JP4859986B2 - 地紋パターン画像生成装置、透かしデータ埋め込み装置及び透かしデータ検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、透かし画像データである地紋パターン画像を生成する地紋パターン画像生成装置と、地紋パターン画像を透かし埋め込み対象の画像に重畳する透かしデータ埋め込み装置と、透かしデータ埋め込み装置により地紋パターン画像が重畳されている画像から透かしデータを検出する透かしデータ検出装置とに関するものである。

例えば、以下の特許文献１に開示されている従来の透かしデータ埋め込み装置では、透かしデータのデータ長に応じてブロックの個数を設定し、その透かしデータをブロックの個数分に分割するようにしている。
そして、透かしデータ埋め込み装置では、分割後の各透かしデータを所定の規則にしたがって画像上の各ブロックに配置して、繰り返し埋め込むようにしている。
これにより、画像の部分切り取り等により、画像の一部が欠損しても、透かしデータの検出を正常に行うことができる。

ただし、従来の透かしデータ埋め込み装置では、透かしデータの全体容量に対して、繰り返し埋め込む回数が増えれば増えるほど、それに反比例して透かしとして埋め込めるデータ量が減少する。
即ち、透かしデータのデータ量として、繰り返し埋め込む回数分の１しか確保することができない。
このため、例えば、部分切り取りの面積が小さい場合に対応しようとして、繰り返し数を増やすほど、埋め込み効率が著しく悪くなる。
特許文献１の図９の例では、全６０ブロックの埋め込み領域に対して、１１ブロック分のデータが最低５回繰り返し埋め込まれているため、繰り返しを行わない場合（６０ブロック分のデータが埋込可能）と比べて、埋め込み効率が５分の１以下に減少している。

また、単一のブロックに注目すると、埋め込み領域内での配置が均一ではなく、繰り返し数に見合う部分切り取りの耐性が保証されていない。
特許文献１の図９の例では、埋め込み領域の右上部における横３ブロック×縦５ブロックが切り出される場合、切り出し領域内には０ブロック目の情報が一切含まれていない。
これは、１５ブロック分切り出しても復元できない情報が存在することを示している。
即ち、各ブロックが５回以上繰り返し埋め込まれているにもかかわらず、全埋め込み領域に対して、縦１／２、横１／２の任意の領域を切り出した場合の検出能力が保証されていないことになり、繰り返し回数に対して部分切り取り耐性が低いことを示している（縦１／２、横１／２の切り取り耐性は４回繰り返しで実現できることが望ましい）。

さらに、従来の透かしデータ埋め込み装置では、確実に検出される必要がある重要度の高いデータと、部分切り取りの大きさ如何では、検出に失敗してもやむを得ない重要度の低いデータとを同時に埋め込もうとする場合でも、各ブロックに対する繰り返し数がほぼ均等になるため、ブロック間で部分切り取り耐性に格差を設けることができない。
このため、重要度の高いデータと重要度の低いデータとを区別して埋め込むことができない。

特開２００７−０４９４４０号公報（段落番号［００５９］から［００８６］、図８，９）

従来の透かしデータ埋め込み装置は以上のように構成されているので、画像の部分切り取り等により、画像の一部が欠損しても、透かしデータの検出を正常に行うことができる。しかし、透かしデータのデータ量として、繰り返し埋め込む回数分の１しか確保することができず、埋め込み効率が著しく悪くなることがある課題があった。
また、繰り返し数に見合う部分切り取りの耐性が保証されておらず、部分切り取り耐性が低い課題があった。
さらに、重要度の高いデータと重要度の低いデータとを区別して埋め込むことができないなどの課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、透かし画像データである地紋パターン画像を生成する地紋パターン画像生成装置と、地紋パターン画像を透かし埋め込み対象の画像に重畳する透かしデータ埋め込み装置と、透かしデータ埋め込み装置により地紋パターン画像が重畳されている画像から透かしデータを検出する透かしデータ検出装置を得ることを目的とする。

この発明に係る地紋パターン画像生成装置は、ビット列で表現されている第１透かしデータを符号化して符号化ビット列を生成する複数の第１符号化部と、前記第１符号化部により生成された符号化ビット列を構成する各ビットの値に対応するブロックパターンを順番に配置して複数の部分地紋パターン画像を生成する複数の第１分割地紋パターン画像生成部と、前記複数の第１分割地紋パターン画像生成部により生成された第１分割地紋パターン画像を連結して第１部分地紋パターン画像を生成する第１地紋パターン画像連結部と、
ビット列で表現されている第２透かしデータを符号化して符号化ビット列を生成する複数の第２符号化部と、前記第２符号化部により生成された符号化ビット列を構成する各ビットの値に対応するブロックパターンを順番に配置して複数の部分地紋パターン画像を生成する複数の第２分割地紋パターン画像生成部と、前記複数の第２分割地紋パターン画像生成部により生成された第２分割地紋パターン画像を連結して第２部分地紋パターン画像を生成する第２地紋パターン画像連結部と
前記第１地紋パターン画像連結部と前記第２地紋パターン画像連結部により生成された部分地紋パターン画像を合成して、透かし画像データである地紋パターン画像を生成する地紋パターン画像合成部とを備えたものである。
この発明に係る透かしデータ埋め込み装置は、請求項１または請求項２記載の地紋パターン画像生成装置と、前記地紋パターン画像生成装置の地紋パターン画像合成部により生成された地紋パターン画像を透かし埋め込み対象の画像に重畳する画像重畳手段とを備えたものである。
この発明に係る透かしデータ検出装置は、請求項１記載の透かしデータ埋め込み装置により地紋パターン画像が重畳されている画像から第１、第２地紋パターン画像を抽出する地紋パターン画像分離部と、前記第１、第２地紋パターン画像をそれぞれ複数の部分地紋パターン画像に分割する第１、第２地紋パターン画像分割部と、
前記第１地紋パターン画像分割部により分割された分割地紋パターン画像を構成する各ブロックパターンに対応するビット値を順番に配置して符号化ビット列を生成する複数の第１符号化ビット列変換部と、前記複数の第１符号化ビット列変換部により生成された符号化ビット列から透かしデータを抽出する第１透かしデータ抽出部と、
前記第２地紋パターン画像分割部により分割された分割地紋パターン画像を構成する各ブロックパターンに対応するビット値を順番に配置して符号化ビット列を生成する複数の第２符号化ビット列変換部と、前記複数の第２符号化ビット列変換部により生成された符号化ビット列から透かしデータを抽出する第２透かしデータ抽出部とを備えたものである。

この発明の地紋パターン画像生成装置によれば、繰り返し埋め込み数に見合う部分切り取り耐性を保証することができる効果がある。
この発明の透かしデータ埋め込み装置によれば、透かしデータの埋め込み効率を高めることができるとともに、重要度の高いデータと重要度の低いデータとを区別して埋め込むことができる効果がある。
この発明の透かしデータ検出装置によれば、紙面のある一部分のみが切り取られた文書の場合でも、分割地紋パターン画像と同じ面積が確保されていれば、それに対応する透かしデータの復元が可能になる。また、分割の仕方の異なる複数の透かしデータを重畳して地紋パターンに含めることができるため、紙面の切り取り面積に応じた段階的な検出が可能となるという効果がある。

