JP4773386B2 - 画像処理方法と画像処理装置とプログラムとコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

Description

この発明は、画像処理方法と画像処理装置とプログラムと記憶媒体に関する。

従来、デジタル情報は、コンピュータを含む情報処理装置によって劣化を起こすことなく簡単にコピーでき、逆に、書き換えによって改ざんすることも容易であるという特徴がある。
そのため、デジタル情報は簡単な処理や操作によって、不正にコピーされて勝手に再利用されたり、一部を改ざんして証拠写真に使用できないようにされやすい。
これを防止するものとして、電子透かしやデータハイディングと呼ばれる方法がある。
上記電子透かしは、デジタル画像を含むデジタルコンテンツを普通に再生した場合には、視覚できない情報を付加する手法である。

電子透かしを埋込む方法の技術は、次の二つの技術に大きく分類できる。
（１）内容データの標本値に直接埋込む技術
（２）周波数成分に埋込む技術
ここで、上記（１）の技術は，加工や圧縮の処理が行われると、埋込んだデータが失われやすいが処理が軽い。
一方、上記（２）の技術は，加工や圧縮の処理には強いが、埋込みや抽出の処理が重いという特性がある。
画質を損ねては意味を成さないまたは大きく価値が下がる画像への電子透かしは、（２）の技術よりも（１）の技術の方が画質劣化場所を局所化できるメリットがある。

さて、電子透かしをデジタルコンテンツに付加する用途には、次のようなものがある。
Ａ．著作権情報の記録
Ｂ．違法コピー者情報の追跡
Ｃ．ＩＰアドレスの履歴記録
Ｄ．違法コピーの防止：不可視・高耐性型
Ｅ．改ざん防止への応用：不可視・低耐性
Ｆ．認証
Ｇ．秘密通信
Ｈ．デジタルコンテンツの注釈やラベルを埋込む：可視・不可逆型……所有権者表示
Ｉ．透かし除去可能化：可視・可逆型……コンテンツ配布

その中で、例えば、デジタルカメラへの用途としては、次のような「証明写真の改ざん検知」が考案されている。
「写真撮影時にカメラの製造番号，日時を含む情報を撮影画像に透かし埋込むと同時にその電子署名を作成する機構をカメラに設ける方法が提案されている。
これにより、証明写真の改ざん検知に加え、撮影カメラの特定や撮影日時の確認が可能となる。
上記改ざん検知は電子署名技術だけで可能だが、透かし技術を活用することで撮影カメラや撮影日時の特定化が可能になり、改ざん抑止により効果的に作用するものと考えられる。」（例えば、非特許文献１参照）。

更に、電子透かしの埋込み情報量を多くすることによって、改ざん場所を特定化する精度向上に発展できる。
また、著作権保護のためにも多くの情報を透かし埋込みできる方が、埋込み情報の解析時に情報抽出しやすくなり、有効性が高くなる。
しかしながら、電子透かしを埋込むことによって、埋込み対象のデジタルコンテンツ・データが劣化するので、埋込みデータ量を増やしてもその影響による画質劣化を出来るだけ少なくすることが重要である。

ところで、「人間の眼は、画像平坦部に存在するノイズを感知する能力よりも画像エッジ部に存在するノイズを感知する能力の方が低い」という特性を利用して、電子透かしを画像へ直接埋込む場合は、一般に画像エッジ部に透かしを埋込む。
しかし、画像領域の中で、通常、画像エッジ部は平坦部よりも領域が狭く、埋込む透かし量が多い場合には、著しく画質が劣化する。
特に、帳票、図面、地図を含む人工的に作成された画像の輪郭線を過度に侵食したり、あるいは画像の骨格線を分断させたり消去するような画質の劣化は、元画像の持つ情報や意味を失ってしまう。

そこで、このような画像エッジ部の持つ限界を克服するアイディアとして、印刷物の画像のディザ展開方法（「ディザ法」と略称する）に注目する方法がある。
画像をディザ展開することによって、画像エッジ部と、それ以外の部分との識別化を緩和し、かつ全体のグラデーション表現を実現している。
電子透かしは、画像エッジ部を識別して埋込まなくても画質劣化に直結せず、ディザ展開方法を識別して、情報埋込み及び抽出するものである。
この方法は、情報埋込み場所が偏らず、均一化できるメリットがある。

〔ディザ法の実現方法〕
ここで、ディザ法について説明する。
［画像の擬似濃淡表示方法］
図１２は、面積階調法の体系を示す図である。
面積階調法とは、“０：ＯＦＦ”“１：ＯＮ”の２値表示のみ可能な画像処理装置を用いて、濃淡画像を再現したい場合、画像内の“１：ＯＮ”の割合を変化させて、階調を再現させる方法をいう。
図１２に示すとおり、ディザ法は面積階調法の体系の中の一部を構成する。

