JP4398943B2 - 電子透かし検出装置、電子透かし検出方法および電子透かし検出プログラム - Google Patents

Description

本発明は、位相不変量が透かし値として埋め込まれた動画像から前記透かし値を検出する電子透かし検出装置、電子透かし検出方法および電子透かし検出プログラムに関するものである。

従来から、電子透かし方式が知られている。電子透かしは、音声、音楽、映像、画像などのデジタル著作物データに対して、そのデータの著作権者情報、利用者識別情報、権利情報、利用条件、利用時に必要な秘密情報、コピー制御情報などの情報を、知覚が容易ではない状態となるように埋め込み、必要に応じて検出し、利用するものである。デジタル著作物の著作権保護や二次利用を行うために電子透かしが利用される。

幾何学的変形を同相写像とみなすことで、電子透かしを位相不変量と関連付けることが考えられる。我々はすでに、幾何学的変形に対するロバスト性を実現するために、位相的電子透かし方式を考案した（例えば、「特許文献１」参照）。位相的電子透かし方式においては、幾何学的変形の下で不変な位相不変量（例えば、ホモトピー類）を電子透かしとして埋め込む。

特許第３４３１５９３号公報

一般に、フレームレートの変換や、フレームを間引くような時間方向に対して行われる処理（以後、このような処理を「時間方向攻撃」と呼ぶ）に対する対策は、複数フレームにわたって同じ透かし値を埋め込むことによって実現できる。しかし、この場合には、同一の透かし値として埋め込まれているのか、それぞれ別個の透かし値として埋め込まれているかを判別するのが困難となる。そこで、透かし値の切り替わりを検出する必要がある。

位相不変量としてホモトピー類を用いた方式では、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の３種類の成分を埋め込み検出することにより１つの電子透かし値を実現する。１フレームに１つの成分を埋め込む方式や、フレーム間差分を用いて１つの成分を埋め込む方式では、時間方向攻撃が行われると、Ｘ，Ｙ，Ｚ成分の区別ができなくなり、正しく透かし値を検出することができなくなるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、位相電子透かし方式において、時間方向攻撃があった場合においても正しく透かし値を検出することのできる電子透かし検出装置、電子透かし検出方法および電子透かし検出プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、位相不変量が透かし値として埋め込まれた動画像から前記透かし値を検出する電子透かし検出装置であって、予め定められた配列規則にしたがい配列された複数の異なる透かし成分を含む前記透かし値が埋め込まれた前記動画像から各透かし成分を抽出する透かし成分抽出手段と、前記透かし成分抽出手段が抽出した前記透かし成分に含まれる画素ごとの成分値の平均値を算出する平均値算出手段と、前記平均値算出手段が算出した前記平均値に基づいて、前記透かし成分が前記透かし値に含まれる複数の透かし成分のうち、同一の前記透かし値に含まれる複数の透かし成分の配列単位を特定する際に利用すべき特定透かし成分か否かを判定する特定透かし成分判定手段と、前記特定透かし成分判定手段により判定された前記特定透かし成分と、前記配列規則とに基づいて、前記特定透かし成分以外の透かし成分を特定する透かし成分特定手段と、前記特定透かし成分判定手段が判定した前記特定透かし成分と、前記透かし成分特定手段が特定した前記特定透かし成分以外の透かし成分とに基づいて、前記透かし値を算出する透かし値算出手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の他の形態は、位相不変量が透かし値として埋め込まれた動画像から前記透かし値を検出する電子透かし検出方法であって、予め定められた配列規則にしたがい配列された複数の異なる透かし成分を含む前記透かし値が埋め込まれた前記動画像から各透かし成分を抽出する透かし成分抽出ステップと、前記透かし成分抽出ステップにおいて抽出された前記透かし成分に含まれる画素ごとの成分値の平均値を算出する平均値算出ステップと、前記平均値算出ステップにより算出された前記平均値に基づいて、前記透かし成分が前記透かし値に含まれる複数の透かし成分のうち、同一の前記透かし値に含まれる複数の透かし成分の配列単位を特定する際に利用すべき特定透かし成分か否かを判定する特定透かし成分判定ステップと、前記特定透かし成分判定ステップにより判定された前記特定透かし成分と、前記配列規則とに基づいて、前記特定透かし成分以外の透かし成分を特定する透かし成分特定ステップと、前記特定透かし成分判定ステップにおいて判定した前記特定透かし成分と、前記透かし成分特定ステップにおいて特定した前記特定透かし成分以外の透かし成分とに基づいて、前記透かし値を算出する透かし値算出ステップとを有することを特徴とする。

