JP4173994B2 - 画像に埋め込まれたハーフトーン変調の検出 - Google Patents

Description

本出願は、Ｊａｎ Ｐ． Ａｌｌｅｂａｃｈらによって２０００年６月１４日に出願された米国出願番号第０９／５９４，２３５号（本明細書に引用して援用する）に関連する。

本発明は、画像に埋め込まれたハーフトーン変調を検出するシステムおよび方法に関する。

ディジタル・ハーフトーニング（または、空間ディザリング）は、２値画素の配列で連続階調の絵の幻影を描画する方法である。連続階調画像をインクジェット・プリンタやレーザ・プリンタなどのディジタル出力装置で描画する場合において、ディジタルハーフトーニングは、連続階調画像をドットのグループまたはセルでシミュレートする処理を伴う。

一般に、ハーフトーニングは、連続階調あるいはコントーン（contone）またはグレースケール画像から２値または２階調画像を生成する処理を伴う。グレースケール画像は、連続階調の黒（または他の単色）と白の画像であり、コントーン画像は、フル・カラー画像でも単色と白の画像でもよい。いずれの場合も、ハーフトーン画像は、しきい値アレイまたはディザリング（例えば、クラスタ化ドットや分散ドット、確率論的スクリーン）、適応プロセス（例えば、誤差拡散）、および対話式プロセス（例えば、最小自乗や直接２分探索）を含む様々なハーフトーニング技術のいずれかを使用してコントーン（フル・カラーまたはグレースケール）画像から生成される。

画像に情報を埋め込むための多くの様々な方法がこれまで提案されてきた。

例えば、バーコード方式は、符号化された情報が見る人にどのように見えるかに関係なく、ディジタル情報を小さな画像スペース内に高密度に符号化するための周知のカテゴリの文書または画像マーキング技術である。バーコード・シンボルは、データ要素または文字を表す様々な幅の平行なバーとスペースのパターンである。バーは、２進法１の文字列を表し、スペースは、２進法０の文字列を表す。従来の「１次元」バーコード・シンボルは、１次元でのみ変化する一連のバーとスペースを含む。１次元バーコード・シンボルは、比較的小さい情報記憶容量を有する。１次元バーコード・シンボルよりも多くの情報を含む機械可読シンボルの高い需要を満たすために、「２次元」バーコードが開発された。２次元バーコード・シンボルの情報記憶容量は、バーコード・パターンを２次元で変化させることによって１次元バーコードよりも大きい。一般的な２次元バーコード規格には、ＰＤＦ４１７、Ｃｏｄｅ１およびＭａｘｉｃｏｄｅがある。１次元および２次元バーコード・シンボルは、一般に、印刷されたバーコード・シンボルを電気信号に変換する光学走査技術（例えば、機械走査式レーザ光線または自己走査式電荷結合素子（ＣＣＤ））によって読み取られる。電気信号は、ディジタル化され、解読されて、印刷バーコード・シンボル内に符号化されたデータが復元される。

データ・グリフ技術は、高密度の埋込みデータを必要としかつ埋込みデータを確実に復号化できることを必要とする画像アプリケーションに使用するのに特に有利なもう１つのカテゴリの情報埋込み技術である。データ・グリフ技術は、きわめて小さな線形マークなどの識別可能な形状のマークの形にされた２進数１または０の形でディジタル情報を符号化する。一般に、各小さなマークが、２進データの数字を表し、特定マークの線の向きが、特定の数字がディジタル１と０のどちらであるかを決定する。

情報の確実な復号化を可能にしながら、見る人が実質的に情報に気付かないように（例えば、情報を埋め込むことにより生じる画像のひずみも同時に最小にするように）画像に情報を埋め込むための他の文書または画像マーキング技術が提案されてきた。例えば、多くの異なる電子透かし技術が提案された。一般に、電子透かしは、電子透かしを入れる画像の商品的な品質および価値を落とさないよう見る人が気付かない埋込み信号を生成し、同時に改ざんされにくい埋込み信号を生成するように設計される。

