JP4096902B2 - Watermark information detection apparatus and watermark information detection method - Google Patents

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Description

本発明は,印刷された秘密情報入り文書から秘密情報を検出する技術に関するものである。
The present invention relates to a technique for detecting secret information from a printed document containing secret information.

画像や文書データなどにコピー・偽造防止のための情報や機密情報を人の目には見えない形で埋め込む「電子透かし」は,保存やデータの受け渡しがすべて電子媒体上で行われることを前提としており,透かしによって埋め込まれている情報の劣化や消失がないため確実に情報検出を行うことができる。これと同様に,紙媒体に印刷された文書に対しても,文書が不正に改ざんされたりコピーされることを防ぐために,文字以外の視覚的に目障りではない形式でかつ容易に改ざんが不可能であるような秘密情報を印刷文書に埋め込む方法が必要となっている。   “Digital watermarking” that embeds information to prevent copying / counterfeiting and confidential information in images and document data in a form that is invisible to the human eye is based on the premise that all storage and data transfer are performed on electronic media. Since the information embedded by the watermark is not deteriorated or lost, the information can be reliably detected. Similarly, documents printed on paper media cannot be easily tampered with in a form that is not visually unsightly other than text to prevent unauthorized tampering and copying. There is a need for a method for embedding confidential information in a printed document.

特表2002−504272には,画像に対して人間の目に不快とならない薄いレベルで情報の埋め込みを行っている。また,特開2003−101762に記載の電子透かし埋め込み/検出方法は,画像の背景部分に情報を持った地紋を埋め込み,スキャナで読み込んだ地紋に対してガボールフィルタとの相関を取ることで情報の抽出を行っている。このガボールフィルタによる信号抽出の対象は,主にスキャナ等で読み込んだグレースケールの文書画像であり,ガボールフィルタで信号を抽出する対象である信号パターンに,波を表現できるためのある程度の階調差を要求している。このため,これらの電子透かしでは,スキャンした画像からの情報検出時に,フィルタ出力を安定させ情報の埋め込まれているスペクトルを効率よく検出できるように,信号強調処理を行っている。   In the special table 2002-504272, information is embedded at a thin level that is not unpleasant to human eyes. Also, the digital watermark embedding / detection method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-101762 embeds a background pattern with information in the background portion of an image, and correlates the background pattern read by a scanner with a Gabor filter to obtain information. Extraction is performed. The target of signal extraction by the Gabor filter is mainly a grayscale document image read by a scanner or the like, and a certain gray level difference that allows a wave to be expressed in the signal pattern from which the signal is extracted by the Gabor filter. Demands. Therefore, in these digital watermarks, signal enhancement processing is performed so that the filter output is stabilized and the spectrum in which the information is embedded can be efficiently detected when information is detected from the scanned image.

特表2002−504272Special table 2002-504272 特開2003−101762号公報JP 2003-101762 A

上述のように,上記従来技術の電子透かしでは,ガボールフィルタによって信号を検出しやすいようなパターンを使用している。この電子透かし検出方法を使用した信号検出方法は,トナーの濃さによる濃度の違いやトナー色による輝度値の違い,また,トナーのかすれなどによる濃度の変化などに対する補正が十分ではなく,印刷時の濃度や色,トナーのかすれなどによっては情報を抽出するのに十分なフィルタの出力が得られない場合があった。また,幅広い輝度分布を持つ様々なタイプの用紙や用紙の柄などによってパターンが鈍り,十分なフィルタ出力が得られない場合があった。例えば,特開2003−101762では,情報を抽出する際に,フィルタ出力値を走査しピーク位置を探すことにより信号位置を決定しているが,上記のような原因によるフィルタ出力値の低下が,位置検索にノイズとして作用する場合があり,結果,情報を抽出できないといった場合があった。   As described above, the above-described digital watermark uses a pattern that facilitates signal detection by a Gabor filter. The signal detection method using this digital watermark detection method is not sufficient for correction of differences in density due to toner density, luminance values due to toner color, and changes in density due to toner fading. Depending on the density, color, and toner fading, the output of a filter sufficient to extract information may not be obtained. In addition, there are cases where the pattern becomes dull due to various types of paper having a wide luminance distribution, paper patterns, etc., and sufficient filter output cannot be obtained. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-101762, when extracting information, a signal position is determined by scanning a filter output value and searching for a peak position. In some cases, location search may act as noise, and as a result, information cannot be extracted.

本発明は,従来の電子透かし技術が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり,本発明の目的は,信号出力値を安定させ,信号検出率を向上させることの可能な,新規かつ改良された透かし情報検出装置及び透かし情報検出方法を提供することである。
The present invention has been made in view of the above problems of the conventional digital watermark technology, and an object of the present invention is a novel and improved technique capable of stabilizing the signal output value and improving the signal detection rate. Provided is a watermark information detecting apparatus and a watermark information detecting method .

上記課題を解決するため,本発明の第1の観点によれば,ある空間的周期を持つパターンが規則的に配置されている画像からパターンに対応した情報を読み取る透かし情報検出装置が提供される。本発明の透かし情報検出装置は,入力された画像上の小領域単位で画像補整を行う画像補整手段を備え,画像補整手段は,小領域を構成する画素の画素値から所定の閾値よりも値の高い画素値の集合の代表値と所定の閾値よりも値の低い画素値の集合の代表値を検出し,小領域の周囲を囲む任意の画素からなる領域内の画素値の分布から文字及び図形を構成する画素によりパターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別するための閾値を求め,値の高い画素値の集合の代表値または値の低い画素値の集合の代表値の一方の画素値について,当該画素値と上記求められた閾値との比較に基づいて,文字及び図形を構成する画素によりパターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別し,画素値が低下していると判別された場合には,判別対象である画素値を画素値が低下していないと判別された画素値に代替し,代替後の画素値と値の高い画素値の集合の代表値または値の低い画素値の集合の代表値の他方の画素値とを用いて小領域のダイナミックレンジを補正することを特徴とする。
In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, there is provided a watermark information detecting apparatus for reading information corresponding to a pattern from an image in which patterns having a certain spatial period are regularly arranged. . The watermark information detection apparatus of the present invention includes image correction means for performing image correction in units of small areas on an input image, and the image correction means has a value that is greater than a predetermined threshold value from the pixel values of the pixels that constitute the small area. A representative value of a set of pixel values having a high value and a representative value of a set of pixel values having a value lower than a predetermined threshold are detected, and a character and a distribution of pixel values in an area composed of arbitrary pixels surrounding a small area are detected. A threshold for determining whether or not the pixel value of the pixel constituting the pattern is lowered by the pixel constituting the figure is obtained, and the representative value of the set of pixel values having a high value or the representative value of the set of pixel values having a low value For one of the pixel values, based on the comparison between the pixel value and the obtained threshold value, it is determined whether or not the pixel value of the pixel constituting the pattern is lowered by the pixel constituting the character and the figure. , determined that the pixel value is lowered The case, the pixel value is a determination target and alternate to the determined pixel value and the pixel value is not decreased, less representative value or values of the set of high pixel values of the pixel value and the value after alternative The dynamic range of the small region is corrected using the other pixel value of the representative value of the set of pixel values .

また,本発明の他の透かし情報検出装置は,ある空間的周期を持つパターンが規則的に配置されている画像からパターンに対応した情報を読み取る透かし情報検出装置であって,入力された画像上の小領域単位で画像補整を行う画像補整手段を備え,画像補整手段は,小領域を構成する画素の画素値から所定の閾値よりも値の高い画素値の集合の代表値と所定の閾値よりも値の低い画素値の集合の代表値とを検出し,小領域の周囲を囲む任意の画素からなる領域内の画素値の分布から文字及び図形を構成する画素によりパターンを構成する画素の画素値が低下しているかを判別するための閾値を求め,値の高い画素値の集合の代表値または値の低い画素値の集合の代表値の一方の画素値について,当該画素値と上記求められた閾値との比較に基づいて,文字及び図形を構成する画素によりパターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別し,画素値が低下していると判別された場合には,判別対象である画素値を複数の画素値が低下していないと判別された画素値の平均値に代替し,代替後の画素値と値の高い画素値の集合の代表値または値の低い画素値の集合の代表値の他方の画素値とを用いて小領域のダイナミックレンジを補正することを特徴とする。
Another watermark information detection apparatus of the present invention is a watermark information detection apparatus that reads information corresponding to a pattern from an image in which a pattern having a certain spatial period is regularly arranged. Image correction means for performing image correction in units of small areas, and the image correction means includes a representative value of a set of pixel values higher than a predetermined threshold value from the pixel values of the pixels constituting the small area, and a predetermined threshold value. Pixels of pixels that form a pattern by pixels that form characters and figures from the distribution of pixel values in an area consisting of arbitrary pixels surrounding the small area , and a representative value of a set of pixel values having a low value A threshold value for determining whether the value is decreasing is obtained, and for one pixel value of a representative value of a set of pixel values having a high value or a representative value of a set of pixel values having a low value, the pixel value and the above value are obtained. For comparison with the threshold And Zui, it is determined whether or not the pixel values of the pixels constituting the pattern by pixels constituting a character and graphic is reduced, when the pixel value is determined to have decreased is the discrimination object The pixel value is replaced with the average value of the pixel values determined that the pixel values are not deteriorated, and the representative value of the set of pixel values after replacement and the pixel value having a high value or the set of pixel values having a low value The dynamic range of the small area is corrected using the other pixel value of the representative value .

かかる構成によれば,信号を記録するパターンの局所的な濃度変化から濃度の補正を行い,フィルタ処理後に得られる信号ピーク値を安定させることができる。例えば,パターンのサイズを600dpiの解像度,18×18ドットのサイズで構成した場合,1パターンのサイズは約0.7mm四方程度であり,この微小な領域の中に1パターンの濃度の濃い部分と薄い部分が存在することになる。したがって,この0.7mm四方の微小領域だけで,1パターンに対する輝度補正が可能になる。このように,本発明によれば,画像の局所的な輝度値分布などから動的に信号強調処理を行うことで信号出力値を安定させ,信号検出率を向上させることができる。さらに,文字などの影響を除去することができ,輝度補正を効果的に行うことが可能である。
According to this configuration, it is possible to correct the density from the local density change of the pattern for recording the signal, and to stabilize the signal peak value obtained after the filter processing. For example, when the pattern size is configured with a resolution of 600 dpi and a size of 18 × 18 dots, the size of one pattern is about 0.7 mm square, and a portion with a high density of one pattern is included in this minute area. There will be a thin part. Therefore, the luminance correction for one pattern can be performed only with this small area of 0.7 mm square. As described above, according to the present invention, the signal output value can be stabilized and the signal detection rate can be improved by dynamically performing the signal enhancement processing from the local luminance value distribution of the image. Furthermore, the influence of characters and the like can be removed, and luminance correction can be performed effectively.

本発明の透かし情報検出装置において,以下のような応用が可能である。   In the watermark information detecting apparatus of the present invention, the following applications are possible.

前記値の高い画素値を,小領域内での値の最高値とし,前記値の低い画素値を,小領域内での値の最低値としてもよい(請求項4)。
A high pixel value of the values, the maximum value of the values in the small regions, the lower pixel value of the value may be a minimum value of the values in a small area (claim 4).

前記画素値の値としては,例えば,輝度値(請求項5)や,色度や彩度や特定色の濃度などを採用することができる。
As the pixel value, for example, a luminance value ( Claim 5 ), chromaticity , saturation , density of a specific color, or the like can be adopted.

前記小領域は,規則的に配置されたパターンと同じサイズに区分された領域としてもよく(請求項6),規則的に配置されたパターンよりも大きなサイズに区分された領域としてもよく(請求項7),規則的に配置されたパターンよりも小さなサイズに区分された領域としてもよい(請求項8)。
The small region is regularly arranged pattern may be a region segmented into the same size (claim 6), at best (according as regions divided in a larger size than the pattern are regularly arranged Item 7 ) may be a region divided into a smaller size than a regularly arranged pattern ( Claim 8 ).

前記小領域で画像補整を行う手段は,近傍の小領域から得られる値を補正に使用してもよい。小領域での低い輝度値から文字などの影響を除去することが可能である。具体的には,例えば,近傍の小領域から得られる値を平均化して補正に使用するようにしてもよく,近傍の小領域から得られる値のヒストグラムを計算し,近傍の小領域から得られる最頻値を補正に使用するようにしてもよい。
The means for performing image correction in the small area may use a value obtained from a nearby small area for correction. It is possible to remove the influence of characters and the like from the low luminance value in the small area. Specifically, for example, the values obtained from the neighboring small areas may be averaged and used for correction, or a histogram of values obtained from the neighboring small areas is calculated and obtained from the neighboring small areas. The mode value may be used for correction .

前記小領域での画像補整を行う手段で行う値の低い画素値の検出は,設定したしきい値よりも高い画素値に対してのみ行うようにしてもよい(請求項3)。文字などの影響を除去することができ,輝度補正を効果的に行うことが可能である。
The detection of low pixel values of the values carried by a means that performs image compensation in the small area, may be performed only for high pixel value than set threshold (claim 3). The influence of characters and the like can be removed, and brightness correction can be performed effectively.

