JP5020025B2 - 電子透かし検出装置、その方法およびそのプログラム - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態1による電子透かし埋め込み装置を示す構成図である。
図において、電子透かし埋め込み装置10は、画像分割部11、埋め込み禁止画素抽出部12、透かしパターン生成部13、埋め込み処理部14を備えている。
画像分割部11は、入力された電子画像(本実施の形態では、図1に示すように、複数のフレームからなる動画像とし、以下、これを入力電子画像と称する)100aを複数領域の情報に空間的に分割した分割電子画像100bを生成する機能部である。以降、画像分割部11は、図2に示すように、入力電子画像100aのフレーム画像を6つのブロックセットに分割するよう構成されているとして説明する。尚、図2では、分割した各ブロックセットを区別するためにそれぞれのブロックセットに符号A、B、C、D、E、Fを付している。また、各ブロックセットは図2に示すように4つのブロックから構成されており、例えばブロックセットX(X=A〜Fのいずれか)における各ブロックを区別するためにそれぞれのブロックにラスタスキャン順に符号X1、X2、X3、X4を付している。もちろん、ブロックセットやブロックの数は上記の例の値である必要はなく、任意の組み合わせで実現可能である。
具体的には、例えば画面の動きが少なくかつ平坦な領域では輝度変化を加えた場合の視認性が向上することから、一例として、下記式(1)
K=|F(x−2,y,t)−F(x,y,t)|+|F(x−1,y,t)−F(x,y,t)|+|F(x,y,t)−F(x,y,t−1)|+|F(x+1,y,t)−F(x,y,t)|+|F(x+2,y,t)−F(x,y,t)| 式(1)
によって得られる値Kが予め設定された閾値ThK以下であれば動きが少なくかつ平坦な領域であるとして埋め込み禁止画素フラグ12aとして1を出力する。逆に前記値Kが前記閾値ThKより大きければ動きが少なくないかもしくは平坦ではない領域であるとして埋め込み禁止画素フラグ12aとして0を出力する。
図5は、本実施の形態1の電子透かし埋め込み装置10の動作を示すフローチャートである。
電子透かし埋め込み対象である入力電子画像100aは、電子透かし埋め込み装置10内部の画像分割部11に入力されると、画像分割部11は、入力電子画像100aをフレーム画像毎にブロックセットおよびブロックに分割した分割電子画像100bを出力する(画像分割ステップ:ステップST1)。
分割電子画像100bが埋め込み禁止画素抽出部12に入力されると、埋め込み禁止画素抽出部12は、入力された画像の各画素に対して所定の画素値の変化によって画質劣化が視認されやすいと判定した場合には埋め込み禁止画素フラグ12aとして1を出力し、視認されやすいと判定されなかった場合には埋め込み禁止画素フラグ12aとして0を出力する(埋め込み禁止画素抽出ステップ:ステップST2)。
実施の形態2は、検出対象映像の所定の電子透かしが埋め込まれているかを判定する電子透かし検出装置に関するものである。
図6は、実施の形態2の電子透かし検出装置を示す構成図である。
電子透かし検出装置20は、実施の形態1による電子透かし埋め込み装置10によって出力される埋め込み電子画像100cが、図示されない表示装置によって表示された際に、撮影装置(その図示は省略している)によって再撮されて得られる再撮電子画像200aから、電子透かしを検出する装置であり、フレームレート補正部21、空間歪補正部22、画像分割部23、検出パターン生成部24、相関算出部25、透かし判定部26を備えている。
図7は、フレームレート補正部21の詳細を示すブロック図である。
フレームレート補正部21は、フレーム挿入部211と、3:2プルダウン処理部212から構成される。
例えば埋め込み電子画像100cのフレームレートがプログレッシブで毎秒24フレームであり、再撮電子画像200aのフレームレートがインタレースで毎秒29.97フレームである場合について説明する。