もう１つの手法において、米国特許第６，１４１，４４１号は、印刷されたカラー画像内に、符号化メッセージを保持する一連の小さい画像領域（「信号セル」と呼ばれる）として符号化されたメッセージ・データを復号化する技術を開示している。各信号セルは、全体の平均色を集合的に有する有色小領域の空間パターンからなる。小領域の色は、多次元色空間における１つまたは複数の方向における平均色に対する変化（変調）として定義される。復号化技術は、１組の有効信号ブロックを使用し、各ブロックは、それぞれ固有のパターンの色変調小領域である。符号体系において定義された各有効メッセージ値ごとに有効信号ブロックがある。復号化操作は、まず、取得した画像内の信号セルの位置を突き止め、次に各信号セルの局部平均色をセルから引いて、受信信号ブロックを生成する。復号化操作は、各有効信号ブロックを各受信信号ブロックと比較することによって、受信信号ブロックの各々に対応する各有効信号ブロックを決定する。復号化技術の１つの実施形態は、仮想グリッド状構造をすべての信号セルの最も適当な位置と同期させることによって、取得画像内に２Ｄアレイで配列された信号セルを復号する。１つの実施形態において、見る人が信号セルの様々な色の小領域に実質的に気付かなくなり、したがって符号化画像内にメッセージを含むパターンに実質的に気付かなくなる色変調の色空間方向が選択される。

さらに他の情報埋め込み方式が提案されている。

本発明は、画像に埋め込まれたハーフトーン変調を検出するシステムおよび方法を特徴とする。ハーフトーン変調は、画像に埋め込まれる情報を符号化するディジタル・ハーフトーン・マイクロスクリーンの順序付きシーケンスを表す。本発明は、ハーフトーン変調前に原画像に関する知識なしにそのようなハーフトーン変調を検出するための有効、頑強かつ効率的な機構を提供する。

本発明の１つの態様において、画像に埋め込まれた情報は、複数の異なるハーフトーン変調の各々ごとに画像にそれぞれのフィルタを適用して、画像に埋め込まれたハーフトーン変調の順序付きシーケンスを識別することによって検出される。

本発明の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。

各ハーフトーン変調は、それぞれのディザ・マトリックスから生成されることが好ましい。各フィルタは、それぞれのハーフトーン変調の整合フィルタに対応することが好ましい。

いくつかの実施形態において、画像にそれぞれのフィルタを適用するステップは、画像とフィルタを畳み込むステップを含む。対応するフィルタと画像との畳み込みに基づいて、各ハーフトーン変調ごとにスコア・マップが生成されることが好ましい。画像領域に埋め込まれたハーフトーン変調を、生成されたスコア・マップに基づいて識別することができる。生成されたスコア・マップに基づいて複数のハーフトーン変調が識別される画像領域に対応するものとして１つのハーフトーン変調が選択されることが好ましい。ハーフトーン変調は、画像内で、スコア・マップに適用される第１のしきい値に基づいて識別することができる。第１のしきい値に基づいてハーフトーン変調が識別されなかった領域でしきい値を下げることができる。さらに、下げたしきい値に基づいて、ハーフトーン変調が識別されなかった領域内で画像階調を再マッピングすることができる。

画像は、複数の画像レベルを含むことができ、フィルタは、一度に１つの画像レベルに適用することができる。例えば、画像は、複数のグレーレベルを含むグレースケール画像であり、フィルタは、最初に、中間グレーレベルの画像（例えば、グレーレベル５０％の画像）に適用される。フィルタを異なるグレーレベルの画像に適用して、不確実さまたはあいまいさあるいはその両方を解決することができる。

また、画像に埋め込まれた情報を検出するためのシステムと画像に埋め込まれた情報を検出するためのコンピュータ・プログラムを示す。

本発明のその他の特徴および利点は、図面と特許請求の範囲を含む以下の説明から明らかになるであろう。

以下の説明では、類似の要素を示すために類似の参照番号を使用する。さらに、図面は、例示的な実施形態の主な特徴を図式的に示すものである。図面は、実際の実施形態のすべての特徴を示すものでも要素の相対的な寸法を描写するものでもなく、また、実寸で描かれていない。

