JP4484409B2 - ウォータマーク付加方法及びそのプログラム、ウォータマーク除去方法及びそのプログラム、ウォータマーク付加装置及びそのプログラム、ウォータマーク除去装置、カメラ/レコーダ並びにシステム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マテリアルの変更に関する。本発明の好ましい実施の形態は、マテリアルの知覚可能な変更に関する。
【0002】
ここで用いる「マテリアル」とは、画像マテリアル、オーディオマテリアル、データマテリアルのうちの少なくとも1つ以上を含む情報信号により表される情報マテリアルを意味する。画像マテリアルは、静止画像と動画像に対して包括的なものであり、画像を表すビデオ及び他の形式の情報信号を含んでいる。
【0003】
【従来の技術】
マテリアルにウォータマークを埋め込むことが知られいる。データをウォータマークとしてマテリアルに埋め込むことができる。ウォータマークは、知覚可能又は知覚不可能なものであってもよい。本発明の実施の形態では知覚可能なウォータマークを使用する。
【0004】
また、画像を空間領域から変換領域、例えばウェーブレット領域に変換し、ウェーブレット係数を変更することによってウォータマークを埋め込むことにより、画像にウォータマークを埋め込むことが知られている。そして、ウォータマークが埋め込まれた変換領域の画像を空間領域に逆変換する。この技術については、例えば、Hisashi Inoue, et al., "An image watermarking method based on the wavelet transform," IEEE, 0-7803-5467-2/99に記載されている。
【0005】
米国特許第US−A−5809139号(Girod et al.)は、既に圧縮符号化されたビデオマテリアル(以下、単に圧縮ビデオともいう)に、不可視のウォータマークを埋め込むことが開示されている。MPEG2規格により圧縮符号化されたビデオをエントロピー復号及び逆量子化して、DCT係数を得る。空間領域のウォータマークをDCT変換領域に変換し、DCT変換されたウォータマークを、DCT変換されたビデオのDCT係数(以下、単に係数ともいう)に加算する。ウォータマークを加算しても、圧縮ビデオのビットレートを維持するために、様々な処理を行う。0でない係数のみを変更する。また、DCT符号化され、ウォータマークが埋め込まれた係数のビット数を、ウォータマークが埋め込まれる前の係数のビット数(+前の符号化処理で保存されたあらゆる余分なスペアビットのビット数)と比較する。コントローラは、ウォータマークが埋め込まれたビットストリームと、ウォータマークが埋め込まれていない元のビットストリームのどちらかを選択して出力するかを制御する。ウォータマークが埋め込まれずにエントロピー符号化された係数がn0ビットを使用し、ウォータマークが埋め込まれた後、エントロピー符号化された係数がn1ビットを使用する場合、利用可能なスペアビットのビット数をn3とすると、n1≦n0+n3のときは、ウォータマークが埋め込まれた係数を出力する。ウォータマークは、ビデオ復号器によって検出することができるが、ウォータマーク埋込アルゴリズムを逆にすることによっては、ウォータマークが埋め込まれたビデオを元のビデオに戻すことはできない。
【0006】
国際特許出願第WO99/10837号(Digimarc)には、例えばMPEG2規格を用いて画像を圧縮符号化し、DCT係数を変更してウォータマークを埋め込むビデオ画像のウォータマーク埋込方法が開示されている。係数を変更することによるビットレートの増加量から、係数を変更することによるビットレートの減少量を減じた量を表す数値を一定の値に保つことにより、ビットレートを維持する。累積された数値が変化し、正又は負の限界値を超えた場合、それ以上の係数の変更は行わない。ウォータマークは、ビデオ復号器によって検出することができるが、ウォータマーク埋込アルゴリズムを逆にすることによっては、ウォータマークが埋め込まれたビデオを元のビデオに戻すことはできない。
【0007】
米国特許第US−A−5809139号及び国際特許出願第WO99/10837号のいずれも、ビットレートを監視して、特定の限界値に達した場合、ウォータマークの埋込を停止する手段が必要である。米国特許第US−A−5809139号及び国際特許出願第WO99/10837号の場合、画像内におけるウォータマークの分布は、ランダム分布となる。これらは、メッセージを表すデータを画像に埋め込む、不可逆的な且つ知覚不可能なウォータマークを提案すること目的としている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
マテリアル、特に画像を圧縮符号化することが知られている。また、マテリアルにデータを加えてマテリアルを変更した後、圧縮符号化すると、その圧縮符号化は、通常、効率的ではない。圧縮マテリアルを表すビットのビット数の変化を最小限に抑えて、伸長マテリアル内における知覚可能なマテリアルの変更、例えば画像内における可視的な変更を行うように、圧縮マテリアルを生成することが望ましい。好ましくは、既に圧縮符号化されたマテリアルとこれから圧縮符号化されるマテリアルの両方に容易に適用することができるという意味において、マテリアルを変更することが望ましい。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明に係るマテリアルの変更方法は、情報信号により表されるマテリアルを変更するマテリアルの変更方法において、情報信号の変換係数のデジタル表現を導出するステップと、デジタル表現を変更及びエントロピー符号化するステップとを有し、デジタル表現の少なくとも幾つかは、可逆的なアルゴリズムに基づいて変更され、この変更はエントロピー符号化されたビットのビット数を変更せず、可逆的なアルゴリズムは、エントロピー符号化されたビットのビット数を増加させないようなデジタル表現のグループの入換えが1つ以上存在するか否かを判定して、入れ換えるグループ又は入れ換えないグループを擬似乱数の値に基づいて選択することにより、このデジタル表現のグループを変更するものであることを特徴とする。
また、本発明に係るマテリアルの変更方法は、情報信号により表されるマテリアルを変更するマテリアルの変更方法において、情報信号の変換係数のデジタル表現を導出するステップと、デジタル表現を変更及びエントロピー符号化するステップとを有し、デジタル表現の少なくとも幾つかは、可逆的なアルゴリズムに基づいて変更され、この変更はエントロピー符号化されたビットのビット数を変更せず、可逆的なアルゴリズムは、各デジタル表現毎に、デジタル表現が要素として含まれる同様の大きさのデジタル表現からなる集合を定義し、ある集合内の変更する要素を、所定の入換えアルゴリズムに基づいて、その集合内の他の要素と入れ換えるものであることを特徴とする。
【0010】
「エントロピー符号化されたビットのビット数を変更しない」とは、エントロピー符号化された変更のないマテリアルのビット数に対して、ビット数の少量の増減があり、好ましくはビット数は変化しないという意味である。
【0011】
「擬似ランダム的な変更」は、キーから導出された擬似乱数に基づいて、変換係数又は変換係数のグループのビットを暗号化(encrypting)、置換(transposing)又は入れ換える(permuting)ことによって行うことができる。
【0012】
このマテリアルの変換方法は、変換係数に適用されるので、圧縮マテリアルと非圧縮マテリアルの両方に容易に適用可能である。これは、変換係数を表すコードを含んだビットストリームを有する圧縮マテリアルについて特に有利である。変更を行う前に、エントロピー符号化されたビットストリームからコードを抽出するだけでよいからである。可逆的なアルゴリズムに基づいて変更を行うことにより、上述のようなGirod及びDigimarcによる従来の提案では不可能であった変更の除去と元のマテリアルの復元を行うことができる。
【0013】
本発明の幾つかの実施の形態では、所定の入換えアルゴリズムに基づいて、デジタル表現の値を他の値で入れ換えることにより変更を行う。入れ換えられる値を適切に選択することにより、このような入換えで、エントロピー符号化されたビットのビット数を変更せずにマテリアルを変更することができる。好ましくは、ビット数は増加しない。しかし、状況によってはビット数の少量の増減がある場合もある。
