JP4183669B2 - 電子透かし埋め込み装置と方法ならびに電子透かし抽出装置と方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子透かし技術に関し、特に印刷画像用の電子透かし埋め込み装置と方法ならびに電子透かし抽出装置と方法に関する。

電子透かしが埋め込まれたデジタル画像を印刷媒体に印刷し、印刷された画像をデジタルカメラやスキャナ等で撮影して再度デジタル化して埋め込まれた電子透かしを検出するシステムがある。たとえば、チケットやカードを利用者に発行する際に、発行者や利用者に関する識別情報などを電子透かしとして視覚的に検知できないように画像に埋め込んでチケットやカードに印刷する。チケットやカードの利用時に、その電子透かしを検出することにより、偽造や不正入手などの不正行為を防止することができる。また、複写機やプリンタで画像を印刷する際に、著作権情報や機器の識別番号等を電子透かしとして埋めこんで印刷することにより、著作物、有価証券等の不正コピーを防止することができる。

一般にデジタルカメラやスキャナを用いて印刷画像を撮影してデジタル化すると、撮影画像には、撮影機器のレンズの形状や焦点距離に依存したレンズ歪みや、撮影時の光軸の傾きに起因する透視歪みが生じ、印刷画像と撮影画像の間で画素のずれが現れる。そのため、印刷画像に埋め込まれた電子透かしを撮影画像から正しく抽出することは困難であり、撮影画像の歪み補正が必要となる。

特許文献１には、印刷画像を光学的に読み取ることによって発生した歪みを含む画像情報から、もとの画像情報の大きさを算出し、付加情報を復元する画像処理装置が開示されている。
特開２００３−１１０８４６号公報

特許文献１の画像処理装置では、画像の形状が長方形であることを前提として、撮影画像から付加情報を抽出している。しかしながら、通信販売のカタログなどの印刷物に用いられる商品の画像は、四角形とは限らず、円形や三角形などいろいろな形をとり、画像の大きさも様々である。そのようないろいろな形態の画像に透かしを埋め込んだ場合、画像の形状とサイズを特定しなければ、透かしの抽出を行うことができない。また、印刷画像の場合、利用者が透かしの入った画像と透かしの入っていない画像とを区別できるようにする必要がある。また、撮影による画像歪みを補正するためには、撮影機器の歪み特性に関する情報や撮影時の光軸の傾き、光軸周りの回転に関する情報を取得し、撮影画像に幾何学的な変換を施す必要がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたもので、その目的は、歪み補正が可能な透かし入りの印刷画像を生成する電子透かし埋め込み技術、および透かし入りの印刷画像を撮影した場合に生じる歪みを補正し、透かしを検出することのできる電子透かし抽出技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電子透かし埋め込み装置は、画像の輪郭に沿って画像サイズに依存しない一定間隔で複数の特徴点を配置するためのフレームを画像の形状に合わせて複数種類格納したフレームデータベースと、電子透かしの埋め込み対象の原画像の形状に合った前記フレームを前記フレームデータベースから選択し、前記原画像の周囲に貼り付けるフレーム貼付部と、前記原画像に電子透かしを埋め込む透かし埋め込み部と、前記電子透かしが埋め込まれ、前記複数の特徴点が画像の輪郭に沿って配置された前記原画像を印刷媒体に印刷するために出力する出力部とを含む。

「原画像の形状」とは、たとえば、原画像を多角形や円形などの所定の形状にて形成したときの原画像の輪郭の形状をいう。「原画像の実サイズ」とは、原画像の実際の大きさを指し、原画像が撮影されたときの撮影画像の大きさとは区別される。

本発明の別の態様は、電子透かし抽出装置である。この装置は、電子透かしが埋め込まれた原画像が印刷された印刷画像をデジタル画像として取得する画像入力部と、前記デジタル画像の原画像領域の輪郭に沿って画像サイズに依存しない一定間隔で配置された複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、前記複数の特徴点の配置に基づいて前記原画像の形状および実サイズを判定する判定部と、前記複数の特徴点の各々について、本来あるべき位置からのずれを検出することにより、前記原画像領域に生じた透視歪みを補正する透視歪み補正部と、判定された前記原画像の形状と実サイズにしたがって、補正された前記原画像領域から前記電子透かしを抽出する透かし抽出部とを含む。

本発明のさらに別の態様は、電子透かし埋め込み方法である。この方法は、電子透かしの埋め込み対象として所定の形状の原画像が与えられたとき、前記原画像の輪郭に沿って画像サイズに依存しない一定間隔で複数の特徴点を配置した前記原画像と同一形状のフレームを前記原画像の周囲に貼り付けて、前記原画像に電子透かしを埋め込み、印刷媒体に印刷するために出力する。

本発明のさらに別の態様は、電子透かし抽出方法である。この方法は、電子透かしが埋め込まれた原画像が印刷された印刷画像をデジタル画像として取得し、前記デジタル画像の原画像領域の輪郭に沿って画像サイズに依存しない一定間隔で配置された複数の特徴点を抽出して、それらの特徴点の本来あるべき位置からのずれを検出することにより、前記原画像領域に生じた透視歪みを補正し、前記複数の特徴点の配置に基づいて判定された前記原画像の形状と実サイズにしたがって、補正された前記原画像領域から前記電子透かしを抽出する。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、様々な形状をもつ透かし入りの印刷画像を生成することができ、また、透かし入りの印刷画像を撮影した画像に生じる歪みを補正して、透かしを高い精度で検出することができる。

実施の形態１
本発明の実施の形態１に係る電子透かしシステムは、図１の電子透かし埋め込み装置１００と図７の電子透かし抽出装置２００とを含み、電子透かし埋め込み装置１００によって電子透かしの埋め込まれた印刷画像が生成され、電子透かし抽出装置２００によって印刷画像を撮影して、埋め込まれた電子透かしが抽出される。電子透かし埋め込み装置１００は、たとえば、透かし入りのチケットやカードの発行、通信販売等のカタログに掲載される透かし入りの商品画像の生成などに用いられ、電子透かし抽出装置２００は、透かしを検出することによりチケットやカードの偽造を発見したり、カタログに掲載された商品画像から商品情報を抽出するために用いられる。どちらの装置もネットワーク上の端末からアクセスされるサーバとして構成してもよい。

図１は、実施の形態１に係る電子透かし埋め込み装置１００の構成図である。これらの構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた画像処理機能および電子透かし埋め込み機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組み合わせによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

画像形成部１０は、入力されたデジタル画像Ｉの形状とサイズを変更して、印刷時の解像度に適した画像を生成する。画像形成部１０により変形された画像を原画像という。原画像には透かし入り画像であることを明示するとともに、撮影時の歪み補正を行うために、原画像の輪郭に沿ってフレームを貼り付ける。そのために、原画像の形状とサイズには一定の制約がある。たとえば、長方形、円形、三角形などの所定の形状のフレームがあらかじめ用意されており、画像形成部１０は、用意されたフレームの形状に合った形状に原画像を整形する。また、原画像のサイズについても、後述のように、フレーム内に配置される複数の特徴点の間隔の整数倍という制約があり、画像形成部１０は、その制約に合わせて原画像のサイズを調整する。画像形成部１０は、あらかじめ用意されたフレームの形状とサイズの制約に合わせて、画像をクロッピングするためのユーザインタフェースを備えてもよい。

画像形成部１０は、このようにしてフレームに合わせて変形処理した原画像を透かし埋め込み部１２に与える。また、画像形成部１０は原画像の形状とサイズに関する情報を透かし埋め込み部１２とフレーム貼付部１６に与える。