１つの実施形態において、図１Ａを参照すると、符号化システム１０は、情報１４を原画像１６内に複数の異なるハーフトーン・マイクロスクリーン（microscreen）の順序付きシーケンスとして符号化して符号化ハーフトーン画像１８を生成するように構成されたエンコーダ１２を含む。また、符号化システム１０は、符号化ハーフトーン画像１８のハードコピー２２を作成するように構成されたプリンタ２０を含む。エンコーダ１２は、コンピュータや他のプログラム可能なプロセッサでよく、プリンタ２０は、従来のプリンタ（例えば、米国カリフォルニア州パロアルトのヒューレット・パッカード社から入手可能なＬａｓｅｒＪｅｔ（登録商標）プリンタ）でよい。原画像１６は、連続階調のグレースケール画像でもよく連続階調のカラー画像でもよい。ハーフトーン・マイクロスクリーンの順序付きシーケンスが、原画像１６の１つまたは複数のレベル（すなわち、１つまたは複数のグレーレベルまたは色濃度レベル）に埋め込まれ得る。符号化ハーフトーン画像１８に生じたハーフトーン変調は、見る人が実質的に気付かないが、ハーフトーン変調は、適切に構成された復号化システムによって容易かつ確実に検出することができる。

図１Ｂを参照すると、１つの実施形態において、復号化システム３０は、従来の逆ハーフトーニング・プロセスによって、符号化ハーフトーン画像１８のハードコピー２２から連続階調走査画像３４を生成するように構成されたスキャナ３２を含む。また、復号化システム３０は、ハーフトーン画像１８のハードコピー２２内の符号化されたハーフトーン変調を検出し、それにより、検出した順序付きハーフトーン変調シーケンスで符号化された情報３８を抽出するように構成されたデコーダ３６を含む。スキャナ３２は、従来の卓上光学スキャナ（例えば、米国カリフォルニア州パロアルトのヒューレット・パッカード社から入手可能なＳｃａｎＪｅｔ（登録商標）スキャナ）または携帯型スキャナ（例えば、米国カリフォルニア州パロアルトのヒューレット・パッカード社から入手可能なＣａｐＳｈａｒｅ（登録商標）ポータブル・スキャナ）でよく、デコーダ３６は、コンピュータや他のプログラム可能なプロセッサでよい。

後で詳細に説明するように、前述の符号化および検出方式により、原画像１６の知識なしに、埋め込まれたハーフトーン変調を効率的、有効かつ確実に検出して、真に価値ある目に見えない情報埋め込みおよび復号手法を提供することができる。

図２を参照すると、１つの実施形態において、エンコーダ１２は、シーケンス・ジェネレータ４０、合成ハーフトーン・スクリーン・ジェネレータ４２、およびハーフトーン・モジュール４４を含む。シーケンス・ジェネレータ４０は、原画像１６内に符号化される情報１４に基づいて、複数組のマイクロスクリーン４６からハーフトーン・マイクロスクリーンの順序付きシーケンスを生成するように構成される。合成ハーフトーン・スクリーン・ジェネレータ４２は、シーケンス・ジェネレータ４０から受け取ったハーフトーン・マイクロスクリーンの順序付きシーケンスから合成（またはモザイク）ハーフトーン・スクリーン４８を生成するように構成される。ハーフトーン・モジュール４４は、ハーフトーン・スクリーニング・プロセスによって合成ハーフトーン・スクリーン・ジェネレータ４２から受け取った合成ハーフトーン・スクリーン４８から符号化ハーフトーン画像１８を生成するように構成される。後で詳細に説明するように、各マイクロスクリーン・セット４６は、原画像１６の各レベル（１〜Ｎ）ごとのマイクロスクリーンを含む。したがって、シーケンス・ジェネレータ４０と合成ハーフトーン・スクリーン・ジェネレータ４２は共に、原画像１６の各レベルごとの合成ハーフトーン・スクリーンを生成するように構成される。

図３、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃを参照すると、動作において、エンコーダ１２は、以下のように、原画像１６、情報１４およびマイクロスクリーン・セット４６から、符号化ハーフトーン画像１８を生成するように構成される。

