JP4227048B2 - 画像処理システム - Google Patents
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Description
また、光学フィルタで確認できる電子透かしの印刷装置が知られている(たとえば、特許文献2参照)。
一般的に、昇華型熱転写記録方式は、昇華性材料で染色できる材料が限られていて、限られた記録媒体にしか適応できないといった欠点がある。このため、個人認証媒体における個人認証用の顔画像を記録する記録媒体の選択の自由度が低く、結果的に入手し易いものを選択せねばならないため、セキュリティ性が低下することが多い。また、一般的に昇華性染料は、耐光性、耐溶剤性などの画像耐久性が劣っている。
その対策として、たとえば、転写ドットの配列をいわゆる千鳥状に並べて記録する方法(以後、これを交互駆動記録方式と称す)が知られている(たとえば、特許文献3参照)。
この課題に対し、特許文献1では、あらかじめ劣化の度合を予測し、その度合に応じて埋め込みの強さを大きくする方法に関する記述があるが、この方法には副情報が暴露される危険性を増大させてしまうという問題がある。
また、本発明は、画像情報の劣化などに対して耐性を持つ電子透かしの復元処理が可能となる画像処理システムを提供することを目的とする。
また、本発明によれば、画像情報の劣化などに対して耐性を持つ電子透かしの復元処理が可能となる画像処理システムを提供できる。
まず、第1の実施の形態について説明する。
図1は、第1の実施の形態に係る画像処理システムの全体の構成を概略的に示すものである。この画像処理システムは、たとえば、IDカードなどの個人認証媒体における個人認証用の顔画像の処理に適用した場合を示しており、人間の肉眼で可視状態の主画像情報に対して、人間の肉眼で不可視状態で副情報(副画像情報)を埋め込むことによって作成した合成画像情報を記録媒体M上に可視状態で記録するための第1の画像処理装置100と、この第1の画像処理装置100により記録媒体Mに記録された合成画像情報からそれに埋め込まれた副情報を復元する第2の画像処理装置110とから構成されている。
図8において、主画像情報801は、たとえば、個人認証用の顔画像情報、副情報802は、たとえば、主画像情報801のセキュリティ性を高める情報(今回は数字の「174」)で、氏名や誕生日などをコード化して画像としたものや会社のロゴマークなどの図形を用いる。鍵情報803は、電子透かし埋め込み処理によって不可視状態で埋め込まれた副情報を後で復元するための鍵となる情報である。
もし、個人認証媒体の顔画像の真偽判定が必要になった場合は、上記公報などに記載されている復元処理を鍵情報を利用して行なうことによって、不可視状態で記録されていた副情報が復元される。
(1) 人間の視覚特性を利用
・画像の周波数が高くなるほど階調識別能力が低下
・輝度情報よりも色差情報の方が判別困難
(2) 補色の関係 例…赤色+シアン色=無彩色(白)(加法混色の場合)
(3) 高周波キャリアパターン画像に補色の関係および色差情報を適用(色差変調処
理)
を用いることにより、画質劣化を招くことなく、主画像情報に副情報を不可視状態で埋め込むことが可能になっている。
被埋め込み画像情報: SRCC(x,y) (A−1)
重畳用画像情報 : STLC(x,y) (A−2)
合成画像情報 : DESC(x,y) (A−3)
x,yは画像の座標値
C={R(赤)、G(緑)、B(青)}プレーンを示す
それぞれの値は24ビットカラー演算の場合、0〜255の整数値
次式で表わされる。
DESR(x,y)=SRCR(x,y)
+STLR(x,y) (B−1)
DESG(x,y)=SRCG(x,y)
+STLG(x,y) (B−2)
DESB(x,y)=SRCB(x,y)
+STLB(x,y) (B−3)
