JP4542293B2 - 埋込データ及び埋込データを検出し、再生する方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、データを情報マテリアルに埋め込む方法及び装置、並びに情報マテリアルに埋め込まれたデータを検出し、再生する方法及び装置に関する。
【0002】
ここで用いている情報マテリアルとは、1つ以上のビデオマテリアル、オーディオマテリアル、データマテリアルを含む。本明細では、ビデオマテリアルは、静止画像及び動画像である。
【0003】
【従来の技術】
ステガノグラフィ(Steganography)は、データをビデオマテリアル、オーディオマテリアル、データマテリアル等のマテリアルに、データがマテリアルの中で知覚できない方法で埋め込む技術分野のものである。
【0004】
ウォータマークは、ビデオマテリアル、オーディオマテリアル、データマテリアル等のマテリアル内に埋め込まれたデータである。ウォータマークはマテリアル内において知覚可能でも知覚不可能であってもよい。
【0005】
ウォータマークは、様々な目的で使用することができる。マテリアル所有者の知的財産権の侵害からマテリアルを保護したり、侵害を追跡する目的に、ウォータマークを用いることが知られている。例えば、ウォータマークはマテリアルの所有者を識別することができる。
【0006】
ウォータマークは、マテリアルから取り除くのが困難だという点で“強固”であると言える。ウォータマークが強固であるということは、ウォータマークを除去、あるいは、蓄積及び/又は伝送のためのビデオ編集又は圧縮等の正当な処理を行おうとして何らかの方法で処理されたマテリアルの出所を追跡するのに有用である。また、ウォータマークは、ウォータマークを除去又はマテリアルを処理しようとする試みを検出するのに有用な処理により、容易に損傷を受けやすいという点では「脆弱(fragile)」とも言える。
【0007】
可視的なウォータマークは、例えば、顧客がインターネット上で画像を見て、それを購入したいか否かを決定することはできるが、顧客が購入しそうなウォータマークが付されていない画像へのアクセスはできないようにするのに有用である。ウォータマークは画像を劣化させるが、できれば、顧客によってウォータマークを除去することができないことが好ましい。可視的なウォータマークは、それらが埋め込まれたマテリアルの出所を判別するのにも用いられる。
【0008】
米国の特許番号5,930,369(コックス等(Cox et al))には、マテリアルを変換領域に変換し、データを変換領域の画像に加えることによって、ウォータマークを形成することが提案されている。画像と、それらの画像の離散ウェーブレット変換(Discrete Wavelet Transform)との例では、変換領域において加えられるデータは、変換領域内に形成される複数のサブバンドのうちの1つのウェーブレット係数と結合される。一般的に、追加されるデータは、擬似ランダムビットシーケンス(Pseudo Random Bit Sequence、以下、PRBSという。)のような所定のデータシーケンスを変調するように配置されている。例えば、追加されるデータの各ビットは、PRBSのコピーを変調するように配置されており、このコピーは、例えば変換領域の画像の1つのサブバンドに加えられる。その画像はその後、空間領域に逆変換される。
【0009】
画像から埋め込まれたデータを検出し、再生することが望ましいときは、その画像を再び変換領域に変換して、サブバンドの変換係数と検出装置には既知のPRBSとの相関を求めることによって、埋め込まれているデータは、変換領域のサブバンドから再生される。データは相関結果から検出される。
【0010】
一般的に、埋込データは画像のような情報マテリアルに与えるいかなる知覚可能な効果を最小限に抑えることが好ましい。なお、マテリアルにも施されるあらゆる処理の結果により導入されるエラーにもかかわらず、情報マテリアルから埋込データを正確に再生する可能性を増やすことも好ましい。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るデータ埋込装置は、異なる相対的重要度を互いに有する複数のデータアイテムを含むデータを、情報マテリアル内に埋込み、各データアイテムを符号化する符号化プロセッサと、上記符号化データアイテムと上記埋込可能なデータ量の制限であるデータ埋込容量制限を有する上記情報マテリアルとを結合する結合プロセッサと、上記相対的重要度の順序によって符号化データアイテムを選択するとともに、上記結合プロセッサを制御して上記選択された符号化データアイテムを上記データ埋込容量制限内で埋め込む制御プロセッサとを備え、上記制御プロセッサは、上記データ埋込容量制限に達するまで、重要度のより高いデータアイテムが重要度の低いデータアイテムよりも先に埋め込まれるように上記符号化データアイテムを選択する。
【0012】
画像などの情報マテリアルへデータを埋め込むことは、データ埋込に要求される強度を高めることによって埋め込まれたデータの再生可能性を高めること、及び埋め込まれた画像に視覚的に認知可能な効果をもたらすことの間に折衷関係(compromise)をもたらす。
【0013】
さらに、埋め込まれるデータが多いと情報マテリアルは劣化してしまうため、情報マテリアルに埋込可能なデータ量は、上述の折衷関係によって制限される。さらに、情報マテリアル自身の帯域幅にも物理的制限があるため、情報マテリアルに埋込可能なデータ量は制限される。例えば画像のように典型的にはデータのフレームに分割される情報マテリアルの場合、画像フレーム内のデータ量には物理的制約があるため、埋込可能なデータ量にも制約が出てくる。このことは、特に、PRBSを変調し、変調されたPRBSを変換領域画像表示又は空間領域画像表示のいずれかによって変換領域画像マテリアルに付加することによってデータアイテムが画像に埋め込まれている場合において著しい。これは、埋め込まれるデータと共にPRBSを調節することにより、拡散スペクトル信号を発生し、情報マテリアルに追加されるデータ量が著しく増加するからである。
【0014】
情報マテリアルに埋め込まれるデータは、複数のデータアイテムを含む。例えば、いくつかのデータアイテムは他のデータアイテムより重要である。情報マテリアルがビデオ画像であるとした例において、ビデオ画像に埋め込まれるデータアイテムはコンテンツ又は画像の属性などを表すメタデータアイテムを含み、画像の所有者が特に重要なメタデータであってもよい。そして、ビデオ画像が生成された場所、対話のスクリプトのような他のメタデータは、あまり重要でないメタデータであってもよい。
【0015】
本発明の実施の形態においては、限られた情報マテリアルのデータ埋込容量の制限内で相関的重要度が異なるデータアイテムを埋め込む際の技術的問題に取り組む。そのために、符号化プロセッサ及び埋込プロセッサは、埋込データ容量の制限内でデータアイテムが重要であればあるほど、より良く保護されるよう、データの符号化及び/又は埋め込む量を調節し、データ再生の可能性を高めるように構成されている。より重要なデータアイテムは、より重要でないデータアイテムよりも多くの利用可能容量を得る。
【0016】
本発明の実施の形態において、上記符号化プロセッサは、上記データアイテムを、少なくとも1つのエラー訂正符号に基づいて符号化し、上記符号化データアイテムは、上記エラー訂正符号によって導入される冗長データを含み、上記結合プロセッサは、上記符号化プロセッサと連動し、上記相対的重要度に基づいて、大量の上記データ埋込容量制限を割り当てるとともに、上記符号化データアイテムに含まれる量の上記冗長データ及び上記適用強度を生成する。本実施の形態によれば、制限された埋込容量は、重要度に従って割り当てられ、より重要なデータに対しては与えられる冗長データ(redundancy)が多くなる。これは、例えば、割り当てられるコードが関連するデータアイテムの相対的重要度に応じて調整されるなかで、各データアイテムに分離エラー訂正符号を供給することによって実現される。したがって、より強力な符号がより冗長データ量を発生し、より多くの制限された埋込容量を占められる。それゆえに、エラー訂正符号も影響を及ぼすため選択され、符号化データアイテムから総合データ量を制限されたデータ埋込容量内に格納することができる。
