JP4360341B2 - Digital watermark detection apparatus, method, and program - Google Patents

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本発明は、電子透かし検出装置及び方法及びプログラムに係り、特に、電子透かしの埋め込まれた信号に対して、拡大・縮小、回転、アクペクト比変更、アフィン変換等の一次変換で表される改変が加えられた場合にも電子透かしの検出を容易にするための電子透かし検出装置及び方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to a digital watermark detection apparatus, method, and program, and in particular, a modification expressed by primary transformation such as enlargement / reduction, rotation, change in aspect ratio, affine transformation, etc., for a signal with a digital watermark embedded therein. The present invention relates to a digital watermark detection apparatus, method, and program for facilitating detection of a digital watermark even when added.

従来、デジタルコンテンツに対し、電子透かしを埋め込むことで、デジタルコンテンツの著作権情報保護を行ったり、デジタルコンテンツに関する著作権情報を参照したり、あるいは、デジタルコンテンツを広告としての印刷物などのアナログ媒体を介した上でデジタルカメラなどで撮影し、電子透かしを読み取ることで広告に関連した情報を取得させたりといったサービスが実現されるようになってきた。   Conventionally, by embedding digital watermarks into digital content, copyright information protection of digital content is performed, copyright information related to digital content is referred to, or analog media such as printed matter as digital content is used as an advertisement. On the other hand, services such as photographing with a digital camera or the like and reading information related to advertisement by reading a digital watermark have been realized.

例えば、電子透かしを埋め込む際に、埋め込み対象成分位置情報に基づいて、複素行列の実数成分と虚数成分を独立に変更するスペクトル拡散を行い、入力画像と独立に透かしパターンを生成し、実際の画像パターンの加算を行うことで埋め込み済み画像を生成し、電子透かしを検出する際には、検出対象成分位置情報に基づいて検出対象系列を生成し、オフセット情報を抽出し、検出対象系列を修正した後にスペクトル逆拡散を行い、切り出した画素ブロック内に埋め込まれている電子透かしを検出するような電子透かし方式がある(例えば、特許文献1参照)。   For example, when embedding a digital watermark, based on the embedding target component position information, spectrum spreading is performed to change the real and imaginary components of the complex matrix independently, and a watermark pattern is generated independently of the input image, and the actual image When the embedded image is generated by adding the pattern and the digital watermark is detected, the detection target sequence is generated based on the detection target component position information, the offset information is extracted, and the detection target sequence is corrected. There is a digital watermark method that performs spectral despreading later and detects a digital watermark embedded in the cut out pixel block (see, for example, Patent Document 1).

また、電子透かしにおいては、デジタルコンテンツを表すデジタル信号が、電子透かしの埋め込み後に受ける様々な改変に対して耐性を持つ、すなわち様々な改変を受けた上で電子透かしを検出できることが必要である。   Further, in the digital watermark, it is necessary that the digital signal representing the digital content is resistant to various modifications received after the digital watermark is embedded, that is, the digital watermark can be detected after being subjected to various modifications.

例えば、電子透かしの情報とは別に、幾何的な補正を行うための信号をデジタル信号に埋め込んでおき、これを検出することでデジタル信号に加えられた改変の程度を推定する方法がある(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、このような方法では電子透かしの情報に加えて幾何補正のための信号をデジタル信号に埋め込むため、電子透かしの埋め込まれたデジタル信号の品質の劣化や、電子透かし検出処理時間の増加につながる可能性があった。   For example, there is a method of estimating the degree of alteration applied to a digital signal by embedding a signal for geometric correction separately from the digital watermark information and detecting this (for example, , See Patent Document 2). However, in such a method, a signal for geometric correction is embedded in the digital signal in addition to the information of the digital watermark, which leads to deterioration of the quality of the digital signal embedded with the digital watermark and an increase in processing time of the digital watermark. There was a possibility.

これに対し、電子透かしの埋め込まれたデジタル信号(以下、電子透かし埋め込み済み信号と記す)から電子透かしを検出する方法として、予め共通の性質を有するパターンを信号の複数位置に電子透かしとして埋め込んでおき、電子透かし検出の際に電子透かし埋め込み済み信号の自己相関関数を求めることで、電子透かし埋め込み済み信号に加えられた拡大・縮小、回転、アスペクト比変更、アフィン変換等の一次変換で表される改変の程度を推定し、推定された改変の量に応じて、改変の加えられた電子透かし埋め込み済み信号を補正し、電子透かしを検出しやすくする様な電子透かし検出の方法が提案されてきた。   On the other hand, as a method of detecting a digital watermark from a digital signal in which a digital watermark is embedded (hereinafter referred to as a digital watermark embedded signal), a pattern having a common property is embedded as a digital watermark at a plurality of positions in the signal in advance. In addition, by obtaining the autocorrelation function of the signal embedded with the digital watermark at the time of detecting the digital watermark, it is expressed by the primary conversion such as enlargement / reduction, rotation, aspect ratio change, affine transformation added to the signal embedded with the digital watermark. There has been proposed a method of detecting a digital watermark that estimates the degree of modification to be performed, corrects the digital watermark-embedded signal that has been modified according to the estimated amount of modification, and facilitates detection of the digital watermark. It was.

例えば、一対の同一特徴を有するマーカ画像をオリジナル画像内に埋め込んでマークを付けた画像を生成し、マーク付画像に回転や拡大/縮小された画像の自己相関関数に表れるピーク点の位置から、電子透かし埋め込み済み信号に加えられた回転や拡大/縮小の程度を算出する方法がある(例えば、特許文献3参照)。また、当該方法は、上記ピーク点を見つけるために、自己相関関数値を高域周波数通過フィルタ(HPF)を用いてフィルタリングする(以下、従来方法3と記す)。   For example, a marker image having a pair of identical features is embedded in the original image to generate an image, and from the position of the peak point appearing in the autocorrelation function of the image rotated or enlarged / reduced to the marked image, There is a method for calculating the degree of rotation or enlargement / reduction applied to a signal embedded with a digital watermark (see, for example, Patent Document 3). Also, in this method, in order to find the peak point, the autocorrelation function value is filtered using a high-frequency pass filter (HPF) (hereinafter referred to as conventional method 3).

また、例えば、電子透かしとして埋め込む情報を有する埋め込みパターンそのものに、繰り返しを持つ周期的なパターンを用い、検出時に自己相関関数からその周期の変化を観測することによって拡大・縮小率を算出し、得られた拡大・縮小率に基づき電子透かしの検出処理を行う方法がある(例えば、特許文献4参照)。
特開2003−219148「電子透かし埋め込み方法及び電子透かし検出方法及び電子透かし埋め込み装置、及び電子透かし検出装置、及び電子透かし埋め込みプログラムを格納した記憶媒体、及び電子透かし検出プログラムを格納した記憶媒体」 特開平11−355547「幾何変換特定システム」 特開2001−209806「画像の回転または拡大/縮小を検出する方法およびコンピュータプログラム」 特開2002−111994「拡大縮小耐性を有する電子透かし方法及びシステム」
In addition, for example, a periodic pattern having repetition is used as the embedding pattern itself having information to be embedded as a digital watermark, and the enlargement / reduction ratio is calculated by observing the change of the period from the autocorrelation function at the time of detection. There is a method of performing digital watermark detection processing based on the enlarged / reduced rate (for example, see Patent Document 4).
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-219148 “Digital watermark embedding method, digital watermark detection method, digital watermark embedding device, digital watermark detection device, storage medium storing a digital watermark embedding program, and storage medium storing a digital watermark detection program” Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-355547 “Geometric Transformation Specific System” Japanese Patent Laid-Open No. 2001-209806 “Method and Computer Program for Detecting Image Rotation or Enlargement / Reduction” Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-111994 “Digital watermarking method and system having scaling resistance”

しかしながら、上記従来方法3にあるような自己相関関数値のピーク点を見つけるために、HPFなどの固定のフィルタを用いて処理を行う方法では、例えば、次のような状況において、自己相関関数数値のピーク点がもともとの信号の自己相関性によって現れる自己相関関数値によって埋もれてしまっている場合には、正しくピーク点の位置を検出できずに、その結果、電子透かし埋め込み済み信号に加えられた一次変換のパラメータを正しく算出できないという課題がある。   However, in the method of performing processing using a fixed filter such as HPF in order to find the peak point of the autocorrelation function value as in the conventional method 3, for example, in the following situation, the autocorrelation function value If the peak point is buried by the autocorrelation function value that appears due to the autocorrelation of the original signal, the position of the peak point cannot be detected correctly, and as a result, it is added to the digital watermark embedded signal. There is a problem that parameters for primary conversion cannot be calculated correctly.

もともとの信号に、例えば、
・画像信号における繰り返し模様や直線などの、強い自己相関性がある信号が含まれている場合;
・電子透かし埋め込み信号に対して通信路上で加えられた、圧縮符号化、ノイズなどによって、埋め込まれたパターンの自己相関特性が劣化してしまっている場合、
また、自己相関関数値に対して複雑なフィルタリング処理を行ってピーク点を探索しようとする場合に、離散フーリエ変換(DFT)、離散コサイン変換(DCT)などの直交変換を多用すると、電子透かしの検出に要する処理量が膨大となり、処理に時間がかかってしまうという課題がある。
In the original signal, for example,
-When a signal with strong autocorrelation such as a repetitive pattern or straight line in the image signal is included;
-If the autocorrelation characteristics of the embedded pattern have deteriorated due to compression coding, noise, etc. added to the digital watermark embedded signal on the communication path,
In addition, when a complex filtering process is performed on the autocorrelation function value and a peak point is to be searched, if orthogonal transform such as discrete Fourier transform (DFT) or discrete cosine transform (DCT) is frequently used, There is a problem that the amount of processing required for detection becomes enormous and processing takes time.

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、自己相関関数値に現れるピーク点を高精度かつ高速に探索し、電子透かしの検出を容易にすることが可能な電子透かし検出装置及び方法及びプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points. An electronic watermark detection apparatus and method capable of easily searching for a peak point appearing in an autocorrelation function value with high accuracy and facilitating detection of an electronic watermark, and The purpose is to provide a program.

図1は、本発明の原理構成図である。   FIG. 1 is a principle configuration diagram of the present invention.

本発明(請求項1)は、2次元の画像信号に対して予め所定のパターンを繰り返し、人間の知覚に感知されないように電子透かしとして該所定のパターンが埋め込まれ、改変として拡大または縮小、回転、アスペクト比変更のいずれかの一次変換を加えられたデジタル信号が入力されると、該デジタル信号に加えられた該一次変換を表す一次変換パラメータを推定する電子透かし検出装置であって、
入力された改変の加えられたデジタル信号の自己相関関数値を算出し、該自己相関関数値を画像信号に対応する2次元の自己相関関数値配列に格納する自己相関関数値配列生成手段と、
所定のパターンの周波数分布と同じ周波数分布を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状を模倣した形状の固定の信号フィルタを用いて自己相関配列をフィルタリングすることにより、該自己相関関配列の中に現れる、固定の信号フィルタによりフィルタリングした結果の値が大きい方から順に上位N個のピーク点を探索する固定フィルタ探索手段502と、
上位N個のピーク点に対して、原点から各ピーク点へN個のベクトルを生成し、N個のベクトルの中から互いに直交するベクトルの対を見つけ、基底ベクトル候補とする90度ペア探索手段503と、
基底ベクトル候補の生成に用いた2つのピーク点をペア候補とし、前記所定のパターンの周波数分布と同じ周波数成分を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状をもつ詳細フィルタを用いて前記ペア候補近傍で所定の範囲内の自己相関関数値配列をフィルタリングし、前記フィルタリングした結果の値を評価値として、該評価値が大きいものから順にM組のペア候補により生成される基底ベクトル候補を推定基底ベクトルとして選択する詳細フィルタ探索手段504と、
原点から改変が加えられていない場合に自己相関関数値配列内に現れるピーク点へのベクトルを基底ベクトルとし、基底ベクトルを推定基底ベクトルに変換するパラメータを推定一次変換パラメータとして求める変換パラメータ算出手段505と、を有する。
本発明(請求項2)は、2次元の画像信号に対して予め所定のパターンを繰り返し、人間の知覚に感知されないように電子透かしとして該所定のパターンが埋め込まれ、改変として拡大または縮小、回転、アスペクト比変更のいずれかの一次変換を加えられたデジタル信号が入力されると、該デジタル信号に加えられた該一次変換を表す一次変換パラメータを推定する電子透かし検出装置であって、
入力された改変の加えられたデジタル信号の自己相関関数値を算出し、該自己相関関数値を画像信号に対応する2次元の自己相関関数値配列に格納する自己相関関数値配列生成手段と、
所定のパターンの周波数分布と同じ周波数分布を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状を模倣した形状の固定の信号フィルタを用いて自己相関配列をフィルタリングすることにより、該自己相関関配列の中に現れる、固定の信号フィルタによりフィルタリングした結果の値が大きい方から順に上位N個のピーク点を探索する固定フィルタ探索手段と、
上位N個のピーク点に対して、原点から各ピーク点へN個のベクトルを生成し、N個のベクトルの中から互いに直交するベクトルの対を見つけ、基底ベクトル候補とする90度ペア探索手段と、
基底ベクトル候補の生成に用いた2つのピーク点をペア候補とし、前記所定のパターンの周波数分布と同じ周波数成分を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状をもつ詳細フィルタを用いて前記ペア候補近傍で所定の範囲内の自己相関関数値配列をフィルタリングし、前記フィルタリングした結果の値を評価値として、該評価値が大きいものから順にM組のペア候補により生成される基底ベクトル候補を推定基底ベクトルとして選択する詳細フィルタ探索手段と、
原点から改変が加えられていない場合に自己相関関数値配列内に現れるピーク点へのベクトルを基底ベクトルとし、基底ベクトルを推定基底ベクトルに変換するパラメータを推定一次変換パラメータとして求める変換パラメータ算出手段と、
改変の加えられたデジタル信号に一次変換パラメータに対する逆変換を施すことで幾何的補正し、さらに幾何的補正済みのデジタル信号を所定の領域内において所定の移動量ずつ平行移動し、平行移動済みのデジタル信号から電子透かしの検出を試行し、検出できたときの移動量をデジタル信号に加えられた平行移動量とする平行移動量推定手段と、
を有する。
The present invention (claim 1) is previously for the two-dimensional image signal repeatedly a predetermined pattern, the predetermined pattern is embedded as an electronic watermark so that it is not perceived by the human perception, enlarged or reduced as modified, rotary A digital watermark detection apparatus for estimating a primary conversion parameter representing the primary conversion applied to the digital signal when a digital signal subjected to any primary conversion of aspect ratio change is input ,
An autocorrelation function value array generating means for calculating an autocorrelation function value of the input digital signal subjected to modification and storing the autocorrelation function value in a two-dimensional autocorrelation function value array corresponding to the image signal;
By filtering the autocorrelation sequences using fixed signal filter having a shape imitating the shape of the spatial domain of the impulse response of the filter having the same frequency distribution and the frequency distribution of the predetermined pattern, within the autocorrelation function sequence Fixed filter search means 502 for searching for the top N peak points in descending order of the result of filtering by a fixed signal filter ,
90-degree pair search means for generating N vectors from the origin to each peak point for the top N peak points , finding a pair of vectors orthogonal to each other from the N vectors, and using them as basis vector candidates 503,
Using the detailed filter having the shape in the spatial domain of the impulse response of the filter having the same frequency component as the frequency distribution of the predetermined pattern, the two peak points used for generating the basis vector candidates are used as the pair candidates. An autocorrelation function value array within a predetermined range is filtered in the vicinity, and the basis value candidates generated from M pairs of candidates in descending order of the evaluation value are estimated base values using the filtered result value as an evaluation value. Detailed filter search means 504 to select as a vector ;
A conversion parameter calculation means 505 for obtaining a vector to a peak point appearing in the autocorrelation function value array when no alteration is made from the origin as a base vector and a parameter for converting the base vector into an estimated base vector as an estimated primary conversion parameter And having.
In the present invention (Claim 2), a predetermined pattern is repeated in advance for a two-dimensional image signal, and the predetermined pattern is embedded as a digital watermark so as not to be perceived by human perception. A digital watermark detection apparatus for estimating a primary conversion parameter representing the primary conversion applied to the digital signal when a digital signal subjected to any primary conversion of aspect ratio change is input,
An autocorrelation function value array generating means for calculating an autocorrelation function value of the input digital signal subjected to modification and storing the autocorrelation function value in a two-dimensional autocorrelation function value array corresponding to the image signal;
By filtering the autocorrelation array with a fixed signal filter having a shape imitating the shape of the impulse response in the spatial domain of a filter having the same frequency distribution as the frequency distribution of the predetermined pattern, Fixed filter search means for searching for the top N peak points in descending order of the result of filtering by a fixed signal filter,
90-degree pair search means for generating N vectors from the origin to each peak point for the top N peak points, finding a pair of vectors orthogonal to each other from the N vectors, and using them as basis vector candidates When,
Using the detailed filter having the shape in the spatial domain of the impulse response of the filter having the same frequency component as the frequency distribution of the predetermined pattern, the two peak points used for generating the basis vector candidates are used as the pair candidates. An autocorrelation function value array within a predetermined range is filtered in the vicinity, and the basis value candidates generated from M pairs of candidates in descending order of the evaluation value are estimated base values using the filtered result value as an evaluation value. A detailed filter search means to select as a vector;
A conversion parameter calculating means for obtaining a vector to a peak point appearing in the autocorrelation function value array when no alteration is made from the origin as a basis vector, and a parameter for converting the basis vector into an estimated basis vector as an estimated primary transformation parameter; ,
The digital signal that has been modified is geometrically corrected by applying an inverse transformation to the primary conversion parameter, and the geometrically corrected digital signal is translated by a predetermined amount of movement within a predetermined region. A parallel movement amount estimation means that attempts to detect a digital watermark from a digital signal and sets a movement amount when the digital watermark is detected as a parallel movement amount added to the digital signal;
Have

また、本発明(請求項)の電子透かし検出装置は、請求項1または290度ペア探索手段において、
上位N個のピーク点のそれぞれを反時計回りに90度回転したそれぞれの位置の近傍において、
想定される前記改変の大きさで決まる所定の範囲内にピーク点を探索し、範囲内にピーク点が存在した場合に該2つのピーク点をペア候補として原点からペア候補へのベクトル対を基底ベクトル候補とする
The digital watermark detection apparatus of the present invention (Claim 3 ) is the 90-degree pair search means of Claim 1 or 2 ,
Near each of the top N peak points rotated 90 degrees counterclockwise,
A peak point is searched for within a predetermined range determined by the assumed size of the modification, and when a peak point exists within the range, the two peak points are used as a pair candidate and a vector pair from the origin to the pair candidate is used as a basis. Let it be a vector candidate .

