JP4172588B2 - 電子透かし挿入方法、電子透かし挿入装置及び電子透かし挿入プログラム並びに電子透かし検出方法、電子透かし検出装置及び電子透かし検出プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像データに電子透かしを挿入するための電子透かし挿入方法、その装置及びそのプログラム並びに電子透かしが挿入された画像データから電子透かしを検出するための電子透かし検出方法、その装置及びそのプログラムに関する。

近年、画像データに電子透かしを挿入する技術が開発され、著作権等を有する者等を特定する情報、著作物等の利用を許諾する場合の利用方法及び条件に関する情報等を電子透かしの形態で画像データに挿入することが実用化されてきている。

通常は電子透かしは電子データの形態で挿入され、検出されるが、印刷にも対応した電子透かしも登場してきている。これは、電子透かしが挿入された画像データが印刷された場合であっても、印刷された画像データから電子透かしを検出できるようにしたものである。

ところが、従来からの印刷にも対応した電子透かしは、スキャナを用いて印刷物を読み取ることを前提としている。このような前提のもとでは、読み取られた画像の縮尺は予め知られており、画像が回転していることはない。また、スキャナは６４００ｄｐｉ程度の高解像度を有するので高周波成分に埋め込まれている電子透かしを検出することができる。更に、カメラで読み取る場合と異なり手振れが生ずる場合もない。更に、スキャナにより一定の光源により画像が照射されるので、信号対雑音比、コントラストもよい。

一方、近年カメラを内蔵し、電子メール機能及びＷＷＷ(World Wide Web)ブラウザ機能を有する携帯電話が普及してきている。電子透かしが挿入された画像をこのような携帯電話のカメラで読み取り、携帯電話からそのような画像を電子メールの添付ファイル又はホームページのフォーム情報として送れば、ＷＷＷサーバ側は電子透かしを検出し、それに基づいてデータベースから情報を検索し、携帯電話はＷＷＷサーバ、メールサーバ等からその様な情報の提供等の様々なサービスを受けることができる。

従って、携帯電話の内蔵カメラ等で読み取った画像から電子透かしを検出することを可能とする電子透かし挿入方法、その装置及びそのプログラム並びに電子透かし検出方法、その装置及びそのプログラムの登場が望まれていた。

しかしながら、携帯電話の内蔵カメラ等で読み取った画像は、画像とカメラの間の距離等が変動要因となり、縮尺が不定である。また、携帯電話の内蔵カメラ等で読み取った画像は、画像とカメラの間の相対回転角等が変動要因となり、少なからず回転している場合が多い。更に、大多数の携帯電話の内蔵カメラで読み取った画像は、解像度が低い。例えば、３ｃｍ×４ｃｍの画像を６４００ｄｐｉのスキャナで読み取った場合の画素数は、約７６００万であるのに対し、現在普及している大多数の携帯電話の内蔵カメラの画素数は３０万程度であることより明らかである。更に、携帯電話の内蔵カメラ等で読み取った画像は、手振れが生じている場合がある。更に、携帯電話の内蔵カメラ等で読み取った画像は、一般の外光のもとで読み取られるので、信号対雑音比及びコントラストが十分でない場合が多い。

そこで、縮尺が不定であり、回転していて、解像度が低く、手振れが生じていて、信号対雑音比が悪く、コントラストも悪い画像であっても電子透かしの形態で埋め込まれたデータを安定して検出することを可能とするロバストな電子透かし挿入方法、その装置及びそのプログラム並びに電子透かし検出方法、その装置およびそのプログラムを提供することを目的とした発明が発明され、特許文献１で公開されている。
特開２００４−１５３９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている発明のように、拡大縮小率を検出するための非ゼロ周波数成分を周波数領域に設けると、これを逆フーリエ変換して原画像に加算した場合に、原画像の画質がある程度落ちてしまう。また、回転角度を検出するための点及びデータを表す非ゼロ周波数成分も周波数領域に設けられ、これを逆フーリエ変換したものも原画像に加算するので、これによっても原画像の画質がある程度落ちてしまう。従って、周波数領域に設ける非ゼロ周波数成分の数を、むやみに増やさずに、できるだけ減らすことが、画質を低下させないという観点からみると、望ましい。

一方、同じ数の非ゼロ周波数成分を周波数領域に設けるのであれば、できる限り多くの数の非ゼロ周波数成分をデータを表すために利用することが、埋め込むべきデータのとりうる値の数を増やすという観点からみると、望ましい。そうすれば、より多くの情報量を有するデータを画像に埋め込むことが可能となる。

また、特許文献1に記載されている発明によると、データを表す非ゼロ周波数成分が挿入される、周波数領域における円の半径が予め決まっているので、撮影した画像の拡大縮小率が判ると、データを表す非ゼロ周波数成分が挿入されている円の半径位置が予測できてしまうため、データの秘匿性が弱く、従って、例えば、悪意を持った第三者に悪用されるおそれがあった。

そこで、本発明は、周波数領域に設ける点のうちデータを表すために利用する非ゼロ周波数成分を多くすることを可能とする電子透かし挿入方法、その装置及びそのプログラム及び電子透かし検出方法、その装置及びそのプログラムを提供することを目的とする。