【0017】
また、本発明の別の実施の形態において、上記結合プロセッサは、上記データアイテムを、上記データアイテムの相対的重要度に比例して適用される適用強度に基づいて埋め込む。したがって、より重要なデータは、情報マテリアルの知覚効果向上の可能性を犠牲としてではあるが、再生される可能性が高い。また、符号化プロセッサは、適用強度に比例して埋め込まれるデータの符号化バージョンを生成するために、PRBSのような所定のデータシーケンスの符号化バージョンを復調してもよい。したがって、埋込データのいかなる視覚的知覚効果も減少する。
【0018】
また、本発明の別の実施の形態において、上記符号化プロセッサは、所定のデータシーケンスを生成するとともに、該所定のデータシーケンスを上記データアイテムのシンボルで変調することによって、上記データアイテムを符号化し、上記変調された所定のデータシーケンスと上記情報マテリアルとを結合し、上記所定のデータシーケンスは、上記データアイテムのより広範な拡散が上記データ埋込容量制限に基づいて、より重要なデータアイテムに対して提供されるように割り当てられる。
【0019】
PRBSのような所定のデータシーケンスを生成することよりデータを埋め込むとともに、所定のデータシーケンスを埋め込まれるデータに合わせて変調し、変調されたデータシーケンスと情報マテリアルと結合することによって、埋込データの拡散スペクトラム信号が生成されるという効果がある。したがって、データアイテムを生成するために上述のような複数のシーケンスを生成すれば、より重要なアイテムにより多くのデータ埋込容量を割り当てられるようになる。より重要なデータアイテムにより多くのデータシーケンスを割り当てるか、あるいは、より重要なデータアイテムにより長いデータシーケンスを割り当てるかすることで実現される。それは、埋め込まれたデータを再生させるための検出器がデータが埋め込まれた情報マテリアルを対応する所定のデータシーケンスと関連付け、データを再生させることができることによる。これは、PRBSのような所定のデータシーケンスの特性であり、他のデータアイテムを埋め込むのに用いられる他のPRBSは、検出中のデータのPRBSにとってのノイズとして現れる。
【0020】
好ましい実施の形態において、データアイテムは情報マテリアルのコンテンツメタデータを表示する。例えば、データアイテムはUniversal Material Identifiers(UMID)であり、UMIDのデータアイテムはデータフィールドである。
【0021】
発明の実施の形態は、あらゆる情報マテリアルから検出し再生するデータのアプリケーションを捜すのだが、ある特定アプリケーションの発明はビデオ画像又はオーディオ信号を埋込み検出し再生するデータである。
【0022】
本発明の更なる側面及び機能は、特許請求の範囲に定義している。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、ビデオ画像にデータを埋め込むウォータマーキングシステムを参照して説明する。どのような種類のデータでも画像に埋め込むことができる。なお、都合が良いことに、画像に埋め込まれたデータは、画像を表し、又は画像自体のコンテンツの属性を識別するメタデータであってもよい。メタデータの例としては、ユニバーサルマテリアル識別子(Universal Material Identifier:UMID)がある。UMID用の提案されている構造は、2000年3月号のSMPTEジャーナルに記載されている。UMIDの構造の詳細について後述する。
【0024】
ウォータマーキングシステム
図1は、ウォータマーキングシステムの構成を示すブロック図であり、ウォータマーキングシステム10は、ウォータマークをビデオ画像115内に埋め込み、ウォータマーク付き画像125からウォータマークを再生及び除去する。ウォータマーキングシステム10は、図1に示すように、ウォータマークをビデオ画像に埋め込む画像プロセッサ100と、ウォータマークを検出及び再生するとともに、ビデオ画像からウォータマークを除去、すなわち「洗浄(washing)」する復号画像プロセッサ102とを備える。
【0025】
ウォータマークをビデオ画像に埋め込む画像プロセッサ100は、強度アダプタ180と、ウォータマーク埋込器120とを備える。ウォータマーク埋込器120は、ウォータマークを、ソース110から生成されたビデオ画像115に埋め込むように構成され、画像ウォータマーク付き画像125を生成する。ビデオ画像に埋め込まれるウォータマークは、UMIDを表すデータ175から形成されている。データ175は、例えば様々なメタデータのアイテムを表す。また、データ175は、例えばUMIDである。一般的に、メタデータアイテムは、ビデオ画像のコンテンツを識別する。なお、コンテンツ、又は画像の他の属性を識別する異なる種類のメタデータを、ウォータマークを形成するために用いることができることは明らかである。好ましい実施の形態では、ウォータマーク埋込器120は、強度アダプタ180からの特別な適用強度185に基づいて、UMIDをビデオ画像115に埋め込む。強度アダプタ180は、ビデオ画像115に対するウォータマークの強度を決定する。適用強度は、ウォータマーク付き画像125を見る人に対する知覚可能ないかなる影響も最小限にしながら、ウォータマークを再生できるように決定される。ウォータマークを埋め込んだ後、画像は、伝送、蓄積、あるいは例えば画像を圧縮符号化する等の方法により更なる処理が施される。この後続する処理及び伝送は、図1においては線122として、概略的に示されている。
【0026】
図1に示すように、ウォータマークを検出及び除去する復号画像プロセッサ102は、ウォータマークデコーダ140と、ストレージ150と、画像ウォータマーク付き画像125からウォータマークを除去するウォータマーク除去器130とを備える。
【0027】
ウォータマークデコーダ140は、ウォータマーク付きビデオ画像からウォータマークを検出し、この実施の形態では、画像ウォータマーク付き画像125からメタデータアイテムの再生バージョンを生成する。ウォータマーク除去器130は、画像ウォータマーク付き画像125からできる限りウォータマークを除去することにより、再生画像135を生成する。ある実施の形態では、ウォータマーク除去器130は、画像から実質的に跡を残さずウォータマークを除去する機能を有す。そして、再生画像135は、ストレージ150に記憶され、後の処理のために伝送又はルーティングされる。
【0028】
ウォータマーク埋込器
ウォータマーク埋込器120について、図2を参照しながら、さらに詳細に説明する。図2において、図1に示される同じ回路には、同じ符号を付している。図2に示すように、ウォータマーク埋込器120は、擬似ランダムシーケンス発生器220と、エラー訂正符号発生器200と、ウェーブレット変換器210と、逆ウェーブレット変換器250と、変調器230と、結合器240とを備える。
【0029】
第1の実施の形態に基づくエラー訂正符号発生器
ここで、本発明の第1の実施の形態を提供するエラー訂正符号発生器200について、詳細に説明する。図3は、エラー訂正符号発生器の具体的な構成を示すブロック図である。図1、2に示す回路と同じ回路には、同じ符号を付している。図3に示すように、符号化され、ビデオ画像に埋め込まれるデータは、異なる種類のメタデータをそれぞれ運ぶパラレル導線175.1、175.2、175.3を介して供給される。
【0030】
この実施の形態では、メタデータを3種類としている。3種類のメタデータは、3つのパラレル導線175.1、175.2,175.3を介して供給される。明らかなように、メタデータには、様々な種類のものがあり、これらは、一般的に、ビデオ画像信号のコンテンツに関連し又は表している。1つのチャンネル上のメタデータは、UMIDであり、他の複数のチャンネル上のメタデータは、場所、時間、所有者の識別、ビデオ画像の中に表示される会話の翻訳、又はメタデータの他の種類である。