この発明の実施の形態１による透かしデータ埋め込み装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による透かしデータ埋め込み装置の処理内容を示す説明図である。 符号化ビット列から分割地紋パターン画像を生成する方法の一例を示す説明図である。 部分地紋パターン画像を合成して地紋パターン画像を生成する方法の一例を示す説明図である。 地紋パターン画像を透かし埋め込み対象の画像に重畳させる様子を示す説明図である。 この発明の実施の形態１による他の透かしデータ埋め込み装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による他の透かしデータ埋め込み装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による透かしデータ埋め込み装置における透かしデータ量の増大効果を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による透かしデータ検出装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による透かしデータ検出装置の処理内容を示す説明図である。 分割地紋パターン画像から符号化ビット列を生成する方法の一例を示す説明図である。 符号化ビット列の誤り訂正後データの平均化により透かしデータを生成する処理を示す説明図である。 符号化ビット列の平均化を行ったビット列を誤り訂正して透かしデータを生成する処理を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による他の透かしデータ検出装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による他の透かしデータ検出装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３による透かしデータ検出装置を示す構成図である。 分割地紋パターン画像から符号化ビット列を生成する方法の一例を示す説明図である。 分割地紋パターン画像から符号化ビット列を生成する方法の一例を示す説明図である。 傾斜配分による平均化を実施して、透かしデータを生成する際の処理を示す説明図である。 符号化ビット列Ａ２の誤り訂正に失敗しているケースを示す説明図である。 誤り訂正に失敗した符号化ビット列については重みを弱くした上で、傾斜配分による平均化を実施している例を示す説明図である。 この発明の実施の形態７による透かしデータ検出装置の処理内容を示す説明図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による透かしデータ埋め込み装置を示す構成図であり、図において、地紋パターン画像生成装置１は複数の透かしデータＡ，Ｂを入力して、透かし画像データである地紋パターン画像Ｇ（図２を参照）を生成する装置である。
透かしデータメモリ１１はビット列で表現されている透かしデータＡを格納しているメモリである。
透かしデータメモリ１２はビット列で表現されている透かしデータＢを格納しているメモリである。

符号化処理部１３は４個の符号化部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄから構成されており（図１では、簡略化のため、符号化部１３ｂ，１３ｃの記載が省略されている）、符号化部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは透かしデータメモリ１１に格納されている透かしデータＡを符号化して符号化ビット列を生成する処理を実施する。
符号化処理部１４は１６個の符号化部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉ，１４ｊ，１４ｋ，１４ｌ，１４ｍ，１４ｎ，１４ｏ，１４ｐから構成されており（図１では、簡略化のため、符号化部１４ｂ〜１４ｏの記載が省略されている）、符号化部１４ａ〜１４ｐは透かしデータメモリ１２に格納されている透かしデータＢを符号化して符号化ビット列を生成する処理を実施する。
なお、符号化処理部１３，１４は符号化手段を構成している。

分割地紋パターン画像生成処理部１５は４個の分割地紋パターン画像生成部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄから構成されており（図１では、簡略化のため、分割地紋パターン画像生成部１５ｂ，１５ｃの記載が省略されている）、分割地紋パターン画像生成部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは符号化部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにより生成された符号化ビット列を構成する各ビットの値に対応するブロックパターンを順番に配置して分割地紋パターン画像を生成する処理を実施する。
分割地紋パターン画像生成処理部１６は１６個の分割地紋パターン画像生成部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，１６ｈ，１６ｉ，１６ｊ，１６ｋ，１６ｌ，１６ｍ，１６ｎ，１６ｏ，１６ｐから構成されており（図１では、簡略化のため、分割地紋パターン画像生成部１６ｂ〜１６ｏの記載が省略されている）、分割地紋パターン画像生成部１６ａ〜１６ｐは符号化部１４ａ〜１４ｐにより生成された符号化ビット列を構成する各ビットの値に対応するブロックパターンを順番に配置して分割地紋パターン画像を生成する処理を実施する。

地紋パターン画像連結部１７は分割地紋パターン画像生成部１５ａ〜１５ｄにより生成された分割地紋パターン画像を連結して、部分地紋パターン画像を生成する処理を実施する。
地紋パターン画像連結部１８は分割地紋パターン画像生成部１６ａ〜１６ｐにより生成された分割地紋パターン画像を連結して、部分地紋パターン画像を生成する処理を実施する。
なお、符号化部１３，１４は第１、第２符号化部を、分割地紋パターン画像生成部１５，１６は第１、第２分割地紋パターン画像生成部を、地紋パターン画像連結部１７，１８は第１、第２地紋パターン画像連結部を構成している。そして、分割地紋パターン画像生成処理部１５，１６及び地紋パターン画像連結部１７，１８から部分地紋パターン画像生成手段が構成されている。

地紋パターン画像合成部１９は地紋パターン画像連結部１７，１８により生成された部分地紋パターン画像を合成して、透かし画像データである地紋パターン画像を生成する処理を実施する。地紋パターン画像合成部１９は地紋パターン画像合成手段を構成している。
なお、分割地紋パターン画像生成処理部１５，１６、地紋パターン画像連結部１７，１８及び地紋パターン画像合成部１９から地紋パターン画像生成手段が構成されている。

地紋パターン画像メモリ２０は地紋パターン画像合成部１９により生成された地紋パターン画像を格納するメモリである。
画像重畳部２１は地紋パターン画像メモリ２０に格納されている地紋パターン画像を、埋め込み対象画像メモリ２５に格納されている透かし埋め込み対象の画像に重畳する処理を実施する。なお、画像重畳部２１は画像重畳手段を構成している。
埋め込み対象画像メモリ２５は透かし埋め込み対象の画像を格納しているメモリである。

図２はこの発明の実施の形態１による透かしデータ埋め込み装置の処理内容を示す説明図である。
また、図３は符号化ビット列から分割地紋パターン画像を生成する方法の一例を示す説明図である。
また、図４は部分地紋パターン画像を合成して地紋パターン画像を生成する方法の一例を示す説明図である。
さらに、図５は地紋パターン画像を透かし埋め込み対象の画像に重畳させる様子を示す説明図である。

次に動作について説明する。
符号化処理部１３の符号化部１３ａ〜１３ｄは、図２に示すように、透かしデータメモリ１１からビット列で表現されている透かしデータＡを読み込み、その透かしデータＡを符号化して符号化ビット列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を生成する。
また、符号化処理部１４の符号化部１４ａ〜１４ｐは、図２に示すように、透かしデータメモリ１２からビット列で表現されている透かしデータＢを読み込み、その透かしデータＢを符号化して符号化ビット列Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ１６を生成する。

なお、符号化部１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｐにより生成される符号化ビット列は、例えば、ＢＣＨ符号，Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ符号等の冗長符号化処理、あるいは、ＤＥＳ，ＡＥＳ等を用いた暗号化処理により生成される符号化ビット列であり、対応する復号処理を行うことにより、元の透かしデータＡ，Ｂが復元可能な符号化ビット列であるものとする。

分割地紋パターン画像生成処理部１５の分割地紋パターン画像生成部１５ａ〜１５ｄは、符号化部１３ａ〜１３ｄが符号化ビット列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を生成すると、その符号化ビット列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を構成する各ビットの値に対応するブロックパターンを順番に配置して分割地紋パターン画像Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を生成する。
また、分割地紋パターン画像生成処理部１６の分割地紋パターン画像生成部１６ａ〜１６ｐは、符号化部１４ａ〜１４ｐが符号化ビット列Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ１６を生成すると、その符号化ビット列Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ１６を構成する各ビットの値に対応するブロックパターンを順番に配置して分割地紋パターン画像Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄ１６を生成する。