【0014】
マテリアルの圧縮符号化を行う本発明の一実施の形態においては、変更と圧縮符号化を組み合わせることにより、圧縮符号化が変更に悪影響を与えることはない。また、使用ビット数を変更しないことにより、圧縮符号化及び変更が行われたマテリアルのバンド幅(データレート)は変化しない。
【0015】
可逆的なアルゴリズムを用いることにより、変更マテリアルが、変更された圧縮符号化データを不可逆的に変更するような方法で処理又は変更されたのでない限り、変更の除去と元のマテリアルの復元が可能である。
【0016】
また、本発明は、上述の実施の形態の方法を使う装置を提供する。
【0017】
本発明に係る変更の除去方法は、上述のマテリアルの変更方法によりマテリアルを表す情報信号に行われた変更を除去する変更の除去方法において、変換係数のエントロピー符号化されたデジタル表現を導出するステップと、デジタル表現を表すコードを抽出し、このコードに可逆的なアルゴリズムの逆のアルゴリズムを適用するステップとを有し、マテリアルに変更を加える際に、エントロピー符号化されたビットのビット数を増加させないようなデジタル表現のグループの入換えが1つ以上存在するか否かを判定して、入れ換えるグループ又は入れ換えないグループを擬似乱数の値に基づいて選択する可逆的なアルゴリズムによって、このデジタル表現のグループが変更されており、コードに可逆的なアルゴリズムの逆のアルゴリズムを適用するステップでは、エントロピー符号化されたビットのビット数を増加させないようなデジタル表現のグループの入換えが1つ以上存在するか否かを判定して、入れ換えられたグループ又は入れ換えられていないグループを擬似乱数の値に基づいて選択することを特徴とする。
また、本発明に係る変更の除去方法は、上述のマテリアルの変更方法によりマテリアルを表す情報信号に行われた変更を除去する変更の除去方法において、変換係数のエントロピー符号化されたデジタル表現を導出するステップと、デジタル表現を表すコードを抽出し、このコードに可逆的なアルゴリズムの逆のアルゴリズムを適用するステップとを有し、マテリアルに変更を加える際に、各デジタル表現毎に、デジタル表現が要素として含まれる同様の大きさのデジタル表現からなる集合を定義し、ある集合内の変更する要素を、所定の入換えアルゴリズムに基づいて、その集合内の他の要素と入れ換える可逆的なアルゴリズムによって、デジタル表現の少なくとも幾つかは、変更されており、コードに可逆的なアルゴリズムの逆のアルゴリズムを適用するステップでは、変更された各デジタル表現毎に、デジタル表現が要素として含まれる同様の大きさのデジタル表現からなる集合を定義し、変更されていない値に復元される集合の要素を、マテリアルに変更を加える際に用いられた所定の入換えアルゴリズムの逆のアルゴリズムに基づいて、その集合内の他の要素と入れ換えることを特徴とする。
【0018】
また、本発明は、コンピュータ上で動作するときに、上述の他の実施の形態の方法の各ステップを実行するためのコンピュータプログラムを提供する。
【0019】
また、本発明は、上述の他の実施の形態の方法を使う装置を提供する。
【0020】
本発明の実施の形態では、メッセージを表すデータをマテリアルに埋め込むのではないことが、以下の説明からわかる。実施の形態では、ビットマップに応じて、選択された変換係数又は変換係数ブロックを変更する。ビットマップはパターンを表していてもよい。しかし、ビットマップにより示される位置で行われた変更は、理解可能なデータを表すものではない。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明をより理解するために、以下、図面を参照して説明する。
【0022】
概要
以下に説明する本発明の実施の形態では、ウォータマークと称する変更を画像に加える。図13は、本発明の実施の形態により生成されたウォータマークが埋め込まれた画像の具体例である。以下の説明から明らかなように、図13に示す変更の全体的な効果は、分かり易い形状のパターン(SONY)であるが、変更自体は、データを表すものではない。更に、パターン自体は、理解可能なものである必要はない。
【0023】
エンコーダ(図1)
図1は、エンコーダの構成を示すブロック図である。図1のエンコーダは、例えば、画像圧縮装置を含むる高精細度カメラ/レコーダである。エンコーダは、カラーアナログ画像ソース1と、既知の4:2:2フォーマットに従って画像をサンプリングするアナログ/デジタル変換器及びプロセッサ2とを備える。画像の1フレームの輝度成分は、図2のaに示すように、各ラインが1920サンプルからなる1080ラインを有している。アナログ/デジタル変換器及びプロセッサ2は、画像をフィルタリングし、3:1:1のサブサンプル画像を出力する。輝度(Y)成分は、図2のbに示すように、各ラインが1440サンプルからなる1080ラインを有する。デマルチプレクサ3は、奇数サンプルと偶数サンプルを別々の奇数チャンネルと偶数チャンネルに分離する。したがって、図2のcに示すように、偶数Yサンプルのフレームは、各ラインが720サンプルからなる1080ラインを有する。奇数Yサンプルのフレームも同じである。
【0024】
この具体例では、エンコーダは、カメラ/レコーダの一部である。後述するDCTブロックに対応した奇数及び偶数のYサンプルのブロックは、シャフリングプロセッサ4o、4eにおいて、既知のシャフリングアルゴリズムに基づいてシャフリングされる。奇数及び偶数のYサンプルは、既知の方法により、ビデオテープの別々のトラックに記録される。シャフリングは、当該技術分野で良く知られているように、ビデオテープから再生される画像に対してテープの欠陥の影響を最小限にするために行われる。また、シャフリングは、シャトル再生を向上させるためにも用いられる。シャフリングは、本発明の本質的な部分ではない。
【0025】
シャフリングされた奇数及び偶数のYサンプルからなる各フレーム(以下、奇数フレーム、偶数フレームという)は、空間領域の画像を表している。奇数フレーム及び偶数フレームは、それぞれDCT変換器5o、5eによりDCT変換領域に変換される。奇数又は偶数のYサンプルの各変換フレームは、図2のdに示すように、90×135個のDCTブロックからなり、各DCTブロックは、図2のeに示すように、8×8個のDCT係数からなる。各DCTブロックは、図2のeにおいてDCで示す1つのDC係数と、図2のeにおいてACで一具体例を示す63個のAC係数とを有する。
【0026】
DCT係数は、量子化器6o、6eで量子化され、この量子化は、周知の方法で制御値Qにより制御される。ウォータマークの埋込を行わない場合、量子化DCT係数の奇数及び偶数フレームは、エントロピーエンコーダ8o、8eで周知の方法によりエントロピー符号化される。この具体例におけるエントロピー符号化は、ハフマン符号を用いた符号化である。量子化され、エントロピー符号化された係数は、この具体例では、周知の方法でビデオテープに記録される。なお、ビデオテープは、図1では示していない。記録は、他の記録媒体、例えばディスクに行うこともできる。
【0027】
量子化DCT係数の変更によるウォータマークの埋込
エンコーダの奇数及び偶数チャンネルは、量子化輝度(Y)のDCT係数を変更してウォータマークを埋め込む変更プロセッサ7o、7eを備えている。以下、これらの変更プロセッサ7o、7eは同じ動作をするので、変更プロセッサ7として説明する。以下の説明では、一具体例として、量子化DCT係数はnビットで表され、nは8〜14の範囲であるとする。すなわち、DC係数は8〜14ビットを有し、AC係数は14ビットを有している。説明を簡単にするために、以下ではnビットという。
【0028】
ウォータマークの形状
図3A及び図13に示すウォータマークの形状は、変更プロセッサ7のフレームメモリ9Aに記憶されているビットマップによって定義される。ビットマップには、ウォータマークを埋め込むために変更されるDCTブロックを選択するデータが含まれている。例えば、フレームメモリ9A上のある位置のビットの値が0は、画像中の対応する位置のDCTブロックは変更されないことを示し、ビットの値が1は、変更するために選択されたDCTブロックを示している。
【0029】
