用いることにより多重化画像に埋め込まれている副情報４１が読み出され、抽出することができる。
【００３５】
尚、図５では図１に示した画像サイズ比較判定手段２３に相当する構成を付加しない方式で説明したが、図５に画像サイズ比較判定手段を付加してもよい。また、この説明を図１０に示した情報抽出装置に適用することができることは容易に理解できよう。
情報抽出装置７０で副情報４１を読み取ることができる条件は以下の如くである。
【００３６】
Ｉ、ブロック画像分解手段２５Ａとブロック画像分解手段７４のブロックの分解数が一致していること、
II、鍵情報５１と９１が一致していること。
多重化時にブロック画像分解手段２５Ａに入力する画像サイズと、情報抽出時にブロック画像分解手段７４に入力くする画像の画像サイズとが一致していること、
上記したように条件IIに「画像サイズの一致」という情報抽出パラメータが付加された。従って、この発明によれば副情報４１を読み取ることができる条件は上記したブロックの分解数の一致と、鍵情報の一致と、画像サイズの一致の条件が揃わなければならないため、画像サイズ設定手段３０に設定する画像サイズを公開しなければ副情報を読み取るための条件が益々複雑となり、この結果副情報の耐性を向上させることができる。また、設定する画像サイズを時々変更することにより副情報の読み取りを益々困難化させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば従来から副情報を読み取ることができる条件として、上記した条件ＩとIIに加えてIII の条件が付加されるため、副情報を抽出し、読み取る条件が益々複雑となり、解読を難しくすることができる。この結果、副情報を削除したり変形させたりする改ざんを防ぐことができ副情報の副情報の耐性を更に一層向上させることができる利点が得られる。
【００３８】
ここで実験結果をひとつ示す。表１及び表２は，電子透かしを埋め込んだデジタル動画像を様々なフレーム画像サイズの拡大縮小処理を施し、電子透かしの耐性を測定した結果である。実験の条件として、対象となるデジタル動画像は，研究会などでよく用いられるBus, Mobile and calender, MIT sequence(girl)の１００フレーム，フレーム画像サイズ３５２×２４０画素とし、電子透かし読み取り処理は統計的手法を用いて、９９．９９％の確率で正しい場合のみを透かし有りと判定している。また、電子透かし埋込及び読み取り処理内で用いた画像サイズ変形処理は、周辺４画素からの最近傍法を用いている。
【００３９】
表中の数値は，正しく透かし情報を抽出したフレーム数であり、それ以外のフレームは透かし無しと判定（透かしが消去）したものである。縦横の項目は、入力画像に対する規準化フレームのフレーム画像サイズ比を表している。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
これら表の結果において、フレーム拡大処理に関しては、画像のエネルギーがほぼ保存されてるため、ほとんどの場合ですべてのフレームから透かし読み取りに成功している。フレーム画像の変形処理として、本実験では、最近傍法と線形補間法を用いて透かし画像に対する攻撃を加えてみたが、いずれの場合も透かし情報は多少差があるが、極端な画像変形を除いて透かし情報が存続した。特にフレーム画像の拡大縮小処理によく用いられる線形補間法の場合では、デジタル動画像の画品質が他の方法に比べ良好であるため、結果的に透かしの劣化が少なくなり、結果として多くのフレームから透かし抽出に成功している。この実験より、本発明の有効性が確認されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の請求項２で提案した情報多重化装置の一実施例を説明するためのブロック図。
【図２】図１に示した実施例の動作を説明するための図。
【図３】図２と同様の図。
【図４】図２と同様の図。
【図５】この発明の請求項５で提案した情報抽出装置の一実施例を説明するためのブロック図。
【図６】電子透かし技術の概要を説明するための図。
【図７】一般によく知られている電子透かしの埋め込み処理方法の一つを説明するためのフローチャート。
【図８】一般によく知られている電子透かしの埋め込み処理の他の例を説明するためのフローチャート。
【図９】従来の情報多重化装置を説明するためのブロック図。
【図１０】従来の情報抽出装置を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