また、本発明は、データの秘匿性を高めることを可能とする電子透かし挿入方法、その装置及びそのプログラム及び電子透かし検出方法、その装置及びそのプログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１の観点によれば、２つの象限に跨る周波数領域において、第１の円上の第１の位置に画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分を生成するステップと、前記２つの象限に跨る周波数領域において、前記第１の円上の前記第１の位置及び該第１の位置と異なった第２の位置の双方と異なる位置に並ぶ第１の所定数の候補位置のうちの挿入すべきデータにより相互に組み合わされる位置であって前記第１の所定数より少ない第２の所定数のものに非ゼロ周波数成分を生成するステップと、前記２つの象限に跨る周波数領域において、前記第１の円とは異なる第２の円上の位置であって、前記第１の円上に生成された回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分と前記２つの象限に跨る周波数領域の原点に関して所定の角度をなすものに前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分を生成するステップと、前記２つの象限に跨る周波数領域において生成された非ゼロ周波数成分の位置の周波数領域の原点について点対称な位置に非ゼロ周波数成分を生成するステップと、生成された前記非ゼロ周波数成分を合わせて前記周波数領域から空間領域に変換するステップと、原画像の全部又は一部のブロックに前記変換により得た画像を加算又は減算するステップと、を備えることを特徴とする電子透かし挿入方法が提供される。

上記の電子透かし挿入方法は、前記第１の円及び前記第２の円とは異なる第３の円上に並ぶ第３の所定数の候補位置のうちの挿入すべき前記データにより相互に組合わされる位置であって前記第３の所定数より少ない第４の所定数のものに非ゼロ周波数成分を生成するステップを更に備え、前記変換のステップでは、前記第３の円上に生成された非ゼロ周波数成分も前記周波数領域から前記空間領域に変換してもよい。
本発明の第２の観点によれば、画像より１以上の画像ブロックを得るステップと、前記１以上の画像ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換するステップと、前記１以上の画像ブロックの各周波数成分を基に、各周波数成分の振幅を得るステップと、前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、データを表すための非ゼロ周波数成分及び前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分であって共に第１の円上に並ぶものを検出するステップと、前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分であって前記第１の円とは異なる第２の円上にあるものを検出するステップと、前記第２の円上の検出された非ゼロ周波数成分の位置を基に、前記第１の円上の検出された非ゼロ周波数成分のうちのどの非ゼロ周波数成分が画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分であるのかを判断するステップと、前記第１の円上の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分であると判断されたものを基に、前記画像の回転角度を検出するステップと、検出された前記回転角度を参照して、前記第１の円上の検出された非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分ではなくデータを表すための非ゼロ周波数成分であると判断されたものを基に、データを検出するステップと、を備えることを特徴とする電子透かし検出方法が提供される。

上記の電子透かし検出方法において、前記第１の円上にある非ゼロ周波数成分を検出するステップは、前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、円の半径を変えながら、該円上に所定数の非ゼロ周波数成分があるか否かを判断することにより行われてもよい。

上記の電子透かし検出方法において、前記第２の円上にある非ゼロ周波数成分を検出するステップは、前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、前記第１の円上の検出された各非ゼロ周波数成分毎に、該非ゼロ周波数成分と前記周波数領域の原点に関して所定の角度を成す直線上に非ゼロ周波数成分があるか否かを判断することにより行われてもよい。

上記の電子透かし検出方法は、前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、前記データを表すための非ゼロ周波数成分であって前記第１の円及び前記第２の円とは異なる第３の円にあるものを検出するステップを更に備え、前記データを検出するステップでは、検出された前記回転角度を参照して、前記第１の円上の検出された非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分ではなくデータを表すための非ゼロ周波数成分であると判断されたもののみならず、前記第３の円上の検出された非ゼロ周波数成分も基にして、データを検出してもよい。

上記の電子透かし検出方法は、前記画像を空間フィルタに通すステップを更に備え、前記画像より１以上の画像ブロックを得るステップは、前記空間フィルタを通った画像より１以上の画像ブロックを得るステップであってもよい。

本発明によれば、拡大縮小率を検出するための非ゼロ周波数成分を配置する必要が無いので、非ゼロ周波数成分の数を所定数とするという前提のもとでは、データを表すために非ゼロ周波数成分を有効に利用することがでる。

また、本発明によれば、拡大縮小率を検出するための非ゼロ周波数成分を配置する必要が無いので、データを表すための非ゼロ周波数成分の数及び回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分の数を所定数とするという前提のもとでは、画質を向上させることができる。

更に、本発明によれば、データを表すための非ゼロ周波数成分を配置する円上に回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分も配置しているので、円の半径を変化させながら、その円に配置されている非ゼロ周波数成分の数が予め決めた数であれば、その円に配置されている非ゼロ周波数成分はデータを表すと判断するアルゴリズムを用いて、データを表す非ゼロ周波数成分のみならず、回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分も検出することができる。

更に、本発明によれば、最外円に角度検出用非ゼロ周波数成分を配置しているので、最外円よりも半径が短い位置に角度検出用非ゼロ成分を配置した場合に比べ、角度の検出精度が高くなる。

更に、本発明によれば、最外円にデータを表すための非ゼロ周波数成分を配置しているので、最外円よりも半径が短い位置にデータを表すための非ゼロ周波数成分を配置した場合に比べ、非ゼロ周波数成分の数を増やすことができ、従って、埋め込みデータの情報量を多くすることができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態で利用する周波数領域におけるパターンの一例を示す。図１において、黒丸は非ゼロ周波数成分を示し、白抜きの丸は、ゼロ周波数成分を示す。ここで、非ゼロ周波数成分とは、振幅がゼロでない周波数成分のことであり、ゼロ周波数成分とは、振幅がゼロである周波数成分のことである。

図１に示すように、最外円は、３２等分され、３２個の位置のうちのＸ軸又はＹ軸と重複する４個の位置を除いた２８個の位置に非ゼロ周波数成分又はゼロ周波数成分が配置される。中間円は、２４等分され、２４個の位置のうちのＸ軸又はＹ軸と重複する４個の位置を除いた２０個の位置に非ゼロ周波数成分又はゼロ周波数成分が配置される。最内円は、２等分され、２個の位置に非ゼロ周波数成分が配置される。