上記課題を解決するため,本発明の第2の観点によれば,入力された画像上の小領域単位で画像補整を行う画像補整手段を備える透かし情報検出装置において,ある空間的周期を持つパターンが規則的に配置されている画像からパターンに対応した情報を読み取る透かし情報検出方法が提供される。上記透かし情報検出方法は,画像補整手段により,小領域を構成する画素の画素値から所定の閾値よりも値の高い画素値の集合の代表値と所定の閾値よりも値の低い画素値の集合の代表値とを検出する検出工程と,画像補整手段により,小領域の周囲を囲む任意の画素からなる領域内の画素値の分布から文字及び図形を構成する画素によりパターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別するための閾値を求め,値の高い画素値の集合の代表値または値の低い画素値の集合の代表値の一方の画素値について,当該画素値と上記求められた閾値との比較に基づいて,文字及び図形を構成する画素によりパターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別する判別工程と,判別工程において画素値が低下していると判別された場合に,画像補整手段により,判別対象の画素値を画素値が低下していないと判別された画素値に代替し,代替後の画素値と値の高い画素値の集合の代表値または値の低い画素値の集合の代表値の他方の画素値とを用いて小領域のダイナミックレンジを補正する補正工程と,を含むことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, according to a second aspect of the present invention, in a watermark information detection apparatus comprising image correction means for performing image correction in units of small regions on an input image, a pattern having a certain spatial period There is provided a watermark information detection method for reading information corresponding to a pattern from an image arranged regularly. In the watermark information detecting method, the image correction means uses a pixel value of a pixel constituting a small area to represent a representative value of a set of pixel values higher than a predetermined threshold value and a set of pixel values lower than the predetermined threshold value. Pixels of pixels that form a pattern from pixels constituting characters and figures from the distribution of pixel values in an area consisting of arbitrary pixels surrounding the small area by a detection step for detecting a representative value of the image and image correction means A threshold for determining whether or not the value is decreased is obtained, and for one pixel value of a representative value of a set of pixel values having a high value or a representative value of a set of pixel values having a low value, the pixel value and the above based on the comparison of the determined threshold value, a determination step of pixel values of pixels constituting a pattern by pixels constituting a character and graphics it is determined whether or not reduced, the pixel value is lowered in the judgment step and a determination is to If the, the image compensation unit, the pixel value of the discrimination object replaced to the determined pixel value and the pixel value is not decreased, the representative value or values of the set of high pixel values of the pixel value and the value after alternative And a correction step of correcting the dynamic range of the small area using the other pixel value of the representative value of the set of low pixel values .

また,本発明の他の透かし情報検出方法は,入力された画像上の小領域単位で画像補整を行う画像補整手段を備える透かし情報検出装置において,ある空間的周期を持つパターンが規則的に配置されている画像からパターンに対応した情報を読み取る透かし情報検出方法であって,画像補整手段により,小領域を構成する画素の画素値から所定の閾値よりも値の高い画素値の集合の代表値と所定の閾値よりも値の低い画素値の集合の代表値とを検出する検出工程と,画像補整手段により,小領域の周囲を囲む任意の画素からなる領域内の画素値の分布から文字及び図形を構成する画素によりパターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別するための閾値を求め,値の高い画素値の集合の代表値または値の低い画素値の集合の代表値の一方の画素値について,当該画素値と上記求められた閾値との比較に基づいて,文字及び図形を構成する画素によりパターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別する判別工程と,判別工程において画素値が低下していると判別された場合に,画像補整手段により,判別対象の画素値を複数の画素値が低下していないと判別された画素値の平均値に代替し,代替後の画素値と値の高い画素値の集合の代表値または値の低い画素値の集合の代表値の他方の画素値とを用いて小領域のダイナミックレンジを補正する補正工程と,を含むことを特徴とする。
In another watermark information detection method of the present invention, a pattern having a certain spatial period is regularly arranged in a watermark information detection apparatus including image correction means for performing image correction in units of small areas on an input image. A watermark information detection method for reading information corresponding to a pattern from a recorded image, wherein a representative value of a set of pixel values higher than a predetermined threshold value from pixel values of pixels constituting a small region by image correction means And a detection step of detecting a representative value of a set of pixel values lower than a predetermined threshold value, and by image correction means, from the distribution of pixel values in an area consisting of arbitrary pixels surrounding the small area, characters and A threshold for determining whether or not the pixel value of the pixel constituting the pattern is lowered by the pixel constituting the figure is obtained, and the representative value of the set of pixel values having a high value or the value of the set of pixel values having a low value is substituted. For one of the pixel values of values, based on a comparison between the pixel value and the calculated threshold value, the pixel values of the pixels constituting the pattern by pixels constituting a character and graphics it is determined whether or not reduced An average value of pixel values determined by the image correction means as a plurality of pixel values that are not decreased by the image correction means when it is determined that the pixel value is decreased in the determination step And a correction step of correcting the dynamic range of the small area using the pixel value after substitution and the representative value of the set of pixel values having a high value or the other pixel value of the representative value of the set of pixel values having a low value It is characterized by including .

かかる方法によれば,信号を記録するパターンの局所的な濃度変化から濃度の補正を行い,フィルタ処理後に得られる信号ピーク値を安定させることができる。例えば,パターンのサイズを600dpiの解像度,18×18ドットのサイズで構成した場合,1パターンのサイズは約0.7mm四方程度であり,この微小な領域の中に1パターンの濃度の濃い部分と薄い部分が存在することになる。したがって,この0.7mm四方の微小領域だけで,1パターンに対する輝度補正が可能になる。このように,本発明によれば,画像の局所的な輝度値分布などから動的に信号強調処理を行うことで信号出力値を安定させ,信号検出率を向上させることができる。さらに,文字などの影響を除去することができ,輝度補正を効果的に行うことが可能である。
According to such a method, it is possible to correct the density from the local density change of the pattern for recording the signal, and to stabilize the signal peak value obtained after the filter processing. For example, when the pattern size is configured with a resolution of 600 dpi and a size of 18 × 18 dots, the size of one pattern is about 0.7 mm square, and a portion with a high density of one pattern is included in this minute area. There will be a thin part. Therefore, the luminance correction for one pattern can be performed only with this small area of 0.7 mm square. As described above, according to the present invention, the signal output value can be stabilized and the signal detection rate can be improved by dynamically performing the signal enhancement processing from the local luminance value distribution of the image. Furthermore, the influence of characters and the like can be removed, and luminance correction can be performed effectively.

本発明の透かし情報検出方法において,以下のような応用が可能である。   The watermark information detection method of the present invention can be applied as follows.

前記値の高い画素値を,小領域内での値の最高値とし,前記値の低い画素値を,小領域内での値の最低値としてもよい(請求項12)。
A high pixel value of the values, the maximum value of the values in the small regions, the lower pixel value of the value may be a minimum value of the values in a small area (claim 12).

前記画素値の値としては,例えば,輝度値(請求項13)や,色度や彩度や特定色の濃度などを採用することができる。
As the value of the pixel value, for example, a luminance value ( Claim 13 ), chromaticity , saturation , density of a specific color, or the like can be adopted.

前記小領域は,規則的に配置されたパターンと同じサイズに区分された領域としてもよく(請求項14),規則的に配置されたパターンよりも大きなサイズに区分された領域としてもよく(請求項15),規則的に配置されたパターンよりも小さなサイズに区分された領域としてもよい(請求項16)。
The small region may be a region divided into the same size as a regularly arranged pattern ( Claim 14 ), or may be a region divided into a larger size than a regularly arranged pattern ( Billing). Item 15 ) may be a region divided into a smaller size than a regularly arranged pattern ( Claim 16 ).

前記小領域で画像補整を行う工程において,近傍の小領域から得られる値を補正に使用してもよい。小領域での低い輝度値から文字などの影響を除去することが可能である。具体的には,例えば,近傍の小領域から得られる値を平均化して補正に使用するようにしてもよく,近傍の小領域から得られる値のヒストグラムを計算し,近傍の小領域から得られる最頻値を補正に使用するようにしてもよい。
In the step of performing image correction in the small area, a value obtained from a nearby small area may be used for correction. It is possible to remove the influence of characters and the like from the low luminance value in the small area. Specifically, for example, the values obtained from the neighboring small areas may be averaged and used for correction, or a histogram of values obtained from the neighboring small areas is calculated and obtained from the neighboring small areas. The mode value may be used for correction .

検出工程において行われる値の低い画素値の検出は,設定したしきい値よりも高い画素値に対してのみ行われるようにしてもよい(請求項11)。文字などの影響を除去することができ,輝度補正を効果的に行うことが可能である。
Detection of low pixel values of the value performed in the detecting step may also be carried out only for the higher pixel value than set threshold (claim 11). The influence of characters and the like can be removed, and brightness correction can be performed effectively.

また,本発明の他の観点によれば,コンピュータを,上記透かし情報検出装置として機能させるためのプログラムと,そのプログラムを記録した,コンピュータにより読み取り可能な記録媒体が提供される。ここで,プログラムはいかなるプログラム言語により記述されていてもよい。また,記録媒体としては,例えば,CD−ROM,DVD−ROM,フレキシブルディスクなど,プログラムを記録可能な記録媒体として現在一般に用いられている記録媒体,あるいは将来用いられるいかなる記録媒体をも採用することができる。
According to another aspect of the present invention, there are provided a program for causing a computer to function as the watermark information detecting device , and a computer-readable recording medium on which the program is recorded. Here, the program may be described in any programming language. In addition, as a recording medium, for example, a recording medium that is currently used as a recording medium capable of recording a program, such as a CD-ROM, a DVD-ROM, or a flexible disk, or any recording medium that is used in the future should be adopted. Can do.

以上説明したように,本発明によれば,画像の局所的な輝度値分布などから動的に信号強調処理を行うことで信号出力値を安定させ,信号検出率を向上させることができる。   As described above, according to the present invention, the signal output value can be stabilized and the signal detection rate can be improved by performing the signal enhancement process dynamically from the local luminance value distribution of the image.

以下に添付図面を参照しながら,本発明にかかる透かし情報埋め込み装置,透かし情報検出装置,透かし情報埋め込み方法,透かし情報検出方法,および印刷物の好適な実施形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of a watermark information embedding device, a watermark information detecting device, a watermark information embedding method, a watermark information detecting method, and a printed material according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(第1の実施形態)
図1は,本実施形態にかかる透かし情報埋め込み装置及び透かし情報検出装置の構成を示す説明図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a watermark information embedding device and a watermark information detection device according to the present embodiment.

(透かし情報埋め込み装置10)
透かし情報埋め込み装置10は,画像データと画像に埋め込む情報とをもとに透かし入り画像を合成し,紙媒体に印刷を行う装置である。透かし情報埋め込み装置10は,図1に示したように,符号化部11と,パターン割り当て部12と,透かし入り文書合成部13と,出力デバイス14とにより構成されている。透かし情報埋め込み装置10には,画像データ15と画像に埋め込む埋め込み情報16とが入力される。
(Watermark information embedding device 10)
The watermark information embedding device 10 is a device that synthesizes a watermarked image based on image data and information embedded in the image and prints it on a paper medium. As shown in FIG. 1, the watermark information embedding device 10 includes an encoding unit 11, a pattern allocation unit 12, a watermarked document synthesis unit 13, and an output device 14. The watermark information embedding device 10 receives image data 15 and embedding information 16 embedded in the image.

画像データ15は,透かし情報埋め込み装置10の画像入力端子(図示せず)から入力される。画像データ15としては,文書,図表,絵画,地図,写真などの任意のデータ,あるいはこれらを任意に組み合わせたデータを画像化したものである。画像化は,スキャナで読み取る方法や,ワードプロセッサで出力した文書等を印刷イメージなどのように画像化したものを用いることができる。なお,本実施形態では,白い紙面に黒のインク(単色)で印刷を行うことを前提として説明するが,本発明はこれに限定されず,カラー(多色)で印刷を行う場合であっても,同様に本発明を適用可能である。一方,埋め込み情報16は紙媒体に文字以外の形式で埋め込む情報(文字列や画像,音声データ)などである。   The image data 15 is input from an image input terminal (not shown) of the watermark information embedding device 10. As the image data 15, arbitrary data such as a document, a chart, a picture, a map, and a photograph, or data obtained by arbitrarily combining these data is converted into an image. For imaging, a method of reading with a scanner, or a document output by a word processor, such as a print image, can be used. In this embodiment, the description will be made on the assumption that printing is performed on white paper with black ink (single color). However, the present invention is not limited to this, and printing is performed in color (multicolor). Similarly, the present invention can be applied. On the other hand, the embedded information 16 is information (character string, image, audio data) embedded in a paper medium in a format other than characters.

符号化部11は,埋め込み情報16のデータの符号化処理を行う。また,パターン割り当て部12は,符号化された各シンボルに対する透かし信号(パターン)の割り当て処理を行う。すなわち,埋め込み情報16をデジタル化して数値に変換したものをN元符号化(Nは2以上)し,各シンボルをあらかじめ用意した透かし信号に割り当てる。本実施形態の透かし信号は,任意の大きさの矩形領域中にドットを配列することにより任意の方向と波長を持つ波を表現し,波の方向や波長に対してシンボルを割り当てたものである。かかる透かし信号を,以下「信号ユニット」という。信号ユニットの詳細については,さらに後述する。   The encoding unit 11 performs an encoding process on the data of the embedded information 16. The pattern assigning unit 12 assigns a watermark signal (pattern) to each encoded symbol. That is, the embedded information 16 digitized and converted into a numerical value is subjected to N-element coding (N is 2 or more), and each symbol is assigned to a watermark signal prepared in advance. The watermark signal of this embodiment represents a wave having an arbitrary direction and wavelength by arranging dots in a rectangular area of an arbitrary size, and a symbol is assigned to the direction and wavelength of the wave. . Such a watermark signal is hereinafter referred to as a “signal unit”. Details of the signal unit will be described later.

透かし入り文書合成部13は,埋め込み情報を表現するパターンを,画像入力端子から入力された画像上に直接描画する。本実施形態の透かし入り文書合成部13は,このようにして,透かし入りの文書画像を作成する。また,出力デバイス14は,プリンタなどの出力装置であり,透かし入り文書画像を紙媒体に印刷する。したがって,符号化部11,パターン割り当て部12,透かし入り文書合成部13はプリンタドライバの中の一つの機能として実現されていてもよい。   The watermarked document synthesizing unit 13 directly draws a pattern expressing embedded information on an image input from an image input terminal. In this way, the watermarked document composition unit 13 of the present embodiment creates a watermarked document image. The output device 14 is an output device such as a printer, and prints a watermarked document image on a paper medium. Therefore, the encoding unit 11, the pattern assignment unit 12, and the watermarked document synthesis unit 13 may be realized as one function in the printer driver.