１０ 主情報源
１１ 主情報
２０ 情報多重化装置
２１ 主情報読み取り手段
２２ 動画像分解手段
２３ 画像サイズ比較判定手段
２４ 画像サイズ変形手段
２５ 多重化装置
２５Ａ ブロック画像分解処理手段
２５Ｂ 多重化手段
２５Ｃ 画像再構成処理手段
２６ 画像サイズ修復手段
２７ 動画像修復手段
３０、８０ 画像サイズ設定手段
４０ 副情報入力手段
４１ 副情報
５０、９０ 鍵情報源
６０ 多重化画像源
７０ 情報抽出装置
７１ 画像取り込み手段
７２ 動画像分解手段
７３ 画像サイズ変形手段
７４ ブロック画像分解手段
７５ 副情報抽出手段
【発明の属する技術分野】
この発明はデジタル静止画像或いはデジタル動画像に対する電子透かし等と呼ばれ、視覚的に検出することができない副情報を多重化する情報多重化方法及びこの情報多重化方法で多重化された多重化画像データから副情報を抽出する情報抽出方法・これらの方法を利用して動作する情報多重化装置・情報抽出装置・これらの装置を構成するプログラムを格納した記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より電子透かし等と呼ばれ、デジタル静止画像或いはデジタル動画像、音声等のコンテンツ（主情報）内に人間には知覚できない別の副情報を埋め込む技術がある。
電子透かし技術の概要を図６を用いて簡単に説明する。図６において、１は主情報、２はこの主情報１に重畳させる透かし情報となる副情報である。主情報１に副情報２を重畳して透かし入り画像３を得る。図６では副情報２があたかも見えるが如く表示しているが、現実には副情報２は人間の視覚には全く見ることはできない。
【０００３】
副情報２を主情報１に重畳させる方法には ▲１▼画像の画素等の標本値に直接副情報を埋め込む方法と、▲２▼主情報を一旦周波数領域の情報に変形し、この周波数情報に副情報を埋め込む方法とが考えられている。
図７は▲１▼の方法の概要を簡単に説明するためのフローチャートを示す。主情報１と副情報２を用意し、これら主情報１と副情報２を埋込処理部４で埋込処理を施し、埋め込み処理により透かし入り画像３を得る。
【０００４】
図８は▲２▼の方法の概要を説明するためのフローチャートを示す。この場合には主情報１を周波数変形部５で周波数情報に変形し、埋込処理部６で副情報２を埋め込み、逆変形部７で周波数情報に変形した主情報１を画像データに逆変形し、透かし入り画像３を得る。
これら▲１▼及び▲２▼の何れの埋込処理方法を採るにしても、電子透かしのメディア編集処理に対する耐性は重要な要素となっている。
【０００５】
例えば「特開平１１−１８０６４号公報」「特開平１１−４１５７３号公報」「特開平１１−６９１３３号公報」等では副情報の埋込方法に工夫をこらし、副情報の耐性を向上させようとしている。
図９に「特開平１１−１８０６４号公報」で提案された情報多重化装置の構成を示す。図中１００は主情報源，２００は情報多重化装置、３００は情報埋め込みパラメータ源、４００は出力画像を示す。
【０００６】
情報多重化装置２００は画像分解処理部２０１と、情報多重化処理部２０２と、画像再構成処理部２０３とによって構成される。
画像分解処理部２０１は主情報源１００から入力される主情報（デジタル静止画像或いはデジタル動画像）の画像を情報多重化処理部２０２で取り扱うことができる画素サイズに分割する。つまり、例えば主情報がデジタル動画像の場合は動画像を各フレームの画像に分離し、このフレーム画像を複数のブロック画像に分解する動作を実行する。
【０００７】
情報多重化処理部２０２は画像分解処理部２０１から送られてくるブロック画像毎に情報埋め込みパラメータ源３００から与えられる情報埋め込みパラメータ（例えば乱数）を用いて副情報を乱数化し、各ブロック画像に副情報を埋め込む。
画像再構成処理部２０３では分解したブロック画像を元の画像に再構成し、出力画像４００を出力する。
【０００８】
図１０は同公報に開示された情報抽出装置の構成を示す。６００は情報抽出装置を示す。情報抽出装置６００は原画像源５００から原画像が、また多重化画像源７００から多重化画像が更に情報抽出パラメータ源８００から情報抽出パラメータが入力されて副情報９００を出力する。
情報抽出装置６００は差分画像作成部６０１と、画像分解処理部６０２と、情報抽出処理部６０３と、副情報再構成処理部６０４とによって構成される。差分画像作成部６０１は原画像源５００から入力される原画像（主情報源１００から出力される画像と同じ）と副情報が多重化されている多重化画像の各画素値の差の画像を作成する。