図１に示すパターンにおいて、非ゼロ周波数成分又はゼロ周波数成分が配置される位置が、Ｘ軸又はＹ軸と重複しないように選択されているのは、電子透かしを検出する際に、画像をフーリエ変換して得られた周波数領域において、Ｘ軸上及びＹ軸上にノイズに起因する非ゼロ周波数成分が多数発生し、このような非ゼロ周波数成分が電子透かし挿入装置により挿入した非ゼロ周波数成分と区別が付かなくなる可能性が高くなるからである。

図１に示すパターンは、図２乃至４に示すパターンに分解することができる。図２に示すパターンは、データを表すパターンのうちの第１の部分であり、図３に示すパターンは、データを表すパターンのうちの第２の部分であり、図４に示すパターンは、回転角度を検出するためのパターンである。

図２を参照すると、データを表すパターンのうちの第１の部分は、最外円を３２等分して得られる３２個の位置のうちの２８個の位置のうちの４個の位置を除いた２４個の位置に形成される。除かれる４個の位置は、後述するように、回転角度検出のために利用される。

２４個の位置のうちの１２個の位置に非ゼロ周波数成分が配置され、残りの１２個の位置にゼロ周波数成分が配置される（非ゼロ周波数成分が配置されない。）。周波数成分の振幅は原点を中心として点対称に分布するので、２４個の位置から１２個の位置を選択することは、１２個の位置から６個の位置を選択することと等価である。従って、データを表すパターンのうちの第１の部分は_１２Ｃ_６＝９２４通りのデータを表すことができる。

図３を参照すると、データを表すパターンのうちの第２の部分は、中間円を２４等分して得られる２４個の位置のうちの４個の位置を除いた２０個の位置に形成される。

２０個の位置のうちの１０個の位置に非ゼロ周波数成分が配置され、残りの１０個の位置にゼロ周波数成分が配置される（非ゼロ周波数成分が配置されない。）。周波数成分の振幅は原点を中心として点対称に分布するので、２０個の位置から１０個の位置を選択することは、１０個の位置から５個の位置を選択することと等価である。従って、データを表すパターンのうちの第２の部分は、_１０Ｃ_５＝２５２通りのデータを表すことができる。

従って、第１の部分と第２の部分を組み合わせると、９２４×２５２＝２３２８４８通りのデータを表すことができる。仮に、最外円を拡大縮小率を検出するために利用するとした場合には、第１の部分をデータを表すために利用することができないので、２５２通りのデータしか表すことができない。従って、最外円もデータを表すために用いることによる情報量増大の効果は、このような場合に比べて顕著である。

図４を参照すると、回転角度を検出するためのパターンは、データを表すパターンを形成するために最外円を３２等分して得られる３２個の位置のうちの２８個の位置のうちの４個の位置及び最内円を２等分して得られる２個の位置に形成される。最外円の４個の位置には、非ゼロ周波数成分、ゼロ周波数成分が交互に配置される（最外円の２個の位置に非ゼロ周波数成分が配置され、それらと直交する位置には非ゼロ周波数成分が配置されない）。最内円の非ゼロ周波数成分が配置される２個の位置は、最外円に配置される非ゼロ周波数成分と原点を結んだ直線と最内円の交点に存在する。

最外円を検出するためには、データの値にかかわらず、最外円では、必ず１４個（＝１２個＋２個）の位置に非ゼロ周波数成分が存在することを利用する。

中間円を検出するためには、データの値にかかわらず、中間円では、必ず１０個の位置に非ゼロ周波数成分が存在することを利用する。

回転角度を検出するためには、最外円の非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するために利用される非ゼロ周波数成分については、最外円の非ゼロ周波数成分と直交する位置に常に非ゼロ周波数成分が無く、且つ、最外円の非ゼロ周波数成分と原点を結んだ線上のうちの中間円と交差する位置以外の位置に非ゼロ周波数成分が存在するのに対し、最外円の非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するために利用されない非ゼロ周波数成分、つまり、データを表すために利用される非ゼロ周波数成分については、最外円の非ゼロ周波数成分と直交する位置に非ゼロ周波数成分が存在する場合も存在しない場合もあり、且つ、最外円の非ゼロ周波数成分と原点を結んだ線上のうちの中間円と交差する位置以外の位置に非ゼロ周波数成分が存在しないことを利用する。

但し、回転角度を検出するためのパターンを図５のようなものとした上で、回転角度を検出するためには、最外円の非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するために利用される非ゼロ周波数成分については、最外円の非ゼロ周波数成分と直交する位置に常に非ゼロ周波数成分があり、且つ、最外円の非ゼロ周波数成分と原点を結んだ線上のうちの中間円と交差する位置以外の位置に非ゼロ周波数成分が存在するのに対し、最外円の非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するために利用されない非ゼロ周波数成分、つまり、データを表すために利用される非ゼロ周波数成分については、最外円の非ゼロ周波数成分と直交する位置に非ゼロ周波数成分が存在する場合も存在しない場合もあり、且つ、最外円の非ゼロ周波数成分と原点を結んだ線上のうちの中間円と交差する位置以外の位置に非ゼロ周波数成分が存在しないことを利用するようにしてもよい。

但し、画像の回転角度にかかわらずＸ軸上及びＹ軸上に非ゼロ周波数成分が分布し、画像の回転に応じて回転する相互に直交する２つの軸上に非ゼロ周波数成分が分布するという現象があり、このような非ゼロ周波数成分と回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分の区別がつかなくなる可能性がある。この観点からみると、図５のパターンよりも図４のパターンの方が優れる。

