JP4834007B2 - 電子透かし埋め込み方法、電子透かし検出方法、電子透かし埋め込み装置、及び電子透かし検出装置 - Google Patents
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Description
[フラジャイル電子透かし技術]
図31は、ビットプレーン(bit-plane)の概念の説明図である。図31には、縦4個、横3個からなる係数が描かれている。各係数は、符号ビットと絶対値で表現される。図31に示されるように、ビットプレーンには、係数をMSB(最上位ビット)からLSB(最下位ビット)までの各ビットで順次スライスして得られる各サンプルに対応する絶対値(「1」又は「0」)のビットプレーンと、係数の符号(「+」又は「−」)のビットプレーンとがある。
ウェーブレット変換やDCT、量子化等をした後の周波数空間上の係数に電子透かしを埋め込む場合、同時に係数を符号化(圧縮)する場合がある。図34は周波数空間上の係数を符号化する構成を示すブロック図である。図34に示されるように、係数を符号化する構成は、入力画像に対して周波数変換を行う周波数変換手段1011と、変換係数をMSBからLSBに至るビットプレーンに展開し、所定の大きさのコードブロックごとに各ビットプレーンの符号化パス(符号化処理を行う手順)を決定するビットプレーン符号化パス生成手段1012と、符号化パスに従って算術符号化を行う算術符号化手段1013と、生成された算術符号から目標の符号量(圧縮後のビットレート又はファイルサイズと等価)になるように符号量を制御するレート制御手段1014とを有する。
[ビットプレーンの打ち切りがある場合の電子透かし埋め込み方法]
上記したように、画像データを周波数変換した変換係数に対して、圧縮しながら、電子透かしを埋め込む場合には、所定の大きさのコードブロックごとに変換係数のビットプレーンを途中から打ち切ることにより圧縮する場合がある。このような場合にも、画像データ全体を改ざん検出の対象とするため、打ち切られたビットプレーンの直前のビットプレーンに電子透かしが埋め込まれる。具体的には、図37に示されるように、あるコードブロックにおいてビットプレーン番号‘2’以下のビットプレーンが打ち切られる場合、ビットプレーン番号‘3’のビットプレーンに電子透かしが埋め込まれる。
第3の従来技術は、上記第1の従来技術と同じである。
第1の従来技術では、一つのビットプレーンを複数の符号化パスを用いて算術符号化する場合に、ビットプレーン途中の符号化パス以降の算術符号が打ち切られる可能性がある。例えば、図36に示されるように、算術符号打ち切り点以降の符号化パスの算術符号が切り捨てられた場合、ビットプレーン番号n−4のビットプレーン(図36においては、Bit-plane (n-4)と表記する。)の一部しか符号化されないことになる。
第2の従来技術では、圧縮されて電子透かしが埋め込まれた状態から、一度復号されると、どのビットプレーンで変換係数が打ち切られたかという情報が失われるので、電子透かしを埋め込んだビットプレーンを決定することができないという問題がある。
第3の従来技術では、電子透かしの情報ビットの埋め込みに箇所によっては、画質の劣化が顕著になるという問題がある。
参考発明は、第1の従来技術の課題を解決するためのものであり、その目的は、電子透かしを確実に検出できるようにする電子透かし埋め込み方法及び電子透かし埋め込み装置を提供することである。
参考発明は、第2の従来技術の課題を解決するためのものであり、その目的は、電子透かしが埋め込まれたビットプレーンを確実に特定できるようにする電子透かし埋め込み方法、電子透かし検出方法、電子透かし埋め込み装置、及び電子透かし検出装置を提供することである。
第3の発明は、第3の従来技術の課題を解決するためのものであり、その目的は、電子透かしの埋め込みによる画質の劣化を抑制できるようにする電子透かし埋め込み方法、電子透かし検出方法、電子透かし埋め込み装置、及び電子透かし検出装置を提供することである。
≪1−1.第1の実施形態≫
[電子透かし埋め込み側の構成]
図1は、第1の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を実施する電子透かし埋め込み側の構成(電子透かし埋め込み装置)を示すブロック図である。
図2は、第1の実施形態の電子透かし検証側の構成(電子透かし検出装置)を示すブロック図である。
図1に示されるように、電子透かしを埋め込むターゲット画像の画像データを入力端子1001へ入力する。周波数変換手段1011は、入力端子1001へ入力された画像データに対して、例えば、ウェーブレット変換やDCTのような周波数変換を行い、周波数空間上の係数を生成する。変換係数記憶手段1021は、周波数変換手段1011により生成された変換係数を記憶する。
図2に示されるように、電子透かしを検証する圧縮画像データを入力端子1006へ入力する。入力端子1006へ入力される圧縮画像データは、復号手段1031へ渡される。復号手段1031は、算術符号化されているデータを復号し、周波数空間上における変換係数を生成する。
以上説明したように、第1の実施形態によれば、各ビットプレーンが複数の符号化パスで構成され、算術符号化されている場合であっても、算術符号打ち切り点を変更することによって、埋め込んだ署名データを検証側ですべて取り出せるようにすることができる。また、第1の実施形態によれば、符号化後のデータ量を目標符号化量とするために、符号化処理におけるレート制御を用いることができるので、電子透かし埋め込み側の構成から、目標とする符号量となる符号化データを出力することができる。