【0031】
図3に示すように、3種類のメタデータは、制御プロセッサC_Pに供給される。3種類のメタデータは、符号化され、ビデオ画像に埋め込まれる。第1のチャンネル175.1上のメタデータの種類は、ビデオ画像115のプログラムコンテンツの種類、例えば現代事情、コメディ、スポーツ又は軽い演芸であり、第2のチャンネル175.2上のメタデータの種類は、ビデオ画像に含まれる人々の間で交わされる議論の翻訳、例えば会見者及び会見される人の会話の翻訳であり、第3のチャンネル175.3上のメタデータの種類は、ビデオ画像を録画中のカメラの設定である。
【0032】
図3に示す実施の形態では、3つのメタデータの種類は、制御プロセッサC_Pの左から右に向かって重要度が増すように表現されていると考えられている。制御プロセッサC_Pには、制御チャンネルC_CHNを介して、3つのメタデータの種類に利用可能なデータ埋込容量を示す制御情報も供給される。さらに、他の実施の形態では、制御チャンネルC_CHNは、各入力チャンネル175.1、175.2、175.3で受信されるメタデータの相対的重要度を示す制御情報表示を運ぶ。あるいは、この図において、相対的重要度は予め決まっており、すなわちメタデータアイテムの重要度の順番は予め決まっており、したがって、重要度の順序が増えるにつれ、それぞれのパラレルチャンネルを介して制御プロセッサC_Pに供給される。
【0033】
制御プロセッサC_Pは、それぞれの相対的重要度に従って、3つのメタデータの種類に対する埋込データ容量の相対的な割当てを決定する。これらの各種類に付与される保護は、この相対的重要度に従って割り当てられる。この結果、第1のチャンネル175.1で受信されるプログラム種類メタデータは、接続チャンネル202.1を介して第1のエンコーダENC.1に供給される。エンコーダENC.1は、制御プロセッサC_Pにより選択され、制御チャンネルCNT.1から受信された制御信号で示されるエラー訂正符号、又は予め割り当てられたエラー訂正符号に従って、メタデータの第1の種類を符号化する。例えば、エラー訂正符号は、略1/3の符号化率、すなわちソースデータ対符号化データの比が1:3(比率1/3)を提供するブロック符号である。第2のメタデータアイテムは、第2の接続チャンネル202.2を介して第2のエンコーダENC.2に供給される。
【0034】
第1のエンコーダENC.1と同様に、第2のエンコーダENC.2に供給されるデータの第2の種類は、所定のエラー訂正符号、又は制御チャンネルCNT.2で受信される制御情報で示されるエラー訂正符号によって、符号化される。したがって、メタデータの第2の種類の相対的に低減された重要度は、第1のエンコーダENC.1に適用されるよりも強力でない第2のエンコーダENC.2に適用されるエラー訂正符号を予め割り当て、又は選択するために使用される。メタデータアイテムに符号化されたフォームで付加される冗長データの量自体は、第1のエンコーダENC.1に比べて減少される。例えば、第2のエンコーダENC.2は1/2の符号化率に基づいて動作する。
【0035】
第3のチャンネル175.3で受信される第3のメタデータに対しては、この実施の形態の制御プロセッサは、いずれの符号化も適用せず、第3の種類のメタデータアイテムは、接続チャンネル202.3を介して多重化ユニットMUXに供給される。多重化ユニットMUXは、第3のメタデータアイテムの種類のデータアイテムを、第1及び第2のエンコーダENC.1、ENC.2から供給される符号化データアイテムに結合して、多重化データストリームを形成し、この多重化データストリームを接続チャンネル205を介して、図2に示す結合器240に供給する。
【0036】
本発明は、ある特定のエラー訂正符号化方式に限定されるものでなく、UMIDを符号化するのに、例えばBCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)符号、リードソロモン符号、畳込み符号を用いることができる。畳込み符号の場合には、データは、同じ畳込み符号を使用して符号化され、相対的なデータの重要度を反映させるためにパンクチャ化することができる。
【0037】
上述の他の実施の形態に示すように、パラレルチャンネル175で受信されるメタデータの相対的重要度は、エラー訂正符号発生器200には知られない。なお、この場合、メタデータアイテムの相対的重要度は、制御チャンネルC_CHNを介して制御プロセッサC_Pに供給される。この相対的重要度は、ユーザによって選択され、あるいはメニューオプションに基づいて、事前に選択される。同様に、利用可能なデータ埋込容量は、制御プロセッサC_Pには知られない、又は動的に変化する。したがって、他の実施の形態では、制御プロセッサC_Pは、相対的重要度に基づいて、各メタデータアイテムに適用される符号化量を決定し、利用可能な埋込容量制限内でデータアイテムを符号化する。ところで、この他の実施の形態においては、各メタデータアイテムを符号化するのに使用されたエラー訂正符号を示す制御データを埋め込む必要がある。それに加えて、各メタデータアイテム用の各符号化メタデータアイテムの位置に表示が、符号化データストリームに埋め込まれる。
【0038】
第2の実施の形態に基づくエラー訂正符号発生器
本発明の第2の実施の形態を提供するエラー訂正符号発生器200は、メタデータアイテム175が供給され、エラー訂正符号化データを生成する。一実施の形態として、エラー訂正符号化データは、ウォータマークデータ175として供給されたUMIDと結合された冗長データを有する。様々なエラー訂正符号化方式がUMIDを符号化するのに使用できることが好ましい。なお、本発明の実施の形態に基づいて、UMIDを符号化するためにエラー訂正符号発生器200で用いられたエラー訂正符号は、組織的符号である。組織的符号の一例としては、UMIDの248ソースビットと263ビットの冗長パリティビットとからなる511ビットのコードワードを出力するBCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)符号がある。これを図4に示す。図4では、後述するが、UMIDは3つのデータフィールドしか有しないように書かれている。これは単なる例示にすぎない。データフィールドD1、D2、D3を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
【0039】
本発明は、ある特定のエラー訂正符号化方式に限定されるものでなく、UMIDを符号化するのに、例えば他のBCH符号、リードソロモン符号、畳込み符号を用いることができる。なお、符号化方式は、組織的符号に基づいて、データアイテム(UMID)を符号化するように構成されなければならない。この場合、ソースデータは、符号化方式によって加えられた冗長ビットを符号化されたフォームで有するように見える。
【0040】
データ埋込プロセッサ
図2に示すように、エラー訂正符号化メタデータアイテム205は、変調器230の第1の入力端子に供給される。擬似ランダムシーケンス発生器220は、PRBS225を出力し、PRBS225は変調器230の第2の入力端子に供給される。変調器230は、擬似ランダムシーケンス発生器220によって発生されたPRBSの各コピーを、エラー訂正符号化メタデータアイテムの各ビットで変調する。好ましい実施の形態では、データは、PRBSの各ビットをバイポーラ形式(「1」が+1、「0」が−1)で表し、符号化UMIDの対応するビットが「0」のときはPRBSの各ビットの極性を反転し、対応するビットが「1」のときは極性を反転しないことにより、変調される。そして、変調PRBSは、結合器240の第1の入力端子に供給される。結合器240には、第2の入力端子を介して画像が供給され、PRBS変調データが画像に埋め込まれる。なお、データは変換領域において画像と結合される。
【0041】
