JP4072448B2 - 電子透かし抽出方法及び装置及びプログラム及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、文書原稿等に埋め込まれた電子透かしを適切に抽出する電子透かし抽出方法、及び抽出装置、及び上記方法を実行させるプログラム、及びこれを記憶した記憶媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
インターネット上で画像やサウンド等がディジタル化されたデータを流通させる際の著作権保護に電子透かしが注目されている。電子透かしは、画像やサウンド等がディジタル化されたデータを操作して、人間が知覚できないように情報を埋め込む技術である。多値画像に対する電子透かし技術としては、画素の濃度の冗長性を利用する種々の方法が知られている。
【0003】
一方、文書原稿のようないわゆる2値画像には冗長度が少なく、電子透かしの技術を施すのが難しい。
【0004】
しかしながら、文書原稿特有の特徴を利用した電子透かしの埋め込み方式は幾つか知られている。例えば、行のベースラインを動かす方法(日本特許第3136061号=米国特許6086706号)や、単語間の空白長を操作する方法(日本公開公報:特開平9−186603号=米国特許5861619号)や、文字間の空白長を操作する方法(King Mongkut大学の論文“Electronic document data hiding technique using inter−character space”,The 1998 IEEE Asia−Pacific Conf.On Circuits and Systems,1998,pp.419−422.)や、白黒2値のビットマップ画像として扱う方法(日本公開公報:特開平11−234502号)等が知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
いわゆる2値画像に上述したような電子透かし埋め込み方式で電子透かしの埋め込みを行い、プリンタ等で印刷され、スキャナにより読み取られることでグレースケール画像に変化してしまった場合、そのグレースケールから正しく電子透かしを抽出できるかどうかは難しい。通常、画像の2値化は唯一の固定閾値を用いて行われるが、上記電子透かしを正しく抽出するには、他の閾値の方が良いかもしれない。
【0006】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、2値画像の状態で電子透かしの埋め込みが施された後、一旦多値画像(グレースケール画像)に変化した画像データから、電子透かしを精度良く抽出することを目的とする。
【0007】
更に具体的には、2値画像として代表される文字画像間の距離を変更することにより電子透かしが埋め込まれる場合に、その電子透かしが埋め込まれている多値画像から、その電子透かしの抽出を精度良く行うことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の電子透かし抽出方法によれば、2値画像の状態で電子透かしが埋め込まれ、かつ、該埋め込み後に多値化されて得られた多値画像データを取得する取得ステップと、2値化用の閾値を用いて前記多値画像データを2値化し、2値化された2値画像データから電子透かしを抽出する抽出ステップと、前記閾値と異なる閾値を用いて、前記抽出ステップを複数回繰り返し、該繰り返しにより得られた複数の電子透かしの抽出結果より得られた情報を最終的な電子透かしとして出力する出力ステップを有し、前記2値化は、前記多値画像データの濃度分布を参照し、適応的に2値化用の閾値を定めることにより実行される、あるいは、前記多値画像データが取り得る値を2値化用の閾値として定めることにより実行され、かつ、前記複数回繰り返しは、候補となる閾値全てに対して行う、あるいは、前記電子透かしの抽出結果が所定基準を満たすまで行うことを特徴とする。
また、本発明の電子透かし抽出装置によれば、2値画像の状態で電子透かしが埋め込まれ、かつ、該埋め込み後に多値化されて得られた多値画像データを取得する取得手段と、2値化用の閾値を用いて前記多値画像データを2値化し、2値化された2値画像データから電子透かしを抽出する抽出手段と、前記閾値と異なる閾値を用いて、前記抽出手段の処理を複数回繰り返し、該繰り返しにより得られた複数の電子透かしの抽出結果より得られた情報を最終的な電子透かしとして出力する出力手段を有し、前記2値化は、前記多値画像データの濃度分布を参照し、適応的に2値化用の閾値を定めることにより実行される、あるいは、前記多値画像データが取り得る値を2値化用の閾値として定めることにより実行され、かつ、前記複数回繰り返しは、候補となる閾値全てに対して行う、あるいは、前記電子透かしの抽出結果が所定基準を満たすまで行うことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0010】
まず最初に、図9を用いて、各実施の形態に適用可能な画像処理装置を説明する。
【0011】
なお、各実施の形態において、図9に示される全ての機能を使用することは必須ではなく、必要な一部を用いればよい。
【0012】
図9において、コンピュータ901は、一般に普及しているパーソナルコンピュータであり、スキャナ等の画像入力装置917から読み取られた画像を入力し、編集や保管を行うことが可能である。また、画像入力装置917で得られた画像をプリンタ916から印刷させることができる。尚、ユーザからの各種指示等は、マウス913、キーボード914からの入力操作により行われる。
【0013】
コンピュータ901の内部では、バス907により後述する各ブロックが接続され、種々のデータの受け渡しが可能である。MPU902は、コンピュータ901内部の各ブロックの動作を制御し、あるいは内部に記憶されたプログラムを実行することができる。主記憶装置903は、MPU902において行われる処理のために、一時的にプログラムや処理対象の画像データを格納しておく装置である。ハードディスク(HDD)904は、主記憶装置903等に転送されるプログラムや画像データをあらかじめ格納したり、処理後の画像データを保存することのできる装置である。
【0014】