最初に、１組の複数の異なるディザ・マトリックスが構成される（ステップ５０）。ディザ・マトリックスは、隙間なしにタイルを並べるように設計されることが好ましく、Ｊａｎ Ｐ． Ａｌｌｅｂａｃｈらによって２０００年６月１４日に出願された同時係属出願番号第０９／５９４，２３５号に記載されているように構成することができる。図４Ａに示すように、各ディザ・マトリックス５２は、原画像１６のレベルにそれぞれ対応するヒストグラム数字（histogram number）の配列を含む。この実施形態において、原画像１６は、２５５レベル（１〜２５５）のグレースケール画像であると仮定される。

次に、ディザ・マトリックスからマイクロスクリーン４６のセットが生成される（ステップ５４）。各ディザ・マトリックス５２のヒストグラム数字は、各マイクロスクリーン画像レベルにおいて付加するためのドットの数と配置を示す。例えば、図４Ｂと図４Ｃに示すように、グレーレベル１０％のマイクロスクリーン５８を作成するためにドット５７を配置しなければならない場所を示すために、２３０よりも大きいヒストグラム数字がマークされている（楕円５６によって）。他の画像レベルのマイクロスクリーンを同じように生成することができる。

次に、シーケンス・ジェネレータ４０は、各画像レベルごとに符号化される情報１４に基づいて一連のマイクロスクリーン・セット４６を生成する（ステップ６０）。マイクロスクリーンを生成するディザ・マトリックスが異なるので、マイクロスクリーンは、例えば、情報１４を符号化する順序付きマイクロスクリーン・シーケンスでタイル張りされ得る。一般的に、符号化される情報１４は、符号体系における１組の有効値のうちの１つをそれぞれ示すデータ項目の文字列を含む。データ項目は、伝えられる情報の性質に関していかなる形にも限定されず、例えば、文字シンボルを、ＡＳＣＩＩまたはＵＮＩＣＯＤＥ文字符号化を使用した言語あるいはそのようなシンボルの圧縮した形または暗号化した形で表す。データ項目は、データをシンボル「０」または「１」の形で示すか、あるいは別のコード体系を定義する１組の値を示すことができる。

マイクロスクリーン・シーケンスは、必要に応じて、誤り訂正符号によって符号化され得る（ステップ６２）。いくつかの実施形態において、マイクロスクリーン・シーケンスは、復号化を容易にする他の方式（例えば、冗長方式）を含むこともできる。

マイクロスクリーン・セット４６を構成するプロセスに関するさらなる詳細は、Ｊａｎ Ｐ． Ａｌｌｅｂａｃｈらによって２０００年６月１４日に出願された前述の同時係属出願番号第０９／５９４，２３５号から得ることができる。

図５を参照すると、１つの実施形態において、デコーダ３０は、相関器７０とシーケンス復元モジュール７２を含む。相関器７０は、選択した画像レベルの相関画像７４を生成するため、連続階調走査画像３４の領域を、マイクロスクリーン・セット４６のうちの１つの対応するマイクロスクリーンと相関させるように構成される。シーケンス復元モジュール７２は、各相関画像７４からマイクロスクリーン・シーケンスを復元して情報３８を抽出するように構成される。

１つの実施形態において、図６、図７、図８、図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、デコーダ３０は、以下のように走査（した）画像３４から情報３８を抽出するように構成される。

最初に、相関器７０が、選択した画像レベルに対し、各マイクロスクリーン・セット４６ごとに１つの整合フィルタを生成する（ステップ８０）。多くの場合、画像レベル５０％（例えば、グレーレベル５０％）に設計された整合フィルタを使用して、走査画像３４内でマイクロスクリーンの実質的に小さい部分を識別できることが分かった。図７に示すように、この実施形態において、得られた整合フィルタ８２はそれぞれ、選択した画像レベルに対応するマイクロスクリーンを作成するためにドットを配置しなければならない位置にある１のマトリックスと、残りの位置にある−１のマトリックスを含む。例えば、図７の整合フィルタは、図４Ｃのグレーレベル１０％のマイクロスクリーン５８に対応し、マイクロスクリーン５８のドット位置にある１と、残りの位置にある−１とを含む。

次に、各整合フィルタが、鮮鋭化（sharpen）される（ステップ８４）。整合フィルタは、従来の鮮鋭化フィルタによって鮮鋭化することができる。例えば、以下の鮮鋭化フィルタを、各整合フィルタに適用して、相関器７０が走査画像３４内のマイクロスクリーンを識別する能力を高めることができる。