透かし埋め込み部１２は、画像形成部１０から与えられた原画像に対して、原画像の形状とサイズに適したブロックサイズで透かし情報Ｘを埋め込む。たとえば、原画像が長方形である場合、透かし埋め込み部１２は、原画像を適当なサイズのブロックに分割して、透かし情報Ｘをブロック毎に埋め込む。

フレーム貼付部１６は、画像形成部１０から与えられた原画像の形状とサイズに合ったフレームをフレームデータベース１８から読み出し、そのフレームを原画像の周囲に貼り付け、フレーム内に原画像の輪郭に沿って複数の特徴点を所定の間隔で配置する。このフレーム内の複数の特徴点は、透かしの抽出の際、透視歪みを補正するために利用される。

印刷部１４は、透かし埋め込み部１２により透かし情報Ｘが埋め込まれ、フレーム貼付部１６によりフレームが貼り付けられた原画像を紙やカードなどの印刷媒体に印刷し、フレーム付き印刷画像Ｐを生成する。なお、同図では、印刷部１４は電子透かし埋め込み装置１００の構成要素であるが、印刷部１４を電子透かし埋め込み装置１００の外部に設け、プリンタによって構成してもよく、その場合は、電子透かし埋め込み装置１００とプリンタは、周辺機器の接続ケーブルまたはネットワークで接続される。

図２は、電子透かし抽出装置２００により出力されるフレーム付き印刷画像Ｐを説明する図である。印刷媒体上に電子透かしの埋め込まれた原画像が印刷されており、原画像が印刷された領域２０（以下、原画像領域２０と呼ぶ）の周囲には、複数の特徴点２２を含むフレーム２４が印刷されている。フレーム２４は、原画像領域２０の外周に一定の幅をもって設けられており、白色であっても何らかの色に着色されていてもよい。フレーム２４内の特徴点２２は、カメラで撮影するときに検出しうる程度の大きさをもつマークであり、ここでは円形で示すが、四角や十字形など他の形状であってもよい。なお、帯状のフレーム２４が原画像領域２０の周囲に配置するのではなく、長方形の形状をしたフレーム２４の上に原画像領域２０を重ね合わせることによって、同図のようなフレーム付き印刷画像Ｐを生成してもよい。

ここで、隣接する特徴点２２の間隔Ｌは、あらかじめ設定した固定値であり、画像のサイズには依存せず、すべての画像に同一の間隔Ｌが適用される。特徴点２２の間隔Ｌを小さく設定すれば、特徴点２２の個数が増え、歪み補正の精度が上がるが、ユーザにとっては目障りになるため、特徴点２２の間隔Ｌは、歪み補正の精度とデザイン面での配慮の両面を考慮して設定するのがより好ましい。

図２の例では、原画像領域２０の横方向に７個の特徴点２２が等間隔Ｌで配置され、縦方向に５個の特徴点２２が等間隔Ｌで配置されている。したがって、原画像領域２０の横方向の長さは６Ｌ、縦方向の長さは４Ｌであることがわかる。

印刷媒体上の原画像領域２０を撮影すると、撮影時のズーム倍率によって撮影画像のサイズは変化するため、一般的に撮影画像からは原画像領域２０の実サイズはわからない。しかし、特徴点２２の間隔Ｌは、原画像の実サイズに関係なく一定の値であるため、撮影された原画像領域２０の特徴点２２の個数を数えることにより、原画像領域２０の実サイズを求めることができる。

また、印刷媒体上の原画像領域２０が長方形であっても、斜めから撮影すると透視歪みによって、撮影画像がたとえば台形になることがあるが、もともと台形の原画像領域２０を撮影したのか、透視歪みにより台形になったのか判別がつかないため、一般的に撮影画像からは原画像領域２０の各辺の実サイズはわからない。しかし、この場合でも、撮影された原画像領域２０の各辺の特徴点２２の個数を数えることにより、各辺の実サイズを求めることができ、原画像領域２０の形状が長方形であるのか、台形であるのかを判別することができる。

なお、正確には、原画像領域２０の実サイズは、特徴点２２から原画像領域２０のエッジまでの距離ｄを考慮して、図２の例では、原画像領域２０の横方向の長さは６Ｌ−２ｄ、縦方向の長さは４Ｌ−２ｄと算出されるが、以下では、説明を簡単にするため、特徴点２２から原画像領域２０のエッジまでの距離ｄについて言及しないことにする。

図３（ａ）、（ｂ）は、フレーム付き印刷画像Ｐの別の例を説明する図である。図３（ａ）は、原画像領域２０の横方向に５個の特徴点２２、縦方向に４個の特徴点２２が等間隔Ｌで配置されており、原画像領域２０の横方向の長さは４Ｌ、縦方向の長さは３Ｌであることがわかる。図３（ｂ）は、原画像領域２０の横方向に４個の特徴点２２、縦方向に５個の特徴点２２が等間隔Ｌで配置されており、原画像領域２０の横方向の長さは３Ｌ、縦方向の長さは４Ｌであることがわかる。フレーム付き印刷画像Ｐを撮影した場合でも、原画像領域２０に貼り付けられたフレーム２４内の特徴点２２の個数を数えることにより、原画像領域２０の実サイズを判定することができる。

図４（ａ）、（ｂ）は、フレーム付き印刷画像Ｐのさらに別の例を説明する図である。この例では、原画像領域２０は円形であり、原画像領域２０の外周に貼り付けられたフレーム２４も同じく円形である。図４（ａ）、（ｂ）では、原画像領域２０の大きさが異なるが、隣接する２つの特徴点２２が作る点線で示した円弧の長さＬは共通である。したがって、フレーム２４内の特徴点２２の個数を数えることにより、原画像領域２０の円周の長さを求めることができる。図４（ａ）のフレーム付き印刷画像Ｐでは、フレーム２４内に特徴点２２が２４個あるから、原画像領域２０の円周の長さは２４Ｌであることがわかる。一方、図４（ｂ）のフレーム付き印刷画像Ｐでは、フレーム２４内に特徴点２２が１６個あるから、原画像領域２０の円周の長さは１６Ｌであることがわかる。

仮に、撮影時に図４（ｂ）のフレーム付き印刷画像Ｐをズームして撮影し、図４（ａ）のフレーム付き印刷画像Ｐよりも大きく撮影したとしても、フレーム２４内の特徴点２２の個数は変化しないから、ズーム倍率に関係なく、原画像領域２０に貼り付けられたフレーム２４内の特徴点２２の個数にもとづいて原画像領域２０の実サイズを求めることができる。

図５（ａ）、（ｂ）は、フレーム付き印刷画像Ｐのさらに別の例を説明する図である。この例では、原画像領域２０は正三角形であり、原画像領域２０の外周に貼り付けられたフレーム２４も同じく正三角形である。図５（ａ）、（ｂ）では、原画像領域２０の大きさが異なるが、隣接する２つの特徴点２２の間隔Ｌは共通であり、フレーム２４内の特徴点２２の個数を数えることにより、原画像領域２０の各辺の長さを求めることができる。図５（ａ）のフレーム付き印刷画像Ｐでは、フレーム２４内の特徴点２２は正三角形の各辺につき６個ずつあるから、各辺の長さは５Ｌであることがわかる。一方、図５（ｂ）のフレーム付き印刷画像Ｐでは、フレーム２４内の特徴点２２は正三角形の各辺につき５個ずつあるから、各辺の長さは４Ｌであることがわかる。

