JP3978613B2 - ロバストなデジタル電子透かし入れ信号の挿入方法および電子透かし検出方法 - Google Patents
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Description
式中、D_k[i](i=1,...,n_k)は、V[k]を計算するのに使用されるDCT係数の集合の項(メンバ)を示し、n_kは項の数を示し、F_k[i](i=1,...,n_k)は、フィルタ処理に関係する重み付け係数である。F_kの概念は、各係数についてどの程度の大きさのノイズが予想できるかに従って、DCT係数に重み付けを行おうというものである。V[1,...,N]を計算するには、画像全体にわたって最初にn×nのDCT係数を計算する。次に、その係数をN個の集合に分類し、そのそれぞれをV[1,...,N]の各要素に関連づける。DCT係数の分類の規則は予め設定したものであり、電子透かしの挿入および検出の両方に同じ規則を使用する。
ここで、αは小さい定数であり、Wはゼロ平均電子透かし信号である。ここでは同じ式を使用することもできるが、制約が大きいため、本発明によって本来可能である強い電子透かしを実現することはできない。そこで、このかわりに次式を用いる。
ここでmean()は平均値を与える関数である。これによって、大抵の場合は、画像に知覚できる変化を生じることなく、電子透かしWと完全な相関を有するωを挿入することができる。
ここで、std(X)はXの標準偏差である。
式中、重み付け係数F_k[1,...,n_k]は、V[k]の計算で使用したものと同じ値である。次に、値Vr[k]とターゲット値ω[k]との間の差の絶対値と、その差の符号を、以下の式によって計算する(ステップ504)。
s=Sign(Vr[k]−ω[k])
ここで、
式中、f(r,c)はrおよびcの線形関数であり、f(0,1)およびf(1,0)は整数である。さらに、h_m(i,j)を下記式で表される関数とする。
式中、aは整数である。
これは、指数mが
m1=(m0+f(0,1)) mod M
に等しいブロックが、m=m0であるブロックに隣接していることを意味している。そこで、行列VB1において、値VB_m1を値VB_m0の隣りにコピーする。そのため、各I(I=0,...,M−1)について、VB_m’[i,j](i=1,...,n,j=1,...,n,m’=I×f(0,1) mod M)を、左上の角の指数を(1,nI+1)とする、VB1内のn×nの正方形領域にコピーする。全ての値Iをコピーした後、f(0,1)とMが互いに素であることから、配列VB1は値VB_m[i,j]で埋まる。次に、配列VB1中の値を水平方向にXだけ巡回シフトさせる。
これは、指数mが
m1=(m0+f(1,0))mod M
に等しいブロックが、m=m0であるブロック下にあることを意味している。そこで、行列VB2において、値VB_m1を値VB_m0下にコピーする。そのため、各I(I=0,...,M−1)に対して、VB_m’[i,j](i=1,...,n,j=1,...,n,m’=I×f(0,1) mod M)を、左上の角の指数を(nI+1,1)とする、VBI内のn×nの正方形領域にコピーする。全ての値Iをコピーした後、f(1,0)とMが互いに素であることから、配列VB2は値VB_m[i,j]で埋まる。次に、配列VB2中の値を垂直方向にYだけ巡回シフトさせる。
32 フレームメモリ
34,50,56,70, DCT計算器
36 量子化器
38 可変長符号化器
40,58 逆量子化器
42,54 逆DCT計算器
44,52,60,64 加算器
62 電子透かし修正部
80 ハフマン復号器・パーシャルパーサ
82,94 電子透かしアキュムレータ(蓄積器)
84,96 比較器
90,102,106,110,114 8×8アキュムレータ
92,112 DCT変換器
104 逆DCT変換器
108 レジストレーション処理
116 電子透かし抽出器
118 電子透かし復号器
Claims (32)
- 電子透かしが挿入されているデータの複数のブロックを有する電子透かしが挿入されたデータを受信するステップと、
電子透かしが挿入されているデータの前記複数のブロックのデータを加算して加算ブロックを作成するステップと、
前記加算ブロックをDCT変換して前記加算ブロックの変換係数を算出するステップと、
