JP4739071B2

JP4739071B2 - 電子透かし埋め込み方法

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Publication number: JP4739071B2
Application number: JP2006068080A
Authority: JP
Inventors: 悌阿部; 隆之西村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2026-03-13
Also published as: JP2007251268A

Description

本発明は、電子透かし埋め込み方法、電子透かし埋め込み装置、電子透かし抽出装置、電子透かし埋め込み抽出装置、電子透かし埋め込みプログラム、及び、情報記憶媒体に関する。

従来から、画像などの電子データに電子透かし情報を埋め込む、電子透かし埋め込み方法がある。電子透かし情報を埋め込まれる電子データである電子透かし埋め込み媒体は、画像又は音声等のデジタルコンテンツ等であり、電子透かし情報を埋め込まれることにより、コンテンツ自身の情報と、電子透かし情報との２種類の情報を保持する。電子透かし情報が埋め込まれたコンテンツを、通常の方法で再生する場合には、埋め込まれている電子透かし情報は再生されない。

ところで、電子透かし情報を埋め込まれることにより、電子透かし埋め込み媒体自身の情報の品質が低下する場合がある。電子透かし埋め込み媒体が画像コンテンツ又は音声コンテンツの場合には、品質の低下は画像又は音声中のノイズ等として認識される。埋め込まれる電子透かし情報の量が多くなると、品質の低下は大きくなる傾向がある。そこで、電子透かし埋め込み媒体の中で、電子透かし情報を埋め込まれることによる品質の低下が小さい部分を選択して電子透かし情報を埋め込む方法がある（特許文献１参照。）。

一方で、電子透かし情報を埋め込まれた電子データ、即ち、電子透かし埋め込み媒体が、電子透かし情報を埋め込まれた後に、加工・編集され、又は、伝送・圧縮により損失が生じることにより、埋め込まれた電子透かし情報が、正しく抽出されない場合がある。

そこで、埋め込まれる電子透かし情報が、誤りなく抽出されるために、電子透かし情報を、電子透かし埋め込み媒体に二回以上埋め込むことにより、誤りに対する耐久性の向上を図る方法や、埋め込む電子透かし情報に対し、予め誤り訂正符号化を行う方法がある。

例えば、特開２０００−１８７４４１号公報（特許文献２）に開示されている埋め込み情報符号化方法では、電子透かし情報を誤り訂正符号化、又は、誤り検出符号化した後、誤り訂正符号化を行うことにより、電子透かし情報の耐久性の向上が図られている。

しかしながら、誤り訂正符号化による方法では、ビット反転誤りの場合には効率的に誤り訂正を行うことができるが、同期誤りを訂正することは難しい。同期誤りとは、電子透かし情報が、データ又はビットの並び順に、電子透かし埋め込み媒体に埋め込まれている場合に、これを抽出する際に、一部のデータ又はビットが欠落することにより、当該欠落箇所より後に抽出されるデータが、無効になってしまう誤りのことである。

そこで、電子透かし埋め込み媒体上の座標と、電子透かし情報の中の所定のデータとを対応させて埋め込む方法がある。この方法によれば、埋め込まれた電子透かし埋め込み媒体上の座標と、電子透かし情報のデータの並び順とが対応するため、同期誤りを回避することができる。
特開２００５−２６９６１７号公報特開２０００−１８７４４１号公報

しかしながら、電子透かし埋め込み媒体上の座標と、電子透かし情報の中の所定のデータとを対応させて埋め込む方法において、電子透かし埋め込み媒体自身が保持する情報の品質を維持するために、当該座標における電子透かし情報の埋め込みに対応する情報の品質の劣化の評価に基づき、電子透かし情報の埋め込みを行うと、電子透かし情報を構成する総てのデータ部分であるデータクラスタの中で、全く埋め込まれないデータクラスタ、又は、埋め込み回数が少ないために誤り検出若しくは誤り訂正を行うのに十分ではないデータクラスタが生じる。

そこで、電子透かし情報の総てのデータクラスタについて、所定の回数以上埋め込むことのできる電子透かし埋め込み方法が必要となるが、上記特許文献１及び上記特許文献２に開示されている技術では、それらは考慮されていない。

本発明は、上記の点に鑑みて、これらの問題を解消するために発明されたものであり、電子透かし埋め込み媒体の品質を維持しつつ、埋め込まれた電子透かし情報が、同期誤りに対して耐性を有する電子透かし埋め込み方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の電子透かし埋め込み方法は次の如き構成を採用した。