(印刷物20)
印刷物20は,元の画像データ15に対して埋め込み情報16を埋め込んで印刷された紙やカードなどであり,物理的に保管・管理される。
(Printed matter 20)
The printed matter 20 is paper or a card printed with the embedded information 16 embedded in the original image data 15, and is physically stored and managed.

(透かし情報検出装置30)
透かし情報検出装置30は,紙媒体に印刷されている文書を画像として取り込み,埋め込まれている埋め込み情報16を復元する装置である。透かし情報検出装置30は,図1に示したように,入力デバイス31と,透かし検出部32とにより構成されている。
(Watermark information detection device 30)
The watermark information detection device 30 is a device that takes in a document printed on a paper medium as an image and restores the embedded information 16 embedded therein. As shown in FIG. 1, the watermark information detection apparatus 30 includes an input device 31 and a watermark detection unit 32.

入力デバイス31は,スキャナなどの入力装置であり,印刷物20を多値階調のグレー画像として計算機に取り込む。入力される画像は,電子透かし埋め込み装置10が出力した画像そのものであってもよいし,JPEG等の非可逆圧縮によって劣化した画像,デジタルフィルタなどにより縮小された画像,印刷され撮影/スキャンされた画像などでもよい。   The input device 31 is an input device such as a scanner, and captures the printed matter 20 as a multi-value gray image in a computer. The input image may be the image itself output from the digital watermark embedding device 10, an image deteriorated by irreversible compression such as JPEG, an image reduced by a digital filter, printed, photographed / scanned It may be an image.

透かし検出部32は,入力デバイス31で取り込まれた画像の全体または一部に対してフィルタリング処理を行うことで,画像上に描画されている信号ユニットを検出し,埋め込み情報16の抽出を行う。   The watermark detection unit 32 performs filtering processing on all or part of the image captured by the input device 31 to detect a signal unit drawn on the image and extract the embedded information 16.

本実施形態にかかる透かし情報埋め込み装置10及び透かし情報検出装置30は,以上のように構成されている。次いで,透かし情報埋め込み装置10及び透かし情報検出装置30の動作について説明する。まず,図2のフローチャートなどを参照しながら,透かし情報埋め込み装置10の動作について説明する。   The watermark information embedding device 10 and the watermark information detection device 30 according to the present embodiment are configured as described above. Next, operations of the watermark information embedding device 10 and the watermark information detection device 30 will be described. First, the operation of the watermark information embedding device 10 will be described with reference to the flowchart of FIG.

(ステップS101)
まず,透かし画像埋め込み装置10に画像データ15および埋め込み情報16が入力される(ステップS101)。上述のように,文書データ15はフォント情報やレイアウト情報を含むデータであり,ワープロソフト等で作成されるものとする。文書データ15は,例えば白黒の二値データであり,画像上で白い画素(値が1の画素)は背景であり,黒い画素(値が0の画素)は文字領域(インクが塗布される領域)であるものとする。一方,機密情報16は文字,音声,画像などの各種データである。
(Step S101)
First, the image data 15 and the embedding information 16 are input to the watermark image embedding device 10 (step S101). As described above, the document data 15 is data including font information and layout information, and is created by word processing software or the like. The document data 15 is, for example, monochrome binary data. On the image, white pixels (pixels having a value of 1) are backgrounds, and black pixels (pixels having a value of 0) are character regions (regions to which ink is applied). ). On the other hand, the confidential information 16 is various data such as characters, sounds and images.

(ステップS102)
次いで,埋め込み情報16をN元符号に変換する(ステップS102)。Nは任意であるが,本実施形態では説明を容易にするためN=2とする。従って,ステップS102で生成される符号は2元符号であり,0と1のビット列で表現されるものとする。このステップS102では埋め込み情報16をそのまま符号化してもよいし,埋め込み情報16を暗号化したものを符号化してもよい。
(Step S102)
Next, the embedded information 16 is converted into an N-element code (step S102). N is arbitrary, but in the present embodiment, N = 2 for ease of explanation. Therefore, the code generated in step S102 is a binary code, and is expressed by a bit string of 0 and 1. In this step S102, the embedded information 16 may be encoded as it is, or an encoded version of the embedded information 16 may be encoded.

(ステップS103)
次いで,符号化された各シンボルに対して信号ユニットを割り当てる(ステップS103)。本実施形態の透かし信号は,ドット(黒画素)の配列によって任意の波長と方向を持つ波を表現したものである。
(Step S103)
Next, a signal unit is assigned to each encoded symbol (step S103). The watermark signal of this embodiment represents a wave having an arbitrary wavelength and direction by the arrangement of dots (black pixels).

ステップS103において,各シンボルに対して割り当てる信号ユニットについて説明する。図3は信号ユニットの一例を示す説明図である。   The signal unit assigned to each symbol in step S103 will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a signal unit.

信号ユニットの幅と高さをそれぞれSw,Shとする。SwとShは異なっていても良いが,本実施形態では説明を容易にするためSw=Shとする。長さの単位は画素数であり,図3の例ではSw=Sh=12である。これらの信号が紙面に印刷されたときの大きさは,透かし画像の解像度に依存しており,例えば透かし画像が600dpi(dot per inch:解像度の単位であり,1インチ当たりのドット数)の画像であるとしたならば,図3の信号ユニットの幅と高さは,印刷物上で12/600=0.02(インチ)となる。   Let the width and height of the signal unit be Sw and Sh, respectively. Sw and Sh may be different, but in the present embodiment, Sw = Sh is set for ease of explanation. The unit of length is the number of pixels. In the example of FIG. 3, Sw = Sh = 12. The size when these signals are printed on the paper surface depends on the resolution of the watermark image. For example, the watermark image is an image of 600 dpi (dot per inch: unit of resolution, number of dots per inch). 3, the width and height of the signal unit in FIG. 3 is 12/600 = 0.02 (inch) on the printed matter.

以下,幅と高さがSw,Shの矩形を1つの信号の単位として「信号ユニット」と称する。図3(1)は,ドット間の距離が水平軸に対してarctan(3)(arctanはtanの逆関数)の方向に密であり,波の伝搬方向はarctan(−1/3)である。以下,この信号ユニットをユニットAと称する。図3(2)はドット間の距離が水平軸に対してarctan(−3)の方向に密であり,波の伝搬方向はarctan(1/3)である。以下,この信号ユニットをユニットBと称する。   Hereinafter, a rectangle having a width and a height of Sw and Sh is referred to as a “signal unit” as one signal unit. In FIG. 3 (1), the distance between dots is dense in the direction of arctan (3) (arctan is an inverse function of tan) with respect to the horizontal axis, and the wave propagation direction is arctan (−1/3). . Hereinafter, this signal unit is referred to as unit A. In FIG. 3B, the distance between dots is dense in the direction of arctan (−3) with respect to the horizontal axis, and the wave propagation direction is arctan (1/3). Hereinafter, this signal unit is referred to as unit B.

図4は,図3(1)の画素値の変化をarctan(1/3)の方向から見た断面図である。図4において,ドットが配列されている部分が波の最小値の腹(振幅が最大となる点)となり,ドットが配列されていない部分は波の最大値の腹となっている。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the change in the pixel value in FIG. 3A as viewed from the direction of arctan (1/3). In FIG. 4, the portion where the dots are arranged is the antinode of the minimum value of the wave (the point where the amplitude is maximum), and the portion where the dots are not arranged is the antinode of the maximum value of the wave.

また,ドットが密に配列されている領域はそれぞれ1ユニットの中に2つ存在するため,この例では1ユニットあたりの周波数は2となる。波の伝播方向はドットが密に配列されている方向に垂直となるため,ユニットAの波は水平方向に対してarctan(−1/3),ユニットBの波はarctan(1/3)となる。なお,arctan(a)の方向とacrtan(b)の方向が垂直のとき,a×b=−1である。   In addition, since there are two regions in each unit where dots are densely arranged, the frequency per unit is 2 in this example. Since the wave propagation direction is perpendicular to the direction in which the dots are densely arranged, the wave of unit A is arctan (-1/3) with respect to the horizontal direction, and the wave of unit B is arctan (1/3). Become. Note that a × b = −1 when the direction of arctan (a) and the direction of actan (b) are perpendicular.

本実施形態では,ユニットAで表現される信号ユニットにシンボル0を割り当て,ユニットBで表現される信号ユニットにシンボル1を割り当てる。また,これらをシンボルユニットと称する。   In this embodiment, symbol 0 is assigned to the signal unit represented by unit A, and symbol 1 is assigned to the signal unit represented by unit B. These are called symbol units.

信号ユニットには図3(1),(2)で示されるもの以外にも,例えば図5(3)〜(5)で示されるようなドット配列が考えられる。
図5(3)は,ドット間の距離が水平軸に対してarctan(1/3)の方向に密であり,波の伝搬方向はarctan(−3)である。以下,この信号ユニットをユニットCと称する。
図5(4)は,ドット間の距離が水平軸に対してarctan(−1/3)の方向に密であり,波の伝搬方向はarctan(3)である。以下,この信号ユニットをユニットDと称する。
図5(5)は,ドット間の距離が水平軸に対してarctan(1)の方向に密であり,波の伝搬方向はarctan(−1)である。なお,図5(5)は,ドット間の距離が水平軸に対してarctan(−1)の方向に密であり,波の伝搬方向はarctan(1)であると考えることもできる。以下,この信号ユニットをユニットEと称する。
In addition to the signal units shown in FIGS. 3 (1) and (2), for example, dot arrangements as shown in FIGS. 5 (3) to (5) are conceivable.
In FIG. 5 (3), the distance between dots is dense in the direction of arctan (1/3) with respect to the horizontal axis, and the wave propagation direction is arctan (-3). Hereinafter, this signal unit is referred to as unit C.
In FIG. 5 (4), the distance between dots is dense in the direction of arctan (−1/3) with respect to the horizontal axis, and the wave propagation direction is arctan (3). Hereinafter, this signal unit is referred to as unit D.
In FIG. 5 (5), the distance between dots is dense in the direction of arctan (1) with respect to the horizontal axis, and the wave propagation direction is arctan (−1). In FIG. 5 (5), it can be considered that the distance between the dots is dense in the direction of arctan (−1) with respect to the horizontal axis, and the wave propagation direction is arctan (1). Hereinafter, this signal unit is referred to as unit E.

このようにして,先に割り当てた組み合わせ以外にも,シンボル0とシンボル1を割り当てるユニットの組み合わせのパターンが複数考えられるため,どの信号ユニットがどのシンボルに割り当てられているかを秘密にして第三者(不正者)が埋め込まれた信号を簡単に解読できないようにすることもできる。   In this way, in addition to the previously assigned combinations, there can be a plurality of combinations of units to which symbol 0 and symbol 1 are assigned. Therefore, it is a third party to keep secret which signal unit is assigned to which symbol. It is also possible to make it impossible to easily decipher the embedded signal.

さらに,図2に示したステップS103で,埋め込み情報16を4元符号で符号化した場合には,例えば,ユニットAにシンボル0を,ユニットBにシンボル1を,ユニットCにシンボル2を,ユニットDにシンボル3を割り当てることも可能である。   Further, when the embedded information 16 is encoded by a quaternary code in step S103 shown in FIG. 2, for example, symbol 0 is assigned to unit A, symbol 1 is assigned to unit B, symbol 2 is assigned to unit C, unit It is also possible to assign symbol 3 to D.

図3,図5に示した信号ユニットの一例においては,1ユニット中のドットの数をすべて等しくしているため,これらのユニットを隙間なく並べることにより,透かし画像の見かけの濃淡が均一となる。したがって印刷された紙面上では,単一の濃度を持つグレー画像が背景として埋め込まれているように見える。   In the example of the signal unit shown in FIG. 3 and FIG. 5, since the number of dots in one unit is all equal, the apparent density of the watermark image becomes uniform by arranging these units without gaps. . Therefore, it appears that a gray image having a single density is embedded as a background on the printed paper.

このような効果を出すために,例えば,ユニットEを背景ユニット(シンボルが割り当てられていない信号ユニット)と定義し,これを隙間なく並べて透かし画像の背景とし,シンボルユニット(ユニットA,ユニットB)を透かし画像に埋め込む場合は,埋め込もうとする位置の背景ユニット(ユニットE)とシンボルユニット(ユニットA,ユニットB)とを入れ替える。   In order to produce such an effect, for example, unit E is defined as a background unit (signal unit to which no symbol is assigned), and this is arranged without any gap as a background of the watermark image, and symbol unit (unit A, unit B) Is embedded in the watermark image, the background unit (unit E) and the symbol unit (unit A, unit B) at the position to be embedded are exchanged.

図6(1)はユニットEを背景ユニットと定義し,これを隙間なく並べて透かし画像の背景とした場合を示す説明図である。図6(2)は図6(1)の背景画像の中にユニットAを埋め込んだ一例を示し,図6(3)は図6(1)の背景画像の中にユニットBを埋め込んだ一例を示している。本実施形態では,背景ユニットを透かし画像の背景とする方法について説明するが,シンボルユニットのみを配置することによって透かし画像を生成しても良い。   FIG. 6 (1) is an explanatory diagram showing a case where the unit E is defined as a background unit and arranged as a background of a watermark image without gaps. 6 (2) shows an example in which the unit A is embedded in the background image of FIG. 6 (1), and FIG. 6 (3) shows an example in which the unit B is embedded in the background image of FIG. 6 (1). Show. In the present embodiment, a method for setting a background unit as the background of a watermark image will be described. However, a watermark image may be generated by arranging only symbol units.