フレームデータベース１８には、長方形、三角形等の任意の多角形や円形などのいろいろな形状のフレーム２４があらかじめ登録されており、フレーム貼付部１６は、原画像の形状に合ったフレーム２４をフレームデータベース１８から選択して原画像の周囲に貼り付け、フレーム２４内に原画像の輪郭に沿って複数の特徴点２２を所定の間隔Ｌで配置する。原画像の実サイズがＬの整数倍でない場合には、特徴点２２を原画像の周囲に等間隔で配置することができなくなるため、その場合は、画像形成部１０は、原画像の一部をカットしたり、原画像を縮小または拡大することにより、原画像の実サイズが所定の間隔Ｌの整数倍になるように調整する。

図６は、電子透かし埋め込み装置１００による電子透かし埋め込み手順を説明するフローチャートである。

画像形成部１０は、デジタル画像Ｉの変形処理を行う（Ｓ１０）。デジタル画像Ｉは、フレームデータベース１８に登録されているフレーム２４の形状に合わせて、長方形、円形、三角形などの形状にクロッピングされる。

画像形成部１０は、変形処理後の原画像のサイズがフレーム２４のサイズに一致するかどうかを調べる（Ｓ１２）。たとえば、原画像の形状が長方形の場合は、縦横のサイズがフレーム２４内の特徴点２２の間隔Ｌの整数倍であるかどうかを調べる。原画像の形状が円形の場合は、円周の長さがフレーム２４内の隣接する２つの特徴点２２が作る円弧の長さＬの整数倍であるかどうかを調べる。原画像の形状が三角形の場合は、各辺の長さがフレーム２４内の特徴点２２の間隔Ｌの整数倍であるかどうかを調べる。

原画像がフレーム２４のサイズに一致しない場合（Ｓ１２のＮ）、画像形成部１０は、画像サイズをフレーム２４のサイズに一致するように調整する（Ｓ１４）。画像サイズの調整は、たとえば、原画像を拡大もしくは縮小したり、原画像の周辺を切り取ることにより行われる。原画像がフレーム２４のサイズに一致する場合（Ｓ１２のＹ）、画像サイズの調整処理は不要である。

透かし埋め込み部１２は、画像形成部１０により変形処理された原画像に透かし情報Ｘを埋め込む（Ｓ１６）。フレーム貼付部１６は、原画像の形状とサイズに合ったフレーム２４をフレームデータベース１８から読み出し、透かし情報Ｘの埋め込まれた原画像の輪郭に沿って所定の間隔で複数の特徴点２２を配置したフレーム２４を貼り付ける（Ｓ１８）。印刷部１４は、透かし埋め込み部１２により透かし情報Ｘが埋め込まれ、フレーム貼付部１６によりフレーム２４が貼り付けられた原画像を印刷媒体に印刷し、フレーム付き印刷画像Ｐを生成する（Ｓ２０）。

上記の手順において、透かし埋め込み部１２による透かし情報Ｘの埋め込みと、フレーム貼付部１６によるフレーム２４の貼り付けの順序は逆でもよい。すなわち、フレーム貼付部１６が原画像にフレーム２４を貼り付けた後に、透かし埋め込み部１２が原画像に透かし情報Ｘを埋め込むように手順を変更してもよい。

図７は、実施の形態１に係る電子透かし抽出装置２００の構成図である。これらの構成も、ＣＰＵ、メモリなどのハードウエア、画像処理機能および電子透かし抽出機能のあるソフトウエアの任意の組み合わせによっていろいろな形で実現することができる。

撮影部３０は、電子透かし埋め込み装置１００により生成されたフレーム付き印刷画像Ｐを撮影し、フレーム付き印刷画像Ｐをデジタル化する。同図では、撮影部３０は電子透かし抽出装置２００の構成要素であるが、撮影部３０を電子透かし抽出装置２００の外部に設け、デジタルカメラやスキャナによって構成してもよく、その場合は、電子透かし抽出装置２００と、デジタルカメラまたはスキャナは、周辺機器の接続ケーブルまたはネットワークで接続される。特にデジタルカメラに無線通信機能がある場合は、デジタルカメラで取り込まれた撮影画像が無線で電子透かし抽出装置２００に送信される。

撮影部３０によってフレーム付き印刷画像Ｐを取り込む際、撮影画像にはレンズ歪みや透視歪みが生じる。電子透かしは、このような幾何学的な歪みに対して頑強ではないため、撮影画像に生じた幾何学的な歪みを補正しなければ、原画像に埋め込まれた電子透かしを正確に抽出することができない。撮影画像の幾何学補正は、これから述べるように、レンズ歪み補正、透視歪み補正の２段階の処理で行われる。

フレーム付き印刷画像Ｐを撮影した画像内の点の座標を（Ｘ_ｄ，Ｙ_ｄ）とすると、レンズ歪み補正部３２は、次のレンズ歪み補正関数ｆを用いて、撮影画像内の点（Ｘ_ｄ，Ｙ_ｄ）をレンズ歪み補正後の点（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）に写像することにより、撮影画像に生じたレンズ歪みを補正する。

（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）＝ｆ（Ｘ_ｄ，Ｙ_ｄ）

レンズ歪み補正関数ｆは、レンズ歪みの生じた撮影画像内の点をレンズ歪みのない画像内の点に写像するものであり、具体的には、次の多項式で表される。

Ｘ_ｃ＝ａ_０Ｘ_ｄ ^２＋ａ_１Ｘ_ｄＹ_ｄ＋ａ_２Ｙ_ｄ ^２＋ａ_３Ｘ_ｄ＋ａ_４Ｙ_ｄ＋ａ_５
Ｙ_ｃ＝ａ_６Ｘ_ｄ ^２＋ａ_７Ｘ_ｄＹ_ｄ＋ａ_８Ｙ_ｄ ^２＋ａ_９Ｘ_ｄ＋ａ_１０Ｙ_ｄ＋ａ_１１

ここで、パラメータａ_０，ａ_１，…，ａ_１１はレンズ歪み係数である。レンズ歪み係数は、格子模様画像のようなキャリブレーション用の画像をあらかじめ撮影することによって求めることができる。レンズ歪みは、撮影に使用するレンズの種類および焦点距離に依存する。焦点距離は、ズームレンズを使って撮影した場合には、ズーム倍率により変化することに注意する。レンズ歪みを測定するために、撮影部３０によりキャリブレーション用の格子模様画像を撮影し、格子模様画像の格子点のレンズ歪みによる位置ずれを検出する。この格子点の位置ずれに基づいて、レンズ歪み関数ｆのレンズ歪み係数を求める。ズームレンズを使用して撮影する場合は、ズーム倍率を変えて異なる焦点距離のもとで、キャリブレーション用の格子模様画像を撮影して格子点の位置ずれを検出し、焦点距離毎にレンズ歪み係数を求める。

より具体的に説明すると、格子模様画像を撮影した画像上のＮ個の格子点の座標値（Ｘ_ｄｋ，Ｙ_ｄｋ）（ｋ＝０，１，…，Ｎ−１）と、元の格子模様画像上のＮ個の格子点の真の座標値（Ｘ_ｃｋ，Ｙ_ｃｋ）（ｋ＝０，１，…，Ｎ−１）とを１対１で対応づけ、レンズ歪み補正関数ｆに当てはめ、レンズ歪み係数ａ_０，ａ_１，…，ａ_１１を次の最小二乗法により求める。