【０００９】
画像分解処理部６０２は情報多重化装置２００に設けた画像分解処理部２０１と同じ処理方法により画像を複数のブロック画像に分解する。分解された各ブロック画像は情報抽出処理部６０３に入力する。
情報抽出処理部６０３は各ブロック画像毎に情報抽出パラメータ源８００から入力される情報抽出パラメータを使って各ブロック画像毎に埋め込まれている副情報を再現する。各ブロック画像毎に再現された副情報は副情報再構成処理部６０４で再構成され、副情報９００を出力する。尚、図１０では「特開平１１−１８０６４号公報」に開示された例として多重化画像と原画像との差を求めて副情報を抽出する方式の情報抽出装置を説明したが、多重化画像から直接、副情報を読み取る方式の情報抽出装置も従来から存在し、必ずしも図１０に示した情報抽出装置が一般的な情報抽出装置であるとは限らない。
【００１０】
情報抽出処理装置６００における副情報の抽出条件は以下の如くである。
Ｉ、画像分解処理部２０１と６０１の分解処理方法が一致していること、
II、情報埋め込みパラメータ源３００から出力される情報埋め込みパラメータと、情報抽出パラメータ源８００から出力される情報抽出パラメータとが同一であること、
である。
【００１１】
これらの条件ＩとIIが満たされない限り副情報９００を抽出することはできない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来より、副情報を抽出する条件として上記したＩとIIの条件を付しているが、これらの二つの条件が解読された場合には副情報を抽出することが可能となり、副情報を削除したり、変形させたりする改ざんが可能となる。
この発明の目的は副情報の抽出条件を比較的簡単な方法により更に厳しくし、副情報の抽出を可能な限り難しくし、副情報の耐性を向上させることを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１では、デジタル画像データによって構成される主情報に視覚的に検出されない副情報を多重化する過程において、
主情報の画像サイズが設定した画素数を持つ画像サイズに等しいか否かを比較判定しその判定結果に従って主情報の画像サイズを設定した画像サイズに変形し、この変形された画像サイズにおいて副情報を主情報に多重化処理する情報多重化方法を提案する。
【００１４】
この発明の請求項２では、主情報を読み込む主情報読取手段と、
主情報に多重化し視覚的に検知されない副情報を入力する副情報入力手段と、
主情報の画像サイズが予め設定した画像サイズより大きいか小さいかを比較判定する画像サイズ比較判定手段と、
この画像サイズ比較判定手段の判定結果に応じて主情報の画像サイズを設定した画像サイズに変形する画像サイズ変形手段と、
この画像サイズ変形手段で設定した画像サイズに変形された主情報に副情報を多重化する多重化処理手段と、
多重化された多重化画像を元の画像サイズに戻す画像サイズ修復手段と、
によって構成した情報多重化装置を提案する。
【００１５】
この発明の請求項３では、デジタル画像からなる主情報を読み込む主情報読込プログラムと、
主情報に多重化する副情報を読み込む副情報読込プログラムと、
主情報読込プログラムで読み込んだ主情報の画像サイズが予め設定した画像サイズより大きいか小さいかを比較判定する画像サイズ比較判定プログラムと、
この画像サイズ比較判定プログラムの判定結果にしたがって主情報の画像サイズを予め設定した画像サイズに変形する画像サイズ変形プログラムと、
設定した画像サイズに変形された主情報に副情報を多重化する多重化プログラムと、
多重化された多重化画像を，元の画像サイズに戻す画像サイズ修復プログラムと、
を格納した記憶媒体を提案する。
【００１６】
この発明の請求項４では視覚的に検知されない副情報が多重化された多重化画像から副情報を抽出する過程において、入力された多重化画像を予め設定した特定の画像サイズに変形し、この特定の画像サイズにおいて副情報を抽出する処理を施す情報抽出方法を提案する。
この発明の請求項５では、副情報が多重化されている多重化画像を取り込む画像取り込み手段と、
特定した画像サイズを設定する画像サイズ設定手段と、
入力された多重化画像の画像サイズを画像サイズ設定手段に設定した画像サイズに変形する画像サイズ変形手段と、
画像サイズ変形手段で変形した画像サイズにおいて、多重化画像から副情報を抽出する副情報抽出手段と、