好ましい実施の形態においては、このようなフレームメモリ9Aが2つある。1つは、AC係数を変更するDCTブロックを選択するためのものであり、もう1つは、DC係数を変更するDCTブロックを選択するためのものである。最も好ましいのは、2つのフレームメモリによる選択が独立して行われることである。以下、フレームメモリ9Aをテンプレートメモリ9Aとも呼ぶ。以下の説明では、DC係数をAC係数とは異なる方法で処理するものとする。また、他の実施の形態では、ウォータマークを埋め込むために、DC係数のみを変更する場合を説明する。更なる他の実施の形態では、ウォータマークを埋め込むために、AC係数のみを変更する場合を説明する。
【0030】
説明及び図面を簡単にするために、図3A及び図3Bに示すビットマップでは、デジタルサンプルは、シャフリングされていないものとする。
【0031】
DC係数の処理(図4及び図5)
変更プロセッサ7は、図3Bに示すような変更関数メモリ9Bを有し、この変更関数メモリ9Bは、DCテンプレートメモリ9A内のビットマップにより選択される各DCTブロックのDC係数に対する変更値Cを記憶している。
【0032】
変更値Cは、図4に示すように、変更プロセッサ7により以下のように計算される。
【0033】
ステップS1において、図3AのDCテンプレートを生成する。図3Aに示すように、ウォータマークの異なる部分について異なるレベルLを指定してもよい。レベルLは、8ビットにより定義され、したがって、範囲0〜255内の値を有する。図3Aにおいては、レベルLは、例えばDCテンプレートの異なる部分に対して5と127の値を有している。レベルLは、DCテンプレートメモリ9Aに記憶してもよい。
【0034】
ステップS2において、キーKey1に基づいて、擬似乱数RN1を発生する。擬似乱数RN1は、最小値≦RN1≦最大値の所定の範囲、例えば100≦RN1≦1000に制限される。(DCテンプレートで示すように)DC係数の値を変更するそれぞれのDCTブロックに対して、新たな擬似乱数RN1を発生する。
【0035】
ステップS3において、変更値Cを、
C=(L/M)・RN1
により計算する。ここで、Mは、レベルLが取りうる最大値であり、この実施の形態では、M=255である。変更値Cは、変更関数メモリ9Bに記憶される。
【0036】
偶数サンプルの変更プロセッサ7eと奇数サンプルの変更プロセッサ7oのいずれにおいても同じ処理が行われる。なお、奇数チャンネルと偶数チャンネルに適用される量子化スケールは、異なっていてもよい。したがって、偶数サンプルと奇数サンプルとでは異なる変更を行うことができる。これにより、ストライプの画像が生成される。ストライプの画像が不要な場合、ステップS4の処理を行う。なお、ステップS4の処理は、本発明に対しては本質的ではない。
【0037】
ステップS1〜ステップS3は、画像の圧縮符号化及びウォータマークの埋込の前に行ってもよい。ステップS4による変更値Cの調整は、圧縮符号化処理中に奇数及び偶数サンプルに適用される特定の量子化スケールに依存するので、圧縮符号化処理中に行われる。
【0038】
ステップS4において、デジタルの変更値Cを以下のように調整して、調整値C^を生成する。
C^=C>>(13−B)
ここで、Bは、量子化後のDC係数の大きさを特定するのに必要なビット数であり、>>は、この場合、((13−B)ビットの)右シフトを意味する。変更は、奇数及び偶数チャンネルの両方で行われ、両チャンネルに対して略同じ変更が行われる。奇数トラックBoと偶数トラックBeとでBの値が異なる場合もある。13は、符号ビットが1ビットである符号付きの14ビットの大きさを表すビット数である。
【0039】
そして、ステップS5において、量子化DC係数を、可逆的なアルゴリズムに基づいて、調整値C^により調整する。量子化DC係数のそれぞれは、nビットを有する。ここで、ビット数nは、DC係数毎に異なっていてもよい。変更は、いずれのDC係数についてもビット数nが変化しないような変更である。
【0040】
図5は、DC係数の値の変更に対する好ましいアルゴリズム(アルゴリズム1)を説明するための図である。一具体例として、調整値C^は10であり、ビット数nは8ビットであり、DC係数は、−128〜+127の範囲の値を有しているものとする。範囲の一番下(ボトム)である−128から開始して、値の範囲を、2×10の範囲の各セクションに分割する。図5は、セクション−128〜−109、−108〜−89、・・・〜+111を示している。全範囲は、2×10の範囲のセクションの整数倍に分割できない。したがって、トップ(一番上の)セクションの範囲は、+112〜+127である。
【0041】
このアルゴリズムは、セクションの上半分の値と下半分の値とを入れ換えることにより機能する。したがって、−128〜−119の値は、−118〜−109の値と入れ換わる。調整値C^=10による調整の前にDC係数の元の値が−118である場合、調整値C^による調整後は−128に置き換えられる。また、他の具体例として、元の値が−107である場合、調整後は−97となる。トップセクション+112〜+127では、同じ処理を行うが、セクションを半分にすると、+112〜+119と+120〜+127となり、図5に示すように入れ換えが行われる。
【0042】
上述の具体例では、範囲のボトム(−128)から開始して、全範囲をセクションに分割した。この分割を範囲のトップ(+127)から開始してもよい。好ましい実施の形態においては、キーKey2に基づいて擬似ランダム的に発生されたビットPRBの値に従って、分割をトップ又はボトムから開始する。ビットPRBは、各DC係数毎に擬似ランダム的に変化する。ビットPRBの値は、好ましくは変更値Cとともに変更関数メモリ9Bに記憶される。
【0043】
量子化器Qにより量子化DC係数が生成されると、変更プロセッサ7は、量子化DC係数に適用可能な変更値Cの値と、ビットPRBの値とを変更関数メモリ9Bから決定する。変更プロセッサ7は、変更値Cの値を調整値C^に調整する。量子化DC係数の値は、調整値C^及びアルゴリズムに基づいて調整される。図5を例を用いると、量子化DC係数の元の値が−96である場合、−106に置き換えられる。
【0044】
簡単に言うと、係数を表すそれぞれnビットの各数は1集合の各要素であり、そのうちの1つの数を、可逆的なアルゴリズムに基づいて選択される同じ集合の他の要素と入れ換えることにより変更を行う。図5に示すように、数N1をX分だけ変更する場合、集合の他の要素N2と入れ換える。ここで、|N1−N2|=Xであるが、範囲の一端では、X未満の変更のみが可能である。
【0045】
上述の説明から、ビット数は変化しないことがわかる。
【0046】
ステップS17、ステップS18において、上述の説明を静止画の1フレームに適用してもよい。ビデオクリップに多数のフレームがあるビデオの場合、変更関数メモリ9Bに記憶されている変更値C及びビットPRBを、ビデオクリップの全てのフレームに適用する。しかしながら、安全性を高めるために、キーKey5に基づく擬似乱数RN2からなる微少な変動を、各フレームの変更値Cに加算する。微少な変動は、ビット数が増加しないように選択される。ステップS3において、変更関数メモリ9Bが設定され、ビデオクリップに対して固定とされる。微少な変動は、小さい擬似乱数、例えば−50≦NR2≦50であり、ステップS4の直前に変更値Cに加算される。各変更値Cは、擬似乱数RN2の新たな値を得る。擬似乱数RN2を発生するビットPRBSは、フレーム毎にリセットされないので、異なるフレームは、擬似乱数RN2の異なるシーケンスを有する。
【0047】
AC係数の処理(図6〜図9)
ステップS6において、ACテンプレートを生成する。ACテンプレートにおけるビットマップは、AC係数を変更するDCTブロックを選択するものである。
【0048】
ステップS61において、AC係数を変更する場合、その値を調べる。0ならば値を変更しない。そうでなければ変更する。
【0049】
ステップS7、ステップS8、ステップS9において、選択されたDCTブロックのAC係数を閾値Tsと比較する。AC係数の絶対値が閾値Tsより小さい場合、その符号を変更することができる。絶対値が閾値Tsより大きい場合、符号を変更してはならない。AC係数の符号の変更を禁止することは、本発明にとって本質的ではないが、値が大きい係数の符号を変更すると、不都合なウォータマークが生成されることになる。
