JP4319689B2 - 電子透かし検出装置 - Google Patents
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Description
この発明は、入力画像から電子透かしを検出する電子透かし検出装置に関し、特に、検出情報の信頼度判断の精度を向上させるものである。
従来の検出情報の信頼性推定方法としては、２次元的に埋め込まれている電子透かし信号（第１のパターン配列）に直交する電子透かし信号を第２のパターン配列として用意し、この第２のパターン配列を用いて検出した検出値を基準に第１のパターンを用いて検出した検出値との距離を「信頼度距離」として算出し、信頼度距離を統計的に検定することにより、検出情報の信頼度を判断する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１のような従来の検出情報信頼性推定方法では、第２のパターン配列を使って検出した時の検出値の分布が、電子透かしが埋め込まれていない状態で検出した時の検出値の分布と同等と仮定しているが、画像によっては画像信号と第２のパターン配列との間に相関が存在する可能性があり、そのような場合に、上記仮定は成立せず、検出情報の信頼度判断の精度が悪化する問題があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、検出情報の信頼度判断の精度を向上させて誤検出を防止することができる電子透かし検出装置を得ることを目的とする。
この発明に係る電子透かし検出装置は、入力画像から電子透かしとして埋め込まれている画素を抽出し、抽出画素値列を出力する電子透かし検出対象画素抽出部と、互いに直交するパターンの集合に属するすべての直交パターンを生成する直交パターン発生部と、前記直交パターン発生部により生成した直交パターンそれぞれと前記電子透かし検出対象画素抽出部からの抽出画素値列とを積算する積算部と、直交パターンそれぞれと抽出画素値列との前記積算部による積算結果を用いて相関を算出し、それぞれの直交パターンに対応する検出値を求め、算出したそれぞれの検出値から絶対値が最大の最大検出値を除いた検出値についての標準偏差を求め、算出した標準偏差で最大検出値を割ったときの商で与えられる信頼度判別パラメータ値を計算し、最大検出値と信頼度判別パラメータ値とを出力する電子透かし検出部と、設定されたしきい値パラメータと前記電子透かし検出部からの信頼度判別パラメータ値とを比較し、比較結果に応じた最大検出値と検出値の信頼度に関する情報とを出力する検出情報信頼性判別部と、前記検出情報信頼性判別部からの情報に基づいて前記電子透かし検出部から検出値の信頼度が基準を満たしていることを表す情報を受け取った場合に、前記電子透かし検出部から入力された検出値をあらかじめ定めた情報に変換して検出情報として出力する検出情報変換部とを備えたものである。
この発明によれば、埋め込まれている電子透かし信号パターンと直交するすべてのパターンを使って検出値を求め、その検出値の分布から標準偏差を算出し、埋め込まれている電子透かし信号パターンを使って検出したときの検出値を標準偏差で割ったときの商を検出値の信頼度判別パラメータとして設定可能な構成を取るようにすることで、検出情報の信頼度判断の精度を向上させて誤検出を防止することが可能になる。
実施の形態１．
電子透かしの検出において、誤検出を完全に防止することは困難である。誤検出率をさらに下げるために、誤り訂正符号を利用する方法も考えられるが、この方法では、本来挿入したい情報の他に誤りの検知および訂正を行うための符号を挿入する必要があり、必要以上の画質劣化や実情報量の制限などの新たな問題が生じる。そこで、検出したビット情報の信頼性を評価することを考える。適切な評価が実施できれば、信頼度の低い検出情報を出力しないことなどで、誤検出を防ぐことが可能になる。
電子透かしの検出において、誤検出を完全に防止することは困難である。誤検出率をさらに下げるために、誤り訂正符号を利用する方法も考えられるが、この方法では、本来挿入したい情報の他に誤りの検知および訂正を行うための符号を挿入する必要があり、必要以上の画質劣化や実情報量の制限などの新たな問題が生じる。そこで、検出したビット情報の信頼性を評価することを考える。適切な評価が実施できれば、信頼度の低い検出情報を出力しないことなどで、誤検出を防ぐことが可能になる。
この発明では、互いに直交する拡散パターンを電子透かしとして埋め込み、検出時に複数の直交パターンとの相関計算結果を利用する。このとき、埋め込み時と同じ直交パターンのときに最も相関値が大きくなり、それ以外の直交パターン適用時の相関値は０に近い値になる。
本実施の形態１における相関の計算では、画像にランダムに割り当てられた埋め込み位置から画素値を抽出し、直交パターンとの相関を計算する。このとき、直交パターンが埋め込み時と一致しない場合の相関値ｖは、中心極限定理によって平均０、分散σ2の正規分布に従うと期待できる。