また、本発明(請求項)の電子透かし検出装置は、請求項1または2詳固定の信号フィルタとして、
矩形形状のフィルタであって、矩形領域の中心の値が大きく、中心から1ピクセル隔てた周囲の値が小さい形状のフィルタを用いる。
The digital watermark detection apparatus of the present invention (Claim 4 ) is a detailed fixed signal filter according to Claim 1 or 2 ,
A rectangular filter having a large value at the center of the rectangular region and a small value around one pixel away from the center is used.

また、本発明(請求項5)の電子透かし検出装置は、請求項1または2に記載の詳細フィルタ探索手段において、
所定のパターンが矩形領域で表される周波数分布を持ち、詳細フィルタとしてsinc関数に基づく形状のフィルタを用いる。
The digital watermark detection apparatus of the present invention (Claim 5) is the detailed filter search means according to claim 1 or 2 ,
A predetermined pattern has a frequency distribution represented by a rectangular area, and a filter having a shape based on a sinc function is used as a detailed filter.

また、本発明(請求項6)は、請求項1,2、または5のいずれか1項に記載の電子透かし検出装置において、詳細フィルタ探索によってフィルタリングされたペア候補の中で、あるペア候補の線形結合によって表されるペア候補を探索する従属点ピーク点探索手段を有する。 Further, the present invention (Claim 6), in the digital watermark detection apparatus as claimed in any one of claims 1, 2, or 5, in the filtered pair candidate Detailed filter search there pairs Dependent point peak point searching means for searching for a pair candidate represented by a linear combination of candidates is provided.

また、本発明(請求項7)は、請求項6の電子透かし検出装置において、該当するペアの候補の評価値が、線形結合の基底となるペア候補の評価値より、より低く評価される評価値になるように、該ペアの候補の評価値、該線形結合の基底となるペア候補の評価のいずれか、もしくは両方の評価値を増減する従属ピーク点除去手段を有する。   Further, according to the present invention (Claim 7), in the digital watermark detection apparatus according to Claim 6, the evaluation value of the corresponding pair candidate is evaluated to be lower than the evaluation value of the pair candidate serving as the basis of the linear combination. Dependent peak point removal means for increasing or decreasing the evaluation value of either one of the pair candidate evaluation values, the pair candidate evaluation that is the basis of the linear combination, or both of the evaluation values so as to be a value.

本発明(請求項8)は、所定のパターンが2次元の画像信号であるデジタル信号に埋め込みたい副情報から構成されていて、2次元の画像信号であるデジタル信号に埋め込まれた該副情報を検出する請求項1から請求項7に記載された電子透かし検出装置であって、
改変の加えられたデジタル信号に、一次変換パラメータに対する逆変換を施すことで幾何的補正する変換補正手段と、
幾何的補正済みのデジタル信号から所定のパターンを検出することにより副情報を検出する埋め込み情報検出手段と、
を更に有する。
According to the present invention (Claim 8), a predetermined pattern is composed of sub-information to be embedded in a digital signal which is a two-dimensional image signal, and the sub-information embedded in the digital signal which is a two-dimensional image signal is A digital watermark detection apparatus according to claim 1 for detecting, wherein
Conversion correction means for geometrically correcting the modified digital signal by performing inverse conversion on the primary conversion parameter ;
Embedded information detecting means for detecting sub-information by detecting a predetermined pattern from the geometrically corrected digital signal;
It has further.

図2は、本発明の原理を説明するための図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the present invention.

本発明(請求項9)は、2次元の画像信号に対して予め所定のパターンを繰り返し、人間の知覚に感知されないように電子透かしとして該所定のパターンが埋め込まれ、改変として拡大または縮小、回転、アスペクト比変更のいずれかの一次変換を加えられたデジタル信号が入力されると、該デジタル信号に加えられた該一次変換を表す一次変換パラメータを推定する電子透かし検出装置における、電子透かし検出方法であって、
入力された改変の加えられたデジタル信号の自己相関関数値を算出し、該自己相関関数値を画像信号に対応する2次元の自己相関関数値配列に格納する自己相関関数値配列生成ステップと、
所定のパターンの周波数分布と同じ周波数分布を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状を模倣した形状の固定の信号フィルタを用いて自己相関配列をフィルタリングすることにより、該自己相関関数値配列の中に現れる、固定の信号フィルタによりフィルタリングした結果の値が大きい方から順に上位N個のピーク点を探索する固定フィルタ探索ステップと、
上位N個のピーク点に対して、原点から各ピークへN個のベクトルを生成し、N個のベクトルの中から互いに直交するベクトルの対を見つけ、基底ベクトル候補とする90度ペア探索ステップと、
所定のパターンの周波数分布と同じ周波数分布を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状を持つ詳細フィルタを用いて、基底ベクトル候補の生成に用いた2つのピーク点をペア候補とし、ペア候補近傍で所定の範囲内の自己相関関数値配列をフィルタリングし、フィルタリングした結果の値が大きいものから順にM組のペア候補により生成される基底ベクトル候補を推定基底ベクトルとして選択する詳細フィルタ探索ステップと、
原点から改変が加えられていない場合に自己相関関数値配列内に現れるピーク点へのベクトルを基底ベクトルとし、基底ベクトルを推定基底ベクトルに変換するパラメータを推定一次変換パラメータとして求める変換パラメータ算出ステップと、を行う
本発明(請求項10)は、2次元の画像信号に対して予め所定のパターンを繰り返し、人間の知覚に感知されないように電子透かしとして該所定のパターンが埋め込まれ、改変として拡大または縮小、回転、アスペクト比変更のいずれかの一次変換を加えられたデジタル信号が入力されると、該デジタル信号に加えられた該一次変換を表す一次変換パラメータを推定する電子透かし検出装置における、電子透かし検出方法であって、
入力された改変の加えられたデジタル信号の自己相関関数値を算出し、該自己相関関数値を画像信号に対応する2次元の自己相関関数値配列に格納する自己相関関数値配列生成ステップと、
所定のパターンの周波数分布と同じ周波数分布を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状を模倣した形状の固定の信号フィルタを用いて自己相関配列をフィルタリングすることにより、該自己相関関数値配列の中に現れる、固定の信号フィルタによりフィルタリングした結果の値が大きい方から順に上位N個のピーク点を探索する固定フィルタ探索ステップと、
上位N個のピーク点に対して、原点から各ピーク点へN個のベクトルを生成し、N個のベクトルの中から互いに直交するベクトルの対を見つけ、基底ベクトル候補とする90度ペア探索ステップと、
所定のパターンの周波数分布と同じ周波数分布を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状を持つ詳細フィルタを用いて、基底ベクトル候補の生成に用いた2つのピーク点をペア候補とし、ペア候補近傍で所定の範囲内の自己相関関数値配列をフィルタリングし、フィルタリングした結果の値が大きいものから順にM組のペア候補により生成される基底ベクトル候補を推定基底ベクトルとして選択する詳細フィルタ探索ステップと、
原点から改変が加えられていない場合に自己相関関数値配列内に現れるピーク点へのベクトルを基底ベクトルとし、基底ベクトルを推定基底ベクトルに変換するパラメータを推定一次変換パラメータとして求める変換パラメータ算出ステップと、
改変の加えられたデジタル信号に一次変換パラメータに対する逆変換を施すことで幾何的補正し、さらに幾何的補正済みのデジタル信号を所定の領域内において所定の移動量ずつ平行移動し、平行移動済みのデジタル信号から電子透かしの検出を試行し、検出できたときの移動量をデジタル信号に加えられた平行移動量とする平行移動量推定ステップと、
を行う。
The present invention (claim 9) in advance for the two-dimensional image signal repeatedly a predetermined pattern, the predetermined pattern is embedded as an electronic watermark so that it is not perceived by the human perception, enlarged or reduced as modified, rotary A digital watermark detection method in a digital watermark detection apparatus for estimating a primary conversion parameter representing the primary conversion applied to the digital signal when a digital signal subjected to any primary conversion for changing the aspect ratio is input Because
An autocorrelation function value array generation step of calculating an autocorrelation function value of the input digital signal subjected to modification and storing the autocorrelation function value in a two-dimensional autocorrelation function value array corresponding to the image signal;
By filtering the autocorrelation array using a fixed signal filter having a shape imitating the shape of the impulse response in the spatial domain of a filter having the same frequency distribution as the frequency distribution of the predetermined pattern, the autocorrelation function value array A fixed filter search step for searching for the top N peak points in descending order of the value of the result of filtering by the fixed signal filter appearing in the medium;
Relative top N peak point, from the origin to each peak point to generate N vectors, find a pair of vectors which are orthogonal to each other from among the N vectors, 90 pairs search step to a base vector candidates When,
Using a detailed filter with a shape in the spatial domain of the impulse response of the filter having the same frequency distribution as the frequency distribution of the predetermined pattern, the two peak points used for generating the basis vector candidates are used as pair candidates, and the vicinity of the pair candidate A detailed filter search step of filtering an autocorrelation function value array within a predetermined range and selecting a basis vector candidate generated by M pairs of candidates in descending order as a result of filtering, as an estimated basis vector ;
A conversion parameter calculation step for obtaining a vector to a peak point appearing in the autocorrelation function value array when no alteration is made from the origin as a basis vector, and a parameter for converting the basis vector to an estimated basis vector as an estimated primary transformation parameter ; , it carried out.
The present invention (Claim 10) repeats a predetermined pattern in advance for a two-dimensional image signal, the predetermined pattern is embedded as a digital watermark so as not to be perceived by human perception, and is expanded or reduced or rotated as a modification. A digital watermark detection method in a digital watermark detection apparatus for estimating a primary conversion parameter representing the primary conversion applied to the digital signal when a digital signal subjected to any primary conversion for changing the aspect ratio is input Because
An autocorrelation function value array generation step of calculating an autocorrelation function value of the input digital signal subjected to modification and storing the autocorrelation function value in a two-dimensional autocorrelation function value array corresponding to the image signal;
By filtering the autocorrelation array using a fixed signal filter having a shape imitating the shape of the impulse response in the spatial domain of a filter having the same frequency distribution as the frequency distribution of the predetermined pattern, the autocorrelation function value array A fixed filter search step for searching for the top N peak points in descending order of the value of the result of filtering by the fixed signal filter appearing in the medium;
90-degree pair search step for generating N vectors from the origin to each peak point for the top N peak points, finding pairs of vectors orthogonal to each other from the N vectors, and using them as basis vector candidates When,
Using a detailed filter with a shape in the spatial domain of the impulse response of the filter having the same frequency distribution as the frequency distribution of the predetermined pattern, the two peak points used for generating the basis vector candidates are used as pair candidates, and the vicinity of the pair candidate A detailed filter search step of filtering an autocorrelation function value array within a predetermined range and selecting a basis vector candidate generated by M pairs of candidates in descending order as a result of filtering, as an estimated basis vector;
A conversion parameter calculation step for obtaining a vector to a peak point appearing in the autocorrelation function value array when no alteration is made from the origin as a basis vector, and a parameter for converting the basis vector to an estimated basis vector as an estimated primary transformation parameter; ,
The digital signal that has been modified is geometrically corrected by applying an inverse transformation to the primary conversion parameter, and the geometrically corrected digital signal is translated by a predetermined amount of movement within a predetermined region. A parallel movement amount estimation step that attempts to detect a digital watermark from a digital signal and sets the movement amount when the digital watermark can be detected as a parallel movement amount added to the digital signal;
I do.

また、本発明(請求項11)の電子透かし検出方法は、請求項9または10の90度ペア探索ステップにおいて、
90度ペア探索ステップにおいて、
上位N個のピーク点のそれぞれを反時計回りに90度回転したそれぞれの位置の近傍において、
想定される前記改変の大きさで決まる所定の範囲内にピーク点を探索し、範囲内にピーク点が存在した場合に該2つのピーク点をペア候補として原点から前記ペア候補へのベクトル対を基底ベクトル候補とする
The digital watermark detection method of the present invention (invention 11 ) is the 90-degree pair search step of claim 9 or 10 ,
In the 90 degree pair search step,
Near each of the top N peak points rotated 90 degrees counterclockwise,
A peak point is searched for within a predetermined range determined by the assumed size of the modification, and when a peak point exists within the range, a pair of vectors from the origin to the pair candidate is determined using the two peak points as a pair candidate. Let it be a basis vector candidate .

また、本発明(請求項12)の電子透かし検出方法は、請求項9または10の詳細フィルタ探索ステップにおいて、固定の信号フィルタとして、
矩形形状のフィルタであって、矩形領域の中心の値が大きく、中心から1ピクセル隔てた周囲の値が小さい形状のフィルタを用いる。
In the digital watermark detection method of the present invention (claim 12 ), in the detailed filter search step of claim 9 or 10 , as a fixed signal filter,
A rectangular filter having a large value at the center of the rectangular region and a small value around one pixel away from the center is used.

また、本発明(請求項13)は、請求項9また10の詳細フィルタ探索ステップにおいて
所定のパターンが矩形領域で表される周波数分布を持ち、詳細フィルタとしてsinc関数に基づく形状のフィルタを用いる。
Further, the present invention (Claim 13), in the detailed filter search step according to claim 9 also 10,
A predetermined pattern has a frequency distribution represented by a rectangular area, and a filter having a shape based on a sinc function is used as a detailed filter.

また、本発明(請求項14)は、請求項9,10、または13のいずれか1項に記載の電子透かし検出方法において、詳細フィルタ探索ステップによってフィルタリングされた上記ペア候補の中で、あるペア候補の線形結合によって表されるペア候補を探索する従属ピーク点探索ステップを行う。 Further, the present invention (Claim 14), in the claims 9 and 10, or the digital watermark detection method as claimed in any one of 13, filtered by advanced filters search step the pair candidates, performing subordinate peak point search steps for searching for a pair candidate represented by a linear combination of a pair candidate.

また、本発明(請求項15)は、請求項14の電子透かし検出方法において、
該当するペアの候補の評価値が、線形結合の基底となるペア候補の評価値より、より低く評価される評価値になるように、該ペアの候補の評価値、該線形結合の基底となるペア候補の評価のいずれか、もしくは両方の評価値を増減する従属ピーク点除去ステップを行う。
The present invention (Claim 15) is the digital watermark detection method of Claim 14,
The evaluation value of the candidate for the pair and the basis of the linear combination are set so that the evaluation value of the candidate for the corresponding pair becomes an evaluation value evaluated lower than the evaluation value of the pair candidate as the basis of the linear combination. A dependent peak point removing step of increasing or decreasing the evaluation value of either or both of the pair candidate evaluations is performed.

また、本発明(請求項16)は、所定のパターンが2次元の画像信号であるデジタル信号に埋め込みたい副情報から構成されていて、2次元の画像信号であるデジタル信号に埋め込まれた該副情報を検出する請求項1から請求項7に記載された電子透かし検出装置における電子透かし検出方法であって、
改変の加えられたデジタル信号に、一次変換パラメータに対する逆変換を施すことで幾何的補正する変換補正ステップと、
幾何的補正済みのデジタル信号から所定のパターンを検出することにより副情報を検出する埋め込み情報検出ステップと、を行う。
Further, the present invention (Claim 16), be composed of sub information to be embedded into a digital signal is an image signal of a predetermined pattern is two-dimensional, is embedded into the digital signal is a two-dimensional image signal sub A digital watermark detection method in a digital watermark detection apparatus according to claim 1 for detecting information, comprising:
A conversion correction step for geometrically correcting the modified digital signal by performing an inverse conversion on the primary conversion parameter ;
And an embedded information detecting step of detecting sub-information by detecting a predetermined pattern from the geometrically corrected digital signal.

本発明(請求項17)は、2次元の画像信号に対して予め所定のパターンを繰り返し、人間の知覚に感知されないように電子透かしとして該所定のパターンが埋め込まれ、改変として拡大または縮小、回転、アスペクト比変更のいずれかの一次変換を加えられたデジタル信号が入力されると、該デジタル信号に加えられた該一次変換を表す一次変換パラメータを推定する電子透かし検出プログラムであって、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の電子透かし検出装置の各手段としてコンピュータを機能させるための電子透かし検出プログラムである。
The present invention (claim 17) in advance for the two-dimensional image signal repeatedly a predetermined pattern, the predetermined pattern is embedded as an electronic watermark so that it is not perceived by the human perception, enlarged or reduced as modified, rotary A digital watermark detection program for estimating a primary conversion parameter representing the primary conversion applied to the digital signal when a digital signal subjected to any primary conversion of aspect ratio change is input ,
A electronic watermark detection program for causing a computer to function as each means of the digital watermark detection apparatus according to any one of claims 1 to 8.

本発明の請求項1、2の電子透かし検出装置、及び請求項9、10の電子透かし検出方法によれば、固定フィルタ探索手段と90度ペア探索手段によって目的のピーク点である可能性の高い点を残しつつ、処理時間のかかる詳細フィルタを適用する点を削減し、詳細フィルタ探索手段によって高精度な自己相関ピーク点の探索が可能となり、高速かつ高精度に改変の量を推定し、電子透かしの検出を容易にすることができる。 According to the digital watermark detection apparatus of claims 1 and 2 and the digital watermark detection method of claims 9 and 10 , there is a high possibility that the target peak point is obtained by the fixed filter search means and the 90-degree pair search means. The number of points that apply a detailed filter that requires processing time is reduced while leaving a point, and a high-accuracy autocorrelation peak point can be searched by the detailed filter search means, and the amount of modification can be estimated at high speed and with high accuracy. Watermark detection can be facilitated.

また、本発明の請求項の電子透かし検出装置、及び請求項11の電子透かし検出方法によれば、信号に加えられた改変として回転前後のアスペクト比変更が含まれていても自己相関ピーク点の探索と改変の量の推定が可能となり、電子透かしの検出を容易にすることができる。 Further, according to the electronic watermark detecting device according to item 3, and digital watermark detection according to the method, the autocorrelation peak point also include aspect ratio changing before and after rotation as a modification that can be added to the signal of claim 11 of the present invention And the amount of modification can be estimated, and detection of digital watermarks can be facilitated.