フレーム挿入部211は、再撮電子画像200aの1000フレーム毎に1フレーム分をコピーすることにより再撮電子画像200aを毎秒30フレームに変換し、拡張再撮電子画像200bを出力する。3:2プルダウン処理部212は、拡張再撮電子画像200bを3:2プルダウンすることによって毎秒24フレームのプログレッシブ映像であるレート変換電子画像200cとして出力する。
空間歪補正部22は、画面を複数の画像領域に分割する画面分割部221と、特徴点マッチング部222と、画面合成部223から構成されている。
検出パターン生成部24は、時刻情報に応じて検出パターン24aを生成して相関算出部25に出力する機能を備えており、番号生成部241、検出波形生成部242から構成されている。
番号生成部241は、鍵情報である時刻情報を参照し、所定の時刻毎に各ブロックセットに割り当てる透かし波形番号が実施の形態1における番号生成部131における透かし波形番号と同じ値となる乱数を出力する。検出波形生成部242は、各ブロックセットの各画素に対して透かし波形番号によって決定される透かし波形を生成し出力する。具体的には、検出波形生成部242は、例えば図4に図示する透かし波形番号に対応する位相の異なる透かし波形の正相波形と逆相波形を生成する機能を備えており、ブロックセット中の左上と右下のブロック(図2のX1とX4)内の画素に対しては正相波形を、右上と左下のブロック(図2のX2とX3)内の画素に対しては逆相波形を検出パターン24aとして出力する。
相関算出部25は、分割補正電子画像200gの各ブロックセットと、検出パターン24aとの相関値を検出パターン24aの1周期分毎に算出したものを所定の周期分積算し、積算相関値として出力するよう構成され、動き検出部251と、DC除去切り替えスイッチ252と、時間DC除去部253と、空間DC除去部254と、クリッピング部255と、相関値算出部256から構成されている。
動き検出部251は、分割補正電子画像200gの各ブロックセットの検出パターンの周期毎の動き量を検出し出力する。例えば、処理対象ブロックセットの画素値のフレーム差分の絶対和を検出パターンの周期分だけ算出したものを動き量としてもよいし、動き探索を行うことによって得られる動きベクトルの大きさを検出パターンの周期分だけ加算したものを動き量としてもよい。
時間DC除去部253は、入力される処理対象ブロックセットの画素毎に検出パターンの1周期分の画素値の平均値を時間DC成分として算出し、各画素の画素値から時間DC成分を減算してDC除去電子画像200hとして出力する。
空間DC除去部254は、入力される処理対象ブロックセットのフレーム毎に画素値の平均値を空間DC成分として算出し、各画素の画素値から時間平均値を減算してDC除去電子画像200hとして出力する。
クリッピング部255は、DC除去電子画像200hの各画素の値が、予め設定されたクリッピング最大値CMAXとクリッピング最小値CMINの範囲に入るように閾値処理を行い、クリッピング電子画像200iとして出力する。
相関値算出部256は、クリッピング電子画像200iと検出パターン24aとの相関値を検出パターン24aの1周期分毎に算出したものを所定の周期分積算し、積算相関値として出力する。
例えば、埋め込み電子画像100cのフレームレートがプログレッシブで毎秒24フレームであり、再撮電子画像200aのフレームレートがインタレースで毎秒29.97フレームである場合について説明する。
図11は、本発明の実施の形態2による電子透かし検出装置20の動作を示すフローチャートである。
再撮電子画像200aがフレームレート補正部21に入力されると、フレームレート補正部21は入力された再撮電子画像200aのフレームレートを実施の形態1に記載の埋め込み電子画像100cのフレームレートに変換し、レート変換後の画像がレート変換電子画像200cとして出力される(フレームレート変換ステップ:ステップST11)。
より詳細には、再撮電子画像200aは、フレーム挿入部211に入力され、再撮電子画像200aの1000フレーム毎に1フレーム分をコピーすることにより再撮電子画像200aを毎秒30フレームに変換し、拡張再撮電子画像200bが出力される(ステップST12)。次に、拡張再撮電子画像200bは、3:2プルダウン処理部212に入力され、3:2プルダウンされることによって毎秒24フレームのプログレッシブ映像であるレート変換電子画像200cとして出力される(ステップST13)。