また、回転角度を検出するためのパターンを図６のようなものとした上で、回転角度を検出するためには、最外円の非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するために利用される非ゼロ周波数成分については、最外円の非ゼロ周波数成分と原点について所定の角度を形成する位置に常に非ゼロ周波数成分が無く、且つ、最外円の非ゼロ周波数成分と原点を結んだ線上のうちの中間円と交差する位置以外の位置に非ゼロ周波数成分が存在するのに対し、最外円の非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するために利用されない非ゼロ周波数成分、つまり、データを表すために利用される非ゼロ周波数成分については、最外円の非ゼロ周波数成分と原点について所定の角度を形成する位置に非ゼロ周波数成分が存在する場合も存在しない場合もあり、且つ、最外円の非ゼロ周波数成分と原点を結んだ線上のうちの中間円と交差する位置以外の位置に非ゼロ周波数成分が存在しないことを利用するようにしてもよい。

更に、回転角度を検出するためのパターンを図７のようなものとした上で、回転角度を検出するためには、最外円の非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するために利用される非ゼロ周波数成分については、最外円の非ゼロ周波数成分と直交する位置に常に非ゼロ周波数成分が無く、且つ、最外円の非ゼロ周波数成分と原点について所定の角度を形成する位置と原点を結んだ線上のうちの中間円と交差する位置以外の位置に非ゼロ周波数成分が存在するのに対し、最外円の非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するために利用されない非ゼロ周波数成分、つまり、データを表すために利用される非ゼロ周波数成分については、最外円の非ゼロ周波数成分と直交する位置に非ゼロ周波数成分が存在する場合も存在しない場合もあり、且つ、最外円の非ゼロ周波数成分と原点について所定の角度を形成する位置と原点を結んだ線上のうちの中間円と交差する位置以外の位置に非ゼロ周波数成分が存在しないことを利用するようにしてもよい。

但し、最外円に配置される非ゼロ周波数成分と最内円に配置される非ゼロ周波数成分が同一直線上にないため、一方の非ゼロ周波数成分の回転角度から他方の非ゼロ周波数成分の回転角度を予想するためには角度の計算をしなければならない。そして、角度の計算は丸め誤差等を発生する。従って、算出された回転角度の直線を辿っても他方の非ゼロ周波数成分を検出できない可能性が生ずる。この観点からみると、図７のパターンよりも図４のパターンの方が優れる。

更に、回転角度を検出するためのパターンを図８に示すようなものとした上で、回転角度を検出するためには、中間円の非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するために利用される非ゼロ周波数成分については、中央円の非ゼロ周波数成分と直交する位置に常に非ゼロ周波数成分が無く、且つ、中央円の非ゼロ周波数成分と原点を結んだ線上のうちの最外円と交差する位置以外の位置に非ゼロ周波数成分が存在するのに対し、中央円の非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するために利用されない非ゼロ周波数成分、つまり、データを表すために利用される非ゼロ周波数成分については、中央円の非ゼロ周波数成分と直交する位置に非ゼロ周波数成分が存在する場合も存在しない場合もあり、且つ、中央円の非ゼロ周波数成分と原点を結んだ線上のうちの最外円と交差する位置以外の位置に非ゼロ周波数成分が存在しないことを利用するようにしてもよい。

図４のパターンから図５乃至８のパターンへの変更を組み合わせてもよい。

また、角度を検出するためには、最内円の非ゼロ周波数成分の角度を利用することもできるが、最外円の非ゼロ周波数成分の角度を利用した方が検出角度の精度が高くなる。但し、図８のパターンについては、多少精度が落ちるが、中間円の非ゼロ周波数成分を利用して回転角度を検出する。

図９は、本発明の実施形態による電子透かし挿入装置の構成を示すブロック図である。

図９を参照すると、本発明の実施形態による電子透かし挿入装置は、回転角度検出用パターン生成部１０１、データ保持部１０２、データパターン生成部１０３、合成部１０４、逆離散フーリエ変換部１０５、二値化部１０６及び加算部１０７を備える。なお、これらの部分はハードウェアによって実現することもできるが、コンピュータをこれらの部分として機能させるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することによっても実現することができる。

次に、電子透かし挿入装置により行われる電子透かし挿入方法について、図９及び１０を参照して説明する。

回転角度検出用パターン生成部１０１は、図４に示すような回転角度検出用パターンを生成する（ステップＳ１５１）。データ保持部１０２は、挿入するべきデータを保持する。データパターン生成部１０３は、データ保持部１０２に保持されているデータの値に応じて、図２及び図３に示すようなデータパターンを生成する（ステップＳ１５２）。合成部１０４は、回転角度検出用パターン生成部１０１が生成した回転角度検出用パターン及びデータパターン生成部１０３が生成したデータパターンを合成して、図１に示すようなパターンを生成する（ステップＳ１５３）。逆フーリエ変換部１０５は、合成部１０４が生成した図１に示すようなパターンを逆フーリエ変換して、空間領域におけるパターン（空間領域パターン）を生成する（ステップＳ１５４）。二値化部１０６は、逆フーリエ変換部１０５が生成した空間領域パターンを二値化する（ステップＳ１５５）。加算部１０７は、二値化部１０６により二値化された空間領域パターンを原画像の黄成分の全部又は一部のブロックに加算する（ステップＳ１５６）。

なお、二値化部１０６を通さない空間領域パターンを原画像の黄成分に加算してもよい。また、加算部１０７を減算部に置き換え、二値化された空間領域パターン又は二値化されていない空間領域パターンを原画像の黄成分から減算してもよい。