【0050】
ステップS10において、可逆的なアルゴリズム(アルゴリズム2)及びキーKey3に基づいて、AC係数を表す値を変更する。
【0051】
図7は、可逆的なアルゴリズム(.アルゴリズム2)の具体例を示すものである。このアルゴリズムは、エントロピー符号化の前の量子化AC係数に対して用いられる。
【0052】
表1は、ハフマン符号化テーブルであり、この説明の終わりに添付してある。AC係数の値は、可変長コードVLCと固定長コードFLCによって表される。可変長コードVLCは、AC係数がどのグループにあるかを特定する。固定長コードFLCは、グループ内のどの値がAC係数に等しいかを示すインデックスである。
【0053】
ステップS11において、AC係数がどのグループにあるかを決定する。
【0054】
ステップS111において、グループ内のAC係数のインデックスを決定する。
【0055】
ステップS12において、インデックスに、キーKey3に基づく擬似乱数RN3を加算することにより、ACテンプレートにより選択されたDCTブロック内のAC係数の固定長コードFLCを変更する。ビット数が変化しないことを保障するために、和を「ラップラアウンド(wraps round)」する。例えば、固定長コードFLCが110で、擬似乱数RN3が010の場合、和は、1000ではなく、000にラップアラウンドされる。ステップS7及びステップS9に示すように、符号を変更しない場合、AC係数の符号を保存するために、ラップアラウンドを行う。
【0056】
ステップS121において、新たなインデックスにより示される値にAC係数の値を設定する。
【0057】
図8は、可逆的なアルゴリズムの他の具体例を示すものである。このアルゴリズムは、ステップS12がステップS13に置き換えられること除いて図7と同様に機能する。
【0058】
ステップS13において、可逆的な暗号コード及びキーKey3’に基づいて、固定長コードFLCを暗号化する。ビット数は変化しない。
【0059】
図7及び図8は、同じ大きさグループ内の、あるAC係数の値を他の値に変更することに関する。
【0060】
図9は、AC係数の順序を変更するための可逆的なアルゴリズムを示すものである。これは図7又は図8のアルゴリズムとともに用いてもよい。
【0061】
ステップS14において、AC係数のシーケンスをエントロピー符号化するためのビット数を決定する。
【0062】
ステップS15において、変更プロセッサ7は、エントロピー符号化により生成されるビット数を変更しないAC係数の順序の入換えを見つける。
【0063】
ステップS16において、AC係数の順序の入換えが見つかると、順序を変更するか否かを決定する。この決定は、キーKey4によって定義される擬似乱数PRB2の値に依存する。この具体例では、この数は、1ビットのみである。
【0064】
ステップS15の変形例として、変更プロセッサ7は、エントロピー符号化により生成されるビット数を変更しないようなAC係数の順序の入換えを、2つ以上見つける。これらの入換えには、元のAC係数の順序も含まれるが、これらを識別のために番号を付す。ステップS16において、擬似乱数PRB2に基づいて、入換えのうちの1つを選択する。
【0065】
処理の変形例として、DCTブロック内のAC係数を変更のために選択する。このようなDCTブロックでは、全てのAC係数を変更するのではない。この選択は、所定の固定的な選択であってよく、また、可変的な選択であってもよい。この選択は、キーに基づく擬似乱数であってもよい。
【0066】
ウォータマークが埋め込まれた空間領域の画像の生成
圧縮符号化され、ウォータマークが埋め込まれた画像は、圧縮形式でテープに記録することができる。画像を見るためには、伸長しなければならない。
【0067】
図11は、デコーダの「奇数」チャンネルのみを示す図である。「偶数」チャンネルについても同様である。圧縮画像をエントロピーデコーダ18で復号し、逆量子化16で逆量化し、及び逆DCT変換器15で空間領域に変換する。その結果得られる空間領域のサンプルをデシャフリング器14でデシャフリングし、奇数及び偶数サンプルをマルチプレクサ13で多重化して、ウォータマークが埋め込まれた空間領域の画像を生成する。そして、多重化されたサンプルを逆フィルタ12で逆フィルタリングし、4:2:2フォーマットの画像を生成する。図13に示す画像は、このような画像の具体例である。
【0068】
なお、図11に示すウォータマーク除去プロセッサ17は、ウォータマークが埋め込まれた画像を見るためにバイパス19によってバイパスされている。
【0069】
ウォータマークの除去
データキャリア(図10)
ウォータマークを除去するために、デコーダは以下の除去データを有していなければならない。
【0070】
すなわち、AC及びDCテンプレート、レベルL、擬似乱数RN1の最大値及び最小値、擬似乱数及びビットPRBSを発生するためのキーKey1、Key2、Key3、Key4、Key5、アルゴリズム1、2、閾値Tsである。キーKey1、Key2、Key3、Key4、Key5は、エンコーダで生成されるので、予め決まっていない。
【0071】
この好ましい実施の形態では、除去データは、好ましくは、安全にデータキャリアに記憶されている。最も好ましくは、キャリアは、スマートカードSCである。エンコーダの変更プロセッサ7e、7oは、除去データをスマートカードSCにダウンロードするためのインタフェースを備えている。
【0072】
デコーダのウォータマーク除去プロセッサ17も、スマートカードSCから除去データを読み出すための同様のインタフェースを備えている。
【0073】
DC係数からの変更の除去
図4及び図11に示すように、ウォータマーク除去プロセッサ17は、スマートカードSCから、DCテンプレート、キーKey1、擬似乱数RN1の範囲の限界値をダウンロードする。
【0074】
ステップS1において、スマートカードSCからDCテンプレート及びレベルLを読み出すことができる。
【0075】
ステップS2において、ウォータマーク除去プロセッサ17は、キーKey1及び限界値から擬似乱数RN1を再生する。
【0076】
ステップS3において、DCテンプレート、レベルL、擬似乱数RN1から変更値Cを計算して、図3Bに示すような変更関数メモリに記憶する。
【0077】
ステップS4において、記憶した変更値Cを調整して、調整値C^を算出する。
【0078】
ステップS5において、キーKey2から再生された擬似乱数のビットPRB1に関して、アルゴリズムを逆することにより、DC係数を元の値に復元する。
【0079】
ステップS17、ステップS18において、各ビデオクリップに対して、キーKey5から擬似乱数RN2を再生して、変更値Cから減算する。
【0080】
AC係数の復元(図12)
【0081】
ステップS6’において、スマートカードSCからACテンプレートをダウンロードする。
【0082】
ステップS61’において、AC係数が変更されている場合、AC係数を調べ、値が0か否かを判定する。値が0でないならば、エンコーダで変更されているので、デコーダでも変更される。
【0083】
ステップS10’において、キーKey3に関して、アルゴリズムを逆にすることにより、AC係数を元の値に復元する。
【0084】
ステップS7’〜ステップS9’において、AC係数の値を、スマートカードSCからダウンロードした閾値Tsと比較する。これにより、ウォータマーク除去プロセッサ17は、どのAC係数に符号の変更があったかを判定することができる。
【0085】
図7及び図8に示すAC係数の変更処理と同様に、ウォータマーク除去プロセッサ17は、ステップS11、S111を行う。
【0086】
図7に示すステップS12と同様に、ウォータマーク除去プロセッサ17は、キーKey3から擬似乱数RN3を再生して、インデックスから減算する。
【0087】
図8に示すステップS13と同様に、ウォータマーク除去プロセッサ17は、キーKey3’を用いて暗号を復号する。
【0088】
図9に示すステップS14に対応して、ウォータマーク除去プロセッサ17は、AC係数のシーケンスをエントロピー符号化するために決定されたビット数を判定する。
【0090】