DCTブロック内での位置を示すインデックスである変換係数インデックスと電子透かしベクトル内での要素の位置を示す要素インデックスとの間の対応関係を決定する予め定まったマッピング関数を用い、前記マッピング関数によって同じ要素インデックスに対応付けられる前記加算ブロックの変換係数を選択し、線形加算することによってベクトル信号の前記要素インデックスに対する信号値を算出してベクトル信号を構成するステップと、
前記ベクトル信号と検査対象の電子透かし信号との相関を求め、電子透かしの有無を判定するステップと、
を有する、電子透かしを検出する方法。 - 電子透かしが挿入されている複数のブロックの変換係数を有する電子透かしが挿入されたデータを受信するステップと、
電子透かしが挿入されている前記複数のブロックの変換係数を加算して、加算ブロックの変換係数を作成するステップと、
DCTブロック内での位置を示すインデックスである変換係数インデックスと電子透かしベクトル内での要素の位置を示す要素インデックスとの間の対応関係を決定する予め定まったマッピング関数を用い、前記マッピング関数によって同じ要素インデックスに対応付けられる前記加算ブロックの変換係数を選択し、線形加算することによってベクトル信号の前記要素インデックスに対する信号値を算出してベクトル信号を構成するステップと、
前記ベクトル信号と検査対象の電子透かし信号との相関を求め、電子透かしの有無を判定するステップと、
を有する、電子透かしを検出する方法。 - 前記加算ブロックを作成するステップにおいて、前記マッピング関数を識別するマッピング関数インデックスの値が同じブロックを前記複数のブロックから選択して、その中のデータを加算して加算ブロックを作成することを特徴とする、請求項1に記載の電子透かしを検出する方法。
- 前記加算ブロックを作成するステップにおいて、前記マッピング関数を識別するマッピング関数インデックスの値が同じブロックを前記複数のブロックから選択して、その中のデータを加算して加算ブロックを作成することを特徴とする、請求項2に記載の電子透かしを検出する方法。
- 前記マッピング関数を定まったパターンで適用するブロック周期内でシフト量に応じて前記加算ブロック内でデータの位置をずらすステップを、
前記加算ブロックを作成するステップと前記ベクトル信号を構成するステップとの間にさらに有することを特徴とする、請求項1または3に記載の電子透かしを検出する方法。 - 前記データの位置をずらすステップにおいて、前記ブロック周期内でデータをずらすことによって生じるブロック周期の境界を越えるシフト量分のデータを、ブロック周期の他方の境界側にできるシフト量分の間隙にずらすことを特徴とする、請求項5に記載の電子透かしを検出する方法。
- 前記電子透かしの有無を判定するステップにおいて、前記ベクトル信号のインデックスを巡回的にシフトさせて、検査対象の電子透かしとの相関を計算することによって電子透かしベクトル信号の次元数分の相関を求め、その最大値に基づいて電子透かしの有無を判定することを特徴とする、請求項5または6に記載の電子透かしを検出する方法。
- 前記位置をずらすステップにおいて、前記ブロックのデータを全て加算することによって現れるレジストレーションパターンを検出することによってシフト量を決定する、請求項5乃至7のいずれか1項に記載の電子透かしを検出する方法。
- 前記位置をずらすステップにおいて、複数のシフト量に対して前記データの位置をずらす処理を実行し、
前記ベクトル信号を構成するステップにおいて、前記複数のシフト量それぞれに対してベクトル信号を構成し、
前記電子透かしの有無を判定するステップは、前記複数のシフト量それぞれに対して検査対象の電子透かし信号との相関を求め、その最大値に基づいて電子透かしの有無を判定するステップを有する、請求項5乃至7のいずれか1項に記載の電子透かしを検出する方法。 - 2次元のマルチメディアデータをブロック分割して得られる各ブロックにDCT変換を行って電子透かしを挿入する電子透かし挿入方法であって、
前記ブロックをDCT変換して変換係数を得るステップと、
DCTブロック内での位置を示す2次元インデックスである変換係数インデックスと電子透かしベクトル内での要素の位置を示す要素インデックスとの間の対応関係を決定する所定のマッピング関数を利用して、前記マッピング関数によって同じ要素インデックスに対応付けられる複数のブロック内の変換係数を選択し、線形加算することによってベクトル信号の前記要素インデックスに対する信号値を算出してベクトル信号を構成するステップと、