Ｊ＝Σ_ｋ＝０ ^Ｎ−１［（Ｘ_ｃｋ−（ａ_０Ｘ_ｄｋ ^２＋ａ_１Ｘ_ｄｋＹ_ｄｋ＋ａ_２Ｙ_ｄｋ ^２＋ａ_３Ｘ_ｄｋ＋ａ_４Ｙ_ｄｋ＋ａ_５））^２＋（Ｙ_Ｃｋ−（ａ_６Ｘ_ｄｋ ^２＋ａ_７Ｘ_ｄｋＹ_ｄｋ＋ａ_８Ｙ_ｄｋ ^２＋ａ_９Ｘ_ｄｋ＋ａ_１０Ｙ_ｄｋ＋ａ_１１））^２］→ｍｉｎ

上式において、∂Ｊ／∂ａ_０＝０，∂Ｊ／∂ａ_１＝０，…，∂Ｊ／∂ａ_１１＝０を解くことにより、Ｊが最小となるレンズ歪み係数ａ_０，ａ_１，…，ａ_１１を求めることができる。

レンズの種類および焦点距離にレンズ歪み係数を対応づけたデータベースを設け、レンズ歪み補正部３２は、撮影時のレンズの種類および焦点距離に対応するレンズ歪み係数をデータベースから読み出して参照する。レンズの種類が、カメラの機種により決まっている場合は、レンズの種類の代わりにカメラの機種情報を用いてデータベースに登録してもよい。カメラの機種情報や焦点距離は、撮影されたデジタル画像のヘッダに付加されている情報から取得することができる。たとえば、撮影画像がＥＸＩＦ（Exchangeable Image File Format）で与えられた場合、画像データに含まれるＥＸＩＦ情報からカメラの機種情報や撮影時の焦点距離を取得することができる。

特徴点抽出部３４は、レンズ歪み補正部３２によりレンズ歪みが補正された撮影画像からフレーム２４内の複数の特徴点２２を抽出する。特徴点２２は原画像領域２０の周囲にあるフレーム２４に配置されているため、容易に高い精度で抽出することができる。また、レンズ歪みは撮影画像の中心から離れるほど大きくなる傾向にあり、原画像領域２０の周囲にあるフレーム２４付近では、レンズ歪みが最も大きくなっている可能性があるが、レンズ歪み補正部３２によりレンズ歪みが補正された後の撮影画像から特徴点２２を抽出するため、レンズ歪みの影響を受けずに特徴点２２を抽出することができる。

特徴点抽出部３４は、抽出した特徴点２２の位置情報を画像形状・サイズ判定部３６および透視歪み補正部３８に与える。

画像形状・サイズ判定部３６は、特徴点抽出部３４により抽出された複数の特徴点２２の配置にもとづいて、撮影画像の原画像領域２０の形状と実サイズを判定する。たとえば、特徴点２２の配置が四角形をなしていれば、原画像領域２０の形状は少なくとも四角形であると推定することができる。隣接する特徴点２２の間隔は、原画像の実サイズに依存しない固定値Ｌであることがわかっているから、抽出された特徴点２２の個数により、原画像領域２０の実サイズを判定することができる。たとえば、原画像領域２０の形状が四角形であると推定される場合、原画像領域２０の各辺に沿って配置された特徴点２２の個数を数えることにより、原画像領域２０の各辺の実サイズを判定することができ、四辺の内、向かい合う二辺の実サイズが等しければ、原画像領域２０の形状は長方形であると判定することができ、四辺の実サイズがいずれも等しければ、原画像領域２０の形状は正方形であると判定することができる。

画像形状・サイズ判定部３６は、判定された原画像領域２０の形状と実サイズの情報を透視歪み補正部３８に与える。

透視歪み補正部３８は、原画像領域２０の形状と実サイズに合った特徴点テンプレート５４を特徴点テンプレート記憶部５０から読み出す。特徴点テンプレート記憶部５０は、図１の電子透かし埋め込み装置１００が利用するフレームデータベース１８に登録されたフレーム２４を特徴点テンプレート５４として記憶したものである。特徴点テンプレート５４は、フレーム２４内に配置される特徴点２２の本来あるべき位置座標を示す情報として、参照用特徴点５２の位置情報をもつ。

図１の電子透かし埋め込み装置１００が参照するフレームデータベース１８に新しいフレーム２４が登録されると、電子透かし抽出装置２００が参照する特徴点テンプレート記憶部５０の特徴点テンプレート５４もそれに合わせて更新されるように構成されている。あるいは、電子透かし抽出装置２００は、ネットワークを介して電子透かし埋め込み装置１００のフレームデータベース１８を直接参照して、フレームデータベース１８から読み出したフレーム２４を特徴点テンプレート５４として利用するように構成してもよい。

透視歪み補正部３８は、特徴点テンプレート記憶部５０から読み出した特徴点テンプレート５４内の複数の参照用特徴点５２の座標値と、特徴点抽出部３４により撮影画像から抽出されたフレーム２４内の複数の特徴点２２の座標値とを１対１に対応づけ、次の透視歪み補正関数ｇを求める。

（Ｘ_ｕ，Ｙ_ｕ）＝ｇ（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）

ここで（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）は、カメラによる投影面上の点の座標値であり、（Ｘ_ｕ，Ｙ_ｕ）は原画像平面上にあり、点（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）に対応する点の座標値である。透視歪み補正関数ｇは、透視歪みの生じた撮影画像内の点を透視歪みのない原画像内の点に写像するものであり、具体的には、次式で表される。

Ｘ_ｕ＝（ｂ_０Ｘ_ｃ＋ｂ_１Ｙ_ｃ＋ｂ_２）／（ｂ_６Ｘ_ｃ＋ｂ_７Ｙ_ｃ＋１）
Ｙ_ｕ＝（ｂ_３Ｘ_ｃ＋ｂ_４Ｙ_ｃ＋ｂ_５）／（ｂ_６Ｘ_ｃ＋ｂ_７Ｙ_ｃ＋１）

透視歪み補正関数ｇの８個のパラメータｂ_０，ｂ_１，…，ｂ_７は、透視歪み係数である。透視歪み係数は、原理的には原画像領域２０の４隅の点について、投影面上の座標値と原画像平面上の座標値を与えることにより、求めることができるが、原画像領域２０の周囲に配置された複数の特徴点２２を利用することにより、求めたい透視歪み係数の精度を上げることができる。

透視歪み補正部３８は、撮影画像上のフレーム２４内のＭ個の特徴点２２の座標値（Ｘ_ｃｋ，Ｙ_ｃｋ）（ｋ＝０，１，…，Ｍ−１）と、特徴点テンプレート記憶部５０から読み出した特徴点テンプレート５４内のＭ個の参照用特徴点５２の座標値（Ｘ_ｕｋ，Ｙ_ｕｋ）（ｋ＝０，１，…，Ｍ−１）とを１対１に対応づけ、透視歪み補正関数ｇに当てはめ、透視歪み係数ｂ_０，ｂ_１，…，ｂ_７を次の最小二乗法により求める。

Ｊ＝Σ_ｋ＝０ ^Ｍ−１［（Ｘ_ｕ（ｂ_６Ｘ_ｃ＋ｂ_７Ｙ_ｃ＋１）−（ｂ_０Ｘ_ｃ＋ｂ_１Ｙ_ｃ＋ｂ_２））^２＋（Ｙ_ｕ（ｂ_６Ｘ_ｃ＋ｂ_７Ｙ_ｃ＋１）−（ｂ_３Ｘ_ｃ＋ｂ_４Ｙ_ｃ＋ｂ_５））^２］→ｍｉｎ

上式において、∂Ｊ／∂ｂ_０＝０，∂Ｊ／∂ｂ_１＝０，…，∂Ｊ／∂ｂ_７＝０を解くことにより、Ｊが最小となる透視歪み係数ｂ_０，ｂ_１，…，ｂ_７を求めることができる。