〔組織的ディザ法での最適配置〕
本件で注目するのは、この体系中の組織的ディザ法である。
組織的ディザ法は、Ｎ×Ｎ（これをディザマトリックスという）をつくり、このディザマトリックスＤ_Ｎを一種のマスクとして原画像に重ね合わせ、各画素の濃度ｆ（ｘ，ｙ）と対応するしきい値Ｔ_ｘｙとを比較し、しきい値より小さければ、０を出力画像信号に使用し、しきい値以上であれば、１を出力信号に使用する（出力画像を２値化する）というものである。Ｎ×Ｎ画素の処理が済むと、ディザマトリックスを次のＮ×Ｎの画素の位置に移動し、同じ処理を繰返す。

組織的ディザ法では、２値化のために入力画像と同じサイズのディザマトリックスを用いるので、出力画像も同サイズになる特徴がある。
上記しきい値の配列は、ある規則に従っており、各しきい値はディザマトリックスの中で１回しか現われない。
上記しきい値の配置方法について、ドット集中型を例に説明する。
組織的ディザ法の中の他の型であるベイヤー（Ｂａｙｅｒ）型であってもディザマトリクスの構成が異なるだけで、それ以外の内容は同じである。
ドット集中型のＮ×ＮディザマトリックスＤ_Ｎは、次の数１で与えられる。
この数１では、Ｄ_{（Ｎ−２）}の上下外側に１行ずつ及び左右外側に１列ずつ新たに生成することによって形成する。成分の値は、マトリックスの中心成分が０で、その回りに渦巻き上に単調１増加の値の列で構成する。

ここで、Ｎは２の倍数、ｄＮ_１１はマトリックスＤ_Ｎの１行１列の成分、同様に、ｄＮ_１２は１行２列の成分、ｄＮ_２１は２行１列の成分、及びｄＮ_ＮＮはＮ行Ｎ列の成分をそれぞれ表す。また、その値は、渦巻き上に単調１増加の値の列を構成する以下の内容になる。
ｄＮ_{（Ｎ−１）１}
＝（Ｎ−２）^２，ｄＮ_{（Ｎ−２）１}
＝（Ｎ−２）^２＋１，ｄＮ_{（Ｎ−３）１}
＝（Ｎ−２）^２＋２，‥‥，ｄＮ_１１
＝（Ｎ−２）^２＋（Ｎ−２）
＝（Ｎ−２）×（Ｎ−１），‥‥，ｄＮ_１Ｎ＝（Ｎ−１）^２，‥‥，ｄＮ_ＮＮ
＝（Ｎ−１／２）^２−１／４，‥‥，ｄＮ_Ｎ１＝Ｎ^２−１

初期値として、Ｄ_２＝２×２の内容を、次の数２に示す。
従って、Ｄ_４＝４×４は、次の数３に示す通りである。
ここで、正規のディザマトリックスＤ_４＝４×４が、数３の通りだとすると、別種のディザマトリクスＤ′_４＝４×４としては、数４に示すように、Ｄ_４を左回りに９０度回転した例として挙げられる。そして、例えば、Ｄ_４をビットオン（ＯＮ）情報に、Ｄ′_４をビットオフ（ＯＦＦ）情報にそれぞれ使用する。

以上の画素値展開方法は、印刷用各色の色素（例えば、インクやトナー）毎に別個の内容である。
印刷用データは、ＣＭＹＫのディザ展開による網点（例えば、上記ドット集中型の中心ドットを結んで形成）の特徴を持ちながら、各色のディザ処理を組合せて形造られている。ＣＭＹＫの網点形状は、ＣＭＹＫの色別に、網点角度を固定した等間隔の平行直線上に点列が並ぶ。
そのため、電子透かしを含む新たな情報付加機能は、「直線状に並んだ点列の規則を変更することによって、付加信号を形成する方法」で実現するのが妥当である。

この場合、情報付加のための画素値変更処理は、印刷用データが、各色のディザ処理の組合せで構成されていることを考慮し、違和感の無い画質（例えば、画素値変更部に於ける正規のディザ処理を肩代りするなど）に仕上げる必要がある。
これに関連する従来技術としては、対称形となる閾値テーブルを使用して、電子透かしＯＮ／ＯＦＦ情報にするものであり、組織的ディザ法に於ける、ディザマトリックスの数を従来の２倍以上（同じ濃度を表すマトリックスの数を２倍以上にする）に増やし、複数種類のディザマトリックスを使い分けることによって、電子透かしのビットＯＮ，ＯＦＦ情報に使用する画像処理方法（例えば、特許文献１参照）があった。
この画像処理方法のメリットは、画素値変更が原画像に及ばず、ディザ表現だけになるので画質劣化が軽減することである。
特開昭６３−２１４０６７号公報 電子透かし技術に関する調査報告書１９９９年３月、日本電子工業振興協会編