ウォータマークのデータを表す拡散スペクトラム信号を生成する擬似ランダムシーケンス発生器220を用いることによって、画像に埋め込まれるデータの強度を低減すことができる。変調PRBSが加えられた変換領域における画像のデータの相関を求めることにより、変調データビットを検出し、判定することができる所謂相関符号化ゲインを有する相関出力信号が、生成される。このようにして、画像に加えられるデータの強度を低減することができ、これによって、空間領域画像上で知覚できるいかなる影響も低減することができる。また、拡散スペクトラム信号を用いることにより、データがより多くの変換領域データシンボルに拡散されるので、本来備わっている画像の強固性を向上させることができる。
【0042】
図2に示すように、ウェーブレット変換器210は、ソース110からビデオ画像115が供給され、ウェーブレット画像215を結合器240に出力する。したがって、ウェーブレット画像215は、空間領域からウェーブレット変換領域(以下、単に変換領域ともいう)に変換されている。結合器240は、強度アダプタ180から供給される適用強度に基づいて、PRBS変調データを変換領域における表現(以下、変換領域の画像ともいう)の画像に加える。そして、ウォータマーク付きウェーブレット画像245は、画像ウォータマーク付き画像125を生成するために、逆ウェーブレット変換器250により空間領域に変換される。結合器240の動作については、後で詳しく説明する。
【0043】
当業者は、ウェーブレット変換及びその変形を熟知している。ウェーブレット変換の詳細については、例えば、1999年発行、シー・バイレンス著「本当に親しみやすいウェーブレットのガイド(A Really Friendly Guide to Wavelets)」(C Valens, 1999 c.valens@minless.com)に記載されている。
【0044】
本発明の実施の形態において、データはウェーブレット変換領域において画像内埋め込まれているが、本発明は、ウェーブレット変換だけに限定されるものではない。本発明では、どのような変換、例えば離散コサイン変換又はフーリエ変換を使用して、画像にデータを加えることができる。さらに、データを、画像の変換領域に変換することなく、空間領域の画像に加えることもできる。
【0045】
ここで、結合器240の動作について詳細に説明する。結合器240は、ウェーブレット変換器210からウェーブレット画像215が、変調器230から変調PRBSが、強度アダプタ180から適用強度185が供給される。結合器240は、ビットの値にかかわらず、変調PRBSの各ビットに、±1にスケーリングされた係数αを加えることにより、ウォータマーク235をウェーブレット画像215に埋め込む。ウェーブレット画像215の選択された部分はウォータマーク235を埋め込むため使用される。ウェーブレット画像215の所定の領域の各係数は、以下の式により、符号化される。
【0046】
Xi’=Xi+αnWi (1)
ここで、Xiはi番目のウェーブレット係数であり、αnはn番目のPRBSに対する強度であり、Wiはバイポーラフォームにおける変調PRBSのi番目のビットである。
【0047】
ここで、結合器の具体的構成及びその動作について、図5、6を参照しながら、詳細に説明する。図5において、結合器240は、変換領域画像をフレームストレージ236に供給する接続チャンネル215を介して変換領域画像が供給される。フレームストレージ236は、変換領域データのフレームを記憶する。結合器240は、PRBS(変調PRBSデータ)を用いた拡張された後の、拡散スペクトラム符号化及びエラー訂正符号化されたデータが供給される。この実施の形態において、このエラー訂正及び拡散スペクトラム符号化されたフォームのデータ量が、フレームストレージ236内の画像フレームに埋め込まれる。したがって、埋め込むことができるデータ量の限界は、画像フレームのデータ量、及び埋め込まれたデータの影響に耐え得る画像の自然さに基づいて定められる。符号化データは、この容量内で画像データの各フレームに埋め込まれる総合データ量を形成する。このため、フレームストレージ236は、ウェーブレット変換領域の画像を表すデータのフレームを記憶する。埋め込まれるデータは、結合プロセッサ237に供給され、結合プロセッサ237は、埋め込まれるデータを、フレームストレージ236内に記憶されているウェーブレット変換領域画像の選択された部分に埋め込む。また、結合器240は、結合プロセッサ237に接続された制御プロセッサ238を備える。制御プロセッサ238は、強度アダプタ180から適用強度185が供給され、上記式(1)に示すように、適用強度185に基づいて、情報マテリアルへの変調PRBS225データの結合を制御する。また、制御プロセッサ238は、利用可能なデータ埋込容量をモニタし、そして、この利用可能なデータ埋込容量に基づいて、変調PRBSを情報マテリアルに結合する。利用可能なデータ埋込容量を表す信号は、図3に示すエラー訂正符号発生器の制御プロセッサC_P、変調器230等のウォータマーク埋込器120の他の部分に送られる。
【0048】
図6は、一次ウェーブレット変換を示す図である。このウェーブレット変換は、ウェーブレット領域に変換され、フレームストレージ236に記憶されている画像のフレームを表している。ウェーブレット変換画像WT_IMGは、画像が分割されたサブバンドを表す4つのウェーブレット領域を有する。ウェーブレットは、水平周波数が低く、垂直周波数が低いサブバンドlH1lV1、水平周波数が高く、垂直周波数が低いサブバンドhH1lV1、水平周波数が低く、垂直周波数が高いサブバンドlH1hV1、水平周波数が高く、垂直周波数が高いサブバンドhH1hV1から構成される。
【0049】
本発明の実施の形態では、埋め込まれるデータは、垂直周波数が低く、水平周波数が高いサブバンドhH1lV1と、水平周波数が低く、垂直周波数が高いサブバンドlH1hV1にだけ書き込まれる。
【0050】
2つのサブバンドhH1lV1及びlH1hV1にだけデータを埋め込むことによって、埋め込まれたデータを検出できる可能性は高まり、一方、埋め込まれたデータが得られた画像に及ぼす影響は、低減される。なぜならば、水平周波数が高く、垂直周波数も高いサブバンドhH1hV1のウェーブレット係数は、例えば圧縮、符号化等によって乱される可能性があるからである。JPEG(Joint Photographic Experts group)のような圧縮符号化処理は、画像の高周波成分を削減することにより、画像を圧縮符号化する。したがって、このサブバンドhH1hV1にデータを書き込むことにより、埋め込まれたデータを再生できる可能性は低減する。逆に、垂直周波数が低く、水平周波数も低いサブバンドlH1lV1にも、データは書き込まれない。これは、人間の目は、画像の低周波数成分に対して敏感であるためである。したがって、垂直周波数が低く、水平周波数が低いサブバンド周波数へのデータ書き込みは、画像をより一層劣化させる効果をもたらす。妥協案として、データは、水平周波数が高く、垂直周波数が低いサブバンドhH1lV1と、垂直周波数が低く、水平周波数が高いサブバンドlH1hV1に加えられる。
【0051】
第1の実施の形態に基づくデコーダ図1に示す復号画像プロセッサ102内のウォータマークデコーダ140の動作について、図7を参照しながら、詳細に説明する。なお、図1と同じ回路には、同じ符号を付している。ウォータマークデコーダ140は、画像ウォータマーク付き画像125が供給され、UMIDの再生バージョンを出力する。ウォータマークデコーダ140は、ウェーブレット変換器310と、擬似ランダムシーケンス発生器320と、相関器330と、エラー訂正デコーダ350とを備える。他の実施の形態として、ウォータマークデコーダ140は、後で簡単に説明する分析プロセッサ360を備えていてもよい。
【0052】
ウェーブレット変換器310は、画像ウォータマーク付き画像125を変換領域に変換し、これによって、ウォータマークデータを再生することができる。そして、結合器240によって、PRBS変調データが加えられたウェーブレット係数は、ウェーブレット係数のサブバンドhH1lV1,lH1hV1から読み出される。そして、これらのウェーブレット係数は、ウォータマーク埋込器において用いられた対応するPRBSとの相関がとられる。通常、相関は、以下の式(2)で表され、ここで、Xnはn番目のウェーブレット係数であり、Rnは、擬似ランダムシーケンス発生器320によって発生されたPRBSのn番目のビットである。