によって構成した情報抽出装置を提案する。
【００１７】
この発明の請求項６では、副情報が多重化されている多重化画像を取り込むプログラムと、
画像サイズ設定手段から設定された画像サイズを読み込むプログラムと、
入力された多重化画像の画像サイズを画像サイズ設定手段から読み込んだ画像サイズに変形する画像サイズ変形プログラムと、
画像サイズ変形プログラムで変形した画像サイズの多重化画像から副情報を抽出する副情報抽出プログラムと、
を格納した記憶媒体を提案する。
【００１８】
この発明の請求項７では、請求項２に記載の情報多重化装置に画像サイズ設定手段を設け、この画像サイズ設定手段に設定した画像サイズと、入力された主情報の画像サイズとを比較判定し、その判定結果が画像サイズ設定手段に設定した画像サイズに一致しない場合は、画像サイズ変形手段は主情報の画像サイズを画像サイズ設定手段に設定した画像サイズに変形し、画像サイズ修復手段は画像サイズ変形手段が変形した画像サイズを主情報の画像サイズに修復する情報多重化装置を提案する。
【００１９】
【作用】
この発明の請求項１及び２で提案した情報多重化方法及び情報多重化装置によれば多重化処理の前に主情報の画像サイズを特定の画像サイズに変形させ、この変形した画像サイズのデジタル画像に副情報を多重化する多重化処理を施したから、副情報の抽出側ではこの特定の画像サイズを再現しない限り副情報を抽出し、読み取ることはできない。従って従来の技術で説明した条件IIの情報抽出パラメータの数が１個追加された形態となり、副情報の読み取りがより一層困難化される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明の請求項２で提案する情報多重化装置を説明するための概略図である。この情報多重化装置の構成及びその動作を説明することにより請求項１で提案した情報多重化方法も理解できよう。
図１に示す実施例では動画像を主情報とし、この主情報の１フレーム毎に副情報を多重化する場合の実施例を示すが、特にこの発明では動画像に限定するものでないことを明らかにしておきたい。従って、図１に示す実施例では主情報源１０は動画像をデジタル信号で出力するデジタル動画像信号源を示す。
【００２１】
２０はこの発明による情報多重化装置を示す。情報多重化装置２０に主情報源１０から主情報１１が入力される。図２Ａにデジタル動画像で構成される主情報の一例を示す。１１は主情報を示し、ここでは動画像であるから各フレームの画像１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ・・・が連続した形態で入力される。
情報多重化装置２０はこの実施例では主情報読み取り手段２１と、動画像分解手段２２と、画像サイズ比較判定手段２３と、画像サイズ変形手段２４と、多重化装置２５と、画像サイズ修復手段２６と、動画修復手段２７とによって構成した場合を示す。
【００２２】
この発明の特徴とする構成は多重化装置２５の前段に画像サイズ変形手段２４を設けた点と、多重化装置２５の後段に画像サイズ修復手段２６を設けた点である。以下に各部の構成及び動作を説明し、画像サイズ変形手段２４及び画像サイズ修復手段２６を設けたことによる作用効果を明らかにする。
主情報読み取り手段２１は例えばバッファメモリのような画像メモリで構成することができ、この主情報読み取り手段２１に主情報源１０から入力される連続動画像１１（図２Ａ）を読み込む。
【００２３】
動画像分解手段２２は主情報読み取り手段２１に読み込んだ動画像を各フレーム毎の主情報１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、・・・・・に分解する（図２Ｂ）。
図９に示した従来の情報多重化処理装置２００ではこの動画像分解手段２２の存在を示していないが、動画像に副情報を多重化するものとすればこの動画像分解手段２２に相当する手段が存在し，この動画像分解手段によりフレーム画像に分解した主情報１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、・・・・・を多重化装置２５に直接入力し、多重化処理を施す構成となる。
【００２４】
この発明では先ず動画像分解手段２２でフレーム画像に分解した主情報１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、・・・・・を画像サイズ比較判定手段２３で予め設定した画像サイズと比較し、設定した画像サイズと一致しない場合は画像サイズ変形手段２４で予め設定した画像サイズに変形する。