スキャナインタフェース(I/F)915は、原稿やフィルム等を読み取って、画像データを生成するスキャナ917と接続され、スキャナ917で得られた画像データを入力することのできるI/Fである。プリンタインタフェース908は、画像データを印刷するプリンタ916と接続され、印刷する画像データをプリンタ916に送信することのできるI/Fである。
【0015】
CDドライブ909は、外部記憶媒体の一つであるCD(CD−R/CD−RW)に記憶されたデータを読み込んだり、あるいは書き出すことができる装置である。FDDドライブ911は,CDドライブ909と同様にFDDからの読み込みや、FDDへの書き出しをすることができる装置である。DVDドライブ910は、FDDドライブ911と同様に、DVDからの読み込みや、DVDへの書き出しをすることができる装置である。尚、CD、FDD、DVD等に画像編集用のプログラム、あるいはプリンタドライバが記憶されている場合には、これらプログラムをHDD904上にインストールし、必要に応じて主記憶装置903に転送されるようになっている。
【0016】
インタフェース(I/F)912は、マウス913やキーボード914からの入力指示を受け付けるために、これらと接続されるI/Fである。また、モニタ906は、透かし情報の抽出処理結果や処理過程を表示することのできる表示装置である。さらに、ビデオコントローラ905は、表示データをモニタ906に送信するための装置である。
【0017】
(第1の実施の形態)
本実施の形態における電子透かし抽出装置では、電子透かしの抽出前に行う前処理を複数種類備えることができ、また、それら各前処理において関連するパラメータの値もそれぞれ複数個備えることができる。なお、このパラメータが変わることにより、各前処理の結果(前処理後の画像の内容)が異なることになる。
【0018】
またこの装置は、その値の数(前処理の種類の数×各関連パラメータの数)と同一回数の前処理と電子透かし抽出を繰り返し行うことが可能である。
【0019】
また、ここで得られた複数回分の抽出結果から、或る基準を満たす結果を最適な結果であると特定し、これを最終的な電子透かしの抽出結果として出力する。
【0020】
ただし、その特定は最大可能回数の抽出の繰り返しを行った後に、得られた全ての抽出結果から最適な結果を特定しても良いし、上記最大可能回数よりも少ない回数の抽出を行った後に、その限定回数で得られた複数の抽出結果から最適な結果を特定しても良い。
【0021】
以下に、本実施の形態における電子透かし抽出前の前処理、及びそれら各前処理の結果に関与するパラメータを示す。
i)単純な閾値を用いたグレースケール画像の2値化(関連パラメータ:閾値)ii)グレースケール画像の濃度分布を参照して適応的に閾値を定める2値化(関連パラメータ:頻度分布の偏りを表す値(例えば特開平08−223409号におけるスキュー統計量Skに相当))
iii)上記i又はiiの2値化の何れかと、下記a〜cの少なくとも1つの組合せ
a.白画素と黒画素の境界に接するように黒画素を付加する処理(関連パラメータ:付加する黒画素の数)
b.白画素と黒画素の境界に接するように白画素を付加する処理(関連パラメータ:付加する白画素の数)
c.ノイズと考えられる孤立点の除去(関連パラメータ:除去する孤立点の大きさの上限)
上記関連パラメータを複数設け、それら複数のパラメータを選択的に用いることにより後段の電子透かしの抽出精度を上げることができる。更に、前処理も複数種類用意することで、更なる抽出精度の向上が可能である。
【0022】
なお、上記前処理の具体的種類に関しては、上述したもののみならず、グレースケール画像から2値画像へ変換を行う処理、或いは、その前後で画像調整を行う処理であれば、公知の種々の処理とパラメータを適用することが可能である。
【0023】
以下では、上記iで述べた単純な閾値による2値化の前処理を行う場合と、その前処理関連パラメータがその2値化用の閾値を選択的に使用する場合について、代表して説明する。他の各前処理とパラメータの変更方法については同様であるので、説明を省略する。また複数種類の前処理を行う場合には、各種に対応するパラメータ(パラメータの組合せ)の変更順序も多数考えられるが、これら説明も省略する。
【0024】
図1は本実施の形態における電子透かし抽出までの一連の処理を説明する図である。
【0025】
以下の各ステップの処理は、全て図9のMPU902の制御により実行されることとする。
【0026】
図1の101は、後述する方法で電子透かしが埋め込まれ、かつ印刷された2値画像(文書原稿)である。なおここでは2値画像として説明しているが、これと同等の画像として印刷されている原稿であれば完全な2値画像でなくとも良い。
【0027】
ステップ102は、画像を所定のスキャナ(図9のスキャナ917に相当)で読み取るステップである。
【0028】
ステップ103は、2値化用の初期閾値0を与えるステップである。これら前処理用のパラメータは、図9の主記憶装置903に記憶される。
【0029】
104は、上記所定のスキャナで読み取られた多値画像(グレースケール画像)である。これら画像も図9の主記憶装置903に記憶される。
【0030】
ステップ105は、閾値が255までかどうかを判定するステップである。
【0031】
ステップ106は、ステップ105で比較された閾値で2値化を行うステップである。
【0032】
107は、グレースケール画像の2値化により得られた、いわゆる2値画像である。これら画像も図9の主記憶装置903に記憶される。
【0033】
ステップ108は、後述する電子透かしの抽出方法で、後述する電子透かしの埋め込み方法で埋め込まれた電子透かしを抽出するステップである。
【0034】
109は、ステップ108で抽出された電子透かし(抽出結果)である。後段のステップ111において、この電子透かしはパリティチェックされ、誤りの無い正しい電子透かしであると判定したもののみが、正しい抽出結果▲1▼であるとして蓄積される。これら結果▲1▼も図9の主記憶装置903に蓄積される。
【0035】
ステップ110は、2値化用の閾値を+1加算するステップである。
【0036】