【0053】
【数1】
【0054】
そして、相関Cnの結果の相対的な符号は、ウォータマーク埋込器内でこのビットを表すのに用いられた符号に対応した埋込データのビットの値を示している。この方法で再生されたデータビットは、エラー訂正符号化UMIDを表しており、エラー訂正符号化データは、エラー訂正デコーダ350によって、後述するように、復号される。ウォータマーク除去器130において、再生データアイテムを用い、ウォータマーク埋込器120において実行される動作と逆の動作を行うことにより、ウォータマークをビデオ画像から除去することができる。
【0055】
図8は、エラー訂正デコーダ350の具体的な構成を示す図であり、図7に示す回路と同じ回路には、同じ符号を付している。一般的に、図8に示すデコーダは、図3に示すエンコーダによって実行される符号化とは逆の処理を行うことは明らかである。したがって、相関器330からの再生した埋込データストリームは、制御チャンネル345を介して制御プロセッサC_P.Dに供給される。3つのデータの種類が符号化された際の所定の順番及び重要度に基づいて、制御プロセッサC_P.Dは、各3つのメタデータの種類に対応した符号化データアイテムを分離して、それらを接続チャンネル347.1、347.2、347.3に供給する。そして、第1、第2の符号化データアイテムは、それぞれ第1デコーダDEC.1、第2のデコーダDEC.2に供給され、第3のメタデータアイテムのための第3のデータアイテムのデータは、符号化されていないので、直接出力プロセッサOUT_Pに供給される。第1及び第2のデコーダDEC.1、DEC.2は、図3に示されるエラー訂正符号発生器200の第1、第2のエンコーダENC.1、ENC.2によって適用されたエラー訂正符号に適した復号アルゴリズムを使用して、符号化データアイテムを復号する。そして、再生されたデータアイテムは、出力プロセッサOUT_Pに供給され、それぞれの出力チャンネル145.1、145.2、145.3から出力される。
【0056】
図3に示されるエラー訂正符号発生器200が適用された符号化の配列において、制御プロセッサは、ダイナミックにセットされ、接続チャンネル345に伝送され、再生したデータストリームには制御情報が含まれる。制御情報は、それぞれ第1と第2のメタデータアイテムが使用されるエラー訂正符号を示し提供する。それ相当に、制御情報は、再生したデータストリーム内に配置された各符号化されたデータアイテムも示し提供する。本実施の形態によれば、制御プロセッサC_P.Dに従って、制御チャンネルCNT_D.1、CNT_D.2によってコントロール信号が第1と第2の復号処理に使用されるデコーダに示すように提供されている。復号処理は、適用されたり、又は異なる復号処理が、データアイテムを符号化するエンコーダENC.1、ENC.2によって使用されるエラー訂正符号と同様に使用される。
【0057】
代替される実施の形態において、異なるメタデータアイテムは異なるPRBSを使用し、相対的重要度と比例して埋め込まれる。変調器230の導入例は、図9に示される各メタデータアイテムの相対的重要性に比例して、データに応じて埋込影響を与える。図9において、擬似ランダムシーケンス発生器220からの3つのパラレル接続チャンネル225.1、225.2、225.3は、それぞれ第1、第2、第3のPRBSを発生し示される。符号化器からのデータは、デマルチプレックスプロセッサ207から接続チャンネルを介して受信される。この図表例において、3つのメタデータの種類は、マルチプレックスのエラー訂正符号発生器200から受信され、デマルチプレックスプロセッサ207は、3つのメタデータの種類に応じてデータアイテムを分離し影響を与えるためと推測される。本実施の形態において、エラー訂正符号発生器200は、3つの各データ種類からエラー訂正符号を適用されると推測されるが、代替される実施の形態では、異なる符号は第1の実施の形態に使用できる。
【0058】
3つの各データ種類のための符号化されたデータアイテムは、それぞれの相関器C1、C2、C3に別々に伝送される。3つのメタデータの種類の相関的重要度は、相関器C1、C2、C3のために左から右に行くにつれ、増加すると推測される。各相関器はそれぞれPRBS225を受信し、符号化されたデータアイテムのデータ信号に応じてPRBS225を変調する。
【0059】
図9に示すように、最重要のメタデータアイテムは、最長のPRBS P_1の600ビットを提供するために、第1のメタデータアイテムのデータビットが最多量に拡散する。したがって、第2のメタデータアイテムの次に最長のPRBS P_2の400ビットを提供するために、第2のメタデータアイテムのシンボルは減少された量に従って拡散する。重要度の低いデータ種類においてのみ、PRBS P_3の200ビットは最小量拡散提供され使用される。3つの各結合器C1、C2、C3から構成されたPRBSは加算器ADDによりその後結合される。
【0060】
変調PRBSを合わせて結合することによって、複合信号CSは3つの各メタデータアイテムのために拡散スペクトル信号を有効に提供しもたらす。複合信号は、図2で示し既に詳述したように、そこで結合器240によって画像と結合される。
【0061】
図8を参照に既に詳述している通り、3つのメタデータの種類は、ウォータマークデコーダ140の相関器330から画像を再生される。なお、3つのメタデータの種類を検出し分離するため、図8の相関器は3つのPRBS P_1、P_2、P_3の効果を適用し、それぞれ第1、第2、第3メタデータアイテムを再生するために、変換領域画像を分離相関する。これは、3種類のメタデータアイテムを抽出するため、拡散スペクトル符号化データが追加されて画像データシンボルWIに相関される各3つのPRBS P_1、P_2、P_3は図10に表されている。相関器は、倍率器C_MT及び加算器C_ADDによって図式的に表されている。第1の最重要データの場合、最長PRBS P_1は、第2又は第3のPRBSより高い相関結果を発生し、それによって、第2及び第3のメタデータアイテムに関して、第1メタデータアイテムの検出の可能性を増加される。同様に、第2のメタデータアイテムは、第3のメタデータアイテムより正確に再生されやすい。
【0062】
データを埋め込む拡散スペクトル符号化は、このような方法で埋め込みができるデータ量の限界を表現すると考えられることが望ましい。なぜならば、これは他の変調PRBSが、欠如したPRBSに対してノイズを表しているためである。正確なPRBSが、データを埋め込むのに使用されるPRBSを配列する時に、あまりノイズが高くないため相関出力結果でカバーでき、データを再生できる。したがって、最大限のPRBSは合わせて追加できるが、埋め込まれたデータと欠如したPRBSの相関から再生できる埋め込まれたデータは、埋め込まれるデータのための制限のある容量を表すと考えることができる。それゆえに、それぞれの各データ種類にとって分配されるPRBSの長さ又は数量は、相対的重要度に応じて決定できる。代替される実施の形態の場合、データ種類単位当たりの重複する異なる量が提供されるため、データもエラー訂正符号発生器200により符号化され、そして、重要度に応じて分離PRBSに結合される。
【0063】
図11は、第2の本発明の実施の形態に従って、エラー訂正デコーダ350’のブロック構成図に詳細に説明し提供している。図11において、相関器330によってビデオ画像115から再生したエラー訂正符号化されたメタデータは、エラープロセッサ400によって接続チャンネル345から受信されている。本発明の実施の形態をわかりやすく説明すると、メタデータアイテムは、UMIDと考えられる。符号化されたUMIDも、再生プロセッサ404によって接続チャンネル345から受信される。
【0064】