ステップS15に対応して、ウォータマーク除去プロセッサ17は、エントロピー符号化を行うのに必要なビット数を変更しないAC係数の順序の入換えを見つける。
【0091】
ステップS16と同様に、ウォータマーク除去プロセッサ17は、そのような入換えが見つかると、変更処理において順序の変更が決定されたことが分かる。この決定は、キーKey4によって定義される擬似乱数PRB2の値に依存する。
【0092】
擬似乱数PRB2は、AC係数のシーケンスが変更されているか否かを示す。変更されている場合、その変更を戻す。
【0093】
安全性
ウォータマークを埋め込むのに用いられるアルゴリズムは、多くの異なるユーザに対して共通であってもよい。安全性は、
a)ユーザにより選択され、発生されたキーKey1、Key2、Key3、Key4、Key5、
b)ユーザにより選択されたレベルL、
c)ユーザにより選択された擬似乱数RN1の限界値
により得られる。
【0094】
符号を変える閾値も、ユーザにより選択可能なので、ある程度の安全性を得ることができる。
【0095】
DC及びACテンプレートは、可視的なウォータマークを画像に付した場合、テンプレートが画像において少なくとも部分的に可視であるので、安全ではない。
【0096】
スマートカードSCは、安全にデータを記憶するように物理的及び論理的に設計されている。
【0097】
関連システム及び方法
ここで説明した方法及び装置を、係属中の出願0029851.3、代理人ファイルP/10406,I−00−153に開示される方法及びシステムとともに用いてもよい。その開示内容については、引用することにより、本願に援用されるものとする。
【0098】
【表1】
【0099】
表1において:
1. (x to y)*0、+/−1は、「x」〜「y」個の0値の係数の後に+1又は−1の係数が続くことを意味する。
2. (x to y)*0は、「x」〜「y」個の0値の係数である。
【0100】
既に圧縮符号化されたビデオに対するウォータマークの埋込
上述の説明は、マテリアルの圧縮符号化処理中にビデオにウォータマークを埋め込むものである。既に圧縮符号化されたウォータマークがないマテリアルも利用可能であるが、ウォータマークを埋め込むことが望ましい。図14は、ソース71からの圧縮ビデオを処理する、本発明に係る装置の具体例を説明するためのフローチャートである。ソース71は、ビデオテーププレーヤ又はプレーヤ/レコーダ、ディスクプレーヤ又はプレーヤ/レコーダ、サーバ、あるいは、他のいずれのソースであってもよい。説明を簡単にするとともに上述の説明との一貫性を保つために、図1に示すような装置によりビデオが圧縮符号化されていることを前提とするが、変更プロセッサ7e、7oは省略されている。したがって、圧縮ビデオにはウォータマークは埋め込まれていない。
【0101】
この実施の形態において、圧縮ビデオは、上述した表1にある符号化に従って符号化されたデータである。ステップS72において、データを解析器により解析して、
1)各コードを抽出する。0でないAC係数は、それぞれ表1に示すように、<VLC><FLC>の形式を有している。DC係数は、nビットにおける生のデータとしてエントロピー符号化される。
2)コードが表す図3のビットマップにおける位置を決定する。
3)DC係数の量子化レベル等、他の情報を決定する。
【0102】
エントロピー符号化されたビットストリームは、周知の方法で構成されたデータストリームであり、このデータストリームから、周知の方法でコードを識別することが可能である。コードの順序と画像位置との関係は、知られている。
【0103】
ステップS74において、比較器は、コード位置をテンプレートメモリ73に記憶されているビットマップと比較して、コードを変更する必要があるか否かを判定する。
【0104】
コードを変更する必要がある場合、ステップS75において、コードがAC係数を表すのかDC係数を表すのかを判定する。コードがAC係数を表す場合、ステップS78において、上述の図6〜図9の方法のいずれかを用いる。コードがDC係数を表す場合、ステップS79において、上述の図5の方法を用いる。
【0105】
全てのコード、すなわち、変更されたコードと変更されていないコードが、例えばビデオテープレコーダ等のストレージ装置76に格納される。変更されていないコードは、ステップS77において、遅延器を介してストレージ装置76に送られる。遅延器は、変更されたコードの処理遅延を補償して、図7及び図8の具体例においてコードの順序が変化しないようにする。
【0106】
圧縮ビットストリームが必要な場合、圧縮ビットストリームを更に処理しないでストレージ装置76に格納する。圧縮符号化されていないビットストリームが必要な場合、圧縮ビットストリームを伸長してから格納する。
【0107】
既に圧縮符号化されたビデオにウォータマークを埋め込む処理は、ビデオの伸長を必要としないので有利である。すなわち、逆量子化や逆変換処理が不要である。
【0108】
ウォータマークの除去
図14に示す方法の逆を行うことにより、ウォータマークの除去と元のビデオの再生を行うことができる。ステップS72において、ソース71からのデータを解析器で解析して、
a)各コードを抽出する。0でないAC係数は、それぞれ表1に示すように、<VLC><FLC>の形式を有している。DC係数は、nビットにおける生のデータとしてエントロピー符号化されている。
b)コードが表す図3のビットマップにおける位置を決定する。
c)DC係数の量子化レベル等、他の情報を決定する。
【0109】
エントロピー符号化されたビットストリームは、周知の方法で構成されたデータストリームであり、このデータストリームから、周知の方法でコードを識別することが可能である。コードの順序と画像位置との関係は、知られている。
【0110】
ステップS74において、比較器は、コード位置をテンプレートメモリ73に記憶されているビットマップと比較して、埋込中にコードが変更された否かを判定する。コードが変更されている場合、ステップS75において、コードがAC係数を表すのかDC係数を表すのかを判定する。コードがAC係数を表す場合、上述の図12及び図7〜図9の方法のいずれかを用いて変更を除去する。コードがDC係数を表す場合、上述の図5の方法を用いて除去する。
【0111】
全てのコード、すなわち、変更されたコードと変更されていないコードが、例えばビデオテープレコーダ等のストレージ装置76に格納される。変更されていないコードは、遅延器77を介してストレージ装置76に送られる。遅延器77は、変更されたコードの処理遅延を補償して、図7及び図8の具体例においてコードの順序が変化しないようにする。
【0112】
圧縮ビットストリームが必要な場合、圧縮ビットストリームを更に処理しないでストレージ装置76に格納する。圧縮符号化されていないビットストリームが必要な場合、圧縮ビットストリームを伸長してから格納する。
【0113】
変形例
以上、本発明を、テープに記録された情報信号を磁気テープに記録する具体例を参照して説明したが、例えばディスク状記録媒体や固体メモリ等、他の記録媒体を使用することもできる。
【0114】
図1〜図14の具体例では、圧縮符号化方式の一具体例によりビデオを圧縮符号化したが、本発明は、そのような具体例に限定されるものではない。
【0115】
本発明を、HDCAM、MPEG、JPEG、モーションJPEG、DV等の他の圧縮符号化方式にも適用することもできる。
【0116】
図1〜図13の具体例では、ウォータマークは画像空間で固定されており、図4の具体例の擬似乱数RN2によるビデオの微少変動以外は変化がない。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。ウォータマークは、ビデオシーケンスの時間によって画像空間で移動してもよい。一方法としては、異なる位置にウォータマークを定義する複数のビットマップ(ここではテンプレートとも呼ぶ)を設けて、これらビットマップを連続して使用する。また、異なるビットマップは異なるレベルLを定義することもできる。これについては、図4のステップS1において説明している。ウォータマークの可視性レベルは、時間によって変化する。
【0117】