[電子透かし埋め込み側の構成]
図4は、第2の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を実施する電子透かし埋め込み側の構成(電子透かし埋め込み装置)を示すブロック図である。図4において、図1(第1の実施形態)の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図4に示されるように、第2の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成は、無効符号化パス打ち切り手段1016を有する点が、上記第1の実施形態(図1)の電子透かし埋め込み側の構成と相違する。
第2の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成の動作は、無効符号化パス打ち切り手段1016の動作を除いて、第1の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成(図1)の動作と同様である。図4に示される無効符号化パス打ち切り手段1016は、算術符号化手段1013Aで得られた符号化パスの符号結果において、各コードブロックで圧縮後の算術符号データに含まれるビットプレーンのうち、最もLSB側のビットプレーンの符号化パスで打ち切ってもよい符号化パスがあるかどうかを調べる。その結果、打ち切ってもよいと判断した符号化パスが存在する場合には、その符号化パスを圧縮後の算術符号化データに含まないように変更する。
第2の実施形態の電子透かし検証側の構成及び動作は、第1の実施形態の電子透かし検証側の構成(図2)及び動作と同様である。
以上説明したように、第2の実施形態によれば、算術符号化の符号化パスのうちで、不必要な符号化パスがあるか調べ、不必要な符号化パスがあればその符号化パスを圧縮後の算術符号化データに含めないようにすることにより、同じ変換係数値を復号できることを保証しながら、算術符号化量を削減し、圧縮率の高いデータを得ることができる。
上述した第1の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成では、署名データを埋め込んだすべての変換係数に対して、算術符号化手段1013Aによる算術符号化を行う必要があった。これに対して、第3の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成では、各ビットプレーン単位で算術符号を初期化/終端処理することで、算術符号化を各ビットプレーンで独立に処理できるようにし、署名データを埋め込んだビットプレーンのみを算術符号化手段1013Aにより算術符号化し、署名データを埋め込んでいないビットプレーンに対する算術符号化手段1013Aによる算術符号化を省略することができる。
図5は、第3の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を実施する電子透かし埋め込み側の構成(電子透かし埋め込み装置)を示すブロック図である。図5において、図1(第1の実施形態)の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図5に示されるように、第3の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成は、符号化器内部リセット手段1017を有する点、及び、レート制御手段1014から出力される算術符号化データを出力端子1004に出力する点が、上記第1の実施形態(図1)の電子透かし埋め込み側の構成と相違する。
算術符号化手段1013で用いられる算術符号には、JPEG2000等で用いられるMQ符号化等がある。MQ符号化の入力としては、符号化対象となるビット(シンボル)及びコンテキストを用いている。コンテキストとは、周辺画像から注目画素の0又は1の予測を行う確率評価モデルであり、予め決められた初期値から符号化対象として入力されたビットに応じて順次更新される。また、算術符号化手段1013は、算術符号化用のレジスタを内部に持っており、このレジスタも順次更新しながら算術符号化を行っている。
第3の実施形態の電子透かし検証側の構成及び動作は、第1の実施形態の電子透かし検証側の構成(図2)及び動作と同様である。
以上説明したように、第3の実施形態によれば、算術符号化において各ビットプレーンを独立に処理するために、算術符号化の初期化/終端処理を行っている。それにより、再び算術符号化をする必要がない署名データを埋め込んでいないビットプレーンの算術符号化をスキップし、算術符号化を行う必要がある署名データの埋め込まれたビットプレーンのみを算術符号化することができ、演算処理量を減らすことができる。
上述した第1の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成では、署名データを埋め込んだすべての変換係数に対して、算術符号化手段1013Aによる算術符号化を行う必要があった。これに対して、第4の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成では、算術符号化手段1013Aによる算術符号化を途中から再開できるように算術符号化手段1013の符号化器の内部情報を記憶しておくことにより、算術符号化手段1013Aによる算術符号化を行う必要がある署名データの埋め込またビットプレーンのみを符号化することができ、署名データを埋め込んでいないビットプレーンに対する算術符号化手段1013Aによる算術符号化を省略することができる。