を有し、前記ベクトル信号が挿入対象の電子透かし信号との相関が大きくなるように、前記変換係数を変更することによって、電子透かしを挿入することを特徴とする電子透かし挿入方法。 - 前記マッピング関数は複数存在し、
前記複数のマッピング関数の中から1つを選択して前記ブロックに適用する際に、一定のブロック周期ごとに定まったパターンで各ブロックにマッピング関数を適用することを特徴とする、請求項10に記載の電子透かし挿入方法。 - 前記マッピング関数は、適応するブロックの位置にしたがって、前記変換係数インデックスと前記要素インデックスとの対応関係を規則的にずらした関数であることを特徴とする、請求項11に記載の電子透かし挿入方法。
- 前記マッピング関数の数をM通り用意し、前記マッピング関数を0からM−1までの整数をとるマッピング関数インデックスによって識別し、
前記ブロックのそれぞれで用いるマッピング関数のマッピング関数インデックスを、前記ブロックの行番号と列番号の整数線形関数をMで除した際の剰余値に基づいて決定することを特徴とする、請求項11に記載の電子透かし挿入方法。 - 前記マッピング関数は、前記マッピング関数インデックスが0のときのマッピング関数値に対して前記マッピング関数インデックスの整数倍を加算し、電子透かしベクトルの次元数で除算した際の剰余値として導出されることを特徴とする、請求項12に記載の電子透かし挿入方法。
- 前記ブロックのデータを全て加算した際に透かし同期用のレジストレーションパターンが現れるように前記ブロックの各データの値を変更することを特徴とする、請求項10に記載の電子透かし挿入方法。
- 前記レジストレーションパターンをDCT変換して、レジストレーションパターンの変換係数を取得し、
さらに、前記各ブロックの変換係数の全てを、同じ変換係数インデックスを有する変換係数間で加算した際に得られる値が前記レジストレーションパターンの変換係数と強い相関を有するように、
前記ブロックの変換係数の各値を変更することを特徴とする、請求項15に記載の電子透かし挿入方法。 - 電子透かしが挿入されているデータの複数のブロックを有する電子透かしが挿入されたデータを受信する手段と、
電子透かしが挿入されているデータの前記複数のブロックのデータを加算して加算ブロックを作成する手段と、
前記加算ブロックをDCT変換して前記加算ブロックの変換係数を算出する手段と、
DCTブロック内での位置を示すインデックスである変換係数インデックスと電子透かしベクトル内での要素の位置を示す要素インデックスとの間の対応関係を決定する予め定まったマッピング関数を用い、前記マッピング関数によって同じ要素インデックスに対応付けられる前記加算ブロックの変換係数を選択し、線形加算することによってベクトル信号の前記要素インデックスに対する信号値を算出してベクトル信号を構成する手段と、
前記ベクトル信号と検査対象の電子透かし信号との相関を求め、電子透かしの有無を判定する手段と、
を有する、電子透かしを検出する装置。 - 電子透かしが挿入されている複数のブロックの変換係数を有する電子透かしが挿入されたデータを受信する手段と、
電子透かしが挿入されている前記複数のブロックの変換係数を加算して、加算ブロックの変換係数を作成する手段と、
DCTブロック内での位置を示すインデックスである変換係数インデックスと電子透かしベクトル内での要素の位置を示す要素インデックスとの間の対応関係を決定する予め定まったマッピング関数を用い、前記マッピング関数によって同じ要素インデックスに対応付けられる前記加算ブロックの変換係数を選択し、線形加算することによってベクトル信号の前記要素インデックスに対する信号値を算出してベクトル信号を構成する手段と、
前記電子透かしベクトル信号と検査対象の電子透かし信号との相関を求め、電子透かしの有無を判定する手段と、
を有する、電子透かしを検出する装置。 - 前記加算ブロックを作成する手段は、前記マッピング関数を識別するマッピング関数インデックスの値が同じブロックを前記複数のブロックから選択して、その中のデータを加算して加算ブロックを作成することを特徴とする、請求項17に記載の電子透かしを検出する装置。
- 前記加算ブロックを作成する手段は、前記マッピング関数を識別するマッピング関数インデックスの値が同じブロックを前記複数のブロックから選択して、その中のデータを加算して加算ブロックを作成することを特徴とする、請求項18に記載の電子透かしを検出する装置。
- マッピング関数を定まったパターンで適用するブロック周期内でシフト量に応じて前記加算ブロック内でデータの位置をずらす手段を、