次いで,透かし画像へ信号ユニットを埋め込む方法について,図7を参照しながら説明する。   Next, a method for embedding a signal unit in a watermark image will be described with reference to FIG.

図7は,透かし画像への信号ユニットの埋め込み方法の一例を示す説明図である。ここでは,例として「0101」というビット列を埋め込む場合について説明する。   FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a method for embedding a signal unit in a watermark image. Here, a case where a bit string “0101” is embedded will be described as an example.

図7(1),(2)に示すように,同じシンボルユニットを繰り返し埋め込む。これは文書中の文字が埋め込んだシンボルユニットの上に重なった場合,信号検出時に検出されなくなることを防ぐためであり,シンボルユニットの繰り返し数と配置のパターン(以下,ユニットパターンと称する。)は任意である。   As shown in FIGS. 7A and 7B, the same symbol unit is repeatedly embedded. This is to prevent the character unit in the document from being detected when a signal is detected when it is superimposed on the embedded symbol unit. The symbol unit repetition number and arrangement pattern (hereinafter referred to as a unit pattern) are used. Is optional.

すなわち,ユニットパターンの一例として,図7(1)のように繰り返し数を4(1つのユニットパターン中に4つのシンボルユニットが存在する)にしたり,図7(2)のように繰り返し数を2(1つのユニットパターン中に2つのシンボルユニットが存在する)にしたりすることができ,あるいは,繰り返し数を1(1つのユニットパターン中には1つのシンボルユニットだけが存在する)としてもよい。   That is, as an example of the unit pattern, the repetition number is set to 4 (four symbol units exist in one unit pattern) as shown in FIG. 7 (1), or the repetition number is set to 2 as shown in FIG. 7 (2). (There are two symbol units in one unit pattern) or the number of repetitions may be one (only one symbol unit exists in one unit pattern).

また,図7(1),(2)は1つのシンボルユニットに対して1つのシンボルが与えられているが,図7(3)のようにシンボルユニットの配置パターンに対してシンボルを与えても良い。   7 (1) and 7 (2), one symbol is given to one symbol unit. However, even if symbols are given to the symbol unit arrangement pattern as shown in FIG. 7 (3). good.

1ページ分の透かし画像の中に何ビットの情報量を埋め込むことができるかは,信号ユニットの大きさ,ユニットパターンの大きさ,文書画像の大きさに依存する。文書画像の水平方向と垂直方向にいくつの信号を埋め込んだかは,既知として信号検出を行っても良いし,入力装置から入力された画像の大きさと信号ユニットの大きさから逆算しても良い。   The number of bits of information that can be embedded in a watermark image for one page depends on the size of the signal unit, the size of the unit pattern, and the size of the document image. The number of signals embedded in the horizontal and vertical directions of the document image may be detected as a known signal, or may be calculated backward from the size of the image input from the input device and the size of the signal unit.

1ページ分の透かし画像の水平方向にPw個,垂直方向にPh個のユニットパターンが埋め込めるとすると,画像中の任意の位置のユニットパターンをU(x,y),x=1〜Pw,y=1〜Phと表現し,U(x,y)を「ユニットパターン行列」と称することにする。また,1ページに埋め込むことができるビット数を「埋め込みビット数」と称する。埋め込みビット数はPw×Phである。   If Pw unit patterns in the horizontal direction and Ph units in the vertical direction can be embedded in a watermark image for one page, unit patterns at arbitrary positions in the image are represented by U (x, y), x = 1 to Pw, y = 1 to Ph, and U (x, y) is referred to as a “unit pattern matrix”. In addition, the number of bits that can be embedded in one page is referred to as the “number of embedded bits”. The number of embedded bits is Pw × Ph.

図8は,埋め込み情報16を透かし画像に埋め込む方法について示した流れ図である。
ここでは1枚(1ページ分)の透かし画像に,同じ情報を繰り返し埋め込む場合について説明する。同じ情報を繰り返し埋め込むことにより,透かし画像と文書画像を重ね合わせたときに1つのユニットパターン全体が塗りつぶされるなどして埋め込み情報が消失するような場合でも,埋め込んだ情報を取り出すことを可能とするためである。
FIG. 8 is a flowchart showing a method of embedding the embedded information 16 in the watermark image.
Here, a case where the same information is repeatedly embedded in one (one page) watermark image will be described. By repeatedly embedding the same information, it is possible to extract the embedded information even if the embedded information disappears due to, for example, the entire unit pattern being filled when the watermark image and the document image are overlaid. Because.

まず,埋め込み情報16をN元符号に変換する(ステップS201)。図2のステップS102と同様である。以下では,符号化されたデータをデータ符号と称し,ユニットパターンの組み合わせによりデータ符号を表現したものをデータ符号ユニットDuと称する。   First, the embedded information 16 is converted into an N-element code (step S201). This is the same as step S102 in FIG. Hereinafter, the encoded data is referred to as a data code, and the data code expressed by a combination of unit patterns is referred to as a data code unit Du.

次いで,データ符号の符号長(ここではビット数)と埋め込みビット数から,1枚の画像にデータ符号ユニットを何度繰り返し埋め込むことができるかを計算する(ステップS202)。本実施形態ではデータ符号の符号長データをユニットパターン行列の第1行に挿入するものとする。データ符号の符号長を固定長として符号長データは透かし画像には埋め込まないようにしても良い。   Next, based on the code length of the data code (here, the number of bits) and the number of embedded bits, how many times the data code unit can be embedded in one image is calculated (step S202). In this embodiment, it is assumed that the code length data of the data code is inserted into the first row of the unit pattern matrix. The code length of the data code may be fixed, and the code length data may not be embedded in the watermark image.

データ符号ユニットを埋め込む回数Dnは,データ符号長をCnとして以下の式で計算される。   The number Dn of embedding the data code unit is calculated by the following equation with the data code length as Cn.

Figure 0004096902
Figure 0004096902

ここで剰余をRn(Rn=Cn−(Pw×(Ph−1)))とすると,ユニットパターン行列にはDn回のデータ符号ユニットおよびデータ符号の先頭Rnビット分に相当するユニットパターンを埋め込むことになる。ただし,剰余部分のRnビットは必ずしも埋め込まなくても良い。   Here, assuming that the remainder is Rn (Rn = Cn− (Pw × (Ph−1))), the unit pattern matrix is embedded with a data pattern unit of Dn times and a unit pattern corresponding to the first Rn bits of the data code. become. However, the Rn bit of the remainder part does not necessarily have to be embedded.

図9の説明では,ユニットパターン行列のサイズを9×11(11行9列),データ符号長を12(図中で0〜11の番号がついたものがデータ符号の各シンボルを表わす)とする。   In the description of FIG. 9, the size of the unit pattern matrix is 9 × 11 (11 rows and 9 columns), and the data code length is 12 (numbers 0 to 11 in the figure represent each symbol of the data code). To do.

次いで,ユニットパターン行列の第1行目に符号長データを埋め込む(ステップS203)。図9の例では符号長を9ビットのデータで表現して1度だけ埋め込んでいる例を説明しているが,ユニットパターン行列の幅Pwが十分大きい場合,データ符号と同様に符号長データを繰り返し埋め込むこともできる。   Next, the code length data is embedded in the first row of the unit pattern matrix (step S203). In the example of FIG. 9, the code length is expressed by 9-bit data and has been embedded only once. However, if the unit pattern matrix width Pw is sufficiently large, It can be embedded repeatedly.

さらに,ユニットパターン行列の第2行以降に,データ符号ユニットを繰り返し埋め込む(ステップS204)。図9で示すようにデータ符号のMSB(most significant bit)またはLSB(least significant bit)から順に行方向に埋め込む。図9の例ではデータ符号ユニットを7回,およびデータ符号の先頭6ビットを埋め込んでいる例を示している。   Further, the data code unit is repeatedly embedded in the second and subsequent rows of the unit pattern matrix (step S204). As shown in FIG. 9, the MSB (most significant bit) or LSB (least significant bit) of the data code is sequentially embedded in the row direction. The example of FIG. 9 shows an example in which the data code unit is embedded seven times and the first 6 bits of the data code are embedded.

データの埋め込み方法は図9のように行方向に連続になるように埋め込んでも良いし,列方向に連続になるように埋め込んでも良い。   The data embedding method may be embedded so as to be continuous in the row direction as shown in FIG. 9, or may be embedded so as to be continuous in the column direction.

以上,パターン割り当て部12における,透かし信号の割り当て(ステップS103)について説明した。次いで,再び図2などを参照しながら,ステップS104以降について説明する。   The watermark signal allocation (step S103) in the pattern allocation unit 12 has been described above. Next, step S104 and subsequent steps will be described with reference to FIG. 2 again.

(ステップS104)
透かし入り文書画像合成部13では,画像データ15と,パターン割り当て部12で割り当てられた透かし信号を重ね合わせる(ステップS104)。透かし入り文書画像の各画素の値は,画像データ15が2値画像の場合,文書画像と透かし画像の対応する画素値の論理積演算(AND)によって計算する。すなわち,文書画像と透かし画像のどちらかが0(黒)であれば,透かし入り文書画像の画素値は0(黒),それ以外は1(白)となる。
(Step S104)
The watermarked document image composition unit 13 superimposes the image data 15 and the watermark signal assigned by the pattern assignment unit 12 (step S104). When the image data 15 is a binary image, the value of each pixel of the watermarked document image is calculated by a logical product operation (AND) of the corresponding pixel values of the document image and the watermark image. That is, if either the document image or the watermark image is 0 (black), the pixel value of the watermarked document image is 0 (black), otherwise 1 (white).

一方,画像データ15が3値以上の多値データの場合,以下のように処理を行う。   On the other hand, when the image data 15 is multi-value data having three or more values, processing is performed as follows.

(カラーパターンの描画方法)
入力された画像は,文書や図等の背景を構成する背景色と,文子や線,図などの構成する前景色を持つ。また,信号ユニットも,信号を表現する前景色と,背景となる背景色を持つ。透かし入り画像合成部13にて画像上に描画する場合は,図10に示したように,信号ユニットの背景色を透過色として扱い,信号ユニットの背景色の部分は,画像そのものの色を出力画像上に残してよい。また,入力画像上の前景色と信号ユニットの前景色が重なる部分は入力画像の前景色を優先して出力画像上に残してよい。また,入力画像上の背景色と信号ユニットの前景色が重なった場合は,信号ユニットの前景色を出力画像上に残してよい。また,輝度成分のみを合成してもよいし,他の色成分を重畳して表現してもよい。
(Color pattern drawing method)
The input image has a background color that constitutes the background of a document or a figure, and a foreground color that constitutes a text child, a line, or a figure. The signal unit also has a foreground color representing a signal and a background color as a background. When drawing on an image by the watermarked image compositing unit 13, as shown in FIG. 10, the background color of the signal unit is treated as a transparent color, and the background color portion of the signal unit outputs the color of the image itself. May be left on the image. In addition, a portion where the foreground color on the input image and the foreground color of the signal unit overlap may be left on the output image with priority given to the foreground color of the input image. Further, when the background color on the input image and the foreground color of the signal unit overlap, the foreground color of the signal unit may be left on the output image. Further, only luminance components may be synthesized, or other color components may be superimposed and expressed.

以上の方法により,入力画像と信号ユニットとが重ね合わさった透かし入り画像が生成できる。図11は,透かし入り文書画像の一例を示す説明図である。図12は,図11の一部を拡大して示した説明図である。ここで,ユニットパターンは図7(1)のパターンを用いている。   By the above method, a watermarked image in which the input image and the signal unit are superimposed can be generated. FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a watermarked document image. FIG. 12 is an explanatory view showing a part of FIG. 11 in an enlarged manner. Here, the unit pattern shown in FIG. 7A is used.

(ステップS105)
以上のように生成された透かし入り文書画像は,出力デバイス14により出力される(ステップS105)。
(Step S105)
The watermarked document image generated as described above is output by the output device 14 (step S105).

以上,透かし情報埋め込み装置10の動作について説明した。
次いで,図1,及び,図12〜図20を参照しながら,透かし情報検出装置30の動作について説明する。
The operation of the watermark information embedding device 10 has been described above.
Next, the operation of the watermark information detection apparatus 30 will be described with reference to FIGS. 1 and 12 to 20.

(透かし検出部32)
図13は,透かし検出部32の処理の流れを示す流れ図である。
まず,スキャナなどの入力デバイス31によって印刷物20を計算機のメモリ等に入力する(ステップS301)。この入力デバイス31によって読み込まれた画像を入力画像と称する。入力画像は多値画像であり,以下では256階調のグレー画像として説明する。また入力画像の解像度(入力デバイス31で読み込むときの解像度)は,上記透かし情報埋め込み装置10と異なっていても良いが,ここでは同じ解像度であるとして説明する。また,入力画像は回転や伸縮などの補正が行われているものとする。
(Watermark detection unit 32)
FIG. 13 is a flowchart showing the processing flow of the watermark detection unit 32.
First, the printed material 20 is input to the memory of the computer or the like by the input device 31 such as a scanner (step S301). An image read by the input device 31 is referred to as an input image. The input image is a multi-valued image, and will be described below as a gray image with 256 gradations. Further, the resolution of the input image (resolution when read by the input device 31) may be different from that of the watermark information embedding apparatus 10, but here it is assumed that the resolution is the same. Also, it is assumed that the input image has been corrected for rotation, expansion and contraction.