図6は、第4の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を実施する電子透かし埋め込み側の構成(電子透かし埋め込み装置)を示すブロック図である。図6において、図1(第1の実施形態)の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図6に示されるように、第4の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成は、符号化器内部情報記憶手段1018を有する点、及び、レート制御手段1014から出力される算術符号を出力端子1004に出力する点が、上記第1の実施形態(図1)における電子透かし埋め込み側の構成と相違する。
算術符号化手段1013で用いられる算術符号には、JPEG2000等で用いられるMQ符号化等がある。MQ符号化の入力としては、符号化対象となるビット(シンボル)及びコンテキストを用いている。コンテキストとは、周辺画像から注目画素の0又は1の予測を行う確率評価モデルであり、予め決められた初期値から符号化対象として入力されたビットに応じて、順次更新される。また、算術符号化には、算術符号化用のレジスタを内部に持っており、このレジスタも順次更新しながら算術符号化を行っている。
第4の実施形態の電子透かし検証側の構成及び動作は、第1の実施形態の電子透かし検証側の構成(図2)及び動作と同様である。
以上説明したように、第4の実施形態によれば、算術符号化を途中から再開できるように符号化器の内部情報を記憶しておくことにより、再び算術符号化をする必要がない署名データを埋め込んでいないビットプレーンの算術符号化をスキップし、算術符号化を行う必要がある署名データの埋め込まれたビットプレーンのみを算術符号化することができ、演算処理量を減らすことができる。
上述した第1の実施形態の電子透かし埋め込みが側の構成では、まず変換係数に対して、算術符号化を行った後、署名データを埋め込み、さらに署名データを埋め込んだ係数に対して、もう一度算術符号化を行う必要があった。これに対して、第5の実施形態の電子透かし埋め込みが側の構成では、変換係数の算術符号化を行う前に、予め署名データを埋め込むビットプレーンを指定し、生成した署名データをそのビットプレーンに埋め込んだ後に、算術符号化を行う。
図7は、第5の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を実施する電子透かし埋め込み側の構成(電子透かし埋め込み装置)を示すブロック図である。図7において、図1(第1の実施形態)の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
図7に示されるように、電子透かしを埋め込むターゲット画像の画像データを入力端子1001へ入力する。入力端子1001へ入力される画像データは、周波数変換手段1011へ渡される。周波数変換手段1011では、入力された画像に対して、例えば、ウェーブレット変換のような周波数変換を行い、周波数空間上の係数を得る。また、変換係数記憶手段1021でその変換係数を記憶しておく。
第5の実施形態の電子透かし検証側の構成及び動作は、第1の実施形態の電子透かし検証側の構成(図2)及び動作と同様である。
以上説明したように、第5の実施形態によれば、予め署名データを埋め込むビットプレーンを指定することで、変換係数を算術符号化する前に、生成した署名データを埋め込んでおき、その後、署名データを埋め込んだ変換係数の算術符号化を指定されたビットプレーンまで行うことで、第1の実施形態では2回行っていた算術符号化の処理を、1回に削減することができる。
上述した第1の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成では、変換係数に対して生成した符号化パスを算術符号化し、レート制御を行う場合、符号化パスの境界で算術符号打ち切り点を決定していた。これに対して、第6の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成では、予めレート制御において算術符号打ち切り点を求める際に、ビットプレーンの途中で打ち切り点が設定されないように、ビットプレーンの境界にのみ算術符号打ち切り点が設定されるような制約条件を設けて、レート制御を行う。
図8は、第6の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を実施する電子透かし埋め込み側の構成(電子透かし埋め込み装置)を示すブロック図である。図8において、図1(第1の実施形態)の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。第6の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成は、第1の実施形態におけるレート制御手段1014に代えて、制約条件付きレート制御手段1019を備え、符号化パス制御手段1015を省略した点が、第1の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成と相違する。
第6の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成の動作は、制約条件付きレート制御手段1019、署名生成手段1101、及び算術符号化手段1013Aの動作を除いて、第1の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成の動作と同様である。
第6の実施形態の電子透かし検証側の構成及び動作は、第1の実施形態の電子透かし検証側の構成(図2)及び動作と同様である。