分割地紋パターン画像生成部１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｐにおける分割地紋パターン画像の生成方法としては、例えば、図３に示すようなものがある。
まず、符号化ビット列を構成する各ビットの値に対応するブロックパターンとして、ビット０に対応するブロックパターン０（１８×１８ピクセルで構成されるブロックパターン）と、ビット１に対応するブロックパターン１（１８×１８ピクセルで構成されるブロックパターン）とを設定する。
次に、符号化ビット列の各ビットの０／１値に対して、対応するブロックパターンを左上から順番に並べていき、ブロックパターンの集合体としての画像を形成する。この画像を分割地紋パターン画像とする。

地紋パターン画像連結部１７は、分割地紋パターン画像生成部１５ａ〜１５ｄが分割地紋パターン画像Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を生成すると、その分割地紋パターン画像Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を連結して、部分地紋パターン画像Ｅを生成する。
例えば、図２に示すように、分割地紋パターン画像Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を順番に縦横に並べて配置することにより連結する。
また、地紋パターン画像連結部１８は、分割地紋パターン画像生成部１６ａ〜１６ｐが分割地紋パターン画像Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄ１６を生成すると、その分割地紋パターン画像Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄ１６を連結して、部分地紋パターン画像Ｆを生成する。
例えば、図２に示すように、分割地紋パターン画像Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄ１６を順番に縦横に並べて配置することにより連結する。

地紋パターン画像合成部１９は、地紋パターン画像連結部１７，１８が部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆを生成すると、その部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆを合成して、透かし画像データである地紋パターン画像Ｇを生成し、その地紋パターン画像Ｇを地紋パターン画像メモリ２０に格納する。
具体的には、次のようにして、地紋パターン画像Ｇを生成する。

まず、地紋パターン画像合成部１９は、図４に示すように、部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆを等ピクセル間隔で縦横にブロック分割する。
次に、地紋パターン画像合成部１９は、部分地紋パターン画像Ｅにおける分割領域画像と部分地紋パターン画像Ｆにおける分割領域画像を交互に取得して、その分割領域画像を配置する。
即ち、地紋パターン画像合成部１９は、画像の左上を基準として、部分地紋パターン画像Ｅにおける（横１番目、縦１番目）の分割領域画像を取得し、その分割領域画像を地紋パターン画像Ｇの（横１番目、縦１番目）の領域に配置する。
次に、部分地紋パターン画像Ｆにおける（横１番目、縦１番目）の分割領域画像を取得して、その分割領域画像を地紋パターン画像Ｇの（横２番目、縦１番目）の領域に配置する。

次に、部分地紋パターン画像Ｅにおける（横２番目、縦１番目）の分割領域画像を取得して、その分割領域画像を地紋パターン画像Ｇの（横３番目、縦１番目）の領域に配置する。
次に、部分地紋パターン画像Ｆにおける（横２番目、縦１番目）の分割領域画像を取得して、その分割領域画像を地紋パターン画像Ｇの（横４番目、縦１番目）の領域に配置する。
以降、部分地紋パターン画像Ｅと部分地紋パターン画像Ｆから分割領域画像を交互に取得して、取得した分割領域画像を順番に配置することにより、地紋パターン画像Ｇを生成する。

これにより、生成される地紋パターン画像Ｇは、部分地紋パターン画像Ｅと部分地紋パターン画像Ｆが約半々の割合で混合させた画像になる。
図４の例では、地紋パターン画像Ｇのサイズが、縦横とも、部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆの２倍のサイズとなる。
なお、地紋パターン画像の生成方法は、これに限るものではないが、最終的に地紋パターン画像から各々の部分地紋パターン画像が分離可能な方法である必要がある。

画像重畳部２１は、地紋パターン画像合成部１９が地紋パターン画像Ｇを地紋パターン画像メモリ２０に格納すると、地紋パターン画像メモリ２０から地紋パターン画像Ｇを取得するとともに、埋め込み対象画像メモリ２５から透かし埋め込み対象の画像を取得し、図５に示すように、その地紋パターン画像Ｇを透かし埋め込み対象の画像に重畳して、透かし埋め込み画像Ｈを生成する。
なお、透かし埋め込み対象の画像は、例えば、印刷文書のイメージデータ等に代表される画像データが該当する。
これにより、印刷される画像データの背景に対して、背景地紋の形で、透かしデータを埋め込むことができる。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、符号化部１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｐにより生成された符号化ビット列を構成する各ビットの値に対応するブロックパターンを順番に配置して部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆを生成して、その部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆを合成して透かし画像データである地紋パターン画像Ｇを生成し、その地紋パターン画像Ｇを透かし埋め込み対象の画像に重畳するように構成したので、透かしデータの埋め込み効率を高めることができるとともに、繰り返し数に見合う部分切り取り耐性を保証することができる効果を奏する。また、重要度の高いデータと重要度の低いデータとを区別して埋め込むことができる効果を奏する。

即ち、符号化部１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｐにより生成された符号化ビット列から生成された分割地紋パターン画像Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ１６を連結して部分地紋画像パターン画像Ｅ，Ｆを生成し、さらに、その部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆを合成して、地紋パターン画像Ｇを生成するように構成したので、例えば、紙面のある一部分のみが切り取られた文書の場合でも、分割地紋パターン画像と同じ面積を確保することができていれば、それに対応する透かしデータの復元が可能になるため、文書の部分切り取りに強い透かし埋め込み方式となる。
また、複数の部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆを合成して、地紋パターン画像Ｇを生成するので、例えば、図２に示すように、分割の仕方が異なる複数の透かしデータＡ，Ｂを重畳して地紋パターンに含めることができるようになる。このため、紙面の切り取り面積に応じて段階的に検出することが可能な透かしデータ構成にすることができる。
図２の例では、４分の１面積の切り取りであれば、透かしデータＡ，Ｂの両方の復元が可能であり、１６分の１面積の切り取りであれば、最低限、透かしデータＢの復元が可能である。

透かしデータを復元可能とする部分切り取り面積の小ささは、部分地紋パターン画像の枚数の多さに比例する。また、一つの部分地紋パターン画像における分割地紋パターン画像の枚数と、埋め込みが可能となる透かしデータのビット数とがトレードオフの関係にある。このため、対応する部分切り取り面積を小さくすればするほど、埋め込める透かしデータのビット数が少なくなる。
しかし、この実施の形態１のようにすれば、部分切り取りの面積に応じた段階的な検出が可能となる。図２の例では、「切り取りの面積が小さくなると、検出ができなくなるが、データビット数を大きく取れる透かしデータＡ」と、「切り取りの面積が小さくても検出することができるが、データビット数を小さくしか確保できない透かしデータＢ」が共存できることになる。