本発明に係る電子透かし埋め込み方法は、電子透かし情報を画像データに埋め込む電子透かし埋め込み方法であって、前記電子透かし情報を構成する総てのデータクラスタが、前記画像データに所定回数以上埋め込まれる確率を算出する埋め込み確立算出ステップと、前記埋め込み確立算出ステップにより算出された確率に基づき、前記画像データの分割ブロックの大きさを決定するブロックサイズ決定ステップと、前記ブロックサイズ決定ステップにより決定された大きさに基づき、前記画像データを複数のブロックに分割する画像分割ステップと、前記埋め込み確立算出ステップにより算出された確率に基づき、前記電子透かし情報を構成するデータクラスタのデータ数を決定するデータ数決定ステップと、前記データ数決定ステップにより決定されたデータ数に基づき、前記電子透かし情報を複数のデータクラスタに分割するデータ分割ステップと、前記画像分割ステップにより分割されたブロックの１つに、前記データ分割ステップにより分割されたデータクラスタを少なくとも１回埋め込む情報埋め込みステップと、を有することを特徴とする。

これにより、電子透かし情報を電子透かし埋め込み媒体に埋め込む際に、電子透かし情報を構成するデータが、所定の回数以上埋め込まれる確率を計算し評価し、埋め込まれた電子透かし情報が、同期誤りに対して耐性を有する確率が高くなる場合を選択することのできる電子透かし埋め込み方法を提供することができる。

本発明の情報埋め込み方法によれば、電子透かし埋め込み媒体の品質を維持しつつ、埋め込まれた電子透かし情報が、同期誤りに対して耐性を有する電子透かし埋め込み方法を提供することが可能になる。

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

図１、図２、図４、及び、図７は、本発明の電子透かし埋め込み方法の流れを説明する図である。これらの図は、電子透かし情報を埋め込まれる電子透かし埋め込み媒体が、画像である場合の説明であるが、本発明により電子透かし情報を埋め込まれる電子透かし埋め込み媒体は、画像に限らず、音声、文書、その他のデータであってよい。

（全体のフローの説明）
図１は、本発明の電子透かし埋め込み方法を選択する処理の流れ図である。図１では、電子透かし埋め込み媒体９０である画像をブロックに分割した後、画像、ブロック、若しくは、埋め込む電子透かし情報９１の特性、又は、電子透かし情報９１が埋め込まれた電子透かし埋め込み媒体９０に施される処理等により、複数の電子透かし埋め込み方法等の選択を、各ステップにおいておこなっている。

ステップＳ１００では、媒体分割手段１０が、電子透かし埋め込み媒体９０である画像を、座標に基づき、ブロックに分割する。

ステップＳ２００では、埋め込み方法選択手段２１が、特性取得手段２５の出力に基づく埋め込みの信頼性モデルにより、電子透かし情報９１を画像に埋め込む方法を選択する。より具体的には、電子透かし情報を、埋め込む画像の座標に対応させる方法と、電子透かし情報を、画像の中で埋め込まれることに対する劣化の少ない座標を選択して埋め込む方法の、何れかを選択する。

ステップＳ３００では、媒体処理手段６１が、埋め込まれた電子透かし情報が抽出されるまでの間に、電子透かし情報に同期誤りが発生するか否かを判断する。同期誤りが発生しない場合とは、例えば、電子透かし情報を埋め込んでから抽出されるまでの間に、画像が変更等されない場合、又は、各データクラスタを画像の所定の場所に埋め込む場合等である。

同期誤りが発生しない場合は、ステップＳ７００に進み、同期誤りが発生する場合は、ステップＳ４００に進む。

ステップＳ４００では、情報埋め込み手段５０が、媒体劣化評価手段３０の評価、及び、電子透かし情報９１のデータ量に基づき、埋め込む方法を選択する。ステップＳ５００では、データ分割手段６０が、データクラスタの長さを決定する。

ステップＳ６００では、情報埋め込み手段５０が、媒体分割手段１０によって分割されたブロックの中で、隣接するブロックに対してデータクラスタを埋め込むことが可能であるかを判断する。

また、ステップＳ７００では、本発明の電子透かし埋め込み方法によらず、電子透かし埋め込み媒体上の予め定められた座標に電子透かし情報を埋め込む方法等により、電子透かし情報の埋め込みを行う。

（ステップＳ２００、信頼性モデルによる方法選択の説明）
図２は、ステップＳ２００を説明する図である。ステップＳ２０１では、埋め込み情報選択手段２１が、特性取得手段２５の出力に基づき、埋め込まれる電子透かし情報の信頼性モデルを判断する。電子透かし埋込媒体９０、又は、電子透かし埋込媒体９０を分割して生成された各ブロックが、任意性の高い性質を有する場合は、ステップＳ２０２へ進み、そうではない場合には、ステップＳ２０３へ進む。

任意性の高い性質を有するとは、電子透かし埋め込み媒体９０の中の何れの座標においても、画像が略同一の性質を有するために、埋め込み位置を画像の性質に基づいて選択せずともよいことを表す。任意性の高い性質を有する電子透かし埋め込み媒体９０には、例えば、各座標に対し等間隔に電子透かし情報９１を埋め込むことができる。

