JP5036643B2 - 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像に所定の情報を埋め込む情報埋め込み機能及び埋め込まれた所定の情報を抽出する埋め込み情報抽出機能を有する情報処理装置に関するものである。

インターネットなどに代表されるデータ通信網の技術が高度化するのに伴い、データ通信網の間で取り扱われる画像、動画、及び音声などのマルチメディアデータを不正使用から保護する技術が注目されている。

現在、著作権保護、データトレース、データ改竄検知、メタ情報付加などを目的とし、電子透かしやステガノグラフィなどを利用し、マルチメディアデータに所定の情報を埋め込む技術の検討が進められている。電子透かしとは、画像、動画、及び音声などのマルチメディアデータに、画質や音質にはほとんど影響を与えずに特定の情報を埋め込む技術であり、ステガノグラフィとは、データを秘密状態でやり取りするための技術の一種で、あるデータを他のデータの中に埋め込んで所在を秘匿する技術である。

このような情報埋め込み技術において、所定の情報を画像データに埋め込んだ後、その画像から精度良く埋め込んだ情報を抽出することは重要な課題である。そこで、精度良く埋め込んだ情報を抽出する方法として、画像データにおける複数の画像領域に対して情報を繰り返して埋め込む方法（例えば、特許文献１〜３を参照。）が1つの例として挙げられ、情報が繰り返して埋め込まれていると、部分的に情報が欠損したり誤りが生じたりしても、全体から情報を繰り返し抽出し、抽出した情報を統合することにより元の情報を正しく抽出できる可能性が高くなる。
特開２０００―２１６９８３号公報 特開２００１―３３３２６７号公報 特開２００６―１３５９２２号公報

しかしながら、特許文献１〜３に開示された情報を繰り返して埋め込む方法では、例えば、濃淡のある画像で濃度の濃い部分には情報を埋め込むことができるが、濃度の薄い部分には情報を埋め込むことができない。

画像の濃度によって情報埋め込みの実行可能性が変わるような画像（情報を埋め込むことができる画像領域とできない画像領域とが両方存在する画像）において、繰り返しの周期（埋め込む情報の並び）と情報埋め込み実行可能性の周期（情報を埋め込むことができる画像領域とできない画像領域との並び）が一致するような場合、埋め込んだ情報を抽出する際に、埋め込み情報の特定部分の情報（以下、「部分情報」と言う。）の出現率が極端に少なくなり、部分情報の抽出精度が低下すると言う問題がある。

この問題は、特に文字や写真、図などが配置され文書の画像（以下、「文書画像」と言う。）において顕著となる。文書画像は多くの白地領域を含んでおり、一般にこの白地領域に対して不可視の情報を埋め込むことは困難であるため、白地領域に対して埋め込み情報の特定の部分情報が繰り返して割り当てられると、部分情報の繰り返し回数が少なくなり、部分情報の抽出精度が低下する。

このように、情報の埋め込むことができる画像領域が限られる場合には、従来の情報埋め込み方法を用いて、単純に情報を繰り返し、割り当てられた画像領域に埋め込むだけでは情報の抽出精度を高めることができない。

本発明では、上記従来技術の問題点に鑑み、情報を埋め込むことができる画像領域が限られている画像データに対しても、埋め込む情報の全ての部分情報が均等に出現するように繰り返し情報を埋め込み、情報が埋め込まれた画像データから精度良く情報を抽出できる情報処理装置、情報処理方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理装置は、複数の部分情報に分割された所定の情報を画像に埋め込む情報処理装置であって、前記画像を格子状に分割し、複数の分割画像を取得する画像分割手段と、前記画像分割手段により分割された分割画像に前記部分情報を割り当てる情報割り当て手段と、前記情報割り当て手段により割り当てられた部分情報を前記分割画像に埋め込む情報埋め込み手段とを有し、前記情報割り当て手段は、所定の方向に位置する分割画像の集合に対して、全ての部分情報を割り当て、さらに、前記所定の情報を画像に埋め込むたびにランダムに変わる任意の整数を用いて、前記分割画像に対応付ける前記部分情報を決定することを特徴とする。

本発明によれば、情報を埋め込むことができる画像領域が限られている画像データに対しても、適切に情報を埋め込むことが可能となり、その結果、情報が埋め込まれた画像データから精度良く情報を抽出できる。

以下、本発明の好適な実施の形態（以下、「実施形態」と言う。）について、図面を用いて詳細に説明する。

［第１の実施形態（実施形態１）］
＜情報処理装置のハードウェア構成について＞
まず、本実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る情報処理装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。

図１に示すように、本実施形態に係る情報処理装置１００は、制御部１１、主記憶部１２、補助記憶部１３、ネットワークI/F１４、外部記憶装置I/F１５、外部装置I/F１６、出力装置I/F１７、及び入力装置I/F１８とから構成されている。

制御部（CPU：Central Processing Unit）１１は、以下に説明する主記憶部１２、補助記憶部１３、及びネットワークI/F１４など、本実施形態に係る情報処理装置１００が有する各装置の制御を行う。また、制御部１１は、主記憶部１２に記憶されたプログラムを実行する装置で、入力装置や記憶装置からデータを受け取り、データを演算・加工した上で、出力装置や記憶装置に出力する（例えば、キーボードで入力した文字をディスプレイに表示するなど）。

主記憶部（ROM：Read Only Memory、RAM：Random Access Memory）１２は、制御部１１が実行するプログラムや関連するデータを記憶（一時的に保持する場合も含む）する装置である。ROMには、制御部１１が実行するプログラムや関連するデータが記憶されており、記憶されたプログラムや関連するデータは、制御部１１により、必要に応じてRAM上へ展開（ロード）され、展開（ロード）されたプログラムや関連するデータは、制御部１１により、演算・加工される。