また、本発明の請求項の電子透かし検出装置及び、請求項12の電子透かし検出方法によれば、処理時間のかかる詳細フィルタ探索を空間領域の限定された範囲の相関演算のみで行うことができ、フィルタ処理ごとの離散フーリエ変換を実施することなしに高速に詳細フィルタ探索処理を実現することができ、自己相関ピーク点の探索と改変の量の推定を高速に実施できるため、電子透かしの検出を容易にすることができる。

According to the digital watermark detection apparatus of claim 4 and the digital watermark detection method of claim 12 of the present invention, it is possible to perform a detailed filter search requiring a processing time by only a correlation operation in a limited range of the spatial domain. It is possible to perform detailed filter search processing at high speed without performing discrete Fourier transform for each filter processing, and to perform autocorrelation peak point search and estimation of the amount of modification at high speed. Detection can be facilitated.

また、本発明の請求項5の電子透かし検出装置、及び請求項請求項13の電子透かし検出方法によれば、詳細フィルタ探索手段における空間領域のフィルタを容易にかつ高速に構成することができ、自己相関ピーク点の探索と改変の量の推定を高速に実現できるため、電子透かしの検出を容易にすることができる。   Further, according to the digital watermark detection apparatus of claim 5 and the digital watermark detection method of claim 13 of the present invention, it is possible to easily and quickly configure a spatial domain filter in the detailed filter search means, Since the search for the autocorrelation peak point and the estimation of the amount of modification can be realized at high speed, the detection of the digital watermark can be facilitated.

また、本発明の請求項6,7の電子透かし検出装置、及び請求項14,15の電子透かし検出方法によれば、基底ベクトルの線形結合によって表せる従属ピーク点候補を誤って選択するのを抑制することができ、自己相関ピーク点の探索と改変の量の推定を高精度に実施できるため、電子透かしの検出を容易にすることができる。   According to the digital watermark detection apparatus of claims 6 and 7 and the digital watermark detection method of claims 14 and 15 of the present invention, it is possible to suppress erroneous selection of dependent peak point candidates that can be represented by linear combination of basis vectors. In addition, since the search for the autocorrelation peak point and the estimation of the amount of modification can be performed with high accuracy, the detection of the digital watermark can be facilitated.

また、本発明の請求項8の電子透かし検出装置、及び請求項16の電子透かし検出方法によれば、埋め込むパターン自体が埋め込みたい副情報を表すため、改変の量を推定し信号を補正するために特別な信号を埋め込むことが不要となり、電子透かしの埋め込みによる信号の劣化を削減することができる。また、信号劣化の程度を同程度とした場合に電子透かし信号の強度を高めることができ、ノイズや改変に対する電子透かしの耐性を増すことができ、電子透かしの検出を容易にすることができる。   According to the digital watermark detection apparatus of claim 8 and the digital watermark detection method of claim 16 of the present invention, the embedding pattern itself represents the sub-information to be embedded, so that the amount of modification is estimated and the signal is corrected. Therefore, it is not necessary to embed a special signal, and signal deterioration due to embedding of a digital watermark can be reduced. Further, when the degree of signal degradation is set to the same level, the strength of the digital watermark signal can be increased, the resistance of the digital watermark to noise and modification can be increased, and the detection of the digital watermark can be facilitated.

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

最初に、以下の説明で用いる「信号」と「電子透かし埋め込み検出の通信モデル」について説明する。   First, “signals” and “communication model for detecting digital watermark embedding” used in the following description will be described.

本発明においては、電子透かしの埋め込み、検出が行われる対象となる情報を「信号」と記す。以下の実施の形態では、主として2次元の画像信号に対する処理を例に説明するが、映像や音声信号であっても構わない。また、任意のn次元の信号について同様の方法を適用することができることは言うまでもない。   In the present invention, information to be embedded and detected as a digital watermark is referred to as a “signal”. In the following embodiments, processing for mainly two-dimensional image signals will be described as an example, but video and audio signals may be used. It goes without saying that the same method can be applied to any n-dimensional signal.

次に、電子透かし埋め込み検出の通信モデルについて説明する。   Next, a communication model for digital watermark embedding detection will be described.

図3は、本発明の一実施の形態における電子透かし埋め込み検出の通信モデルを示す。   FIG. 3 shows a communication model for digital watermark embedding detection according to an embodiment of the present invention.

系に与えられた埋め込み前信号101に対し、電子透かし埋め込み装置200を用いて埋め込み情報102が埋め込まれる。埋め込み情報102は、後に検出して利用する情報であればどのような情報であってもよく、例えば、コンテンツの識別子、著作権情報、URL、コンテンツを購入したユーザの識別子や名前、住所、コンテンツを販売したトランザクションの識別子、コンテンツを生成したデジタルカメラなどの機器の識別子や機器の情報、コンテンツのコピー可否を制御するためのフラグ、コンテンツの改ざん検知を行うための信号などであっても良い。   Embedded information 102 is embedded in the pre-embedding signal 101 given to the system using the digital watermark embedding apparatus 200. The embedded information 102 may be any information as long as it is detected and used later. For example, the identifier of the content, the copyright information, the URL, the identifier of the user who purchased the content, the name, the address, the content It may be an identifier of a transaction that sold the product, an identifier of a device such as a digital camera that generated the content, information on the device, a flag for controlling whether or not the content can be copied, a signal for detecting alteration of the content, and the like.

また、電子透かし検出によって後述する信号の改変107の大きさを求めること自体を目的とするような系においては、埋め込み情報102は、所定の固定の値であってもよい。埋め込み情報102が固定の値である場合は、明示的に電子透かし埋め込み装置200に入力されることなく、電子透かし埋め込み装置200の内部に予め記憶されている値を用いるようにされていてもよいことは言うまでもない。   In a system that aims at obtaining the size of the signal modification 107 described later by digital watermark detection, the embedded information 102 may be a predetermined fixed value. When the embedded information 102 is a fixed value, a value stored in advance in the digital watermark embedding apparatus 200 may be used without being explicitly input to the digital watermark embedding apparatus 200. Needless to say.

電子透かし埋め込み装置200の出力した埋め込み済み信号104は、通信路105を経る中で加法的ノイズ106や信号の改変107といったノイズが付加される。   The embedded signal 104 output from the digital watermark embedding apparatus 200 is added with noise such as additive noise 106 and signal modification 107 through the communication path 105.

ここで、加法的ノイズ106は、例えば、画像信号における画素値やDCT係数などの、信号の時間的・空間的・周波数的等に分割された要素のとる値に対して加減算的に加えられるノイズ成分であって、例えば、信号に加えられる雑音や、例えば、MPEGやJPEGなどの信号の符号化に伴う符号化ノイズであってもよい。   Here, the additive noise 106 is, for example, noise that is added and subtracted with respect to values taken by elements divided in terms of time, space, frequency, etc., such as pixel values and DCT coefficients in an image signal. The component may be, for example, noise added to a signal or encoding noise accompanying encoding of a signal such as MPEG or JPEG.

信号の改変107は、例えば、画像信号における被写体の形状などの、信号の時間的・空間的・周波数的な位置を変化させるような改変であって、例えば、信号の平行移動、拡大・縮小、回転、アスペクト比変更、アフィン変換等の一次変換、一部切り取りなどの改変であってもよい。   The signal modification 107 is modification that changes the temporal, spatial, and frequency positions of the signal, such as the shape of the subject in the image signal, and includes, for example, signal translation, enlargement / reduction, Modifications such as rotation, aspect ratio change, primary transformation such as affine transformation, and partial cropping may be used.

加法的ノイズ106、信号の改変107は、人によって意図されたものであっても意図されないものであってもよい。また、加法的ノイズ106、信号の改変107の付加される順序は問わない。   The additive noise 106 and the signal modification 107 may or may not be intended by a person. The order in which the additive noise 106 and the signal modification 107 are added does not matter.

また、通信路105上で上記以外の信号に対する変化が与えられていても構わない。   Further, a change with respect to a signal other than the above may be given on the communication path 105.

通信路105を経て改変された埋め込み済み信号108が電子透かし検出装置400に入力され、埋め込み情報102と同じ検出情報110が出力される。   The embedded signal 108 modified through the communication path 105 is input to the digital watermark detection apparatus 400, and the same detection information 110 as the embedded information 102 is output.

[第1の実施の形態]
以下に本発明により検出する電子透かし埋め込む方法の例を示す。
[First Embodiment]
An example of a digital watermark embedding method detected by the present invention will be shown below.

図4は、本発明の第1の実施の形態における電子透かし埋め込み装置の構成を示す。   FIG. 4 shows the configuration of the digital watermark embedding apparatus according to the first embodiment of the present invention.

電子透かし埋め込み装置200は、透かしパターン生成部201、透かしパターン加算部202から構成される。   The digital watermark embedding device 200 includes a watermark pattern generation unit 201 and a watermark pattern addition unit 202.

電子透かしの埋め込み処理は、以下のような手順に従って行われる。   The digital watermark embedding process is performed according to the following procedure.

1) 透かしパターン生成部201において、電子透かし埋め込み装置200に入力された埋め込み情報102に基づき、信号に対して電子透かしとして埋め込む透かしパターン203を生成する。   1) The watermark pattern generation unit 201 generates a watermark pattern 203 to be embedded as a digital watermark into a signal based on the embedded information 102 input to the digital watermark embedding device 200.

透かしパターン203の生成の方法としては、例えば、前述の特許文献1の第1の実施例に述べられているような、埋め込み情報102に基づいて透かし係数行列を変更したものに対し離散逆フーリエ変換を施して得られた信号パターンであっても構わない。2次元の画像信号を対象とした場合に生成された透かしパターンの例を、図5の透かしパターン301に示す。なお、透かしパターン203の生成の方法はこれに限定するものではなく、後述する透かしパターンの加算の結果得られる埋め込み済み信号104において、透かしパターン203の存在が人間の知覚に感知されにくいように構成されるものであればどのようなパターンであっても構わず、例えば、他の既存の電子透かし埋め込み方法に基づいて構成されたパターンであっても構わない。   As a method of generating the watermark pattern 203, for example, a discrete inverse Fourier transform is applied to a watermark coefficient matrix that has been changed based on the embedding information 102 as described in the first embodiment of Patent Document 1 described above. It may be a signal pattern obtained by applying. An example of a watermark pattern generated when a two-dimensional image signal is targeted is shown as a watermark pattern 301 in FIG. Note that the method of generating the watermark pattern 203 is not limited to this, and is configured so that the presence of the watermark pattern 203 is less likely to be perceived by human perception in the embedded signal 104 obtained as a result of adding a watermark pattern described later. Any pattern may be used as long as it is performed. For example, a pattern configured based on another existing digital watermark embedding method may be used.

2)透かしパターン加算部202において、透かしパターン生成部201で生成された透かしパターン203を、電子透かし埋め込み装置200に入力された埋め込み前信号101に、繰り返し並べて加算することで埋め込み済み信号104を得る。例えば、2次元の画像信号を対象とした場合には、透かしパターン301を入力された画像信号である埋め込み前信号101に対し、図5に示す例のように繰り返しタイル状に加算する。   2) In the watermark pattern addition unit 202, the embedded signal 104 is obtained by repeatedly arranging and adding the watermark pattern 203 generated by the watermark pattern generation unit 201 to the pre-embedding signal 101 input to the digital watermark embedding device 200. . For example, when a two-dimensional image signal is targeted, the watermark pattern 301 is repeatedly added to the pre-embedding signal 101 that is the input image signal in a tiled manner as in the example shown in FIG.

透かしパターン203の加算の方法としては、例えば、前述の特許文献1の第1の実施例に述べられているように、与えられた強度パラメータに従ってパターンを必要に応じて強調して加算するようにされていてもよい。また、埋め込み前信号101の加算を行う部位の信号の特徴に応じ、例えば、加算されたパターンが目立つような部位ではパターンの強度を小さくし、パターンが目立たない部位ではパターンの強度を大きくするようにパターンの強調の程度を変化させるなどして、透かしパターンを加算するようにされていても構わない。   As a method of adding the watermark pattern 203, for example, as described in the first embodiment of Patent Document 1 described above, a pattern is emphasized and added as necessary according to a given intensity parameter. May be. Further, according to the characteristics of the signal of the part to which the pre-embedding signal 101 is added, for example, the pattern strength is reduced at a part where the added pattern is conspicuous, and the pattern strength is increased at a part where the pattern is not conspicuous. The watermark pattern may be added by changing the degree of pattern emphasis.

次に、本実施の形態における電子透かし検出処理について説明する。   Next, digital watermark detection processing in the present embodiment will be described.

図6は、本発明の第1の実施の形態における電子透かし検出装置の構成を示す。   FIG. 6 shows the configuration of the digital watermark detection apparatus in the first embodiment of the present invention.

電子透かし検出装置400は、前述の電子透かし埋め込み装置200を用いて得られる電子透かし埋め込み信号に、平行移動、拡大・縮小、回転、アスペクト比変更、アフィン変換等の一次変換、一部切り取り、非可逆圧縮などの処理が施された信号から埋め込まれた電子透かしを検出するための装置である。   The digital watermark detection apparatus 400 converts the digital watermark embedding signal obtained by using the above-described digital watermark embedding apparatus 200 into a primary conversion such as translation, enlargement / reduction, rotation, aspect ratio change, affine transformation, partial cut, non- This is a device for detecting an embedded digital watermark from a signal subjected to processing such as lossless compression.

同図に示す電子透かし検出装置400は、一次変換パラメータ推定部401、幾何変換補正部402、平行移動量推定部403、埋め込み情報検出部404と、から構成される。   The digital watermark detection apparatus 400 shown in the figure includes a primary conversion parameter estimation unit 401, a geometric transformation correction unit 402, a parallel movement amount estimation unit 403, and an embedded information detection unit 404.

電子透かしの検出処理は、大きく次の段階を経て行われる。   The digital watermark detection process is performed through the following steps.

図7は、本発明の第1の実施の形態における電子透かし検出処理のフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart of digital watermark detection processing according to the first embodiment of the present invention.

ステップ101) 一次変換パラメータ推定:
一次変換パラメータ推定部401において、入力信号の405の自己相関値を算出し、自己相関値がピークをとる点を探索することにより、信号に与えられた変形の一次変換パラメータを推定し、推定一次変換パラメータ406を求める。
Step 101) Primary transformation parameter estimation:
The primary conversion parameter estimation unit 401 calculates an autocorrelation value 405 of the input signal, searches for a point where the autocorrelation value takes a peak, estimates a primary conversion parameter given to the signal, and estimates an estimated primary A conversion parameter 406 is obtained.

ステップ102) 一次変換による幾何補正:
幾何変換補正部402において、入力信号405に対し、ステップ101で推定された一次変換パラメータ406に対する逆変換を施し、信号を幾何的に補正する。
Step 102) Geometric correction by linear transformation:
In the geometric transformation correction unit 402, the input signal 405 is subjected to inverse transformation with respect to the primary transformation parameter 406 estimated in step 101 to geometrically correct the signal.

ステップ103)平行移動量推定:
平行移動量推定部403において、ステップ102で補正された幾何変換補正済み信号407に対して平行移動量の全探索を行うことで、信号に与えられた平行移動量を推定し、推定平行移動量408を求める。
Step 103) Parallel displacement estimation:
The parallel movement amount estimation unit 403 estimates the parallel movement amount given to the signal by performing a full search of the parallel movement amount with respect to the geometric transformation corrected signal 407 corrected in step 102, and the estimated parallel movement amount. 408 is obtained.

ステップ104) 埋め込み情報の検出:
埋め込み情報検出部404において、ステップ103で推定された推定平行移動量408に基づき、ステップ102で補正された幾何変換補正済み信号407から残りの埋め込み情報を検出し、透かし検出情報409を得る。
Step 104) Detection of embedded information:
The embedded information detection unit 404 detects the remaining embedded information from the geometric transformation corrected signal 407 corrected in step 102 based on the estimated parallel movement amount 408 estimated in step 103, and obtains watermark detection information 409.

埋め込み情報の検出は、例えば、前述の特許文献1に述べられているような、幾何変換検出対象係数行列を生成し、検出対象係数行列と埋め込み情報のシンボルに対応して電子透かし埋め込みで用いられたシンボル系列との相関値を求めることによってなされるものであってもよい。   The detection of embedding information, for example, generates a geometric transformation detection target coefficient matrix as described in Patent Document 1 described above, and is used in digital watermark embedding corresponding to the detection target coefficient matrix and symbols of the embedding information. It may be made by obtaining a correlation value with the symbol series.

上記の一次変換パラメータ推定処理を詳細に説明する。   The primary conversion parameter estimation process will be described in detail.

図8は、本発明の第1の実施の形態における一次変換パラメータ推定部の構成を示す。   FIG. 8 shows the configuration of the primary conversion parameter estimation unit in the first embodiment of the present invention.

同図に示す一次変換パラメータ推定部401は、自己相関関数値配列生成部501、固定フィルタ探索部502、90度ペア探索部503、詳細信号フィルタ探索部504、変換パラメータ推定部505とから構成される。   The primary transformation parameter estimation unit 401 shown in the figure includes an autocorrelation function value array generation unit 501, a fixed filter search unit 502, a 90-degree pair search unit 503, a detailed signal filter search unit 504, and a conversion parameter estimation unit 505. The

一次変換パラメータ推定部401による一次変換パラメータの推定の手順の例を以下に示す。   An example of the procedure for estimating the primary conversion parameter by the primary conversion parameter estimation unit 401 is shown below.

図9は、本発明の第1の実施の形態における一次変換パラメータの推定手順のフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart of the primary conversion parameter estimation procedure according to the first embodiment of the present invention.

ステップ201) まず入力された入力信号506に対し、自己相関関数値配列生成部501を用いて入力信号508の自己相関関数値配列508を計算する。   Step 201) First, the autocorrelation function value array 508 of the input signal 508 is calculated using the autocorrelation function value array generation unit 501 with respect to the input signal 506 inputted.