本発明を適用することができる圧縮符号化方式の具体例としてJPEGを挙げた。本発明の各具体例は、圧縮情報信号を表すのに用いられるビット数を、ウォータマークを埋め込まない同じ情報信号と比較して増加させないで、ウォータマークを圧縮デジタル情報信号に埋め込むことを目的としている。本発明の各具体例をJPEGに適用した場合、ビット数に微小な変化が生じることもある。これは、JPEGでは、本発明の各具体例を適用することにより偶然生成される所定の制御特性を使用するからである。これが発生すると、JPEGアルゴリズムは、自動的に追加のバイトを加えて問題を回避する。その結果、ビット数の増減が生じることもある。また、特に、ディスクや他の非テープ状媒体に格納する場合、変更をより可視的にするためのビット数の微少増加は、許容可能である。
【0118】
上述の説明は、ビデオについてであるが、本発明は、ビデオに限定されるものではない。本発明をオーディオ、静止画、他の情報信号に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態であるエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図2】 図1に示すエンコーダの処理により画像がどのように変化するのかを説明する図である。
【図3A】 図1に示すエンコーダのフレームメモリの内容を概略的に示す図である。
【図3B】 図1に示すエンコーダのフレームメモリの内容を概略的に示す図である。
【図4】 DC変換係数の処理を説明するフローチャートである。
【図5】 DC係数の値の量子化を説明するための図である。
【図6】 AC変換係数の処理を説明するフローチャートである。
【図7】 AC変換係数の処理を説明するフローチャートである。
【図8】 AC変換係数の処理を説明するフローチャートである。
【図9】 AC変換係数の処理を説明するフローチャートである。
【図10】 スマートカードSCの構成を示すブロック図である。
【図11】 本発明の実施の形態であるデコーダの構成を示すブロック図である。
【図12】 AC係数の値の復元を説明するための図6に対応したフローチャートである。
【図13】 本発明により生成されたウォータマークが埋め込まれた画像の一具体例を示す図である。
【図14】 圧縮ビデオソースからのビデオを処理するための本発明に係る装置の具体例を示すフローチャートである。
Claims (83)
- 情報信号により表されるマテリアルにウォータマークを付加するウォータマーク付加方法において、
上記情報信号の、デジタル表現された変換係数を導出するステップと、
上記変換係数を変更及びエントロピー符号化することで上記マテリアルに上記ウォータマークを付加するステップとを有し、
上記変換係数の少なくとも幾つかは、可逆的なアルゴリズムに基づいて変更され、該変更は、エントロピー符号化されたビットのビット数を変更せず、
上記可逆的なアルゴリズムは、上記変換係数の順列からなる複数のグループのうち、エントロピー符号化されたビットのビット数を増加させないような2つ以上のグループが存在するか否かを判定して、当該2つ以上のグループから擬似乱数の値に基づいて入れ換えるべきグループを判定し、当該変換係数のグループを変更するものであることを特徴とするウォータマーク付加方法。 - 上記可逆的なアルゴリズムは、
複数の上記変換係数毎に、各変換係数が要素として含まれ、上記導出された変換係数と同様の大きさの複数の変換係数からなる集合を定義し、
ある集合内の変更する要素を、その集合内の他の要素と入れ換えるものであることを特徴とする請求項1記載のウォータマーク付加方法。 - 上記変更は、データを表すのではないことを特徴とする請求項1又は2記載のウォータマーク付加方法。
- 上記変換係数は、量子化されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のウォータマーク付加方法。
- 上記変更は、上記マテリアルにおいて知覚可能であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のウォータマーク付加方法。
- Xだけ変更する値N1の変換係数を、その集合内の値N2を有する他の要素と入れ換える場合、|N1−N2|=Xであり、該Xは、可逆的なアルゴリズムに基づいて選択された擬似乱数の値であることを特徴とする請求項2記載のウォータマーク付加方法。
- 上記集合は、最大値と最小値が約2X異なる要素を含むことを特徴とする請求項6記載のウォータマーク付加方法。
- 上記Xは、擬似乱数RN1の値の比率P(0≦P≦1)に依存し、該比率Pは、L/Mの値に等しく、該Lは、所定の選択されたレベルを表し、該Mは、レベルLの最大許容値に等しいことを特徴とする請求項6又は7記載のウォータマーク付加方法。
- 上記Xは、擬似乱数RN2の値に基づいて変化することを特徴とする請求項8記載のウォータマーク付加方法。
- 上記変換係数は、その大きさグループを示すグループコードと、該大きさグループにおける該変換係数の位置を示すインデックスコードとを有し、該変換係数は、該インデックスコードを、上記可逆的なアルゴリズムにおける擬似乱数の値に基づいて選択される同じグループの他のインデックスコードで置き換えることにより、入れ換えられることを特徴とする請求項1記載のウォータマーク付加方法。
- 上記導出するステップは、供給されたデジタル表現されたマテリアルのサンプルを変換して、上記変換係数を導出し、該変換係数を量子化することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項記載のウォータマーク付加方法。
- 上記導出するステップは、上記変換係数を表すエントロピー符号化されたビットストリームが供給され、該変換係数を表すコードを該ビットストリームから抽出することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項記載のウォータマーク付加方法。
- ウォータマークを付加するマテリアルの一部分又は複数部分を選択するステップを更に有することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項記載のウォータマーク付加方法。
- ウォータマークを付加するマテリアルの一部分又は複数部分のビットマップを記憶し、該ビットマップに基づいて、該ウォータマークを付加するマテリアルの一部分又は複数部分を選択することを特徴とする請求項13記載のウォータマーク付加方法。
- ウォータマークを付加するマテリアルの一部分又は複数部分のビットマップを記憶し、該ビットマップに基づいて、該ウォータマークを付加するマテリアルの一部分又は複数部分を選択し、該ビットマップは、上記レベルLの値を1つ以上の値を記憶することを特徴とする請求項8記載のウォータマーク付加方法。
- 上記ビットマップは、上記マテリアルの異なる部分に対して、異なる値のレベルLの値を記憶することを特徴とする請求項15記載のウォータマーク付加方法。
- 上記変換係数は、複数のブロックにグループ化され、上記選択するステップは、デジタル表現を変更する変換係数のブロックを選択することを特徴とする請求項13乃至16のいずれか1項記載のウォータマーク付加方法。
- 上記複数のブロックは、それぞれDC係数とAC係数を有し、上記選択するステップは、幾つかのブロックにおける変更するAC係数と他のブロックにおける変更するDC係数を選択することを特徴とする請求項17記載のウォータマーク付加方法。
- 上記DC係数は、上記AC係数と異なる方法で変更されることを特徴とする請求項18記載のウォータマーク付加方法。
- 上記変換係数は、DCT係数であることを特徴とする請求項1乃至19のいずれか1記載のウォータマーク付加方法。
- コンピュータにロードされたときに、該コンピュータに請求項1乃至20のいずれか1項記載のウォータマーク付加方法の各ステップを実行させるためのコンピュータにより実行可能なプログラム。
- 請求項1記載のウォータマーク付加方法によりマテリアルを表す情報信号に付加されたウォータマークを除去するウォータマーク除去方法において、
デジタル表現され、エントロピー符号化された変換係数を導出するステップと、
上記変換係数を表すコードを抽出し、該コードに可逆的なアルゴリズムの逆のアルゴリズムを適用するステップとを有し、