電子透かし埋め込みにおいて、重要用件の一つは、電子透かし埋め込み媒体９０の元の状態の劣化を出来るだけ避けることである。また、電子透かし埋め込み媒体９０のどこに、どういう値を埋め込むのかが、電子透かし埋め込み媒体９０の元の値から算出できるよう、媒体の持つ固有の情報と密接に関係しながら、埋め込み及び抽出することにより、電子透かし埋め込み媒体９０に電子透かし情報９１が埋め込まれた後の変更や編集の有無を検出することができる。

電子透かし埋め込み媒体９０において、埋め込み位置は、電子透かし埋め込み媒体内のデータの特徴によって、主に二つの種類に分かれる。一つは、電子透かし情報９１を埋め込むのに適する場所の条件が、均等と見なせることにより、任意性の高い情報を使用して埋め込み位置を算出する。このようなデータ配置の特徴を有する画像は、例えば、写真等の自然画像である。従って、ステップＳ２０２では電子透かし情報９１を埋め込み場所の座標に基づき決定する。

もう一つは、電子透かし情報９１を埋め込むのに適する場所の条件に偏りがある画像である。例えば、コンピュータグラフィクス等の色数が限定された人工画像である。人工画像では、同色の画素からなる複数の領域と、各領域の境界であるエッジ部が、写真等の自然画像よりも多く含まれている。同色の画素からなる領域は、画素値が連続するところであり、埋め込みに対する画像の品質の劣化が大きい。一方、エッジ部は、画素値の連続性が途切れるところであり、埋め込みに対応する画像の品質の劣化が少ない。

エッジ部の多い人工画像では、画質劣化を抑制するために、エッジ部に電子透かし情報９１を埋め込むのが常套手段となっているため、埋め込み位置及び抽出位置を任意の座標値で決めることは画質劣化抑制を考慮していないことになり、画質劣化が顕著になる。この画質劣化を極力避けるために、埋め込み場所をエッジ部に限定する。

但し、埋め込み位置をランダム化するために、連続正解個数を基にしたランダム化させる計算値がある特徴を有する結果になる位置に、埋め込むようにする。例えば、電子透かし埋め込み媒体９０における同色の画素値が連続する数の偶奇性によって、埋め込み位置を決定する。ステップＳ２０３では、電子透かし埋め込み媒体９０におけるエッジ部と、エッジ間の距離である同色の画素値の連続する数から、埋め込み位置を決定する。

以上のステップＳ２０２とＳ２０３の処理は、ステップＳ３００において判定を行うことを目的として、ステップＳ３００に繋げるものである。

（ステップＳ３００、同期誤りの説明）
図３は、ブロックに埋め込まれたデータを、並び順に丸で表したものである。データの総数をｎ、各データの信頼率の平均をＲとすると、ｋ番目のデータが正解である確率は、ＰＯＷＥＲ（Ｒ，ｋ）で表される。同期誤りが発生しない場合とは、図３において、総てのデータが正解である場合、即ちｎ＝ｋの場合のことをいう。

（ステップＳ４００、媒体の劣化評価、及び、データ量による方法選択の説明）
図４は、ステップＳ４００を説明する図である。ステップＳ４０１では、情報埋め込み手段５０が、媒体劣化手段３０の出力、及び、電子透かし情報９１のデータの量から、電子透かし情報を埋め込むことに対応する画像の劣化が少なく、かつ、電子透かし情報９１のデータ量が所定の値より小さいか否かを判断する。電子透かし情報９１を埋め込むことに対応する画像の劣化が少なく、かつ、電子透かし情報９１のデータの量が所定の値より小さい場合には、ステップＳ４０３へ進み、電子透かし情報９１を埋め込むことに対応する画像の劣化が大きい場合、又は、電子透かし情報９１のデータの量が所定の値以上の場合には、ステップＳ４０２へ進む。

ステップＳ４０２は、分割情報埋め込み手段５２が、データクラスタ取得手段２０より取得したデータクラスタを、媒体分割手段１０より取得したブロックに埋め込む方法を選択する。

図５は、画像の品質の劣化の評価に基づく、電子透かし情報の埋め込み方法を説明する図である。図５において、Ｇは、電子透かし情報９１を埋め込む最小単位の数である。最小単位は、例えば、１ビットであり、埋め込む情報がｎビットとすると、Ｇ＝ｎとなる。Ｄは、電子透かし情報９１の埋め込みを実行する最大数である。

電子透かし情報９１を埋め込む電子透かし埋め込み媒体９０の総ての座標において、埋め込みが可能な場合は、実際に埋め込む数は、ＧとＤの積であるＧ・Ｄとなる。埋め込みが可能であるかは、当該座標において、データを埋め込んだことに対応する画質の劣化が所定の値よりも小さいことによって判断する。