次いで,入力画像の大きさと信号ユニットの大きさから,ユニットパターンがいくつ埋め込まれているかを計算する(ステップS302)。例えば入力画像の大きさがW(幅)×H(高さ)であるとして,信号ユニットの大きさをSw×Sh,ユニットパターンはUw×Uh個のユニットから構成されるとすると,入力画像中に埋め込まれているユニットパターンの数(N=Pw×Ph)は以下のように計算される。   Next, the number of unit patterns embedded is calculated from the size of the input image and the size of the signal unit (step S302). For example, assuming that the size of the input image is W (width) × H (height), the size of the signal unit is Sw × Sh, and the unit pattern is composed of Uw × Uh units. The number of unit patterns embedded in (N = Pw × Ph) is calculated as follows.

Figure 0004096902
Figure 0004096902

ただし,透かし情報埋め込み装置10と透かし情報検出装置30で解像度が異なる場合には,それらの解像度の比によって入力画像中の信号ユニットの大きさを正規化した後,上記の計算を行う。   However, when the resolution is different between the watermark information embedding device 10 and the watermark information detection device 30, the above calculation is performed after normalizing the size of the signal unit in the input image based on the ratio of the resolutions.

次いで,ステップS302で計算したユニットパターン数をもとに入力画像に対してユニットパターンの区切り位置を設定する(ステップS303)。図14は入力画像(図14(1))と,ユニットパターンの区切り位置を設定した後の入力画像(図14(2))の一例を示している。   Next, a unit pattern separation position is set for the input image based on the number of unit patterns calculated in step S302 (step S303). FIG. 14 shows an example of the input image (FIG. 14 (1)) and the input image (FIG. 14 (2)) after setting the unit pattern separation positions.

次いで,ユニットパターンの区切りごとにシンボルユニットの検出を行い,ユニットパターン行列を復元する(ステップS304)。以下に,信号検出の詳細を説明する。   Next, a symbol unit is detected for each unit pattern delimiter, and a unit pattern matrix is restored (step S304). Details of signal detection will be described below.

図15は,入力画像中における,図3(1)に示したユニットAに対応する領域の一例を示した説明図である。図3では信号ユニットは二値画像であるが,ここでは多値画像である。二値画像を印刷した場合,インクのにじみなどが原因で濃淡が連続的に変化するため,図15のようにドットの周囲が白と黒の中間色になる。したがって図15を波の伝播方向と平行な方向から見た断面図は図16のようになる。図4が矩形波であるのに対し,図16は滑らかな波となる。   FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of an area corresponding to the unit A shown in FIG. 3A in the input image. In FIG. 3, the signal unit is a binary image, but here it is a multi-valued image. When a binary image is printed, since the density changes continuously due to ink bleeding or the like, the periphery of the dot becomes an intermediate color between white and black as shown in FIG. Therefore, a cross-sectional view of FIG. 15 viewed from a direction parallel to the wave propagation direction is as shown in FIG. While FIG. 4 is a rectangular wave, FIG. 16 is a smooth wave.

また,実際には紙の厚さの局所的な変化や,印刷文書の汚れ,出力デバイスや画像入力デバイスの不安定性などの要因により,入力画像中には多くの雑音成分が付加されることになるが,ここでは雑音成分のない場合について説明する。しかしながら,ここで説明する方法を用いれば,雑音成分が付加された画像に対しても安定した信号検出を行うことができる。   Also, in reality, many noise components are added to the input image due to factors such as local changes in paper thickness, dirt on the printed document, and instability of the output device and image input device. However, the case where there is no noise component will be described here. However, if the method described here is used, stable signal detection can be performed even for an image to which a noise component is added.

以下では入力画像から信号ユニットを検出するために,波の周波数と方向,および影響範囲を同時に定義できる二次元ウェーブレットフィルタを用いる。以下では,二次元ウェーブレットフィルタの一つであるガボールフィルタを用いる例を示すが,ガボールフィルタと同様な性質を持つフィルタであれば,必ずしもガボールフィルタである必要はなく,さらには信号ユニットと同じドットパターンを持つテンプレートを定義してパターンマッチングを行うなどの方法でも良い。   In the following, in order to detect the signal unit from the input image, a two-dimensional wavelet filter that can simultaneously define the frequency and direction of the wave and the influence range is used. In the following, an example using a Gabor filter, which is one of the two-dimensional wavelet filters, is shown. However, if it is a filter having the same properties as the Gabor filter, it is not necessarily a Gabor filter, and moreover, the same dot as the signal unit. A method of defining a template having a pattern and performing pattern matching may be used.

以下にガボールフィルタG(x,y),x=0〜gw−1,y=0〜gh−1を示す。gw,ghはフィルタのサイズであり,ここでは上記透かし情報埋め込み装置10で埋め込んだ信号ユニットと同じ大きさである。   The Gabor filter G (x, y), x = 0 to gw−1, and y = 0 to gh−1 are shown below. gw and gh are filter sizes, which are the same size as the signal unit embedded by the watermark information embedding apparatus 10 here.

Figure 0004096902
Figure 0004096902

信号検出には透かし画像に埋め込んだシンボルユニットと周波数,波の方向,および大きさが等しいガボールフィルタを,埋め込んだ信号ユニットの種類と同じ数だけ用意する。ここでは図3のユニットAとユニットBに対応するガボールフィルタをフィルタA,フィルタBと称する。   For signal detection, the same number of Gabor filters as the frequency of the symbol unit embedded in the watermark image, the frequency, the direction of the wave, and the size are prepared as many as the type of the embedded signal unit. Here, the Gabor filters corresponding to the units A and B in FIG.

入力画像中の任意の位置でのフィルタ出力値はフィルタと画像間のコンボリューションにより計算する。ガボールフィルタの場合は実数フィルタと虚数フィルタ(虚数フィルタは実数フィルタと半波長分位相がずれたフィルタ)が存在するため,それらの2乗平均値をフィルタ出力値とする。例えば,フィルタAの実数フィルタと画像間のコンボリューションがRc,虚数フィルタとのコンボリューションがIcであったとすると,出力値F(A)は以下の式で計算する。   The filter output value at an arbitrary position in the input image is calculated by convolution between the filter and the image. In the case of a Gabor filter, there are a real number filter and an imaginary number filter (an imaginary number filter is a filter whose phase is shifted by a half wavelength from the real number filter), and the mean square value thereof is used as a filter output value. For example, if the convolution between the real filter and the image of the filter A is Rc and the convolution between the imaginary filter is Ic, the output value F (A) is calculated by the following equation.

Figure 0004096902
Figure 0004096902

図17は,ステップS303によって区切られたユニットパターンU(x,y)中に埋め込まれているシンボルユニットがユニットAであるかユニットBであるかを判定する方法について説明する説明図である。   FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining a method for determining whether the symbol unit embedded in the unit pattern U (x, y) delimited in step S303 is the unit A or the unit B.

ユニットパターンU(x,y)に対するシンボル判定ステップを以下のように行う。
(1)フィルタAの位置を移動しながら,ユニットパターンU(x,y)中のすべての位置についてF(A)を計算した結果の最大値をユニットパターンU(x,y)に対するフィルタAの出力値とし,これをFu(A,x,y)とする。
(2)ユニットパターンU(x,y)に対するフィルタBの出力値を(1)と同様に計算し,これをFu(B,x,y)とする。
(3)Fu(A,x,y)とFu(B,x,y)を比較し,Fu(A,x,y)≧Fu(B,x,y)であればユニットパターンU(x,y)に埋め込まれているシンボルユニットはユニットAであると判定し,Fu(A,x,y)<Fu(B,x,y)であればユニットパターンU(x,y)に埋め込まれているシンボルユニットはユニットBであると判定する。
The symbol determination step for the unit pattern U (x, y) is performed as follows.
(1) While moving the position of the filter A, the maximum value of the result of calculating F (A) for all the positions in the unit pattern U (x, y) is the value of the filter A for the unit pattern U (x, y). The output value is set to Fu (A, x, y).
(2) The output value of the filter B for the unit pattern U (x, y) is calculated in the same manner as (1), and this is assumed to be Fu (B, x, y).
(3) Fu (A, x, y) and Fu (B, x, y) are compared, and if Fu (A, x, y) ≧ Fu (B, x, y), unit pattern U (x, y) The symbol unit embedded in y) is determined to be unit A, and if Fu (A, x, y) <Fu (B, x, y), it is embedded in the unit pattern U (x, y). It is determined that the existing symbol unit is unit B.

(1),(2)において,フィルタを移動するステップ幅は任意であり,ユニットパターン上の代表的な位置での出力値のみを計算してもよい。また,(3)でFu(A,x,y)とFu(B,x,y)の差の絶対値があらかじめ定めておいた閾値以下であった場合には判定不能としてもよい。   In (1) and (2), the step width for moving the filter is arbitrary, and only the output value at a representative position on the unit pattern may be calculated. Further, when the absolute value of the difference between Fu (A, x, y) and Fu (B, x, y) is equal to or smaller than a predetermined threshold in (3), the determination may be impossible.

また(1)において,フィルタをずらしながらコンボリューションを計算する過程で,F(A)の最大値があらかじめ定めた閾値を超えた場合に,ただちにU(x,y)に埋め込まれているシンボルユニットはユニットAであると判定して処理を中止しても良い。(2)においても同様に,F(B)の最大値があらかじめ定めた閾値を超えた場合に,ただちにU(x,y)に埋め込まれているシンボルユニットはユニットBであると判定しても良い。   In (1), when the convolution is calculated while shifting the filter, if the maximum value of F (A) exceeds a predetermined threshold value, the symbol unit immediately embedded in U (x, y) May be determined to be unit A and the process may be stopped. Similarly, in (2), if the maximum value of F (B) exceeds a predetermined threshold value, the symbol unit embedded in U (x, y) is immediately determined to be unit B. good.

以上,信号検出(ステップS304)の詳細について説明した。再び,図13の流れ図に戻り,以降のステップS305について説明する。ステップS305では,ユニットパターン行列のシンボルを連結してデータ符号を再構成し,元の情報を復元する。   The details of the signal detection (step S304) have been described above. Returning to the flowchart of FIG. 13 again, the following step S305 will be described. In step S305, the symbols of the unit pattern matrix are concatenated to reconstruct the data code, and the original information is restored.

図18は情報復元の一例を示す説明図である。情報復元のステップは以下の通りである。
(1)各ユニットパターンに埋め込まれているシンボルを検出する。
(2)シンボルを連結してデータ符号を復元する。
(3)データ符号を復号して埋め込まれた情報を取り出す。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing an example of information restoration. The steps of information restoration are as follows.
(1) Detect symbols embedded in each unit pattern.
(2) The symbols are connected to restore the data code.
(3) Decode the data code and take out the embedded information.

図19〜図21はデータ符号の復元方法の一例を示す説明図である。復元方法は基本的に図8の逆の処理となる。   19 to 21 are explanatory diagrams illustrating an example of a data code restoration method. The restoration method is basically the reverse process of FIG.

まず,ユニットパターン行列の第1行から符号長データ部分を取り出して,埋め込まれたデータ符号の符号長を得る(ステップS401)。   First, the code length data portion is extracted from the first row of the unit pattern matrix to obtain the code length of the embedded data code (step S401).

次いで,ユニットパターン行列のサイズとS401で得たデータ符号の符号長をもとに,データ符号ユニットを埋め込んだ回数Dnおよび剰余Rnを計算する(ステップS402)。   Next, based on the size of the unit pattern matrix and the code length of the data code obtained in S401, the number Dn of data code units embedded and the remainder Rn are calculated (step S402).

次いで,ユニットパターン行列の2行目以降からステップS203と逆の方法でデータ符号ユニットを取り出す(ステップS403)。図20の例ではU(1,2)(2行1列)から順に12個のパターンユニットごとに分解する(U(1,2)〜U(3,3),U(4,3)〜U(6,4),・・・)。Dn=7,Rn=6であるため,12個のパターンユニット(データ符号ユニット)は7回取り出され,剰余として6個(データ符号ユニットの上位6個に相当する)のユニットパターン(U(4,11)〜U(9,11))が取り出される。   Next, data code units are extracted from the second and subsequent rows of the unit pattern matrix by the reverse method of step S203 (step S403). In the example of FIG. 20, 12 pattern units are sequentially decomposed from U (1, 2) (2 rows and 1 column) (U (1, 2) to U (3, 3), U (4, 3) to U (6, 4), ...). Since Dn = 7 and Rn = 6, 12 pattern units (data code units) are extracted 7 times, and 6 unit patterns (corresponding to the upper 6 data code units) (U (4 , 11) to U (9, 11)) are taken out.

次いで,ステップS403で取り出したデータ符号ユニットに対してビット確信度演算を行うことにより,埋め込んだデータ符号を再構成する(ステップS404)。以下,ビット確信度演算について説明する。   Next, the embedded data code is reconstructed by performing bit certainty calculation on the data code unit extracted in step S403 (step S404). Hereinafter, the bit certainty calculation will be described.

図21のようにユニットパターン行列の2行1列目から最初に取り出されたデ−外符号ユニットをDu(1,1)〜Du(12,1)とし,順次Du(1,2)〜Du(12,2),・・・,と表記する。また,剰余部分はDu(1,8)〜Du(6,8)とする。ビット確信度演算は各データ符号ユニットの要素ごとに多数決を取るなどして,データ符号の各シンボルの値を決定することである。これにより,文字領域との重なりや紙面の汚れなどが原因で,任意のデータ符号ユニット中の任意のユニットから正しく信号検出を行えなかった場合(ビット反転エラーなど)でも,最終的に正しくデータ符号を復元することができる。   As shown in FIG. 21, the first outer code units extracted from the second row and the first column of the unit pattern matrix are Du (1,1) to Du (12,1), and Du (1,2) to Du are sequentially added. (12, 2),. Further, the surplus portion is assumed to be Du (1, 8) to Du (6, 8). The bit certainty calculation is to determine the value of each symbol of the data code by, for example, taking a majority vote for each element of each data code unit. As a result, even if signal detection cannot be performed correctly from any unit in any data encoding unit (such as a bit reversal error) due to overlap with the character area or dirt on the paper, the data encoding will eventually be performed correctly. Can be restored.