図１１は、本発明の実施形態による電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。

図１１を参照すると、本発明の実施形態による電子透かし検出装置は、空間フィルタ２０１、ブロック化部２０２、離散フーリエ変換部２０３、振幅計算部２０４、振幅積算部２０５、非ゼロ周波数成分検出部２０６、回転角度検出部２０７及びデータ検出部２０８を備える。なお、これらの部分はハードウェアによって実現することもできるが、コンピュータをこれらの部分として機能させるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することによっても実現することができる。

次に、図１１に示す電子透かし検出装置により行われる電子透かし検出方法について、図１１及び１２等を参照して説明する。

空間フィルタ２０１は、図１３に示すような重みを有することから明らかなように、帯域通過特性を有す。電子透かしが挿入された画像の青成分（電子透かし挿入画像）に、空間フィルタ２０１が適用される（ステップＳ２５１）。これにより、図１に示すパターン以外の非ゼロ周波数成分は抑圧される。ブロック化部２０２は、空間フィルタが適用された電子透かし挿入画像を１以上のブロックにブロック化する（ステップＳ２５２）。離散フーリエ変換部２０３は、ブロック化部２０２が出力する各ブロックの電子透かし挿入画像を離散フーリエ変換して、各ブロックの各周波数成分を得る（ステップＳ２５３）。振幅計算部２０４は、各ブロックの各周波数成分の振幅を計算する（ステップＳ２５４）。振幅積算部２０５は、ブロック間で各周波数毎に振幅を積算する（ステップＳ２５５）。非ゼロ周波数成分検出部２０６は、振幅積算部２０５が出力する各周波数成分の振幅に基づいて、図１に示すような最外円と中間円の非ゼロ周波数成分を検出する（ステップＳ２５６）。この検出の詳細について後述する。回転角度検出部２０７は、振幅積算部２０５が出力する各周波数成分の振幅及び非ゼロ周波数成分検出部２０６が出力する非ゼロ周波数成分に基づいて画像の回転角度を検出する（ステップＳ２０７）。この検出の詳細についても後述する。データ検出部２０８は、非ゼロ周波数成分検出部２０６が出力する非ゼロ周波数成分及び回転角度検出部２０７が出力する回転角度に基づいてデータを検出する（ステップＳ２５８）。この検出の詳細についても後述する。

図１４は、本発明の他の形態による電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。

図１４を参照すると、本発明の実施形態による電子透かし検出装置は、空間フィルタ２０１、ブロック化部２０２、離散フーリエ変換部２０３、周波数成分積算部３０４、振幅計算部３０５、非ゼロ周波数成分検出部２０６、回転角度検出部２０７及びデータ検出部２０８を備える。なお、これらの部分はハードウェアによって実現することもできるが、コンピュータをこれらの部分として機能させるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することによっても実現することができる。

次に、図１４に示す電子透かし検出装置により行われる電子透かし検出方法について、図１４及び１５等を参照して説明する。

空間フィルタ２０１、ブロック化部２０２、離散フーリエ変換部２０３の動作は、図１１に示す電子透かし検出装置のものと同様であるので、説明を省略する。周波数成分積算部３０４は、離散フーリエ変換部２０３が出力する各ブロックの周波数成分を複素数のまま積算する（ステップＳ３５４）。振幅計算部３０５は、周波数成分積算部３０４が出力する複素数の積算値の振幅を計算する（ステップＳ３５５）。非ゼロ周波数成分検出部２０６は、振幅計算部３０５が出力する各周波数成分の振幅に基づいて、図１に示すような最外円と中間円の非ゼロ周波数成分を検出する（ステップＳ２５６）。この検出の詳細について後述する。回転角度検出部２０７は、振幅計算部３０５が出力する各周波数成分の振幅及び非ゼロ周波数成分検出部２０６が出力する非ゼロ周波数成分に基づいて画像の回転角度を検出する（ステップＳ２０７）。この検出の詳細についても後述する。データ検出部２０８は、非ゼロ周波数成分検出部２０６が出力する非ゼロ周波数成分及び回転角度検出部２０７が出力する回転角度に基づいてデータを検出する（ステップＳ２５８）。この検出の詳細についても後述する。

次に、非ゼロ周波数成分を検出するステップ（ステップＳ２５６）の詳細について、図１６を参照して説明する。

まず、パラメータである半径を周波数領域における最大周波数に対応する半径Ｒｍａｘに初期化する（ステップＳ４０１）。次に、現在の半径の円周上にＮ１個（図１の例では、１４個）の非ゼロ周波数成分が存在するか否かを判断する（ステップＳ４０２）。存在しなければ（ステップＳ４０２でＮＯ）、半径を周波数領域における離散周波数単位間隔に対応するΔＲだけ短くして（ステップＳ４０３）、再度、ステップＳ４０２を行う。

ステップＳ４０２においては、以下のようなことをする。すなわち、３６０度を２×Ｎ１に分割して得た角度毎に２×Ｎ１個のウィンドウを設け、全周波数成分をそのウィンドウを通した後にしきい値を超える振幅の非ゼロ周波数成分がＮ１個検出できるか否かをウィンドウの角度をずらしながらみていく。検出できた場合には、そのＮ１個の非ゼロ周波数成分が検出しようとしている非ゼロ周波数成分である。