111は、上記電子透かしの抽出結果▲1▼をパリティチェックし、誤りの無い正しい電子透かしであると判定したもののみを、正しい抽出結果▲1▼であるとして蓄積しておくとともに、それら正しいと推測される抽出結果のみを用いた多数決判定を行うことにより、最終的な電子透かしの抽出結果を出力するステップである。
【0037】
112は、ステップ111において最終的な電子透かしの抽出結果である。
【0038】
次に図1を用いて一連の流れを順を追って説明する。
【0039】
まず、ステップ102において、上記2値画像101を所定のスキャナ読み取る。ここで、多値画像(グレースケール画像)104が出力される。このグレースケール画像104は、8ビット/画素であるとする。なお、本実施の形態では、印刷物を読み取ることから処理を説明しているが、印刷されていない場合も含まれ、例えば2値画像の状態で電子透かしが埋め込まれ、一旦多値化された多値画像(グレースケール画像)を取得した場合を考えても良い。
【0040】
次にステップ103において2値化の為の閾値を0に設定する。
【0041】
続いてステップ105において閾値が256よりも小さいか否か(255以下か否かを判定する。
【0042】
閾値が255以下であれば、ステップ106へ進み、上記グレースケール画像104をその閾値を用いて2値化する。この2値化により2値画像107を生成する。
【0043】
ステップ108では、上記2値画像107から電子透かし(抽出結果)▲1▼109を抽出する。
【0044】
本実施の形態では、2値化用の閾値を0〜255まで1ずつ変化させながら、ステップ106の2値化処理とステップ108の電子透かし抽出処理を繰り返す。従って、ステップ108の処理の後、ステップ110に進み、ステップ106で使用した2値化用の閾値に+1を加算する。そして、ステップ105へ戻る。
【0045】
上述したステップ105の判定により、閾値が255より大きくなった(閾値>255)場合には、「閾値0〜255の全てに対する2値化処理と電子透かし抽出処理が終了した」と判定し、ステップ111に進む。
【0046】
このステップ111では、以上説明した各ステップを経由した、複数回の2値化処理と複数回の電子透かし抽出処理による結果(複数個の電子透かし抽出結果▲1▼)を、それぞれパリティチェックする。そして、誤りの無い正しい電子透かしであると判定した結果(電子透かし)のみを蓄積する。従って、ステップ111は、時間的に上述した各ステップと並行に動作しているかもしれない。
【0047】
なお、上記蓄積される電子透かしは複数個存在することとして以下説明する。
【0048】
ステップ111では、更に、蓄積された複数個の電子透かし抽出結果▲1▼109に対して、それら電子透かし抽出結果(複数のビット列)の各ビット桁の多数決判定を行う。
【0049】
例えば、蓄積された電子透かし抽出結果▲1▼109が
(01001・・・1),
(01111・・・0),
(00101・・・1)
と、3つ存在した場合には、それらの各桁の多数決をとり、(01101・・・1)が最終的な電子透かし抽出結果▲2▼112であると判定し、この結果▲2▼を出力する。
【0050】
なお、電子透かしの埋め込みと抽出の方法としては、一例として後述する方法を用いることができる。しかしながら、多値画像を一旦2値画像にしてから電子透かしを抽出しなければならない様な形態であれば、適用する電子透かしの埋め込みと抽出の方法は公知の種々の方法でも構わない。
【0051】
<電子透かしの埋め込み方法>
図2は、電子透かしの埋め込みの方法を示したものである。
【0052】
まず、ステップ202において、2値文書画像201を公知の文書画像解析技術によって、絵、テキスト、グラフといった画像の種類に応じた複数の部分領域へ分割する。
【0053】
なお、本実施の形態においては、上記画像の種類のうち、2値画像の代表的な画像として知られるテキストに相当する領域に電子透かしを埋め込むこととして説明する。しかしながら、本発明は、2値画像に電子透かしを埋め込むものに広く適用可能である。
【0054】
次に、ステップ203において、テキスト画像であると判定された領域について、1つ1つの文字に外接する矩形(輪郭)の検出を行う。この輪郭検出の方法は、例えば「文字認識概論,橋本新一郎編著,昭和57年電子通信協会出版」等、公知であるので説明を省略する。
【0055】
本実施の形態では、この各文字(文字に外接する矩形)の間隔を調整することで、上記テキスト領域内に、図2の電子透かしデータ(複数のビット列)204を埋め込むこととする。
【0056】
上記電子透かしデータ204は、上述した電子透かしの抽出時にパリティチェックが出来るよう、パリティ符号化が予め施されている。即ち、ユーザーが埋め込みたいと希望し、入力する電子透かし情報(ビット列)は、電子透かしデータ204がパリティ符号化される前のデータである。
【0057】
そして、ステップ205において、後述する埋め込み規則に従って、上記テキスト領域に電子透かしデータ204を埋め込む。
【0058】
ここで得られたテキスト領域(2値画像)は、他の領域(絵、グラフ)と共に、紙等の記録媒体に印刷される。
【0059】
<埋め込み規則>
以下、図4を用いて、上記埋め込み規則の詳細を説明する。
【0060】
図中の矩形は、上述したテキスト領域内における、各文字の外接矩形である。この矩形の中に、1文字が入っていることする。
【0061】
また、図中の各外接矩形の間の空白の長さを、P或いはSとする。このPとSは、交互に割り当てるものとし、更に詳しくは、左端から順番に
P0,S0,P1,S1,・・・,Pi,Si,・・・,Pk,Sk
と割り当てることとする。
特に、電子透かしが埋め込まれる前の各空白の長さを、
P0,S0,P1,S1,・・・,Pi,Si,・・・,Pk,Sk
とし、電子透かしが埋め込まれた後の各空白の長さを
P0’,S0’,P1’,S1’,・・・,Pi’,Si’,・・・,Pk’,Sk’
とする。
【0062】
また、電子透かしデータ204は、図5のようなビット列、例えば
(01101・・・1)
であるとする。
【0063】
本実施の形態では、電子透かしデータ204のi(bit)目(0<i<k)のビット(1または0)に応じて、上記空白の長さPiとSiを、Pi’とSi’に変化させることにより電子透かしの埋め込みが行われる。