得られた鮮鋭化された整合フィルタは、走査画像３４と畳み込まれ、選択された画像レベルのために生成された各マイクロスクリーンのスコア・マップが生成される（ステップ８６）。図８に示すように、各スコア・マップ８８は、比較的暗い背景領域９２によって囲まれた比較的明るい画素のクラスタ９０（またはピナクル（pinnacle））を含む。所定のスコア・マップ８８内の各ピナクル９０は、対応するマイクロスクリーンが埋め込まれた可能性が高い走査画像領域３４の中央部分に対応する。図８の実施形態において、ピナクルは、走査画像３４全体にわたって各タイル位置の中央部分に対応する規則的配列で配置されるように現れ、これは、各タイル位置に同じマイクロスクリーンが埋め込まれていることを示す。他の実施形態において、走査画像３４に様々なマイクロスクリーンを埋め込むことができ、その場合、ピナクルは、所定のスコア・マップ内の対応するマイクロスクリーンが埋め込まれた位置だけに現れることになる。

いくつかの実施形態において、鮮鋭化された整合フィルタを走査画像３４と畳み込む前に、走査画像３４のゆがみを取ってスキャナひずみを除去することができる（ステップ８６）。例えば、スキャナひずみは、次のように、真の画像の座標（Ｉ）から走査画像の座標（Ｉ’）へのマッピングＴ：Ｒ×Ｒ→Ｒ×Ｒによって除去することができる。

I(x,y)＝I'(x',y')＝I'(Tx(x,y),Ty(x,y))

マッピングは、従来の最小自乗近似法によって得られた係数を有する多項式によって近似させることができる。しかしながら、実施形態によっては、スキャナひずみが最小で、走査画像３４のゆがみを除去する必要がない場合がある。

次に、各スコア・マップ内でピナクル位置の中心が識別される（ステップ９４）。１つの実施形態において、ピナクル位置は、各スコア・マップにしきい値を適用してタイル位置の中心を含む可能性の高い領域の座標を決定することによって識別される。各ピナクル領域の座標が、タイル・サイズに対応する係数（modulus）に対して調整される（例えば、座標は、寸法３２×３２のタイルの場合には３２を法として計算される）。スコア・マップの周期の中心を解析するとき、得られた座標が記録され（tallied）、最も高いカウントの座標が選択される。各スコア・マップのピナクル領域は、各タイル位置の選択された中心に合体され、外れ値が除去される。

各マイクロスクリーンごとの最終スコア・マップに先行識別結果が記録される（ステップ９６）。図９Ａと図９Ｂに示すように、１つの実施形態において、所定のマイクロスクリーンの最終スコア・マップ９８は、例えば、マイクロスクリーンが識別されたタイル位置に対応し、走査画像１０２にわたってマークされた一連の領域１００からなる。残りのマークされていないタイル位置は、少なくとも最初のパスでマイクロスクリーンが見つからなかった画像領域に対応する。

次に、記録された先行結果のあいまいさと不確実さが解決される（ステップ１０４）。あいまいさは、同じタイル位置で複数のマイクロスクリーンが識別されたときに生じる。不確実さは、特定のタイル位置でマイクロスクリーンを識別できないときに生じる（例えば、どのマイクロスクリーン・スコア・マップもヒットを記録しないとき）。