存在すれば（ステップＳ４０２でＹＥＳ）、現在の半径の円が最外円であることを意味するので、最外円の検出を終了する。

図１６には示していないが、半径がゼロになってもＮ１個の非ゼロ周波数成分が検出できない場合には、ウィンドウの半径方向の幅を広げてステップＳ４０２及びステップＳ４０３を繰り返す。それでもどの半径でもＮ１個の非ゼロ周波数成分が検出できない場合には、ウィンドウの半径方向の幅を戻した上で上記しきい値を下げて、ステップＳ４０２及びＳ４０３を繰り返す。それでもどの半径でもＮ１個の非ゼロ周波数成分が検出できない場合には、再度ウィンドウの半径方向の幅を変えてステップＳ４０２及びＳ４０３を繰り返す。以下同様なことを繰り返す。

次に、中間円を探すために、半径を周波数領域における離散周波数単位間隔に対応するΔＲだけ短くして（ステップＳ４０４）、現在の半径の円上にＮ２個（図１の例では、１０個）の非ゼロ周波数成分が存在するか否かを判断する（ステップＳ４０５）。存在しなければ（ステップＳ４０５でＮＯ）、半径を周波数領域における離散周波数単位間隔に対応するΔＲだけ短くして（ステップＳ４０６）、再度、ステップＳ４０５を行う。存在すれば（ステップＳ４０５でＹＥＳ）、現在の半径の円が中間円であることを意味するので、中間円の検出を終了する。

ステップＳ４０５における検出方法はステップＳ４０２における検出方法と同様なものである。また、検出できない場合には上記と同様な再試行を行う。

次に、回転角度を検出するステップ（ステップＳ２５７）の詳細について、図１７を参照して説明する。

これは、ステップＳ４２１乃至Ｓ４２７を最外円のＮ１個（図１の例では、１４個）の非ゼロ周波数成分について繰り返すことを主要部とする。つまり、最外円のＮ１の非ゼロ周波数成分の各々について、これが図４に示す最外円の２つの非ゼロ周波数成分のうちの何れかであるか否かを判断する。

ステップＳ４２１では、現在選択されているｉ番目の非ゼロ周波数成分と周波数領域において原点について直交する位置に、検出された非ゼロ周波数成分があるか否かを判断する（ステップＳ４２１）。あれば（ステップＳ４２１でＹＥＳ）、現在選択されているｉ番目の非ゼロ周波数成分は、図４に示す最外円の２つの非ゼロ周波数成分のうちの何れでもないため、次の繰返しに進む。

なければ（ステップＳ４２１でＮＯ）、パラメータである角度を現在選択されているｉ番目の非ゼロ周波数成分の周波数領域における角度（ｉ番目の非ゼロ周波数成分の周波数領域における位置の虚数成分をｉ番目の非ゼロ周波数成分の周波数領域における位置の実数成分で除した商の逆タンジェント）に設定する（ステップＳ４２２）。次に、パラメータである半径を最外円の半径に設定する（ステップＳ４２３）。

次に、半径を周波数領域における離散周波数単位間隔に対応するΔＲだけ短くする（ステップＳ４２５）。つぎに、現在の半径はデータ円の半径であるか否かを判断する（ステップＳ４２５）。図１の例では、現在の半径は中間円の半径であるか否かを判断する。これは、データ円にある非ゼロ周波数成分を、最内円にある非ゼロ周波数成分であると誤認識してしまうことを回避するためである。現在の半径がデータ円の半径である場合には（ステップＳ４２５でＹＥＳ）、直ちに次の半径に進むために、ステップＳ４２４に戻る。現在の半径がデータ円の半径でない場合には（ステップＳ４２５でＮＯ）、現在の半径がゼロ以下であるか否かを判断する（ステップＳ４２６）。現在の半径がゼロ以下である場合には（ステップＳ４２６でＹＥＳ）、現在選択されているｉ番目の非ゼロ周波数成分に関しては、最内円の非ゼロ周波数成分を検出できなかったと判断できるので、現在選択されているｉ番目の非ゼロ周波数成分は、図４に示す最外円の２つの非ゼロ周波数成分のうちの何れでもないため、次の繰返しに進む。

現在の半径がゼロ以下でない場合には（ステップＳ４２６でＮＯ）、現在の角度と現在の半径により定まる現在の位置に非ゼロ周波数成分があるか否かを判断する（ステップＳ４２７）。なければ（ステップＳ４２７でＮＯ）、次の半径に進むために、ステップＳ４２４に戻る。あれば（ステップＳ４２７でＹＥＳ）、現在の位置にある非ゼロ周波数成分が最内円の非ゼロ周波数成分であるので、最外円の現在選択されている非ゼロ周波数成分の角度（ｉ番目の非ゼロ周波数成分の周波数領域における位置の虚数成分をｉ番目の非ゼロ周波数成分の周波数領域における位置の実数成分で除した商の逆タンジェント）を基準角度とする（ステップＳ４２８）。

次に、データを検出するステップ（ステップＳ２５８）の詳細について説明する。

回転角度を検出するステップ（ステップＳ２５７）で、基準角度が検出できたので、最外円の検出された１４個の非ゼロ周波数成分が最外円上のどの位置にある非ゼロ周波数成分であるのかがわかり、従って、最外円の検出された１４個の非ゼロ周波数成分のうちのどの非ゼロ周波数成分が回転角度検出用の非ゼロ周波数成分であり、どの非ゼロ周波数成分がデータを表す非ゼロ周波数成分であるのかがわかる。従って、データを表す非ゼロ周波数成分の位置の組合せより、_１２Ｃ_６＝９２４通りのデータのうちのどのデータであるのかを検出することができる。同様に、基準角度が検出できたので、中間円の検出された１０個の非ゼロ周波数成分が中間円上のどの位置にある非ゼロ周波数成分であるのかがわかる。従って、データを表す非ゼロ周波数成分の位置の組合せにより、_１０Ｃ_５＝２５２通りのデータのうちのどのデータであるのかを検出することができる。そして、最外円の非ゼロ周波数成分により表される数と中間円の非ゼロ周波数成分により表される数の組合せにより最終的なデータを検出する。