本実施の形態では、加法混色での演算として色の基本原色にR(赤)、G(緑)、B(青)を用いたが、減法混色での演算では色の基本原色にC(シアン)、M(マゼンダ)、Y(イエロー)を用いても本質的には変わらない。
(1) 鍵情報のサイズを、主画像情報の解像度と、記録媒体上に記録されている合成
画像情報の解像度と、記録画像入力部111の読取り解像度とを基にして伸縮す
る。
(2) フーリエ変換を行ない、周波数領域に展開する。なお、変換は整数で行なって
もよいし、実数や複素数に拡張してもよい。
(3) 展開された値を参照し、フィルタの通過域を調整する。
(4) 調整後の値に対してフーリエ逆変換を行ない、得られた値を周波数フィルタ係
数とする。
(1) 抽出された空間周波数成分からゼロクロス点(符号が変化するポイント)を抽
出する。
(2) ゼロクロス点を射影し、空間周波数成分の基準位相を求める。
(3) 空間周波数成分の各座標について基準位相からのずれを計算し、所定の閾値以
上ずれている座標の画素値を黒、そうでないものを白に置き換える。
(1) 所定の鍵情報Ki(1≦i≦N)に基づいて特定の空間周波数成分Fiを抽出
する。ここで、Nは副情報(副画像情報)の埋め込みに使用した鍵情報Kiの総
数である。
を行なう。
い、所定の手順に基づいて結果を合成する。
また、溶融型熱転写記録方式を用いた画像記録装置において、高階調性能を維持したまま、記録画像への電子透かし技術が適用可能で、その電子透かし情報(副情報)は記録後も壊れないで保存され、復元可能である。
次に、第2の実施の形態について説明する。
図14は、第2の実施の形態に係る第2の画像処理装置110の構成を示すものである。この第2の画像処理装置110は、画像入力手段としての画像入力部11、色成分情報格納手段としての色成分情報格納部12、色成分抽出手段としての色成分抽出部13、周波数成分抽出手段としての周波数成分抽出部14、再構成手段としての再構成部15、および、出力手段としての表示部16により構成されており、以下、各部の機能について詳細に説明する。
色成分情報格納部12は、電子透かしの復元に使用する色成分の情報を格納する。色成分抽出部13は、色成分情報格納部12から読出した色成分情報に基づいて、画像入力部11により入力された画像情報から電子透かしの復元に使用する色成分を抽出する。
再構成部15は、周波数成分抽出部14で抽出された空間周波数成分の振幅情報ないしは位相情報に対し集計処理および空間フィルタリングを行ない、鍵情報に対する変調成分すなわち副情報を再構成する。
表示部16は、再構成部15により再構成された副情報を表示する(もしくは、入力された画像情報と副情報とを同時に表示してもよい)。
たとえば、図15では、3種類のインクの印加エネルギ濃度特性が示されているが、インク1(特性A)は実現可能な濃度範囲が狭く、インク3(特性C)は制御性が低いため、この中ではインク2(特性B)が最も良好な階調性を示す。
また、以上ではプリンタのインクを例として説明したが、画像取込みの際に用いる光学フィルタについても、それぞれ通過帯域幅や減衰率が異なるなど物理的特性に違いがあるため、階調性に差がでるという点は同様である。
図16は、第3の実施の形態に係る第2の画像処理装置110の構成を示すものである。この第2の画像処理装置110は、画像入力手段としての画像入力部21、領域抽出手段としての領域抽出部22、色特徴量抽出手段としての色特徴量抽出部23、色合成手段としての色合成部24、周波数成分抽出手段としての周波数成分抽出部25、再構成手段としての再構成部26、および、出力手段としての表示部27により構成されており、以下、各部の機能について詳細に説明する。
領域抽出部22は、画像入力部21により入力された画像情報上に所定のサイズを有する領域を設定する。設定する領域のサイズとしては、埋め込みの際に使用した鍵情報の空間周波数成分の基本波長に相当する画素数を用いる。