以上説明したように、第6の実施形態によれば、一つのビットプレーンが複数の符号化パスで構成され、算術符号化されている場合でも、レート制御で決定される算術符号打ち切り点をビットプレーン境界に限定してレート制御を行うことで、埋め込んだ署名データを検証側ですべて取り出せるようにすることができる。また、通常、算術符号打ち切り点は符号化(圧縮)された画像の画質が最適になるように符号化パスの境界で算術符号打ち切り点が決定されるが、ビットプレーン境界に制約することで、最適な画質は得られない。しかし、制約条件付きではあるが符号化処理におけるレート制御を用いることができるので、目標とする符号量に対して準最適(ビットプレーン境界に算術符号打ち切り点を設定するという条件では最適)な画質を得ることができる。
≪2−1.第7の実施形態≫
[電子透かし埋め込み側の構成]
図9は、第7の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を実施する電子透かし埋め込み側の構成(電子透かし埋め込み装置)を示すブロック図である。
図10は、第7の実施形態の電子透かし検証側の構成を示すブロック図である。
図9に示されるように、電子透かしを埋め込むターゲット画像の画像データを入力端子2001へ入力する。入力端子2001へ入力される画像データは、ピクセルデータ、又は、ピクセルデータを周波数変換して得られる変換係数である。
図10に示されるように、電子透かしを検証する画像データを入力端子2005へ入力する。入力端子2005へ入力される画像データは、ピクセルデータ、又は、ピクセルデータが周波数変換された変換係数である。
以上説明したように、第7の実施形態によれば、電子透かしを検証する際に、電子透かしをどこに埋め込んだかを示す情報が外部から得られなくても、画像に埋め込んでおいたID情報により、電子透かしが埋め込まれたビットプレーンを特定することができる。そのため、データ量を削減する目的でビットプレーンを打ち切り、打ち切られる直前のビットプレーンに電子透かしを埋め込んでおいた画像に対して、打ち切られたビットプレーンを任意の値で復号を行った場合でも、電子透かし検証側で、もう一度同じ周波数変換を行って変換係数を求め、更にデータが埋め込まれているビットプレーンであることを示すID情報を抽出することで、電子透かしが埋め込まれているビットプレーンを特定し、埋め込んでおいたデータを抽出することができる。
上述した第7の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成では、電子透かしの埋め込まれているビットプレーンであることを示すID情報を常に同じビットパターンを用いて電子透かしの埋め込みを行っていた。これに対して、第8の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成では、電子透かし検証側の構成において発生する乱数と同じ乱数を発生させ、その乱数をID情報として用いることによって、常に異なるビットパターンをID情報として用いることができる。
図13は、第8の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を実施する電子透かし埋め込み側の構成(電子透かし埋め込み装置)を示すブロック図である。図13において、図9(第7の実施形態)の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図13に示されるように、第8の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成は、シード入力端子2008に入力されるシードを受け取り乱数を発生する乱数発生手段2112を有する点が、上記第7の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成(図9)と相違する。
図14は、第8の実施形態に係る電子透かし検出方法を実施する電子透かし検証側の構成(電子透かし検出装置)を示すブロック図である。図14において、図10(第7の実施形態)の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図14に示されるように、第8の実施形態の電子透かし検証側の構成は、シード入力端子2009に入力されるシードを受け取り乱数を発生する乱数発生手段2112を有する点が、上記第7実施形態の電子透かし検証側の構成(図10)と相違する。
図13に示されるように、乱数生成手段2112では、シード入力端子2008から、乱数を発生させるためのシードが入力され、乱数を生成する。ID情報埋め込み手段2102では、電子透かしを埋め込むビットプレーンにID情報を埋め込む際に、乱数生成手段2112で生成した乱数をID情報のビットパターンとして、ID情報を埋め込む。このように乱数を用いることにより、各コードブロックごとに異なるID情報が埋め込まれる。上記以外の点について、第8の実施形態における電子透かし埋め込み側の動作は、第7の実施形態における電子透かし埋め込み側の動作と同じである。
図14に示されるように、乱数生成手段2112では、シード入力端子2009から、乱数を発生させるためのシードが入力され、乱数を生成する。電子透かし検証側でも、電子透かし埋め込み側と同じシードが入力され、同じ乱数を生成する。ID情報抽出手段2202では、各コードブロックの上位ビットプレーンから、ID情報を抽出し、抽出したID情報と埋め込んだID情報が一致するビットプレーンを求める際に、乱数生成手段2112で生成した乱数をID情報のビットパターンとして使用する。もちろん、使用するビットパターンは、各コードブロックごとに異なるが、電子透かしの埋め込み側と同じビットパターンとなる。上記以外の点について、第8の実施形態における電子透かし検証側の動作は、第7の実施形態における電子透かし検証側の動作と同じである。