具体的には例えばデータ符号の1ビット目は,Du(1,1),Du(1,2),・・・,Du(1,8)の信号検出結果が1である方が多い場合には1と判定し,0である方が多い場合には0と判定する。同様にデータ符号の2ビット目はDu(2,1),Du(2,2),・・・,Du(2,8)の信号検出結果による多数決によって判定し,データ符号の12ビット目はDu(12,1),Du(12,2),・・・,Du(12,7)(Du(12,8)は存在しないためDu(12,7)までとなる)の信号検出結果による多数決によって判定する。   Specifically, for example, the first bit of the data code is more often when the signal detection result of Du (1, 1), Du (1, 2),..., Du (1, 8) is 1. Is determined to be 1 and when there are more 0s, it is determined to be 0. Similarly, the second bit of the data code is determined by majority decision based on the signal detection result of Du (2, 1), Du (2, 2),..., Du (2, 8), and the 12th bit of the data code is Du (12,1), Du (12,2),..., Du (12,7) (Du (12,8) is not present, so it is up to Du (12,7)). Judgment by majority vote.

ビット確信度演算は,図17の信号検出フィルタの出力値を加算することによっても行うこともできる。これは,例えば図3(1)のユニットAに0のシンボルが割り当てられ,図3(2)のユニットBに1のシンボルが割り当てられているものとし,Du(m,n)に対するフィルタAによる出力値の最大値をDf(A,m,n),Du(m,n)に対するフィルタBによる出力値の最大値をDf(B,m,n)とすると,データ符号のMビット目は,   The bit certainty calculation can also be performed by adding the output values of the signal detection filter of FIG. This is because, for example, a symbol of 0 is assigned to unit A in FIG. 3 (1), a symbol of 1 is assigned to unit B in FIG. 3 (2), and filter A for Du (m, n) is used. When the maximum value of the output value is Df (A, m, n) and the maximum value of the output value by the filter B for Du (m, n) is Df (B, m, n), the M bit of the data code is

Figure 0004096902
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の場合は1と判定し,それ以外の場合は0と判定する。ただし,N<Rnの場合はDfの加算はn=1〜Rn+1までとなる。   In the case of, it is determined as 1, and in other cases it is determined as 0. However, when N <Rn, the addition of Df is n = 1 to Rn + 1.

ここではデータ符号を繰り返し埋め込む場合について説明したが,データを符号化する際に誤り訂正符号などを用いることにより,データ符号ユニットの繰り返しを行わないような方法も実現できる。   Although the case where data codes are repeatedly embedded has been described here, a method that does not repeat data code units can be realized by using an error correction code or the like when encoding data.

以上説明したように,本実施形態によれば,以下のような優れた効果が得られる。
(1−1)ドットの配列の違いにより埋め込み情報を表現するため,元の文書のフォント,文字間や行間のピッチに対する変更を伴わない。
(1−2)シンボルを割り当てているドットパターンと,シンボルを割り当てていないドットパターンの濃度(一定区間内のドットの数)が等しいため,人の目には文書の背景に一様な濃度の網掛けがされているように見え,情報の存在が目立たない。
(1−3)シンボルを割り当てているドットパターンと割り当てていないドットパターンを秘密にしておくことで,埋め込まれている情報の解読が困難となる。
(1−4)情報を表わすパターンは細かいドットの集まりで,文書の背景として一面に埋め込まれているため,埋め込みアルゴリズムが公開されたとしても,印刷された文書に対する埋め込み情報の改ざんが困難となる。
(1−5)波(濃淡変化)の方向の違いにより埋め込み信号を検出するため(1画素単位の詳細な検出を行わないので),印刷文書に多少の汚れなどがあった場合でも,安定した情報検出を行うことができる。
(1−6)同じ情報を繰り返し埋め込み,検出時には繰り返し埋め込まれた情報のすべてを利用して情報復元を行うため,大きなフォントの文字によって信号部分が隠されたり,用紙が汚れていたりすることによる部分的な情報の欠落が発生しても,安定して埋め込んだ情報を取り出すことができる。
(1−7)特開2003−101762号公報では,文書画像と透かし画像とを別個に生成する構成を採用していたが,本実施形態では,パターンを画像上に直接レンダリングできるので,文書画像と透かし画像とを別個に生成する必要がない。
As described above, according to the present embodiment, the following excellent effects can be obtained.
(1-1) Since the embedded information is expressed by the difference in dot arrangement, the original document font, character spacing, and line spacing are not changed.
(1-2) Since the dot pattern to which symbols are assigned and the dot pattern to which symbols are not assigned have the same density (the number of dots in a certain interval), the human eye has a uniform density on the background of the document. It appears to be shaded and the presence of information is inconspicuous.
(1-3) Keeping the dot pattern to which symbols are assigned and the dot pattern to which symbols are not assigned in secret makes it difficult to decipher the embedded information.
(1-4) A pattern representing information is a collection of fine dots that are embedded as a background of a document, so that even if an embedding algorithm is disclosed, it is difficult to falsify embedded information in a printed document. .
(1-5) Since the embedded signal is detected based on the difference in the direction of the wave (change in shading) (because detailed detection is not performed in units of one pixel), the printed document is stable even if there is some dirt, etc. Information detection can be performed.
(1-6) Since the same information is repeatedly embedded and information is restored using all of the repeatedly embedded information at the time of detection, the signal portion is hidden by large font characters or the paper is dirty. Even if partial information loss occurs, the embedded information can be taken out stably.
(1-7) In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-101762, a configuration in which a document image and a watermark image are separately generated is employed. However, in this embodiment, a pattern can be directly rendered on an image. And the watermark image need not be generated separately.

(第2の実施形態)
本実施形態では,信号パターン輝度補正方法の応用例(1)について説明する。
(Second Embodiment)
In this embodiment, an application example (1) of the signal pattern luminance correction method will be described.

透かし情報検出装置30側では,入力された画像全体または一部に対して信号検出用のフィルタリングを行う前に,輝度補正を行う。この輝度補正は,信号検出用のフィルタリング処理の前に行ってもよいし,信号検出用のフィルタリング処理と同時に行ってもよい。それ以外の動作については,上記第1の実施の形態と実質的に同様である。   On the watermark information detection device 30 side, luminance correction is performed before signal detection filtering is performed on all or part of the input image. This luminance correction may be performed before the filtering process for signal detection or may be performed simultaneously with the filtering process for signal detection. Other operations are substantially the same as those in the first embodiment.

また,入力される画像は,透かし情報埋め込み装置10が出力した画像もしくは印刷物(紙・カードなど)20そのものであってもよいし,JPEG等の非可逆圧縮によって劣化した画像,デジタルフィルタなどにより縮小された画像,または印刷・撮影・スキャンされた画像などでもよい。   The input image may be an image output from the watermark information embedding device 10 or a printed matter (paper, card, etc.) 20 itself, an image deteriorated by irreversible compression such as JPEG, or reduced by a digital filter or the like. It may be a printed image or an image printed, photographed or scanned.

以下に,信号パターン輝度補正の方法について説明する。   The signal pattern luminance correction method will be described below.

図22は,第1の実施形態で説明した方法による,18×18画素で構成された信号ユニットの一例を示す説明図である。図22(a)は情報“1”を記録するパターンの一例であり,図22(b)は情報“0”を記録するパターンの一例である。そして,埋め込む情報が3行×4列=12ビットの情報の場合,図22(c)に示したパターンが形成される。このパターンを例えば600dpiで印刷し,400dpiでスキャンした場合,印刷時に18×18画素の信号ユニットのパターンは,スキャン画像上で12×12画素のぼやけたパターンとなる。   FIG. 22 is an explanatory diagram showing an example of a signal unit composed of 18 × 18 pixels by the method described in the first embodiment. FIG. 22A shows an example of a pattern for recording information “1”, and FIG. 22B shows an example of a pattern for recording information “0”. When the information to be embedded is information of 3 rows × 4 columns = 12 bits, the pattern shown in FIG. 22C is formed. For example, when this pattern is printed at 600 dpi and scanned at 400 dpi, the pattern of the signal unit of 18 × 18 pixels becomes a blurred pattern of 12 × 12 pixels on the scanned image at the time of printing.

図23(a)は,スキャン画像上で12×12画素のぼやけたパターンの一例である。1つのパターンを表す高い輝度の画素と低い輝度の画素は,この12×12画素の範囲内に存在するため,画像全体を12×12画素のメッシュ状に区切った小領域に分割し,その中で,輝度の最大値と最低値を探索することで,12×12画素単位で信号を表現する波を強調することができる。   FIG. 23A is an example of a blurred pattern of 12 × 12 pixels on the scanned image. Since the high-luminance pixels and low-luminance pixels representing one pattern exist within the range of 12 × 12 pixels, the entire image is divided into small areas divided into a 12 × 12 pixel mesh, Thus, by searching for the maximum value and the minimum value of the luminance, it is possible to enhance the wave expressing the signal in units of 12 × 12 pixels.

1つの12×12画素のパターン内で,輝度の最大値と最低値の画素値が得られるサイズは,12×12画素未満であってもよい。例えば,図23(b)に示したように,6×6画素のサイズでスキャンしても輝度の最大値と最低値が得られる。また,図23(c)に示したように,1つのパターンのサイズよりも大きいサイズ(例えば21×21画素)で小領域を分割し,その中で輝度の最大値と最低値の画素値を探索してもよい。範囲を大きくしていくと,局所的な変化に弱くなるが,文字などの黒画素の集合体の影響は低減できる。   The size from which the maximum and minimum pixel values can be obtained within one 12 × 12 pixel pattern may be less than 12 × 12 pixels. For example, as shown in FIG. 23B, the maximum value and the minimum value of luminance can be obtained even when scanning is performed with a size of 6 × 6 pixels. Further, as shown in FIG. 23 (c), a small area is divided into a size larger than the size of one pattern (for example, 21 × 21 pixels), and the maximum and minimum pixel values of the luminance are determined. You may search. Increasing the range weakens the local change, but can reduce the influence of a collection of black pixels such as characters.

検出する画素値は,輝度の最低値と最小値である必要はなく,例えば図24に示したように,全画素の平均値を求め,(a)平均値よりも高い画素値の平均値と,(b)平均値よりも低い画素値の平均値としてもよい。   The pixel values to be detected need not be the minimum value and the minimum value of luminance. For example, as shown in FIG. 24, an average value of all pixels is obtained, and (a) an average value of pixel values higher than the average value , (B) An average value of pixel values lower than the average value may be used.

または,輝度を明るい輝度と暗い輝度に分けるためのしきい値を全画素の平均値とせず,最低画素値から最高画素値までのすべての画素値に対して,それよりも高い画素値の集合と低い画素値の集合に分け,それぞれの集合で分散を計測し,最も分散が低い集合が得られた画素値をしきい値として使用し輝度値の高い画素と低い画素に分け,それぞれの平均値を使用してもよい。   Alternatively, the threshold for dividing the brightness into bright and dark brightness is not the average value of all pixels, but a set of higher pixel values for all pixel values from the lowest pixel value to the highest pixel value. Are divided into a set of low pixel values, the variance is measured in each set, and the pixel value from which the set with the lowest variance is obtained is used as a threshold value, and is divided into a pixel having a high luminance value and a pixel having a low luminance value. A value may be used.

上記例では,18×18画素のパターンを600dpiで印刷し,400dpiでスキャンする場合であるが,印刷時の解像度とスキャン時の解像度や,パターンのサイズなどは輝度の検出には重要ではなく,スキャンしたときにパターン内に輝度の高い画素値と低い画素値が含まれる範囲であれば,どのような範囲でもよい。   In the above example, an 18 × 18 pixel pattern is printed at 600 dpi and scanned at 400 dpi. However, the resolution at the time of printing, the resolution at the time of scanning, the size of the pattern, etc. are not important for luminance detection. Any range may be used as long as the pattern includes high and low pixel values in the pattern when scanned.

以上の処理によって,図25に示したように,信号パターンを構成する輝度分布が得られる。図25(a)は小領域での高い輝度値の画素分布を示しており,図25(b)は小領域での低い画素値の画素分布を示している。この輝度分布によって,以下のように輝度補正を行う。   Through the above processing, as shown in FIG. 25, the luminance distribution constituting the signal pattern is obtained. FIG. 25A shows the pixel distribution of high luminance values in the small area, and FIG. 25B shows the pixel distribution of low pixel values in the small area. With this luminance distribution, luminance correction is performed as follows.

ある小領域の高い輝度値をH,低い輝度値をLとすると,該小領域内での輝度補正は,例えば以下のように行うことができる。   If a high luminance value of a small area is H and a low luminance value is L, the luminance correction in the small area can be performed as follows, for example.

Figure 0004096902
Figure 0004096902

以上の処理を,小領域内の全ピクセルに対して実施する。また,すべての小領域に対して,それぞれの小領域用のH,Lを使用して実施する。   The above processing is performed for all the pixels in the small area. Moreover, it implements using H and L for each small area with respect to all the small areas.

これによって,小領域単位で輝度補正を行うことにより,信号部分のダイナミックレンジが拡大し信号検出が容易になる。図26Aは小領域単位での輝度補正を示す説明図である。図中,(a1)は入力画像のうち暗い部分のパターンを示しており,(a2)は入力画像のうち明るい部分のパターンを示している。そして,(b1)は小領域単位で輝度補正を行った補正後画像のうち,(a1)に対応する領域のパターンを示しており,(b2)は小領域単位で輝度補正を行った補正後画像のうち,(a2)に対応する領域のパターンを示している。   Thus, by performing luminance correction in units of small areas, the dynamic range of the signal portion is expanded and signal detection is facilitated. FIG. 26A is an explanatory diagram showing luminance correction in units of small areas. In the figure, (a1) shows the pattern of the dark part of the input image, and (a2) shows the pattern of the bright part of the input image. (B1) shows a pattern of a region corresponding to (a1) in the corrected image obtained by performing luminance correction in units of small regions, and (b2) after correction in which luminance correction is performed in units of small regions. The pattern of the area | region corresponding to (a2) is shown among the images.