ここで、自己相関関数値配列とは、n次元の離散データとして与えられた入力信号の自己相関関数を計算し、得られたn次元データを配列に格納したものである。自己相関関数値配列508の例を図10に示す。改変として回転・拡大・縮小が加えられた2次元の画像信号(図10(a))に対して求められた自己相関関数値配列を、自己相関関数値の値を画像の輝度として表現したものが図10(b)である。ここで、入力信号に予め埋め込まれていたパターンの周期性から、自己相関関数値配列に格子状のピーク点が現れていることがわかる。   Here, the autocorrelation function value array is obtained by calculating an autocorrelation function of an input signal given as n-dimensional discrete data and storing the obtained n-dimensional data in the array. An example of the autocorrelation function value array 508 is shown in FIG. An autocorrelation function value array obtained for a two-dimensional image signal (FIG. 10 (a)) that has been rotated, enlarged, or reduced as a modification, and the value of the autocorrelation function value expressed as the luminance of the image Is FIG. 10 (b). Here, it can be seen from the periodicity of the pattern previously embedded in the input signal that lattice-like peak points appear in the autocorrelation function value array.

自己相関関数値配列508の計算方法は、例えば、「樋渡涓二編『画像工学ハンドブック』朝倉書店(1986) p.240」に記載されている。入力信号を離散フーリエ変換して得られたパワースペクトルを逆拡散フーリエ変換するなどの公知の手順が知られていた。   The calculation method of the autocorrelation function value array 508 is described in, for example, “Keiji Watanabe“ Image Engineering Handbook ”Asakura Shoten (1986) p. 240”. Known procedures such as despread Fourier transform of a power spectrum obtained by discrete Fourier transform of an input signal have been known.

また、本実施の形態では、信号に埋め込まれた埋め込み情報により構成されるパターンの自己相関ピークを検出することを目的としているが、信号に対して直接自己相関関数を計算して自己相関関数値配列を算出したのでは、埋め込まれたパターンに対する自己相関ピークが十分明確に現れない場合がある。そこで、目的の自己相関ピークを効率的に検出するため、自己相関関数値配列の計算の前に、入力信号506に対し、埋め込みパターンの周波数特性に応じたフィルタを適用するようにしてもよい。例えば、埋め込み情報が信号の高周波数領域に埋め込まれている場合には、高周波通過フィルタを適用し、更にクリッピング処理を施すようにしてもよい。高周波通過フィルタとしては例えば、図11のラプラシアンフィルタを用いてもよい。   In this embodiment, the purpose is to detect an autocorrelation peak of a pattern composed of embedded information embedded in a signal. When the array is calculated, the autocorrelation peak for the embedded pattern may not appear sufficiently clearly. Therefore, in order to efficiently detect the target autocorrelation peak, a filter corresponding to the frequency characteristic of the embedding pattern may be applied to the input signal 506 before calculating the autocorrelation function value array. For example, when the embedded information is embedded in the high frequency region of the signal, a high frequency pass filter may be applied and further clipping processing may be performed. For example, a Laplacian filter shown in FIG. 11 may be used as the high-frequency pass filter.

ステップ202) ステップ201で得られた自己相関関数値配列508に対し、固定フィルタ探索部502を用いて、上位N個の自己相関ピーク点を探索する。   Step 202) The top N autocorrelation peak points are searched for the autocorrelation function value array 508 obtained in Step 201 using the fixed filter search unit 502.

固定フィルタ探索部502では、ステップ201で得られた自己相関関数値配列508に対し、信号に埋め込まれた埋め込み情報により構成されるパターンの周波数分布と同様の周波数分布を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状を模倣した形状の固定のフィルタを用いて自己相関関数値配列508をフィルタリング処理し、上記の配列の中でフィルタリング後の信号の大きさが最も強い点から順に上位N個を選択してピーク点候補509として出力する。   The fixed filter search unit 502 uses the autocorrelation function value array 508 obtained in step 201 for the impulse response space of a filter having a frequency distribution similar to the frequency distribution of the pattern formed by the embedded information embedded in the signal. The autocorrelation function value array 508 is filtered using a fixed filter that imitates the shape in the region, and the top N pieces are selected in order from the point where the magnitude of the filtered signal is the strongest in the above array And output as a peak point candidate 509.

埋め込み情報により構成されるパターンが、後述する詳細フィルタ探索部504の説明の例に示すようなsinc関数に基づいた形状を持っている場合には、フィルタ形状としてsinc関数に基づく形状を模倣し、図12に示す形状のフィルタを用いてもよい。   When the pattern constituted by the embedded information has a shape based on the sinc function as shown in an example of the description of the detailed filter search unit 504 described later, the shape based on the sinc function is imitated as a filter shape, You may use the filter of the shape shown in FIG.

ここで模倣というのは、理想的なフィルタ形状に対し大まかな形状が似るように固定フィルタを構成することを指している。すなわち、後述の詳細フィルタ探索部504で行われるように、理想的なフィルタ形状は、自己相関関数値配列上の位置によって異なってくるが、それらを共通の固定形状のフィルタで代用するために、例えば、図12の理想的なsinc関数形状に対して、中心値が大きく、1ピクセル隔てた周囲の値が小さいような固定フィルタを構成することを指している。   Here, imitation means that the fixed filter is configured so that the rough shape is similar to the ideal filter shape. That is, the ideal filter shape varies depending on the position on the autocorrelation function value array, as performed by the detailed filter search unit 504 described later, but in order to substitute them with a common fixed shape filter, For example, this indicates that a fixed filter having a large center value and a small value around one pixel apart from the ideal sinc function shape shown in FIG.

自己相関関数値配列に現れるピーク点がどれだけ原点から離れているかは、信号に加えられた改変107における拡大・縮小の量と、埋め込まれたパターン(例えば、図5の透かしパターン301)の大きさとによって決まる。例えば、2次元の画像信号に繰り返し埋め込まれたパターンの場合で、パターンの1辺の長さがL、信号に加えられた改変107に0.5倍の縮小から1.5倍の拡大までが含まれるとすると、自己相関関数値配列において原点から距離0.5Lから1.5Lまでの範囲にあるピーク点を探索すればよい。   How far the peak point appearing in the autocorrelation function value array is from the origin depends on the amount of enlargement / reduction in the modification 107 added to the signal and the size of the embedded pattern (for example, the watermark pattern 301 in FIG. 5). It depends on Sato. For example, in the case of a pattern repeatedly embedded in a two-dimensional image signal, the length of one side of the pattern is L, and the modification 107 added to the signal ranges from 0.5 times reduction to 1.5 times enlargement. If included, it is only necessary to search for a peak point in a range from a distance of 0.5 L to 1.5 L from the origin in the autocorrelation function value array.

また、自己相関関数値の定義から自己相関関数値配列において原点対称な位置の自己相関関数値は共通であることから、自己相関関数値配列において2つの象限のみの探索を行えば十分である。   Further, since the autocorrelation function values at the origin symmetry position in the autocorrelation function value array are common from the definition of the autocorrelation function value, it is sufficient to search only two quadrants in the autocorrelation function value array.

例えば、固定フィルタ探索部502でのピーク点探索範囲を図13の太線で囲まれた枠内に限って行うようにしても構わない。   For example, the peak point search range in the fixed filter search unit 502 may be performed only within the frame surrounded by the thick line in FIG.

固定フィルタによるフィルタリング処理は、後述する詳細フィルタによる処理と比較して高速に処理することが可能であり、処理負荷の高い以降の処理において無駄な演算処理を行うことを回避することができ、効率的な一次変換パラメータの推定が可能となる。   The filtering process using the fixed filter can be performed at a higher speed than the process using the detailed filter described later, and it is possible to avoid performing unnecessary arithmetic processing in subsequent processes with a high processing load. It is possible to estimate a primary conversion parameter.

ステップ203) ステップ202で得られたN個のピーク点候補509に対して、90度ペア探索部503を用いて、原点から各点に対するベクトルが互いに直交し、かつ、上記ベクトルの長さが一致するような点のペアを探索し、信号に加えられた一次変換の基底ベクトルの表す基底ベクトル候補510として選択する。但し、想定される信号に対して与えられた改変の量に応じて、上記の直交関係、ベクトルの長さの一致についてマージンを持たせて判定を行ってもよい。   Step 203) Using the 90-degree pair search unit 503 for the N peak point candidates 509 obtained in Step 202, vectors for each point from the origin are orthogonal to each other, and the lengths of the vectors match. Such a pair of points is searched and selected as a basis vector candidate 510 represented by the basis vector of the primary transformation added to the signal. However, according to the amount of modification given to the assumed signal, the above-described orthogonal relationship and vector length matching may be determined with a margin.

基底ベクトル候補探索の概念を図14に示す。図14(a)、(b)それぞれにおいて、矩形領域全体が自己相関関数値配列508を表し、矢印の交点に原点があるとする。図14(a)の各点がステップ202で得られたピーク点候補とする。これらのピーク点候補の中から基底ベクトル候補510を選択した結果が図14(b)に示されており、ここでは2組の基底ベクトル候補が得られている。   The concept of the basis vector candidate search is shown in FIG. 14A and 14B, it is assumed that the entire rectangular area represents the autocorrelation function value array 508 and the origin is at the intersection of the arrows. Each point in FIG. 14A is a peak point candidate obtained in step 202. The result of selecting the basis vector candidate 510 from these peak point candidates is shown in FIG. 14B, and here, two sets of basis vector candidates are obtained.

90度ペア探索部503の具体的な実現例については後述する。   A specific implementation example of the 90-degree pair search unit 503 will be described later.

なお、ここでは、埋め込み情報により構成されるパターンが、信号に正方格子状をなすように埋め込まれている場合の例を示しているが、埋め込みが異なる形状(例えば長方形や平行四辺形状)に行われた場合には、上記の手順において直交関係の代わりに埋め込み形状によって定まる所定の角度、ベクトルの長さの一致の代わりに埋め込み形状によって定まる所定のベクトル長の比を持つ点を選択するようになっていてもよい。   Here, an example is shown in which the pattern constituted by the embedding information is embedded so as to form a square lattice pattern in the signal, but the embedding is performed in a different shape (for example, a rectangle or a parallelogram). In this case, in the above procedure, a point having a predetermined angle determined by the embedding shape instead of the orthogonal relationship and a ratio of a predetermined vector length determined by the embedding shape instead of matching the vector length is selected. It may be.

ステップ204) ステップ203で得られた基底ベクトル候補510に対して、詳細フィルタ探索部504を用いてより詳細に候補を絞り込む。具体的には基底ベクトル候補中の各点の周囲の自己相関関数値に対して、予め信号に埋め込まれたパターンの周波数分布と同様の周波数分布を持つインパルス応答の空間領域での形状を持つフィルタを用いて各点に対応する評価値を算出する。各基底ベクトル候補について、基底ベクトル候補に含まれる2点の上記評価値の和を求め、和の値の大きい上位M組の基底ベクトル候補を選択し、推定基底ベクトル511とする。   Step 204) Using the detailed filter search unit 504, the candidates are narrowed down in more detail for the basis vector candidates 510 obtained in Step 203. Specifically, a filter having a shape in the spatial region of an impulse response having a frequency distribution similar to the frequency distribution of the pattern embedded in the signal in advance for the autocorrelation function value around each point in the basis vector candidate Is used to calculate an evaluation value corresponding to each point. For each base vector candidate, the sum of the above two evaluation values included in the base vector candidate is obtained, and the upper M sets of base vector candidates having a large sum are selected and set as an estimated base vector 511.

詳細フィルタ探索504の具体的な実現例については後述する。   A specific implementation example of the detailed filter search 504 will be described later.

ステップ205) 変換パラメータ推定部505を用いて、ステップ204で得られた推定基底ベクトル511に基づいて信号に加えられた改変の一次変換パラメータを算出する。具体的には、信号に改変が加えられていないと仮定した場合の基底ベクトル位置(図15(a))がステップ204で得られた基底ベクトル(例えば、図15(b))、もしくは、その原点に対する対称点から構成されるいずれかのベクトルの組に変換されるような一次変換パラメータを求めればよく、この例の場合、ステップ204で得られた基底ベクトルが(x、y)、(x、y)であるとき、推定一次変換パラメータ行列は、 Step 205) Using the conversion parameter estimation unit 505, the modified primary conversion parameter added to the signal is calculated based on the estimated basis vector 511 obtained in Step 204. Specifically, the base vector position (FIG. 15 (a)) assuming that the signal has not been altered is the base vector obtained in step 204 (for example, FIG. 15 (b)), or It is only necessary to obtain a primary transformation parameter that can be transformed into any set of vectors composed of symmetry points with respect to the origin. In this example, the basis vector obtained in step 204 is (x 1 , y 1 ), When (x 2 , y 2 ), the estimated primary transformation parameter matrix is

の4種類となる。 There are four types.

ここで、埋め込み情報検出部404が、信号が鏡像及び90度回転されたものであっても埋め込み情報の検出が行えるように構成されているならば、上記行列のうち1通りのみを推定一次変換パラメータとして出力するようにしてもよい。   Here, if the embedded information detection unit 404 is configured to be able to detect embedded information even if the signal is a mirror image and a 90-degree rotated signal, only one of the above matrices is estimated and linearly converted. You may make it output as a parameter.

なお、ここでは、埋め込み情報により構成されるパターンが、信号に正方格子状をなすように埋め込まれている場合の例を示しているが、埋め込みが異なる形状(例えば長方形や平行四辺形)に行われた場合には、信号に改変が加えられていないと仮定した場合の基底ベクトル位置が図15(a)とは異なった物となってくることに対応し、上記の推定一次変換パラメータ行列の計算式が他の形に変化していくことはいうまでもない。   Here, an example is shown in which the pattern constituted by the embedding information is embedded so as to form a square lattice shape in the signal. However, the embedding information is arranged in different shapes (for example, a rectangle or a parallelogram). In this case, the basis vector position when it is assumed that the signal has not been modified is different from that shown in FIG. It goes without saying that the calculation formula changes to other forms.

上記で定められた推定一次変換パラメータ507を、一次変換パラメータ推定部401の出力として出力する。   The estimated primary conversion parameter 507 determined above is output as the output of the primary conversion parameter estimation unit 401.

次に、90度ペア探索部503の実現例を説明する。   Next, an implementation example of the 90-degree pair search unit 503 will be described.

90度ペア探索部503は、具体的には次のような手順を実施することで実現できる。   Specifically, the 90-degree pair search unit 503 can be realized by performing the following procedure.

図16は、本発明の第1の実施の形態における90度ペア探索部の実現例のフローチャートである。   FIG. 16 is a flowchart of an implementation example of the 90-degree pair search unit in the first embodiment of the present invention.

ステップ1201) 90度ペア探索部503の出力値である基底ベクトル候補を蓄積する集合λを空集合とし、ηを固定フィルタ探索部502で得られたピーク点の候補509の集合ξと等しい集合とする。   Step 1201) A set λ for accumulating basis vector candidates, which is an output value of the 90-degree pair search unit 503, is an empty set, and η is a set equal to a set ξ of peak point candidates 509 obtained by the fixed filter search unit 502 To do.

ステップ1202) 集合ηから一つのピーク点候補x”を任意に取り出し、ηからは今取り出したx”を取り除く。   Step 1202) One peak point candidate x ″ is arbitrarily extracted from the set η, and x ″ just extracted is removed from η.

ステップ1203) x”を反時計回りに90度回転した位置zを求める。   Step 1203) A position z obtained by rotating x ″ by 90 degrees counterclockwise is obtained.

ステップ1204) ξからx”を除いた要素の集合をζとする。   Step 1204) Let ζ be a set of elements obtained by removing x ″ from ξ.

ステップ1205) ζから一つのピーク点候補y”を任意に取り出し、ζからは今取り出したy”を取り除く。   Step 1205) One peak point candidate y ″ is arbitrarily extracted from ζ, and y ″ just extracted is removed from ζ.

ステップ1206) y”がzの近傍に存在するかどうかを判定する。近傍かどうかの判定基準は、信号に対する改変107としてどの程度の量のアスペクト比変更などの改変が行われた場合まで一次変換パラメータの推定を可能とするかに応じて広がりを持った領域内に存在するかどうかを判定基準とする。   Step 1206) It is determined whether or not y ″ exists in the vicinity of z. The criterion for determining whether or not y ″ is near is the primary conversion until a modification such as an aspect ratio change is performed as modification 107 for the signal. The determination criterion is whether or not the parameter exists within a wide area depending on whether the parameter can be estimated.

近傍かどうかの具体的な判定基準については後述する。   Specific criteria for determining whether or not it is close will be described later.

ステップ1207) y”がzの近傍と判定された場合は、(x”,y”)の組をλに追加する。   Step 1207) If y ″ is determined to be in the vicinity of z, a set of (x ″, y ″) is added to λ.

ステップ1208) ζが空になったかを判定し、空でなければ空になるまでステップ1205からステップ1208までを繰り返す。   Step 1208) It is determined whether or not ζ is empty. If it is not empty, steps 1205 to 1208 are repeated until empty.

ζが空になった場合は、ステップ1209に移行する。   If ζ becomes empty, the process proceeds to step 1209.

ステップ1209) ηが空になったかを判定し、空でなければηが空になるまでステップ1202からステップ1209を繰り返す。   Step 1209) It is determined whether or not η is empty. If it is not empty, Steps 1202 to 1209 are repeated until η becomes empty.

ηが空になった場合は、ステップ1210に移行する。   If η becomes empty, the process proceeds to step 1210.

ステップ1210) それまでにλに蓄積された基底ベクトル候補510を出力して終了する。   Step 1210) The basis vector candidates 510 accumulated so far in λ are output and the process ends.

ここで、ピーク点候補509が、自己相関関数配列508中でy>0の範囲に限られるように固定フィルタ探索部502が構成されているならば、ηはx>0、y>0の範囲に限定して選択すれば十分であり、ステップ1201においてη←ξとする代わりに
η←{(x,y)│(x,y)∈ξかつx>0かつy>0}
とされていれば効率がよい。ピーク点候補509の存在範囲とステップ1203での回転方向に対応して、ここで限定して選択すべき範囲が変わってくることは言うまでもない。
Here, if the fixed filter search unit 502 is configured such that the peak point candidates 509 are limited to the range of y> 0 in the autocorrelation function array 508, η is in the range of x> 0 and y> 0. It is sufficient that the selection is limited to η ← {(x, y) | (x, y) εξ and x> 0 and y> 0} instead of η ← ξ in step 1201.
If it is said, it is efficient. Needless to say, the range to be selected here is limited in accordance with the existence range of the peak point candidate 509 and the rotation direction in step 1203.