図５では、電子透かし情報９１の各埋め込み最小単位ｉにおいて、埋め込みが可能な回を黒丸、画質の劣化が所定の値以上であるために埋め込みが不可能な回を白丸で表し、各埋め込み最小単位における埋め込み可能な回の数をｒ_ｉとすると、黒丸の総和ｍは、Σｒ_ｉ、埋め込むことのできなかった回である白丸の総和は、（Ｇ・Ｄ―ｍ）で表される。そこで、ｍ個の黒丸がＧ・Ｄ個の中に出現する組み合わせの総数は、二項係数を用いると次式（１１）で表される。
_Ｇ・ＤＣ_ｍ＝（Ｇ・Ｄ）！／（ｍ！・（Ｇ・Ｄ―ｍ）！）・・・（１１）
（１１）式を展開すると、（１２）式になる。

一方、ｍの回数がｎ回以上になる組み合わせＦ（Ｇ，Ｄ，ｍ，ｎ）は、次式（１３）で表される。

従って、電子透かし情報９１の総ての埋め込み単位ｉにおいて、埋め込みが可能な回数がｎ回以上になる確率は、次式（１４）で表される。
Ｐ（Ｇ，Ｄ，ｍ，ｎ）＝Ｆ（Ｇ，Ｄ，ｍ，ｎ）／_Ｇ・ＤＣ_ｍ・・・（１４）
但し、
Ｐ（Ｇ，Ｄ，ｍ，ｎ）は、前記電子透かし情報を構成する総ての前記データクラスタが、前記電子透かし埋め込み媒体に所定の回数であるｎ回以上埋め込まれる確率、
Ｆ（Ｇ，Ｄ，ｍ，ｎ）は、総ての前記データクラスタが所定の回数であるｎ回以上埋め込まれる組み合わせの数、
であり、
Ｇは、前記電子透かし情報を構成するデータクラスタの総数、
Ｄは、一のデータクラスタが埋め込まれることのできる回数の最大値、
ｍは、前記情報埋め込みステップにおいて、各データクラスタが埋め込まれる回数の総和、
ｎは、所定の回数、
_Ｇ・ＤＣ_ｍは、ＧとＤの積、及び、ｍの二項係数
である。

ここで、データクラスタの長さを決定するには、例えば、電子透かし情報９１の総てにわたって、ｎが１以上になる確率が所定の値より大きくなるように、データクラスタの個数Ｇを定めることにより、Ｇに対応するデータクラスタの長さを決定する。また、Ｇのいかなる値においてもｎが１以上になる確率が所定の値より大きくならない場合には、ブロックサイズを変更してもよい。

そこで、ステップＳ４０２では、データ総数決定手段１２がＧの値を決定し、又は、ブロックサイズ決定手段１３が、電子透かし埋め込み媒体９０を分割して生成するブロックの大きさを決定する。

ステップＳ４０３では、ブロック情報埋め込み手段５３が、電子透かし情報９１を分割せず、媒体分割手段１０より取得した各ブロックに埋め込む方法を選択する。

ステップＳ４０３においても、（１４）式によって埋め込み方法を決定してもよい。ステップＳ４０３では、データクラスタの長さは一定であるため、例えば、ｎが１以上になる確率が所定の値より大きくなるように、ブロックサイズ決定手段１３がブロックの大きさを変更する。

（ステップＳ５００、局所誤りの有無によるデータクラスタ長の決定）
Ｓ５００では、データ分割手段６０が、電子透かし情報９１を分割して生成するデータクラスタの長さを決定する。データクラスタの長さの決定方法は、電子透かし埋め込み情報９１が埋め込まれた電子透かし埋め込み媒体９０に発生する誤りの種類によって分けてもよい。本実施例では、誤り発生回数がポアソン分布に従う場合、及び、抽出した電子透かし情報９１が、平均信頼率のべき乗に比例して低下する場合について説明する。なお、誤り発生回数がポアソン分布に従うとは、電子透かし埋め込み情報９１が電子透かし埋め込み媒体９０に埋め込まれ、抽出される際に、突発的な誤りが発生する場合のことを言う。

（誤り発生回数がポアソン分布に従う場合のデータクラスタ長の決定方法）
局所的に発生する誤りの発生回数がポアソン分布に従うとして、データクラスタの長さを決定する場合について説明する。ポアソン分布に基づく誤りの発生回数の確率は、次式（１５）で表される。
Ｐ（ｕ）＝｛ＰＯＷＥＲ（−ｉｌｎＲ，ｕ）／ｕ！｝・ＰＯＷＥＲ（ｅ，ｉｌｎＲ）｝・・・（１５）
但し、
Ｐ（ｕ）は、誤り発生回数がｕ回である確率、
ＰＯＷＥＲ（Ａ，Ｂ）は、ＡのＢ乗を表す関数、
ｌｎは、自然対数、
ｅは、自然対数の底（ネピア数）、
ｉは、抽出するデータクラスタの基本単位の順を表す序数、
Ｒは、前記電子透かし埋め込み情報の基本単位の平均信頼率
である。