図26Bは,上記図26Aの(a1),(a2),(b1),(b2)に対応する画素値の変化を示している。入力画像のうち明るい部分については,(a1)→(b1)のように画素値が補正され,入力画像のうち暗い部分については,(a2)→(b2)のように画素値が補正される。このように,画像上の陰やスキャン時の照明による影響,輝度のムラを補正できる。   FIG. 26B shows changes in pixel values corresponding to (a1), (a2), (b1), and (b2) in FIG. 26A. For the bright part of the input image, the pixel value is corrected as (a1) → (b1), and for the dark part of the input image, the pixel value is corrected as (a2) → (b2). . In this way, shadows on the image, the influence of illumination during scanning, and uneven brightness can be corrected.

また,輝度値が異なる様々な色を用いた信号パターンやパターンごとに色を変えて透かし画像を形成した場合に対しても,パターンごとに輝度補正が可能なため,信号検出が可能となる。   Further, even when a watermark image is formed by changing the color for each signal pattern using various colors with different luminance values, the signal can be detected because the luminance can be corrected for each pattern.

信号検出の方法は,上記第1の実施形態と実質的に同様である。   The signal detection method is substantially the same as that in the first embodiment.

(第2の実施形態の効果)
以上説明したように,本実施形態によれば,以下のような優れた効果が得られる。
(2−1)スキャン時の陰や照明のムラなどの影響を低減し,信号検出率を向上できる。
(2−2)パターンの色を自由に変更でき,デザイン上の制約が低減できる。
(Effect of 2nd Embodiment)
As described above, according to the present embodiment, the following excellent effects can be obtained.
(2-1) It is possible to reduce the influence of shadows during scanning and uneven illumination, and improve the signal detection rate.
(2-2) The color of the pattern can be freely changed, and design restrictions can be reduced.

(第3の実施形態)
本実施形態では,信号パターン輝度補正方法の応用例(2)について説明する。なお,上記第2の実施形態との相違点を中心に説明する。
(Third embodiment)
In the present embodiment, an application example (2) of the signal pattern luminance correction method will be described. The description will focus on the differences from the second embodiment.

上記第2の実施形態では,画像上に文字や図形などの濃度の濃い(輝度の低い)部分が存在する場合に,輝度補正が効果的に行われない。すなわち,図27に示したように,濃度の濃い(輝度の低い)部分を含む小領域から,(a)輝度の低い画素値,(b)輝度の高い画素値を検出すると,輝度の低い画素値が輝度の低い部分の影響を受け,実際の信号パターンの輝度の低い画素よりも低くなってしまい,輝度補正が効果的に行われない。   In the second embodiment, luminance correction is not effectively performed when there are dark (low luminance) portions such as characters and graphics on the image. That is, as shown in FIG. 27, when (a) a pixel value having a low luminance and (b) a pixel value having a high luminance are detected from a small region including a portion having a high density (low luminance), a pixel having a low luminance is detected. The value is affected by the low-luminance part and becomes lower than the low-luminance pixel of the actual signal pattern, and the luminance correction is not effectively performed.

通常,信号ユニットのサイズは,文字や行間,文字間隔よりも小さく,文字の含まれない信号ユニットの数の方が多いため,周囲の小領域の低い画素値を調べることで文字の影響をキャンセルできる。そこで,本実施形態では,各小領域の輝度の低い画素値に対して,各小領域近傍に存在する小領域の輝度の低い画素値の分布を調べることで補正を行う。   Normally, the signal unit size is smaller than the character, line spacing, and character spacing, and there are more signal units that do not contain characters. Therefore, the influence of characters can be canceled by examining the low pixel values in the surrounding small areas. it can. Therefore, in the present embodiment, correction is performed by examining the distribution of low-brightness pixel values in the small areas existing in the vicinity of the small areas with respect to the low-luminance pixel values in the small areas.

図28に示したように,ある小領域Mにおいて,周囲24個の小領域の輝度の低い画素値の出現ヒストグラムを計算する。ヒストグラム内に文字等による影響のある画素値(輝度が低くなる)と,文字等による影響のない(輝度が高くなる)画素値があると想定し,分離を行う。   As shown in FIG. 28, in a small area M, an appearance histogram of pixel values with low luminance in 24 surrounding small areas is calculated. Separation is performed on the assumption that there are pixel values that are affected by characters or the like (the luminance is lowered) and pixel values that are not affected by characters or the like (the luminance is increased) in the histogram.

分離の方法は,例えば,輝度の低い画素値のヒストグラムを,2つのグループ(文字等による影響のある画素値と,文字等による影響のない画素値)に分けるしきい値を決定する方法で行うことができる。最も低い値から最も高い値までしきい値を移動させ,2つのグループそれぞれで出現頻度の分散を計測し,もっとも分散が小さくなるしきい値を,使用するしきい値として設定する。   The separation method is performed, for example, by determining a threshold value for dividing a histogram of pixel values having low luminance into two groups (pixel values that are affected by characters and the like and pixel values that are not affected by characters and the like). be able to. The threshold is moved from the lowest value to the highest value, the variance of the appearance frequency is measured for each of the two groups, and the threshold with the smallest variance is set as the threshold to be used.

小領域Mが,文字等による影響のある画素値と判定された場合,文字等による影響のある画素値と判定されなかった画素値の平均値に変更する。小領域Mが,文字等による影響のある画素値と判定されなかった場合,変更しない。   When the small area M is determined to be a pixel value that is influenced by characters or the like, the pixel value is changed to an average value of pixel values that are not determined to be pixel values that are influenced by characters or the like. If the small area M is not determined to be a pixel value influenced by characters or the like, it is not changed.

以上の処理により,小領域での低い輝度値から文字の影響を除去できる。図29は,小領域での低い輝度値の補正を示す説明図である。(a)のように文字による影響のあるパターンに対して補正を行うことにより,(b)のように文字の影響を除去できる。   By the above processing, the influence of characters can be removed from the low luminance value in the small area. FIG. 29 is an explanatory diagram showing correction of a low luminance value in a small area. By correcting a pattern affected by characters as shown in (a), the influence of characters can be removed as shown in (b).

以上説明した以外の処理については,上記第2の実施形態と同様に処理を行うものとする。   Processing other than that described above is performed in the same manner as in the second embodiment.

(第3の実施形態の効果)
以上説明したように,本実施形態によれば,以下のような優れた効果が得られる。
(3−1)文字などの影響を低減できる。
(Effect of the third embodiment)
As described above, according to the present embodiment, the following excellent effects can be obtained.
(3-1) The influence of characters and the like can be reduced.

(第4の実施形態)
本実施形態では,信号パターン輝度補正方法の応用例(3)について説明する。なお,上記第2,第3の実施形態との相違点を中心に説明する。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, an application example (3) of the signal pattern luminance correction method will be described. The description will focus on the differences from the second and third embodiments.

上記第2の実施形態では,画像上に文字や図形などの濃度の濃い(輝度の低い)部分が存在する場合に,輝度補正が効果的に行われない。すなわち,図27に示したように,濃度の濃い(輝度の低い)部分を含む小領域から,(a)輝度の低い画素値,(b)輝度の高い画素値を検出すると,輝度の低い画素値が輝度の低い部分の影響を受け,実際の信号パターンの輝度の低い画素よりも低くなってしまい,輝度補正が効果的に行われない。   In the second embodiment, luminance correction is not effectively performed when there are dark (low luminance) portions such as characters and graphics on the image. That is, as shown in FIG. 27, when (a) a pixel value having a low luminance and (b) a pixel value having a high luminance are detected from a small region including a portion having a high density (low luminance), a pixel having a low luminance is detected. The value is affected by the low-luminance part and becomes lower than the low-luminance pixel of the actual signal pattern, and the luminance correction is not effectively performed.

そこで,本実施形態では,文字の輝度値よりも高い輝度値を持つ輝度値を設定し,小領域内で輝度の低い画素値を検出する際に,しきい値以上の画素値に対してのみ,低い画素値の検出を行う。   Therefore, in this embodiment, when a luminance value having a luminance value higher than the luminance value of a character is set and a pixel value having a low luminance is detected in a small area, only the pixel value equal to or higher than the threshold value is detected. , Detect low pixel values.

以上説明した以外の処理については,上記第2,第3の実施形態と同様に処理を行うものとする。   Processing other than that described above is performed in the same manner as in the second and third embodiments.

(第4の実施形態の効果)
以上説明したように,本実施形態によれば,以下のような優れた効果が得られる。
(4−1)文字などの影響を低減できる。
(Effect of the fourth embodiment)
As described above, according to the present embodiment, the following excellent effects can be obtained.
(4-1) The influence of characters and the like can be reduced.

以上,添付図面を参照しながら本発明にかかる透かし情報埋め込み装置,透かし情報検出装置,透かし情報埋め込み方法,透かし情報検出方法,および印刷物の好適な実施形態について説明したが,本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the watermark information embedding device, the watermark information detecting device, the watermark information embedding method, the watermark information detecting method, and the printed material according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. It is not limited. It will be obvious to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.

例えば,情報の抽出だけでなく,画像の認識や領域分割などで使用するテクスチャ検出処理において,テクスチャ増幅に使用できる。   For example, it can be used for texture amplification in texture detection processing used not only for information extraction but also for image recognition and region segmentation.

微小な振幅のテクスチャ増幅全般に使用できる。   It can be used for general texture amplification of minute amplitude.

本発明は,文書画像に対して文字以外の形式で秘密情報を付加する方法と,印刷された秘密情報入り文書から秘密情報を検出する技術に利用可能であり,特に,透かし情報埋め込み装置,透かし情報検出装置,透かし情報埋め込み方法,透かし情報検出方法,および印刷物に利用可能である。   The present invention can be used for a method of adding secret information to a document image in a format other than characters and a technique for detecting secret information from a printed document containing secret information. The present invention can be used for information detection devices, watermark information embedding methods, watermark information detection methods, and printed materials.

第1の実施形態にかかる透かし情報埋め込み装置及び透かし情報検出装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the watermark information embedding apparatus and watermark information detection apparatus concerning 1st Embodiment. 透かし情報埋め込み方法の処理の流れを示す流れ図である。It is a flowchart which shows the flow of a process of the watermark information embedding method. 信号ユニットの一例を示す説明図であり,(1)はユニットAを,(2)はユニットBを示している。It is explanatory drawing which shows an example of a signal unit, (1) shows the unit A and (2) shows the unit B. 図3(1)の画素値の変化をarctan(1/3)の方向から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the change of the pixel value of Fig.3 (1) from the direction of arctan (1/3). 信号ユニットの一例を示す説明図であり,(3)はユニットCを,(4)はユニットDを,(5)はユニットEを示している。It is explanatory drawing which shows an example of a signal unit, (3) shows the unit C, (4) shows the unit D, (5) shows the unit E. 背景画像の説明図であり,(1)はユニットEを背景ユニットと定義し,これを隙間なく並べた透かし画像の背景とした場合を示し,(2)は(1)の背景画像の中にユニットAを埋め込んだ一例を示し,(3)は(1)の背景画像の中にユニットBを埋め込んだ一例を示している。It is explanatory drawing of a background image, (1) shows the case where unit E is defined as a background unit and this is used as the background of a watermark image arranged without gaps, and (2) is in the background image of (1) An example in which the unit A is embedded is shown, and (3) shows an example in which the unit B is embedded in the background image of (1). 透かし画像へのシンボル埋め込み方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the symbol embedding method to a watermark image. 埋め込み情報16を透かし画像に埋め込む方法について示した流れ図である。5 is a flowchart illustrating a method of embedding embedded information 16 in a watermark image. 透かし検出部32の処理の流れを示す流れ図である。4 is a flowchart showing a processing flow of a watermark detection unit 32. 透かし入り文書画像の合成方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the synthetic | combination method of a watermarked document image. 透かし入り文書画像の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a watermarked document image. 図10の一部を拡大して示した説明図である。It is explanatory drawing which expanded and showed a part of FIG. 透かし検出部32の処理の流れを示す流れ図である。4 is a flowchart showing a processing flow of a watermark detection unit 32. (1)入力画像と,(2)ユニットパターンの区切り位置を設定した後の入力画像の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the input image after setting the (1) input image and the division position of (2) unit pattern. 入力画像中におけるユニットAに対応する領域の一例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed an example of the area | region corresponding to the unit A in an input image. 図15を波の伝播方向と平行な方向から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at FIG. 15 from the direction parallel to the propagation direction of a wave. ユニットパターンU(x,y)中に埋め込まれているシンボルユニットがユニットAであるかユニットBであるかを判定する方法について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the method to determine whether the symbol unit embedded in the unit pattern U (x, y) is the unit A or the unit B. FIG. 情報復元の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of information restoration. データ符号の復元方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the decompression | restoration method of a data code. データ符号の復元方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the decompression | restoration method of a data code. データ符号の復元方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the decompression | restoration method of a data code. 18×18画素で構成された信号ユニットの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the signal unit comprised by 18x18 pixel. 画像内の局所部分を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the local part in an image. 小さい範囲内での輝度値の分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows distribution of the luminance value within a small range. 輝度の高い画素分布と低い画素分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a pixel distribution with a high brightness | luminance and a low pixel distribution. 小領域単位での輝度補正を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the brightness correction in a small area unit. 小領域単位での輝度補正を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the brightness correction in a small area unit. 文字などによるノイズを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the noise by a character etc. ある小領域の輝度値を補正する場合に使用する周囲の小領域を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the surrounding small area | region used when correcting the luminance value of a certain small area | region. 低い輝度値の補正を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows correction | amendment of a low luminance value.