なお、上記の集合λ、η、ζ、ξは、メモリ等の記憶手段(図示せず)に格納されるものとする。   It is assumed that the above sets λ, η, ζ, ξ are stored in storage means (not shown) such as a memory.

上記のステップ1206における近傍の判定方法について、以下に説明する。   The neighborhood determination method in step 1206 will be described below.

図17は、本発明の第1の実施の形態における90度ペア探索における近傍の定義の例を示す。   FIG. 17 shows an example of the neighborhood definition in the 90-degree pair search in the first embodiment of the present invention.

図17(a)において、信号に対する改変107としてアスペクト比変更を含まない改変1301がなされた場合に、自己相関関数値配列508のピークが表す基底ベクトルをx及びyで表す。また、信号に対する改変107として、上記の改変1301の前後にアスペクト比変更を更に加えた改変1302がなされた場合に、自己相関関数値配列508のピークが表す基底ベクトルをx”及びy”で表す。また、x”を90度回転された位置をzとする。   In FIG. 17A, when the modification 1301 that does not include the aspect ratio change is performed as the modification 107 to the signal, the basis vectors represented by the peaks of the autocorrelation function value array 508 are represented by x and y. Further, as a modification 107 to the signal, when a modification 1302 in which an aspect ratio change is further added before and after the modification 1301, the basis vectors represented by the peaks of the autocorrelation function value array 508 are represented by x ″ and y ″. . Further, a position where x ″ is rotated by 90 degrees is set as z.

ここで、改変1302が加えられた場合に、実際にピーク点候補509として観測されるピーク点はx”やy”であるから、ステップ1206においては、想定されるアスペクト比変更の範囲でzとy”がとりうる位置関係の範囲内であれば近傍にあると判断することができる。   Here, since the peak point actually observed as the peak point candidate 509 is x ″ and y ″ when the modification 1302 is added, in step 1206, z and If y ″ is within the range of possible positional relationships, it can be determined that it is in the vicinity.

改変1302において、改変1301の前後に行われるアスペクト比変更をそれぞれ下記のA,Bに表す。   In the modification 1302, the aspect ratio changes performed before and after the modification 1301 are respectively represented by A and B below.

とすると、y”はzを用いて次のように表される。 Then, y ″ is expressed as follows using z.

α,βが1−a≦α≦1+a,1−b≦β≦1+b(但し、0<a<1,0<b<1)を動くとき、z=(x,y)に対してy”=(x,y)が動く範囲は図17(b)の双曲線と直線に囲まれた領域になる。 When α and β move 1−a ≦ α ≦ 1 + a, 1−b ≦ β ≦ 1 + b (where 0 <a <1, 0 <b <1), z = (x 0 , y 0 ) The range in which y ″ = (x 1 , y 1 ) moves is a region surrounded by a hyperbola and a straight line in FIG.

従って、ステップ1206においては、与えられたy”,zに対して、y”がzを囲む図17(b)の領域内に存在する場合に近傍にあると判定すればよい。   Accordingly, in step 1206, it is sufficient to determine that y ″ is present in the vicinity of y ″, z in the region of FIG. 17B surrounding z.

なお、領域の判定を簡略化するため、図17(b)の領域をおおよそ含むような他の図形領域、例えば、台形領域や扇形領域等を定め、その範囲で近傍の判定を行うようになっていてもよい。さらに、演算を高速に処理するために判定を整数演算だけで行えるように式を変形して処理を行ってもよいことは言うまでもない。例えば、図17(c)の曲線で囲まれた扇形を切り取ったような領域をもって判定するとするならば、次式F,F,F,Fの正負で判断するようにされていてもよい。 In order to simplify the determination of the area, another graphic area that roughly includes the area shown in FIG. 17B, for example, a trapezoid area, a sector area, or the like is defined, and the vicinity is determined within that area. It may be. Furthermore, it goes without saying that the processing may be performed by modifying the expression so that the determination can be performed only by integer arithmetic in order to process the operation at high speed. For example, if the determination is made with an area cut out of the fan shape surrounded by the curve in FIG. 17C, the determination is made based on the positive / negative of the following formulas F 1 , F 2 , F 3 , and F 4. Also good.

=b x−(b−b
=b x−(b+b
=(a+a(x +y )−a (x+y
=(a−a(x +y )−a (x+y
但し、α=1/α’、1−a’≦α’≦1+a’とし、a’=a/a,b−b/b,a,a,b,bは整数とする。
F 1 = b m 2 y 0 x- (b m -b n) 2 x 0 y
F 2 = b m 2 y 0 x- (b m + b n) 2 x 0 y
F 3 = (a m + a n) 2 (x 0 2 + y 0 2) -a m 2 (x 2 + y 2)
F 4 = (a m -a n ) 2 (x 0 2 + y 0 2) -a m 2 (x 2 + y 2)
However, α = 1 / α ', 1-a' and ≦ α '≦ 1 + a' , a '= a n / a m, b-b n / b m, a n, a m, b n, b m are It is an integer.

次に、詳細フィルタ探索部504の実現例を説明する。   Next, an implementation example of the detailed filter search unit 504 will be described.

自己相関関数値配列503は、元の信号に対するパワースペクトルの逆フーリエ変換として表されることから、自己相関関数値の周波数分布は信号に埋め込まれた透かしパターン(例えば、図5の透かしパターン301)の持つ周波数帯域形状と同様になることは自明である。特に、繰り返しタイリングして埋め込まれた透かしパターンの場合、自己相関関数値には周期的なインパルス状ピークが現れる。   Since the autocorrelation function value array 503 is represented as an inverse Fourier transform of the power spectrum with respect to the original signal, the frequency distribution of the autocorrelation function value is a watermark pattern embedded in the signal (for example, the watermark pattern 301 in FIG. 5). It is obvious that the frequency band shape is similar to that of. In particular, in the case of a watermark pattern embedded by repeated tiling, a periodic impulse-like peak appears in the autocorrelation function value.

空間領域で繰り返すパターンのフーリエ変換は、周波数領域では疎に繰り返されるインパルス状の周波数分布になることが一般的に知られており、図18の埋め込みパターンを繰り返しタイリングした埋め込みパターン(d)の周波数分布は、同図の(c)のようになる。   It is generally known that the Fourier transform of a pattern repeated in the spatial domain has an impulse-like frequency distribution that is sparsely repeated in the frequency domain, and the embedded pattern (d) obtained by repeatedly tiling the embedded pattern in FIG. The frequency distribution is as shown in FIG.

観測される自己相関関数値配列508が、信号に対する改変107を受けたものであることを考えると、改変のない場合の基底ベクトル位置(x,y)が(x,y)に移される改変量A(x,y)に対応した周波数領域での改変量B(x,y)を考え、元の周波数領域形状(c)をB(x,y)で変換させ、パワースペクトル化した形状(g)が、自己相関関数値(h)の周波数分布となることがわかる。よって上記形状(g)の帯域通過フィルタを用いて自己相関関数値配列508をフィルタリングして得られる信号値の大きさによって、自己相関関数値配列508に図18の(h)のようなピークが現れているかどうかを判断することができる。 Considering that the observed autocorrelation function value array 508 has undergone modification 107 to the signal, the base vector position (x 0 , y 0 ) without modification is moved to (x, y). Considering the modification amount B (x, y) in the frequency domain corresponding to the modification amount A (x, y) , the shape obtained by converting the original frequency domain shape (c) with B (x, y) and converting it to a power spectrum It can be seen that (g) is the frequency distribution of the autocorrelation function value (h). Therefore, a peak as shown in (h) of FIG. 18 appears in the autocorrelation function value array 508 depending on the magnitude of the signal value obtained by filtering the autocorrelation function value array 508 using the bandpass filter having the shape (g). It can be judged whether it is appearing.

従って、詳細フィルタ探索部504に入力された基底ベクトル候補510のそれぞれに対して、基底ベクトル候補の位置に対応して変換された周波数領域での形状(g)を持つ帯域通過フィルタを構成し、自己相関関数値配列生成部501で計算過程で得られたパワースペクトルをフィルタリングした後に、逆フーリエ変換を施し、基底ベクトル位置の信号強度を持って各基底ベクトル候補510の評価値とすればよい。   Therefore, for each of the basis vector candidates 510 input to the detailed filter search unit 504, a bandpass filter having a shape (g) in the frequency domain transformed corresponding to the position of the basis vector candidate is configured. After the power spectrum obtained in the calculation process is filtered by the autocorrelation function value array generation unit 501, inverse Fourier transform is performed, and the evaluation value of each base vector candidate 510 is obtained with the signal intensity at the base vector position.

次に、図7のステップ103の平行移動量推定の具体的な動作を説明する。   Next, a specific operation of the parallel movement amount estimation in step 103 of FIG. 7 will be described.

平行移動量推定部403における平行移動量推定は、次のように構成することができる。   The parallel movement amount estimation in the parallel movement amount estimation unit 403 can be configured as follows.

例えば、2次元の画像信号に対する透かし埋め込みの場合を考える。図5のように透かしパターンが信号中に繰り返し埋め込まれているため、透かしパターン301の大きさがn×nであれば、(0,0)から(n−1,n−1)の平行移動量の全てに対して電子透かしの検出を試行し、検出できたときの平行移動量をもって、改変107として与えられた平行移動量とすればよい。   For example, consider the case of watermark embedding for a two-dimensional image signal. Since the watermark pattern is repeatedly embedded in the signal as shown in FIG. 5, if the size of the watermark pattern 301 is n × n, the parallel movement from (0, 0) to (n−1, n−1). The detection of digital watermark is attempted for all of the amounts, and the amount of translation when detected can be set as the amount of translation given as the modification 107.

ここで、電子透かしの検出の試行により検出できたかどうかの判断は、検出結果の精度を示す値が所定の閾値を越えているかどうかで判断してもよい。また、上記検出結果の精度を表す値が最大となったときの平行移動量を持って検出できたと判断してもよい。例えば、前述の特許文献1の第2の実施例において述べられているようなシンボル検出部を用いて電子透かしの検出を行う場合には、上記特許文献1におけるシンボル系列と検出対象系列との相関値を上記検出結果の精度を表す値として用いても良い。   Here, the determination as to whether or not the digital watermark has been detected by the trial of the digital watermark may be determined based on whether or not the value indicating the accuracy of the detection result exceeds a predetermined threshold. Further, it may be determined that the detection can be performed with the amount of parallel movement when the value representing the accuracy of the detection result is maximized. For example, when digital watermark detection is performed using a symbol detection unit as described in the second embodiment of Patent Document 1, the correlation between the symbol sequence and the detection target sequence in Patent Document 1 is described above. A value may be used as a value representing the accuracy of the detection result.

図19は、本発明の第1の実施の形態における平行移動量推定部の動作のフローチャートである。   FIG. 19 is a flowchart of the operation of the parallel movement amount estimation unit in the first embodiment of the present invention.

ステップ1501,1502,1503) 検出結果精度の最大値を保存する変数max及びオフセット位置x、yを0に初期化する。但し、検出結果精度が負数も取りうるように構成されている場合は、maxに検出結果精度が取りうる最小の値を設定する。   Steps 1501, 1502, 1503) The variable max and the offset positions x and y for storing the maximum value of the detection result accuracy are initialized to zero. However, if the detection result accuracy can be a negative number, the minimum value that can be obtained the detection result accuracy is set to max.

ステップ1504) 信号に対する改変107として(x,y)の平行移動が行われていると仮定した場合の透かし検出を実施し、検出結果の精度を表す値をpに代入する。   Step 1504) Watermark detection is performed when it is assumed that (x, y) translation is performed as the modification 107 for the signal, and a value representing the accuracy of the detection result is substituted into p.

ステップ1505) pがmaxよりも大きいかどうか判定し、大きくない場合はステップ1508に移行する。大きい場合はステップ1506に移行する。   Step 1505) It is determined whether p is larger than max. If not larger, the process proceeds to Step 1508. If larger, the process proceeds to step 1506.

ステップ1506) maxにpを代入し、そのときの平行移動量x,yをそれぞれmx,myに代入して保存する。   Step 1506) p is substituted into max, and the parallel movement amounts x and y at that time are substituted into mx and my, respectively, and stored.

ステップ1507) さらに、maxが予め決められた所定の閾値を越えているかを判定し、超えている場合はステップ1513に移行する。越えていない場合はステップ1508に移行する。   Step 1507) Further, it is determined whether or not max exceeds a predetermined threshold value, and if it exceeds, the process proceeds to Step 1513. If not, the process proceeds to step 1508.

ステップ1508) 横方向のオフセットxに変位dxを加える。ピクセル単位に変更移動量を推定する場合はdxは1でよい。   Step 1508) Add displacement dx to lateral offset x. When the change movement amount is estimated in pixel units, dx may be 1.

ステップ1509) xがn未満の場合はステップ1504に戻り、xがnに達するまでステップ1504〜ステップ1508を繰り返す。   Step 1509) If x is less than n, return to Step 1504 and repeat Step 1504 to Step 1508 until x reaches n.

ステップ1510) 縦方向のオフセットyにdyを加える。ピクセル単位に平行移動量を推定する場合は、dyは1でよい。   Step 1510) Add dy to the vertical offset y. When estimating the amount of translation in pixel units, dy may be 1.

ステップ1511) yがn未満の場合はステップ1503に戻り、yがnに達するまでステップ1503〜ステップ1510を繰り返す。   Step 1511) If y is less than n, the process returns to Step 1503, and Steps 1503 to 1510 are repeated until y reaches n.

yがnに達した場合には、ステップ1512で最大の検出結果精度値を与えた平行移動量mx,myを推定平行移動量408として出力する。   When y reaches n, the parallel movement amounts mx and my giving the maximum detection result accuracy value in step 1512 are output as the estimated parallel movement amount 408.

ステップ1507において、maxが閾値を越えていた場合に、ステップ1513〜ステップ1521の手順によって、全ての平行移動量を探索することなしに推定平行移動量を決定するようになっていてもよい。   In step 1507, when max exceeds the threshold value, the estimated parallel movement amount may be determined without searching for all the parallel movement amounts by the procedure of steps 1513 to 1521.

ステップ1513,1514) 変位量xx,yyにそれぞれ−kを代入する。   Steps 1513 and 1514) -k is substituted for the displacement amounts xx and yy, respectively.

ステップ1515) 信号に対する改変107として(x+xx、y+yy)の平行移動が行われていると仮定した場合の透かし検出を実施し、検出結果の精度を表す値をpに代入する。   Step 1515) Watermark detection is performed when it is assumed that (x + xx, y + yy) has been translated as the modification 107 for the signal, and a value representing the accuracy of the detection result is substituted into p.

ステップ1516)pがmaxよりも大きいかどうかを判定し、大きくない場合はステップ1518に移行する。大きい場合は、ステップ1517に移行する。   Step 1516) It is determined whether or not p is larger than max. If larger, the process proceeds to step 1517.

ステップ1517) maxにpを代入し、そのときの平行移動量x+xx,y+yyをそれぞれmx,myに代入して保存する。   Step 1517) Substituting p for max, and substituting the parallel movement amounts x + xx and y + yy for mx and my, respectively, and storing them.

ステップ1518) 横方向の変位量xxに変位dxを加える。ピクセル単位に平行移動量を推定する場合はdxは1でよい。   Step 1518) The displacement dx is added to the lateral displacement xx. When estimating the amount of translation in pixel units, dx may be 1.

ステップ1519) xxがk以下の場合は、ステップ1515に戻り、xxがkに達するまでステップ1515〜ステップ1518を繰り返す。   Step 1519) If xx is less than or equal to k, the process returns to Step 1515, and Steps 1515 to 1518 are repeated until xx reaches k.

ステップ1520) 縦方向の変位量yyにdyを加える。ピクセル単位に平行移動量を推定する場合はdyは1でよい。   Step 1520) Add dy to the longitudinal displacement yy. When estimating the amount of translation in pixel units, dy may be 1.

ステップ1521) yyがk以下の場合は、ステップ1514に戻り、yyがkに達するまでステップ1514〜ステップ1520を繰り返す。   Step 1521) If yy is less than or equal to k, return to Step 1514 and repeat Step 1514 to Step 1520 until yy reaches k.

yyがkに達した場合には、ステップ1513〜ステップ1521によって、閾値を越えたオフセット位置(x,y)の近傍について検出を実施し、その中で最大を採った平行移動量を以て推定平行移動量とすることで、効率的に推定平行移動量を決定することができる。   When yy reaches k, detection is performed in the vicinity of the offset position (x, y) exceeding the threshold value in steps 1513 to 1521, and the estimated parallel movement is determined with the maximum amount of parallel movement among them. By setting the amount, the estimated parallel movement amount can be determined efficiently.

さらに、前述の特許文献1に述べられているように、電子透かし情報を複数のシンボルに分割して信号を埋め込んでいる場合は、複数のシンボルのうちの1つについて、上記の平行移動量探索を実施し、その結果得られた平行移動量を推定平行移動量408として出力し、残りのシンボルの検出処理は埋め込み情報検出部404で実施することで、効率的に電子透かしの検出を行うことができる。   Further, as described in Patent Document 1 described above, when the digital watermark information is divided into a plurality of symbols and a signal is embedded, the above-described parallel movement amount search is performed on one of the plurality of symbols. And the resulting parallel movement amount is output as the estimated parallel movement amount 408, and the detection processing of the remaining symbols is performed by the embedded information detection unit 404, thereby efficiently detecting the digital watermark. Can do.

[第2の実施の形態]
本実施の形態では、前述の第1の実施の形態における詳細フィルタ探索部504を、より効率的に処理するための構成例を説明する。
[Second Embodiment]
In the present embodiment, a configuration example for more efficiently processing the detailed filter search unit 504 in the first embodiment will be described.

用語の定義、詳細フィルタ探索部503以外の構成については第1の実施の形態と同様である。   The definition of terms and the configuration other than the detailed filter search unit 503 are the same as those in the first embodiment.