また、本発明の他の形態は、位相不変量が透かし値として埋め込まれた動画像から前記透かし値を検出する電子透かし検出処理をコンピュータに実行させる電子透かし検出プログラムであって、予め定められた配列規則にしたがい配列された複数の異なる透かし成分を含む前記透かし値が埋め込まれた前記動画像から各透かし成分を抽出する透かし成分抽出ステップと、前記透かし成分抽出ステップにおいて抽出された前記透かし成分に含まれる画素ごとの成分値の平均値を算出する平均値算出ステップと、前記平均値算出ステップにより算出された前記平均値に基づいて、前記透かし成分が前記透かし値に含まれる複数の透かし成分のうち、同一の前記透かし値に含まれる複数の透かし成分の配列単位を特定する際に利用すべき特定透かし成分か否かを判定する特定透かし成分判定ステップと、前記特定透かし成分判定ステップにより判定された前記特定透かし成分と、前記配列規則とに基づいて、前記特定透かし成分以外の透かし成分を特定する透かし成分特定ステップと、前記特定透かし成分判定ステップにおいて判定した前記特定透かし成分と、前記透かし成分特定ステップにおいて特定した前記特定透かし成分以外の透かし成分とに基づいて、前記透かし値を算出する透かし値算出ステップとを有することを特徴とする。

本発明にかかる電子透かし検出装置は、平均値算出手段が、透かし成分に含まれる画素ごとの成分値の平均値を算出し、特定透かし成分判定手段が、平均値に基づいて、透かし成分が透かし値に含まれる複数の透かし成分のうち、同一の透かし値に含まれる複数の透かし成分の配列単位を特定する際に利用すべき特定透かし成分か否かを判定し、透かし成分特定手段が、特定透かし成分と、動画像における各透かし成分の配列規則とに基づいて、特定透かし成分以外の透かし成分を特定するので、時間方向攻撃があった場合においても正しく透かし値を検出することができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる電子透かし検出装置、電子透かし検出方法および電子透かし検出プログラムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる電子透かし検出装置１０の機能構成を示すブロック図である。電子透かし検出装置１０は、位相的電子透かし方式により埋め込まれた透かし値を検出する。位相的電子透かし方式においては、幾何学的変形の下で不変な位相不変量（例えば、ホモトピー類）が透かし値として埋め込まれている。

具体的には、ホモトピー類を用いた電子透かし埋め込み手法として透かし値をｎ、画像の幅をＷ、画像の高さをＨ、画像の左上の画素を（ｘ，ｙ）＝（０，０）とし、θ、ｃｏｓφおよびｓｉｎφをそれぞれ（式１）、（式２）および（式３）のように定める。

これにより、（式４）で表される関数、すなわちホモトピー類に関する関数が得られる。この関数が画像中に埋め込まれている。

電子透かし検出装置１０は、対象とする画像を縦Ｈ個、横Ｗ個の小領域ブロックに分割し、各領域から透かし成分となるベクトルを抽出する。ベクトルは、（式５）により表される。

次に、以下の式より各領域から立体角を計算する。各領域の立体角は（式６）により求められる。

ここで、×は外積を・は内積を表している。また、（式６）中の各項は、（式７）および（式８）の通りである。

そして、（式９）によりこれらの総和を算出する。

総和が単位球何周分あるかを（式１０）により計算し、これを四捨五入などの丸め込み処理を行い整数値化することで透かし値Ｄを得る。

この透かし値Ｄを算出する前提として、データ中に埋め込まれた複数の透かし成分それぞれがＸ成分、Ｙ成分およびＺ成分のいずれであるかを特定する必要がある。また、複数の透かし成分が同一の透かし値に含まれるものか否かを特定する必要がある。

本実施の形態にかかる電子透かし検出装置１０は、Ｘ成分、Ｙ成分およびＺ成分が埋め込まれた画像から各成分を特定し、さらに同一の透かし値に含まれる成分を特定し、透かし値Ｄを計算する。

電子透かし検出装置１０は、透かし値Ｄを計算すべく、透かし成分抽出部１０２と、平均値算出部１０４と、Ｚ成分判定部１０６と、透かし値算出部１０８と、透かし成分保持部１１０とを備えている。

透かし成分抽出部１０２は、透かし値を構成する各透かし成分を抽出する。例えば、ＤＣＴ変換後の周波数領域の一部に透かし成分が埋め込まれている画像から透かし成分を抽出する。

平均値算出部１０４は、透かし成分抽出部１０２により抽出された透かし成分の平均値を算出する。ここで、透かし成分の平均値とは、透かし成分を構成する要素（例えば、輝度、色の階調度など）の平均値である。Ｚ成分判定部１０６は、平均値算出部１０４により算出された平均値に基づいて、Ｚ成分であるか否かを判定する。位相不変量としてホモトピー類を用いた位相電子透かし方式では、Ｘ成分の平均値およびＹ成分の平均値はほぼ「０」になるのに対し、Ｚ成分の平均値は「０」にならない。したがって、平均値が「０」か否かに基づいて、透かし成分がＺ成分か否かを判定することができる。

さらに、電子透かし検出装置１０が対象とする動画像には、Ｘ成分、Ｙ成分およびＺ成分が予め定められた配列規則に従って埋め込まれているものとする。したがって、Ｚ成分判定部１０６は、Ｚ成分を特定すると、規則から特定されるＺ成分とＸ成分との位置関係に基づいて、所定の透かし成分をＸ成分と特定する。同様に、規則から特定されるＺ成分とＹ成分との位置関係に基づいて、所定の透かし成分をＹ成分と特定する。すなわち、本実施の形態にかかるＺ成分判定部１０６は、透かし成分抽出手段に相当する。