しかしながら、上述した従来の画像処理方法では、その方法が単純であるので埋込み情報を見破られやすく、成りすましの格好の標的となりやすいという問題があった。
以上の状況を整理すると、次の内容になる。
・透かし情報埋込みの目的：改ざん検知や著作権情報抽出の性能を上げる為、埋込む透かし情報量を出来るだけ多くすること。
・必要条件：画質劣化を極力抑えること。
・人間の眼の特徴利用：画質劣化を抑える為には、画像エッジ部に電子透かし情報を埋込むのが適する。

・傾向：画像エッジ部は、場所が偏っている。
・対策：画質劣化を抑え、画像エッジ部及び平坦部の区別を無くすために、画像をディザ展開し、電子透かしをディザ展開部に、埋込む。
・ディザ展開部への電子透かし情報埋込み方法を複雑化し、解読され難くする。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、画質劣化を抑えながら、ディザ化した画像に電子透かしを埋込むことができるようにすることを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、次の画像処理方法と画像処理装置とプログラムと記憶媒体を提供する。
（１）画像データをディザ展開し、そのディザ構成画素を予め設定した方向の直線上の並びに注目し、上記ディザ構成画素を上記直線の方向に射影を取ると射影ピークが判断できる最小の大きさのチェック単位のブロックに分割し、その各ブロックの隣接する２ブロックについて互いのピークの長さが同じと判断できればビット０を表し、異なると判断できればビット１を表す画像処理方法。
（２）上記のような画像処理方法において、上記予め設定した方向とは直角を成す方向についても、上記ディザ構成画素を前記直線の方向に射影を取ると射影ピークが判断できる最小の大きさのチェック単位のブロックに分割し、その各ブロックの隣接する２ブロックについて互いのピークの長さが同じと判断できればビット０を表し、異なると判断できればビット１を表す画像処理方法。

（３）画像データをディザ展開し、その色別固有のディザ構成画素を予め設定した方向の直線上の並びに注目し、上記ディザ構成画素を上記直線の方向に射影を取ると射影ピークが判断できる最小の大きさのチェック単位のブロックに分割し、その各ブロックについて色固有の所定の方向にピークが存在すると判断できればビット０を表し、上記所定の方向とは異なる方向にピークが存在すると判断できればビット１を表す画像処理方法。
（４）上記のような画像処理方法において、上記ディザ展開したディザ構成画素を正規の並びから特定方向の射影を取ると射影ピークが上下する程度に変更を加えることによってズラシ展開する画像処理方法。
（５）上記のような画像処理方法の処理を実行する手段を備えた画像処理装置。
（６）上記のような画像処理方法の処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
（７）上記のようなプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

この発明による画像処理方法と画像処理装置は、画質劣化を抑えながら、ディザ化した画像に電子透かしを埋め込むことができる。
また、この発明によるプログラムは、コンピュータに画質劣化を抑えながら、ディザ化した画像に電子透かしを埋込めるようにするための機能を実現させることができる。
さらに、この発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータに上記プログラムを容易に導入することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔実施例〕
図１は、この発明の一実施例の画像処理装置の機能構成を示すブロック図である。
この画像処理装置は、コンピュータ、スキャナ装置、複写機、プリンタ、複合機を含む装置である。
この画像処理装置は、静止画像、動画像、コンピュータプログラム及びコンピュータデータを含む各種のデジタルコンテンツについて、印刷画像における特定色しか使用できない画素値を使用し、ディザ展開することによって、グラデーション表現を実現するデータ形式で保存される場合の電子透かし埋込み処理を行う。
その際、ディザの色別固有の画素点列角度に注目して、固有の方向に射影を取って分析することにより、電子透かし情報を識別するものである。射影を取ったものの分布の偏り程度を分散値を含む値で判断する。

この画像処理装置のＣＰＵ（中央処理装置）１は、この画像処理装置の動作制御を行うものであり、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）２は、ＣＰＵ１が起動時に実行するプログラムや必要なデータを含む情報を記憶するためのものであり、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）３は、ＣＰＵ１のワークエリアや一時的にデータを記憶するエリアを含む各種のエリアを構成するためのものであり、時計回路４は、現在日時情報を出力するためのものである。