このようにすると、従来の方法のように、埋め込みデータのビット数が単純にデータの繰り返し数に反比例するのではなく、さらに、埋め込み容量を増やすことができる。
ここで、図８はこの発明の実施の形態１による透かしデータ埋め込み装置における透かしデータ量の増大効果を示す説明図である。
図において、５１は単純な繰り返し方法で、同一のデータを１６回繰り返し埋め込んでいるものを示している。
５２は複数の部分地紋パターンを用いた実施の形態１の方法で繰り返し埋め込んでいるものを示している。
５２１は１６回繰り返し埋め込んだ部分地紋パターンに対応する透かしデータを示し、５２２は４回繰り返し埋め込んだ部分地紋パターンに対応する透かしデータを示し、５２３は繰り返しなしで埋め込んだ部分地紋パターンに対応する透かしデータを示している。
透かしデータ５２１は、透かしデータ５１と同じ１６回の繰り返し埋め込みであるが、他に５２２，５２３のデータも埋め込む必要があるため、繰り返し分１回当りの透かしデータ量が少なくなる。

例えば、透かしデータ５２１は、透かしデータ５１と比べて、３分の２の透かしデータ量であるとする。しかし、５２２において、別の透かしデータとして、繰り返し１回分当り、透かしデータ５１と比べて、３分の２の透かしデータ量を持つデータが埋め込まれ、さらに、５２３において、透かしデータ５１と比べて、３分の２の透かしデータ量を持つデータが繰り返しなしで埋め込まれるため、結局、トータルでの透かし埋め込み量は、透かしデータ５１と比べて、（２／３＋２／３＋２／３）＝２倍となる。
よって、従来の埋め込み方法と比べて、透かし埋め込み量が増大しており、埋め込み効率が向上していることが分かる。
ただし、５１及び５２１に対応する透かしデータは、１／１６面積の切り取り紙面からの復元が可能であるのに対し、５２２に対応する透かしデータは、１／４面積の切り取り紙面からの復元が可能であるのに止まり、５２３に至っては、紙面の切り取りには対応せず、紙面全面が残っている場合に限り検出できる透かしデータとなっている。

また、透かしデータＡ，Ｂは、部分地紋パターン画像の内部にそれぞれ４回、１６回の繰り返しで埋め込まれていることになるが、透かしデータＡは、任意の縦１／２、横１／２領域の切り取りがなされた領域からでも検出が可能となっている。透かしデータＢは、任意の縦１／４、横１／４領域の切り取りがなされた領域からでも検出が可能となっている。
つまり、透かしデータＡ，Ｂにおいて、繰り返し回数に見合うだけの部分切り取り耐性が保証されているといえる。
さらに、透かしデータＡは重要度の低いデータ、透かしデータＢは重要度の高いデータとすることにより、透かしデータＡは縦１／２、横１／２領域の部分切り取り耐性、透かしデータＢは縦１／４、横１／４領域の部分切り取り耐性が確保されており、複数の透かしデータの重要度によって異なる部分切り取り耐性を確保できる埋め込み方式となっている。

この実施の形態１では、一つの透かしデータＡに対して、複数の符号化部１３ａ〜１３ｄを用意して、複数の符号化ビット列Ａ１〜Ａ４を生成（一つの透かしデータＢに対して、複数の符号化部１４ａ〜１４ｐを用意して、複数の符号化ビット列Ｂ１〜Ｂ１６を生成）するものについて示したが、一つの透かしデータＡに対して、１つの符号化部を用意して、１つの符号化ビット列を生成（一つの透かしデータＢに対して、１つの符号化部を用意して、１つの符号化ビット列を生成）するようにしてもよい。
この場合、一つの符号化ビット列を複数の分割地紋パターン生成部に渡して、複数の異なる分割地紋パターン画像を生成するようにしてもよいし、また、一つの符号化ビット列を一つの分割地紋パターン生成部に渡して、一つの分割地紋パターン画像のみを生成するようにしてもよい。
さらに、一つの分割地紋パターン画像のみを生成する場合、同じ分割地紋パターンを複数連結して一つの部分地紋パターンを生成してもよいし、一つの分割地紋パターン画像をそのまま部分地紋パターン画像として利用するようにしてもよい。

また、この実施の形態１では、分割地紋パターン画像生成処理部１５，１６が複数の分割地紋パターン画像を生成して、地紋パターン画像連結部１７，１８が複数の分割地紋パターン画像を連結して部分地紋パターン画像を生成するものについて示したが、図６に示すように、分割地紋パターン画像生成処理部１５及び地紋パターン画像連結部１７の処理機能を有する部分地紋パターン画像生成部２２と、分割地紋パターン画像生成処理部１６及び地紋パターン画像連結部１８の処理機能を有する部分地紋パターン画像生成部２３とで構成して、部分地紋パターン画像生成部２２，２３が複数の符号化ビット列から部分地紋パターン画像を生成するようにしてもよい。

また、図７に示すように、図６の部分地紋パターン画像生成部２２，２３及び地紋パターン画像合成部１９の処理機能を有する地紋パターン画像生成部２４で構成して、地紋パターン画像生成部２４が複数の符号化ビット列から地紋パターン画像を生成するようにしてもよい。

実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２による透かしデータ検出装置を示す構成図であり、図において、透かし埋め込み画像メモリ３１は図１の透かしデータ埋め込み装置により地紋パターン画像Ｇが重畳されている透かし埋め込み画像Ｈを格納しているメモリである。
地紋パターン画像分離部３２は透かし埋め込み画像メモリ３１から透かし埋め込み画像Ｈを取得し、その透かし埋め込み画像Ｈから地紋パターン画像Ｇを抽出し、その地紋パターン画像Ｇを複数の部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆに分離する処理を実施する。なお、地紋パターン画像分離部３２は地紋パターン画像分離手段を構成している。

地紋パターン画像分割部３３は地紋パターン画像分離部３２により分離された部分地紋パターン画像Ｅを複数の分割地紋パターン画像Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に分割する処理を実施する。
地紋パターン画像分割部３４は地紋パターン画像分離部３２により分離された部分地紋パターン画像Ｆを複数の分割地紋パターン画像Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄ１６に分割する処理を実施する。

符号化ビット列変換処理部３５は４個の符号化ビット列変換部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄから構成されており（図９では、簡略化のため、符号化ビット列変換部３５ｂ，３５ｃの記載が省略されている）、符号化ビット列変換部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは地紋パターン画像分割部３３により分割された分割地紋パターン画像Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を構成する各ブロックパターンに対応するビット値を順番に配置して符号化ビット列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を生成する処理を実施する。
符号化ビット列変換処理部３６は１６個の符号化ビット列変換部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅ，３６ｆ，３６ｇ，３６ｈ，３６ｉ，３６ｊ，３６ｋ，３６ｌ，３６ｍ，３６ｎ，３６ｏ，３６ｐから構成されており（図９では、簡略化のため、符号化ビット列変換部３６ｂ〜３６ｏの記載が省略されている）、符号化ビット列変換部３６ａ〜３６ｐは地紋パターン画像分割部３４により分割された分割地紋パターン画像Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄ１６を構成する各ブロックパターンに対応するビット値を順番に配置して符号化ビット列Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ１６を生成する処理を実施する。
なお、地紋パターン画像分割部３３，３４及び符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄ，３６ａ〜３６ｐから符号化ビット列生成手段が構成されている。