前記加算ブロックを作成する手段と前記ベクトル信号を構成する手段との間にさらに有することを特徴とする、請求項17または19に記載の電子透かしを検出する装置。 - 前記データの位置をずらす手段は、前記ブロック周期内でデータをずらすことによって生じるブロック周期の境界を越えるシフト量分のデータを、ブロック周期の他方の境界側にできるシフト量分の間隙にずらすことを特徴とする、請求項21に記載の電子透かしを検出する装置。
- 前記電子透かしの有無を判定する手段は、前記ベクトル信号のインデックスを巡回的にシフトさせて、検査対象の電子透かしとの相関を計算することによって電子透かしベクトル信号の次元数分の相関を求め、その最大値に基づいて電子透かしの有無を判定することを特徴とする、請求項21または22に記載の電子透かしを検出する装置。
- 前記位置をずらす手段は、前記ブロックのデータを全て加算することによって現れるレジストレーションパターンを検出することによってシフト量を決定する、請求項21乃至23のいずれか1項に記載の電子透かしを検出する装置。
- 前記位置をずらす手段は、複数のシフト量に対して前記データの位置をずらす処理を実行し、
前記ベクトル信号を構成する手段は、前記複数のシフト量それぞれに対してベクトル信号を構成し、
前記電子透かしの有無を判定する手段は、前記複数のシフト量それぞれに対して検査対象の電子透かし信号との相関を求め、その最大値に基づいて電子透かしの有無を判定する手段を有する、請求項21乃至23のいずれか1項に記載の電子透かしを検出する装置。 - 2次元のマルチメディアデータをブロック分割して得られる各ブロックにDCT変換を行って電子透かしを挿入する電子透かし挿入装置であって、
前記ブロックをDCT変換して変換係数を得る手段と、
DCTブロック内での位置を示す2次元インデックスである変換係数インデックスと、電子透かしベクトル内での位置を示すインデックスである要素インデックスとの間の対応関係を決定する所定のマッピング関数を利用して、前記マッピング関数によって同じ要素インデックスに対応付けられる複数のブロック内の変換係数を選択し、線形加算することによってベクトル信号の前記要素インデックスに対する信号値を算出してベクトル信号を構成する手段と、
を有し、前記ベクトル信号が挿入対象の電子透かし信号との相関が大きくなるように、前記変換係数を変更することによって、電子透かしを挿入することを特徴とする電子透かし挿入装置。 - 前記マッピング関数は複数存在し、
前記複数のマッピング関数の中から1つを選択して前記ブロックに適用する際に、一定のブロック周期ごとに定まったパターンで各ブロックにマッピング関数を適用することを特徴とする、請求項26に記載の電子透かし挿入装置。 - 前記マッピング関数は、適応するブロックの位置にしたがって、前記変換係数インデックスと前記要素インデックスとの対応関係を規則的にずらした関数であることを特徴とする、請求項27に記載の電子透かし挿入装置。
- 前記マッピング関数の数をM通り用意し、前記マッピング関数を0からM−1までの整数をとるマッピング関数インデックスによって識別し、
前記ブロックのそれぞれで用いるマッピング関数のマッピング関数インデックスを、前記ブロックの行番号と列番号の整数線形関数をMで除した際の剰余値に基づいて決定することを特徴とする、請求項27に記載の電子透かし挿入装置。 - 前記マッピング関数は、前記マッピング関数インデックスが0のときのマッピング関数値に対してマッピング関数インデックスの整数倍を加算し、電子透かしベクトルの次元数で除算した際の剰余値として導出されることを特徴とする、請求項28に記載の電子透かし挿入装置。
- 前記ブロックのデータを全て加算した際に透かし同期用のレジストレーションパターンが現れるように前記ブロックの各データの値を変更することを特徴とする、請求項26に記載の電子透かし挿入装置。
- 前記レジストレーションパターンをDCT変換して、レジストレーションパターンの変換係数を取得し、
さらに、前記各ブロックの変換係数の全てを、同じ変換係数インデックスを有する変換係数間で加算した際に得られる値が前記レジストレーションパターンの変換係数と強い相関を有するように、
前記ブロックの変換係数の各値を変更することを特徴とする、請求項31に記載の電子透かし挿入装置。
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