Claims (15)
- 鍵情報に基づいて複数の画像領域毎に第一のフレームレートで時間方向に変化する電子透かしの検出パターンを発生させる検出パターン生成部と、
第二のフレームレートで撮影された検出対象映像を前記第一のフレームレートに変換したレート変換映像を出力するフレームレート変換部と、
前記レート変換映像の空間歪を補正し歪補正映像を出力する空間歪補正部と、
前記歪補正映像を、前記複数の画像領域に対応させた複数の補正画像領域に分割する画像分割部と、
前記補正画像領域の画素値と前記検出パターンの相関値を前記複数の画像領域毎に求め、これを、検出相関値として出力する相関算出部と、
前記検出相関値と予め設定された閾値を比較することによって前記電子透かしが前記検出対象映像中に含まれているかを判定する透かし判定部とを備え、
前記相関算出部は、
補正画像領域の各画素毎に所定の時間における画素値の平均値を時間DC成分として算出し、当該時間DC成分を前記補正画像領域の各画素の画素値から減算し、DC除去映像として出力する時間DC成分除去部と、
前記DC除去映像における画素値が所定のレンジ以内に収まるようにクリッピング処理を行いクリッピング映像として出力するクリッピング部と、
前記クリッピング映像と前記検出パターンの相関値を算出し検出相関値として出力する相関値算出部とを備えた電子透かし検出装置。 - フレームレート変換部は、入力された検出対象映像を3:2プルダウン処理することによってフレームレート変換しレート変換映像を出力する3:2プルダウン部を備えることを特徴とする請求項1記載の電子透かし検出装置。
- フレームレート変換部は、入力された検出対象映像の特定のフレーム数を処理する毎に1フレームだけ繰り返し同一のフレームを出力するフレーム挿入部を備えることを特徴とする請求項1または請求項2記載の電子透かし検出装置。
- 空間歪補正部は、
入力されたレート変換映像を複数の画像領域に分割し画面分割映像を出力する画面分割部と、
前記画面分割映像の各画像領域毎に空間歪補正を行い歪補正画像領域を出力する領域歪補正部と、
前記歪補正画像領域を合成しフレーム毎に歪補正映像として出力する画面合成部とを備えたことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の電子透かし検出装置。 - 鍵情報に基づいて複数の画像領域毎に第一のフレームレートで時間方向に変化する電子透かしの検出パターンを発生させる検出パターン生成部と、
第二のフレームレートで撮影された検出対象映像を前記第一のフレームレートに変換したレート変換映像を出力するフレームレート変換部と、
前記レート変換映像の空間歪を補正し歪補正映像を出力する空間歪補正部と、
前記歪補正映像を、前記複数の画像領域に対応させた複数の補正画像領域に分割する画像分割部と、
前記補正画像領域の画素値と前記検出パターンの相関値を前記複数の画像領域毎に求め、これを、検出相関値として出力する相関算出部と、
前記検出相関値と予め設定された閾値を比較することによって前記電子透かしが前記検出対象映像中に含まれているかを判定する透かし判定部とを備え、
前記相関算出部は、
前記補正画像領域毎に各時刻における画素値の平均値を空間DC成分として算出し、当該空間DC成分を前記補正画像領域の各画素の画素値から減算し、DC除去映像として出力する空間DC成分除去部と、
前記DC除去映像における画素値が所定のレンジ以内に収まるようにクリッピング処理を行いクリッピング映像として出力するクリッピング部と、
前記クリッピング映像と前記検出パターンの相関値を算出し検出相関値として出力する相関値算出部とを備えた電子透かし検出装置。 - フレームレート変換部は、入力された検出対象映像を3:2プルダウン処理することによってフレームレート変換しレート変換映像を出力する3:2プルダウン部を備えることを特徴とする請求項5記載の電子透かし検出装置。
- フレームレート変換部は、入力された検出対象映像の特定のフレーム数を処理する毎に1フレームだけ繰り返し同一のフレームを出力するフレーム挿入部を備えることを特徴とする請求項5または請求項6記載の電子透かし検出装置。
- 空間歪補正部は、