透かしデータ抽出部３７は符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄにより生成された符号化ビット列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４から透かしデータＡを抽出する処理を実施する。
透かしデータ抽出部３８は符号化ビット列変換部３６ａ〜３６ｐにより生成された符号化ビット列Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ１６から透かしデータＢを抽出する処理を実施する。
なお、透かしデータ抽出部３７，３８は透かしデータ抽出手段を構成している。
透かしデータメモリ３９は透かしデータ抽出部３７により抽出された透かしデータＡを格納するメモリである。
透かしデータメモリ４０は透かしデータ抽出部３８により抽出された透かしデータＢを格納するメモリである。
なお、地紋パターン画像分離部３３，３４は第１、第２地紋パターン画像分離部を、符号化ビット列変換部は第１、第２符号化ビット列変換部を、透かしデータ抽出部３７，３８は第１、第２透かしデータ抽出部を構成している。

図１０はこの発明の実施の形態２による透かしデータ検出装置の処理内容を示す説明図である。
また、図１１は分割地紋パターン画像から符号化ビット列を生成する方法の一例を示す説明図である。
また、図１２は符号化ビット列の誤り訂正後データの平均化により透かしデータを生成する処理を示す説明図である。
さらに、図１３は符号化ビット列の平均化を行ったビット列を誤り訂正して透かしデータを生成する処理を示す説明図である。

次に動作について説明する。
透かし埋め込み画像メモリ３１には、図１の透かしデータ埋め込み装置により地紋パターン画像Ｇが重畳されている透かし埋め込み画像Ｈが格納されているものとする。
透かし埋め込み画像Ｈは、図１の透かしデータ埋め込み装置により生成された画像データであればよいが、次のような画像データでもよい。
例えば、図１の透かしデータ埋め込み装置が、プリンタ等を用いて、当該画像データにしたがって透かし埋め込み画像Ｈを紙面に印刷したのち、スキャナ等の画像読み取り機器が、紙面に印刷されている透かし埋め込み画像Ｈを読み取り、その画像読み取り機器の読み取り結果である電子的な画像データであってもよい。

地紋パターン画像分離部３２は、透かし埋め込み画像メモリ３１から透かし埋め込み画像Ｈを取得し、その透かし埋め込み画像Ｈから地紋パターン画像Ｇを抽出し、その地紋パターン画像Ｇを複数の部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆに分離する。
地紋パターン画像Ｇの抽出処理は、図１の画像重畳部２１における画像重畳処理と逆の処理を行うものであり、部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆの分離処理は、図１の地紋パターン画像合成部１９における合成処理と逆の処理を行うものである。
ここでは、地紋パターン画像分離部３２が透かし埋め込み画像Ｈから地紋パターン画像Ｇを抽出し、その地紋パターン画像Ｇを複数の部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆに分離するものについて示したが、透かし埋め込み画像Ｈから直接部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆを抽出するようにしてもよい。

なお、透かし埋め込み画像メモリ３１に格納されている透かし埋め込み画像Ｈが、例えば、スキャナ等の画像読み取り機器から出力された画像データである場合、その画像データには、スキャンによるノイズの要素や、地紋パターン画像以外の画像データの要素が重畳されていることがある。このため、それらの要素が地紋パターン画像に干渉することによって、地紋パターン画像分離部３２により抽出された地紋パターン画像Ｇが、図１の透かしデータ埋め込み装置により生成された地紋パターン画像Ｇと必ずしも一致しないことがある。

地紋パターン画像分割部３３は、地紋パターン画像分離部３２が地紋パターン画像Ｇから部分地紋パターン画像Ｅを分離すると、図１０に示すように、画像の座標領域を基準にして、その部分地紋パターン画像Ｅを４分割することにより、複数の分割地紋パターン画像Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を生成する。
また、地紋パターン画像分割部３４は、地紋パターン画像分離部３２が地紋パターン画像Ｇから部分地紋パターン画像Ｆを分離すると、図１０に示すように、画像の座標領域を基準にして、その部分地紋パターン画像Ｆを１６分割することにより、複数の分割地紋パターン画像Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄ１６を生成する。

符号化ビット列変換処理部３５の符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄは、地紋パターン画像分割部３３が分割地紋パターン画像Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を生成すると、その分割地紋パターン画像Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を構成する各ブロックパターンに対応するビット値を順番に配置して符号化ビット列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を生成する。
また、符号化ビット列変換処理部３６の符号化ビット列変換部３６ａ〜３６ｐは、地紋パターン画像分割部３４が分割地紋パターン画像Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄ１６を生成すると、その分割地紋パターン画像Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄ１６を構成する各ブロックパターンに対応するビット値を順番に配置して符号化ビット列Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ１６を生成する。

符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄ，３６ａ〜３６ｐにおける符号化ビット列の生成方法としては、例えば、図１１に示すようなものがある。
まず、分割地紋パターン画像を構成する画素のビット値に対応するブロックパターンとして、ビット０に対応するブロックパターン０（１８×１８ピクセルで構成されるブロックパターン）と、ビット１に対応するブロックパターン１（１８×１８ピクセルで構成されるブロックパターン）とを設定する。
次に、分割地紋パターン画像の左上から順番にブロックパターンを抽出して、その抽出ブロックパターンとブロックパターン０の画像相関を計算するとともに、その抽出ブロックパターンとブロックパターン１の画像相関を計算する。

そして、抽出ブロックパターンとブロックパターン０の画像相関結果と、抽出ブロックパターンとブロックパターン１の画像相関結果とを比較して、画像相関が大きい方のブロックパターンに対応するビット値を抽出する。
図１１の例では、部分地紋パターン画像Ｇにおける（横１番目、縦１番目）のブロックパターンはビット０に変換され、（横２番目、縦１番目）のブロックパターンはビット１に変換され、（横３番目、縦１番目）のブロックパターンはビット０に変換されている。

透かしデータ抽出部３７は、符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄが符号化ビット列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を生成すると、その符号化ビット列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４から透かしデータＡを抽出し、その透かしデータＡを透かしデータメモリ３９に格納する。
また、透かしデータ抽出部３８は、符号化ビット列変換部３６ａ〜３６ｐが符号化ビット列Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ１６を生成すると、その符号化ビット列Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ１６から透かしデータＢを抽出し、その透かしデータＢを透かしデータメモリ４０に格納する。

なお、透かしデータ抽出部３７，３８における透かしデータＡ，Ｂの抽出方法としては、図１の符号化処理部１３，１４において、符号化ビット列の生成に用いられた符号化処理（例えば、ＢＣＨ符号，Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ符号などを用いた冗長符号化や、ＤＥＳ，ＡＥＳなどを用いた暗号化処理）に対応する復号処理が行われ、元の透かしデータＡ，Ｂが復元される。

ここでは、透かしデータ抽出部３７，３８が復号処理を実施して、元の透かしデータＡ，Ｂを復元するものについて示したが、次のようにして、透かしデータＡ，Ｂを生成するようにしてもよい。
以下、透かしデータ抽出部３７が、符号化ビット列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の誤り訂正を実施し、誤り訂正後のデータを平均化して、透かしデータＡを生成する例を説明する。
図１２は符号化ビット列の誤り訂正後データの平均化により透かしデータを生成する処理を示す説明図である。

透かしデータ抽出部３７は、符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄが符号化ビット列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を生成すると、その符号化ビット列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の誤り訂正を実施する。
Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’，Ａ４’は、透かしデータ抽出部３７による符号化ビット列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の誤り訂正後データである。