再構成部26は、周波数成分抽出部25で抽出された空間周波数成分の振幅情報ないしは位相情報に対し集計処理および空間フィルタリングを行ない、鍵情報に対する変調成分すなわち副情報を再構成する。表示部27は、再構成部26により再構成された副情報を表示する(もしくは、入力された画像情報と副情報とを同時に表示してもよい)。
なお、最初の注目画素の位置は、画像入力時における個人認証媒体の置き位置と、個人認証媒体内における顔画像の記録位置とから、あらかじめ計算しておく。
PC=AC[RF,GF,BF] (C=R,G,B)
ここで、AC(C=R,G,B)は3次元配列であり、各プレーンに対応する色合成パラメータを格納する。たとえば、ARはRプレーンの色合成パラメータPRを格納する。
(1) パラメータを決定するための色パッチを作成する。色パッチは、所定の面積の領域を単一の色で塗り潰した印刷物であり、さらに当該領域には電子透かし埋め込み処理を施してあるものとする。
(2) 色パッチを画像入力部21または同等の性能を有する画像入力手段にて取込み、R,G,Bの各プレーンの色特徴量を算出する。
(3) R,G,Bの各プレーンのそれぞれから電子透かしを復元し、復元した信号の振幅の平均値を算出する。この際には色合成は行なわない。
(4) 上記(2)で算出した色特徴量に対応する色合成パラメータを、上記(3)で算出した値から決定する。たとえば、あるプレーンの振幅平均値が所定の閾値εよりも大きければ、そのプレーンの色合成パラメータを「1」、他プレーンのそれを「0」とする。逆に、全てのプレーンの振幅平均値が閾値εよりも小さい場合は、全プレーンの色合成パラメータを1/3とする。
Tij=PRRij+PGGij+PBBij (i=1…m,j=1…n)
以上の処理を入力画像全体に対して施して色合成画像Tを得る。以下、周波数成分抽出部25にて、色合成画像Tから電子透かし埋め込み処理の際に用いた鍵情報に基いて特定の空間周波数成分を抽出し、再構成部26にて副情報を再構成する。
この他、鍵情報の空間周波数成分のサイズが顔画像のサイズに対して充分に小さい場合は、領域分割を行なわず、注目画素を中心とした所定の範囲から色特徴量を計算するようにしてもよい。
PC=fC(RF,GF,BF) (C=R,G,B)
ここで、fC(C=R,G,B)は、色特徴量から色合成パラメータを決定する色演算関数を表わしている。色演算関数fC(C=R,G,B)としては、た とえば、RF,GF,BFにそれぞれ所定の重みを乗じた線形和PC=WC1RF+WC2GF+WC3BF(C=R,G,B)であってもよいし、RF 2のような高次項や、RFGFのような交差項を有する多項式であってもよい。あるいは、RF′=log(RF)のように、対数変換してから計算してもよい。
図18は、第4の実施の形態に係る第2の画像処理装置110の構成を示すものである。この第2の画像処理装置110は、画像入力手段としての画像入力部41、領域抽出手段としての領域抽出部42、色特徴量抽出手段としての色特徴量抽出部43、再構成パラメータ決定手段としての増幅係数決定部44、周波数成分抽出手段としての周波数成分抽出部45、増幅手段としての抽出信号増幅部46、再構成手段としての再構成部47、および、出力手段としての表示部48により構成されており、以下、各部の機能について詳細に説明する。
領域抽出部42は、画像入力部41により入力された画像情報上に所定のサイズを有する領域を設定する。設定する領域のサイズとしては、埋め込みの際に使用した鍵情報の空間周波数成分の基本波長に相当する画素数を用いる。
抽出信号増幅部46は、周波数成分抽出部45で抽出された空間周波数成分の振幅情報ないしは位相情報に対し、増幅係数決定部44にて決定された増幅係数を用いて増幅処理を行なう。
M=AM[RF,GF,BF]
ここで、AMは3次元配列であり、色特徴量に対応する増幅係数を格納する。
M=fM(RF,GF,BF)