なお、図１３に示す空間フィルタの通過帯域は、ナイキスト周波数の半分の周波数を中心とするので、カメラにより撮影した場合に、約８０％乃至約１３０％の範囲で拡大又は縮小されていても、空間フィルタを通した画像においては、電子透かしが強調され、原画像が抑圧される効果を得ることができる。カメラにより撮影した画像が前記範囲よりを超えて拡大又は縮小されている場合は、図１３に示す空間フィルタを通した画像においては、電子透かしが強調され、原画像が抑圧される効果を得ることができず、従って、電子透かしを検出できなくなる場合もありうるが、そのような場合には、空間フィルタの通過帯域を変化させて、再度、電子透かしの検出を再試行するようにすればよい。

本発明は、印刷物に印刷される画像に電子透かしを挿入し、その画像をカメラ等で撮影し、撮影された画像から電子透かしを検出することにより、電子透かしに対応するデータを取得するために利用することができる。

本発明の実施形態で利用する電子透かしを周波数領域において示した図である。 図１に示す電子透かしのうち、データを表す第１の部分を示す図である。 図１に示す電子透かしのうち、データを表す第２の部分を示す図である。 図１に示す電子透かしのうち、回転角度検出用の電子透かしを示す図である。 本発明の実施形態による回転角度検出用の電子透かしの第１の変形例を示す図である。 本発明の実施形態による回転角度検出用の電子透かしの第２の変形例を示す図である。 本発明の実施形態による回転角度検出用の電子透かしの第３の変形例を示す図である。 本発明の実施形態による回転角度検出用の電子透かしの第４の変形例を示す図である。 本発明の実施形態による電子透かし挿入装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による電子透かし挿入装置により行われる電子透かし挿入方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による電子透かし検出装置により行われる電子透かし検出方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による電子透かし検出装置で用いられる空間フィルタのタップ係数の例を示す図である。 本発明の他の実施形態による電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態による電子透かし検出装置により行われる電子透かし検出方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による非ゼロ周波数成分を検出する方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による回転角度を検出する方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１ 回転角度検出用パターン生成部
１０２ データ保持部
１０３ データパターン生成部
１０４ 合成部
１０５ 逆離散フーリエ変換部
１０６ 二値化部
１０７ 加算部（減算部）
２０１ 空間フィルタ
２０２ ブロック化部
２０３ 離散フーリエ変換部
２０４ 振幅計算部
２０５ 振幅積算部
２０６ 非ゼロ周波数成分検出部
２０７ 回転角度検出部
２０８ データ検出部
３０４ 周波数成分積算部
３０５ 振幅計算部

Claims (16)