入力されたレート変換映像を複数の画像領域に分割し画面分割映像を出力する画面分割部と、
前記画面分割映像の各画像領域毎に空間歪補正を行い歪補正画像領域を出力する領域歪補正部と、
前記歪補正画像領域を合成しフレーム毎に歪補正映像として出力する画面合成部とを備えたことを特徴とする請求項5から請求項7のうちのいずれか1項記載の電子透かし検出装置。 - 鍵情報に基づいて複数の画像領域毎に第一のフレームレートで時間方向に変化する電子透かしの検出パターンを発生させる検出パターン生成部と、
第二のフレームレートで撮影された検出対象映像を前記第一のフレームレートに変換したレート変換映像を出力するフレームレート変換部と、
前記レート変換映像の空間歪を補正し歪補正映像を出力する空間歪補正部と、
前記歪補正映像を、前記複数の画像領域に対応させた複数の補正画像領域に分割する画像分割部と、
前記補正画像領域の画素値と前記検出パターンの相関値を前記複数の画像領域毎に求め、これを、検出相関値として出力する相関算出部と、
前記検出相関値と予め設定された閾値を比較することによって前記電子透かしが前記検出対象映像中に含まれているかを判定する透かし判定部とを備え、
前記相関算出部は、
補正画像領域の各画素毎に所定の時間における画素値の平均値を時間DC成分として算出し、当該時間DC成分を前記補正画像領域の各画素の画素値から減算し、DC除去映像として出力する時間DC成分除去部と、
前記補正画像領域毎に各時刻における画素値の平均値を空間DC成分として算出し、当該空間DC成分を前記補正画像領域の各画素の画素値から減算し、DC除去映像として出力する空間DC成分除去部と、
前記補正画像領域の所定の時間における動きを検出し動き量として出力する動き検出部と、
前記動き量が所定の閾値より大きい場合には前記空間DC成分除去部によってDC除去映像を出力し、前記動き量が所定の閾値より大きくない場合には前記時間DC成分除去部によってDC除去映像を出力するよう切り替えるDC除去切り替え部と、
前記DC除去映像における画素値が所定のレンジ以内に収まるようにクリッピング処理を行いクリッピング映像として出力するクリッピング部と、
前記クリッピング映像と前記検出パターンの相関値を算出し検出相関値として出力する相関値算出部とを備えた電子透かし検出装置。 - 検出対象映像に所定の電子透かしが含まれているかを判定する電子透かし検出方法であって、
鍵情報に基づいて複数の画像領域毎に第一のフレームレートで時間方向に変化する前記所定の電子透かしの検出パターンを発生させる検出パターン生成ステップと、
第二のフレームレートで撮影された前記検出対象映像を前記第一のフレームレートに変換したレート変換映像を出力するフレームレート変換ステップと、
前記レート変換映像の空間歪を補正し歪補正映像を出力する空間歪補正ステップと、
前記歪補正映像を、前記複数の画像領域に対応させた複数の補正画像領域に分割する画像分割ステップと、
前記補正画像領域の画素値と前記検出パターンの相関値を前記複数の画像領域毎に求め、これを、検出相関値として出力する相関算出ステップと、
前記検出相関値と予め設定された閾値を比較することによって前記電子透かしが前記検出対象映像中に含まれているかを判定する透かし判定ステップとを備え、
前記相関算出ステップは、
補正画像領域の各画素毎に所定の時間における画素値の平均値を時間DC成分として算出し、当該時間DC成分を前記補正画像領域の各画素の画素値から減算し、DC除去映像として出力する時間DC成分除去ステップ部と、
前記DC除去映像における画素値が所定のレンジ以内に収まるようにクリッピング処理を行いクリッピング映像として出力するクリッピングステップと、
前記クリッピング映像と前記検出パターンの相関値を算出し検出相関値として出力する相関値算出ステップとを備えた電子透かし検出方法。 - 検出対象映像に所定の電子透かしが含まれているかを判定する電子透かし検出方法であって、
鍵情報に基づいて複数の画像領域毎に第一のフレームレートで時間方向に変化する前記所定の電子透かしの検出パターンを発生させる検出パターン生成ステップと、
第二のフレームレートで撮影された前記検出対象映像を前記第一のフレームレートに変換したレート変換映像を出力するフレームレート変換ステップと、