上記マテリアルにウォータマークを付加する際に、上記変換係数の順列からなる複数のグループのうち、エントロピー符号化されたビットのビット数を増加させないような2つ以上のグループが存在するか否かを判定して、当該2つ以上のグループから擬似乱数の値に基づいて入れ換えるべきグループを判定し、当該変換係数のグループを変更する上記可逆的なアルゴリズムによって、該変換係数のグループが変更されており、
上記コードに可逆的なアルゴリズムの逆のアルゴリズムを適用するステップでは、上記複数のグループのうち、エントロピー符号化されたビットのビット数を増加させないような2つ以上のグループが存在するか否かを判定して、当該2つ以上のグループから擬似乱数の値に基づいて入れ換えるべきグループを判定することを特徴とするウォータマーク除去方法。 - 上記マテリアルにウォータマークを付加する際に、複数の上記変換係数毎に、変換係数が要素として含まれ、上記導出された変換係数と同様の大きさの複数の変換係数からなる集合を定義し、ある集合内の変更する要素を、その集合内の他の要素と入れ換える上記可逆的なアルゴリズムによって、変換係数の少なくとも幾つかは、変更されており、
上記コードに可逆的なアルゴリズムの逆のアルゴリズムを適用するステップでは、
変更された各変換係数毎に、変換係数が要素として含まれる同様の大きさの変換係数からなる集合を定義し、
変更されていない値に復元される集合の要素を、上記マテリアルにウォータマークを付加する際に用いられた上記可逆的なアルゴリズムの逆のアルゴリズムに基づいて、その集合内の他の要素と入れ換えることを特徴とする請求項22記載のウォータマーク除去方法。 - 上記変換係数は、量子化変換係数であることを特徴とする請求項22又は23記載のウォータマーク除去方法。
- 上記擬似乱数は、キーから導出されることを特徴とする請求項22記載のウォータマーク除去方法。
- Xだけ変更する値N1の変換係数を、その集合内の値N2を有する他の要素と入れ換える場合、|N1−N2|=Xであり、該Xは、可逆的なアルゴリズムに基づいて選択された擬似乱数の値であることを特徴とする請求項23記載のウォータマーク除去方法。
- 上記集合は、最大値と最小値が約2X異なる要素を含むことを特徴とする請求項26記載のウォータマーク除去方法。
- 上記Xは、擬似乱数RN1の値の比率P(0≦P≦1)に依存し、該比率Pは、L/Mの値に等しく、該Lは、所定の選択されたレベルを表し、該Mは、レベルLの最大許容値に等しいことを特徴とする請求項26又は27記載のウォータマーク除去方法。
- 上記Xは、擬似乱数RN2の値に基づいて変化することを特徴とする請求項28記載のウォータマーク除去方法。
- 上記変換係数は、その大きさグループを示すグループコードと、該大きさグループにおける該変換係数の位置を示すインデックスコードとを有し、該変換係数は、該インデックスコードを、上記可逆的なアルゴリズムにおける擬似乱数の値に基づいて選択される同じグループの他のインデックスコードで置き換えることにより、入れ換えられることを特徴とする請求項22記載のウォータマーク除去方法。
- 各変換係数毎に、変更された変換係数を示すデータを参照してウォータマークが付加されたか否かを判定し、変更された変換係数を変更のために選択するステップを更に有する請求項22乃至30のいずれか1項記載のウォータマーク除去方法。
- 上記データは、ビットマップであることを特徴とする請求項31記載のウォータマーク除去方法。
- 各変換係数毎に、変更された変換係数を示すビットマップを参照してウォータマークが付加されたか否かを判定し、変更された変換係数を変更のために選択するステップを更に有し、
上記ビットマップは、上記レベルLの1つ以上の値を記憶していることを特徴とする請求項28記載のウォータマーク除去方法。 - 上記ビットマップは、上記マテリアルの異なる部分に対して、異なる値のレベルLを記憶していることを特徴とする請求項33記載のウォータマーク除去方法。
- 上記変換係数は、複数のブロックにグループ化され、上記選択するステップは、デジタル表現が変更された変換係数のブロックを選択することを特徴とする請求項31乃至34のいずれか1項記載のウォータマーク除去方法。
- 上記複数のブロックは、それぞれDC係数とAC係数を有し、上記選択するステップは、幾つかのブロックにおける変更されたAC係数と他のブロックにおける変更されたDC係数を選択することを特徴とする請求項35記載のウォータマーク除去方法。
- 上記DC係数は、上記AC係数と異なる方法で変更されていることを特徴とする請求項36記載のウォータマーク除去方法。
- 上記変換係数は、DCT係数であることを特徴とする請求項22乃至37のいずれか1記載のウォータマーク除去方法。
- 上記ウォータマークを除去するのに必要な逆の変更データをデータキャリアからダウンロードするステップを更に有する請求項29乃至38のいずれか1記載のウォータマーク除去方法。
- コンピュータにロードされたときに、該コンピュータに請求項22乃至39のいずれか1項記載のウォータマーク除去方法の各ステップを実行させるためのコンピュータにより実行可能なプログラム。
- 情報信号により表されるマテリアルにウォータマークを付加するウォータマーク付加装置において、
上記情報信号の、デジタル表現された変換係数を導出し、該変換係数を変更及びエントロピー符号化することで上記マテリアルに上記ウォータマークを付加するプロセッサを備え、
上記プロセッサは、上記変換係数の少なくとも幾つかを、可逆的なアルゴリズムに基づいて変更し、該変更は、エントロピー符号化されたビットのビット数を変更せず、
上記可逆的なアルゴリズムは、上記変換係数の順列からなる複数のグループのうち、エントロピー符号化されたビットのビット数を増加させないような2つ以上のグループが存在するか否かを判定して、当該2つ以上のグループから擬似乱数の値に基づいて入れ換えるべきグループを判定し、当該変換係数のグループを変更するものであることを特徴とするウォータマーク付加装置。 - 上記可逆的なアルゴリズムは、
複数の上記変換係数毎に、変換係数が要素として含まれ、上記導出された変換係数と同様の大きさの複数の変換係数からなる集合を定義し、
ある集合内の変更する要素を、その集合内の他の要素と入れ換えるものであることを特徴とする請求項41記載のウォータマーク付加装置。 - 上記プロセッサは、
上記情報信号から導出される、デジタル表現された変換係数を導出する変換プロセッサと、
上記デジタル表現された変換係数を変更し、エントロピー符号化する変更プロセッサとを備えることを特徴とする請求項41又は42記載のウォータマーク付加装置。 - 上記プロセッサは、上記マテリアルにおいて知覚可能な変更を行うことを特徴とする請求項41又は43記載のウォータマーク付加装置。
- Xだけ変更する値N1の変換係数を、その集合内の値N2を有する他の要素と入れ換える場合、|N1−N2|=Xであり、該Xは、可逆的なアルゴリズムに従って選択された擬似乱数の値であることを特徴とする請求項42記載のウォータマーク付加装置。
- 上記集合は、最大値と最小値が約2X異なる要素を含むことを特徴とする請求項45記載のウォータマーク付加装置。
- 上記Xは、擬似乱数RN1の値の比率P(0≦P≦1)に依存し、該比率Pは、L/Mの値に等しく、該Lは、所定の選択されたレベルを表し、該Mは、レベルLの最大許容値に等しいことを特徴とする請求項45又は46記載のウォータマーク付加装置。
- 上記Xは、擬似乱数RN2の値に基づいて変化することを特徴とする請求項47記載のウォータマーク付加装置。
- 上記変換係数は、その大きさグループを示すグループコードと、該大きさグループにおける該変換係数の位置を示すインデックスコードとを有し、該デジタル表現は、該インデックスコードを、上記可逆的なアルゴリズムにおける擬似乱数の値に基づいて選択される同じグループの他のインデックスコードで置き換えることにより、入れ換えられることを特徴とする請求項41記載のウォータマーク付加装置。
- 上記プロセッサは、供給されるデジタル表現されたマテリアルのサンプルを変換して、上記変換係数を導出し、該変換係数を量子化するように動作することを特徴とする請求項41乃至49のいずれか1項記載のウォータマーク付加装置。
- 上記プロセッサは、上記変換係数を表すエントロピー符号化されたビットストリームが供給され、該変換係数を表すコードを該ビットストリームから抽出するように動作することを特徴とする請求項41乃至49のいずれか1項記載のウォータマーク付加装置。