画像サイズの設定は画像サイズ設定手段３０で設定する。設定手段３０としては例えばキィーボードのような入力手段と、この入力手段から入力した数値を記憶しておくメモリによって構成することができる。従って、画像サイズ設定手段３０に設定する画像サイズは任意の値に設定することができる。つまり、フレーム画像に分解した主情報１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、・・・・・の各画像サイズに対して拡大・縮小の任意のサイズに設定することができる。
【００２５】
図２Ｃはその様子を示す。図２Ｃに示す１１Ａは入力された主情報１１Ａ（１１Ｂ以下は省略）を示す。図２Ｃに示す１２は画像サイズ変形手段２４で目的とする画像サイズに変形した画像を示す。従ってこの例では画像サイズ設定手段３０に設定した画像サイズはフレーム画像に分解した主情報１１Ａの画像サイズより小さい場合を示す。１３は設定した画像サイズが主情報１１Ａの画像サイズより大きい場合を示す。
【００２６】
画像サイズの変更は従来からよく知られている例えば最近傍法或いは線型補間法等の補間処理によって画素数の変更することによって行うことができる。画像サイズの変更比としては例えば１００×１００画素を９５×９５画素に、或いは１００×１００画素を８２×８２画素に、等のように任意の画像サイズに設定することができる。
【００２７】
画像サイズ変形手段２４で目的とする画像サイズに変形された主情報１２は多重化装置２５に入力され、この多重化装置２５で透かしとなる副情報を多重化する。多重化装置２５で行う多重化方法としては図７と図８で説明したように画素情報に直接副情報を埋め込む方法或いは主情報を周波数領域のデータ列に変形し、この周波数領域のデータ列に副情報を埋め込む等の何れの方法を採る多重化装置を用いることができる。
【００２８】
この実施例ではブロック画像分解処理手段２５Ａと、多重化手段２５Ｂと、画像再構成処理手段２５Ｃを具備して構成した多重化装置を用いた場合を示す。
ブロック画像分解処理手段２５Ａは画像サイズ変形手段２４から送られてくる主情報１２を図３Ａに示すように多重化処理の単位となる複数の画像ブロック１４に分解する。
【００２９】
多重化手段２５Ｂは各画像ブロック１４に副情報４１を埋め込み多重化する。副情報４１は副情報入力手段４０から入力される。これと共に、この実施例では鍵情報源５０から鍵情報５１を入力し、鍵情報５１によって例えば副情報４１を埋め込む位置を乱数化し、副情報の耐性を向上させる多重化方法を用いた場合を示す。
【００３０】
図３Ｂに副情報４１を多重化した画像ブロック１５を示す。多重化手段２５Ｂで副情報４１を埋め込んだ画像ブロック１５は画像再構成処理手段２５Ｃに送り込まれ、この画像再構成処理手段２５Ｃで元の画像１６（図３Ｃ）の画像サイズを持つ画像１６（図３Ｃ）を再構成する。
尚、図３に示した例では副情報４１を各画像ブロック１４に共通に埋め込んだ状態を示したが、図３Ｄに示すように、再構成された画像１６の全体に一つの副情報４１を埋め込む方法もある。
【００３１】
画像再構成処理手段２５Ｃで再構成された画像１６は画像サイズ修復手段２６に入力される。画像サイズ修復手段２６では画像サイズ変形手段２４で変形させた画像サイズを画像サイズ設定手段３０に設定した画像サイズに従って元の画像サイズの画像１７に修復する（図４Ａ）。
画像サイズが修復された画像１７は動画修復手段２７でフレーム毎に連結され、副情報４１が多重化された動画像１８（図４Ｂ）として出力される。
【００３２】
尚、図１に示した実施例では画像サイズ比較判定手段２３を動画像分解手段２２の後段に設けた例を説明したが、動画像分解手段２２の前段側に設けてもよく、図１の構成に限定されるものではない。
図５はこの発明の請求項５で提案する情報抽出装置の実施例を示す。図５に示す符号７０はこの発明で提案する情報抽出装置を示す。この実施例に示す情報抽出装置７０は画像取り込み手段７１と、動画像分解手段７２と、画像サイズ変形手段７３と、ブロック画像分解手段７４と、副情報抽出手段７５と、によって構成した場合を示す。
【００３３】
画像取り込み手段７１は多重化画像源６０から副情報が多重化されている動画像を取り込む。画像取り込み手段７１に取り込んだ多重化画像は動画分解手段７２でフレーム画像に分解される。