図２は、透かし成分の埋め込み順番を説明するための図である。図２に示す例においては、Ｘ成分「Ｘ₁」、Ｚ成分「Ｚ₁」およびＹ成分「Ｙ₁」がこの順に順次埋め込まれている。これに続き「Ｘ₂」、「Ｚ₂」、「Ｙ₂」、「Ｘ₃」、「Ｚ₃」、「Ｙ₃」・・・とＸＺＹの順に埋め込まれている。なお、「Ｘ₁」、「Ｙ₁」および「Ｚ₁」により、透かし値「Ｄ₁」を構成する。同様に、添え字の番号が等しい成分により１つの透かし値が構成される。

さらに画像圧縮や画像欠損などにより画像が欠落した場合を考慮し、例えば、「Ｘ₁Ｘ₁Ｘ₁Ｘ₁」のように各透かし成分は、４ずつ連続して埋め込まれている。

図２に示す例においては、ＸＺＹの順が配列規則であり、これにしたがい各成分が埋め込まれている。したがって、Ｚ成分を特定した場合には、その直後に検出されるのはＸ成分であることがわかる。また、Ｚ成分の２つ前に検出される透かし成分もＸ成分であることがわかる。同様に、Ｚ成分の直前または２つあとに検出される透かし成分は、Ｙ成分であることがわかる。

透かし成分保持部１１０は、透かし成分抽出部１０２により抽出された透かし成分を保持する。さらに、所定の透かし成分がＺ成分判定部１０６によりＺ成分と判定された場合には、この透かし成分をＺ成分として保持する。同様に、Ｘ成分、Ｙ成分を保持する。透かし成分保持部１１０は、第１バッファ１１１、第２バッファ１１２および第３バッファ１１３を有しており、各バッファが各透かし成分を保持する。

透かし値算出部１０８は、透かし成分保持部１１０に保持されているＸ成分、Ｙ成分およびＺ成分に基づいて、これらの透かし成分を含む透かし値Ｄを算出する。

図３は、電子透かし検出装置１０による電子透かし検出処理を示すフローチャートである。なお、本処理は、図２に示すように、「Ｘ」、「Ｚ」および「Ｙ」の順に透かし成分が埋め込まれている場合に対応する処理である。

まず、Ｆｌｇ＿ｘおよびＦｌｇ＿ｚそれぞれに０をセットする（ステップＳ１００）。なお、Ｆｌｇ＿ｘおよびＦｌｇ＿ｚは、それぞれＸ成分およびＺ成分が透かし成分保持部１１０に保持されているか否かを示すフラグである。Ｆｌｇ＿ｘとＦｌｇ＿ｚは、透かし成分保持部１１０が保持している。

次に、動画像中に対象となる次フレームが存在するか否かを調べる（ステップＳ１０２）。存在しない場合には（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、電子透かし検出処理が完了する。一方、存在する場合には（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、透かし成分抽出部１０２は、このフレームの透かし成分を抽出する（ステップＳ１０４）。次に、平均値算出部１０４は、透かし成分の平均値を算出する（ステップＳ１０６）。次に、Ｚ成分判定部１０６は、平均値算出部１０４により算出された平均値が０か否か、すなわち透かし成分がＺ成分か否かを判定する（ステップＳ１０８）。透かし成分がＺ成分である場合には（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、この透かし成分、すなわちＺ成分を第１バッファ１１１に格納する（ステップＳ１３０）。次に、Ｆｌｇ＿ｚに１をセットする（ステップＳ１３２）。

一方、ステップＳ１０８において、透かし成分がＺ成分でなく（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、かつＦｌｇ＿ｚが１でない場合には（ステップＳ１２０，Ｎｏ）、この透かし成分をＸ成分と判断し、第２バッファ１１２に格納する（ステップＳ１４０）。

なお、この処理により誤ってＹ成分が第２バッファ１１２に格納される場合がある。しかし、この場合には、その後の処理により、透かし値を計算する前に、Ｘ成分が第２バッファ１１２に格納（上書き）される。

ステップＳ１０８において、透かし成分がＺ成分でなく（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、かつＦｌｇ＿ｚが１である場合には（ステップＳ１２０，Ｙｅｓ）、この透かし成分をＹ成分と判断し、第３バッファ１１３に格納する（ステップＳ１２２）。さらに、Ｆｌｇ＿ｘとＦｌｇ＿ｚの値がともに１である場合には（ステップＳ１２４，Ｙｅｓ）、透かし値算出部１０８は、この時点で第１バッファ１１１、第２バッファ１１２および第３バッファ１１３それぞれに格納されている透かし成分に基づいて、透かし値を算出する（ステップＳ１２６）。以上の処理を最終フレームまで繰り返し、電子透かし検出処理が完了する。