前記レート変換映像の空間歪を補正し歪補正映像を出力する空間歪補正ステップと、
前記歪補正映像を、前記複数の画像領域に対応させた複数の補正画像領域に分割する画像分割ステップと、
前記補正画像領域の画素値と前記検出パターンの相関値を前記複数の画像領域毎に求め、これを、検出相関値として出力する相関算出ステップと、
前記検出相関値と予め設定された閾値を比較することによって前記電子透かしが前記検出対象映像中に含まれているかを判定する透かし判定ステップとを備え、
前記相関算出ステップは、
前記補正画像領域毎に各時刻における画素値の平均値を空間DC成分として算出し、当該空間DC成分を前記補正画像領域の各画素の画素値から減算し、DC除去映像として出力する空間DC成分除去ステップと、
前記DC除去映像における画素値が所定のレンジ以内に収まるようにクリッピング処理を行いクリッピング映像として出力するクリッピングステップと、
前記クリッピング映像と前記検出パターンの相関値を算出し検出相関値として出力する相関値算出ステップとを備えた電子透かし検出方法。 - 検出対象映像に所定の電子透かしが含まれているかを判定する電子透かし検出方法であって、
鍵情報に基づいて複数の画像領域毎に第一のフレームレートで時間方向に変化する前記所定の電子透かしの検出パターンを発生させる検出パターン生成ステップと、
第二のフレームレートで撮影された前記検出対象映像を前記第一のフレームレートに変換したレート変換映像を出力するフレームレート変換ステップと、
前記レート変換映像の空間歪を補正し歪補正映像を出力する空間歪補正ステップと、
前記歪補正映像を、前記複数の画像領域に対応させた複数の補正画像領域に分割する画像分割ステップと、
前記補正画像領域の画素値と前記検出パターンの相関値を前記複数の画像領域毎に求め、これを、検出相関値として出力する相関算出ステップと、
前記検出相関値と予め設定された閾値を比較することによって前記電子透かしが前記検出対象映像中に含まれているかを判定する透かし判定ステップとを備え、
前記相関算出ステップは、
補正画像領域の各画素毎に所定の時間における画素値の平均値を時間DC成分として算出し、当該時間DC成分を前記補正画像領域の各画素の画素値から減算し、DC除去映像として出力する時間DC成分除去ステップと、
前記補正画像領域毎に各時刻における画素値の平均値を空間DC成分として算出し、当該空間DC成分を前記補正画像領域の各画素の画素値から減算し、DC除去映像として出力する空間DC成分除去ステップと、
前記補正画像領域の所定の時間における動きを検出し動き量として出力する動き検出ステップと、
前記動き量が所定の閾値より大きい場合には前記空間DC成分除去部によってDC除去映像を出力し、前記動き量が所定の閾値より大きくない場合には前記時間DC成分除去部によってDC除去映像を出力するよう切り替えるDC除去切り替えステップと、
前記DC除去映像における画素値が所定のレンジ以内に収まるようにクリッピング処理を行いクリッピング映像として出力するクリッピングステップと、
前記クリッピング映像と前記検出パターンの相関値を算出し検出相関値として出力する相関値算出ステップとを備えた電子透かし検出方法。 - 検出対象映像に所定の電子透かしが含まれているかを判定するコンピュータに、
鍵情報に基づいて複数の画像領域毎に第一のフレームレートで時間方向に変化する前記所定の電子透かしの検出パターンを発生させる検出パターン生成ステップと、
第二のフレームレートで撮影された前記検出対象映像を前記第一のフレームレートに変換したレート変換映像を出力するフレームレート変換ステップと、
前記レート変換映像の空間歪を補正し歪補正映像を出力する空間歪補正ステップと、
前記歪補正映像を、前記複数の画像領域に対応させた複数の補正画像領域に分割する画像分割ステップと、
前記補正画像領域の画素値と前記検出パターンの相関値を前記複数の画像領域毎に求め、これを、検出相関値として出力する相関算出ステップと、
前記検出相関値と予め設定された閾値を比較することによって前記電子透かしが前記検出対象映像中に含まれているかを判定する透かし判定ステップとを実行させ、
前記相関算出ステップは、