磁気ディスク装置５は、種々のアプリケーションプログラム、ワークデータ、ファイルデータ、画像データデータを含む種々のデータを記憶するためのものである。
ディザ展開部６は、電子透かし埋込みの為に特定画像領域をディザ展開する手段であり、生成されたデータは、磁気ディスク装置５に保存された後、電子透かし埋込み部９に与えられる。また、電子透かし埋込み又は抽出箇所をチェックする為に、ディザ展開できるか否かをチェックするための手段でもあり、チェック結果のデータは、磁気ディスク装置５に保存された後、電子透かし埋込み部９又は電子透かし抽出部１０に与えられる。対象となる領域の範囲は、ディザ展開領域決定部１１から指示される。
ソースデータ符号化部７は、外部からの任意のデータ入力手段で入力されたデータを使用して、暗号化または符号化するためのものである。

ソースデータ符号化部７の出力データは、磁気ディスク装置５に保存された後、電子透かし埋込み部９に与えられる。
電子透かし抽出データ復号化部８は、電子透かし抽出部１０によって磁気ディスク装置５に格納されている電子透かし抽出データを暗号解読して復号化し、磁気ディスク装置５の別の場所に格納する。
電子透かし埋込み部９は、ソースデータ符号部化７によって生成された埋込みデータを、埋込み対象となる画像データに対して、電子透かしとして埋込むためのものである。その電子透かし埋込み対象となる領域の範囲は、ディザ展開領域決定部１１で決定し、電子透かし埋込みは、ディザ展開部６で行う。

電子透かし抽出部１０は、電子透かしが埋込まれた画像データの中から電子透かしを抽出し、磁気ディスク装置５の別の場所に格納するためのものである。電子透かし抽出対象となる領域範囲及び抽出情報は、ディザ展開領域決定部１１で決定する。また、抽出直後の電子透かし情報は、電子透かし抽出データ復号化部８による暗号解読によって復号化する目的の為に、磁気ディスク装置５に格納する。
ディザ展開領域決定部１１は、電子透かし情報を複数の基本ディザ展開方法を使い分けることによって埋込むべき、又は電子透かし情報を抽出すべき、矩形領域を決定し、電子透かし情報との対応付けを行う。電子透かし埋込み又は抽出処理の有効性は、ディザ展開部６のチェック結果に従って判断する。

画面表示装置１２は、この画像処理装置を操作するための画面を表示するためのＣＲＴ，ＬＣＤを含む表示装置であり、表示制御部１３は、画面表示装置１２の表示内容を制御するためのものである。
キーボード装置１４は、この画像処理装置に種々のキー操作を行うための入力装置であり、画面指示装置１５は、画面表示装置１２の任意の点の指示を含む操作作業を行うためのものであり、入力制御部１６は、キーボード装置１４及び画面指示装置１５の入力情報の取り込みを含む各種の制御をするためのものである。
ネットワークインタフェース（Ｉ／Ｆ）部１７は、この画像処理装置をネットワーク（図示を省略）に接続するためのものであり、ネットワーク伝送制御部１８は、ネットワークを介して他の端末装置との間で種々の情報をやりとりするための伝送制御処理を行うためのものである。

これらのＣＰＵ１、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３、時計回路４、磁気ディスク装置５、ディザ展開部６、ソースデータ符号化部７、電子透かし抽出データ復号化部８、電子透かし埋込み部９、電子透かし抽出部１０、ディザ展開領域決定部１１、表示制御部１３、入力制御部１６、及びネットワーク伝送制御部１８は、バス１９に接続されており、それらの各部間のデータのやりとりは、主としてこのバス１９を介して行われる。
また、画面表示装置１２、キーボード装置１４、及び画面指示装置１５は、ユーザに対するユーザ・インタフェース機能を実現しており、例えば、各種操作指示や機能選択指令、編集データを入力したり、電子透かしデータを画像ブロック単位に埋込むまたは抽出する時のブロックサイズを入力したり、埋込まれたデータ内容を隠蔽する目的で、電子透かしデータを暗号化する時および暗号化された電子透かしを解読する時に、秘密キーを入力するために用いられる。

また、キー操作により、電子透かし解読結果を入力イメージ画像データと重ね合わせて表示させたり、どちらか一方のみを選択して表示させたりするような表示操作機能も実現することができる。
また、処理対象の画像データは、例えば、磁気ディスク装置５に予め保存されたもの、あるいは、ネットワークを介して他の端末装置から受信したものを適用することができる。
なお、さらに、交換可能な記憶媒体を適用できるＣＤ−ＲＯＭ駆動装置、ＤＶＤ駆動装置を含む光学ディスク装置や、デジタルスチルカメラ装置、スキャナ装置を備えて、それらの装置から処理対象の画像データを入力するようにすることも可能である。