この処理によれば、Ｚ成分を特定することができる。さらに、特定したＺ成分と、配列規則にしたがい、残り２つの成分からＸ成分およびＹ成分を特定することができる。

また、透かし値を構成する３つの透かし成分のうち２番目、３番目に配置された透かし成分が最初に検出される場合もある。このような場合でも配列規則にしたがい、同一の透かし値を構成する透かし成分を特定することができる。したがって、正確に透かし値を検出することができる。

具体的には、このように、１つの透かし値の２番目などの透かし成分が最初に検出された場合には、この透かし値の次の透かし値に含まれる３つの透かし成分から透かし値が算出される。したがって、異なる透かし値に含まれる透かし成分から誤った透かし値が計算されるのを防ぐことができる。

図４を参照しつつ、電子透かし検出処理についてより具体的に説明する。図４は、図３を参照しつつ説明した配列順に各透かし成分が埋め込まれた動画像において、３の倍数の配列順番のフレームだけを残してフレーム枚数が１／３に間引かれた後の動画像を模式的に示す図である。間引かれた結果、透かし成分は、Ｘ₁、Ｚ₁、Ｙ₁、Ｙ₁、Ｘ₂の順に配列されている。この動画像に対する透かし値検出処理を説明する。

まず、Ｆｌｇ＿ｘおよびＦｌｇ＿ｚそれぞれに０をセットする。そして、初めに対象となるフレームには、Ｘ₁が埋め込まれているので、抽出された透かし成分は、Ｚ成分ではないと判定される。さらに、このときＦｌｇ＿ｚには０がセットされているので、抽出された透かし成分Ｘ₁は、第２バッファ１１２に格納される。このとき、Ｆｌｇ＿ｘに１がセットされる。

そして、次のフレームからＺ₁が抽出される。Ｚ₁はＺ成分なので、第１バッファ１１１に格納される。このとき、Ｆｌｇ＿ｚに１がセットされる。

さらに、次のフレームからはＹ₁が抽出される。Ｙ₁はＺ成分でなく、さらにこのときＦｌｇ＿ｚには１がセットされているので、Ｙ₁は、第３バッファ１１３に格納される。

このとき、Ｆｌｇ＿ｘおよびＦｌｇ＿ｚいずれにも１がセットされているので、第１バッファ１１１に保持されるＺ₁、第２バッファ１１２に保持されるＸ₁および第３バッファ１１３に保持されるＹ₁から透かし値Ｄ１が算出される。

図４に示す例において、Ｘ₁が埋め込まれたフレームおよびＺ₁が埋め込まれたフレームが欠損し、Ｙ₁が埋め込まれたフレームから処理を行う場合には、この次の透かし値から正しく算出することができる。

この場合には、まず、９番目のフレーム中のＹ₁が第２バッファ１１２に格納され、Ｆｌｇ＿ｘに１がセットされる。次に、１２番目のフレーム中のＹ₁が第２バッファ１１２に格納される。次に、Ｘ₂が第２バッファ１１２に格納される。すなわち、第１バッファ１１２において、Ｙ₁にＸ₂が上書きされる。

次に、Ｚ₂が第１バッファ１１１に格納され、Ｆｌｇ＿ｚに１がセットされる。このとき、Ｆｌｇ＿ｚには、１がセットされているので、次に抽出されるＹ₂は、第３バッファ１１３に格納される。そして、このとき、Ｆｌｇ＿ｘおよびＦｌｇ＿ｚいずれにも１がセットされているので、第１バッファ１１１に保持されるＺ₂、第２バッファ１１２に保持されるＸ₂および第３バッファ１１３に保持されるＹ₂から透かし値Ｄ₂が算出される。

このように、上書きされることにより１つの透かし値を構成するＸ成分、Ｚ成分およびＹ成分の組み合わせの途中から検出した場合であっても、正しく同一の透かし値を構成する３つの透かし成分を特定することができる。

図５は、実施の形態１に係る電子透かし検出装置１０のハードウェア構成を示す図である。電子透かし検出装置１０は、ハードウェア構成として、電子透かし検出装置１０における電子すかし検出処理を実行する電子すかし検出プログラムなどが格納されているＲＯＭ５２と、ＲＯＭ５２内のプログラムに従って電子透かし検出装置１０の各部を制御するＣＰＵ５１と、電子透かし検出装置１０の制御に必要な種々のデータを記憶するＲＡＭ５３と、ネットワークに接続して通信を行う通信Ｉ／Ｆ５７と、各部を接続するバス６２とを備えている。

先に述べた電子透かし検出装置１０における電子透かし検出プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フロッピー（Ｒ）ディスク（ＦＤ）、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されてもよい。

この場合には、電子透かし検出プログラムは、電子透かし検出装置１０において上記記録媒体から読み出して実行することにより主記憶装置上にロードされ、上記ソフトウェア構成で説明した各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。

また、本実施の形態の電子透かし検出プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。

以上、本発明を実施の形態１を用いて説明したが、上記実施の形態１に多様な変更または改良を加えることができる。

そうした第１の変更例としては、動画像中に埋め込まれている透かし成分の配列規則は、実施の形態に限定されるものではない。例えば、「ＸＸＸＸ ＹＹＹＹ ＺＺＺＺ」を配列単位とする配列規則であってもよい。