次に、透かしデータ抽出部３７は、誤り訂正後データＡ１’，Ａ２’，Ａ３’，Ａ４’におけるビット毎の値の平均化を行う。
即ち、ビット毎の平均値を、小数点以下四捨五入することで、透かしデータＡを構成するビットの値を決定する。
例えば、誤り訂正後データＡ１’，Ａ２’，Ａ３’，Ａ４’の１ビット目は、（０＋１＋０＋０）÷４＝０.２５を四捨五入すると“０”になるので、透かしデータＡの１ビット目は“０”に決定する。
また、２ビット目は、（１＋１＋１＋０）÷４＝０.７５を四捨五入すると“１”になるので、透かしデータＡの２ビット目は“１”に決定する。
以下、同様にして、透かしデータＡの各ビットの値を決定する。

ここでは、透かしデータ抽出部３７が符号化ビット列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の誤り訂正を実施し、誤り訂正後データＡ１’，Ａ２’，Ａ３’，Ａ４’におけるビット毎の値を平均化して、透かしデータＡを生成するものを示したが、図１３に示すように、透かしデータ抽出部３７が、先に、符号化ビット列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４におけるビット毎の値の平均化を実施し、平均化後の符号化ビット列Ａ”の誤り訂正を実施するようにしてもよい。
この場合、平均化後の符号化ビット列Ａ”の誤り訂正結果が透かしデータＡになる。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、透かし埋め込み画像Ｈから地紋パターン画像Ｇを抽出して、その地紋パターン画像Ｇを複数の部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆに分離し、さらに、その部分地紋パターン画像Ｅ，Ｆを複数の分割地紋パターン画像Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ１６に分割して、その分割地紋パターン画像Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ１６から符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６を生成し、その符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６から透かしデータＡ，Ｂを抽出するように構成したので、例えば、紙面のある一部分のみが切り取られた文書の場合でも、分割地紋パターン画像Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ１６と同じ面積が確保されていれば、それに対応する透かしデータの復元が可能になり、文書の部分切り取りに強い透かし検出方式が得られる効果を奏する。

また、複数の部分地紋画像パターンＥ，Ｆを合成して、地紋パターン画像Ｇを構成することにより、例えば、図２に示すように、分割の仕方の異なる複数の透かしデータを重畳して地紋パターンに含めることができるため、紙面の切り取り面積に応じた段階的な検出が可能となる。
図１０の例では、４分の１面積の切り取りであれば、分割地紋パターン画像Ｃ１〜Ｃ４のいずれかのデータ、及び分割地紋パターン画像Ｄ１〜Ｄ１６のいずれかのデータより、透かしデータＡ，Ｂの両方の復元が可能である。
また、１６分の１面積の切り取りであっても、分割地紋パターン画像Ｄ１〜Ｄ１６のいずれかのデータより、最低限、透かしデータＢのみの復元が可能である。

また、この実施の形態２では、地紋パターン画像分割部３３，３４が分割地紋パターン画像Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ１６を生成して、符号化ビット列変換処理部３５，３６が符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６を生成するものについて示したが、図１４に示すように、地紋パターン画像分割部３３及び符号化ビット列変換処理部３５の処理機能を有する符号化ビット列変換処理部４１と、地紋パターン画像分割部３４及び符号化ビット列変換処理部３６の処理機能を有する符号化ビット列変換処理部４２とで構成して、符号化ビット列変換処理部４１，４２が部分分割地紋パターン画像Ｅ，Ｆから符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６を生成するようにしてもよい。

また、図１５に示すように、図１４の地紋パターン画像分離部３２及び符号化ビット列変換処理部４１，４２の処理機能を有する符号化ビット列変換処理部４３で構成して、符号化ビット列変換処理部４３が透かし埋め込み画像Ｈから符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６を生成するようにしてもよい。

実施の形態３．
図１６はこの発明の実施の形態３による透かしデータ検出装置を示す構成図であり、図において、図９と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
透かしデータ検証部４４は透かしデータ抽出部３７により抽出された透かしデータＡの正当性を検証する処理を実施する。
透かしデータ検証部４５は透かしデータ抽出部３８により抽出された透かしデータＢの正当性を検証する処理を実施する。
なお、透かしデータ検証部４４，４５は透かしデータ検証手段を構成している。

上記実施の形態２と同様にして、透かしデータ抽出部３７，３８が透かしデータＡ，Ｂを抽出するが、透かしデータＡ，Ｂは、必ずしも正当性が保証されていない。
その理由は、例えば、透かしデータ抽出部３７，３８が符号化ビット列の誤り訂正処理を実施しても、その誤り訂正の訂正能力を超えるビット誤りが発生している場合、正常に誤りが訂正されるとは限らないからである。
そこで、この実施の形態３では、透かしデータ検証部４４，４５が透かしデータ抽出部３７，３８により抽出された透かしデータＡ，Ｂの正当性を検証するようにしている。

透かしデータ検証部４４，４５は、例えば、次のような方法で、透かしデータＡ，Ｂの正当性を検証する。
透かしデータ検証部４４，４５は、透かしデータ抽出部３７，３８が透かしデータＡ，Ｂを抽出すると、図１の符号化処理部１３，１４と同様の方法で、その透かしデータＡ，Ｂを符号化して、符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６を生成する。

このとき、透かしデータ検証部４４，４５により生成された符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６は、透かしデータＡ，Ｂが正当なものであれば、原理的に、透かしデータ抽出部３７，３８に入力される符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６と一致する。一方、透かしデータＡ，Ｂにビット誤りが含まれているなど、正当なものでなければ、透かしデータ抽出部３７，３８に入力される符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６と一致しない。

透かしデータ検証部４４，４５は、符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６を生成すると、その符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６を透かしデータ抽出部３７，３８に入力される符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６と比較して、一致していれば、透かしデータＡ，Ｂの正当性を認定して、その透かしデータＡ，Ｂを透かしデータメモリ３９，４０に格納する。
一方、一致しなければ、透かしデータＡ，Ｂの正当性を否認して、その透かしデータＡ，Ｂを破棄する。

以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、透かしデータ検証部４４，４５が透かしデータ抽出部３７，３８により抽出された透かしデータＡ，Ｂの正当性を検証するように構成したので、ビット誤りがない正しい透かしデータＡ，Ｂが得られた場合に限り、その透かしデータＡ，Ｂを出力することができる効果を奏する。

実施の形態４．
上記実施の形態２では、透かしデータ抽出部３７，３８が符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄ，３６ａ〜３６ｐにより生成された符号化ビット列同士を補完することにより透かしデータＡ，Ｂを抽出、即ち、符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄにより生成された符号化ビット列Ａ１〜Ａ４を平均化することにより透かしデータＡを抽出し、符号化ビット列変換部３６ａ〜３６ｐにより生成された符号化ビット列Ｂ１〜Ｂ１６を平均化することにより透かしデータＢを抽出するものについて示したが、この実施の形態３では、複数の符号化ビット列を平均化する際、ある符号化ビット列変換部により生成された符号化ビット列の中に不特定なビット値が含まれている場合、不特定なビット値を平均化に算入しないようにする。

図１７は分割地紋パターン画像から符号化ビット列を生成する方法の一例を示す説明図である。ただし、図１７では、ノイズ等の影響で、左上から３番目のブロックパターンの画像が不鮮明である例を示している。
即ち、左上から３番目のブロックパターンとして、ビット０に対応するブロックパターン０が埋め込まれているが、ブロックパターンの画像が不鮮明であるために、ビット０に対応するブロックパターン０との相関値が低くなり、「ビット０に対応するブロックパターン０が埋め込まれている」と断定し難いケースを示している。