次に、この画像処理装置における電子透かしの埋込みと抽出の処理を説明する。
図２は、図１に示す画像処理装置における電子透かしの埋込み処理と電子透かしの抽出の処理を示すフローチャート図である。
このフローチャート図は、電子透かしを埋込む場合の処理と抽出する場合の処理の両方の説明を兼ねて表現している。
この処理において、電子透かしを埋込む場合には、このフローチャート図の処理のスタート時点で、例えば、印刷用途のディザ画像が生成され、かつその画像を参照及び内容変更可能であることを前提としている。
また、電子透かしを抽出する場合には、このフローチャート図の処理のスタート時点で、例えば、印刷物をスキャナで読み取ったディザ画像が得られており、かつその画像を参照可能であることを前提としている。

ステップ（図中「Ｓ」で示す）１によって、選択機能を決定する為にキー入力（例えば、キーボード装置での入力）し、以下の処理の為に、次の（１）（２）の内容をＲＡＭに保存する。
（１）電子透かしにして埋込みたい情報を、秘密キー（パスワードを含む情報）によって予め暗号化してから電子透かし埋込みし、埋込み情報の解読をより困難にすることを目的にする。ただし、常に暗号化してから電子透かしを埋込むのは、必須ではなく、暗号化する必要があるかどうかは、選択できるものである。
（２）条件入力は、今回扱う電子透かし埋込み用、又は抽出用ディザ画像を、用途や画像の特徴から、図１０及び図１１で示す判断方法を基に、オペレータが指示するものである。

後述する第１〜第４の電子透かし埋込み／抽出処理で何れの方式を適用するかの適用判断は、ここで指定（埋込む場合は要望，抽出の場合は予想や仮定）の耐性強度と画像内のディザを形成する当該インクによるドットの塊の大きさのバラツキ程度によって、以下のステップ５〜７で決定することになる。
ステップ２は、電子透かしを埋込み又は抽出する大きい単位をインク（あるいはトナー）別に扱えるように、ステップ３以下をインク毎に繰り返し処理させる為のループ処理の初期設定を行う。

図２のフローチャート図では、詳細の図示を省略しているが、ステップ３〜１３を繰り返し処理する為のループ（取扱うインクやトナーの数）回数や繰返す毎にズラシながら参照又は設定する領域位置の初期設定が該当する。
ステップ３では、上記で説明したステップ３〜ステップ１３を繰り返す処理において、全インク別の処理が終了したか否かを判断する。
この判断で、全インク（シアン（Ｃｙａｎ），マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ），イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ），ブラック（Ｂｌａｃｋ））別の処理が終了した場合は、ステップ１０に移行する。また、全インク別の処理がまだ終了していない場合には、ステップ４に移行する。

ステップ１０は、電子透かし後処理を行う。即ち、電子透かし埋込み処理では、埋込み状態を示す報告情報を出力する。また、電子透かし抽出処理では、抽出処理が成功したか否かと抽出情報は何かの抽出データ内容を出力する。ステップ１０の処理が終了した後は、本プログラムの実行を終了する。
一方、ステップ４は、インク別の電子透かし埋込み又は抽出処理を繰返し行う一連の処理の最初のステップで、第１〜第４の電子透かし埋込み／抽出処理の何れにも関係する事前調査として、ディザ画質調査処理を行う。
このディザ画質調査処理の調査結果は、図１１で示す判断方法を適用して第１〜第４の電子透かし埋込み／抽出処理の何れを使用するのかを決定するための前情報となる。

特に、ステップ７においては、その後の進路をステップ８（第２の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理）にするか又はステップ１３（第３の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理）にするかの判断を決定付ける重要な情報になる。また、第１〜第４の電子透かし埋込み／抽出処理も含めて、電子透かしを埋込む又は抽出する時のブロックの大きさを決定する為の重要な情報になる。
ステップ５は、上記ステップ１の処理において、条件入力された適用耐性Ｅｎｄｕｒｅの指示に従った最初の判定処理であり、適用耐性Ｅｎｄｕｒｅ＝‘強’か否かを判断する。この判断で、Ｅｎｄｕｒｅ＝‘強’の場合、ステップ１１へ移行して第１の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理を実行する。また、適用耐性Ｅｎｄｕｒｅ＝‘強’で無い場合は、ステップ１において、条件入力された適用耐性Ｅｎｄｕｒｅの指示に従った二番目の判定処理であるステップ６に移行する。

ステップ１１は、第１の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理であり、電子透かしを埋込み又は抽出する為に必要な埋込み又は抽出情報量を決定付けるブロックサイズ算出を含む演算処理を行う。ブロックサイズは、上記ステップ４のディザ画質調査結果と図１１で示す分析結果に基づいて決定する。この第１の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理を終えると、ステップ９に移行し、ディザ画像のブロック分割、ブロック毎の第１の電子透かし埋込み又は抽出処理を行う。