【0064】
具体的には、もし、電子透かしデータ204のi(bit)目(0<i<k)が0である場合には、Pi及びSiを、以下のPi’及びSi’に変更する。
【0065】
Pi’=(1−ρ)*(Pi+Si)/2
Si’=(1+ρ)*(Pi+Si)/2
言い換えれば、PiとSiに挟まれた文字の位置を、上記Pi’とSi’に挟まれた文字の位置へシフトする。
【0066】
なお、電子透かしデータ204のi(bit)目(0<i<k)が1である場合には、上述した場合と逆に、Pi及びSiを、以下のPi’及びSi’に変更する。
【0067】
Pi’=(1+ρ)*(Pi+Si)/2
Si’=(1−ρ)*(Pi+Si)/2
以上の方法によれば、電子透かしデータ204のi(bit)目は、各空白の長さPiとSiによって表されることになり、これらの長さPiとSiの大小(長短)関係によって、埋め込まれたビット(1または0)が判定できる。
【0068】
本実施の形態においては、Pi>Siの場合には1を表し、Pi<Siの場合には0を表すことになる。
【0069】
なお、上記パラメータρは定数であり、電子透かしの埋め込みにおけるいわゆる埋め込み強度といえる。ρの値が大きいと、ビット1または0を埋め込んだ後の、Pi>SiやPi<Siの大小関係の度合いが大きくなる。
【0070】
このパラメータρの値が大きい場合、電子透かしを強く埋め込むということになるが、埋め込み後の文字画像への攻撃(意図的/非意図的な文字間のズレ等)が多少発生したとしても、埋め込まれた電子透かしデータを抽出できる確率が高くなるという利点が有るが、文字間隔等の見た目の不自然さが目立つかもしれない。
【0071】
一方、上記パラメータρの値が小さい場合、電子透かしを弱く埋め込むということになるが、この場合、文字間隔等の見た目の不自然さは少なくなるという利点が有るが、埋め込み後に多少の攻撃を受けただけでも、埋め込まれた情報を抽出できないかもしれない。
【0072】
次に、電子透かしの抽出方法について述べる。
【0073】
<電子透かしの抽出方法>
図3に電子透かし抽出方法を示す。これは上述した図2の電子透かしの埋め込みに対応する抽出方法であり、図1におけるステップ108の抽出方法の一例に相当する。
【0074】
図3における2値画像301は、上述した図1における2値化処理を施された後の2値画像である。より詳しく言うと、図2の2値画像206をテキスト領域として含む画像は印刷され、この印刷物はスキャナで読み取られて一旦多値画像となり、多値画像が図1のステップ106で2値化され、上記図3の2値画像301が得られる。
【0075】
この2値画像301は、ステップ302において、公知の文書解析技術により、上述した絵、テキスト、グラフといった各画像の種類に応じた領域に分割される。なお、このステップ302は、基本的に図2のステップ202と同様である。ステップ302では、テキストに相当する領域の位置情報を領域分割結果303として保持しておく。
【0076】
本実施の形態では、上記画像の種類のうち、テキストに相当する領域から電子透かしを抽出することとする。なぜならば、埋め込み側において、同様にして領域分割を行い、上記テキストに相当する領域にのみ電子透かしを埋め込んでいるからである。
【0077】
次にステップ304において、領域分割結果303を参照することにより、2値画像301におけるテキスト領域についてのみ、その領域に含まれる各文字の外接矩形(輪郭)を検出/抽出する。このステップ304は、図2におけるステップ203と同様である。ステップ304では、各外接矩形の位置(図4の各矩形に相当)及びその矩形間の空白の長さを、抽出結果305として保持する。なお、この各空白の長さは、印刷文書101(2値画像301)への第3者による意図的な編集が無ければ、上述したP0’,S0’,P1’,S1’,・・・,Pi’,Si’,・・・,Pk’,Sk’と一致するはずである。
【0078】
次に、ステップ306において、上述した埋め込み規則に基づいて、上記P0’,S0’,P1’,S1’,・・・,Pi’,Si’,・・・,Pk’,Sk’から、各PiとSiとの大小関係を比較することで、電子透かしデータ204のi(bit)目を夫々抽出する。これにより、電子透かしデータ204の候補となる電子透かしデータ307(電子透かし抽出結果▲1▼109)を出力する。
【0079】
なお、この電子透かしデータ307(電子透かし抽出結果▲1▼109)は、電子透かしデータ204と同じく、パリティ符号化された状態のものであり、後にステップ111でパリティチェックされる。そして不正な電子透かしデータであると判断された場合には蓄積されずに廃棄される。
【0080】
以上の実施の形態で説明した装置によれば、2値画像の状態で電子透かしが埋め込まれた画像を表す画像データであり、かつ、該埋め込み後に多値化されて得られた多値画像データを取得する取得部(スキャナ901:ステップ102等に相当)と、2値化用の複数の閾値を1つ選択し、選択された閾値を用いて前記多値画像データ2値化する前処理部(MPU902:ステップ103、105、106、110等に相当)と、該前処理部にて2値化された2値画像データから電子透かしを抽出する抽出部(MPU902:ステップ108等に相当)とを備え、前記複数の閾値から未選択の閾値を選択して2値化を実行し、かつ、該2値化で得られた2値画像データの解析を実行することを複数回繰り返し(閾値0〜255を順次使用し、電子透かしを抽出する点に相当)、該繰り返しにより得られえた複数の解析結果(パリティチェックを通過する前の抽出結果▲1▼に相当)から所定基準を満たす解析結果(パリティチェックを通過した抽出結果▲1▼に相当)を特定し、特定された解析結果に対応する閾値を用いて2値化された2値画像データから抽出された電子透かし(パリティチェックを通過した複数の抽出結果▲1▼に相当)に基づいて最終的な電子透かし(パリティチェックを通過した複数の抽出結果▲1▼の多数決判定により特定する電子透かしに相当)を特定し、該電子透かしを出力する出力手段(MPU902:ステップ111に相当)と備える。
【0081】