図6に戻り、図6に示す分析プロセッサ360の目的について以下に説明する。分析プロセッサ360は、以前のUMID−1又は以後のUMID−1 UMIDからのデータフィールドの価値を取って代わるであろうが、再生プロセッサ404が、誤ったUMIDのデータフィールドを決定するにあたって任意に補助し提供する。この結果、分析プロセッサ360は、再生された以前又は以後のUMIDからウォータマーク付き画像125のコンテンツ、同様に、検出し再生された誤ったUMIDを比較し変調される。分析プロセッサ360は、信号表示が再生された誤ったUMIDからの画像コンテンツと再生された以前及び/又は以後のUMID UMID−1、UMID+1からの画像コンテンツの間に比較され発生し変調される。例えば、画像中の色の柱状図を比較することができる。この比較の信号表示は、接続チャンネル370を介して、再生プロセッサ404に伝送される。
【0065】
再生プロセッサ404は、画像コンテンツの比較を表す信号を使用し、以前のUMID−1又は以後のUMID+1に応じて誤ったUMIDのデータフィールドかどうかを決定する。したがって、例えば、再生された誤ったUMIDからの画像コンテンツは、再生されたUMID−1の以前のUMIDからの画像コンテンツに類似されるように比較し決定され、その後、UMIDのデータフィールドは、以前のUMIDから引き出したデータ値に置換するべきである。例えば、クリップIDの代表であるデータフィールドは、以前のUMID−1からクリップIDを置換するべきである。
【0066】
エラープロセッサ400は、UMIDの再生を試みるためにエラー検出及び/又は訂正処理を行う。
【0067】
エラー訂正符号があるエラー数を訂正し、あるエラー数を検出する。一般的に、訂正できる数より検出できるエラー数の方が大きい。このように、エラーを検出するエラー訂正符号能力は、一般的にエラーを訂正する復号能力より優れている。
【0068】
再生され符号化されたUMIDのエラー数は、エラー訂正符号化からUMIDを再生するには大きすぎる。なお、エラープロセッサは、訂正が可能か検出する機能が備わっている。例えば、BCH符号、つまりBCH符号のための復号処理は、訂正が適用されている時、訂正が不可能なことを示すことができる。
【0069】
あるいは、エラープロセッサ400は、符号化されたUMIDのエラー数を検出するために、最初にエラー検出処理を行う。所定の境界よりエラー数が多い時は、符号化されたUMIDは、符号化されたUMIDのエラーが多すぎるため再生することが決められない。結果的に、エラー訂正符号を復号できる数よりエラー数の方が多いため、所定の境界は符号化されたUMIDが間違って復号する可能性を減らすようセットされる。主として、境界はエラー訂正デコーダによってエラー訂正できるエラー数、そして不正確に復号されるのが多きすぎるため、エラー数の可能性を減少されるとおりに妥協しセットされる。
【0070】
もし符号化されたUMIDがエラーがありすぎるとすれば、UMIDを再生しようと誤ったUMIDに再生処理を行い、再生プロセッサ404が制御チャンネル408を介して再生プロセッサ404を制御する。
【0071】
エラープロセッサ400が、符号化されたUMIDを表しエラー数を決めると、その後制御プロセッサ406は出力チャンネル145から出力されるUMIDの再生版を行うことができる符号化UMIDを復号するエラープロセッサ400を制御する。なお、この再生されたUMIDは、データ格納410内の制御プロセッサ406も制御し格納する。
【0072】
再生プロセッサ404の作業に戻ると、図11に示される本発明の実施の形態は、いつもUMIDを符号化されるシステマティクなエラー訂正符号の特質を利用する。図4に示すように、ソースデータであるUMIDは符号化された電信暗号文字の一部として表される。そのようなものとして、再生プロセッサ404は、エラーがある形状であっても、UMIDにアクセスできるようになっている。再生プロセッサ404は、以後のUMIDをデータ格納410に復号し再生し格納するまで、局部的に誤ったUMIDを格納する。したがって、再生プロセッサ404は、そこでUMIDのデータフィールドである以前の復号できたUMID及び以後の復号できたUMIDの1つか両方を比較する。これは、UMID−1とUMID+1が再生された以前及び以後のUMIDを代表する図12で表され、現在のUMID0を示している。ハッシュセクションで表されているように、UMID0は再生できないものと考えられる。
【0073】
UMIDからデータを再生するため、再生プロセッサ404は、UMIDのデータフィールドの値を比較する。UMIDはクリップを識別し、又はUMIDが埋め込まれたビデオ画像(クリップID)を扱うクリップIDを含む。したがって、例えば、第1データフィールドD1を表す。クリップID D1がUMID−1及びUMID+1内のものと同様である時、再生できないUMID0のデータフィールドD1は、クリップIDのUMID−1及びUMID+1内のものと同様である可能性がある。それがゆえ、再生プロセッサ404はUMID−1及びUMID+1のデータフィールドD1を比較し、同等である時、この値にUMID0のデータフィールドD1をセットする。
【0074】
この時点で、制御プロセッサ406は、そこで適用し符号化されたUMIDを復号しようと試みる。もし第1データフィールドD1を置換した後も正確に復号される数が少なければ、未だに符号化されたUMIDにエラー数が存在するために、それゆえUMIDを再生するためにエラー訂正符号を使用することができる。この数が所定の境界より少ないときは、置換されたデータフィールドD1が適用し符号化されたUMIDは、エラープロセッサ400に伝送される。前述のエラープロセッサ400は、エラー訂正符号化によって符号化されたUMIDを再生できるかを決め、それにより、第2、第3データフィールドD2、D3を含むすべてのUMIDを再生する。
【0075】
代りに、第1データフィールドD1を置換後も、またもしも適用し符号化されたUMIDが未だに復号できないとしたら、第2、第3データフィールドD2とD3は以前と以後のUMIDのために再生プロセッサ404によって比較される。データフィールドD2は、例えば時間符号になる。そのように、ビデオ画像115の連続するフレームに各UMIDが埋め込まれているため、第2データフィールドD2のデータは直線的に連続するUMID間で増加すると予想される。その結果、再生プロセッサ404は、第2データフィールドD2を比較し、もしこれらが所定の境界より少なく違っているならば、そこでエラーに符号化されたUMID0のデータフィールドD2は、以前と以後のUMIDの第2データフィールドのデータ値間で補間することによって計算される。したがって、第2データフィールドD2が置換された後、制御プロセッサ406は、その後エラープロセッサ400へ冗長データと再生された符号化されたUMIDを送り込み、もう一度UMIDの復号を試みるか、ただ単に再生されたUMIDとして出力する。
【0076】
第2データフィールドD2を比較する時、以前と以後のUMIDのデータフィールドは、所定の境界より量が多く違っていれば、その後分離ビデオクリップに関して、以前と以後の画像フレームからUMIDを再生されると予想される。データフィールドのようにまた実際UMID全体としては、以前又は以後の再生されたUMIDから対応するフィールドによって置換される。同等ビデオクリップに応じて以前又は以後のUMIDを決定するに従って、UMID0が再生された時、以前と以後のフレームのビデオ画像115コンテンツは比較される。再生されたUMID0の画像は少し後に説明される。したがって、再生されるUMIDの第2データフィールドD2は、以前のUMID又は以後のUMIDの第2データフィールドD2と同じ値にセットされ、そして復号が再適用される。デフォルトとして、誤ったUMIDは以前のUMIDと置換される。
【0077】
再生されたUMIDの第3データフィールド値間で相関が存在すれば、それでこの相関はエラー符号化されたUMIDの第3データフィールドD3値を推定されるのに使用されるのが望ましい。
【0078】