ステップ６は、ステップ１において、条件入力された適用耐性Ｅｎｄｕｒｅの指示に従った二番目の判定処理であり、適用耐性Ｅｎｄｕｒｅ＝‘弱’か否かを判断する。この判断で、適用耐性Ｅｎｄｕｒｅ＝‘弱’の場合、ステップ１２へ移行して第４の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理を実行する。また、適用耐性Ｅｎｄｕｒｅ＝‘弱’で無い場合は、ステップ１において、条件入力された適用耐性Ｅｎｄｕｒｅの指示に従った三番目の判定処理であるステップ７に移行する。

ステップ１２は、第４の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理であり、電子透かしを埋込み又は抽出する為に必要な埋込み又は抽出情報量を決定付けるブロックサイズ算出を含む演算処理を行う。ブロックサイズは、ステップ４のディザ画質調査結果と図１１で示す分析結果に基づいて決定する。この第４の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理を終えると、ステップ９に移行し、ディザ画像のブロック分割、ブロック毎の第４の電子透かし埋込み又は抽出処理を行う。

ステップ７は、ステップ１において、条件入力された適用耐性Ｅｎｄｕｒｅの指示に従った三番目の判定処理であり、第２の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理を実行するか、第３の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理を実行するかを判断する為に、ステップ４で行ったディザ画質調査結果の中の、当該インクによるドットの塊の大きさのバラツキ量が均一か不均一かを判断する。均一と判断した場合は、第２の電子透かし埋込み／抽出処理が適するとみなし、ステップ８に移行する。また、不均一と判断した場合は、第３の電子透かし埋込み／抽出処理が適するとみなし、ステップ１３に移行する。

ステップ８は、第２の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理であり、電子透かしを埋込み又は抽出する為に必要な埋込み又は抽出情報量を決定付けるブロックサイズ算出を含む演算処理を行う。ブロックサイズは、ステップ４のディザ画質調査結果と図１１で示す分析結果に基づいて決定する。この第２の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理を終えると、ステップ９に移行し、ディザ画像のブロック分割、ブロック毎の第２の電子透かし埋込み又は抽出処理を行う。

ステップ１３は、第３の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理であり、電子透かしを埋込み又は抽出する為に必要な埋込み又は抽出情報量を決定付けるブロックサイズ算出を含む演算処理を行う。ブロックサイズは、ステップ４のディザ画質調査結果と図１１に示す分析結果に基づいて決定する。この第３の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理を終えると、ステップ９に移行し、ディザ画像のブロック分割、ブロック毎の第３の電子透かし埋込み又は抽出処理を行う。

ステップ９は、上記ステップ１１，ステップ８，ステップ１３，及びステップ１２において、それぞれ第１〜第４の電子透かし埋込み／抽出のための情報の算出処理で求めた電子透かしを埋込む又は抽出するために必要なブロック分割方法を含む決定情報を受けて、実際にディザ画像をブロック分割し、ブロック毎の電子透かし埋込み又は抽出処理を行う。ステップ９を終えた後は、電子透かし埋込み又は抽出が未処理である次のインク用の繰返し処理を行う為に、最初の判定であるステップ３に戻る。

次に、上記第１〜第４の電子透かし埋込み／抽出処理について説明する。
（１）第１の電子透かし埋込み／抽出処理
第１の電子透かし埋込み／抽出処理は、図３に示すように、ディザ展開画素（組織的ディザ法のドット集中型）を直線上などの並びから微妙にズラシ展開する（特定方向の射影を取ると射影ピークが上下する程度に変更を加える）方法で、抽出精度を向上させる為に、ディザ構成画素の直線上並びは、一方向のものを使用（ディザを構成する画素の直線上並びは、９０°傾いた方向にも整列しているが、認識精度向上を目的にして片側を情報埋込みの対象にする）し、最小情報１ｂｉｔを、射影を取って二つのピークの存在が判断できる最小の大きさのチェック単位を形成し、二つのピークの長さが同じと判断できればｂｉｔ０を表し、異なると判断できればｂｉｔ１を表す方法。図３では、図中の黒丸点は、ディザ本来の印刷状態を表し、楕円枠は、ニジミや読み取り誤差が原因する膨らみを考慮したものである。