1. ２つの象限に跨る周波数領域において、第１の円上の第１の位置に画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分を生成するステップと、
   前記２つの象限に跨る周波数領域において、前記第１の円上の前記第１の位置及び該第１の位置と異なった第２の位置の双方と異なる位置に並ぶ第１の所定数の候補位置のうちの挿入すべきデータにより相互に組み合わされる位置であって前記第１の所定数より少ない第２の所定数のものに非ゼロ周波数成分を生成するステップと、
   前記２つの象限に跨る周波数領域において、前記第１の円とは異なる第２の円上の位置であって、前記第１の円上に生成された回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分と前記２つの象限に跨る周波数領域の原点に関して所定の角度をなすものに前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分を生成するステップと、
   前記２つの象限に跨る周波数領域において生成された非ゼロ周波数成分の位置の周波数領域の原点について点対称な位置に非ゼロ周波数成分を生成するステップと、
   生成された前記非ゼロ周波数成分を合わせて前記周波数領域から空間領域に変換するステップと、
   原画像の全部又は一部のブロックに前記変換により得た画像を加算又は減算するステップと、
   を備えることを特徴とする電子透かし挿入方法。
2. 請求項１に記載の電子透かし挿入方法において、
   前記第１の円及び前記第２の円とは異なる第３の円上に並ぶ第３の所定数の候補位置のうちの挿入すべき前記データにより相互に組合わされる位置であって前記第３の所定数より少ない第４の所定数のものに非ゼロ周波数成分を生成するステップを更に備え、
   前記変換のステップでは、前記第３の円上に生成された非ゼロ周波数成分も前記周波数領域から前記空間領域に変換することを特徴とする電子透かし挿入方法。
3. 画像より１以上の画像ブロックを得るステップと、
   前記１以上の画像ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換するステップと、
   前記１以上の画像ブロックの各周波数成分を基に、各周波数成分の振幅を得るステップと、
   前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、データを表すための非ゼロ周波数成分及び前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分であって共に第１の円上に並ぶものを検出するステップと、
   前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分であって前記第１の円とは異なる第２の円上にあるものを検出するステップと、
   前記第２の円上の検出された非ゼロ周波数成分の位置を基に、前記第１の円上の検出された非ゼロ周波数成分のうちのどの非ゼロ周波数成分が画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分であるのかを判断するステップと、
   前記第１の円上の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分であると判断されたものを基に、前記画像の回転角度を検出するステップと、
   検出された前記回転角度を参照して、前記第１の円上の検出された非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分ではなくデータを表すための非ゼロ周波数成分であると判断されたものを基に、データを検出するステップと、
   を備えることを特徴とする電子透かし検出方法。
4. 請求項３に記載の電子透かし検出方法において、
   前記第１の円上にある非ゼロ周波数成分を検出するステップは、前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、円の半径を変えながら、該円上に所定数の非ゼロ周波数成分があるか否かを判断することにより行うことを特徴とする電子透かし検出方法。
5. 請求項３に記載の電子透かし検出方法において、
   前記第２の円上にある非ゼロ周波数成分を検出するステップは、前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、前記第１の円上の検出された各非ゼロ周波数成分毎に、該非ゼロ周波数成分と前記周波数領域の原点に関して所定の角度を成す直線上に非ゼロ周波数成分があるか否かを判断することにより行うことを特徴とする電子透かし検出方法。
6. 請求項３に記載の電子透かし検出方法において、
   前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、前記データを表すための非ゼロ周波数成分であって前記第１の円及び前記第２の円とは異なる第３の円にあるものを検出するステップを更に備え、
   前記データを検出するステップでは、検出された前記回転角度を参照して、前記第１の円上の検出された非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分ではなくデータを表すための非ゼロ周波数成分であると判断されたもののみならず、前記第３の円上の検出された非ゼロ周波数成分も基にして、データを検出することを特徴とする電子透かし検出方法。
7. 請求項３に記載の電子透かし検出方法において、
   前記画像を空間フィルタに通すステップを更に備え、
   前記画像より１以上の画像ブロックを得るステップは、前記空間フィルタを通った画像より１以上の画像ブロックを得るステップであることを特徴とする電子透かし検出方法。
8. ２つの象限に跨る周波数領域において、第１の円上の第１の位置に画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分を生成する手段と、
   前記２つの象限に跨る周波数領域において、前記第１の円上の前記第１の位置及び該第１の位置と異なった第２の位置の双方と異なる位置に並ぶ第１の所定数の候補位置のうちの挿入すべきデータにより相互に組み合わされる位置であって前記第１の所定数より少ない第２の所定数のものに非ゼロ周波数成分を生成する手段と、
   前記２つの象限に跨る周波数領域において、前記第１の円とは異なる第２の円上の位置であって、前記第１の円上に生成された回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分と前記２つの象限に跨る周波数領域の原点に関して所定の角度をなすものに前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分を生成する手段と、
   前記２つの象限に跨る周波数領域において生成された非ゼロ周波数成分の位置の周波数領域の原点について点対称な位置に非ゼロ周波数成分を生成する手段と、
   生成された前記非ゼロ周波数成分を合わせて前記周波数領域から空間領域に変換する手段と、
   原画像の全部又は一部のブロックに前記変換により得た画像を加算又は減算する手段と、
   を備えることを特徴とする電子透かし挿入装置。
9. 請求項８に記載の電子透かし挿入装置において、
   前記第１の円及び前記第２の円とは異なる第３の円上に並ぶ第３の所定数の候補位置のうちの挿入すべき前記データにより相互に組合わされる位置であって前記第３の所定数より少ない第４の所定数のものに非ゼロ周波数成分を生成する手段を更に備え、
   前記変換の手段では、前記第３の円上に生成された非ゼロ周波数成分も前記周波数領域から前記空間領域に変換することを特徴とする電子透かし挿入装置。
10. 画像より１以上の画像ブロックを得る手段と、
    前記１以上の画像ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換する手段と、
    前記１以上の画像ブロックの各周波数成分を基に、各周波数成分の振幅を得る手段と、
    前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、データを表すための非ゼロ周波数成分及び前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分であって共に第１の円上に並ぶものを検出する手段と、
    前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分であって前記第１の円とは異なる第２の円上にあるものを検出する手段と、
    前記第２の円上の検出された非ゼロ周波数成分の位置を基に、前記第１の円上の検出された非ゼロ周波数成分のうちのどの非ゼロ周波数成分が画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分であるのかを判断する手段と、
    前記第１の円上の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分であると判断されたものを基に、前記画像の回転角度を検出する手段と、
    検出された前記回転角度を参照して、前記第１の円上の検出された非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分ではなくデータを表すための非ゼロ周波数成分であると判断されたものを基に、データを検出する手段と、
    を備えることを特徴とする電子透かし検出装置。
11. 請求項１０に記載の電子透かし検出装置において、
    前記第１の円上にある非ゼロ周波数成分を検出する手段は、前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、円の半径を変えながら、該円上に所定数の非ゼロ周波数成分があるか否かを判断することにより行うことを特徴とする電子透かし検出装置。
12. 請求項１０に記載の電子透かし検出装置において、
    前記第２の円上にある非ゼロ周波数成分を検出する手段は、前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、前記第１の円上の検出された各非ゼロ周波数成分毎に、該非ゼロ周波数成分と前記周波数領域の原点に関して所定の角度を成す直線上に非ゼロ周波数成分があるか否かを判断することにより行うことを特徴とする電子透かし検出装置。
13. 請求項１０に記載の電子透かし検出装置において、
    前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、前記データを表すための非ゼロ周波数成分であって前記第１の円及び前記第２の円とは異なる第３の円にあるものを検出する手段を更に備え、
    前記データを検出する手段では、検出された前記回転角度を参照して、前記第１の円上の検出された非ゼロ周波数成分のうちの回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分ではなくデータを表すための非ゼロ周波数成分であると判断されたもののみならず、前記第３の円上の検出された非ゼロ周波数成分も基にして、データを検出することを特徴とする電子透かし検出装置。
14. 請求項１０に記載の電子透かし検出装置において、
    前記画像を空間フィルタに通す手段を更に備え、
    前記画像より１以上の画像ブロックを得る手段は、前記空間フィルタを通った画像より１以上の画像ブロックを得る手段であることを特徴とする電子透かし検出装置。
15. コンピュータに請求項１又は２に記載の電子透かし挿入方法を行わせるためのプログラム。
16. コンピュータに請求項３乃至７の何れか１項に記載の電子透かし検出方法を行わせるためのプログラム。