そこで、相関計算時に、直交パターンが埋め込み時と一致したときの相関値と一致しないときの相関値との比較方法として、直交パターンが一致しないときのｎ個の相関値から平均値μと標準偏差σを求め、直交パターンが一致したときの相関値がσの何倍になっているかで比較する。
すなわち、直交パターンが一致したときの相関値をｖmeet、直交パターン不一致時のｎ個の相関値をｖ1、ｖ2、・・・、ｖnとしたとき、平均値μと標準偏差σはそれぞれ以下のように計算される。
このとき、直交拡散パターンが一致したときの相関値がσの何倍になっているかの調査は、以下の値を計算することによって行う。
図１は、この発明の実施の形態１に係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１に示す実施の形態１に係る電子透かし検出装置１００は、電子透かし検出対象である、情報埋め込み後の入力画像１０１から電子透かしとして埋め込まれている画素を特定・抽出し、抽出画素値列１０８として出力する電子透かし検出対象画素抽出部１０７と、埋め込み時に使用した互いに直交するパターンの集合に属するすべての直交パターンを生成する直交パターン発生部１０２と、直交パターン発生部１０２により生成した直交パターンそれぞれと電子透かし検出対象画素抽出部１０７からの抽出画素値列１０８とを積算する積算部１１０と、積算部１１０による積算結果を用いて相関を算出することにより、それぞれの直交パターンに対応する検出値を求め、算出したそれぞれの検出値からその絶対値が最大のものを除いた検出値（最大検出値）について、それらの標準偏差を求め、算出した標準偏差で最大検出値を割ったときの商で与えられる信頼度判別パラメータ値を計算し、最大検出値と信頼度判別パラメータ値とを出力する電子透かし検出部１０３と、設定されたしきい値パラメータ１０９と電子透かし検出部１０３からの信頼度判別パラメータ値とを比較し、比較結果に応じた最大検出値と検出値の信頼度に関する情報を出力する検出情報信頼性判別部１０４と、検出情報信頼性判別部１０４からの情報に基づいて電子透かし検出部１０３から検出値の信頼度が基準を満たしていることを表す情報を受け取った場合、電子透かし検出部１０３から入力された検出値をあらかじめ定めた情報に変換して検出情報１０６として出力すると共に、電子透かし検出部１０３から検出値の信頼度が基準を満たしていないことを表す情報を受け取った場合には何も出力しない検出情報変換部１０５とを備えている。
図１に示す実施の形態１に係る電子透かし検出装置１００は、電子透かし検出対象である、情報埋め込み後の入力画像１０１から電子透かしとして埋め込まれている画素を特定・抽出し、抽出画素値列１０８として出力する電子透かし検出対象画素抽出部１０７と、埋め込み時に使用した互いに直交するパターンの集合に属するすべての直交パターンを生成する直交パターン発生部１０２と、直交パターン発生部１０２により生成した直交パターンそれぞれと電子透かし検出対象画素抽出部１０７からの抽出画素値列１０８とを積算する積算部１１０と、積算部１１０による積算結果を用いて相関を算出することにより、それぞれの直交パターンに対応する検出値を求め、算出したそれぞれの検出値からその絶対値が最大のものを除いた検出値（最大検出値）について、それらの標準偏差を求め、算出した標準偏差で最大検出値を割ったときの商で与えられる信頼度判別パラメータ値を計算し、最大検出値と信頼度判別パラメータ値とを出力する電子透かし検出部１０３と、設定されたしきい値パラメータ１０９と電子透かし検出部１０３からの信頼度判別パラメータ値とを比較し、比較結果に応じた最大検出値と検出値の信頼度に関する情報を出力する検出情報信頼性判別部１０４と、検出情報信頼性判別部１０４からの情報に基づいて電子透かし検出部１０３から検出値の信頼度が基準を満たしていることを表す情報を受け取った場合、電子透かし検出部１０３から入力された検出値をあらかじめ定めた情報に変換して検出情報１０６として出力すると共に、電子透かし検出部１０３から検出値の信頼度が基準を満たしていないことを表す情報を受け取った場合には何も出力しない検出情報変換部１０５とを備えている。
次に、上記のように埋め込まれた電子透かしを検出するための、上記構成に係る電子透かし検出装置の動作について説明する。
検出処理を実施する前に、検出者はしきい値パラメータ１０９を検出情報信頼性判別部１０４に設定する。
検出処理を実施する前に、検出者はしきい値パラメータ１０９を検出情報信頼性判別部１０４に設定する。
検出処理では、まず、電子透かし情報の検出対象である、情報埋め込み後の入力画像１０１を電子透かし検出装置１００に入力する。電子透かし検出対象画素抽出部１０７では、情報埋め込み後の入力画像１０１から電子透かしとして埋め込まれている画素を特定・抽出し、抽出画素値列１０８として出力する。
直交パターン発生部１０２では、埋め込み時に使用した互いに直交するパターンの集合に属するすべての直交パターンを生成する。そして、積算部１１０により、直交パターン発生部１０２で生成した直交パターンそれぞれと、電子透かし検出対象画素抽出部１０７からの抽出画素値列１０８とを積算し、その結果を電子透かし検出部１０３に入力する。