フレーム画像に分解された多重化画像は，画像サイズ変形手段７３で画像サイズを変形する。この変形先の画像サイズは画像サイズ設定手段８０に設定した画像サイズである。つまり、画像サイズ設定手段８０には，図１に示した情報多重化装置２０に設けた画像サイズ設定手段３０に設定した画像サイズと全く同一の画像サイズを設定し、この設定した画像サイズに多重化画像の画像サイズを変形する。
【００３４】
画像サイズ変形手段７３で特定の画像サイズに変形した多重化画像をブロック画像分解手段７４に入力し、フレーム画像を複数のブロック画像（図３Ｂに示す１５に相当する）に分解する。
ブロック画像分解手段７４で分解したブロック画像は多重化時のブロック画像１５の画像サイズと一致し、この状態で副情報抽出手段７５は例えば鍵情報源９０から出力される鍵情報９１を使って副情報を抽出し、副情報４１を出力する。ここで用いた鍵情報９１は多重化時に用いた鍵情報９１と全く同じ鍵情報を用いる。多重化時に用いた鍵情報を用いることにより多重化画像に埋め込まれている副情報４１が読み出され、抽出することができる。
【００３５】
尚、図５では図１に示した画像サイズ比較判定手段２３に相当する構成を付加しない方式で説明したが、図５に画像サイズ比較判定手段を付加してもよい。また、この説明を図１０に示した情報抽出装置に適用することができることは容易に理解できよう。
情報抽出装置７０で副情報４１を読み取ることができる条件は以下の如くである。
【００３６】
Ｉ、ブロック画像分解手段２５Ａとブロック画像分解手段７４のブロックの分解数が一致していること、
II、鍵情報５１と９１が一致していること。
多重化時にブロック画像分解手段２５Ａに入力する画像サイズと、情報抽出時にブロック画像分解手段７４に入力くする画像の画像サイズとが一致していること、
上記したように条件IIに「画像サイズの一致」という情報抽出パラメータが付加された。従って、この発明によれば副情報４１を読み取ることができる条件は上記したブロックの分解数の一致と、鍵情報の一致と、画像サイズの一致の条件が揃わなければならないため、画像サイズ設定手段３０に設定する画像サイズを公開しなければ副情報を読み取るための条件が益々複雑となり、この結果副情報の耐性を向上させることができる。また、設定する画像サイズを時々変更することにより副情報の読み取りを益々困難化させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば従来から副情報を読み取ることができる条件として、上記した条件ＩとIIに加えてIII の条件が付加されるため、副情報を抽出し、読み取る条件が益々複雑となり、解読を難しくすることができる。この結果、副情報を削除したり変形させたりする改ざんを防ぐことができ副情報の副情報の耐性を更に一層向上させることができる利点が得られる。
【００３８】
ここで実験結果をひとつ示す。表１及び表２は，電子透かしを埋め込んだデジタル動画像を様々なフレーム画像サイズの拡大縮小処理を施し、電子透かしの耐性を測定した結果である。実験の条件として、対象となるデジタル動画像は，研究会などでよく用いられるBus, Mobile and calender, MIT sequence(girl)の１００フレーム，フレーム画像サイズ３５２×２４０画素とし、電子透かし読み取り処理は統計的手法を用いて、９９．９９％の確率で正しい場合のみを透かし有りと判定している。また、電子透かし埋込及び読み取り処理内で用いた画像サイズ変形処理は、周辺４画素からの最近傍法を用いている。
【００３９】
表中の数値は，正しく透かし情報を抽出したフレーム数であり、それ以外のフレームは透かし無しと判定（透かしが消去）したものである。縦横の項目は、入力画像に対する規準化フレームのフレーム画像サイズ比を表している。
【００４０】
【表１】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の請求項２で提案した情報多重化装置の一実施例を説明するためのブロック図。
【図２】図１に示した実施例の動作を説明するための図。
【図３】図２と同様の図。
【図４】図２と同様の図。
【図５】この発明の請求項５で提案した情報抽出装置の一実施例を説明するためのブロック図。
【図６】電子透かし技術の概要を説明するための図。
【図７】一般によく知られている電子透かしの埋め込み処理方法の一つを説明するためのフローチャート。
【図８】一般によく知られている電子透かしの埋め込み処理の他の例を説明するためのフローチャート。