ところで、誤りの発生回数がポアソン分布に従うためには、ポアソン分布の前提条件であるＰ（２）以降の高次の確率が０になる必要がある。そこで、例えば、次式（１６）、及び、ポアソン分布表を元に、データクラスタの長さを決定する。

１−（Ｐ（０）＋Ｐ（１）≦０．１・・・（１６）
ポアソン分布表を図６に示す。

式（１６）の条件を満たす（−ｉｌｎＲ）の値は、ポアソン分布表より、（−ｉｌｎＲ≦０．５）となり、さらに上式より、
ＰＯＷＥＲ（Ｒ，ｉ）≧１／１．６４８７・・・（１７）
ｉ≦−０．５／ｌｎＲ・・・（１８）
となる。Ｒが０．９の場合は、ｉは約４．７５となり、データクラスタの長さが、４ビット以下であれば、データクラスタは信頼できると考えられる。

（平均信頼率のべき乗に比例して低下するモデルによるデータクラスタ長の決定方法）
抽出するデータの信頼性が、データが埋め込まれた順に、平均信頼率のべき乗に比例して低下するモデルにより、データクラスタの長さを決定する方法について説明する。

図３において、ｋ番目のデータが正解である確率は、ＰＯＷＥＲ（Ｒ，ｋ）で表される。ここで、ｋ番目のデータが正解である確率が５０％以上であれば、誤りが生じた場合でも、他のブロック等に埋め込まれた同じデータを用いることにより、多数決による誤り訂正が可能になる。なお、正解とは、電子透かし埋め込み媒体９０に埋め込まれた電子透かし情報９１を抽出する際に、抽出された情報が、埋め込まれた電子透かし情報９１と同一であることをいう。

各ブロックに埋め込むデータクラスタが同一である場合には、次式（１９）を満たすｋの値を長さとして有するデータクラスタであればよい。
ＰＯＷＥＲ（Ｒ，ｋ）≧０．５・・・（１９）
従って、ｋ≦−１／ｌｏｇ_２（Ｒ）となる。

また、各ブロックに埋め込むデータクラスタが異なっている場合に、正解である確率が５０％以上あるデータのデータ列の長さをｋとすると、次式（２０）及び（２１）を満たす長さｋの場合に、総てのデータに対して誤り訂正が可能になる。
ｎ−ｋ≦ｋ・・・（２０）
ＰＯＷＥＲ（Ｒ，ｋ）≧０．５・・・（２１）
即ち、ｋ≦−２／ｌｏｇ２（Ｒ）となる。

（隣接するブロックに埋め込む方法の可否）
図７は、ステップＳ６００を説明する図である。ステップＳ６０１では、情報埋め込み手段５０が、埋め込むデータを隣接するブロックに連続して埋め込むことが可能か否かを判断する。埋め込むデータとは、例えば、一のデータクラスタ、複数のデータクラスタ、又は、電子透かし情報の全データである。隣接するブロックに連続して埋め込むことが可能な場合には、ステップＳ６０２へ進み、隣接するブロックに連続して埋め込むことができない場合には、ステップＳ６０３へ進む。

データを埋め込むブロックの順は、例えば、Ｐｅａｎｏ走査、又は、図８に記す走査順を用いる。図８は、データを埋め込むブロックの順の一例であり、横方向に８ブロック、縦方向に６ブロックのブロックについて、矢印の順にデータを埋め込む。

ステップＳ６０２では、隣接ブロック埋め込み手段７０が、埋め込むデータを、隣接するブロックに埋め込む。一方、ステップＳ６０３では、データ埋め込み手段５０が、隣接するブロックの並び順等を考慮せず、データを埋め込む。

（電子透かし埋め込み装置の機能構成の説明）
図９は、本発明の電子透かし埋め込み装置が有する機能の構成図である。図９では、電子透かし情報９１が、データ取得手段２０、及び、情報埋め込み手段５０等で処理され、電子透かし埋め込み媒体９０に埋め込まれる。

図９において、電子透かし埋め込み装置８０は、電子透かし情報９１に所定の処理を施し電子透かし埋め込み媒体９０に埋め込む装置であって、情報埋め込み手段５０、データ取得手段２０，媒体分割手段１０，特性取得手段２５、媒体劣化評価手段３０、データ分割手段６０、及び、埋め込み評価手段３１とから構成される。

情報埋め込み手段５０は、電子透かし情報９１を構成するデータクラスタ等を電子透かし埋め込み媒体９０に、所定の埋め込み方法によって埋め込む手段であって、分割情報埋め込み手段５２、ブロック情報埋め込み手段５３、隣接ブロック埋め込み手段７０とから構成される。