透視歪み補正部３８は、算出した透視歪み補正関数ｇにより原画像領域２０内の各点を写像することにより原画像領域２０の透視歪みを補正し、補正後の原画像領域２０を透かし抽出部４０に与える。透かし抽出部４０は、判定された原画像領域２０の形状と実サイズにしたがって原画像領域２０を特定し、原画像領域２０の形状と実サイズに適したブロックサイズのもと、補正後の原画像領域２０からブロック毎に透かし情報Ｘを抽出して出力する。

透かしビットを検出する際、原画像領域２０に歪みがあると、透かしの検出が困難になるが、レンズ歪み補正部３２および透視歪み補正部３８により幾何学的な歪みが補正されているため、透かしの検出精度が保証される。また、フレーム２４内の複数の特徴点２２の配置から原画像領域２０の形状と実サイズを判定することができるため、撮影画像から原画像領域２０を正確に切り出して、原画像領域２０から透かし情報Ｘを抽出することができる。

図８（ａ）〜（ｃ）は、レンズ歪み補正部３２および透視歪み補正部３８によって撮影画像に生じた幾何学的な歪みが補正される様子を説明する図である。図８（ａ）は、レンズ歪みと透視歪みの生じた撮影画像とその画像内の点（Ｘ_ｄ，Ｙ_ｄ）を示す。図８（ｂ）は、レンズ歪み補正部３２によってレンズ歪みが補正された画像とその画像内の点（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）を示す。図８（ａ）に示した補正前の撮影画像内の点（Ｘ_ｄ，Ｙ_ｄ）は、レンズ歪み補正関数ｆにより、図８（ｂ）に示したレンズ歪み補正後の画像内の点（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）に写像される。図８（ｃ）は、さらに透視歪み補正部３８によって透視歪みが補正された画像とその画像内の点（Ｘ_ｕ，Ｙ_ｕ）を示す。図８（ｂ）に示したレンズ歪み補正後の画像内の点（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）は、透視歪み補正関数ｇにより、図８（ｃ）に示した透視歪み補正後の画像内の点（Ｘ_ｕ，Ｙ_ｕ）に写像される。

図９（ａ）、（ｂ）は、撮影画像から抽出された複数の特徴点２２にもとづいて透視歪みが補正される様子を説明する図である。図９（ａ）のように、原画像領域２０は透視歪みにより幾何学的な歪みが生じており、原画像領域２０の周囲に配置された複数の特徴点２２もそれに伴って座標位置がずれている。図９（ｂ）は、透視歪み補正関数により透視歪みが補正された原画像領域２０および特徴点テンプレート５４の参照用特徴点５２の位置を示す。透視歪み補正関数ｇは、図９（ａ）の各特徴点２２を図９（ｂ）の対応する各参照用特徴点５２に写像するものであり、この透視歪み補正関数ｇによって、図９（ａ）の原画像領域２０が図９（ｂ）の透視歪みのない原画像領域２０に変換され、透視歪みが補正される。

図１０は、電子透かし抽出装置２００による電子透かし抽出手順を説明するフローチャートである。

撮影部３０はフレーム付き印刷画像Ｐを撮影する（Ｓ３０）。レンズ歪み補正部３２は、撮影画像に生じたレンズ歪みを補正する（Ｓ３２）。特徴点抽出部３４は、レンズ歪みが補正された撮影画像のフレーム２４から複数の特徴点２２を抽出する（Ｓ３４）。画像形状・サイズ判定部３６は、抽出された複数の特徴点２２の配置から原画像領域２０の形状と実サイズを判定する（Ｓ３６）。

透視歪み補正部３８は、原画像領域２０の形状と実サイズに合った特徴点テンプレート５４を特徴点テンプレート記憶部５０から読み出す（Ｓ３８）。透視歪み補正部３８は、特徴点テンプレート５４内の各参照用特徴点５２と撮影画像のフレーム２４内の各特徴点２２を１対１で対応づけて、透視歪み補正関数ｇに当てはめ、透視歪み係数を算出し、算出された透視歪み補正関数ｇにより原画像領域２０に生じた透視歪みを補正する（Ｓ４０）。透かし抽出部４０は、レンズ歪みと透視歪みが補正された原画像領域２０から透かし情報Ｘを抽出する（Ｓ４２）。

以上述べたように、本実施の形態の電子透かし埋め込み装置１００は、電子透かしを埋め込む原画像の形状に合ったフレーム２４を貼り付け、フレーム２４内に幾何学補正用の複数の特徴点２２を所定の間隔で配置する。原画像の様々な形状に合わせてフレーム２４を用意しているため、多角形や円形などいろいろな形状で透かし入りの印刷画像を作成することができ、利便性が向上する。

本実施の形態の電子透かし抽出装置２００は、撮影画像のフレーム２４から複数の特徴点２２を抽出して、透視歪みの補正を行う。特徴点２２は撮影画像の周囲に設けられたフレーム２４内に存在するため、原画像領域２０内の画素と区別しやすく、正確に抽出することができる。抽出された複数の特徴点２２を用いた透視歪みの補正により、高い精度で画像に生じた歪みを補正することができ、電子透かしの検出頻度を高めることができる。また、原画像の形状が複雑な形状であったとしても、複数の特徴点２２の配置から原画像の形状と実サイズを判定することができるため、原画像領域２０を正確に識別して、電子透かしを抽出することができる。

実施の形態２
実施の形態２に係る電子透かしシステムでは、電子透かしの埋め込まれた原画像に特徴点２２を含むフレーム２４を貼り付けるとともに、原画像に透かし入り画像であることを示すロゴマークなどのシンボルマークを重ね合わせて、印刷媒体に印刷し、透かし抽出の際、そのシンボルマークを撮影画像の幾何学補正に利用する。

図１１は、実施の形態２に係る電子透かし埋め込み装置１００の構成図である。実施の形態１の電子透かし埋め込み装置１００と同一の構成には同一符号を付して説明を適宜省略し、実施の形態１の電子透かし埋め込み装置１００とは異なる構成と動作について説明する。

本実施の形態の電子透かし埋め込み装置１００は、ロゴマーク重ね合わせ部１７を含み、透かしの埋め込まれた原画像に透かし入り画像であることを示すロゴマークを重ね合わせる。このロゴマークは、透かし入り画像であることを証明する認定マークの役目をもつものであるが、それ以外に透かし抽出時において、原画像の形状または実サイズの判定や撮影時の光軸周りの回転角の推定を行うためにも用いられる。

ロゴマーク重ね合わせ部１７は、フレーム貼付部１６によりフレーム２４が周囲に貼り付けられた原画像上の所定の位置に所定の形状のロゴマークを重ね合わせる。ロゴマークは、フレームデータベース１８にフレーム２４とともにあらかじめ登録されたものを用いる。

印刷部１４は、透かし埋め込み部１２により透かし情報Ｘが埋め込まれ、フレーム貼付部１６によりフレーム２４が貼り付けられ、さらにロゴマーク重ね合わせ部１７によりロゴマークが重ね合わせられた原画像を印刷媒体に印刷し、フレーム付きロゴマーク入り印刷画像Ｑを生成する。

本実施の形態では、透かし埋め込み部１２による透かし情報Ｘの埋め込みの後に、フレーム貼付部１６によるフレーム２４の貼り付けが行われ、さらにその後にロゴマーク重ね合わせ部１７によるロゴマークの重ね合わせが行われたが、これらの処理の順序は変更してもよい。たとえば、フレームの貼り付け、ロゴマークの重ね合わせ、透かしの埋め込みの順に処理してもよく、あるいは、ロゴマークの重ね合わせ、透かしの埋め込み、フレームの貼り付けの順に処理してもよい。これらの処理の順序は全部で６通りあるが、いずれの順序であってもよい。