また、第２の変更例としては、電子透かし検出装置１０は、１つのフレーム中の複数の領域それぞれに複数の透かし成分が埋め込まれた動画像から透かし値を算出してもよい。この場合には、透かし成分が埋め込まれる埋込領域が既知であり透かし成分抽出部１０２は、各埋込領域から透かし成分を抽出する。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２にかかる電子透かし検出装置１０の機能構成を示すブロック図である。実施の形態２にかかる電子透かし検出装置１０は、フレーム間差分を利用して透かし成分を抽出する。電子透かし検出装置１０は、実施の形態１にかかる電子透かし検出装置１０の機能構成に加えて、フレーム間差分算出部１２０と、分散値算出部１２２とを備えている。

フレーム間差分算出部１２０は、連続する２つのフレームの差分を算出する。分散値算出部１２２は、フレーム間差分算出部１２０により算出された差分フレームの分散値を算出する。例えば、各画素の輝度成分に透かし成分が埋め込まれている場合には、輝度値の分散値を算出する。透かし成分が埋め込まれた画像は、透かし成分が埋め込まれていない画像に比べて分散値が大きくなる。そこで、分散値が予め設定された閾値以上となるか否かに基づいて、透かし成分が埋め込まれた画像か否かを判定することができる。平均値算出部１０４は、分散値に基づいて、透かし成分が埋め込まれた画像において、平均値を算出する。すなわち、実施の形態２にかかる平均値算出部１０４は、透かし成分有無判定手段に相当する。

図７は、差分フレームを説明するための図である。例えば、「ＸＸＸＸ」と連続して、透かし成分が埋め込まれている場合には、差分フレームは、０００となる。なお、ここで、「０」は、透かし成分が埋め込まれていないことを示している。そこで、差分フレームから透かし成分を抽出すべく「０ＸＸ０」や「（−Ｘ）ＸＸ（−Ｘ）」などの単位で透かし成分をフレーム中に埋め込む。

例えば、「００Ｘ₁Ｘ₁・・・Ｘ₁００００Ｙ₁Ｙ₁・・・Ｙ₁００００Ｚ₁Ｚ₁・・・Ｚ₁００００Ｘ₂Ｘ₂・・・」という配列のフレームからは、「０（−Ｘ₁）・・・Ｘ₁０００（−Ｙ₁）・・・Ｙ₁０００（−Ｚ₁）・・・Ｚ₁０００（−Ｘ₂）・・・」という差分フレームが得られる。すなわち、得られた差分フレームから透かし成分を抽出することができる。

また、この場合、（−Ｘ₁）、Ｘ₁など透かし成分が含まれる差分フレームの分散値は、他の差分フレームの分散値に比べて大きい値をとる。したがって、透かし成分の有無を判定することができる。さらに、（−Ｘ₁）、Ｘ₁、（−Ｙ₁）、Ｙ₁の平均値は、ほぼ０となるのに対して、（−Ｚ₁）、Ｚ₁の平均値は０とならず、絶対値をとると比較的大きな値になる。したがって、Ｚ成分か否かを判定することができる。さらに、図７に示す例においては、Ｘ成分、Ｙ成分およびＺ成分がこの順に配列されているので、この配列に従い、Ｘ成分とＹ成分を特定することができる。

図８は、第２の実施の形態にかかる電子透かし検出装置１０による電子透かし検出処理を示すフローチャートである。第２の実施の形態にかかる電子透かし検出装置１０においては、前提として、フレーム間差分算出部１２０により差分フレームが得られている。そして、次の差分フレームが存在する場合には（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、分散値算出部１２２は、分散値を算出する（ステップＳ１５０）。次に、透かし成分抽出部１０２は、分散値が閾値以上である場合、すなわちこのフレームに透かし成分が埋め込まれている場合には（ステップＳ１５２，Ｙｅｓ）、透かし成分を抽出する（ステップＳ１０８）。透かし成分が埋め込まれていない場合には（ステップＳ１５２，Ｎｏ）、ステップＳ１０２に戻り、次の差分フレームの処理に移る。

このように、実施の形態２にかかる電子透かし検出装置１０によれば、差分フレームの分散値に基づいて、透かし成分の有無を特定し、得られた透かし成分に基づいて、透かし値を算出することができる。

なお、実施の形態２にかかる電子透かし検出装置１０のこれ以外の構成および処理は、実施の形態１にかかる電子透かし検出装置１０の構成および処理と同様である。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３にかかる電子透かし検出装置１０について説明する。実施の形態３にかかる電子透かし検出装置１０は、各フレーム中のＲＧＢそれぞれに対し、３つの透かし成分が埋め込まれた動画像から透かし値を算出する。