ここで、fMは色特徴量から増幅係数を決定する増幅係数演算関数を表わして いる。増幅係数演算関数fMについては、たとえば、RF,GF,BFにそれぞれ所定の重みを乗じた線形和M=WM1RF+WM2GF+WM3BFであってもよいし、RF 2のような高次項や、RFGFのような交差項を有する多項式であってもよい。あるいは、RF′=log(RF)のように、対数変換してから計算してもよい。
Claims (4)
- 人間の肉眼で可視状態の主画像情報に対して、人間の肉眼で不可視状態で副情報を埋め込むことによって作成した合成画像情報を記録媒体上に可視状態で記録するための第1の画像処理装置と、この第1の画像処理装置により記録媒体に記録された前記合成画像情報からそれに埋め込まれた前記副情報を復元する第2の画像処理装置とから構成される画像処理システムであって、
前記第1の画像処理装置は、
当該第1の画像処理装置における画像記録の画素形成処理に対応して前記主画像情報を間引く処理を行なう第1の前処理手段と、
この第1の前処理手段により間引き処理された主画像情報をあらかじめ設定した角度に回転させた後、当該主画像情報の間引いた部分を取り除き主画像情報の有効部分を圧縮して再構成する幾何学的変換を行なう第2の前処理手段と、
この第2の前処理手段により変換処理された主画像情報および前記副情報および当該副情報を復元する際に用いる鍵情報を用いて色差変調方式を用いた電子透かし埋め込み処理を行なうことにより副情報を不可視状態で主画像情報に埋め込み、合成画像情報を作成する埋め込み手段と、
この埋め込み手段により作成された合成画像情報に対して前記第2の前処理手段における変換処理の逆変換処理を行なう逆変換手段と、
この逆変換手段により逆変換処理された合成画像情報を、記録デバイスの主走査方向の偶数番目の画素と奇数番目の画素を記録ラインごとに交互に形成する交互駆動記録方式により記録媒体上に記録する記録手段と、
を有して構成され、
前記第2の画像処理装置は、
前記第1の画像処理装置の記録手段により記録媒体に記録された前記合成画像情報を当該記録媒体から読取り入力する画像入力手段と、
この画像入力手段により入力された合成画像情報から前記鍵情報に固有の空間周波数成分を抽出する周波数成分抽出手段と、
この周波数成分抽出手段により抽出された空間周波数成分から前記副情報を再構成する再構成手段と、
を有して構成されていることを特徴とする画像処理システム。 - 前記周波数成分抽出手段は、前記鍵情報のサイズを前記記録媒体に記録されている合成画像情報の解像度と当該第2の画像処理装置における前記画像入力手段の読取解像度とを基に伸縮した後、当該鍵情報に対してフーリエ変換を行なうことにより周波数領域に展開し、この展開された値を参照することによりフィルタの通過域を調整し、この調整後の値に対してフーリエ逆変換を行なうことにより得られた値を周波数フィルタ係数とし、この周波数フィルタ係数を用いて前記画像入力手段により入力された合成画像情報から前記鍵情報の空間周波数成分を抽出することを特徴とする請求項1記載の画像処理システム。
- 前記再構成手段は、前記周波数成分抽出手段により抽出された空間周波数成分から符号が変化する変化点を抽出し、この抽出された変化点を射影することにより空間周波数成分の基準位相を求め、前記周波数成分抽出手段により抽出された空間周波数成分の各座標について前記求めた基準位相からのずれを計算し、所定の閾値以上ずれている座標の画素値を第1の値、そうでないものを第2の値に置き換えることにより副情報を再構成することを特徴とする請求項1記載の画像処理システム。
- 前記再構成手段により再構成された副情報に基づき当該記録媒体の真偽性を判定する判定手段をさらに具備したことを特徴とする請求項1記載の画像処理システム。
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