以上説明したように本実施の形態によれば、文字画像等に代表される2値画像に埋め込まれた画像から電子透かし情報を抽出する際に、その2値画像が一旦印刷され、スキャナ読み込みにより多値画像になっていたとしても、その多値画像から適切な2値化を行った画像に基づいて電子透かしを抽出することができる。
【0082】
特に、電子透かしの抽出側においては、どの2値化が最適であるかの判断が難しいが、ある程度の信頼性が有る結果(パリティチェックを通過したもの)のみに基づいて、それら結果の多数決で電子透かしの最終結果を判断するので、高い確率で正しい結果を出力できる。
【0083】
(第2の実施の形態)
上記実施の形態では、候補となる前処理用パラメータ(例えば2値化用の閾値)の全てに対する電子透かしの抽出を行い、抽出された全ての電子透かし結果に基づいて、パリティチェック或いは多数決判定を行い、信頼性の高い電子透かし抽出結果を出力することを具体的に説明したが、本発明はこれに限らない。
【0084】
上述した実施の形態では、全ての前処理用パラメータに対して電子透かしの抽出処理を行わなければならない。この様な処理は、ソフトウェア処理等では非常に困難である。
【0085】
従って、本実施の形態では、上記第1の実施の形態とは異なり、全てのパラメータに対する電子透かしの抽出は行わない。
【0086】
即ち、前処理に関連するパラメータ(例えば2値化の閾値)の各々について適当な初期値を定めた後、上記第1の実施の形態と同様に、各パラメータを変化させながら上記前処理と電子透かしの抽出は繰り返すが、電子透かしの抽出結果が或る基準を満たした時点で処理を終了する様にする。
【0087】
これは、前処理の種類(パラメータの組合せ)が多数存在し、電子透かしの抽出を多くのサンプルに対して行わなければならない場合に、処理時間の短縮に有効である。
【0088】
図6にその概略を示す。
【0089】
601は、例えば2値画像の状態で電子透かしが埋め込まれ、一旦多値化された多値画像(グレースケール画像)である。或いは、2値画像の状態で電子透かしが埋め込まれ、印刷され、次に印刷された画像をスキャナ(図9のスキャナ917)で読み取ることで発生した多値画像(グレースケール画像)である。このグレースケール画像601は、8ビット/画素であるとする。
【0090】
まず、電子透かし埋め込みグレースケール画像(601)に対して前処理(603)を行う。前処理には、前述した以下の任意の組み合わせによって行われる。
【0091】
以下に、本実施の形態における電子透かし抽出前の前処理、及びそれら各前処理の結果に関与するパラメータを示す。
i)単純な閾値を用いたグレースケール画像の2値化(関連パラメータ:閾値)ii)グレースケール画像の濃度分布を参照して適応的に閾値を定める2値化(関連パラメータ:頻度分布の偏りを表す値(例えば特開平08−223409号におけるスキュー統計量Skに相当))
iii)上記i又はiiの2値化の何れかと、下記a〜cの少なくとも1つの組合せ
a.白画素と黒画素の境界に接するように黒画素を付加する処理(関連パラメータ:付加する黒画素の数)
b.白画素と黒画素の境界に接するように白画素を付加する処理(関連パラメータ:付加する白画素の数)
c.ノイズと考えられる孤立点の除去(関連パラメータ:除去する孤立点の大きさの上限)
上記関連パラメータを複数設け、それら複数のパラメータを選択的に用いることにより後段の電子透かしの抽出精度を上げることができる。更に、前処理も複数種類用意することで、更なる抽出精度の向上が可能である。
【0092】
なお、上記前処理の具体的種類に関しては、上述したもののみならず、グレースケール画像から2値画像へ変換を行う処理、或いは、その前後で画像調整を行う処理であれば、公知の種々の処理とパラメータを適用することが可能である。
【0093】
以下、前処理の種類を特定せず、2値化を伴う前処理として説明してゆく。
【0094】
なお、第1の実施の形態と同じく、以下の各ステップの処理も、図9のMPU902により制御が可能である。また、各種プログラム、画像データ、パラメータ等は、主記憶装置903に記憶される。
【0095】
ステップ603において、各前処理パラメータ(初期値)に基づいて、グレースケール画像601に2値化を伴う前処理を施し、2値画像604を生成する。
【0096】
続くステップ605において、上記2値画像604から電子透かしの抽出を行う。
【0097】
ステップ606では、上記電子透かしの抽出結果が所定の基準を満たしているか否かを判断する。もし、この電子透かしの抽出結果が所定の基準を満たしているならば、ステップ607において、この電子透かしの抽出結果出力することと決定し、この結果を電子透かし抽出結果608として出力する。もし、上記電子透かしの抽出結果が所定の基準を満たしていないならば、ステップ602へ進む。
【0098】
ステップ602では、最後に適用した前処理用のパラメータを、次の候補となる前処理用パラメータに変更し、上記ステップ603の処理に戻る。ステップ603、605、606、602の繰り返しは、ステップ606の判定基準を満たすまで行われる。
【0099】
なお、上述した基準の1つとして、電子透かしが正しいか否かの推定結果を適用することができる。例えば、第1の実施の形態におけるステップ111と同様、抽出された電子透かしをパリティチェックした結果、「その電子透かしは正しい」と判断できる場合には、その電子透かしをそのまま最終出力とする。一方「その電子透かしは正しくない」と判断できる場合には、次の前処理用パラメータの設定、及び前処理、及び電子透かしの抽出処理を行う方法が考えられる。
【0100】
以上の実施の形態で説明した装置によれば、2値画像の状態で電子透かしが埋め込まれた画像を表す画像データであり、かつ、該埋め込み後に多値化されて得られた多値画像データを取得する取得部(スキャナ901:グレースケール画像601の取得に相当)と、2値化用の複数の閾値を1つ選択し、選択された閾値を用いて前記多値画像データ2値化する前処理部(MPU902:ステップ603等に相当)と、該前処理部にて2値化された2値画像データから電子透かしを抽出する抽出部(MPU902:ステップ605等に相当)とを備え、前記複数の閾値から未選択の閾値を選択して2値化を実行し、かつ、該2値化で得られた2値画像データの解析を実行することを複数回繰り返し(ステップ606の基準を満たすまでステップ602、603、605、606を繰り返す点に相当)、該繰り返しにより得られえた複数の解析結果(複数回のステップ606での解析結果に相当)から所定基準を満たす解析結果(パリティチェックを通過した唯一の抽出結果に相当)を特定し、特定された解析結果に対応する閾値を用いて2値化された2値画像データから抽出された電子透かし(パリティチェックを通過した唯一の抽出結果に相当)に基づいて最終的な電子透かし(同じく、パリティチェックを通過した唯一の抽出結果に相当)を特定し、該電子透かしを出力する出力手段(MPU902:ステップ607に相当)と備える。