図１０を参照すると、１つの実施形態において、あいまいさは、確率論的解析によって以下のように解決することができる。最初に、あいまいなタイル位置で識別された様々なマイクロスクリーンのスコア・マップが比較される（ステップ１１０）。識別されたマイクロスクリーンのうちの１つが、支配的スコア（すなわち、対応する鮮鋭化された整合フィルタと走査画像との畳み込みよって生成された高いスコア・マップ・ピナクル値）を有する場合（ステップ１１２）は、そのマイクロスクリーンが、あいまいなタイル位置によって識別される（ステップ１１４）。いくつかの実施形態において、支配的マイクロスクリーンは、あいまいなタイル位置によって識別される前に、背景ノイズ・レベルに基づいて経験的に決定することができる選択されたしきい値だけ、他の識別されたマイクロスクリーンのスコアよりも大きいスコアを持たなければならない。しかしながら、他の実施形態において、支配的マイクロスクリーンは、単に、あいまいなタイル位置によって識別されるために、他方の識別されたマイクロスクリーンのスコアよりわずかに大きいスコアを持たなければならない。支配的なマイクロスクリーンがない場合（ステップ１１２）、図６のプロセスは、異なる画像レベルに関して繰り返される（ステップ１１６）。選択された整合フィルタの画像レベルは、あいまいなタイル位置が走査画像３４の比較的暗い領域内にある場合には５０％を超えることがあり、あるいは、あいまいなタイル位置が走査画像３４の比較的明るい領域内にある場合には、５０％に満たないことがある。例えば、１つの実施形態において、比較的暗いあいまいなタイル位置の各マイクロスクリーン用に７５％整合フィルタが生成され、比較的明るいあいまいなタイル位置の各マイクロスクリーン用に２５％整合フィルタが生成される。図６のプロセスは、１つまたは複数の異なる画像レベルに繰り返され得る。図６のプロセスを繰り返した（ステップ１１６）後で支配的マイクロスクリーンを解決できない場合は、マイクロスクリーンのうちの１つが、あいまいなタイル位置によって識別されるように選択され、これは、最終スコア・マップに「ソフトな」決定として記録され得る。あいまいさは、最終的に、走査画像３４に埋め込まれた情報に組み込まれた誤り訂正符号、冗長性または他の復号化機能によって解決でき得る。

図１１を参照すると、１つの実施形態において、不確実さは、以下のように解決することができる。最初に、図６のプロセスのステップ９４で各スコア・マップに適用されるしきい値を低くして、不確かなタイル位置にある可能性のあるピナクルを識別することができる（ステップ１２０）。一般に、間違った肯定の実質的な増大を回避するためには、しきい値をあるレベル以下に低くしてはならない。低いしきい値を使用して単一のピナクルが識別できる場合（ステップ１２２とステップ１２４）、対応するマイクロスクリーンが、不確かなタイル位置によって識別される（ステップ１２６）。低いしきい値を使用して複数のマイクロスクリーンのピナクルが識別できる場合（ステップ１２２とステップ１２４）、図１０のプロセスにしたがってあいまいさを解決することができる（ステップ１２６）。低いしきい値を使用してピナクルが識別できない場合（ステップ１２２）は、走査画像３４に埋め込まれた情報に組み込まれた誤り訂正符号、冗長性またはその他の復号化機能によって不確実さを解決することができる（ステップ１２８）。

いくつかの実施形態において、エンコーダ１２（図１Ａ）によって実施されるハーフトーニング・プロセスの前に原画像１６の階調をマッピングしなおすことによって、不確実さの数を少なくすることができる。そのようにして、検出される埋め込みハーフトーン・マトリックスの原画像１６の暗すぎる領域または明るすぎる領域を除去することができる。画像階調は、従来の画像階調の再マッピング・プロセスによって再マッピングしなおすことができる。１つの実施形態において、画像階調は、画像レベル・スペクトルの高い方の端と低い方の端をそれぞれの適度な値に固定することによって、再マッピングすることができる。例えば、グレーレベル２５５を有するグレースケール画像の場合は、２４０を超えるグレーレベルをグレーレベル２４０に再マッピングすることができ、１１より小さいグレーレベルをグレーレベル１１に再マッピングすることができる。もう１つの実施形態において、画像階調を、選択した階調曲線にしたがって再マッピングすることができる。

図１２を参照すると、それぞれ図１０と図１１の方法によってあいまいさと不確実さを解決した後で、識別したマイクロスクリーンを、マイクロスクリーンの順序付きシーケンスで走査画像１０２の全体にわたるタイル位置に配置することができる。この実施形態において、情報１４は、異なる影が付けられたタイル領域１４０、１４２によってそれぞれマークされた第１と第２のハーフトーン・マイクロスクリーンの順序付きシーケンスとして走査画像１０２に埋め込まれている。図示したように、いくつかの領域１４４では、マイクロスクリーンを識別することができない。そのような領域は、シーケンス復元モジュール７２（図５）によって「欠損」としてマークされる。前述のように、欠損タイル領域に含まれる情報は、復号化を容易にするために走査画像３４に埋め込まれた情報に組み込まれた誤り訂正符号、冗長性またはその他の機能の後続処理によって回復することができる。