すべてのUMIDのデータフィールドが補間又は置換によって推定された後、エラー訂正復号機350は、符号化されたUMIDをもう一度復号しようと試みる。符号化されたUMIDが訂正可能であれば、その時符号化されたUMIDは再生されたUMIDとして復号され、出力される。なお、万が一訂正不可能であれば、その時は補間された後の適用されたフォームのUMIDは再生されたUMIDとして正しく、出力されると予想される。UMIDが補間によって正確に再生されるため、なおすべてのエラーが符号化されたUMIDに多重同等ビットとして表示されるように、符号化されたUMIDは未だにエラー訂正デコーダ350によって訂正は不可能であると考えられる。
【0079】
エラー訂正、置換及び/又は補間によって一度UMIDが再生されれば、その時好都合に、ウォータマーク付き画像125のUMIDからのエラービットを置換する。これは、根本的にエラーのないウォータマーク付き画像を提供し、以後処理がウォータマークを利用できるようにするために、ウォータマーク付き画像125を再生成する。
【0080】
ここで、図13A、13Bを参照して、UMIDの構造を簡単に説明する。UMIDは、SMPTEジャーナル2000年3月に記載されている。図21A図に拡張UMIDを示し、拡張UMIDは、図21Bに示す基本UMIDからなる32バイトの第1セットと、シグネチャメタデータからなる32バイトの第2セットを有している。すなわち、拡張UMIDの32ビットの第1セットは基本UMIDである。構成要素は以下のようになっている。
【0081】
・この第1セットをSMPTE UMIDとして識別するための12バイトのユニバーサルラベル。これは、UMIDが識別するマテリアルのタイプを定めるとともに、グローバル的にユニークなマテリアル番号とローカル的にユニークなインスタンス番号を作成する方法も定める。
【0082】
・UMIDの残りの長さを定める1バイトの長さ値。
【0083】
・同じマテリアル番号を持つ異なるマテリアルインスタンスを区別するのに用いられる3バイトのインスタンス番号。
【0084】
・各クリップを識別するのに用いられる16バイトのマテリアル番号。各マテリアル番号は同じマテリアルの関連するインスタンスについては同じである。
【0085】
1セットのパックされたメタデータアイテムとしての、シグネチャメタデータからなる32バイトの第2セットは、拡張UMIDを作成するのに用いられる。拡張UMIDは、基本UMIDのすぐ後にシグネチャメタデータがくるものであり、シグネチャメタデータは以下の成分からなる。
【0086】
・コンテンツユニット作成の日時を識別する8バイトの日時コード。
【0087】
・コンテンツユニット作成時の空間座標を定める12バイトの値。
【0088】
・国、団体、ユーザの各コードを登録する4バイトのコードが3グループ。
【0089】
UMID構造の詳細な説明は、係属中の英国特許出願番号0008432.7に記載されている。
【0090】
更なる実施の形態において、ウェーブレット係数が追加されたPRBSの適用強度185は、相対的重要度に応じて適用できる。それなりに重要なデータは、高適用強度を与えられる可能性がある。
【0091】
代替される実施の形態では、結合器240内の制御プロセッサ238は、相対的重要度に従って複数のデータアイテムを形成し、情報マテリアルによって用意された埋込データ容量の限界内にこの相対的重要度の順序に従ってデータアイテムを選択的に埋め込んでもよい。このように、もし埋込容量が限界に近づいたなら最重要データアイテム後に重要度の低いデータアイテムは、埋込容量内で待ち行列に入れられ埋め込まれる。既に説明の通り、低重要度データアイテムは、結合器プロセッサ237によって埋め込まれるデータアイテムに十分可能な埋込容量に近づくまで待ち行列に入れられる。データ埋込容量は、情報マテリアルの特徴の結果として又はより重要なアイテムの埋込削減、それによってより重要なデータアイテムがより収容可能なようにとの要求からダイナミックに変更される可能性がある。埋込可能容量は、制御プロセッサ238によって決定され、結合器プロセッサ237によって制御される。データアイテムは、この目的のためデータ格納(表示されていない)に一時的に格納され待ち行列に入れられる。
【0092】
データアイテムは、コンテンツを記述したメタデータ又はデータが埋め込まれた前記情報マテリアルの属性が表され提供されているものを含んでいる可能性がある。メタデータは、例えば他のメタデータより高い所定の相対的重要度を与えられたUMIDが含まれ可能性がある。
【0093】
本発明の目的からかけ離れることなく、色々な修正が実施の形態に施される。実施の形態において、埋め込まれるデータは変換領域の画像に追加されても、代替される実施の形態においてデータは変換領域で表され、空間領域に逆変換され、空間領域のデータへ追加される。
【0094】
【図面の簡単な説明】
【図1】 ウォータマークシステムの構成を示すブロック図である。
【図2】 図1に示されるウォータマーク埋込器の構成を示すブロック図である。
【図3】 図2で示されるウォータマーク埋込器を構成するエラー訂正符号発生器の構成を示すブロック図である。
【図4】 組織的エラー訂正符号を使用して図2で示されるエラー訂正符号発生器によって符号化された代表的なUMIDの構成を示す図である。
【図5】 図2で示されるウォータマーク埋込器を構成する結合器の構成を示すブロック図である。
【図6】 データが結合される代表的な変換領域画像を示す図である。
【図7】 図1に示されているウォータマークデコーダの構成を示すブロック図である。
【図8】 図7で示されるウォータマークデコーダを構成するエラー訂正デコーダの構成を示すブロック図である。
【図9】 本発明の更なる実施の形態に基づき、図2で示される結合器を構成する変調器の構成を示すブロック図である。
【図10】 本発明の更なる実施の形態に基づき、図7で示されるウォータマークデコーダを構成する変調器の動作を説明する図である。
【図11】 本発明の更なる実施の形態に基づき、エラー訂正符号発生器の構成を示すブロック図である。
【図12】 図11で示されるエラー訂正デコーダを構成する再生プロセッサによって行われるデータアイテム再生の処理を説明するための図である。
【図13A】 基本及び拡張UMIDの構造を示す図である。
【図13B】 基本及び拡張UMIDの構造を示す図である。
Claims (22)
- 異なる相対的重要度を互いに有する複数のデータアイテムを含むデータを、情報マテリアル内に埋め込むデータ埋込装置において、
上記各データアイテムを符号化する符号化プロセッサと、
上記符号化データアイテムと埋め込み可能なデータ量の制限であるデータ埋込容量制限を有する上記情報マテリアルとを結合する結合プロセッサと、
上記相対的重要度の順序によって符号化データアイテムを選択するとともに、上記結合プロセッサを制御して上記選択された符号化データアイテムを上記データ埋込容量制限内で埋め込む制御プロセッサとを備え、
上記制御プロセッサは、上記データ埋込容量制限に達するまで、重要度のより高いデータアイテムが重要度の低いデータアイテムよりも先に埋め込まれるように上記符号化データアイテムを選択し、
上記制御プロセッサは、上記情報マテリアルの埋込可能容量を決定し、上記データ埋込容量制限内において十分なデータ埋込容量が得られるまで、上記データ埋込容量制限内で埋め込まれていない少なくとも1つのデータアイテムを待ち行列に入れ、上記結合プロセッサを制御して該少なくとも1つの待ち行列に入れられたデータアイテムを選択し、該選択されたデータアイテムを上記情報マテリアルに埋め込むことを特徴とするデータ埋込装置。 - 上記結合プロセッサは、上記制御プロセッサと協動して、上記データアイテムのそれぞれが、上記データ埋込容量制限の割合が上記相対的重要度に基づいて上記符号化データアイテムに割り当てられるように符号化及び埋め込まれるように、上記情報マテリアルが有する上記データ埋込容量制限内で埋め込むために選択された上記符号化データアイテムと上記情報マテリアルとを結合することを特徴とする請求項1記載のデータ埋込装置。