図１２は、本実施の形態の電子透かし抽出装置２００により出力されるフレーム付きロゴマーク入り印刷画像Ｑを説明する図である。原画像領域２０の周囲には、実施の形態１と同様に、複数の特徴点２２を含むフレーム２４が印刷されている。原画像領域２０の左下隅には、星形のロゴマーク２６が印刷されている。ロゴマーク２６を原画像に重ね合わせる位置は、原画像の左下隅など所定の位置に決められている。ロゴマーク２６の重ね合わせ位置が決まっていることから、透かしの抽出時に、ロゴマーク２６と特徴点２２の相対的な位置関係を利用して、フレーム付きロゴマーク入り印刷画像Ｑを撮影したときの光軸周りの回転角を正確に判定することができるようになる。

図１３（ａ）、（ｂ）は、フレーム付きロゴマーク入り印刷画像Ｑの別の例を説明する図である。図１３（ａ）は、円形の原画像領域２０に重ね合わせる菱形のロゴマーク２６を示し、図１３（ｂ）は、三角形の原画像領域２０に重ね合わせる六角形のロゴマーク２６を示す。この例のように、原画像領域２０の形状によってロゴマーク２６の形状を異ならせることにより、透かしの抽出時に、ロゴマーク２６の形状から原画像領域２０の形状を判定することができるようになる。

ロゴマーク２６のさらに別の使用例として、原画像領域２０の実サイズに応じてロゴマーク２６の形状や色などの各種属性を変えるようにし、ロゴマーク２６の種類から原画像領域２０の実サイズが判定できるようにしてもよい。また、ロゴマーク２６の色によって原画像領域２０の実サイズを表し、ロゴマーク２６の形状によって原画像領域２０の形状を表すなど、ロゴマーク２６の種類によって、原画像領域２０の形状と実サイズが同時に判定できるようにしてもよい。

図１４は、実施の形態２に係る電子透かし抽出装置２００の構成図である。実施の形態１の電子透かし抽出装置２００と同一の構成には同一符号を付して説明を適宜省略し、実施の形態１の電子透かし抽出装置２００とは異なる構成と動作について説明する。

特徴点抽出部３４は、レンズ歪み補正部３２によりレンズ歪みが補正された撮影画像からフレーム２４内の複数の特徴点２２を抽出し、複数の特徴点２２の位置情報を画像形状・サイズ判定部３６、透視歪み補正部３８、および回転角推定部４６に与える。

ロゴマーク抽出部４４は、レンズ歪み補正部３２によりレンズ歪みが補正された撮影画像の原画像領域２０からロゴマーク２６を抽出し、ロゴマーク２６に関する情報を画像形状・サイズ判定部３６および回転角推定部４６に与える。

画像形状・サイズ判定部３６は、特徴点抽出部３４により抽出された複数の特徴点２２の配置にもとづいて、撮影画像の原画像領域２０の形状と実サイズを判定し、原画像領域２０の形状と実サイズの情報を回転角推定部４６およびテンプレート回転部４８に与える。

画像形状・サイズ判定部３６は、ロゴマーク抽出部４４が抽出したロゴマーク２６の種類にもとづいて原画像領域２０の形状または実サイズを判定してもよい。たとえば、図１２、図１３（ａ）、（ｂ）の例では、抽出されたロゴマーク２６が星形であれば、原画像領域２０は長方形であると判定し、ロゴマーク２６が菱形であれば、原画像領域２０は円形であると判定し、ロゴマーク２６が六角形であれば、原画像領域２０は三角形であると判定する。ロゴマーク２６により原画像領域２０の形状が判定できる場合、判定された形状の情報を特徴点抽出部３４に与え、特徴点抽出部３４が特徴点２２を検出する際の誤検出を防止することもできる。たとえば、ロゴマーク２６の形状により、原画像領域２０の形状が円形であることがわかれば、特徴点抽出部３４は、特徴点２２を円周に沿って探索することで、原画像領域２０内の点や、フレーム２４の外の点を誤って特徴点として検出するのを防止することができ、特徴点２２の検出精度を上げることができる。

回転角推定部４６は、画像形状・サイズ判定部３６から与えられた原画像領域２０の形状と実サイズに合った特徴点テンプレート５４を特徴点テンプレート記憶部５０から読み出す。特徴点テンプレート５４は複数の参照用特徴点５２と参照用ロゴマーク５６の位置情報を含む。回転角推定部４６は、撮影画像のフレーム２４内の特徴点２２とロゴマーク２６の位置情報を、特徴点テンプレート５４内の参照用特徴点５２と参照用ロゴマーク５６の位置情報と比較することにより、撮影時の光軸周りの回転角θを推定する。

図１５（ａ）、（ｂ）は、回転角推定部４６による回転角θの推定方法を説明する図である。図１５（ａ）は、特徴点テンプレート記憶部５０から読み出された特徴点テンプレート５４を示す。特徴点テンプレート５４は、１８個の参照用特徴点５２ａ、５２ｂ、…、５２ｒと参照用ロゴマーク５６を含む。電子透かし埋め込み装置１００において透かし埋め込み時にロゴマーク２６を原画像領域２０の左下隅に配置することに決めたことに対応して、参照用ロゴマーク５６も同じ左下隅の位置に配置されている。

特徴点テンプレート５４の左下隅の参照用特徴点５２ａの座標値を（ｘ_０，ｙ_０）として、以下順に反時計回りに参照用特徴点５２ｂ、…、５２ｒの座標値を（ｘ_１，ｙ_１）〜（ｘ_１７，ｙ_１７）とおく。隣接する２つの参照用特徴点５２ａ、５２ｂの座標値（ｘ_０，ｙ_０）、（ｘ_１，ｙ_１）を結ぶ直線の傾きａ_０は次式で与えられる。

ａ_０＝ｔａｎ（ｙ_１−ｙ_０）／（ｘ_１−ｘ_０）＋π・ｆ（ｘ_０−ｘ_１）

ただし、ｆ（ｘ）は、ｘ＞０のとき１、ｘ≦０のとき０の値を取るステップ関数である。

一般に、隣接する２つの参照用特徴点の座標値（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）、（ｘ_i＋１，ｙ_i＋１）を結ぶ直線の傾きａ_ｉは次式で与えられ、この傾きａ_ｉを特徴点テンプレート５４の傾きを示す指標として用いる。
ａ_ｉ＝ｔａｎ（ｙ_i＋１−ｙ_ｉ）／（ｘ_i＋１−ｘ_ｉ）＋π・ｆ（ｘ_i−ｘ_ｉ＋１）

図１５（ｂ）は、撮影画像におけるフレーム２４とロゴマーク２６を示す。原画像領域２０上のロゴマーク２６とフレーム２４の相対的な位置関係から、フレーム２４内の各特徴点２２と特徴点テンプレート５４内の各参照用特徴点５２が１対１に対応づけられる。この例では、図１５（ａ）の特徴点テンプレート５４の左下隅の参照用特徴点５２ａは、図１５（ｂ）の撮影画像のフレーム２４の右上隅の特徴点２２ａに対応づけられる。