本明細書で説明したシステムおよび方法は、いかなる特定のハードウェアまたはソフトウェア構成にも限定されず、むしろ、ディジタル電子回路またはコンピュータ・ハードウェア、ファームウェアまたはソフトウェアを含む任意の計算処理または処理環境において実現することができる。エンコーダおよびデコーダ・モジュールは、部分的には、コンピュータ・プロセッサによる実行のために機械可読記憶装置内に実体的に実現されたコンピュータ・プログラム製品で実施されてもよい。いくつかの実施形態において、エンコーダおよびデコーダ・モジュールは、ハイ・レベル手順またはオブジェクト指向プログラミング言語で実施されることが好ましいが、必要に応じて、アルゴリズムをアセンブリ言語または機械語で実現することができる。いずれの場合も、プログラム言語は、コンパイル言語でもインタープリタ型言語でもよい。本明細書で説明した符号化と復号化の方法は、入力データを処理して出力を生成することによってこれらの方法を実行するために、例えばプログラム・モジュールに構成された命令を実行するコンピュータ・プロセッサによって実行することができる。適切なプロセッサは、例えば、汎用と専用両方のマイクロプロセッサを含む。一般に、プロセッサは、読み出し専用メモリおよび／またはランダム・アクセス・メモリから命令とデータを受け取る。コンピュータ・プログラム命令を実体的に実施するのに適した記憶装置には、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ・メモリ装置などの半導体メモリ装置、内部ハード・ディスクや取外し可能ディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、およびＣＤ−ＲＯＭを含むすべての形態の不揮発性記憶装置がある。以上の技術はいずれも、特別設計のＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって補足されてもよく、組み込まれてもよい。

他の実施形態が特許請求の範囲内にある。

例えば、以上の実施形態は、各マイクロスクリーンの順序付きシーケンスとして埋め込まれた情報に関して説明したが、他の実施形態は、マイクロスクリーンのグループ（例えば、配列Ｍ×Ｎ）の順序付きシーケンスとして画像に情報に埋め込むことができる。

さらに他の実施形態も特許請求の範囲内にある。

原画像から、ハーフトーン・マイクロスクリーンの順序付きシーケンスとして符号化された情報を含むハーフトーン画像を作成するエンコーダと、符号化したハーフトーン画像のハードコピーを生成するプリンタのブロック図である。 符号化ハーフトーン画像から走査画像を作成するスキャナと、符号化ハーフトーン画像に埋め込まれたハーフトーン・マイクロスクリーンの順序付きシーケンスを走査画像から抽出するデコーダのブロック図である。 シーケンス・ジェネレータ、合成ハーフトーン・スクリーン・ジェネレータおよびハーフトーン・モジュールを含む図１Ａのエンコーダを表す図である。 ハーフトーン画像に情報をハーフトーン・マイクロスクリーンの順序付きシーケンスとして符号化する方法の流れ図である。 １組のグレースケール・ハーフトーン・マイクロスクリーンを生成することができるディザ・マトリックスを表す図である。 グレーレベル１０％に対応するエントリを丸で囲んだ図４Ａのディザ・マトリックスを表す図である。 グレーレベル１０％の図４Ａのディザ・マトリックスから生成したハーフトーン・マイクロスクリーンを表す図である。 相関器とシーケンス復元モジュールを含む図１Ｂのデコーダを表す図である。 ハーフトーン画像に埋め込まれた情報をハーフトーン・マイクロスクリーンの順序付きシーケンスとして復号する方法の流れ図である。 グレーレベル１０％に関して図４Ａのディザ・マトリックスから生成されたハーフトーン・マイクロスクリーンの整合フィルタを表す図である。 図７の整合フィルタの鮮鋭化したバージョンを符号化ハーフトーン画像と畳み込むことによって生成したスコア・マップを表す図である。 符号化ハーフトーン画像を表す図である。 第１の埋込みハーフトーン・マイクロスクリーンに対応するものとして識別された領域が影で示された図９Ａの符号化ハーフトーン画像を表す図である。 図６の復号化法におけるあいまいさを解決する方法の流れ図である。 図６の復号化法における不確実さを解決する方法の流れ図である。 図１０と図１１の方法によってそれぞれあいまいさと不確実さを解決した後の、第１と第２の埋込みハーフトーン・マイクロスクリーンに対応する領域が影で示された図９Ａの符号化ハーフトーン画像を表す図である。