【図９】従来の情報多重化装置を説明するためのブロック図。
【図１０】従来の情報抽出装置を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
１０ 主情報源
１１ 主情報
２０ 情報多重化装置
２１ 主情報読み取り手段
２２ 動画像分解手段
２３ 画像サイズ比較判定手段
２４ 画像サイズ変形手段
２５ 多重化装置
２５Ａ ブロック画像分解処理手段
２５Ｂ 多重化手段
２５Ｃ 画像再構成処理手段
２６ 画像サイズ修復手段
２７ 動画像修復手段
３０、８０ 画像サイズ設定手段
４０ 副情報入力手段
４１ 副情報
５０、９０ 鍵情報源
６０ 多重化画像源
７０ 情報抽出装置
７１ 画像取り込み手段
７２ 動画像分解手段
７３ 画像サイズ変形手段
７４ ブロック画像分解手段
７５ 副情報抽出手段
Claims (7)
- デジタル画像データによって構成される主情報に視覚的に検出されない副情報を多重化する過程において、
上記主情報のフレーム画像サイズが設定した画素数を持つフレーム画像サイズに等しいか否かを比較判定しその判定結果に従って上記主情報のフレーム画像サイズを上記設定したフレーム画像サイズに変形し、このサイズが変形された主情報に上記副情報を多重化する処理を施し、この多重化された主情報のフレーム画像サイズを元の画像サイズに変形することを特徴とする情報多重化方法。 - Ａ、デジタル画像データによって構成される主情報を読み込む主情報読取手段と、
Ｂ、上記主情報に多重化し、視覚的に検知されない副情報を入力する副情報入力手段と、
Ｃ、上記主情報のフレーム画像サイズが予め設定した画像サイズより大きいか小さいかを比較判定する画像サイズ比較判定手段と、
Ｄ、この画像サイズ比較判定手段の判定結果に応じて上記主情報のフレーム画像サイズを設定した画像サイズに変形する画像サイズ変形手段と、
Ｅ、この画像サイズ変形手段で設定した画像サイズに変形された主情報に上記副情報を多重化する多重化処理手段と、
Ｆ、多重化された多重化主情報のフレーム画像サイズを元の画像サイズに戻す画像サイズ修復手段と、
によって構成したことを特徴とする情報多重化装置。 - 請求項２に記載した情報多重化装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
- 請求項１に記載した情報多重化方法によって視覚的に検知されない副情報が多重化された多重化画像から上記副情報を抽出する過程において、
入力された多重化画像のフレーム画像サイズを予め設定した特定のフレーム画像サイズに変形し、この特定のフレーム画像サイズに変形されて多重化画像に対し上記副情報を抽出する処理を施すことを特徴とする情報抽出方法。 - Ａ、請求項１に記載した情報多重化方法によって副情報が多重化されている多重化画像を取り込む画像取り込み手段と、
Ｂ、特定したフレーム画像サイズを設定する画像サイズ設定手段と、
Ｃ、入力された多重化画像のフレーム画像サイズを上記画像サイズ設定手段に設定したフレーム画像サイズに変形する画像サイズ変形手段と、
Ｄ、上記画像サイズ変形手段で変形された多重化画像から副情報を抽出する副情報抽出手段と、
によって構成した情報抽出装置。 - 請求項５に記載された情報抽出装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
- 請求項２に記載の情報多重化装置に画像サイズ設定手段を設け、この画像サイズ設定手段に設定したフレーム画像サイズと、入力された主情報のフレーム画像サイズとを比較判定し、その判定結果が上記画像サイズ設定手段に設定したフレーム画像サイズに一致しない場合は、上記画像サイズ変形手段は上記主情報のフレーム画像サイズを上記画像サイズ設定手段に設定したフレーム画像サイズに変形し、上記画像サイズ修復手段は上記多重化処理手段が多重化した主情報のフレーム画像サイズを上記多重化前の主情報のフレーム画像サイズに修復することを特徴とする情報多重化装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP25465099A JP3963244B2 (ja) | 1999-09-08 | 1999-09-08 | 情報多重化方法・情報抽出方法・これらの装置及びこれらの方法を実行するプログラムを格納した記憶媒体 |
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