図９は、ＲＧＢに３つの透かし成分が埋め込まれた動画像を説明するための図である。図９に示すように、フレーム１においては、ＲＧＢそれぞれに、Ｘ成分、Ｙ成分およびＺ成分が埋め込まれている。さらに、フレームが間引かれたりすることを考慮し、複数のフレームに同一の透かし値が埋め込まれている。図９に示す例においては、連続する３フレームに同一の透かし値が埋め込まれている。例えば、フレーム１からフレーム３には透かし値Ｄが４となるような各透かし成分が埋め込まれている。

このように、同一の透かし値を埋め込む場合には、６フレームから順に「１１１２２２」という透かし値が算出された場合に、電子透かし検出装置１０は、２つの透かし値「１２」の各透かし値を３つずつ連続して埋め込んだものなのか、６つの透かし値「１１１２２２」を埋め込んだものなのか判別するのが困難である。そこで、図９に示すように、同一の透かし値については、Ｚ成分が埋め込まれる色成分を同一のものとし、異なる透かし値に切り替る際に、Ｚ成分が埋め込まれる色成分を異ならせることとしている。これにより、Ｚ成分が埋め込まれた色成分に基づいて、同一の透かし値か否かを判定することができる。Ｚ成分判定部１０６は、切替判定手段に相当し、透かし値の切り替りを判定することができる。

具体的には、図９においては、フレーム１からフレーム３には、同一の透かし値４が埋め込まれている。そして、いずれのフレームにおいても、ＲＧＢそれぞれにＸ成分、Ｙ成分およびＺ成分が埋め込まれている。このように、３つのフレームには、同一の透かし値が埋め込まれているので、Ｚ成分はいずれもＢに埋め込まれている。

フレーム４からフレーム６には、各透かし成分が１つずつずれてＲＧＢそれぞれにＺ成分、Ｘ成分およびＹ成分の順に埋め込まれている。フレーム７からフレーム９（図示せず）には、さらに各透かし成分が１つずつずれてＲＧＢそれぞれにＹ成分、Ｚ成分およびＸ成分の順に埋め込まれている。すなわち、フレーム４において、Ｚ成分の埋め込まれる色がＢからＲに変化するので、フレーム１からフレーム３とは異なる透かし値が埋め込まれているのがわかる。

さらに、電子透かし検出装置１０は、Ｚ成分を埋め込む色を変更する際に、３つの透かし成分を埋め込む色の関係を保持しているものとする。例えば、図９に示す例においては、ＲＧＢの配列に対し、Ｘ成分、Ｙ成分、Ｚ成分の配列を１成分ずつずらすという配列規則にしたがい、Ｚ成分を埋め込む色を変更していく。このように、Ｚ成分とＸ成分およびＹ成分の配置関係を定めておくことにより、電子透かし検出装置１０は、Ｚ成分を特定し、Ｚ成分に基づいて、Ｘ成分およびＹ成分を特定することができる。

図１０は、実施の形態３にかかる電子透かし検出装置１０による電子透かし検出処理を示すフローチャートである。まず、Ｆｌｇに０をセットする（ステップＳ２００）。次に、動画像中に対象となる次フレームが存在するか否かを調べる（ステップＳ２０２）。存在しない場合には（ステップＳ２０２，Ｎｏ）、電子透かし検出処理が完了する。

一方、存在する場合には（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、透かし成分抽出部１０２は、このフレーム中のＲＧＢそれぞれから透かし成分を抽出する（ステップＳ２０４）。次に、平均値算出部１０４は、各色から抽出した透かし成分の平均値を算出する（ステップＳ２０６）。次に、Ｚ成分判定部１０６は、平均値算出部１０４により算出された平均値が０か否か、すなわち透かし成分がＺ成分か否かを判定する（ステップＳ２０８）。そして、Ｚ成分が検出された色を認識可能に各透かし成分を透かし成分保持部１１０に格納する（ステップＳ２１０）。

Ｚ成分が抽出されたのがＲであり（ステップＳ２１２，Ｒ）、かつＦｌｇに１がセットされていない場合には（ステップＳ２２０，Ｎｏ）、Ｆｌｇに１をセットする（ステップＳ２２２）。次に、透かし値算出部１０８は、透かし成分保持部１１０に保持されている各透かし成分から透かし値を算出する（ステップＳ２４０）。なお、このとき、先に述べたようにＺ成分との関係に基づいて、Ｘ成分とＹ成分を判別する。

ステップＳ２２０において、Ｆｌｇが１であった場合には（ステップＳ２２０，Ｙｅｓ）、ステップＳ２４０に進む。

Ｚ成分が抽出されたのがＧであり（ステップＳ２１２，Ｇ）、かつＦｌｇに２がセットされていない場合には（ステップＳ２２４，Ｎｏ）、Ｆｌｇに２をセットし（ステップＳ２２６）、ステップＳ２４０へ進む。ステップＳ２２４において、Ｆｌｇが２であった場合には（ステップＳ２２４，Ｙｅｓ）、ステップＳ２４０に進む。