- 上記プロセッサは、ウォータマークを付加するマテリアルの一部分又は複数部分を選択することを特徴とする請求項41乃至51のいずれか1項記載のウォータマーク付加装置。
- 上記プロセッサは、ウォータマークを付加するマテリアルの一部分又は複数部分のビットマップを記憶し、該ビットマップに基づいて、該ウォータマークを付加するマテリアルの一部分又は複数部分を選択することを特徴とする請求項52記載のウォータマーク付加装置。
- 上記プロセッサは、ウォータマークを付加するマテリアルの一部分又は複数部分のビットマップを記憶し、該ビットマップに基づいて、該ウォータマークを付加するマテリアルの一部分又は複数部分を選択し、該ビットマップは、上記レベルLの1つ以上の値を記憶することを特徴とする請求項47記載のウォータマーク付加装置。
- 上記ビットマップは、上記マテリアルの異なる部分に対して、異なる値のレベルLを記憶することを特徴とする請求項54記載のウォータマーク付加装置。
- 上記プロセッサは、上記変換係数を複数のブロックにグループ化し、デジタル表現を変更する変換係数のブロックを選択することを特徴とする請求項52乃至55のいずれか1記載のウォータマーク付加装置。
- 上記複数のブロックはそれぞれDC係数とAC係数を有し、
上記変更プロセッサは、幾つかのブロックにおける変更するAC係数と他のブロックにおける変更するDC係数を選択することを特徴とする請求項56記載のウォータマーク付加装置。 - 上記DC係数は、上記AC係数と異なる方法で変更されることを特徴とする請求項57記載のウォータマーク付加装置。
- 上記プロセッサは、DCT係数を生成することを特徴とする請求項41乃至58のいずれか1項記載のウォータマーク付加装置。
- コンピュータにロードされたときに、該コンピュータを請求項41乃至59のいずれか1項記載のウォータマーク付加装置の各プロセッサとして機能させるためのコンピュータにより実行可能なプログラム。
- 請求項41記載のウォータマーク付加装置によりマテリアルに付加されたウォータマークを除去するウォータマーク除去装置において、
上記ウォータマークが付加されたマテリアルの、デジタル表現され、エントロピー符号化された変換係数を表すビットストリームを導出し、該ビットストリームから該変換係数を表すコードをビットストリームから抽出するデコーダと、
上記コードに可逆的なアルゴリズムの逆のアルゴリズムを適用する逆変更プロセッサとを備え、
上記マテリアルにウォータマークを付加する際に、上記変換係数の順列からなる複数のグループのうち、エントロピー符号化されたビットのビット数を増加させないような2つ以上のグループが存在するか否かを判定して、当該2つ以上のグループから擬似乱数の値に基づいて入れ換えるべきグループを判定し、当該変換係数のグループを変更する上記可逆的なアルゴリズムによって、該変換係数のグループが変更されており、
上記逆変更プロセッサは、上記複数のグループのうち、エントロピー符号化されたビットのビット数を増加させないような2つ以上のグループが存在するか否かを判定して、当該2つ以上のグループから擬似乱数の値に基づいて入れ換えるべきグループを判定することを特徴とするウォータマーク除去装置。 - 上記マテリアルにウォータマークを付加する際に、複数の上記変換係数毎に、変換係数が要素として含まれ、上記導出された変換係数と同様の大きさの複数の変換係数からなる集合を定義し、ある集合内の変更する要素を、その集合内の他の要素と入れ換える上記可逆的なアルゴリズムによって、変換係数の少なくともいくつかは、変更されており、
上記逆変更プロセッサは、変更された各変換係数毎に、変換係数が要素として含まれる同様の大きさの変換係数からなる集合を定義し、
変更されていない値に復元される集合の要素を、上記マテリアルにウォータマークを付加する際に用いられた上記可逆的なアルゴリズムの逆のアルゴリズムに基づいて、その集合内の他の要素と入れ換えることを特徴とする請求項61記載のウォータマーク除去装置。 - 上記擬似乱数は、キーから導出されることを特徴とする請求項61記載のウォータマーク除去装置。
- Xだけ変更する値N1の変換係数を、その集合内の値N2を有する他の要素と入れ換える場合、|N1−N2|=Xであり、該Xは、上記可逆的なアルゴリズムに基づいて選択された擬似乱数の値であることを特徴とする請求項62記載のウォータマーク除去装置。
- 上記集合は、最大値と最小値が約2X分だけ異なる要素を含むことを特徴とする請求項64記載のウォータマーク除去装置。
- 上記Xは、擬似乱数RN1の値の比率P(0≦P≦1)に依存し、該比率Pは、L/Mの値に等しく、該Lは、所定の選択されたレベルを表し、該Mは、レベルLの最大許容値に等しいことを特徴とする請求項64又は65記載のウォータマーク除去装置。
- 上記Xは、擬似乱数RN2の値に基づいて変化することを特徴とする請求項66記載のウォータマーク除去装置。
- 上記変換係数は、その大きさグループを示すグループコードと、該大きさグループにおける該変換係数の位置を示すインデックスコードとを有し、該変換係数は、該インデックスコードを、上記可逆的なアルゴリズムにおける擬似乱数の値に基づいて選択される同じグループの他のインデックスコードで置き換えることにより、入れ換えられることを特徴とする請求項61記載のウォータマーク除去装置。
- 上記逆変更プロセッサは、各変換係数毎に、変更された変換係数を示すデータを参照してウォータマークが付加されたか否かを判定し、変更された変換係数を変更のために選択するように動作することを特徴とする請求項61乃至68いずれか1項記載のウォータマーク除去装置。
- 上記データは、ビットマップであることを特徴とする請求項69記載のウォータマーク除去装置。
- 上記逆変換プロセッサは、各変換係数毎に、変更された変換係数を示すビットマップを参照してウォータマークが付加されたか否かを判定し、変更された変換係数を変更のために選択し、該ビットマップは、上記レベルLの1つ以上の値を記憶していることを特徴とする請求項66記載のウォータマーク除去装置。
- 上記ビットマップは、上記マテリアルの異なる部分に対して、異なる値のレベルLを記憶していることを特徴とする請求項71記載のウォータマーク除去装置。
- 上記逆変更プロセッサは、上記変換係数を複数のブロックにグループ化し、デジタル表現が変更された変換係数のブロックを選択することを特徴とする請求項69乃至72のいずれか1項記載のウォータマーク除去装置。
- 上記複数のブロックは、それぞれDC係数とAC係数を有し、上記逆変更プロセッサは、幾つかのブロックにおける変更されたAC係数と他のブロックにおける変更されたDC係数を選択することを特徴とする請求項73記載のウォータマーク除去装置。
- 上記DC係数は、上記AC係数と異なる方法で変更されていることを特徴とする請求項74記載のウォータマーク除去装置。
- 上記変換係数は、DCT係数であることを特徴とする請求項61乃至75のいずれか1項記載のウォータマーク除去装置。
- ウォータマークを付加するマテリアルにおける位置を定義するテンプレートと、ウォータマークを付加するのに必要な他のデータを記憶するデータキャリアを更に備える請求項41乃至59のいずれか1項記載のウォータマーク付加装置。
- マテリアルにおいてウォータマークを付加する位置を定義するテンプレートと、当該付加されたウォータマークを除去するのに必要な他のデータを記憶するデータキャリアを更に備える請求項61乃至76のいずれか1に記載のウォータマーク除去装置。
- 上記他のデータは、擬似乱数を生成するための少なくとも1つのセキュリティキーを含むことを特徴とする請求項78記載のウォータマーク除去装置。
- 上記他のデータは、少なくとも、擬似乱数の値の限界に関するデータを含むことを特徴とする請求項78記載のウォータマーク除去装置。
- 上記他のデータは、変更の大きさに関するデータを含むことを特徴とする請求項78又は80記載のウォータマーク除去装置。
- 請求項41乃至59のいずれか1項記載のウォータマーク付加装置を備えるカメラ/レコーダ。
- 請求項41乃至59のいずれか1項記載のウォータマーク付加装置と、
請求項61乃至76のいずれか1項記載のウォータマーク除去装置とを備えるシステム。
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