上記の第1の実施の形態における詳細フィルタ探索部504の実現方法では、基底ベクトルの候補それぞれに対して逆フーリエ変換処理を実施する必要があるために処理に非常の時間がかかる上、パターンの繰り返しに対応して決まる周波数分布でのインパルス状ピークの繰り返し形状を持つフィルタは、離散フーリエ変換の丸め誤差の問題から精度よく構成することが困難であるという問題がある。   In the realization method of the detailed filter search unit 504 in the first embodiment described above, since it is necessary to perform inverse Fourier transform processing on each of the basis vector candidates, the processing takes a very long time, and the pattern A filter having a repetitive shape of an impulse-like peak with a frequency distribution determined corresponding to repetition has a problem that it is difficult to configure with high accuracy due to a rounding error problem of the discrete Fourier transform.

そこで、周波数領域でのフィルタリングを行う代わりに空間領域の候補点周囲の所定の範囲に対してフィルタリングを行うことで、より効率的に詳細フィルタ探索部504を実現してもよい。   Therefore, the detailed filter search unit 504 may be more efficiently realized by performing filtering on a predetermined range around candidate points in the spatial domain instead of performing filtering in the frequency domain.

以下に、2次元信号に対する詳細フィルタ探索を例に説明する。   A detailed filter search for a two-dimensional signal will be described below as an example.

埋め込みパターンが図18(a)のような周波数分布を持っている場合、回転のみ加えられた後の自己相関関数値(図20の(a))に現れる個々のピークは、図20(b)のような周波数分布を持つ。矩形領域通過ローパスフィルタのインパルス応答がsinc関数   When the embedding pattern has a frequency distribution as shown in FIG. 18A, individual peaks appearing in the autocorrelation function value (FIG. 20A) after only rotation is applied are shown in FIG. It has a frequency distribution like The impulse response of a low-pass filter passing through a rectangular area is the sinc function

となることから、ピークの空間領域での形状は、図20(c)のようなsinc関数の形状となる。但し、図20(c)は簡略化のため一次元で表現している。 Therefore, the shape of the peak in the space region is a sinc function shape as shown in FIG. However, FIG. 20C is expressed in one dimension for simplification.

また、自己相関関数値配列508に現れる自己相関ピークの形状は、信号に埋め込まれた透かしパターン(例えば、図5の透かしパターン301)が、信号に対する改変107に伴ってどれだけ拡縮されているかによってなだらかになったり鋭くなったりする。これは拡縮によって透かしの情報の埋め込まれている周波数帯域がシフトすることによる。この様子を図20(d)〜(f)に示す。   Further, the shape of the autocorrelation peak appearing in the autocorrelation function value array 508 depends on how much the watermark pattern embedded in the signal (for example, the watermark pattern 301 in FIG. 5) is enlarged or reduced by the modification 107 to the signal. It becomes gentle and sharp. This is because the frequency band in which the watermark information is embedded is shifted by scaling. This is shown in FIGS. 20 (d) to 20 (f).

0.5倍に縮小され回転を加えられた後の自己相関ピーク(図20(d))に基底ベクトルとして現れる個々のピークは、図20(e)のような周波数分布を持ち、その結果、ピークの空間領域での形状は図20(f)のように、1.0倍の時よりも鋭敏なsinc関数の形状となる。また、これらの2次元空間での形状は、信号に加えられた回転と同じだけ回転した形となっている。   Each peak appearing as a basis vector in the autocorrelation peak (FIG. 20D) after being reduced by 0.5 times and rotated has a frequency distribution as shown in FIG. 20E, and as a result, As shown in FIG. 20 (f), the shape of the peak in the spatial region becomes a shape of a sinc function that is more sensitive than when it is 1.0 times. In addition, the shapes in these two-dimensional spaces are rotated by the same amount as the rotation applied to the signal.

従って、理論的なピーク形状は、自己相関ピークの出現する位置に対応する改変量毎に決まるsinc関数の形状で表現できることになる。   Therefore, the theoretical peak shape can be expressed by the shape of a sinc function determined for each modification amount corresponding to the position where the autocorrelation peak appears.

図18(a)の周波数分布に対する空間領域形状は、矩形領域通過ローパスフィルタを組み合わせることで、逆フーリエ変換なしにsinc関数を用いて容易かつ高速に求めることができる。すなわち、埋め込みパターンの周波数分布(図18(a))を持つフィルタを、複数の矩形領域通過型ローパスフィルタの並列型及び直列型のフィルタとして考え、さらに、並列型、直列型フィルタのインパルス応答は、空間領域における各フィルタのインパルス応答の和及び積で表現されることから、目的の理論的ピーク形状は各矩形領域通過型ローパスフィルタのインパルス応答であるsinc関数形状の和及び積の演算のみで求めることができる。   The spatial domain shape for the frequency distribution in FIG. 18A can be easily and quickly obtained using a sinc function without inverse Fourier transform by combining a rectangular domain pass low-pass filter. That is, a filter having a frequency distribution of an embedding pattern (FIG. 18A) is considered as a parallel type and a series type filter of a plurality of rectangular area pass type low pass filters. Further, the impulse response of the parallel type and the series type filter is Therefore, the theoretical peak shape of interest can be obtained only by calculating the sum and product of the sinc function shapes, which are the impulse responses of the respective rectangular area passing low-pass filters. Can be sought.

さらに、対象としているピーク点位置に応じた回転量及び拡大縮小量に応じて、空間領域での回転、拡大縮小の座標変換を行うことで、目的の理論的ピーク形状を求めることができる。   Furthermore, the target theoretical peak shape can be obtained by performing coordinate conversion for rotation and enlargement / reduction in the spatial domain according to the rotation amount and enlargement / reduction amount corresponding to the target peak point position.

なお、演算で用いられるsinc関数の範囲は対象の周波数範囲によって限られているため、sinc関数値はルックアップテーブルの形で表現することもでき、その場合さらに高速な処理が可能となる。   Since the range of the sinc function used in the calculation is limited by the target frequency range, the sinc function value can also be expressed in the form of a look-up table, and in this case, higher speed processing is possible.

上記で得られた理論的ピーク形状を用い、基底ベクトル候補510の各点に対して、候補点位置に応じた理論的な空間形状と各点の周囲の所定の領域の自己相関関数値との相関値を求めるようなフィルタリングを行うことで、基底ベクトル候補それぞれに対する逆フーリエ変換を必要とせずに、空間領域での相関演算のみにより効率的に評価値を求めることができる。例えば、図21(a)の自己相関関数値配列1701に対し、候補点位置に応じて決まる理論的周波数分布から得られるピーク形状1702との相関値を求める。図21は、1次元信号の例を示しているが、n次元の信号の場合でも同様であることは言うまでもない。   Using the theoretical peak shape obtained above, for each point of the basis vector candidate 510, the theoretical spatial shape corresponding to the candidate point position and the autocorrelation function value of a predetermined region around each point By performing the filtering for obtaining the correlation value, it is possible to efficiently obtain the evaluation value only by the correlation calculation in the spatial domain without requiring the inverse Fourier transform for each of the basis vector candidates. For example, the correlation value with the peak shape 1702 obtained from the theoretical frequency distribution determined according to the candidate point position is obtained for the autocorrelation function value array 1701 in FIG. FIG. 21 shows an example of a one-dimensional signal, but it goes without saying that the same applies to an n-dimensional signal.

さらに、自己相関関数値系列508は、離散的な点の集合として表現されるため、基底ベクトル候補510も格子点の上の点として与えられるが、本当の基底ベクトル位置は格子点の中間位置にある場合もあり、基底ベクトル候補510の各点に対して微小のズレ量を考え、ズレ量を動かしたときにピーク形状と自己相関関数値配列との相関値が最大となるズレ量を求め、改めて基底ベクトル候補点として定めることでより精度の高い基底ベクトルを求めるようにしてもよい。例えば、図21(b)の自己相関関数値配列1704に対し、基底ベクトル候補点から左方向に微小にずれた位置をピークとする理論的ピーク形状1705との相関値を求めるものである。   Furthermore, since the autocorrelation function value series 508 is expressed as a set of discrete points, the basis vector candidate 510 is also given as a point above the lattice point, but the true basis vector position is at an intermediate position of the lattice point. In some cases, a small amount of deviation is considered for each point of the basis vector candidate 510, and when the amount of deviation is moved, a deviation amount that maximizes the correlation value between the peak shape and the autocorrelation function value array is obtained. A base vector with higher accuracy may be obtained by redefining it as a base vector candidate point. For example, with respect to the autocorrelation function value array 1704 in FIG. 21B, a correlation value with the theoretical peak shape 1705 having a peak at a position slightly shifted leftward from the base vector candidate point is obtained.

二次元信号の場合には、基底ベクトル候補510の各点について、x方向及びy方向に例えば格子点間隔aの1/10のサブピクセルを単位に順に変位させ、各位置においてそれぞれピーク点が存在すると仮定したときの理論的ピーク形状と、観測された自己相関値との相関を、元の基底ベクトル候補の点の周囲の格子点について畳み込み演算により求め、相関値の最も大きいものを評価値とすればよい。また、そのときの変位量を以て、基底ベクトル候補の位置を補正してもよい。   In the case of a two-dimensional signal, for each point of the basis vector candidate 510, for example, 1/10 subpixels of the lattice point interval a are sequentially displaced in the x direction and the y direction, and a peak point exists at each position. Then, the correlation between the theoretical peak shape on the assumption and the observed autocorrelation value is obtained by convolution operation on the lattice points around the original base vector candidate point, and the one with the largest correlation value is determined as the evaluation value. do it. Further, the position of the basis vector candidate may be corrected using the displacement amount at that time.

[第3の実施の形態]
本実施の形態では、前述の第1及び第2の実施の形態における一次変換パラメータ推定部401をより高精度に処理するための構成例を以下に示す。
[Third Embodiment]
In the present embodiment, a configuration example for processing the primary conversion parameter estimation unit 401 in the first and second embodiments described above with higher accuracy will be described below.

用語の定義、一次変換パラメータ推定部401以外の構成、及び一次変換パラメータ推定部401の下記に述べられていない部分の構成は、第1及び第2の実施の形態と同様である。   Definitions of terms, configurations other than the primary transformation parameter estimation unit 401, and configurations of parts of the primary transformation parameter estimation unit 401 that are not described below are the same as those in the first and second embodiments.

前述の第1及び第2の実施の形態の一次変換パラメータ推定部401において、詳細フィルタ探索部504の出力する推定基底ベクトル511には、本来の基底ベクトルに従属して得られるピーク点を誤って基底ベクトルとして含んでしまう場合がある。ここで、本来の基底ベクトルに従属して得られるピーク点とは、例えば、図22の正解基底ベクトル(a)の線形結合として表されるピーク点(b)を指す。こうした点で構成される基底ベクトル候補についても詳細フィルタ探索部で高い評価値が得られる可能性があるが、このような基底ベクトル候補からは正しい推定一次変換パラメータを得ることはできず、その結果、電子透かしの検出に失敗してしまう可能性がある。本実施の形態では、このような基底ベクトル候補を除去する例を説明する。   In the primary conversion parameter estimation unit 401 of the first and second embodiments described above, the estimated base vector 511 output from the detailed filter search unit 504 erroneously includes a peak point obtained depending on the original base vector. It may be included as a basis vector. Here, the peak point obtained depending on the original basis vector indicates, for example, the peak point (b) represented as a linear combination of the correct basis vectors (a) in FIG. There is a possibility that a high evaluation value can be obtained by the detailed filter search unit even for a basis vector candidate constituted by such points, but a correct estimated primary transformation parameter cannot be obtained from such a basis vector candidate. There is a possibility that the detection of the digital watermark will fail. In the present embodiment, an example of removing such basis vector candidates will be described.

図23は、本発明の第3の実施の形態における従属ピーク点除去を行う一次変換パラメータ推定部の構成例を示す。   FIG. 23 illustrates a configuration example of a primary conversion parameter estimation unit that performs dependent peak point removal according to the third embodiment of the present invention.

同図に示す構成は、図8の一次変換パラメータ推定部401に、従属ピーク点除去部1912を加えた構成である。   The configuration shown in the figure is a configuration in which a dependent peak point removing unit 1912 is added to the primary conversion parameter estimating unit 401 in FIG. 8.

従属ピーク点除去部1912は、詳細フィルタ探索部1904(図8の詳細フィルタ探索部504と同じ)の出力した推定基底ベクトル1911の中から、従属ピーク点になるような基底ベクトルの候補を除去し、残されたものを従属ピーク点を除去された推定基底ベクトル1913として出力する。   The dependent peak point removing unit 1912 removes base vector candidates that become dependent peak points from the estimated basis vector 1911 output from the detailed filter searching unit 1904 (same as the detailed filter searching unit 504 in FIG. 8). The remaining one is output as an estimated basis vector 1913 from which the dependent peak points have been removed.

また、従属ピーク点になるような基底ベクトルを除去する代わりに、本来の基底ベクトルに対応して詳細フィルタ探索部1904において得られた評価値と従属ピーク点になるような基底ベクトルに対して得られた評価値とに基づき、本来の基底ベクトルの評価値が、従属ピーク点となっている基底ベクトルの評価値よりも必ず大きくなるように、それぞれの評価値を変更させるようにしてもよい。このように評価値を変更することで、信号に対するノイズによって得られた誤った推定基底ベクトルに起因して正しい基底ベクトルを推定基底ベクトル1911から除去してしまい、透かしの検出に失敗することを防止することができる。   Further, instead of removing the base vector that becomes the dependent peak point, the evaluation value obtained in the detailed filter search unit 1904 corresponding to the original base vector and the base vector that becomes the dependent peak point are obtained. Based on the obtained evaluation value, each evaluation value may be changed so that the evaluation value of the original base vector is necessarily larger than the evaluation value of the base vector serving as the dependent peak point. By changing the evaluation value in this manner, it is possible to prevent the detection of the watermark from failing by removing the correct base vector from the estimated base vector 1911 due to an incorrect estimated base vector obtained due to noise on the signal. can do.

変換パラメータ推定部1905は、従属ピーク点除去部1912が出力した従属ピーク点を除去された推定基底ベクトル1913に基づいて、推定一次変換パラメータ1907を求める。   The conversion parameter estimation unit 1905 obtains an estimated primary conversion parameter 1907 based on the estimated base vector 1913 from which the dependent peak point output from the dependent peak point removing unit 1912 has been removed.

図24は、本発明の第3の実施の形態における従属ピーク点除去部の動作のフローチャートである。   FIG. 24 is a flowchart of the operation of the dependent peak point removing unit in the third embodiment of the present invention.

ステップ2001) 詳細フィルタ探索部1904が出力した推定基底ベクトル1911のペア(x,y)の集合をξとする。   Step 2001) A set of pairs (x, y) of estimated basis vectors 1911 output from the detailed filter search unit 1904 is denoted by ξ.

ステップ2002) ηをξと同じ要素を持つ集合とする。   Step 2002) Let η be a set having the same elements as ξ.

ステップ2003) ηから一つの推定基底ベクトルのペア(x,y)を任意に取り出し、ηからは今取り出した(x,y)を取り除く。   Step 2003) One estimated basis vector pair (x, y) is arbitrarily extracted from η, and (x, y) just extracted is removed from η.

ステップ2004) ξの中で(x,y)以外の全ての要素を持つ集合をζとし、これから探索する従属ピーク点を蓄積する集合ωを空集合とする。   Step 2004) A set having all elements other than (x, y) in ξ is set as ζ, and a set ω for storing dependent peak points to be searched for is set as an empty set.

ステップ2005) ζから一つの推定基底ベクトルのペア(x’,y’)を任意に取り出し、ζからは今取り出した(x’,y’)を取り除く。   Step 2005) One estimated basis vector pair (x ′, y ′) is arbitrarily extracted from ζ, and the currently extracted (x ′, y ′) is removed from ζ.

ステップ2006) (x’,y’)が(x,y)の従属位置にあって、かつ(x,y)に対して詳細フィルタ探索部1904において求められた評価値p[(x,y)]が、(x’,y’)に対する評価値p[(x’,y’)]よりも小さいかどうか判定する。   Step 2006) The evaluation value p [(x, y) obtained when the (x ′, y ′) is in the subordinate position of (x, y) and the detailed filter search unit 1904 calculates (x, y). ] Is smaller than the evaluation value p [(x ′, y ′)] for (x ′, y ′).

条件が成立しない場合は、ステップ2008に移行する。条件が成立した場合はステップ2007に移行する。   If the condition is not satisfied, the process proceeds to step 2008. If the condition is satisfied, the process proceeds to step 2007.

ステップ2007) 従属ピーク点を蓄積する集合ωに(x’,y’)を追加し、ステップ2008に移行する。   Step 2007) (x ′, y ′) is added to the set ω in which the dependent peak points are accumulated, and the process proceeds to Step 2008.

ステップ2008) ζが空になったかどうかを判定し、空になっていない場合は、ステップ2005に戻り、空になるまでステップ2005〜2008を繰り返す。   Step 2008) It is determined whether or not ζ is empty, and if not empty, the process returns to Step 2005, and Steps 2005 to 2008 are repeated until empty.

ζが空になった場合は、ステップ2009に移行する。   If ζ becomes empty, the process proceeds to step 2009.

ステップ2009) 次のように各推定基底ベクトルの評価値を変更する。   Step 2009) The evaluation value of each estimated basis vector is changed as follows.

・(x,y)の評価値p[(x,y)]を見つかった従属ピーク(すなわちωに含まれる全ての推定基底ベクトルのペア)の評価値の中で最大の評価値に変更する。   The evaluation value p [(x, y)] of (x, y) is changed to the maximum evaluation value among the evaluation values of the found dependent peaks (that is, pairs of all estimated basis vectors included in ω).

・見つかった従属ピーク(すなわちωに含まれる全ての推定基底ベクトルのペア)の評価値p[(x’,y’)]を(x,y)の上記の変更前の元の評価値に変更する。   The evaluation value p [(x ′, y ′)] of the found dependent peak (that is, all estimated basis vector pairs included in ω) is changed to the original evaluation value before the change of (x, y). To do.

すなわち、元の推定基底ベクトルの評価値が、従属ピーク点となっている推定基底ベクトルの評価値よりも必ず大きくなるように変更することで、従属ピーク点が優先されて検出が行われることが無いようにすることができる。   That is, by changing the evaluation value of the original estimated basis vector to be always larger than the evaluation value of the estimated basis vector that is the dependent peak point, the dependent peak point may be prioritized and detected. There can be no.