この実施の形態４では、このようなケースに対処するため、次のような処理を行う。
符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄ，３６ａ〜３６ｐは、上記実施の形態２と同様に、分割地紋パターン画像の左上から順番にブロックパターンを抽出して、その抽出ブロックパターンとブロックパターン０の画像相関を計算するとともに、その抽出ブロックパターンとブロックパターン１の画像相関を計算する。

次に、符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄ，３６ａ〜３６ｐは、予め設定されている閾値とブロックパターン０，１の画像相関値を比較し、いずれかの画像相関値が閾値以上であれば、以降、上記実施の形態２と同様にして、当該ブロックパターンのビット値を決定する。
一方、いずれの画像相関値も閾値より低ければ、当該ブロックパターンのビット値を「不定」ビットとして、符号化ビット列を生成する。
図１７の例では、３ビット目が「不定」ビットであり、図中、「？」で表記されている。

透かしデータ抽出部３７，３８は、符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄ，３６ａ〜３６ｐが符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６を生成すると、上記実施の形態２と同様に、符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６（または、誤り訂正後データＡ１’〜Ａ４’，誤り訂正後データＢ１’〜Ｂ１６’）におけるビット毎の値の平均化を実施して、透かしデータＡ，Ｂを構成するビットの値を決定するが、「不定」ビットについては、ビット毎の値の平均化に算入しないようにする。
図１７の例では、ある符号化ビット列の３ビット目が「不定」ビットであるため、３ビット目のビット値を決定する際、ある符号化ビット列の３ビット目を平均化に算入しないようにする。

以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、ある符号化ビット列変換部により生成された符号化ビット列の中に不特定なビット値が含まれている場合、不特定なビット値を平均化に算入しないように構成したので、ノイズ等の影響を排除して、透かしデータの検出精度を高めることができる効果を奏する。

実施の形態５．
上記実施の形態２では、透かしデータ抽出部３７，３８が符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄ，３６ａ〜３６ｐにより生成された符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６を平均化することにより透かしデータＡ，Ｂを抽出するものについて示したが、符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄ，３６ａ〜３６ｐから符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６の確度が出力される場合、その確度に応じた重みを符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６に付ける傾斜配分による平均化を実施することにより透かしデータＡ，Ｂを抽出するようにしてもよい。

具体的には、以下の通りである。
図１８は分割地紋パターン画像から符号化ビット列を生成する方法の一例を示す説明図である。
符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄ，３６ａ〜３６ｐは、上記実施の形態２と同様にして、符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６を生成すると、その符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６を透かしデータ抽出部３７，３８に出力するとともに、その符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６の確度として、その符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６のビット毎に、ブロックパターン０，１の画像相関値を透かしデータ抽出部３７，３８に出力する。

透かしデータ抽出部３７，３８は、符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６（または、誤り訂正後データＡ１’〜Ａ４’，Ｂ１’〜Ｂ１６’）におけるビット毎の値の平均化を実施する際、ブロックパターン０，１の画像相関値を用いて、傾斜配分による平均化を実施する。
例えば、符号化ビット列Ａ１〜Ａ４から透かしデータＡを抽出する場合、図１９に示すように、符号化ビット列Ａ１〜Ａ４を構成するビットの「０相関値」に“−１”、「１相関値」に“＋１”を乗算して、それらの乗算結果を積算する。

即ち、例えば、符号化ビット列Ａ１〜Ａ４の１ビット目のビット値を決定する場合において、符号化ビット列Ａ１〜Ａ４の１ビット目における「０相関値」、「１相関値」が下記の場合、下記のような計算を実施する。
「０相関値」 「１相関値」
・符号化ビット列Ａ１の１ビット目 → ０．９５ ０．０３
・符号化ビット列Ａ２の１ビット目 → ０．０２ ０．９７
・符号化ビット列Ａ３の１ビット目 → ０．７０ ０．２８
・符号化ビット列Ａ４の１ビット目 → ０．６６ ０．３３
０．９５×（−１）＋０．０３×（＋１）
＋０．０２×（−１）＋０．９７×（＋１）
＋０．７０×（−１）＋０．２８×（＋１）
＋０．６６×（−１）＋０．３３×（＋１）
＝−０．７２

透かしデータ抽出部３７，３８は、上記の計算結果が「−１」に近くなればなるほど、ビット０である可能性が高く、「＋１」に近くなればなるほど、ビット１である可能性が高いので、上記の計算結果が「＋１」より「−１」に近ければ、当該ビットが“０”であると決定し、上記の計算結果が「−１」より「＋１」に近ければ、当該ビットが“１”であると決定する。
なお、「０相関値」に“０”でなく“−１”を乗算している理由は、“０”を乗算してしまうと「０相関値」の影響が全て零として、カウントされてしまうからである。
透かしデータ抽出部３７，３８は、上記のようにして、符号化ビット列のビット値を決定すると、その符号化ビット列に対する誤り訂正処理を実施して、透かしデータＡ，Ｂを生成する。

以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄ，３６ａ〜３６ｐから符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６の確度が出力される場合、その確度に応じた重みを符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６に付ける傾斜配分による平均化を実施して、透かしデータＡ，Ｂを抽出するように構成したので、更に透かしデータの検出精度を高めることができる効果を奏する。

実施の形態６．
上記実施の形態５では、符号化ビット列変換部３５ａ〜３５ｄ，３６ａ〜３６ｐから符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６の確度が出力される場合、その確度に応じた重みを符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６に付ける傾斜配分による平均化を実施するものについて示したが、透かしデータ抽出部３７，３８が符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６の誤り訂正を実施し、その結果、誤り訂正に失敗した符号化ビット列については重みを弱くした上で、傾斜配分による平均化を実施するようにしてもよい。

図２０は符号化ビット列Ａ２の誤り訂正に失敗しているケースを示す説明図である。
例えば、透かしデータ抽出部３７が符号化ビット列Ａ１〜Ａ４から透かしデータＡを抽出する場合、上記実施の形態２と同様にして、符号化ビット列Ａ１〜Ａ４の誤り訂正を実施する。
このとき、符号化ビット列Ａ２の誤り訂正に失敗すると、図２０に示すように、符号化ビット列Ａ２の誤り訂正後データＡ２’が得られないので、符号化ビット列Ａ１，Ａ３，Ａ４の誤り訂正後データＡ１’，Ａ３’，Ａ４’におけるビット毎の値の平均化を行うことで、透かしデータＡを構成するビットの値を決定する。

ここでは、誤り訂正に成功している符号化ビット列Ａ１，Ａ３，Ａ４の誤り訂正後データＡ１’，Ａ３’，Ａ４’を用いて、透かしデータＡを構成するビットの値を決定するものについて示したが、図２１に示すように、誤り訂正に失敗した符号化ビット列Ａ２については重みを弱くした上で、傾斜配分による平均化を実施するようにしてもよい。
即ち、誤り訂正に成功している符号化ビット列Ａ１，Ａ３，Ａ４の重み付けを“１”、誤り訂正に失敗している符号化ビット列Ａ２の重み付けを半分の“０．５”に下げて、符号化ビット列の平均化を実施し、平均化後の符号化ビット列Ａ’’’の誤り訂正結果を透かしデータＡとするようにしてもよい。
Ａ’’’＝（Ａ１×１＋Ａ２×０．５＋Ａ３×１＋Ａ４×１）／４