符号の説明

１４：情報
１６：原画像
１８：画像
３６：デコーダ
５２：ディザ・マトリックス
８２：整合フィルタ
８８：スコア・マップ

Claims (18)

1. 画像に埋め込まれた情報を検出する方法であって、
   前記画像に埋め込まれたハーフトーン変調の順序付きシーケンスを識別するために、異なるハーフトーン変調の各々に関して、該ハーフトーン変調に対応するフィルタを前記画像に適用するステップを含み、
   前記対応するフィルタを前記画像に適用するステップは、該対応するフィルタを前記画像と畳み込むステップを含み、
   前記フィルタは、整合フィルタに対応する、方法。
2. 前記ハーフトーン変調の各々が、対応するディザ・マトリックスから生成される、請求項１に記載の方法。
3. 前記対応するフィルタと前記画像との畳み込みに基づいて、各ハーフトーン変調のスコア・マップを生成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記生成されたスコア・マップに基づいて、前記画像の領域に埋め込まれたハーフトーン変調を識別するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記生成されたスコア・マップに基づいて複数のハーフトーン変調が識別された画像領域に対応するものとして１つのハーフトーン変調を選択するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記ハーフトーン変調が、前記スコア・マップに適用されるしきい値に基づいて前記画像内で識別される、請求項４に記載の方法。
7. 前記しきい値に基づいてハーフトーン変調が識別されない領域内の該しきい値を下げるステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. ハーフトーニング前に画像階調を再マッピングするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記画像が、複数の画像レベルを含み、前記フィルタが、１度に１つの画像レベルに適用される、請求項１に記載の方法。
10. 前記画像が、複数のグレーレベルを含むグレースケール画像であり、前記フィルタが、最初に、前記画像の中間グレーレベルに適用される、請求項９に記載の方法。
11. 前記フィルタが、最初に、前記画像のグレーレベル５０％に適用される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記フィルタが、不確実さ、または、あいまいさを、あるいはその両方を解決するために前記画像の異なるグレーレベルに適用される、請求項１０に記載の方法。
13. 前記ハーフトーン変調の順序付きシーケンスが、ハーフトーン変調前の前記画像に対応する原画像に関する知識なしに識別可能である、請求項１に記載の方法。
14. 画像に埋め込まれた情報を検出するシステムであって、
    前記画像に埋め込まれたハーフトーン変調の順序付きシーケンスを識別するために、異なるハーフトーン変調の各々に関して、該ハーフトーン変調に対応するフィルタを前記画像に適用するように構成されたデコーダを備え、
    前記対応するフィルタを前記画像に適用することは、該対応するフィルタを前記画像と畳み込むことを含み、
    前記フィルタは、整合フィルタに対応する、システム。
15. 前記ハーフトーン変調の各々が、それぞれのディザ・マトリックスに対応し、前記フィルタの各々が、それぞれのディザ・マトリックス用の整合フィルタに対応する、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記画像が、複数の画像レベルを有し、前記デコーダが、前記フィルタを一度に１つの画像レベルに適用するように構成されている、請求項１４に記載のシステム。
17. 前記デコーダが、不確実さ、または、あいまいさ、あるいはその両方を解決するために、異なるグレーレベルの前記画像に前記フィルタを適用するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
18. 画像に埋め込まれた情報を検出するコンピュータ・プログラムであって、コンピュータ可読媒体上にあり、コンピュータに、
    前記画像に埋め込まれたハーフトーン変調の順序付きシーケンスを識別させるために、異なるハーフトーン変調の各々に関し、該ハーフトーン変調に対応するフィルタを前記画像に適用させるコンピュータ可読命令を含み、
    前記対応するフィルタを前記画像に適用させることは、該対応するフィルタを前記画像と畳み込むことを含み、
    前記フィルタは、整合フィルタに対応する、コンピュータ・プログラム。

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