以上説明したように、第8の実施形態によれば、電子透かしを検証する際に、電子透かしを埋め込んだ位置に関する情報が外部から得られなくても、画像に埋め込んでおいたID情報により、電子透かしが埋め込まれたビットプレーンを特定することができる。そのため、データ量を削減する目的でビットプレーンを打ち切り、打ち切られる直前のビットプレーンに電子透かしを埋め込んでおいた画像に対して、打ち切られたビットプレーンを任意の値で復号を行った場合でも、電子透かし検証側で、もう一度同じ周波数変換を行って変換係数を求め、更にデータが埋め込まれているビットプレーンであることを示すID情報を抽出することで、電子透かしが埋め込まれているビットプレーンを特定し、埋め込んでおいたデータを抽出することができる。
第9の実施形態の電子透かし検証側の構成は、改ざん検出を行うために画像データから署名データを生成し、その署名データを電子透かしとして埋め込む際に、署名データを埋め込んだビットプレーンに電子透かしを埋め込んだことを示すID情報を埋め込むと共に、検出時にどの部分の画像データから署名データが生成されたかを知るために、署名データを求める際に対象となった画像データがどの部分であったかを示す情報も同時に埋め込む。
図15は、第9の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を実施する電子透かし埋め込み側の構成(電子透かし埋め込み装置)を示すブロック図である。図15において、図9(第7の実施形態)の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
図16は、第9の実施形態の電子透かし検証側の構成(電子透かし検出装置)を示すブロック図である。図16において、図10(第7の実施形態)の構成と同一又は対応する構成には同じ符号を付す。
図15に示されるように、電子透かしを埋め込むターゲット画像の画像データを入力端子2001へ入力する。入力端子2001へ入力される画像データは、ピクセルデータ、又は、ピクセルデータを周波数変換して得られる変換係数である。
図16に示されるように、電子透かしを検証する画像データを入力端子2005へ入力する。入力端子2005へ入力される画像データは、ピクセルデータ、又は、ピクセルデータが周波数変換された変換係数である。
以上説明したように、第9の実施形態によれば、電子透かしが埋め込まれているビットプレーンであることを示すID情報及び署名データを求める際にハッシュを生成する対象のデータの位置に関する情報を示す署名生成情報を画像に埋め込んでおくことで、外部からそれらの情報が得られなくても、署名データが埋め込まれたビットプレーンと署名データを求める際にハッシュ生成で用いられた画像データを特定することができる。そのため、データ量を削減する目的で、署名生成や署名データの埋め込みに用いられていないビットプレーンを打ち切った画像に対して、打ち切られたビットプレーンを任意の値で復号を行った場合でも、電子透かし検証側で、もう一度同じ周波数変換を行って変換係数を求め、更に署名データと署名生成情報が埋め込まれているビットプレーンを示すID情報を抽出することで、署名データと署名生成情報が埋め込まれているビットプレーンを特定し、埋め込んでおいた署名データを抽出することができる。さらに、署名データを求める際にハッシュを生成する対象のデータがどの部分であったかを示す署名生成情報を抽出することで、どの部分の画像データから署名データが生成されたかも決定でき、電子透かし埋め込み側と同様に署名データを生成することができる。その結果、正しい改ざん検出結果を得ることができる。
≪3−1.第10の実施形態≫
[電子透かし埋め込み側の構成]
図18は、第10の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を実施する電子透かし埋め込み側の構成(電子透かし埋め込み装置)を示すブロック図である。
図22は、第10の実施形態に係る電子透かし検出方法を実施する電子透かし検証側の構成(電子透かし検出装置)を示すブロック図である。
図18に示されるように、電子透かしを埋め込むターゲット画像の画像データを入力端子3001へ入力する。ピクセルデータへ直接電子透かしを埋め込む場合は、入力データはピクセルデータとなる。また、周波数空間上での電子透かしの場合は、入力データはウェーブレット係数やDCT係数となる。
(|a(x+1,y)|+|a(x,y+1)|
+|a(x−1,y)|+|a(x,y−1)|
+|a(x+1,y+1)|+|a(x−1,y+1)|
+|a(x+1,y−1)|+|a(x−1,y−1)|)
の大きい順にラベリングを行う。
図22に示されるように、電子透かしを検証するターゲット画像の画像データを入力端子3010へ入力する。ピクセルデータへ直接電子透かしが埋め込まれている場合は、入力データはピクセルデータとなる。また、周波数空間上での電子透かしの場合は、入力データはウェーブレット係数やDCT係数となる。入力端子3010へ入力される画像データは、ブロック化手段3200へ渡される。ブロック化手段3200では、入力された画像データを、M×Nサイズのブロックへ分割する。ピクセルデータへの電子透かしの場合は、M×Nピクセルのブロックとなり、また、周波数空間上での電子透かしの場合は、ウェーブレット変換やDCT後の係数空間上におけるM×N係数のブロックとなる。