以上で明らかなように、この実施の形態６によれば、透かしデータ抽出部３７，３８が符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６の誤り訂正を実施し、その結果、誤り訂正に失敗した符号化ビット列については重みを弱くした上で、傾斜配分による平均化を実施するように構成したので、更に透かしデータの検出精度を高めることができる効果を奏する。

実施の形態７．
上記実施の形態２〜６では、符号化ビット列変換処理部３５，３６が地紋パターン画像分割部３３，３４により生成された分割地紋パターン画像Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ１６から符号化ビット列Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ１６を生成するものについて示したが、符号化ビット列変換処理部３５，３６が地紋パターン画像分割部３３，３４により生成された分割地紋パターン画像Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ１６同士の補完によって符号化ビット列を生成するようにしてもよい。

即ち、符号化ビット列変換処理部３５は、地紋パターン画像分割部３３が分割地紋パターン画像Ｃ１〜Ｃ４を生成すると、図２２に示すように、分割地紋パターン画像Ｃ１〜Ｃ４を全て重ね合わせて、画素毎の平均を取った平均化画像を作成する。
また、符号化ビット列変換処理部３６は、地紋パターン画像分割部３４が分割地紋パターン画像Ｄ１〜Ｄ１６を生成すると、分割地紋パターン画像Ｄ１〜Ｄ１６を全て重ね合わせて、画素毎の平均を取った平均化画像を作成する。
符号化ビット列変換処理部３５，３６は、上記のようにして、平均化画像を作成すると、例えば、図１１や図１２に示すような処理を実施して、符号化ビット列を生成する。

以上で明らかなように、この実施の形態７によれば、地紋パターン画像分割部３３，３４により生成された分割地紋パターン画像Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ１６同士の補完によって符号化ビット列を生成するように構成したので、分割地紋パターン画像Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ１６に混入しているノイズの影響が互いに薄め合うようになり、その結果、透かしデータの検出精度を高めることができる効果を奏する。

以上のように、この発明に係る透かしデータ埋め込み装置は、透かしデータの埋め込み効率を高め、繰り返し数に見合う部分切り取り耐性を保証するため、複数の符号化手段により生成された符号化ビット列を構成する各ビットの値に対応するブロックパターンを順番に配置して複数の部分地紋パターンを生成し、それを合成して透かし画像データである地紋パターン画像を生成する地紋パターン画像生成手段を設け、生成された地紋パターン画像を透かし埋め込み対象の画像に重畳する画像重畳手段を設けるように構成したので、重要度の高いデータと重要度の低いデータとを区別してデータを埋め込むデータ埋め込み装置に適している。

Claims (11)

1. ビット列で表現されている第１透かしデータを符号化して符号化ビット列を生成する複数の第１符号化部と、前記第１符号化部により生成された符号化ビット列を構成する各ビットの値に対応するブロックパターンを順番に配置して複数の部分地紋パターン画像を生成する複数の第１分割地紋パターン画像生成部と、前記複数の第１分割地紋パターン画像生成部により生成された第１分割地紋パターン画像を連結して第１部分地紋パターン画像を生成する第１地紋パターン画像連結部と、
   ビット列で表現されている第２透かしデータを符号化して符号化ビット列を生成する複数の第２符号化部と、前記第２符号化部により生成された符号化ビット列を構成する各ビットの値に対応するブロックパターンを順番に配置して複数の部分地紋パターン画像を生成する複数の第２分割地紋パターン画像生成部と、前記複数の第２分割地紋パターン画像生成部により生成された第２分割地紋パターン画像を連結して第２部分地紋パターン画像を生成する第２地紋パターン画像連結部と
   前記第１地紋パターン画像連結部と前記第２地紋パターン画像連結部により生成された部分地紋パターン画像を合成して、透かし画像データである地紋パターン画像を生成する地紋パターン画像合成部とを備えた地紋パターン画像生成装置。
2. 第１地紋パターン画像連結部は、複数の第１分割地紋パターン画像生成部により生成された分割地紋パターン画像を順番に縦横に並べて配置して連結し、第２地紋パターン画像連結部は、複数の第２分割地紋パターン画像生成部により生成された分割地紋パターン画像を順番に縦横に並べて配置して連結することを特徴とする請求項１記載の地紋パターン画像生成装置。
3. 請求項１または請求項２記載の地紋パターン画像生成装置と、前記地紋パターン画像生成装置の地紋パターン画像合成部により生成された地紋パターン画像を透かし埋め込み対象の画像に重畳する画像重畳手段とを備えた透かしデータ埋め込み装置。
4. 請求項３記載の透かしデータ埋め込み装置により地紋パターン画像が重畳されている画像から第１、第２地紋パターン画像を抽出する地紋パターン画像分離部と、前記第１、第２地紋パターン画像をそれぞれ複数の部分地紋パターン画像に分割する第１、第２地紋パターン画像分割部と、
   前記第１地紋パターン画像分割部により分割された分割地紋パターン画像を構成する各ブロックパターンに対応するビット値を順番に配置して符号化ビット列を生成する複数の第１符号化ビット列変換部と、前記複数の第１符号化ビット列変換部により生成された符号化ビット列から透かしデータを抽出する第１透かしデータ抽出部と、
   前記第２地紋パターン画像分割部により分割された分割地紋パターン画像を構成する各ブロックパターンに対応するビット値を順番に配置して符号化ビット列を生成する複数の第２符号化ビット列変換部と、前記複数の第２符号化ビット列変換部により生成された符号化ビット列から透かしデータを抽出する第２透かしデータ抽出部とを備えた透かしデータ検出装置。
5. 第１、第２透かしデータ抽出部により抽出された透かしデータの正当性を検証する第１、第２透かしデータ検証部を設けたことを特徴とする請求項４記載の透かしデータ検出装置。
6. 第１、第２透かしデータ抽出部は、複数の第１、第２符号化ビット列変換部により生成された符号化ビット列同士の補完によって透かしデータを抽出することを特徴とする請求項４記載の透かしデータ検出装置。
7. 第１、第２透かしデータ抽出部は、複数の第１、第２符号化ビット列変換部により生成された符号化ビット列同士の補完が、複数の符号化ビット列の平均化であることを特徴とする請求項６記載の透かしデータ検出装置。
8. 第１、第２透かしデータ抽出部は、ある符号化ビット列変換部により生成された符号化ビット列の中に不特定なビット値が含まれている場合、前記不特定なビット値を平均化に算入しないことを特徴とする請求項７記載の透かしデータ検出装置。
9. 第１、第２透かしデータ抽出部は、複数の第１、第２符号化ビット列変換部から符号化ビット列の確度が出力される場合、前記確度に応じた重みを前記符号化ビット列に付ける傾斜配分による平均化を実施することを特徴とする請求項７記載の透かしデータ検出装置。
10. 第１、第２透かしデータ抽出部は、複数の第１、第２符号化ビット列変換部により生成された符号化ビット列の誤り訂正を実施し、誤り訂正が失敗した符号化ビット列についての重み付けを弱くする傾斜配分による平均化を実施することを特徴とする請求項７記載の透かしデータ検出装置。
11. 第１、第２地紋パターン画像分割部及び第１、第２符号化ビット列変換部は、部分地紋パターン画像を複数の分割地紋パターン画像に分割し、複数の分割地紋パターン画像同士の補完によって符号化ビット列を生成することを特徴とする請求項４記載の透かしデータ検出装置。

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