補正画像領域の各画素毎に所定の時間における画素値の平均値を時間DC成分として算出し、当該時間DC成分を前記補正画像領域の各画素の画素値から減算し、DC除去映像として出力する時間DC成分除去ステップと、
前記DC除去映像における画素値が所定のレンジ以内に収まるようにクリッピング処理を行いクリッピング映像として出力するクリッピングステップと、
前記クリッピング映像と前記検出パターンの相関値を算出し検出相関値として出力する相関値算出ステップとを実行させるための電子透かし検出プログラム。 - 検出対象映像に所定の電子透かしが含まれているかを判定するコンピュータに、
鍵情報に基づいて複数の画像領域毎に第一のフレームレートで時間方向に変化する前記所定の電子透かしの検出パターンを発生させる検出パターン生成ステップと、
第二のフレームレートで撮影された前記検出対象映像を前記第一のフレームレートに変換したレート変換映像を出力するフレームレート変換ステップと、
前記レート変換映像の空間歪を補正し歪補正映像を出力する空間歪補正ステップと、
前記歪補正映像を、前記複数の画像領域に対応させた複数の補正画像領域に分割する画像分割ステップと、
前記補正画像領域の画素値と前記検出パターンの相関値を前記複数の画像領域毎に求め、これを、検出相関値として出力する相関算出ステップと、
前記検出相関値と予め設定された閾値を比較することによって前記電子透かしが前記検出対象映像中に含まれているかを判定する透かし判定ステップとを実行させ、
前記相関算出ステップは、
前記補正画像領域毎に各時刻における画素値の平均値を空間DC成分として算出し、当該空間DC成分を前記補正画像領域の各画素の画素値から減算し、DC除去映像として出力する空間DC成分除去ステップと、
前記DC除去映像における画素値が所定のレンジ以内に収まるようにクリッピング処理を行いクリッピング映像として出力するクリッピングステップと、
前記クリッピング映像と前記検出パターンの相関値を算出し検出相関値として出力する相関値算出ステップと実行させるための電子透かし検出プログラム。 - 検出対象映像に所定の電子透かしが含まれているかを判定するコンピュータに、
鍵情報に基づいて複数の画像領域毎に第一のフレームレートで時間方向に変化する前記所定の電子透かしの検出パターンを発生させる検出パターン生成ステップと、
第二のフレームレートで撮影された前記検出対象映像を前記第一のフレームレートに変換したレート変換映像を出力するフレームレート変換ステップと、
前記レート変換映像の空間歪を補正し歪補正映像を出力する空間歪補正ステップと、
前記歪補正映像を、前記複数の画像領域に対応させた複数の補正画像領域に分割する画像分割ステップと、
前記補正画像領域の画素値と前記検出パターンの相関値を前記複数の画像領域毎に求め、これを、検出相関値として出力する相関算出ステップと、
前記検出相関値と予め設定された閾値を比較することによって前記電子透かしが前記検出対象映像中に含まれているかを判定する透かし判定ステップとを実行させ、
前記相関算出ステップは、
補正画像領域の各画素毎に所定の時間における画素値の平均値を時間DC成分として算出し、当該時間DC成分を前記補正画像領域の各画素の画素値から減算し、DC除去映像として出力する時間DC成分除去ステップと、
前記補正画像領域毎に各時刻における画素値の平均値を空間DC成分として算出し、当該空間DC成分を前記補正画像領域の各画素の画素値から減算し、DC除去映像として出力する空間DC成分除去ステップと、
前記補正画像領域の所定の時間における動きを検出し動き量として出力する動き検出ステップと、
前記動き量が所定の閾値より大きい場合には前記空間DC成分除去部によってDC除去映像を出力し、前記動き量が所定の閾値より大きくない場合には前記時間DC成分除去ステップによってDC除去映像を出力するよう切り替えるDC除去切り替えステップと、
前記DC除去映像における画素値が所定のレンジ以内に収まるようにクリッピング処理を行いクリッピング映像として出力するクリッピングステップと、
前記クリッピング映像と前記検出パターンの相関値を算出し検出相関値として出力する相関値算出ステップとを実行させるための電子透かし検出プログラム。
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