- 上記制御プロセッサは、上記選択されたデータアイテムを、少なくとも1つのエラー訂正符号に基づいて符号化し、該符号化データアイテムは、該エラー訂正符号によって導入される冗長データを含み、上記結合プロセッサは、該符号化プロセッサと協動し、上記相対的重要度に基づいて、上記データ埋込容量制限を割り当てるとともに、上記符号化データアイテムに含まれる量の該冗長データを生成することを特徴とする請求項1記載のデータ埋込装置。
- 上記結合プロセッサは、上記選択されたデータアイテムを、該データアイテムの相対的重要度に比例して適用される適用強度に基づいて埋め込むことを特徴とする請求項1記載のデータ埋込装置。
- 上記符号化プロセッサは、上記選択されたデータアイテムを、少なくとも1つのエラー訂正符号に基づいて符号化し、該符号化データアイテムは、該エラー訂正符号によって導入される冗長データを含み、上記結合プロセッサは、該符号化プロセッサと連動し、上記相対的重要度に基づいて、上記データ埋込容量制限を割り当てるとともに、上記符号化データアイテムに含まれる量の該冗長データ及び上記適用強度を生成することを特徴とする請求項4記載のデータ埋込装置。
- 上記符号化プロセッサは、所定のデータシーケンスを生成するとともに、該所定のデータシーケンスを上記選択されたデータアイテムのシンボルで変調することによって、上記データアイテムを符号化し、上記変調された所定のデータシーケンスと上記情報マテリアルとを結合し、上記所定のデータシーケンスは、上記データアイテムのより広範な拡散が上記データ埋込容量制限に基づいてより重要なデータアイテムに対して提供されるように割り当てられることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のデータ埋込装置。
- 上記所定のデータシーケンスは、擬似ランダムシンボル又はビットシーケンスであることを特徴とする請求項6記載のデータ埋込装置。
- 上記データアイテムは、上記データが埋め込まれる上記情報マテリアルのコンテンツを表す、又は属性を示すメタデータを含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載のデータ埋込装置。
- 上記メタデータは、他のメタデータより高い所定の相対的重要度を付与されるユニークマテリアル識別子(Unique Material Identifier)を含んでいることを特徴とする請求項8記載のデータ埋込装置。
- 上記ユニークマテリアル識別子は、それぞれがデータアイテムを表し、異なる相対的重要度を有する複数のデータフィールドを含んでいることを特徴とする請求項9記載のデータ埋込装置。
- 上記結合プロセッサは、上記符号化プロセッサと協動し、上記データ埋込容量制限に達したときには、上記選択されたデータアイテムを埋め込まないことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項記載のデータ埋込装置。
- 埋め込まれる上記データアイテムの上記相対的重要度を示すデータを受信し、上記符号化プロセッサ及び上記結合プロセッサを、上記相対的重要度に基づいて上記データアイテムを符号化して埋め込むとともに、上記選択したデータアイテムに適用された符号化と埋込の少なくとも1つを示す制御情報を上記情報マテリアルに埋め込むように制御する制御プロセッサを備える請求項1乃至11のいずれか1項記載のデータ埋込装置。
- 上記情報マテリアルは、画像であることを特徴する請求項1乃至12のいずれか1項記載のデータ埋込装置。
- 上記請求項1乃至13のいずれか1項記載のデータ埋込装置を用いて情報マテリアルに埋め込まれたデータを検出及び再生するデータ検出及び再生装置において、
上記情報マテリアルから上記埋め込まれた符号化データアイテムの再生バージョンを検出及び生成する検出プロセッサと、
上記データアイテムの相対的重要度に基づいて、上記再生された符号化データアイテムに適用された符号化に従い、上記データアイテムを復号及び再生する復号プロセッサとを備えるデータ検出及び再生装置。 - 請求項13記載のデータ埋込装置を用いて情報マテリアルに埋め込まれたデータを検出及び再生するデータ検出及び再生装置において、
上記情報マテリアルから上記埋め込まれた符号化データアイテムの再生バージョンを検出及び再生する検出プロセッサと、
上記データアイテムの相対的重要度に基づいて上記データアイテムを復号及び再生する復号プロセッサとを備え、
上記検出プロセッサは、上記データアイテムに適用された符号化及び埋込の少なくとも1つを示す制御情報を検出及び再生し、
上記復号プロセッサは、該制御情報に基づいて上記データアイテムを復号及び再生することを特徴とするデータ検出及び再生装置。 - 異なる相対的重要度を互いに有する複数のデータアイテムを含むデータを、情報マテリアル内に埋め込むデータ埋込方法において、
上記各データアイテムを符号化するステップと、
上記相対的重要度の順序によって符号化データアイテムを選択するステップと、
上記選択された符号化データアイテムと上記情報マテリアルとを、該情報マテリアルが有するデータ埋込容量制限内で結合し、該データ埋込容量制限に達するまで、重要度のより高いデータアイテムが重要度の低いデータアイテムよりも先に埋め込まれるように、該データ埋込容量制限内で該選択した符号化データアイテムを該情報マテリアルに埋め込むステップと、
上記情報マテリアルの埋込可能容量を決定するステップと、
上記データ埋込容量制限内において十分なデータ埋込容量が得られるまで、上記データ埋込容量制限内で埋め込まれていない少なくとも1つのデータアイテムを待ち行列に入れるステップと、
少なくとも1つの待ち行列に入れられたデータアイテムを選択し、該選択されたデータアイテムを上記情報マテリアルに埋め込むステップと
を有するデータ埋込方法。 - 上記埋め込まれるデータアイテムの上記相対的重要度を示すデータが供給され、上記データアイテムの符号化及び結合を、上記データアイテムの供給された相対的重要度に基づいて実行するステップと、
上記データアイテムに適用された符号化及び結合の少なくとも1つを示す制御情報を埋め込むステップとを有する請求項16記載のデータ埋込方法。 - 請求項16記載のデータ埋込方法によって情報マテリアルに埋め込まれたデータを検出及び再生するデータ検出及び再生方法において、
上記情報マテリアルから埋め込まれた符号化データを検出し、符号化データアイテムの再生バージョンを生成するステップと、
上記データアイテムの相対的重要度に基づいて、上記再生された符号化データアイテムに適用された符号化に従い、上記データアイテムを復号及び再生するステップとを有するデータ検出及び再生方法。 - 請求項17記載のデータ埋込方法によって情報マテリアルに埋め込まれたデータを検出及び再生するデータ検出及び再生方法において、
上記情報マテリアルから埋め込まれた符号化データを検出し、符号化データアイテムの再生バージョンを生成するステップと、
上記データアイテムの相対的重要度に基づいて、上記再生された符号化データアイテムに適用された符号化に従い、上記データアイテムを復号及び再生するステップとを有し、
上記符号化データアイテムの再生バージョンを生成するステップでは、
上記データアイテムに適用された符号化及び結合の少なくとも1つを示す制御情報を検出及び再生し、
上記データアイテムを復号及び再生するステップでは、上記制御情報に基づいて、該データアイテムを復号及び再生するデータ検出及び再生方法。 - コンピュータにより実行可能な命令を提供するコンピュータプログラムであって、データプロセッサ上にロードされると、該データプロセッサに請求項1乃至13のいずれか1項記載のデータ埋込装置として機能させるコンピュータプログラム。
- コンピュータにより実行可能な命令を含むコンピュータプログラムであって、データプロセッサ上にロードされると、該データプロセッサに請求項16乃至19のいずれか1項記載の方法における各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
- 請求項20又は請求項21記載のコンピュータプログラム記録されたコンピュータ読出可能な記録媒体。
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