以上説明したように、第10の実施形態によれば、埋め込みデータを画質の影響の少ない部分に埋め込むことができるため、電子透かしが埋め込まれた画像の画質を向上させることができる。また、電子透かし検証側では、電子透かしが埋め込まれたビットプレーンよりも上位のビットプレーンの情報を用いてデータの埋め込み位置を検出するため、電子透かしが埋め込まれたビットブレーンと、それよりも上位のビットプレーンを取得した段階で、電子透かしの抽出を行うことができる。
[電子透かし埋め込み側の構成]
図24は、第11の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を実施する電子透かし埋め込み側の構成(電子透かし埋め込み装置)を示すブロック図である。図24において、図18(第10の実施形態)の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図24に示されるように、第11の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成は、ブロック判定手段3102と、ゼロブロックマーキング手段3104とを有する点が、上記第10の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成(図18)と相違する。
図26は、第11の実施形態に係る電子透かし検出方法を実施する電子透かし検証側の構成(電子透かし検出装置)を示すブロック図である。図26において、図22(第10の実施形態)の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図26に示されるように、第11の実施形態の電子透かし検証側の構成は、ブロック判定手段3202を有する点が、上記第10の実施形態の電子透かし検証側の構成(図22)と相違する。
図24に示されるように、電子透かしを埋め込むターゲット画像の画像データを入力端子3001へ入力する。ピクセルデータへ直接電子透かしを埋め込む場合は、入力データはピクセルデータとなる。また、周波数空間上での電子透かしの場合は、入力データはウェーブレット係数やDCT係数となる。
図26に示されるように、ブロック判定手段3202及び上位ビットプレーン評価手段3201は、電子透かし埋め込み側と同様の方法でブロックのマーキングを行う。抽出手段3203は、署名埋め込み側で埋め込み位置を決定したのと同じ方法で、画像データからメッセージを抽出する。
第11の実施形態によれば、ゼロビットプレーンへの埋め込みを避けているので、符号化効率を向上させることができる。
[電子透かし埋め込み側の構成]
図27は、第12の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を実施する電子透かし埋め込み側の構成(電子透かし埋め込み装置)を示すブロック図である。図27において、図18(第10の実施形態)の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図27に示されるように、第12の実施形態の電子透かし埋め込み側の構成は、埋め込みビットプレーンと画像データから、埋め込み対象の係数を決定する埋め込み係数決定手段3301と、決定した埋め込み係数を記憶する埋め込み位置記憶手段3302と、入力画像データに埋め込みデータを埋め込む埋め込み手段3103とを有する。
図28は、第12の実施形態に係る電子透かし検出方法を実施する電子透かし検証側の構成(電子透かし検出装置)を示すブロック図である。図28において、図22(第10の実施形態)の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図28に示されるように、第12の実施形態の電子透かし検証側の構成は、埋め込みビットプレーンと画像データから、埋め込み対象の係数を決定する埋め込み係数決定手段3311と、決定した埋め込み係数を記憶する埋め込み位置記憶手段3312と、画像データから埋め込み画像を抽出する抽出手段3203とを有する。
図27に示されるように、埋め込み係数決定手段3301は、入力された埋め込みビットプレーン情報を元に、埋め込み位置を決定する。決定方法は、第10及び第11の実施形態の上位ビットプレーン評価手段3101(図18、図24)や、ブロック判定手段3102(図24)の方法を用いてもよい。
図28に示されるように、埋め込み係数決定手段3311は、入力された検出ビットプレーン情報を元に、埋め込まれた位置を決定する。決定方法は、第10の実施形態における上位ビットプレーン評価手段3201(図22)や、第11の実施形態におけるブロック判定手段3202(図26)の方法を用いてもよい。
以上説明したように、第12の実施形態によれば、MSBとLSBの間のビットプレーンに情報を埋め込んだ場合、それよりも下位のビットプレーンのデータに情報を埋め込むことで、埋め込み可能な情報量を飛躍的に増大させることができる。
上記第1〜第12の実施形態の構成は、コンピュータシステムで構成することができる。この場合には、上記各実施形態における電子透かし埋め込み方法及び電子透かし検出方法を、コンピュータシステムにインストールされたアプリケーションプログラムに従って実行させることができる。このアプリケーションプログラムのインストール方法には、インストール用プログラムが記録された記憶媒体からのインストールやインターネットを経由したダウンロード等の方法がある。
1012 ビットプレーン符号化パス生成手段、
1012A ビットプレーン符号化パス生成手段、
1013 算術符号化手段、
1013A 算術符号化手段、
1014 レート制御手段、