この第１の電子透かし埋込み／抽出処理は、図１０に示すように、情報埋込み量は、他の方法に比べて少量であるが、画質は中程度で、耐性強度は高いと判断できる。
耐性強度が高いのは、この方式が組織的ディザ法のドット集中型を前提にしているので、ほぼ直線上に並んだ当該インク色のその直線上方向に射影を取ることによる。
即ち、複数のドット集中した画素値の位置を平均的に扱っているので、位置についての誤差は少ないとの判断である。
また、埋込み量が少ないのは、複数のドット集中した画素の塊を使用して一つの信号を表現していることによる。
従って、ブロックサイズも大きくすることになる。

用途は、耐性強度が高い理由により、著作権保護用に向いていると判断する。
また、ディザ展開画質の特徴に注目すると、第１の電子透かし埋込み／抽出処理は、ドット集中型のディザ表現（当該インクドットの塊）において、図１１に示すように、大きさのバラツキは少なく均一な場合に向いている。
その理由は、ドット集中型の当該インクドットの塊を複数組使用して効果を出す方式だからである。
また、射影を取って判断する方式であることから、ドット集中型のディザ表現の当該インクドットの塊の平均の大きさは、大きい方が顕著な特徴を拾い易い。

（２）第２の電子透かし埋込み／抽出処理
第２の電子透かし埋込み／抽出処理は、ディザ展開画素の直線上の並びが直角を成す両方向に展開することによって、埋込み情報量が約２倍になり、かつ、複数色（インク，トナーなどの印刷剤）使用により、細長い領域でも埋込み及び抽出し易くなる方法である。

この第２の電子透かし埋込み／抽出処理は、図１０に示すように、情報埋込み量は、第１の電子透かし埋込み／抽出処理に比較して、ほぼ２倍の量が期待できる。
その代り、画質及び耐性は、第２の電子透かし埋込み／抽出処理より落ちると判断できる。
また、ブロックの大きさは、第２の電子透かし埋込み／抽出処理と同等か、又はそれ以上の大きさが必要になると判断できる。
図１１に示すように、ドット集中型のディザ表現（当該インクドットの塊）の大きさについて、バラツキは、第１の電子透かし埋込み／抽出処理と同じく小さい（均一）方が良いと判断できるが、平均の大きさは、縦／横２方向の射影を有効にする為に、第１の電子透かし埋込み／抽出処理よりも小さい方が有利であると判断する。

（３）第３の電子透かし埋込み／抽出処理
第３の電子透かし埋込み／抽出処理は、図４に示すように、チェック単位の面積を最小にすることを目的とした方法であり、色別固有のディザ構成画素の直線上並びの方向に、射影を取って一つのピークの存在が判断できる大きさを最小チェック単位として最小情報１ｂｉｔを表し、色固有の本来（従来印刷での方式）の方向にピークが存在すると判断できればｂｉｔ０を表し、本来とは異なる方向にピークが存在すると判断できればｂｉｔ１を表す方法である。

この第３の電子透かし埋込み／抽出処理は、チェック単位の面積を最小にすることを目的とした方法であるので、図１０に示すように、ブロックの大きさは小さくできて、ブロック数が増やせるので、情報埋込み量は多くできるが、画質は劣化しやすく、耐性は中程度と判断できる。
用途は、第１，第２の電子透かし埋込み／抽出処理に比較して、改ざん検知機能の方が向いていると判断する。
図１１に示すように、第１，第２の電子透かし埋込み／抽出処理に比べて、ドット集中型のディザ表現（当該インクドットの塊）の大きさのバラツキは、不均一度が高く大きくても不都合でなく、チェック単位面積を最小にする目的から、ドット集中型のディザ表現（当該インクドットの塊）の平均の大きさは、小さい方が良い。

（４）第４の電子透かし埋込み／抽出処理
第４の電子透かし埋込み／抽出処理は、図５乃至図９に示すように、ディザ展開された後の画素値を正規の並びから微妙にズラシ展開する（特定方向の射影を取ると射影ピークが上下する程度に変更を加える）ことによって、固有のディザマトリックスに限定しない汎用性ができる利点を持つ方法である。
図５は、ドット集中型の規則的ディザ展開したディザ構成画素例を示す図であり、図中の矩形枠Ａの画像部分について、例えば、図６に示すように、図中の画素２０と２２を含むディザ構成画素の直線上の並びに注目し、画素２０を矢示２１の方向に、画素２２を矢示２３の方向にそれぞれ微小移動させる前の射影画像は、図７の楕円枠２４で示す部分のようになる。

しかし、図８の図中丸枠２５と２６でそれぞれ示すように、上記画素２０を矢示２１の方向に、画素２２を矢示２３の方向にそれぞれ微小移動させると、その移動後のディザ構成画素の並びの射影画像は、図９の楕円枠２７で示すように、図７に示した投影画像よりも１画素（１塊）分（画素２０の１つ分）短い投影画像になる。
なお、図５乃至図９は、ピーターフィンク著、日本印刷技術協会監修の書籍「ポストスクリプト スクリーニング デジタル印刷の網点生成技術」中の図２及び図３から引用した図に基づいて作成した図である。