符号の説明Explanation of symbols

10 透かし情報埋め込み装置
11 符号化部
12 パターン割り当て部
13 透かし入り文書合成部
14 出力デバイス
15 画像データ
16 埋め込み情報
20 印刷物
30 透かし情報検出装置
31 入力デバイス
32 透かし検出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Watermark information embedding apparatus 11 Encoding part 12 Pattern allocation part 13 Watermarked document synthetic | combination part 14 Output device 15 Image data 16 Embedding information 20 Printed material 30 Watermark information detection apparatus 31 Input device 32 Watermark detection part

Claims (16)

ある空間的周期を持つパターンが規則的に配置されている画像からパターンに対応した情報を読み取る透かし情報検出装置であって,
入力された画像上の小領域単位で画像補整を行う画像補整手段を備え,
前記画像補整手段は,前記小領域を構成する画素の画素値から所定の閾値よりも値の高い画素値の集合の代表値と前記所定の閾値よりも値の低い画素値の集合の代表値とを検出し,前記小領域の周囲を囲む任意の画素からなる領域内の画素値の分布から文字及び図形を構成する画素により前記パターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別するための閾値を求め,前記値の高い画素値の集合の代表値または前記値の低い画素値の集合の代表値の一方の画素値について,当該画素値と前記求められた閾値との比較に基づいて,文字及び図形を構成する画素により前記パターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別し,画素値が低下していると判別された場合には,判別対象である画素値を画素値が低下していないと判別された画素値に代替し,代替後の画素値と前記値の高い画素値の集合の代表値または前記値の低い画素値の集合の代表値の他方の画素値とを用いて前記小領域のダイナミックレンジを補正することを特徴とする,透かし情報検出装置。
A watermark information detection device that reads information corresponding to a pattern from an image in which patterns having a certain spatial period are regularly arranged,
Image correction means for performing image correction in units of small areas on the input image;
The image correction means includes a representative value of a set of pixel values having a value higher than a predetermined threshold value from a pixel value of a pixel constituting the small area, and a representative value of a set of pixel values having a value lower than the predetermined threshold value. And determining whether or not the pixel value of the pixel constituting the pattern is lowered by the pixel constituting the character and the figure from the distribution of the pixel value in the region consisting of arbitrary pixels surrounding the small region A threshold value for calculating the threshold value, and comparing one pixel value of the representative value of the set of pixel values having a high value or the representative value of the set of pixel values having a low value with the obtained threshold value. Based on this, it is determined whether or not the pixel value of the pixel constituting the pattern is lowered by the pixels constituting the character and the figure, and if it is determined that the pixel value is lowered , pixel value does not decrease a certain pixel value Replaced to the determined pixel value, the small region using the other pixel value of the representative values of the set of representative values or low pixel value of the values of a set of high pixel values of the value and the pixel value after the alternative A watermark information detecting apparatus for correcting the dynamic range of a watermark.
ある空間的周期を持つパターンが規則的に配置されている画像からパターンに対応した情報を読み取る透かし情報検出装置であって,
入力された画像上の小領域単位で画像補整を行う画像補整手段を備え,
前記画像補整手段は,前記小領域を構成する画素の画素値から所定の閾値よりも値の高い画素値の集合の代表値と前記所定の閾値よりも値の低い画素値の集合の代表値とを検出し,前記小領域の周囲を囲む任意の画素からなる領域内の画素値の分布から文字及び図形を構成する画素により前記パターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別するための閾値を求め,前記値の高い画素値の集合の代表値または前記値の低い画素値の集合の代表値の一方の画素値について,当該画素値と前記求められた閾値との比較に基づいて,文字及び図形を構成する画素により前記パターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別し,画素値が低下していると判別された場合には,判別対象である画素値を複数の画素値が低下していないと判別された画素値の平均値に代替し,代替後の画素値と前記値の高い画素値の集合の代表値または前記値の低い画素値の集合の代表値の他方の画素値とを用いて前記小領域のダイナミックレンジを補正することを特徴とする,透かし情報検出装置。
A watermark information detection device that reads information corresponding to a pattern from an image in which patterns having a certain spatial period are regularly arranged,
Image correction means for performing image correction in units of small areas on the input image;
The image correction means includes a representative value of a set of pixel values having a value higher than a predetermined threshold value from a pixel value of a pixel constituting the small area, and a representative value of a set of pixel values having a value lower than the predetermined threshold value. And determining whether or not the pixel value of the pixel constituting the pattern is lowered by the pixel constituting the character and the figure from the distribution of the pixel value in the region consisting of arbitrary pixels surrounding the small region A threshold value for calculating the threshold value, and comparing one pixel value of the representative value of the set of pixel values having a high value or the representative value of the set of pixel values having a low value with the obtained threshold value. Based on this, it is determined whether or not the pixel value of the pixel constituting the pattern is lowered by the pixels constituting the character and the figure, and if it is determined that the pixel value is lowered , It decreases a certain pixel value a plurality of pixel values And without it substitutes the average value of the determined pixel values and the other pixel values of the representative values of the set of representative values or low pixel value of the values of a set of high pixel values of the value and the pixel value after the alternative A watermark information detecting apparatus using the dynamic range of the small area for correction.
前記画像補整手段で行う値の低い画素値の検出は,設定したしきい値よりも高い画素値に対してのみ行うことを特徴とする,請求項1または2のいずれかに記載の透かし情報検出装置。   3. The watermark information detection according to claim 1, wherein detection of a pixel value having a low value performed by the image correction means is performed only for a pixel value higher than a set threshold value. apparatus. 前記値の高い画素値は,小領域内での値の最高値であり,前記値の低い画素値は,小領域内での値の最低値であることを特徴とする,請求項1〜3のいずれかに記載の透かし情報検出装置。 The pixel value having a high value is a maximum value in a small region, and the pixel value having a low value is a minimum value in a small region. The watermark information detection apparatus according to any one of the above. 前記画素値の値は,輝度値であることを特徴とする,請求項1〜4のいずれかに記載の透かし情報検出装置。   The watermark information detecting apparatus according to claim 1, wherein the pixel value is a luminance value. 前記小領域は,規則的に配置されたパターンと同じサイズに区分された領域であることを特徴とする,請求項1〜5のいずれかに記載の透かし情報検出装置。   The watermark information detecting apparatus according to claim 1, wherein the small area is an area divided into the same size as a regularly arranged pattern. 前記小領域は,規則的に配置されたパターンよりも大きなサイズに区分された領域であることを特徴とする,請求項1〜5のいずれかに記載の透かし情報検出装置。   The watermark information detecting apparatus according to claim 1, wherein the small area is an area divided into a size larger than a regularly arranged pattern. 前記小領域は,規則的に配置されたパターンよりも小さなサイズに区分された領域であることを特徴とする,請求項1〜5のいずれかに記載の透かし情報検出装置。   6. The watermark information detecting apparatus according to claim 1, wherein the small area is an area divided into a size smaller than a regularly arranged pattern. 入力された画像上の小領域単位で画像補整を行う画像補整手段を備える透かし情報検出装置において,ある空間的周期を持つパターンが規則的に配置されている画像からパターンに対応した情報を読み取る透かし情報検出方法であって,
前記画像補整手段により,前記小領域を構成する画素の画素値から所定の閾値よりも値の高い画素値の集合の代表値と前記所定の閾値よりも値の低い画素値の集合の代表値とを検出する検出工程と,
前記画像補整手段により,前記小領域の周囲を囲む任意の画素からなる領域内の画素値の分布から文字及び図形を構成する画素により前記パターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別するための閾値を求め,前記値の高い画素値の集合の代表値または前記値の低い画素値の集合の代表値の一方の画素値について,当該画素値と前記求められた閾値との比較に基づいて,文字及び図形を構成する画素により前記パターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別する判別工程と,
前記判別工程において画素値が低下していると判別された場合に,前記画像補整手段により,判別対象である画素値を画素値が低下していないと判別された画素値に代替し,代替後の画素値と前記値の高い画素値の集合の代表値または前記値の低い画素値の集合の代表値の他方の画素値とを用いて前記小領域のダイナミックレンジを補正する補正工程と,
を含むことを特徴とする,透かし情報検出方法。
A watermark for detecting information corresponding to a pattern from an image in which a pattern having a certain spatial period is regularly arranged in a watermark information detecting apparatus including an image correcting means for correcting an image in units of small areas on an input image An information detection method,
A representative value of a set of pixel values having a value higher than a predetermined threshold value from a pixel value of a pixel constituting the small region and a representative value of a set of pixel values having a value lower than the predetermined threshold value by the image correction means. A detection process for detecting
Whether the pixel value of the pixels constituting the pattern is lowered by the pixels constituting the character and the figure from the distribution of the pixel values in the area consisting of arbitrary pixels surrounding the small area by the image correction means A threshold value for determining the pixel value, and for one pixel value of the representative value of the set of pixel values having a high value or the representative value of the set of pixel values having a low value, the pixel value and the obtained threshold value A discriminating step for discriminating whether or not the pixel value of the pixel constituting the pattern is lowered by the pixel constituting the character and the figure based on the comparison ;
When it is determined in the determination step that the pixel value has decreased , the image correction means replaces the pixel value to be determined with the pixel value determined that the pixel value has not decreased. A correction step of correcting the dynamic range of the small region using the pixel value of the pixel and the representative value of the set of pixel values having a high value or the other pixel value of the representative value of the set of pixel values having a low value;
A method for detecting watermark information, comprising:
入力された画像上の小領域単位で画像補整を行う画像補整手段を備える透かし情報検出装置において,ある空間的周期を持つパターンが規則的に配置されている画像からパターンに対応した情報を読み取る透かし情報検出方法であって,
前記画像補整手段により,前記小領域を構成する画素の画素値から所定の閾値よりも値の高い画素値の集合の代表値と前記所定の閾値よりも値の低い画素値の集合の代表値とを検出する検出工程と,
前記画像補整手段により,前記小領域の周囲を囲む任意の画素からなる領域内の画素値の分布から文字及び図形を構成する画素により前記パターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別するための閾値を求め,前記値の高い画素値の集合の代表値または前記値の低い画素値の集合の代表値の一方の画素値について,当該画素値と前記求められた閾値との比較に基づいて,文字及び図形を構成する画素により前記パターンを構成する画素の画素値が低下しているか否かを判別する判別工程と,
前記判別工程において画素値が低下していると判別された場合に,前記画像補整手段により,判別対象である画素値を複数の画素値が低下していないと判別された画素値の平均値に代替し,代替後の画素値と前記値の高い画素値の集合の代表値または前記値の低い画素値の集合の代表値の他方の画素値とを用いて前記小領域のダイナミックレンジを補正する補正工程と,
を含むことを特徴とする,透かし情報検出方法。
A watermark for detecting information corresponding to a pattern from an image in which a pattern having a certain spatial period is regularly arranged in a watermark information detecting apparatus having an image correction means for performing image correction in units of small areas on an input image An information detection method,
A representative value of a set of pixel values having a value higher than a predetermined threshold value from a pixel value of a pixel constituting the small region and a representative value of a set of pixel values having a value lower than the predetermined threshold value by the image correction means. A detection process for detecting
Whether the pixel value of the pixels constituting the pattern is lowered by the pixels constituting the character and the figure from the distribution of the pixel values in the area consisting of arbitrary pixels surrounding the small area by the image correction means A threshold value for determining the pixel value, and for one pixel value of the representative value of the set of pixel values having a high value or the representative value of the set of pixel values having a low value, the pixel value and the obtained threshold value A discriminating step for discriminating whether or not the pixel value of the pixel constituting the pattern is lowered by the pixel constituting the character and the figure based on the comparison ;
When it is determined in the determination step that the pixel value is decreased , the image correction means changes the pixel value to be determined to the average value of the pixel values determined that the plurality of pixel values are not decreased. Instead, the dynamic range of the small region is corrected using the pixel value after replacement and the representative value of the set of pixel values having the higher value or the other pixel value of the set of pixel values having the lower value. A correction process;
A method for detecting watermark information, comprising:
前記検出工程において行われる値の低い画素値の検出は,設定したしきい値よりも高い画素値に対してのみ行われることを特徴とする,請求項9または10のいずれかに記載の透かし情報検出方法。   11. The watermark information according to claim 9, wherein detection of a pixel value having a low value in the detection step is performed only for a pixel value higher than a set threshold value. Detection method. 前記値の高い画素値は,小領域内での値の最高値であり,前記値の低い画素値は,小領域内での値の最低値であることを特徴とする,請求項9〜11のいずれかに記載の透かし情報検出方法。 12. The pixel value having a high value is a maximum value in a small region, and the pixel value having a low value is a minimum value in a small region. The watermark information detection method according to any one of the above. 前記画素値の値は,輝度値であることを特徴とする,請求項9〜12のいずれかに記載の透かし情報検出方法。   The watermark information detection method according to claim 9, wherein the pixel value is a luminance value. 前記小領域は,規則的に配置されたパターンと同じサイズに区分された領域であることを特徴とする,請求項9〜13のいずれかに記載の透かし情報検出方法。   The watermark information detection method according to claim 9, wherein the small area is an area divided into the same size as a regularly arranged pattern. 前記小領域は,規則的に配置されたパターンよりも大きなサイズに区分された領域であることを特徴とする,請求項9〜13のいずれかに記載の透かし情報検出方法。   The watermark information detection method according to claim 9, wherein the small area is an area divided into a size larger than a regularly arranged pattern. 前記小領域は,規則的に配置されたパターンよりも小さなサイズに区分された領域であることを特徴とする,請求項9〜13のいずれかに記載の透かし情報検出方法。
14. The watermark information detection method according to claim 9, wherein the small area is an area divided into a size smaller than a regularly arranged pattern.
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