分割情報埋め込み手段５２は、電子透かし情報９１を構成するデータクラスタを、埋め込み先の電子透かし埋め込み媒体の座標、又は、電子透かし情報９１の先頭から所定の長さに分割することに基づき、データ取得手段２０より取得し、媒体分割手段１０によって分割された電子透かし埋め込み媒体９０のブロックに、当該データクラスタを埋め込む。

ブロック情報埋め込み手段５３は、電子透かし情報９１を分割することなく、媒体分割手段１０によって分割された電子透かし埋め込み媒体９０のブロックに、電子透かし情報９１を埋め込む。

隣接ブロック埋め込み手段７０は、分割情報埋め込み手段５２、又は、ブロック情報埋め込み手段５３が、データをブロックに埋め込む際に、当該ブロックに隣接するブロックに連続して埋め込む処理を行う。

データ取得手段２０は、電子透かし情報９１を構成するデータを、所定の方法によって取得する手段であって、埋め込み方法選択手段２１、並び順データクラスタ取得手段２２、及び、座標データ取得手段２４とから構成される。

並び順データクラスタ取得手段２２は、電子透かし情報９１を、データの並び順に所定の長さに分割されたデータクラスタを取得する手段である。

座標データ取得手段２４は、電子透かし埋め込み媒体９０のブロックの座標に基づき、電子透かし情報９１からデータを取得する手段であって、座標データクラスタ取得手段２３を有する。座標データクラスタ取得手段２３は、電子透かし埋め込み媒体９０のブロックの座標に対応するデータクラスタを、電子透かし情報９１より取得する手段である。

埋め込み方法選択手段２１は、並び順データクラスタ取得手段２２、及び、座標データクラスタ取得手段２３の何れの手段を用いてデータクラスタを取得するかを選択する手段である。選択方法は、ステップＳ２０１における、埋め込まれる電子透かし情報９１の信頼性モデルによるものである。

媒体分割手段１０は、電子透かし埋め込み媒体９０を、データクラスタを埋め込まれる単位であるブロックに分割する手段であり、特性取得手段２５は、分割されたブロックの特性を取得する手段である。

媒体劣化評価手段３０は、データ取得手段２０によって取得されたデータを、媒体分割手段１０によって分割されたブロックに埋め込む場合に、ブロック内の各座標において、データを埋め込まれることに対応する電子透かし埋め込み媒体９０の劣化が、所定の値より小さい場合に、当該座標にデータを埋め込むことが可能であると判断する手段である。

埋め込み評価手段３１は、電子透かし情報９１を構成する総てのデータが、電子透かし埋め込み媒体９０に、所定の回数以上埋め込まれる確率を計算することにより、電子透かしの埋め込みを評価する手段である。より具体的には、式（１２）によって、前記確率を計算する。

データ総数決定手段１２は、電子透かし情報９１を分割して生成するデータクラスタの個数を決定する手段であり、埋め込み評価手段３１の出力に基づき、所定の条件を満たすようにデータクラスタの個数を決定する。所定の条件とは、例えば、式（１２）において、ｎが１以上の場合に確率Ｐが所定の値以上になる条件のことである。

ブロックサイズ決定手段１３は、電子透かし埋め込み媒体９０を分割して生成するブロックの大きさを決定する手段である。ブロックサイズ決定手段１３は、埋め込み評価手段３１の出力に基づき、所定の条件を満たすようにブロックの大きさを決定する。所定の条件とは、例えば、式１２において、ｎが１以上の場合に確率Ｐが所定の値以上になる条件のことである。

データ分割手段６０は、電子透かし情報９１をデータクラスタに分割する手段であって、電子透かし情報９１が埋め込まれた電子透かし埋め込み媒体９０に対して施される処理の内容によって、分割の方法を選択する。

電子透かし情報９１は、電子透かし埋め込み媒体９０に埋め込まれる情報であって、電子透かし埋め込み媒体９０が有する情報とは異なる情報である。電子透かし埋め込み媒体９０を、通常の方法で再生する際には、電子透かし埋め込み情報９１は、再生されない。

電子透かし埋め込み媒体９０は、電子透かし情報９１を埋め込まれる媒体であって、画像、音声、文書、その他のデータである。

媒体処理手段６１は、電子透かし情報９１が埋め込まれた電子透かし埋め込み媒体９０を処理する手段である。媒体処理手段６１が行う処理は、例えば、送信若しくは受信、記憶手段へ記憶させる、編集・加工、又は、圧縮等である。

（コンピュータ及びプログラムの構成図）
図１０は、本発明の電子透かし埋め込みプログラムを実行するコンピュータの構成図である。
図１０では、コンピュータの主処理部１が、ローカルバス等を介して入力手段６、表示手段７、ネットワークＩ／Ｆ８、及び、記憶装置９と接続されている。