【0101】
上記実施の形態によれば、前処理に関連するパラメータ(例えば2値化の閾値)を変化させながら上記前処理と電子透かしの抽出は繰り返すが、電子透かしの抽出結果が或る基準を満たした時点で処理を終了する様にしたので、効率よく、かつ精度良く電子透かしを抽出できる。
【0102】
(第3の実施の形態)
上記第1の実施の形態では、全ての前処理用パラメータについて、前処理(2値化処理を含む)と電子透かしの抽出処理を実行することを具体的に説明した。
【0103】
また上記第2の実施の形態では、例えば、パリティチェックを通過した唯一の電子透かしを最終出力とすることを具体的に説明した。
【0104】
しかしながら、上記各実施の形態以外の方法を用いても有効である。
【0105】
例えば、上記第1の実施の形態と第2の実施の形態を組み合わせた考え方として、以下の方法も有る。これを第3の実施の形態とする。
【0106】
基本的には第1の実施の形態と装置/ステップの構成は同様であるので説明を省略する。
【0107】
本実施の形態の特徴は、第1の実施の形態におけるステップ105の判定基準を以下のものと置換することである。
ステップ105:「パリティチェックを通過した抽出結果▲1▼が5個よりも少なく、かつ、閾値が255までか?」
これにより、5個以上の抽出結果がパリティチェックを通過する場合には、以降のステップ105等の判定処理を省略し、早急に次のステップ111へ以降することができる。そして、パリティチェックを通過した5つの電子透かしを用いて、多数決判定が行えるので、効率よく、かつかなり精度の良い電子透かしを抽出することが可能である。
【0108】
また、全ての前処理用パラメータについて、前処理(2値化処理を含む)と電子透かしの抽出処理を行う可能性も少なくなり、その全体的な処理時間等も軽減できる。
【0109】
なお、本実施の形態において、上記ステップ105の比較対象は5個で無くとも良く、当業者の経験に基づいて適切に設定すればよい。
【0110】
なお、第1の実施の形態と同じく、本実施の形態における各ステップの処理も、図9のMPU902により制御が可能である。また、各種プログラム、画像データ、パラメータ等は、主記憶装置903に記憶される。
【0111】
以上の実施の形態で説明した装置によれば、2値画像の状態で電子透かしが埋め込まれた画像を表す画像データであり、かつ、該埋め込み後に多値化されて得られた多値画像データを取得する取得部(スキャナ901:ステップ102等に相当)と、2値化用の複数の閾値を1つ選択し、選択された閾値を用いて前記多値画像データ2値化する前処理部(MPU902:ステップ103、105、106、110等に相当)と、該前処理部にて2値化された2値画像データから電子透かしを抽出する抽出部(MPU902:ステップ108等に相当)とを備え、前記複数の閾値から未選択の閾値を選択して2値化を実行し、かつ、該2値化で得られた2値画像データの解析を実行することを複数回繰り返し(閾値0〜255を順次使用し、電子透かしを抽出する点に相当)、該繰り返しにより得られえた複数の解析結果(パリティチェックを通過する前の抽出結果▲1▼に相当)から所定基準を満たす解析結果(パリティチェックを通過した5個以下の抽出結果▲1▼に相当)を特定し、特定された解析結果に対応する閾値を用いて2値化された2値画像データから抽出された電子透かし(パリティチェックを通過した5個以下の抽出結果▲1▼に相当)に基づいて最終的な電子透かし(パリティチェックを通過した5個以下の抽出結果▲1▼の多数決判定により特定する電子透かしに相当)を特定し、該電子透かしを出力する出力手段(MPU902:ステップ111に相当)と備える。
【0112】
(第4の実施の形態)
本実施形態では、上記第1の実施の形態と同様、最適な2値化閾値を求める動作について別の具体例を説明するものである。ただし、本実施の形態では、その最適パラメータを求めるまでに電子透かしの抽出は行わず、ある評価基準に基づいて最適パラメータを決定するものである。
【0113】
なお、第1の実施の形態と同じく、本実施の形態における各ステップの処理も、図9のMPU902により制御が可能である。また、各種プログラム、画像データ、パラメータ等は、主記憶装置903に記憶される。
【0114】
図7を用いて、本実施形態における電子透かしの抽出動作を説明する。
【0115】
ステップ701において、第1の実施の形態で説明したのと同じ方法で電子透かしが埋め込まれ、一旦多値化されている画像をグレースケール画像として入力する。図9を参照して説明するならば、スキャナ917から電子透かしが埋め込まれ、印刷されているドキュメントを読み取り、そこで得られた多値画像データをインターフェイス915を介して主記憶装置903に記憶することに相当する。
【0116】
次に、2値化用の閾値713を0に設定する。本実施の形態では、閾値0〜255までのそれぞれに対して、ある評価基準に基づいて、最適のパラメータであるか否かを判断する。
【0117】
ステップ703では、現在設定されている閾値713で多値画像を2値化する。図9を参照して説明するならば、このステップ703では、MPU902の制御により、主記憶装置903内のグレースケール画像を2値化し、このグレースケール画像が記憶されている記憶領域とは別の記憶領域に、ここで得られた2値画像を記憶する。
【0118】
次に、ステップ704において、現在設定中の閾値に対応する評価基準パラメータの算出を行う。この評価基準パラメータとは、第1の実施の形態で説明したテキスト用の電子透かしアルゴリズムで電子透かしが埋め込まれている可能性を評価するためのパラメータである。
【0119】