Ｚ成分が抽出されたのがＢであり（ステップＳ２１２，Ｂ）、かつＦｌｇに３がセットされていない場合には（ステップＳ２２８，Ｎｏ）、Ｆｌｇに３をセットし（ステップＳ２３０）、ステップＳ２４０へ進む。ステップＳ２３０において、Ｆｌｇが３であった場合には（ステップＳ２２８，Ｙｅｓ）、ステップＳ２４０に進む。そして、透かし値が算出されると、ステップＳ２０２へ戻り、動画像に含まれる最終フレームまで処理が繰り返される。

このように、ＲＧＢ各色に透かし値を埋め込んだ場合であっても、同一の透かし値に含まれる各透かし成分を正確に特定することができる。また、同一の透かし値が連続して埋め込まれている場合には、これらを含むフレームにおいて、Ｚ成分が同一色に埋め込まれている。したがって、Ｚ成分が埋め込まれている色成分に基づいて、透かし値の切り替りか否かを判定することができる。

なお、第３の実施の形態にかかる電子透かし検出装置１０のこれ以外の構成および処理は、他の実施の形態にかかる電子透かし検出装置１０の構成および処理と同様である。

なお、同一の透かし値が複数のフレームに埋め込まれている場合には、透かし成分保持部１１０は、各透かし値に対応する各透かし成分を保持しておき、複数の透かし値の平均値を透かし値として出力するなど、複数フレームから得られた情報に基づいて、透かし値を算出してもよい。

実施の形態１にかかる電子透かし検出装置１０の機能構成を示すブロック図である。 透かし成分の埋め込み順番を説明するための図である。 電子透かし検出装置１０による電子透かし検出処理を示すフローチャートである。 フレーム枚数が１／３に間引かれた後の動画像を模式的に示す図である。 実施の形態１に係る電子透かし検出装置１０のハードウェア構成を示す図である。 実施の形態２にかかる電子透かし検出装置１０の機能構成を示すブロック図である。 差分フレームを説明するための図である。 実施の形態２にかかる電子透かし検出装置１０による電子透かし検出処理を示すフローチャートである。 ＲＧＢに３つの透かし成分が埋め込まれた動画像を説明するための図である。 実施の形態３にかかる電子透かし検出装置１０による電子透かし検出処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 電子透かし検出装置
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５７ 通信Ｉ／Ｆ
６２ バス
１０２ 透かし成分抽出部
１０４ 平均値算出部
１０６ Ｚ成分判定部
１０８ 透かし値算出部
１１０ 透かし成分保持部
１１１ 第１バッファ
１１２ 第２バッファ
１１３ 第３バッファ
１２０ フレーム間差分算出部
１２２ 分散値算出部

Claims (12)