この第４の電子透かし埋込み／抽出処理は、射影の方向を直線上に限定すれば、上記第１〜第３の電子透かし埋込み／抽出処理に含まれることになる。
図１０に示すように、第４の電子透かし埋込み／抽出処理の良い特徴を出せるのは、画質劣化を抑え、情報埋込み量を多くすることである。
そのために、ブロックサイズは、小さくするよう心掛けるのであるが、弱点は、耐性が上記第１〜第３の電子透かし埋込み／抽出処理よりも弱くなることである。
従って、用途は、耐性が弱いことを利用する改ざん検知機能に向いている。
図１１に示すように、本方式がブロックサイズを小さくするものであるため、ドット集中型のディザ表現（当該インクドットの塊）の大きさのバラツキは、比較的大きく（不均一）ても良く、またドット集中型のディザ表現の平均の大きさは、特徴が出易くなるよう大きい方が良いと判断する。

上述したように、画像のディザ展開処理の特徴を生かして、画像の場所を選ばず、画質劣化を抑え、かつ解読され難く、電子透かしを埋込み及び抽出することが可能になる。

この発明による画像処理方法と画像処理装置とプログラムと記憶媒体は、デジタルコンテンツを扱う機器全般に適用することができる。

この発明の一実施例の画像処理装置の機能構成を示すブロック図である。 図１に示す画像処理装置における電子透かしの埋込み処理と電子透かしの抽出の処理を示すフローチャート図である。 図１に示す画像処理装置における第１の電子透かし埋込み／抽出処理の説明に供する図である。 図１に示す画像処理装置における第３の電子透かし埋込み／抽出処理の説明に供する図である。

図１に示す画像処理装置における第４の電子透かし埋込み／抽出処理の説明に供する図である。 ディザ構成画素を所定の方向に微小移動させる前の説明図である。 図６に示すディザ構成画素の射影画像を示す図である。 ディザ構成画素を所定の方向に微小移動させた後の説明図である。 図８に示すディザ構成画素の射影画像を示す図である。

図１に示す画像処理装置における第１〜第４の電子透かし埋込み／抽出処理毎の情報埋込み量，画質，適用耐性，分割時のブロックの大きさ（ブロックサイズ），用途の一覧を示す図である。 図１に示す画像処理装置におけるディザ展開画質特徴から適する電子透かし埋込み／抽出処理の種類を示す図である。 面積階調法の体系の説明図である。

符号の説明

１：ＣＰＵ（中央処理装置） ２：ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ） ３：ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ） ６：ディザ展開部 ７：ソースデータ符号化部 ８：電子透かし抽出データ復号化部 ９：電子透かし埋込み部 １０：電子透かし抽出部 １１：ディザ展開領域決定部 １２：画面表示装置 １３：表示制御部 １４：キーボード装置 １５：画面指示装置 １６：入力制御部 １７：ネットワークインタフェース（Ｉ／Ｆ）部 １８：ネットワーク伝送制御部

Claims (7)

1. 画像データをディザ展開し、そのディザ構成画素を予め設定した方向の直線上の並びに注目し、前記ディザ構成画素を前記直線の方向に射影を取ると射影ピークが判断できる最小の大きさのチェック単位のブロックに分割し、その各ブロックの隣接する２ブロックについて互いのピークの長さが同じと判断できればビット０を表し、異なると判断できればビット１を表すことを特徴とする画像処理方法。
2. 前記予め設定した方向とは直角を成す方向についても、前記ディザ構成画素を前記直線の方向に射影を取ると射影ピークが判断できる最小の大きさのチェック単位のブロックに分割し、その各ブロックの隣接する２ブロックについて互いのピークの長さが同じと判断できればビット０を表し、異なると判断できればビット１を表すことを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
3. 画像データをディザ展開し、その色別固有のディザ構成画素を予め設定した方向の直線上の並びに注目し、前記ディザ構成画素を前記直線の方向に射影を取ると射影ピークが判断できる最小の大きさのチェック単位のブロックに分割し、その各ブロックについて色固有の所定の方向にピークが存在すると判断できればビット０を表し、前記所定の方向とは異なる方向にピークが存在すると判断できればビット１を表すことを特徴とする画像処理方法。
4. 前記ディザ展開したディザ構成画素を正規の並びから特定方向の射影を取ると射影ピークが上下する程度に変更を加えることによってズラシ展開することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像処理方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像処理方法の処理を実行する手段を備えたことを特徴とする画像処理装置。
6. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像処理方法の処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
7. 請求項６記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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