1015 符号化パス制御手段、
1016 無効符号化パス打ち切り手段、
1017 符号化器リセット手段、
1018 符号化器内部状態記憶手段、
1019 制御条件付きレート制御手段、
1021 変換係数記憶手段、
1031 復号手段、
1101 署名生成手段、
1102 署名埋め込み手段、
1201 署名抽出手段、
1202 署名生成手段、
1203 署名比較手段、
2102 ID情報埋め込み手段、
2104 データ埋め込み手段、
2106 署名生成情報埋め込み手段、
2108 署名生成手段、
2110 署名埋め込み手段、
2112 乱数生成手段、
2202 ID情報抽出手段、
2204 データ抽出手段、
2206 署名抽出手段、
2208 署名生成情報抽出手段、
2210 署名生成手段、
2212 署名比較手段、
3050 カラー変換手段、
3051 ウェーブレット変換手段、
3052 量子化手段、
3053 符号化手段、
3054 タイル分割手段、
3100 ブロック化手段、
3101 上位ビットプレーン評価手段、
3102 ブロック判定手段、
3103 埋め込み手段、
3104 ゼロブロックマーキング手段、
3200 ブロック化手段、
3201 上位ビットプレーン評価手段、
3202 ブロック判定手段、
3203 抽出手段、
3204 復号手段、
3301 埋め込み係数決定手段、
3302 埋め込み位置記憶手段、
3311 埋め込み係数決定手段、
3312 埋め込み位置記憶手段。
Claims (12)
- 第1の上位ビットプレーン評価手段及び埋め込み手段を有する電子透かし埋め込み装置が、画像データに対して実行する電子透かし埋め込み方法であって、
前記第1の上位ビットプレーン評価手段が、入力画像データに対して情報を埋め込むビットプレーンが指定されると、この情報を埋め込むビットプレーンよりも上位のビットプレーンのデータを評価し、この評価結果に基づいて、情報を埋め込む位置の順番が画質への影響の低い順になるように、情報を埋め込む位置の順番を示すラベリングを行うステップと、
前記埋め込み手段が、前記ラベリングによって示された順番に従って、前記入力画像データに、埋め込みデータを埋め込むステップと
を有することを特徴とする電子透かし埋め込み方法。 - 画像データを受信する手段、第2の上位ビットプレーン評価手段、及び抽出手段を有する電子透かし検出装置が、画像データに対して実行する電子透かし検出方法であって、
前記画像データを受信する手段が、請求項1に記載の電子透かし埋め込み方法によってデータが埋め込まれた画像データを受信するステップと、
前記第2の上位ビットプレーン評価手段が、前記受信した画像データに対して情報を抽出するビットプレーンが指定されると、この指定されたビットプレーンよりも上位のビットプレーンのデータを評価し、この評価結果に基づいて、情報が埋め込まれた位置の順番が画質への影響の低い順になるように、情報が埋め込まれた位置の順番を示すラベリングを行うステップと、
前記抽出手段が、前記第2の上位ビットプレーン評価手段による前記ラベリングによって示された順番に従って、前記受信した画像データから埋め込みデータを抽出するステップと
を有することを特徴とする電子透かし検出方法。 - ブロック化手段、ブロック判定手段、及び埋め込みデータを埋め込む手段を有する前記電子透かし埋め込み装置が、画像データに対して実行する電子透かし埋め込み方法であって、
前記ブロック化手段が、入力画像データを複数のブロックに分けるステップと、
前記ブロック判定手段が、入力画像データに対して情報を埋め込むビットプレーンとして指定されたビットプレーンをブロック単位に走査し、ビットプレーンのデータがすべて0であるオール0ブロックを特定するステップと、
前記埋め込みデータを埋め込む手段が、前記入力画像データに、埋め込みデータを埋め込むステップとを有し、
前記埋め込みデータを埋め込むステップにおいて、前記埋め込みデータを埋め込む手段が、前記オール0ブロック以外のブロックにデータを埋め込む
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。 - ブロック化手段、ブロック判定手段、第2の上位ビットプレーン評価手段、及び埋め込みデータを抽出する抽出手段を有する電子透かし検出装置が、画像データに対して実行する電子透かし検出方法であって、
前記ブロック化手段が、請求項3に記載の電子透かし埋め込み方法によってデータが埋め込まれた画像データを受信し、該受信した入力画像データを複数のブロックに分けるステップと、
前記ブロック判定手段が、入力画像データに対して情報を埋め込むビットプレーンとして指定されたビットプレーンをブロック単位に走査し、ビットプレーンのデータがすべて0であるオール0ブロックを特定するステップと、
前記第2の上位ビットプレーン評価手段が、前記受信した画像データに対して情報を抽出するビットプレーンを指定し、この指定されたビットプレーンよりも上位のビットプレーンのデータを評価し、この評価結果に基づいて、情報が埋め込まれた位置の順番が画質への影響の低い順になるように、情報が埋め込まれた位置の順番を示すラベリングを行うステップと、
前記データを抽出するステップにおいて、前記埋め込みデータを抽出する抽出手段が、前記オール0ブロック以外のブロックからデータを抽出する
ことを特徴とする電子透かし検出方法。 - 埋め込み係数決定手段、埋め込み位置記憶手段、及びメッセージ情報を埋め込む埋め込み手段を有する電子透かし埋め込み装置が、画像データに対して実行する電子透かし埋め込み方法であって、
前記埋め込み係数決定手段が、入力画像データに対して情報を埋め込むビットプレーンが指定されると、この指定されたビットプレーンにおいて情報を埋め込む埋め込み位置を特定するステップと、