1. 位相不変量が透かし値として埋め込まれた動画像から前記透かし値を検出する電子透かし検出装置であって、
   予め定められた配列規則にしたがい配列された複数の異なる透かし成分を含む前記透かし値が埋め込まれた前記動画像から各透かし成分を抽出する透かし成分抽出手段と、
   前記透かし成分抽出手段が抽出した前記透かし成分に含まれる画素ごとの成分値の平均値を算出する平均値算出手段と、
   前記平均値算出手段が算出した前記平均値に基づいて、前記透かし成分が前記透かし値に含まれる複数の透かし成分のうち、同一の前記透かし値に含まれる複数の透かし成分の配列単位を特定する際に利用すべき特定透かし成分か否かを判定する特定透かし成分判定手段と、
   前記特定透かし成分判定手段により判定された前記特定透かし成分と、前記配列規則とに基づいて、前記特定透かし成分以外の透かし成分を特定する透かし成分特定手段と、
   前記特定透かし成分判定手段が判定した前記特定透かし成分と、前記透かし成分特定手段が特定した前記特定透かし成分以外の透かし成分とに基づいて、前記透かし値を算出する透かし値算出手段と
   を備えたことを特徴とする電子透かし検出装置。
2. 前記透かし成分抽出手段は、複数の前記透かし成分を抽出し、
   前記特定透かし成分判定手段は、前記平均値算出手段が算出した前記平均値が他の透かし成分の前記平均値と異なる透かし成分を、前記特定透かし成分であると判定することを特徴とする請求項１に記載の電子透かし検出装置。
3. 前記特定透かし成分判定手段は、前記平均値算出手段が算出した前記平均値が０以外の値となる前記透かし成分を、前記特定透かし成分であると判定することを特徴とする請求項２に記載の電子透かし検出装置。
4. 前記動画像に含まれるフレームには、前記位相不変量をホモトピー類とした前記透かし値が埋め込まれており、かつ当該透かし値には、前記透かし成分としてＸ成分、Ｙ成分およびＺ成分が含まれており、
   前記特定透かし成分判定手段は、前記Ｚ成分を前記特定透かし成分として判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子透かし検出装置。
5. 前記Ｘ成分が埋め込まれる領域と前記Ｚ成分が埋め込まれる領域との関係およびＹ成分が埋め込まれる領域と前記Ｚ成分が埋め込まれる領域との関係が予め定められており、
   前記透かし成分特定手段は、前記特定透かし成分判定手段が前記特定透かし成分と判定した前記Ｚ成分と、前記Ｘ成分が埋め込まれる領域と前記Ｚ成分が埋め込まれる領域との関係と、Ｙ成分が埋め込まれる領域と前記Ｚ成分が埋め込まれる領域との関係とに基づいて、前記Ｘ成分および前記Ｙ成分を特定することを特徴とする請求項４に記載の電子透かし検出装置。
6. 前記複数の透かし成分は、それぞれ前記動画像に含まれる各フレームに埋め込まれており、
   前記透かし成分抽出手段は、前記動画像に含まれる各フレームから前記透かし成分を抽出することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電子透かし検出装置。
7. 各フレームの差分フレームを算出する差分フレーム算出手段と、
   前記差分フレーム算出手段により算出された前記差分フレームに含まれる画素ごとの前記成分値の分散値を計算する分散値算出手段と、
   前記透かし成分抽出手段は、前記分散値算出手段により算出された前記分散値に基づいて、前記差分フレームに前記透かし成分が埋め込まれているか否か判定する透かし成分有無判定手段と
   をさらに備え、
   前記透かし成分抽出手段は、前記透かし成分有無判定手段が前記透かし成分が含まれていると判定した前記差分フレームから前記透かし成分を抽出することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電子透かし検出装置。
8. 前記動画像中に含まれる各フレーム中の複数の埋込領域それぞれに透かし成分が埋め込まれており、
   前記透かし成分抽出手段は、各埋込領域から前記透かし成分を抽出することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電子透かし検出装置。
9. 前記透かし成分は、前記動画像に含まれる各色成分に埋め込まれており、
   前記平均値算出手段は、前記透かし成分に含まれる画素ごとの成分値の平均値として、前記色成分の平均値を算出し、
   前記特定透かし成分判定手段は、前記動画像中に含まれるいずれかの色成分を前記特定透かし成分と判定し、
   前記透かし成分抽出手段は、前記動画像中の前記特定透かし成分以外の色成分を前記透かし成分として抽出することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電子透かし検出装置。
10. 同一の前記透かし値が複数のフレームに埋め込まれ、当該複数のフレームにおいては、前記透かし値に含まれる前記特定透かし成分は、同一の色成分に埋め込まれており、
    前記特定透かし成分判定手段により前記特定透かし成分と判定された前記色成分に基づいて、前記透かし値の切り替りを判定する切替判定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項９に記載の電子透かし検出装置。
11. 位相不変量が透かし値として埋め込まれた動画像から前記透かし値を検出する電子透かし検出方法であって、
    予め定められた配列規則にしたがい配列された複数の異なる透かし成分を含む前記透かし値が埋め込まれた前記動画像から各透かし成分を抽出する透かし成分抽出ステップと、
    前記透かし成分抽出ステップにおいて抽出された前記透かし成分に含まれる画素ごとの成分値の平均値を算出する平均値算出ステップと、
    前記平均値算出ステップにより算出された前記平均値に基づいて、前記透かし成分が前記透かし値に含まれる複数の透かし成分のうち、同一の前記透かし値に含まれる複数の透かし成分の配列単位を特定する際に利用すべき特定透かし成分か否かを判定する特定透かし成分判定ステップと、
    前記特定透かし成分判定ステップにより判定された前記特定透かし成分と、前記配列規則とに基づいて、前記特定透かし成分以外の透かし成分を特定する透かし成分特定ステップと、
    前記特定透かし成分判定ステップにおいて判定した前記特定透かし成分と、前記透かし成分特定ステップにおいて特定した前記特定透かし成分以外の透かし成分とに基づいて、前記透かし値を算出する透かし値算出ステップと
    を有することを特徴とする電子透かし検出方法。
12. 位相不変量が透かし値として埋め込まれた動画像から前記透かし値を検出する電子透かし検出処理をコンピュータに実行させる電子透かし検出プログラムであって、
    予め定められた配列規則にしたがい配列された複数の異なる透かし成分を含む前記透かし値が埋め込まれた前記動画像から各透かし成分を抽出する透かし成分抽出ステップと、
    前記透かし成分抽出ステップにおいて抽出された前記透かし成分に含まれる画素ごとの成分値の平均値を算出する平均値算出ステップと、
    前記平均値算出ステップにより算出された前記平均値に基づいて、前記透かし成分が前記透かし値に含まれる複数の透かし成分のうち、同一の前記透かし値に含まれる複数の透かし成分の配列単位を特定する際に利用すべき特定透かし成分か否かを判定する特定透かし成分判定ステップと、
    前記特定透かし成分判定ステップにより判定された前記特定透かし成分と、前記配列規則とに基づいて、前記特定透かし成分以外の透かし成分を特定する透かし成分特定ステップと、
    前記特定透かし成分判定ステップにおいて判定した前記特定透かし成分と、前記透かし成分特定ステップにおいて特定した前記特定透かし成分以外の透かし成分とに基づいて、前記透かし値を算出する透かし値算出ステップと
    を有することを特徴とする電子透かし検出プログラム。
    

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