コンピュータの主処理部１は、ＣＰＵ２、ＲＯＭ３、ＲＡＭ４、及び、専用回路５から構成され、本発明の電子透かし埋め込み装置を実現している。ＣＰＵ２は、ＲＯＭ３等に格納されたプログラムを実行することにより、本発明の電子透かし埋め込み方法を実行する。本発明の電子透かし埋め込み方法をコンピュータに実行させるためのプログラムは、ＲＯＭ３の他に、記憶装置９、又は、ＣＤ、ＤＶＤ、その他コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されていてもよい。

ＣＰＵ２は、また、コンピュータの主処理部１内に設けられている専用回路５、又は、コンピュータの主処理部１と、ローカルバス等を介して接続される他の装置等の制御を行う。

ＲＡＭ４は、ＣＰＵ２がプログラム等を実行する際に用いられるメモリである。

専用回路５は、所定の機能を実現するために設けられたハードウェア回路である。専用回路５は、例えば、電子透かし情報９１を、電子透かし埋め込み媒体９０に埋め込むに先立ち、暗号化、又は、誤り訂正符号化若しくは誤り検出符号化を行う。専用回路５は、ＣＰＵ２等が同等の処理を実行する場合には、コンピュータの主処理部１に設けられなくてもよい。

入力手段６は、コンピュータの主処理部１が実行する内容の指示等を入力する手段であり、表示装置７は、コンピュータの主処理部１が実行する内容等を表示する装置である。

ネットワークＩ／Ｆ８は、本コンピュータが、ネットワークを介して他の機器等と接続する際のインタフェースである。

記憶装置９は、電子透かし埋め込み媒体９０、電子透かし情報９１、コンピュータプログラム、又は、その他の情報を記憶する記憶装置である。

（電子透かし抽出装置の機能構成の説明）
図１１は、本発明の電子透かし埋め込み抽出装置の機能構成例である。図１１において、電子透かし埋め込み抽出装置８１は、電子透かし情報９１を電子透かし埋め込み媒体９０に埋め込み、電子透かし埋め込み媒体９０から電子透かし情報９１を抽出する。

電子透かし埋め込み抽出装置８１は、情報抽出手段１００、特性比較手段１１０、変更判断手段１２０、情報埋め込み手段５０、媒体分割手段１０、特性取得手段２５、データ取得手段２０、及び、データ分割手段６０を有するように構成される。情報埋め込み手段５０、媒体分割手段１０、特性取得手段２５、及び、データ取得手段２０は、図９における電子透かし埋め込み装置８０が有する同名の手段と同一の構成及び動作であるので、図１１では説明を省略する。

情報抽出手段１００は、電子透かし情報９１が埋め込まれた電子透かし埋め込み媒体９０から、電子透かし情報９１を抽出する手段であって、情報結合手段１０１、ブロック情報抽出手段１０２、座標電子透かし情報取得手段１０３、並び順電子透かし情報取得手段１０４、及び、抽出方法選択手段１０５を有するように構成される。

情報結合手段１０１は、電子透かし情報９１が、電子透かし埋め込み媒体９０に、データクラスタとして分割されて埋め込まれていた場合に、それらのデータクラスタを抽出し結合することにより電子透かし情報９１を取得する手段である。

ブロック情報抽出手段１０２は、電子透かし情報９１が、電子透かし埋め込み媒体９０を分割したブロックに埋め込まれていた場合に、電子透かし埋め込み媒体９０を構成する各ブロックから電子透かし情報９１又は電子透かし情報９１を構成するデータクラスタを抽出する。ブロック情報抽出手段１０２は、さらに、電子透かし情報９１又は電子透かし情報９１を構成するデータクラスタの一つが、隣接するブロックに埋め込まれている場合には、それらを抽出し結合する。

座標電子透かし情報取得手段１０３は、電子透かし情報９１が電子透かし埋め込み媒体９０の座標に基づく情報である場合に、電子透かし情報９１を抽出して取得する手段である。並び順電子透かし情報取得手段１０４は、電子透かし情報９１が、電子透かし埋め込み媒体９０の中で、電子透かし情報を埋め込むことに対応する劣化が少ない部分に選択的に埋め込まれている場合に、電子透かし情報９１を抽出する手段である。

抽出方法選択手段１０６は、特性取得手段２５の出力に基づき、座標電子透かし情報取得手段１０３又は並び順電子透かし情報取得手段１０４の何れを用いるかを選択する。

特性比較手段１１０は、特性取得手段２５が取得した電子透かし埋め込み媒体９０の特性、及び、情報抽出手段１００が取得した電子透かし埋め込み媒体９０に電子透かし情報９１として埋め込まれていた電子透かし埋め込み媒体９０の特性を比較する。