ステップ2010) ηが空集合になっているかを判定し、空集合になっている場合は、ステップ2003に移行し、ηが空になるまでステップ2003〜ステップ2010を繰り返す。   Step 2010) It is determined whether η is an empty set. If it is an empty set, the process proceeds to Step 2003, and Steps 2003 to 2010 are repeated until η is empty.

なお、上記の集合η、ζ、ξ、ωは、メモリ等の記憶手段(図示せず)に格納されるものとする。   The above sets η, ζ, ξ, ω are assumed to be stored in storage means (not shown) such as a memory.

ここで、ステップ2009では、元の推定基底ベクトルの評価値と従属ピーク点となっている推定基底ベクトルの評価値が交換されるような例を示しているが、元の推定基底ベクトルの評価値が、従属ピーク点となっている推定基底ベクトルの評価値よりも必ず大きくなるように変更されるような変更の仕方であれば他の変更の仕方であっても構わない。例えば、元の推定基底ベクトルの評価値を従属ピーク点となっている推定基底ベクトルの最大の評価値の1.1倍の評価値とし、従属ピーク点となっている推定基底ベクトルの評価値を変更しないようにされていてもよい。   Here, in step 2009, an example is shown in which the evaluation value of the original estimated basis vector is exchanged with the evaluation value of the estimated basis vector that is the dependent peak point. However, any other modification method may be used as long as the modification method is such that the evaluation value of the estimated base vector serving as the dependent peak point is always larger than the evaluation value. For example, the evaluation value of the original estimated base vector is assumed to be 1.1 times the maximum evaluation value of the estimated base vector that is the dependent peak point, and the evaluation value of the estimated base vector that is the dependent peak point is It may not be changed.

また、ステップ2006の判定条件として、(x’,y’)に対する評価値p[(x’,y’)]と(x,y)に対する評価値p[(x,y)]の比あるいは、差が所定の閾値未満であることを条件に加えても良い。通常、従属ピーク点と元のピーク点とは自己相関関数値配列1908において、同程度のピークとして得られるため、極端に評価値に差がある場合には(x,y)の基底ベクトルは何らかのノイズによって得られた誤った基底ベクトルである可能性がある。このため、上記のような条件を加えることで、評価値が大きく離れすぎている場合には、該当する基底ベクトルについては従属ピーク点除去の処理を行わずに、誤って正しい基底ベクトルを除去してしまうことを防ぐことができる。   Further, as a determination condition in step 2006, the ratio of the evaluation value p [(x ′, y ′)] to (x ′, y ′) and the evaluation value p [(x, y)] to (x, y), or You may add to a condition that a difference is less than a predetermined threshold value. Usually, the dependent peak point and the original peak point are obtained as the same level of peaks in the autocorrelation function value array 1908. Therefore, if the evaluation values are extremely different, the basis vector of (x, y) is There is a possibility that it is an incorrect basis vector obtained by noise. For this reason, by adding the above conditions, if the evaluation value is too far away, the correct basis vector is erroneously removed without performing the dependent peak point removal processing on the corresponding basis vector. Can be prevented.

なお、ここでは評価値pの値が大きいほど基底ベクトルであることが確からしいことを表すことを前提として説明したが、逆に、評価値pの値が小さいほど基底ベクトルであることが確からしいことを表す評価指標を用いている場合には、評価値の増減の仕方が逆になることは言うまでもない。   Here, the explanation is made on the assumption that the larger the value of the evaluation value p is, the more likely that it is a basis vector, but conversely, the smaller the value of the evaluation value p is, the more likely that the basis vector is. Needless to say, when an evaluation index representing the above is used, the manner of increasing or decreasing the evaluation value is reversed.

最後に従属位置の例を示す。   Finally, an example of the subordinate position is shown.

図25は、本発明の第3の実施の形態における従属位置を示す。基底ベクトルペア(A,B)が第1及び第2象限に限定された場合、2倍の距離にある格子点まで考慮すると、誤認識する可能性のあるペアは、図25(a)〜(k)のいずれかの場合がある。   FIG. 25 shows the subordinate positions in the third embodiment of the present invention. When the basis vector pair (A, B) is limited to the first and second quadrants, a pair that may be erroneously recognized when considering up to a lattice point that is twice the distance is shown in FIGS. k).

なお、上記の図6、図8、図23に示す構成の動作をプログラムとして構築し、電子透かし検出装置として利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。   In addition, it is possible to construct the operation of the configuration shown in FIGS. 6, 8, and 23 as a program, install it on a computer used as a digital watermark detection apparatus, execute it, or distribute it via a network. It is.

また、構築されたプログラムをハードディスク装置や、フレキシブルディスク、CD−ROM等の可搬記憶媒体に格納しておき、コンピュータにインストールする、または、配布することも可能である。   It is also possible to store the constructed program in a portable storage medium such as a hard disk device, a flexible disk, or a CD-ROM, and install or distribute the program in a computer.

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made within the scope of the claims.

本発明は、電子透かし検出の技術に適用可能である。   The present invention is applicable to digital watermark detection technology.

本発明の原理構成図である。It is a principle block diagram of this invention. 本発明の原理説明図である。It is a principle explanatory view of the present invention. 本発明の一実施の形態における電子透かし埋め込み検出のモデルである。It is a model of electronic watermark embedding detection in an embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態における電子透かし埋め込み装置の構成例である。It is an example of a structure of the digital watermark embedding apparatus in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における透かしパターンのタイリングの例である。It is an example of the tiling of the watermark pattern in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における電子透かし検出装置の構成図である。It is a block diagram of the digital watermark detection apparatus in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における電子透かし検出処理のフローチャートである。It is a flowchart of the digital watermark detection process in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における一次変換パラメータ推定部の構成例である。It is an example of a structure of the primary conversion parameter estimation part in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における一次変換パラメータの推定手順のフローチャートである。It is a flowchart of the estimation procedure of the primary conversion parameter in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における自己相関関数値配列の例である。It is an example of the autocorrelation function value arrangement | sequence in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるラプラシアンフィルタの例である。It is an example of the Laplacian filter in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における固定フィルタの形状の例である。It is an example of the shape of the fixed filter in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における自己相関ピーク点の探索範囲の例である。It is an example of the search range of the autocorrelation peak point in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における90度ペア(基底ベクトル)候補探索の例である。It is an example of a 90 degree pair (basis vector) candidate search in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における基底ベクトルからの変換パラメータ計算の例である。It is an example of the conversion parameter calculation from the basis vector in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における90度ペア探索部実現例のフローチャートである。It is a flowchart of the 90-degree pair search part implementation example in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における90度ペア探索における近傍の定義の例である。It is an example of the definition of the vicinity in the 90 degree pair search in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における自己相関関数値の周波数分布の説明図である。It is explanatory drawing of the frequency distribution of the autocorrelation function value in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における平行移動量推定部の動作のフローチャートである。It is a flowchart of operation | movement of the parallel displacement estimation part in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における自己相関ピーク点形状の周波数分布である。It is a frequency distribution of the autocorrelation peak point shape in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態におけるサブピクセル単位での基底ベクトル候補の評価値算出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating evaluation value calculation of the base vector candidate in the sub pixel unit in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態における基底ベクトルに従属するベクトルの認識誤りの例である。It is an example of the recognition error of the vector subordinate to the basis vector in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態における従属ピーク点除去を行う一次変換パラメータ推定部の構成例である。It is an example of a structure of the primary transformation parameter estimation part which performs the dependent peak point removal in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態における従属ピーク点除去部の動作のフローチャートである。It is a flowchart of operation | movement of the dependent peak point removal part in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態における従属位置の例である。It is an example of the subordinate position in the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 埋め込み前信号
102 埋め込み情報
104 埋め込み済み信号
105 通信路
106 加法ノイズ
107 信号の改変
108 改変された埋め込み済み信号
110 検出情報
200 電子透かし埋め込み装置
201 透かしパターン生成部
202 透かしパターン加算部
203 透かしパターン
301 透かしパターン
400 電子透かし検出装置
401 一次変換パラメータ推定部
402 幾何変換補正部
403 平行移動量推定部
404 埋め込み情報検出部
405 入力信号
406 推定一次変換パラメータ
407 幾何変換補正済み信号
408 推定平行移動量
409 透かし検出情報
501 自己相関関数値配列生成部
502 固定フィルタ探索手段、固定フィルタ探索部
503 90度ペア探索手段、90度ペア探索部
504 詳細フィルタ探索手段、詳細フィルタ探索部
505 変換パラメータ算出手段、変換パラメータ推定部
506 入力信号
507 推定一次変換パラメータ
508 自己相関関数値配列
509 ピーク点候補
510 基底ベクトル候補
511 推定基底ベクトル
1301 アスペクト比変更を含まない改変
1302 1301の前後にアスペクト比変更を加えた改変
1701 自己相関関数値配列上のサンプル
1702 候補点位置に応じて決まる理論的周波数分布から得られるピーク形状
1703 格子点位置に対応した理論値
1704 自己相関関数値配列
1705 基底ベクトル候補点から左方向に微小にずれた位置をピークとする理論的ピーク形状
1901 自己相関関数値配列生成部
1902 固定フィルタ探索部
1903 90度ペア探索部
1904 詳細フィルタ探索部
1905 変換パラメータ推定部
1906 入力信号
1907 推定一次変換パラメータ
1908 自己相関関数値配列
1909 ピーク点候補
1910 基底ベクトル候補
1911 推定基底ベクトル
1912 従属ピーク点除去部
1913 従属ピーク点を除去された推定基底ベクトル
101 Pre-embedding signal 102 Embedding information 104 Embedding signal 105 Communication path 106 Additive noise 107 Modification of signal 108 Modified embedding signal 110 Detection information 200 Digital watermark embedding device 201 Watermark pattern generation unit 202 Watermark pattern addition unit 203 Watermark pattern 301 Watermark pattern 400 Digital watermark detection apparatus 401 Primary transformation parameter estimation unit 402 Geometric transformation correction unit 403 Parallel displacement estimation unit 404 Embedded information detection unit 405 Input signal 406 Estimated primary transformation parameter 407 Geometric transformation corrected signal 408 Estimated translational amount 409 Watermark Detection information 501 Autocorrelation function value array generation unit 502 Fixed filter search means, Fixed filter search section 503 90 degree pair search means, 90 degree pair search section 504 Detailed filter search means, details Filter search unit 505 Conversion parameter calculation means, conversion parameter estimation unit 506 Input signal 507 Estimated primary conversion parameter 508 Autocorrelation function value array 509 Peak point candidate 510 Basis vector candidate 511 Estimated basis vector 1301 Modification 1302 without modification of aspect ratio Modified 1701 with aspect ratio changed before and after Sample 1702 on autocorrelation function value array Peak shape 1703 obtained from theoretical frequency distribution determined according to candidate point position 1703 Theoretical value 1704 corresponding to lattice point position Autocorrelation function value array 1705 Theoretical peak shape 1901 having a peak slightly shifted leftward from the base vector candidate point 1901 Autocorrelation function value array generation unit 1902 Fixed filter search unit 1903 90 degree pair search unit 1904 Detailed filter search unit 1905 Conversion Parameter estimating unit 1906 Input signal 1907 estimation linear transformation parameter 1908 estimated basis vectors of autocorrelation function value sequence 1909 peak point candidate 1910 base vector candidates 1911 estimated basis vectors 1912 subordinate peak point removing section 1913 subordinate peak point has been removed

Claims (17)