同様に、図１５（ａ）の特徴点テンプレート５４の左下隅の参照用特徴点５２ａのすぐ右に隣接する参照用特徴点５２ｂは、図１５（ｂ）のフレーム２４の右上隅の特徴点２２ａのすぐ斜め左下に隣接する特徴点２２ｂに対応づけられ、１５（ａ）の特徴点テンプレート５４の左下隅の参照用特徴点５２ａのすぐ上に隣接する参照用特徴点５２ｒは、図１５（ｂ）のフレーム２４の右上隅の特徴点２２ａのすぐ斜め右下に隣接する特徴点２２ｒに対応づけられる。フレーム２４内の右上隅の特徴点２２ａの座標値を（ｖ_０，ｗ_０）として、以下反時計回りに特徴点２２の座標値を順に（ｖ_１，ｗ_１）〜（ｖ_１７，ｗ_１７）とおく。隣接する２つの特徴点２２ａ、２２ｂの座標値（ｖ_０，ｗ_０）、（ｖ_１，ｗ_１）を結ぶ直線の傾きｂ_０は次式で与えられる。

ｂ_０＝ｔａｎ（ｗ_１−ｗ_０）／（ｖ_１−ｖ_０）＋π・ｆ（ｖ_０−ｖ_１）

一般に、隣接する２つの特徴点の座標値（ｖ_ｉ，ｗ_ｉ）、（ｖ_i＋１，ｗ_i＋１）を結ぶ直線の傾きｂ_ｉは次式で与えられ、この傾きｂ_ｉをフレーム２４の傾きを示す指標として用いる。
ｂ_ｉ＝ｔａｎ（ｗ_i＋１−ｗ_ｉ）／（ｖ_i＋１−ｖ_ｉ）＋π・ｆ（ｖ_i−ｖ_ｉ＋１）

特徴点テンプレート５４とフレーム２４の傾きの差ｃ_ｉ＝ｂ_ｉ−ａ_ｉは、特徴点テンプレート５４を基準位置としてフレーム２４が光軸周りに回転した角度を与える。回転角推定部４６は、傾きの差ｃ_ｉの平均値θ＝Σ_i＝０ ^１７ｃ_０／１８を求め、平均値θを、特徴点テンプレート５４を基準位置とした場合のフレーム２４の光軸周りの回転角の推定値として出力する。回転角推定部４６がフレーム２４の回転角を推定する段階では、撮影画像は透視歪みが補正される前の状態であるため、撮影画像から抽出されたフレーム２４内の特徴点２２の座標値は、透視歪みによる誤差を含んでいる。そこで、回転角推定部４６は、傾きの差ｃ_ｉの平均をとることにより、回転角θの推定誤差を軽減している。

図１４に戻り、回転角推定部４６は、推定した回転角θをテンプレート回転部４８および補正画像回転部４２に与える。テンプレート回転部４８は、画像形状・サイズ判定部３６により判定された原画像領域２０の形状と実サイズに合った特徴点テンプレート５４を特徴点テンプレート記憶部５０から読み出し、特徴点テンプレート５４を回転角θだけ回転させ、透視歪み補正部３８に与える。

透視歪み補正部３８は、特徴点抽出部３４により撮影画像から抽出されたフレーム２４内の複数の特徴点２２と、テンプレート回転部４８から与えられた回転後の特徴点テンプレート５４内の複数の参照用特徴点５２とを１対１に対応づけ、透視歪み補正関数ｇに当てはめ、透視歪み補正係数を算出する。透視歪み補正部３８は、算出した透視歪み補正関数ｇにより原画像領域２０の透視歪みを補正し、補正後の原画像領域２０を補正画像回転部４２に与える。

補正画像回転部４２は、回転角推定部４６により推定された回転角θをもとに、透視歪み補正部３８により補正された原画像領域２０を−θだけ回転させる。原画像領域２０は回転角θだけ反回転し、光軸周りの回転がない状態に変換される。補正画像回転部４２は、反回転後の補正画像を透かし抽出部４０に与え、透かし抽出部４０は、反回転後の補正画像から透かし情報Ｘを抽出して出力する。

図１６は、本実施の形態の電子透かし抽出装置２００による電子透かし抽出手順を説明するフローチャートである。

撮影部３０はフレーム付きロゴマーク入り印刷画像Ｑを撮影する（Ｓ５０）。レンズ歪み補正部３２は、撮影画像に生じたレンズ歪みを補正する（Ｓ５２）。特徴点抽出部３４は、レンズ歪みが補正された撮影画像のフレーム２４から複数の特徴点２２を抽出し、ロゴマーク抽出部４４は、撮影画像の原画像領域２０からロゴマークを抽出する（Ｓ５４）。画像形状・サイズ判定部３６は、抽出された複数の特徴点２２の配置から原画像領域２０の形状と実サイズを判定する（Ｓ５６）。

回転角推定部４６は、原画像領域２０の形状と実サイズに合った特徴点テンプレート５４を特徴点テンプレート記憶部５０から読み出す（Ｓ５８）。回転角推定部４６は、特徴点テンプレート５４における参照用ロゴマーク５６の位置と撮影画像のフレーム２４におけるロゴマーク２６の位置の関係から、特徴点テンプレート５４内の各参照用特徴点５２と撮影画像のフレーム２４内の各特徴点２２を１対１で対応づけて、特徴点テンプレート５４を基準としてフレーム２４の光軸周りの回転角θを推定する（Ｓ６０）。

テンプレート回転部４８は、特徴点テンプレート記憶部５０から読み出した特徴点テンプレート５４を回転角θだけ回転させる（Ｓ６２）。

透視歪み補正部３８は、回転角推定部４６により推定された回転角θだけ回転した特徴点テンプレート５４内の各参照用特徴点５２と撮影画像のフレーム２４内の各特徴点２２を１体１で対応づけて、透視歪み補正関数ｇに当てはめ、透視歪み係数を算出し、算出された透視歪み補正関数ｇにより原画像領域２０に生じた透視歪みを補正する（Ｓ６４）。補正画像回転部４２は、透視歪み補正後の原画像領域２０を−θだけ回転させる（Ｓ６６）。透かし抽出部４０は、レンズ歪みと透視歪みが補正され、光軸周りに回転角θだけ反対方向に回転させた原画像領域２０から透かし情報Ｘを抽出する（Ｓ６８）。

本実施の形態の電子透かし埋め込み装置１００は、電子透かしが埋め込まれた原画像の周囲に複数の特徴点２２が配置されたフレーム２４を貼り付けた上で、ロゴマーク２６を原画像の所定の位置に重ね合わせる。ロゴマーク２６があることにより、ユーザは透かし入り画像であることを容易に知ることができる。電子透かし抽出装置２００は、ロゴマーク２６とフレーム２４内の特徴点２２の相対的な位置関係を利用して、光軸周りの回転角を検出して回転方向の補正を行うことができる。また原画像の形状や実サイズによってロゴマーク２６の種類を異ならせることにより、ロゴマーク２６の種類によって撮影された原画像の形状や実サイズを判定することができ、原画像領域を正確に切り出して、透かしを抽出することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態２では、回転角推定部４６は、ロゴマーク２６と特徴点２２の相対的な位置関係からフレーム２４の光軸周りの回転角θを推定したが、たとえば、原画像領域２０が四角形の場合で、光軸周りの回転角θが±４５°以内であることが仮定することができる場合は、回転角θが±４５°以内であることを前提に、フレーム２４の各特徴点２２と特徴点テンプレート５４の各参照用特徴点５２を対応づけることができるため、ロゴマーク２６を用いなくても回転角θを算出することができる。