なお、本実施の形態においても上記第1〜第3実施の形態と同じく、テキスト用の電子透かしを抽出するのであるから、この評価基準パラメータの算出の直前に、予め、画像の種類に応じた領域判定を行い、テキスト領域の検出、及び、テキスト領域内部の各文字の外接矩形の検出は随時行われているものとする。以下、評価基準パラメータの詳細を説明する。
【0120】
<評価基準パラメータ>
第1の実施の形態で説明したテキスト用の電子透かし埋め込みアルゴリズムを、本実施の形態においても適用されているとすると、電子透かしを抽出する前段階で、以下のような評価が出来る。
【0121】
電子透かしを抽出しようとするテキスト領域内において、各文字(外接矩形)間の空白の長さは、それぞれ、Pi’,Si’は(0<i≦k)であるとすると、図8に示す様に「P0’,S0’,P1’,S1’,・・・,Pi’,Si’,・・・,Pk’,Sk’,Pk’,Sk’」となる。
【0122】
次に、各Pi’,Si’に対してXkを次のように定める。
Pi>Siならば、Xi=Pi/Si
Pi<Siならば、Xi=Si/Pi
そして、以下に示すCの値を評価基準パラメータとする。
【0123】
【外1】
【0124】
第1の実施の形態で説明した(本実施の形態でも適用する)電子透かしの埋め込みアルゴリズムを用いる場合において、この評価基準パラメータCの値は、電子透かしデータが埋め込まれている2値画像に対してそれが算出された時の方が、電子透かしが埋め込まれていない2値画像に対してそれが算出された時よりも、通常小さい値になる。
【0125】
よって、評価基準パラメータCの値が0に近い時ほど、電子透かしが埋め込まれている2値画像を処理対象としているということであり、言い換えれば、そのCの値が0に近い時ほど、好適な2値化用の閾値を用いて2値化をしていると言える。
【0126】
次に、ステップ705において、評価基準パラメータCが今までの2値画像に対して算出した評価基準パラメータCのうち最適な値(以下、最良基準パラメータCと呼ぶ)であるか否かをチェックする。即ち、今まで算出した評価基準パラメータCの中で最も0に近いか否かチェックする。
【0127】
もしステップ705で新しく算出したパラメータCが最良基準パラメータCであるならば、ステップ706に進む。
【0128】
ステップ706では、現在参照している閾値713を“最終的な2値化処理(ステップ709)で再度使用するべき最良の閾値712”として別に記憶する。これと共に、最良基準パラメータC711を、今回のステップ705で算出した基準パラメータCで更新する。
【0129】
次に、ステップ707において、ここまでの評価基準パラメータの算出に参照した閾値713が、255より小さいか否かを判断する。もし閾値が255よりも小さければ、ステップ708に進む。一方、閾値が255に達していれば、ステップ709へ進む。
【0130】
ステップ708では、現在の閾値をインクリメントし、この閾値を新たな閾値713とする。そして、上述したステップ703に戻り、上記処理を繰り返す。
【0131】
ステップ709では、ステップ705及び706で最後に決定した閾値712を用いて、元の多値画像(グレースケール画像)を2値化する。
【0132】
ステップ710では、上記ステップ709で得られた2値画像から、第1の実施の形態と同様の方法で、電子透かしを抽出する。本実施の形態では、この電子透かしの抽出処理が最初で最後の電子透かしの抽出処理になる。
【0133】
以上で説明してきた電子透かしの埋め込み/抽出方法は、多数の電子透かしの埋め込み/抽出方法の1つにすぎず、他の電子透かしの埋め込み/抽出方法を適用する場合も本発明の範疇に含まれる。また、上述した評価基準パラメータCは、埋め込み方法に応じたものであるから、埋め込み方法を変更すれば、上記評価基準パラメータCの算出式も当然変更される必要がある。
【0134】
以上の実施の形態で説明した装置によれば、2値画像の状態で電子透かしが埋め込まれた画像を表す画像データであり、かつ、該埋め込み後に多値化されて得られた多値画像データを取得する取得部(スキャナ901:ステップ701等に相当)と、2値化用の複数の閾値を1つ選択し、選択された閾値を用いて前記多値画像データ2値化する前処理部(MPU902:ステップ702、703、707、708、709等に相当)と、該前処理部にて2値化された2値画像データから電子透かしを抽出する抽出部(MPU902:ステップ709に続くステップ710等に相当)とを備え、前記複数の閾値から未選択の閾値を選択して2値化を実行し、かつ、該2値化で得られた2値画像データの解析を実行することを複数回繰り返し(閾値0〜255を順次使用して、評価基準パラメータCを算出する点に相当)、該繰り返しにより得られえた複数の解析結果(複数の評価基準パラメータCに相当)から所定基準を満たす解析結果(一番0に近い評価基準パラメータCに相当)を特定し、特定された解析結果に対応する閾値を用いて2値化された2値画像データから抽出された電子透かし(一番0に近い評価基準パラメータCに対応する閾値を用いて2値化された2値画像データから抽出された電子透かしに相当)に基づいて最終的な電子透かし(同じく、一番0に近い評価基準パラメータCに対応する閾値を用いて2値化された2値画像データから抽出された電子透かしに相当)を特定し、該電子透かしを出力する出力手段(MPU902:ステップ710に相当)と備える。
【0135】
尚、以上の各実施の形態は、複数の機器(例えば、ホストコンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタ等)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置等)に適用してもよい。
【0136】
また上述した各処理は、所定プログラムに基づくMPU902の制御の下に装置全体を動作させることが可能であるから、本発明には、上記各処理を制御する為のプログラム、及びそのプログラムをコンピュータ等から読み取り可能に記憶した記憶媒体についても本発明の範疇に含まれる。
【0137】
以上で説明したように、各実施の形態によれば、2値画像の状態で電子透かしの埋め込みが施された後、一旦多値画像(グレースケール画像)に変化した画像データから、電子透かしを精度良く抽出することができる。また、その電子透かしの抽出を効率よく行うこともできる。