前記埋め込み位置記憶手段が、前記埋め込み位置を記憶するステップと、
前記メッセージ情報を埋め込む埋め込み手段が、前記情報を埋め込むビットプレーンよりも下位のビットプレーンにおける前記埋め込み位置に、メッセージ情報を埋め込むステップと
を有することを特徴とする電子透かし埋め込み方法。 - 埋め込み係数決定手段、埋め込み位置記憶手段、及びメッセージ情報を抽出する抽出手段を有する電子透かし検出装置が、画像データに対して実行する電子透かし検出方法であって、
前記埋め込み係数決定手段が、請求項5に記載の電子透かし埋め込み方法によってデータが埋め込まれた画像データを受信し、この受信した画像データに対して情報が埋め込まれるビットプレーンが指定されると、この指定されたビットプレーンにおいて情報を埋め込む埋め込み位置を特定するステップと、
前記埋め込み位置記憶手段が、前記埋め込み位置を記憶するステップと、
前記メッセージ情報を抽出する抽出手段が、前記情報が埋め込まれるビットプレーンよりも下位のビットプレーンにおける前記埋め込み位置から、メッセージ情報を抽出するステップと
を有することを特徴とする電子透かし検出方法。 - 画像データに対して電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み装置であって、
入力画像データに対して情報を埋め込むビットプレーンが指定され、この情報を埋め込むビットプレーンよりも上位のビットプレーンのデータを評価し、この評価結果に基づいて、情報を埋め込む位置の順番が画質への影響の低い順になるように、情報を埋め込む位置の順番を示すラベリングを行う第1の上位ビットプレーン評価手段と、
前記ラベリングによって示された順番に従って、前記入力画像データに、埋め込みデータを埋め込む埋め込み手段と
を有することを特徴とする電子透かし埋め込み装置。 - 画像データから電子透かしを検出する電子透かし検出装置であって、
前記請求項7に記載の電子透かし埋め込み装置によってデータが埋め込まれた画像データを受信する手段と、
前記受信した画像データに対して情報を抽出するビットプレーンが指定され、この指定されたビットプレーンよりも上位のビットプレーンのデータを評価し、この評価結果に基づいて、情報が埋め込まれた位置の順番が画質への影響の低い順になるように、情報が埋め込まれた位置の順番を示すラベリングを行う第2の上位ビットプレーン評価手段と、
前記ラベリングによって示された順番に従って、前記受信した画像データから埋め込みデータを抽出する抽出手段と
を有することを特徴とする電子透かし検出装置。 - 画像データに対して電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み装置であって、
入力画像データを複数のブロックに分けるブロック化手段と、
指定されたビットプレーンをブロック単位に走査し、ビットプレーンのデータがすべて0であるオール0ブロックを特定するブロック判定手段と、
前記入力画像データに、埋め込みデータを埋め込む手段とを有し、
前記埋め込む手段が、前記オール0ブロック以外のブロックにデータを埋め込む
ことを特徴とする請求項7に記載の電子透かし埋め込み装置。 - 画像データから電子透かしを検出する電子透かし検出装置であって、
前記請求項9に記載の電子透かし埋め込み装置によってデータが埋め込まれた画像データを受信し、該受信した入力画像データを複数のブロックに分けるブロック化手段と、
指定されたビットプレーンをブロック単位に走査し、ビットプレーンのデータがすべて0であるオール0ブロックを特定するブロック判定手段と、
前記受信した画像データに対して情報を抽出するビットプレーンが指定され、この指定されたビットプレーンよりも上位のビットプレーンのデータを評価し、この評価結果に基づいて、情報が埋め込まれた位置の順番が画質への影響の低い順になるように、情報が埋め込まれた位置の順番を示すラベリングを行う第2の上位ビットプレーン評価手段と、
前記ラベリングによって示された順番に従って、前記受信した画像データから埋め込みデータを抽出する抽出手段とを有し、
前記抽出手段において、前記オール0ブロック以外のブロックからデータを抽出する
ことを特徴とする電子透かし検出装置。 - 画像データに対して電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み装置であって、
入力画像データに対して情報を埋め込むビットプレーンが指定され、この指定されたビットプレーンにおいて情報が埋め込まれる埋め込み位置を特定する埋め込み係数決定手段と、
前記埋め込み位置を記憶する埋め込み位置記憶手段と、
前記情報を埋め込むビットプレーンよりも下位のビットプレーンにおける前記埋め込み位置に、メッセージ情報を埋め込む埋め込み手段と
を有することを特徴とする電子透かし埋め込み装置。 - 画像データから電子透かしを検出する電子透かし検出装置であって、
前記請求項11に記載の電子透かし埋め込み装置によってデータが埋め込まれた画像データを受信し、この受信した画像データに対して情報を埋め込むビットプレーンが指定され、この指定されたビットプレーンにおいて情報が埋め込まれる埋め込み位置を特定する埋め込み係数決定手段と、
前記埋め込み位置を記憶する埋め込み位置記憶手段と、
前記情報が埋め込まれるビットプレーンよりも下位のビットプレーンにおける前記埋め込み位置から、メッセージ情報を抽出する抽出手段と
を有することを特徴とする電子透かし検出装置。
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