実施の形態１に係る電子透かし埋め込み装置の構成図である。 図１の電子透かし抽出装置により出力されるフレーム付き印刷画像を説明する図である。 フレーム付き印刷画像の別の例を説明する図である。 フレーム付き印刷画像のさらに別の例を説明する図である。 フレーム付き印刷画像のさらに別の例を説明する図である。 図１の電子透かし埋め込み装置による電子透かし埋め込み手順を説明するフローチャートである。 実施の形態１に係る電子透かし抽出装置の構成図である。 図７のレンズ歪み補正部および透視歪み補正部によって撮影画像に生じた幾何学的な歪みが補正される様子を説明する図である。 撮影画像から抽出された複数の特徴点にもとづいて透視歪みが補正される様子を説明する図である。 図７の電子透かし抽出装置による電子透かし抽出手順を説明するフローチャートである。 実施の形態２に係る電子透かし埋め込み装置の構成図である。 図１１の電子透かし抽出装置により出力されるフレーム付きロゴマーク入り印刷画像を説明する図である。 フレーム付きロゴマーク入り印刷画像の別の例を説明する図である。 実施の形態２に係る電子透かし抽出装置の構成図である。 図１４の回転角推定部による撮影時の光軸周りの回転角の推定方法を説明する図である。 図１４の電子透かし抽出装置による電子透かし抽出手順を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ 画像形成部、 １２ 透かし埋め込み部、 １４ 印刷部、 １６ フレーム貼付部、 １７ ロゴマーク重ね合わせ部、 １８ フレームデータベース、 ２０ 原画像領域、 ２２ 特徴点、 ２４ フレーム、 ２６ ロゴマーク、 ３０ 撮影部、 ３２ レンズ歪み補正部、 ３４ 特徴点抽出部、 ３６ 画像形状・サイズ判定部、 ３８ 透視歪み補正部、 ４０ 透かし抽出部、 ４２ 補正画像回転部、 ４４ ロゴマーク抽出部、 ４６ 回転角推定部、 ４８ テンプレート回転部、 ５０ 特徴点テンプレート記憶部、 ５２ 参照用特徴点、 ５４ 特徴点テンプレート、 ５６ 参照用ロゴマーク、 １００ 電子透かし埋め込み装置、 ２００ 電子透かし抽出装置。

Claims (12)

1. 画像の輪郭に沿って画像サイズに依存しない一定間隔で複数の特徴点を配置するためのフレームを画像の形状に合わせて複数種類格納したフレームデータベースと、
   電子透かしの埋め込み対象の原画像の形状に合った前記フレームを前記フレームデータベースから選択し、前記原画像の周囲に貼り付けるフレーム貼付部と、
   前記原画像に電子透かしを埋め込む透かし埋め込み部と、
   前記電子透かしが埋め込まれ、前記複数の特徴点が画像の輪郭に沿って配置された前記原画像を印刷媒体に印刷するために出力する出力部とを含むことを特徴とする電子透かし埋め込み装置。
2. 電子透かし入り画像であることを示すシンボルマークを前記原画像のあらかじめ定めた位置に重ね合わせるマーク重ね合わせ部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電子透かし埋め込み装置。
3. 前記原画像に重ね合わせる前記シンボルマークの種類は、前記原画像の形状または実サイズによって異なることを特徴とする請求項２に記載の電子透かし埋め込み装置。
4. 電子透かしが埋め込まれた原画像が印刷された印刷画像をデジタル画像として取得する画像入力部と、
   前記デジタル画像の原画像領域の輪郭に沿って画像サイズに依存しない一定間隔で配置された複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
   前記複数の特徴点の配置に基づいて前記原画像の形状および実サイズを判定する判定部と、
   前記複数の特徴点の各々について、本来あるべき位置からのずれを検出することにより、前記原画像領域に生じた透視歪みを補正する透視歪み補正部と、
   判定された前記原画像の形状と実サイズにしたがって、補正された前記原画像領域から前記電子透かしを抽出する透かし抽出部とを含むことを特徴とする電子透かし抽出装置。
5. 前記原画像領域に生じたレンズ歪みを補正するレンズ歪み補正部をさらに含み、
   前記特徴点抽出部は、前記レンズ歪み補正部によりレンズ歪みが補正された前記原画像領域から前記複数の特徴点を抽出し、
   前記透かし抽出部は、前記レンズ歪み補正部によりレンズ歪みが補正され、前記透視歪み補正部により透視歪みが補正された前記原画像領域から前記電子透かしを抽出することを特徴とする請求項４に記載の電子透かし抽出装置。
6. 前記複数の特徴点の配置について、本来の配置と比較した場合の傾きを検出することにより、撮影時の光軸周りの回転角を推定する回転角推定部をさらに含み、
   前記透視歪み補正部は、推定された前記回転角に基づいて回転方向の補正をした上で、前記複数の特徴点の各々について、本来あるべき位置からのずれを検出することにより、前記原画像領域に生じた透視歪みを補正することを特徴とする請求項４または５に記載の電子透かし抽出装置。
7. 取得された前記デジタル画像から電子透かし入り画像であることを示すシンボルマークを抽出するマーク抽出部をさらに含み、
   前記回転角推定部は、前記シンボルマークに対する前記複数の特徴点の相対的な位置関係も利用して前記回転角を推定することを特徴とする請求項６に記載の電子透かし抽出装置。
8. 取得された前記デジタル画像から電子透かし入り画像であることを示すシンボルマークを抽出するマーク抽出部をさらに含み、
   前記判定部は、前記シンボルマークの種類によって前記原画像の形状または実サイズを判定することを特徴とする請求項４または５に記載の電子透かし抽出装置。
9. 電子透かしの埋め込み対象として所定の形状の原画像が与えられたとき、前記原画像の輪郭に沿って画像サイズに依存しない一定間隔で複数の特徴点を配置した前記原画像と同一形状のフレームを前記原画像の周囲に貼り付けて、前記原画像に電子透かしを埋め込み、印刷媒体に印刷するために出力することを特徴とする電子透かし埋め込み方法。
10. 電子透かしが埋め込まれた原画像が印刷された印刷画像をデジタル画像として取得し、前記デジタル画像の原画像領域の輪郭に沿って画像サイズに依存しない一定間隔で配置された複数の特徴点を抽出して、それらの特徴点の本来あるべき位置からのずれを検出することにより、前記原画像領域に生じた透視歪みを補正し、前記複数の特徴点の配置に基づいて判定された前記原画像の形状と実サイズにしたがって、補正された前記原画像領域から前記電子透かしを抽出することを特徴とする電子透かし抽出方法。
11. 画像の輪郭に沿って画像サイズに依存しない一定間隔で複数の特徴点を配置するためのフレームを画像の形状に合わせて複数種類格納したフレームデータベースから、電子透かしの埋め込み対象の原画像の形状に合った前記フレームを選択し、前記原画像の周囲に貼り付けるステップと、
    前記原画像に電子透かしを埋め込む透かし埋め込むステップと、
    前記電子透かしが埋め込まれ、前記複数の特徴点が画像の輪郭に沿って配置された前記原画像を印刷媒体に印刷するために出力するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
12. 電子透かしが埋め込まれた原画像が印刷された印刷画像をデジタル画像として取得するステップと、
    前記デジタル画像の原画像領域の輪郭に沿って画像サイズに依存しない一定間隔で配置された複数の特徴点を抽出するステップと、
    前記複数の特徴点の配置に基づいて前記原画像の形状および実サイズを判定するステップと、
    前記複数の特徴点の各々について、本来あるべき位置からのずれを検出することにより、前記原画像領域に生じた透視歪みを補正するステップと、
    判定された前記原画像の形状と実サイズにしたがって、補正された前記原画像領域から前記電子透かしを抽出するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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