【0138】
また、2値画像として代表される文字画像間の距離を変更することにより電子透かしが埋め込まれる場合に、その電子透かしが埋め込まれている多値画像から、その電子透かしの抽出を精度良く行うことができる。
【0139】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明によれば、2値画像の状態で電子透かしの埋め込みが施された後、一旦多値画像(グレースケール画像)に変化した画像データから、電子透かしを精度良く抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の電子透かしの抽出手順(全体)を示すフローチャート
【図2】第1の実施の形態の電子透かしの埋め込み手順を示すフローチャート
【図3】第1の実施の形態の電子透かしの抽出手順(詳細)を示すフローチャート
【図4】文字の外接矩形とその矩形間の空白の長さを示す図
【図5】電子透かしデータのビット列を示す図
【図6】第2の実施の形態の電子透かしの抽出手順(全体)を示すフローチャート
【図7】第4の実施の形態の電子透かしの抽出手順(全体)を示すフローチャート
【図8】文字の外接矩形とその矩形間の空白の長さを示す図
【図9】各実施の形態に適用可能な一般的な画像処理装置のブロック図
Claims (12)
- 2値画像の状態で電子透かしが埋め込まれ、かつ、該埋め込み後に多値化されて得られた多値画像データを取得する取得ステップと、
2値化用の閾値を用いて前記多値画像データを2値化し、2値化された2値画像データから電子透かしを抽出する抽出ステップと、
前記閾値と異なる閾値を用いて、前記抽出ステップを複数回繰り返し、該繰り返しにより得られた複数の電子透かしの抽出結果より得られた情報を最終的な電子透かしとして出力する出力ステップを有し、
前記2値化は、前記多値画像データの濃度分布を参照し、適応的に2値化用の閾値を定めることにより実行される、あるいは、前記多値画像データが取り得る値を2値化用の閾値として定めることにより実行され、
かつ、前記複数回繰り返しは、候補となる閾値全てに対して行う、あるいは、前記電子透かしの抽出結果が所定基準を満たすまで行うことを特徴とする電子透かし抽出方法。 - 前記取得ステップでは、スキャナにより印刷物を読み取ることにより前記多値画像データを取得し、前記印刷物は、2値画像の状態で電子透かしが埋め込まれた画像を印刷したものであることを特徴とする請求項1に記載の電子透かし抽出方法。
- 前記抽出処理ステップでの2値化に伴い、ノイズと考えられる孤立点を除去する処理、白画素と黒画素の境界に接するように黒画素を付加する処理、白画素と黒画素の境界に接するように白画素を付加する処理の少なくとも1つを実行することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子透かし抽出方法。
- 前記2値画像の状態での電子透かしの埋め込みは、該2値画像中の各文字の間の空白の長さを変更することにより行われていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電子透かし抽出方法。
- 前記出力ステップは、前記閾値と異なる閾値を用いて、前記抽出ステップを複数回繰り返し、該繰り返しにより得られた複数の電子透かし抽出結果から所定基準を満たす電子透かし抽出結果を特定し、特定された電子透かし抽出結果に対応する閾値を用いて2値化された2値画像データから抽出された電子透かしに基づいて得られた情報を最終的な電子透かしとして出力することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の電子透かし抽出方法。
- 前記所定基準は、抽出された電子透かしをパリティチェックした結果“正しい電子透かしである”と判断できるか否かに相当することを特徴とする請求項5に記載の電子透かし抽出方法。
- 前記出力ステップで出力される情報は、前記パリティチェックした結果が正しいと判断された各電子透かしにおいて、その夫々を構成するビット列の各ビット位置毎の多数決判定により決定することを特徴とする請求項6に記載の電子透かし抽出方法。
- 前記パリティチェックした結果が正しいと判断できる閾値が見つかるまで、前記抽出ステップを複数回繰り返し、前記出力ステップで出力される情報は、前記パリティチェックした結果が正しいと判断された電子透かしとすることを特徴とする請求項6に記載の電子透かし抽出方法。
- 前記パリティチェックした結果が正しいと判断できる閾値が所定複数個見つかるまで、前記抽出ステップを複数回繰り返し、前記出力ステップで出力される情報は、前記パリティチェックした結果が正しいと判断された所定複数個の電子透かしにおいて、その夫々を構成するビット列の各ビット位置毎の多数決判定により決定することを特徴とする請求項8に記載の電子透かし抽出方法。
- 2値画像の状態で電子透かしが埋め込まれ、かつ、該埋め込み後に多値化されて得られた多値画像データを取得する取得手段と、
2値化用の閾値を用いて前記多値画像データを2値化し、2値化された2値画像データから電子透かしを抽出する抽出手段と、
前記閾値と異なる閾値を用いて、前記抽出手段の処理を複数回繰り返し、該繰り返しにより得られた複数の電子透かしの抽出結果より得られた情報を最終的な電子透かしとして出力する出力手段を有し、
前記2値化は、前記多値画像データの濃度分布を参照し、適応的に2値化用の閾値を定めることにより実行される、あるいは、前記多値画像データが取り得る値を2値化用の閾値として定めることにより実行され、
かつ、前記複数回繰り返しは、候補となる閾値全てに対して行う、あるいは、前記電子透かしの抽出結果が所定基準を満たすまで行うことを特徴とする電子透かし抽出装置。 - コンピュータに、請求項1〜9の何れか1項に記載の電子透かし抽出方法の手順を実行させる電子透かし抽出プログラム。
- 請求項11に記載の電子透かし抽出プログラムを、コンピュータから読み取り可能な状態に記憶した記憶媒体。
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