2次元の画像信号に対して予め所定のパターンを繰り返し、人間の知覚に感知されないように電子透かしとして該所定のパターンが埋め込まれ、改変として拡大または縮小、回転、アスペクト比変更のいずれかの一次変換を加えられたデジタル信号が入力されると、該デジタル信号に加えられた該一次変換を表す一次変換パラメータを推定する電子透かし検出装置であって、
入力された前記改変の加えられたデジタル信号の自己相関関数値を算出し、該自己相関関数値を前記画像信号に対応する2次元の自己相関関数値配列に格納する自己相関関数値配列生成手段と、
前記所定のパターンの周波数分布と同じ周波数分布を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状を模倣した形状の固定の信号フィルタを用いて前記自己相関配列をフィルタリングすることにより、該自己相関関配列の中に現れる、前記固定の信号フィルタによりフィルタリングした結果の値が大きい方から順に上位N個のピーク点を探索する固定フィルタ探索手段と、
前記上位N個のピーク点に対して、原点から各ピーク点へN個のベクトルを生成し、前記N個のベクトルの中から互いに直交するベクトルの対を見つけ、基底ベクトル候補とする90度ペア探索手段と、
前記基底ベクトル候補の生成に用いた2つのピーク点をペア候補とし、前記所定のパターンの周波数分布と同じ周波数成分を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状をもつ詳細フィルタを用いて前記ペア候補近傍で所定の範囲内の自己相関関数値配列をフィルタリングし、前記フィルタリングした結果の値を評価値として、該評価値が大きいものから順にM組のペア候補により生成される基底ベクトル候補を推定基底ベクトルとして選択する詳細フィルタ探索手段と、
前記原点から前記改変が加えられていない場合に自己相関関数値配列内に現れるピーク点へのベクトルを基底ベクトルとし、前記基底ベクトルを前記推定基底ベクトルに変換するパラメータを推定一次変換パラメータとして求める変換パラメータ算出手段と、
を有することを特徴とする電子透かし検出装置。
Advance for the two-dimensional image signal repeatedly a predetermined pattern, as an electronic watermark so that it is not perceived by the human perception the predetermined pattern is embedded, enlargement or reduction, rotation, the primary one of aspect ratio change as a modified A digital watermark detection apparatus that estimates a primary conversion parameter representing the primary conversion applied to a digital signal when the converted digital signal is input ,
Autocorrelation function value array generating means for calculating an autocorrelation function value of the inputted digital signal with the modification and storing the autocorrelation function value in a two-dimensional autocorrelation function value array corresponding to the image signal When,
By filtering the autocorrelation sequence using the fixed signal filter having a shape imitating the shape of the spatial domain of the impulse response of the filter having the same frequency distribution and the frequency distribution of the predetermined pattern, the autocorrelation function sequence Fixed filter search means for searching for the top N peak points in descending order of the result of filtering by the fixed signal filter appearing in
For the top N peak points, N vectors are generated from the origin to each peak point, a pair of vectors orthogonal to each other is found out of the N vectors, and a 90-degree pair serving as a basis vector candidate Search means;
The two peak points used for generating the basis vector candidate are paired candidates, and the pair is obtained using a detailed filter having a shape in a spatial region of an impulse response of a filter having the same frequency component as the frequency distribution of the predetermined pattern. An autocorrelation function value array within a predetermined range is filtered in the vicinity of the candidate, and a basis vector candidate generated by M pairs of candidates in descending order of the evaluation value is estimated using the filtered value as an evaluation value. A detailed filter search means for selecting as a basis vector ;
Conversion for obtaining a vector to a peak point appearing in the autocorrelation function value array when the modification is not applied from the origin as a basis vector, and a parameter for converting the basis vector into the estimated basis vector as an estimated primary transformation parameter Parameter calculation means;
A digital watermark detection apparatus comprising:
2次元の画像信号に対して予め所定のパターンを繰り返し、人間の知覚に感知されないように電子透かしとして該所定のパターンが埋め込まれ、改変として拡大または縮小、回転、アスペクト比変更のいずれかの一次変換を加えられたデジタル信号が入力されると、該デジタル信号に加えられた該一次変換を表す一次変換パラメータを推定する電子透かし検出装置であって、
入力された前記改変の加えられたデジタル信号の自己相関関数値を算出し、該自己相関関数値を前記画像信号に対応する2次元の自己相関関数値配列に格納する自己相関関数値配列生成手段と、
前記所定のパターンの周波数分布と同じ周波数分布を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状を模倣した形状の固定の信号フィルタを用いて前記自己相関配列をフィルタリングすることにより、該自己相関関配列の中に現れる、前記固定の信号フィルタによりフィルタリングした結果の値が大きい方から順に上位N個のピーク点を探索する固定フィルタ探索手段と、
前記上位N個のピーク点に対して、原点から各ピーク点へN個のベクトルを生成し、前記N個のベクトルの中から互いに直交するベクトルの対を見つけ、基底ベクトル候補とする90度ペア探索手段と、
前記基底ベクトル候補の生成に用いた2つのピーク点をペア候補とし、前記所定のパターンの周波数分布と同じ周波数成分を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状をもつ詳細フィルタを用いて前記ペア候補近傍で所定の範囲内の自己相関関数値配列をフィルタリングし、前記フィルタリングした結果の値を評価値として、該評価値が大きいものから順にM組のペア候補により生成される基底ベクトル候補を推定基底ベクトルとして選択する詳細フィルタ探索手段と、
前記原点から前記改変が加えられていない場合に自己相関関数値配列内に現れるピーク点へのベクトルを基底ベクトルとし、前記基底ベクトルを前記推定基底ベクトルに変換するパラメータを推定一次変換パラメータとして求める変換パラメータ算出手段と、
前記改変の加えられたデジタル信号に前記一次変換パラメータに対する逆変換を施すことで幾何的補正し、さらに前記幾何的補正済みのデジタル信号を所定の領域内において所定の移動量ずつ平行移動し、前記平行移動済みのデジタル信号から電子透かしの検出を試行し、検出できたときの移動量を前記デジタル信号に加えられた平行移動量とする平行移動量推定手段と、
を有することを特徴とする電子透かし検出装置。
A predetermined pattern is repeated in advance for a two-dimensional image signal, and the predetermined pattern is embedded as a digital watermark so as not to be perceived by human perception. As a modification, any one of enlargement or reduction, rotation, and aspect ratio change is performed. A digital watermark detection apparatus that estimates a primary conversion parameter representing the primary conversion applied to a digital signal when the converted digital signal is input,
Autocorrelation function value array generating means for calculating an autocorrelation function value of the inputted digital signal with the modification and storing the autocorrelation function value in a two-dimensional autocorrelation function value array corresponding to the image signal When,
The autocorrelation array is filtered by using a fixed signal filter having a shape imitating the shape of the impulse response in the spatial domain of the filter having the same frequency distribution as the frequency distribution of the predetermined pattern. Fixed filter search means for searching for the top N peak points in descending order of the result of filtering by the fixed signal filter appearing in
For the top N peak points, N vectors are generated from the origin to each peak point, a pair of vectors orthogonal to each other is found out of the N vectors, and a 90-degree pair serving as a basis vector candidate Search means;
The two peak points used for generating the basis vector candidate are paired candidates, and the pair is obtained using a detailed filter having a shape in a spatial region of an impulse response of a filter having the same frequency component as the frequency distribution of the predetermined pattern. An autocorrelation function value array within a predetermined range is filtered in the vicinity of the candidate, and a basis vector candidate generated by M pairs of candidates in descending order of the evaluation value is estimated using the filtered value as an evaluation value. A detailed filter search means for selecting as a basis vector;
Conversion for obtaining a vector to a peak point appearing in the autocorrelation function value array when the modification is not applied from the origin as a basis vector, and a parameter for converting the basis vector into the estimated basis vector as an estimated primary transformation parameter Parameter calculation means;
The digital signal subjected to the modification is geometrically corrected by performing an inverse transformation on the primary conversion parameter, and the geometrically corrected digital signal is translated by a predetermined amount of movement within a predetermined region, A translation amount estimation means that attempts to detect a digital watermark from a translated digital signal and sets the amount of movement when detected as a translation amount added to the digital signal;
A digital watermark detection apparatus comprising:
前記90度ペア探索手段は、
前記上位N個のピーク点のそれぞれを反時計回りに90度回転したそれぞれの位置の近傍において、
想定される前記改変の大きさで決まる所定の範囲内にピーク点を探索し、前記範囲内にピーク点が存在した場合に該2つのピーク点をペア候補として前記原点から前記ペア候補へのベクトル対を基底ベクトル候補とする
請求項1または2記載の電子透かし検出装置。
The 90 degree pair search means
In the vicinity of each of the top N peak points rotated 90 degrees counterclockwise,
A search is made for a peak point within a predetermined range determined by the assumed size of the modification, and when there is a peak point within the range, the two peak points are used as a pair candidate and a vector from the origin to the pair candidate. Use pairs as basis vector candidates
The digital watermark detection apparatus according to claim 1 or 2 .
前記固定の信号フィルタは、
矩形形状のフィルタであって、前記矩形領域の中心の値が大きく、前記中心から1ピクセル隔てた周囲の値が小さい形状のフィルタを用いる請求項1または2に記載の電子透かし検出装置。
The fixed signal filter is:
3. The digital watermark detection apparatus according to claim 1, wherein the digital watermark detection apparatus uses a filter having a rectangular shape and having a large value at the center of the rectangular region and a small value around one pixel away from the center .
前記詳細フィルタ探索手段は、
前記所定のパターンが矩形領域で表される周波数分布を持ち、前記詳細フィルタとしてsinc関数に基づく形状のフィルタを用いる、
請求項1または2に記載の電子透かし検出装置。
The detailed filter search means includes:
The predetermined pattern has a frequency distribution represented by a rectangular region, and a filter having a shape based on a sinc function is used as the detailed filter.
The digital watermark detection apparatus according to claim 1 or 2 .
前記詳細フィルタ探索手段によってフィルタリングされた前記ペア候補の中で、あるペア候補の線形結合によって表されるペア候補を探索する従属ピーク点探索手段を有する
請求項1,2、又は、5記載の電子透かし検出装置。
Among the pair candidate filtered by the detailed filter search unit, according to claim 1 having a subordinate peak point searching means for searching for a pair candidate represented by a linear combination of a pair candidate, or, according 5 Digital watermark detection device.
該当するペアの候補の評価値が、線形結合の基底となるペア候補の評価値より低く評価される評価値になるように、該ペアの候補の評価値、該線形結合の基底となるペア候補の評価のいずれか、もしくは両方の評価値を増減する従属ピーク点除去手段を有する
請求項6記載の電子透かし検出装置。
Evaluation value of the candidate of the corresponding pair, so that the evaluation value is evaluated rather low Ri by evaluation value pair candidate and the underlying linear combination, evaluation value of the candidate of the pair, the base of the linear coupling one or the digital watermark detection apparatus according to claim 6, further comprising a subordinate peak point removal means to increase or decrease both the evaluation value of the evaluation pair candidate.
前記所定のパターンが2次元の画像信号であるデジタル信号に埋め込みたい副情報から構成されていて、前記2次元の画像信号であるデジタル信号に埋め込まれた該副情報を検出する前記請求項1から前記請求項7に記載された電子透かし検出装置であって、
前記改変の加えられたデジタル信号に、前記一次変換パラメータに対する逆変換を施すことで幾何的補正する変換補正手段と、
前記幾何的補正済みのデジタル信号から前記所定のパターンを検出することにより前記副情報を検出する埋め込み情報検出手段と、
を更に有することを特徴とする電子透かし検出装置。
2. The method according to claim 1, wherein the predetermined pattern includes sub-information to be embedded in a digital signal that is a two-dimensional image signal, and the sub-information embedded in the digital signal that is the two-dimensional image signal is detected. The digital watermark detection apparatus according to claim 7,
Conversion correction means for geometrically correcting the modified digital signal by performing inverse conversion on the primary conversion parameter ;
Embedded information detecting means for detecting the sub-information by detecting the predetermined pattern from the geometrically corrected digital signal;
The digital watermark detection apparatus further comprising:
2次元の画像信号に対して予め所定のパターンを繰り返し、人間の知覚に感知されないように電子透かしとして該所定のパターンが埋め込まれ、改変として拡大または縮小、回転、アスペクト比変更のいずれかの一次変換を加えられたデジタル信号が入力されると、該デジタル信号に加えられた該一次変換を表す一次変換パラメータを推定する電子透かし検出装置における、電子透かし検出方法であって、
入力された前記改変の加えられたデジタル信号の自己相関関数値を算出し、該自己相関関数値を前記画像信号に対応する2次元の自己相関関数値配列に格納する自己相関関数値配列生成ステップと、
前記所定のパターンの周波数分布と同じ周波数分布を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状を模倣した形状の固定の信号フィルタを用いて前記自己相関配列をフィルタリングすることにより、該自己相関関数値配列の中に現れる、前記固定の信号フィルタによりフィルタリングした結果の値が大きい方から順に上位N個のピーク点を探索する固定フィルタ探索ステップと、
前記上位N個のピーク点に対して、原点から各ピークへN個のベクトルを生成し、前記N個のベクトルの中から互いに直交するベクトルの対を見つけ、基底ベクトル候補とする90度ペア探索ステップと、
前記基底ベクトル候補の生成に用いた2つのピーク点をペア候補とし、前記所定のパターンの周波数分布と同じ周波数成分を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状をもつ詳細フィルタを用いて前記ペア候補近傍で所定の範囲内の自己相関関数値配列をフィルタリングし、前記フィルタリングした結果の値を評価値として、該評価値が大きいものから順にM組のペア候補により生成される基底ベクトル候補を推定基底ベクトルとして選択する詳細フィルタ探索ステップと、
前記原点から前記改変が加えられていない場合に自己相関関数値配列内に現れるピーク点へのベクトルを基底ベクトルとし、前記基底ベクトルを前記推定基底ベクトルに変換するパラメータを推定一次変換パラメータとして求める変換パラメータ算出ステップと、
を行うことを特徴とする電子透かし検出方法。
Advance for the two-dimensional image signal repeatedly a predetermined pattern, as an electronic watermark so that it is not perceived by the human perception the predetermined pattern is embedded, enlargement or reduction, rotation, the primary one of aspect ratio change as a modified A digital watermark detection method in a digital watermark detection apparatus for estimating a primary conversion parameter representing the primary conversion applied to a digital signal when a digital signal subjected to conversion is input ,
An autocorrelation function value array generation step of calculating an autocorrelation function value of the input digital signal subjected to the modification and storing the autocorrelation function value in a two-dimensional autocorrelation function value array corresponding to the image signal When,
The autocorrelation function value is obtained by filtering the autocorrelation array using a fixed signal filter having a shape imitating a shape in a spatial domain of an impulse response of a filter having the same frequency distribution as the frequency distribution of the predetermined pattern. A fixed filter search step for searching for the top N peak points in order from the largest value of the result of filtering by the fixed signal filter appearing in the array;
To the top N peak point, from the origin to each peak point to generate N vectors, find a pair of vectors which are orthogonal to each other from among the N vectors, 90 pairs as a base vector candidates A search step;
The two peak points used for generating the basis vector candidate are paired candidates, and the pair is obtained using a detailed filter having a shape in a spatial region of an impulse response of a filter having the same frequency component as the frequency distribution of the predetermined pattern. An autocorrelation function value array within a predetermined range is filtered in the vicinity of the candidate, and a basis vector candidate generated by M pairs of candidates in descending order of the evaluation value is estimated using the filtered value as an evaluation value. A detailed filter search step to select as a basis vector ;
Conversion for obtaining a vector to a peak point appearing in the autocorrelation function value array when the modification is not applied from the origin as a basis vector, and a parameter for converting the basis vector into the estimated basis vector as an estimated primary transformation parameter A parameter calculation step;
An electronic watermark detection method comprising:
2次元の画像信号に対して予め所定のパターンを繰り返し、人間の知覚に感知されないように電子透かしとして該所定のパターンが埋め込まれ、改変として拡大または縮小、回転、アスペクト比変更のいずれかの一次変換を加えられたデジタル信号が入力されると、該デジタル信号に加えられた該一次変換を表す一次変換パラメータを推定する電子透かし検出装置における、電子透かし検出方法であって、
入力された前記改変の加えられたデジタル信号の自己相関関数値を算出し、該自己相関関数値を前記画像信号に対応する2次元の自己相関関数値配列に格納する自己相関関数値配列生成ステップと、
前記所定のパターンの周波数分布と同じ周波数分布を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状を模倣した形状の固定の信号フィルタを用いて前記自己相関配列をフィルタリングすることにより、該自己相関関数値配列の中に現れる、前記固定の信号フィルタによりフィルタリングした結果の値が大きい方から順に上位N個のピーク点を探索する固定フィルタ探索ステップと、
前記上位N個のピーク点に対して、原点から各ピーク点へN個のベクトルを生成し、前記N個のベクトルの中から互いに直交するベクトルの対を見つけ、基底ベクトル候補とする90度ペア探索ステップと、
前記基底ベクトル候補の生成に用いた2つのピーク点をペア候補とし、前記所定のパターンの周波数分布と同じ周波数成分を持つフィルタのインパルス応答の空間領域での形状をもつ詳細フィルタを用いて前記ペア候補近傍で所定の範囲内の自己相関関数値配列をフィルタリングし、前記フィルタリングした結果の値を評価値として、該評価値が大きいものから順にM組のペア候補により生成される基底ベクトル候補を推定基底ベクトルとして選択する詳細フィルタ探索ステップと、
前記原点から前記改変が加えられていない場合に自己相関関数値配列内に現れるピーク点へのベクトルを基底ベクトルとし、前記基底ベクトルを前記推定基底ベクトルに変換するパラメータを推定一次変換パラメータとして求める変換パラメータ算出ステップと、
前記改変の加えられたデジタル信号に前記一次変換パラメータに対する逆変換を施すことで幾何的補正し、さらに前記幾何的補正済みのデジタル信号を所定の領域内において所定の移動量ずつ平行移動し、前記平行移動済みのデジタル信号から電子透かしの検出を試行し、検出できたときの移動量を前記デジタル信号に加えられた平行移動量とする平行移動量推定ステップと、
を行うことを特徴とする電子透かし検出方法。
A predetermined pattern is repeated in advance for a two-dimensional image signal, and the predetermined pattern is embedded as a digital watermark so as not to be perceived by human perception. As a modification, any one of enlargement or reduction, rotation, and aspect ratio change is performed. A digital watermark detection method in a digital watermark detection apparatus for estimating a primary conversion parameter representing the primary conversion applied to a digital signal when a digital signal subjected to conversion is input,
An autocorrelation function value array generation step of calculating an autocorrelation function value of the input digital signal subjected to the modification and storing the autocorrelation function value in a two-dimensional autocorrelation function value array corresponding to the image signal When,
The autocorrelation function value is obtained by filtering the autocorrelation array using a fixed signal filter having a shape imitating a shape in a spatial domain of an impulse response of a filter having the same frequency distribution as the frequency distribution of the predetermined pattern. A fixed filter search step for searching for the top N peak points in order from the largest value of the result of filtering by the fixed signal filter appearing in the array;
For the top N peak points, N vectors are generated from the origin to each peak point, a pair of vectors orthogonal to each other is found out of the N vectors, and a 90-degree pair serving as a basis vector candidate A search step;
The two peak points used for generating the basis vector candidate are paired candidates, and the pair is obtained using a detailed filter having a shape in a spatial region of an impulse response of a filter having the same frequency component as the frequency distribution of the predetermined pattern. An autocorrelation function value array within a predetermined range is filtered in the vicinity of the candidate, and a basis vector candidate generated by M pairs of candidates in descending order of the evaluation value is estimated using the filtered value as an evaluation value. A detailed filter search step to select as a basis vector;
Conversion for obtaining a vector to a peak point appearing in the autocorrelation function value array when the modification is not applied from the origin as a basis vector, and a parameter for converting the basis vector into the estimated basis vector as an estimated primary transformation parameter A parameter calculation step;
The digital signal subjected to the modification is geometrically corrected by performing an inverse transformation on the primary conversion parameter, and the geometrically corrected digital signal is translated by a predetermined amount of movement within a predetermined region, A translation amount estimation step in which digital watermark detection is attempted from the translated digital signal, and the amount of movement when the digital watermark is detected is defined as a translation amount added to the digital signal;
An electronic watermark detection method comprising:
前記90度ペア探索ステップにおいて、
前記上位N個のピーク点のそれぞれを反時計回りに90度回転したそれぞれの位置の近傍において、
想定される前記改変の大きさで決まる所定の範囲内にピーク点を探索し、前記範囲内にピーク点が存在した場合に該2つのピーク点をペア候補として前記原点から前記ペア候補へのベクトル対を基底ベクトル候補とする
請求項9または10記載の電子透かし検出方法。
In the 90-degree pair search step,
In the vicinity of each of the top N peak points rotated 90 degrees counterclockwise,
A search is made for a peak point within a predetermined range determined by the assumed size of the modification, and when there is a peak point within the range, the two peak points are used as a pair candidate and a vector from the origin to the pair candidate. Use pairs as basis vector candidates
The digital watermark detection method according to claim 9 or 10 .
前記固定の信号フィルタは、
矩形形状のフィルタであって、前記矩形領域の中心の値が大きく、前記中心から1ピクセル隔てた周囲の値が小さい形状のフィルタを用いる請求項9または10記載の電子透かし検出方法。
The fixed signal filter is:
11. The digital watermark detection method according to claim 9, wherein a filter having a rectangular shape is used, the filter having a large value at the center of the rectangular region and a small value around one pixel away from the center .
前記詳細フィルタ探索ステップは、
前記所定のパターンが矩形領域で表される周波数分布を持ち、前記詳細フィルタとしてsinc関数に基づく形状のフィルタを用いる、
請求項9または10記載の電子透かし検出方法。
The detailed filter search step includes:
The predetermined pattern has a frequency distribution represented by a rectangular region, and a filter having a shape based on a sinc function is used as the detailed filter.
The digital watermark detection method according to claim 9 or 10 .
前記詳細フィルタ探索ステップによってフィルタリングされた上記ペア候補の中で、あるペア候補の線形結合によって表されるペア候補を探索する従属ピーク点探索ステップを行う
請求項9,10または13のいずれか1項に記載の電子透かし検出方法。
Among filtered the pair candidates by the detailed filter search step, any one of claims 9, 10 or 13 performs a subordinate peak point search steps for searching for a pair candidate represented by a linear combination of a pair candidate The digital watermark detection method according to the item .
該当するペアの候補の評価値が、線形結合の基底となるペア候補の評価値より低く評価される評価値になるように、該ペアの候補の評価値、該線形結合の基底となるペア候補の評価のいずれか、もしくは両方の評価値を増減する従属ピーク点除去ステップ、
を行う請求項14記載の電子透かし検出方法。
Evaluation value of the candidate of the corresponding pair, so that the evaluation value is evaluated rather low Ri by evaluation value pair candidate and the underlying linear combination, evaluation value of the candidate of the pair, the base of the linear coupling Dependent peak point removal step of increasing or decreasing the evaluation value of either or both of the pair candidate evaluations,
15. The digital watermark detection method according to claim 14, wherein:
前記所定のパターンが2次元の画像信号であるデジタル信号に埋め込みたい副情報から構成されていて、前記2次元の画像信号であるデジタル信号に埋め込まれた該副情報を検出する前記請求項1から前記請求項7に記載された電子透かし検出装置における電子透かし検出方法であって、
前記改変の加えられたデジタル信号に、前記一次変換パラメータに対する逆変換を施すことで幾何的補正する変換補正ステップと、
前記幾何的補正済みのデジタル信号から前記所定のパターンを検出することにより前記副情報を検出する埋め込み情報検出ステップと、
を行うことを特徴とする電子透かし検出方法。
2. The method according to claim 1, wherein the predetermined pattern includes sub-information to be embedded in a digital signal that is a two-dimensional image signal, and the sub-information embedded in the digital signal that is the two-dimensional image signal is detected. A digital watermark detection method in the digital watermark detection apparatus according to claim 7,
A conversion correction step for geometrically correcting the modified digital signal by performing an inverse conversion on the primary conversion parameter ;
An embedded information detecting step of detecting the sub information by detecting the predetermined pattern from the geometrically corrected digital signal;
An electronic watermark detection method comprising:
2次元の画像信号に対して予め所定のパターンを繰り返し、人間の知覚に感知されないように電子透かしとして該所定のパターンが埋め込まれ、改変として拡大または縮小、回転、アスペクト比変更のいずれかの一次変換を加えられたデジタル信号が入力されると、該デジタル信号に加えられた該一次変換を表す一次変換パラメータを推定する電子透かし検出プログラムであって、
前記請求項1乃至8のいずれか1項に記載の電子透かし検出装置の各手段としてコンピュータを機能させるための電子透かし検出プログラム。
Advance for the two-dimensional image signal repeatedly a predetermined pattern, as an electronic watermark so that it is not perceived by the human perception the predetermined pattern is embedded, enlargement or reduction, rotation, the primary one of aspect ratio change as a modified A digital watermark detection program for estimating a primary transformation parameter representing the primary transformation applied to the digital signal when the transformed digital signal is input ,
The claimed child watermark detection program electrodeposition for causing a computer to function as each means of the digital watermark detection apparatus according to any one of claim 1 to 8.
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