変更判断手段１２０は、特性比較手段１１０の出力に基づき、電子透かし埋め込み媒体９０の変更の有無を判断する。特性比較手段１１０及び変更判断手段１２０により、電子透かし埋め込み媒体９０に対し、不正な改ざん等が行われていないかを調べることができる。

以上、発明を実施するための最良の形態について説明を行ったが、本発明は、この最良の形態で述べた実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能である。

本発明の電子透かし埋め込み方法を選択する処理の流れ。ステップＳ２００を説明する図。データが埋め込まれた順に、平均信頼率のべき乗に比例して低下するモデル。ステップＳ４００を説明する図。画像の品質の劣化の評価に基づく電子透かし情報の埋め込み方法。ポアソン分布表。ステップＳ６００を説明する図。データを埋め込むブロックの順の一例。本発明の電子透かし埋め込み装置が有する機能の構成図。本発明の電子透かし埋め込みプログラムを実行するコンピュータの構成図。本発明の電子透かし抽出装置が有する機能の構成図。

符号の説明

１コンピュータの主処理部
２ＣＰＵ
３ＲＯＭ
４ＲＡＭ
５専用回路
６入力手段
７表示装置
８ネットワークＩ／Ｆ
９記憶装置
１０媒体分割手段
１２データ総数決定手段
１３ブロックサイズ決定手段
２０データ取得手段
２１埋め込み方法選択手段
２２並び順データクラスタ取得手段
２３座標データクラスタ取得手段
２４座標データ取得手段
２５特性取得手段
３０媒体劣化評価手段
３１埋め込み評価手段
５０情報埋め込み手段
５２分割情報埋め込み手段
５３ブロック情報埋め込み手段
６０データ分割手段
６１媒体処理手段
７０隣接ブロック埋め込み手段
８０電子透かし埋め込み装置
９０電子透かし埋め込み媒体
９１電子透かし情報
１００情報抽出手段
１０１情報結合手段
１０２ブロック情報抽出手段
１０３座標電子透かし情報取得手段
１０４並び順電子透かし情報取得手段
１０５抽出方法選択手段

Claims

電子透かし情報を画像データに埋め込む電子透かし埋め込み方法であって、
前記電子透かし情報を構成する総てのデータクラスタが、前記画像データに所定回数以上埋め込まれる確率を算出する埋め込み確立算出ステップと、
前記埋め込み確立算出ステップにより算出された確率に基づき、前記画像データの分割ブロックの大きさを決定するブロックサイズ決定ステップと、
前記ブロックサイズ決定ステップにより決定された大きさに基づき、前記画像データを複数のブロックに分割する画像分割ステップと、
前記埋め込み確立算出ステップにより算出された確率に基づき、前記電子透かし情報を構成するデータクラスタのデータ数を決定するデータ数決定ステップと、
前記データ数決定ステップにより決定されたデータ数に基づき、前記電子透かし情報を複数のデータクラスタに分割するデータ分割ステップと、
前記画像分割ステップにより分割されたブロックの１つに、前記データ分割ステップにより分割されたデータクラスタを少なくとも１回埋め込む情報埋め込みステップと、を有することを特徴とする電子透かし埋め込み方法。
前記埋め込み確率算出ステップは、
前記電子透かし情報を構成する総てのデータクラスタが、前記画像データに所定回数以上埋め込まれる確率を下記式（１）によって算出することを特徴とする請求項１に記載の電子透かし埋め込み方法。
Ｐ（Ｇ，Ｄ，ｍ，ｎ）＝Ｆ（Ｇ，Ｄ，ｍ，ｎ）／ _Ｇ・ＤＣ _ｍ・・・（１）
但し、
Ｐ（Ｇ，Ｄ，ｍ，ｎ）は、前記電子透かし情報を構成する総てのデータクラスタが、前記画像データにｎ回以上埋め込まれる確率、
Ｆ（Ｇ，Ｄ，ｍ，ｎ）は、前記電子透かし情報を構成する総てのデータクラスタがｎ回以上埋め込まれる組み合わせの数、
であり、
Ｇは、前記電子透かし情報を構成するデータクラスタの数、
Ｄは、一のデータクラスタが埋め込み可能な回数の最大値、
ｍは、前記情報埋め込みステップにおいて、前記データ分割ステップにより分割された各データクラスタが埋め込まれる回数の総和、
ｎは、所定の回数、
_Ｇ・ＤＣ _ｍは、ＧとＤの積、及び、ｍの二項係数
である。
前記ブロックサイズ決定ステップは、
前記ｎが１以上の場合に前記Ｐが所定値以上となるように、前記分割ブロックの大きさを決定し、
前記データ数決定ステップは、
前記ｎが１以上の場合に前記Ｐが所定値以上となるように、前記データクラスタのデータ数を決定することを特徴とする請求項２に記載の電子透かし埋め込み方法。