電子透かし検出部１０３では、まず、入力された生成した直交パターンそれぞれと抽出画素値列１０８との積算結果を使い、相関を算出することにより、それぞれの直交パターンに対応する検出値を求める。次に、算出したそれぞれの検出値から、その絶対値が最大のものを除いた検出値（最大検出値）について、それらの標準偏差を求める。信頼度判別パラメータ値として、算出した標準偏差で最大検出値を割ったときの商を計算する。最後に、前記最大検出値と信頼度判別パラメータ値とを検出情報信頼性判別部１０４に渡す。
検出情報信頼性判別部１０４では、検出者によって設定されたしきい値パラメータ１０９と電子透かし検出部１０３から入力された信頼度判別パラメータ値とを比較し、信頼度判別パラメータ値がしきい値パラメータ１０９以上の場合は、電子透かし検出部１０３から入力された最大検出値と検出値の信頼度が基準を満たしていることを表す情報とを検出情報変換部１０５に渡し、他方、信頼度判別パラメータ値がしきい値パラメータ１０９より小さい場合は、電子透かし検出部１０３から入力された最大検出値と検出値の信頼度が基準を満たしていないことを表す情報とを検出情報変換部１０５に渡す。
検出情報変換部１０５では、電子透かし検出部１０３から検出値の信頼度が基準を満たしていることを表す情報を受け取った場合、電子透かし検出部１０３から入力された検出値をあらかじめ定めた情報に変換し、検出情報１０６を出力する。逆に、電子透かし検出部１０３から検出値の信頼度が基準を満たしていないことを表す情報を受け取った場合、何も出力しない。
以上のように構成することにより、埋め込まれている電子透かし信号パターンと直交するすべてのパターンを使って検出値を求め、その検出値の分布から標準偏差を算出し、埋め込まれている電子透かし信号パターンを使って検出したときの検出値を標準偏差で割ったときの商をｋとするとき、このｋを検出値の信頼度判別パラメータとして設定可能な構成を取るようにし、パラメータｋがあらかじめ定めた閾値より小さい場合に、検出情報の信頼性が不十分であるとして検出情報を出力しないようにすることにより、検出情報の信頼度判断の精度を向上させて誤検出を防止することが可能になる。
なお、上記の説明では、検出情報変換部１０５において、電子透かし検出部１０３から検出値の信頼度が基準を満たしていないことを表す情報を受け取った場合、何も出力しないように構成したが、電子透かし検出部１０３から入力された検出値をあらかじめ定めた情報に変換し、検出情報１０６を出力するとともに、出力情報の信頼性が低いことを表す情報を同時に出力するようにしてもよい。
また、上記の説明では、直交パターン発生部１０２では、埋め込み時に使用した互いに直交するパターンの集合に属するすべての直交パターンを生成し、生成した直交パターンそれぞれと、抽出画素値列１０８とを積算し、その結果を電子透かし検出部１０３に入力するようにしていたが、埋め込まれている可能性のある直交パターンが特定されている場合、積算する直交パターンとして、埋め込まれている可能性のある直交パターンに加え、埋め込み時に使用した互いに直交するパターンの集合に属するすべての直交パターンから固定的あるいはランダムに抽出した一部の直交パターンを利用するようにしてもよい。
Claims (2)
- 入力画像から電子透かしとして埋め込まれている画素を抽出し、抽出画素値列を出力する電子透かし検出対象画素抽出部と、
互いに直交するパターンの集合に属するすべての直交パターンを生成する直交パターン発生部と、
前記直交パターン発生部により生成した直交パターンそれぞれと前記電子透かし検出対象画素抽出部からの抽出画素値列とを積算する積算部と、
直交パターンそれぞれと抽出画素値列との前記積算部による積算結果を用いて相関を算出し、それぞれの直交パターンに対応する検出値を求め、算出したそれぞれの検出値から絶対値が最大の最大検出値を除いた検出値についての標準偏差を求め、算出した標準偏差で最大検出値を割ったときの商で与えられる信頼度判別パラメータ値を計算し、最大検出値と信頼度判別パラメータ値とを出力する電子透かし検出部と、
設定されたしきい値パラメータと前記電子透かし検出部からの信頼度判別パラメータ値とを比較し、比較結果に応じた最大検出値と検出値の信頼度に関する情報とを出力する検出情報信頼性判別部と、
前記検出情報信頼性判別部からの情報に基づいて前記電子透かし検出部から検出値の信頼度が基準を満たしていることを表す情報を受け取った場合に、前記電子透かし検出部から入力された検出値をあらかじめ定めた情報に変換して検出情報として出力する検出情報変換部と
を備えた電子透かし検出装置。 - 請求項１に記載の電子透かし検出装置において、
前記検出情報変換部は、前記検出情報信頼性判別部から、前記電子透かし検出部から検出値の信頼度が基準を満たしていないことを表す情報を受け取った場合には何も出力しない
ことを特徴とする電子透かし検出装置。
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