補助記憶部（HD：Hard Disk）１３は、基本ソフトウェアであるOS（Operating System）やアプリケーションソフトウェアなどを関連するデータとともに記憶する装置である。また、補助記憶部１３には、本実施形態に係る情報処理装置１００が管理する各種情報（例えば、利用者情報や機器設定情報など。）が格納され、データベース（DB：database）やファイルシステム（FS：File System）などにより管理される。

ネットワークI/F１４は、有線及び／又は無線回線などのデータ伝送路により構築されたLAN（Local Area Network）、WAN（Wide Area Network）などのネットワークを介して接続された通信機能を有する周辺機器と本実施形態に係る情報処理装置１００とのインタフェースである。

外部記憶装置I/F１５は、USB（Universal Serial Bus）などのデータ伝送路を介して接続された外部記憶装置（例えば、記憶メディアドライブなど。）と本実施形態に係る情報処理装置１００とのインタフェースである。

外部装置I/F１６は、USBなどのデータ伝送路を介して接続された外部装置（例えば、スキャナやデジタルカメラなど。）と本実施形態に係る情報処理装置１００とのインタフェースである。

本実施形態に係る情報処理装置１００は、これらのインタフェースを介して、外部と各種データのやり取り（送受信や読み込み／書き込み）を行っている。

出力装置I/F１７は、専用ケーブルなどのデータ伝送路を介して接続された出力装置（例えば、CRT（Cathode Ray Tube）やLCD（Liquid Crystal Display）など。）と本実施形態に係る情報処理装置１００とのインタフェースである。

入力装置I/F１８は、USBなどのデータ伝送路を介して接続された入力装置（例えば、キーボードやマウスなど。）と本実施形態に係る情報処理装置１００とのインタフェースである。

＜情報埋め込みの主な機能構成とその動作について＞
では、情報処理装置１００が有する情報埋め込み機能について説明する。図２は、本発明の実施形態１に係る情報埋め込みの主な機能構成の一例を示すブロック図である。

図２に示すように、本実施形態に係る情報処理装置１００は、画像入力手段として機能する画像入力部２１、画像分割手段として機能する画像分割部２２、情報入力手段として機能する情報入力部２３、情報分割手段として機能する情報分割部２４、情報割り当て手段として機能する情報割り当て部２５、情報埋め込み手段として機能する情報埋め込み部２６、画像出力手段として機能する画像出力部２７、及び記憶手段として機能する記憶部２８とから構成される。

画像入力部２１は、処理対象の画像P1を入力する。画像入力部２１は、例えば制御部１１と、ネットワークI/F１４、外部記憶装置I/F１５、又は外部装置I/F１６などにより実現される。

画像分割部２２は、画像入力部２１により入力された画像P1を、格子状に分割することにより複数の分割画像を取得する。画像分割部２２は、例えば制御部１１により実現される。なお、上記格子には、三角格子や四角格子など、様々な形状の格子が含まれる。

図３は、本発明の実施形態１に係る分割画像に対して部分情報を割り当てた状態の一例を示す図である。このように、画像分割部２２は、入力された画像P1を格子状に分割することにより、６４（8x8）個の矩形の画像領域（以下、「分割画像」と言う。）を取得する。

このとき、画像分割部２２は、取得した各分割画像に対し、ユニークな識別情報（以下、「領域ＩＤ」と言う。）を関連付けて、記憶部２８に記憶する。上記識別情報は、任意の方法によって定義することができる。例えば、画像P1における分割画像の位置を基に、各分割画像の識別番号を定義する方法であってもよい。この場合、画像P1の最も左上に位置する分割画像を起点（＝座標（０，０））とし、起点となる分割画像との位置関係を基に、他の分割画像に対応する識別番号を定義することができる。さらに、画像分割部２２は、取得した分割画像の個数も、記憶部２８に記憶する。なお、以降の説明では、上記識別情報を領域ＩＤと称す。

また、画像分割部２２は、埋込情報Iを分割して得る部分情報と同数、又はそれより多い分割画像を取得する。例えば、図３の例では、埋込情報Iから取得した部分情報が８個であることから、入力された画像P1を８個以上の分割画像へ分割する。

情報入力部２３は、処理対象の画像P1に埋め込む埋込情報Iを入力する。情報入力部２３は、例えば制御部１１と、ネットワークI/F１４、外部記憶装置I/F１５、又は外部装置I/F１６などにより実現される。

情報分割部２４は、情報入力部２３により入力された埋込情報Iを分割し、複数の部分情報を取得する。情報分割部２４は、例えば制御部１１により実現される。

このとき、情報分割部２４は、取得した各部分情報に対し、ユニークな識別情報（以下、「情報ＩＤ」と言う。）を関連付けて、記憶部２８に記憶する。さらに、取得した部分情報の個数（以下、「分割数N」と言う。）も、記憶部２８に記憶する。

図３には、情報分割部２４が、８bitの埋込情報Iを１bitの部分情報８個に分割した例が示されている。

情報割り当て部２５は、画像分割部２２により取得した分割画像に、情報分割部２４により取得した部分情報を割り当てる（埋め込む部分情報を分割画像に対応付ける）。情報割り当て部２５は、例えば制御部１１により実現される。

ここで、情報割り当て部２５が行う処理の詳細について、画像分割部２２が画像P1を四角格子状に分割した場合を例に説明する。

まず、情報割り当て部２５は、記憶部２８に記憶された部分情報の分割数Nを取得する。そして、分割数Nと、以下の［条件１］を満たす整数a及びbを算出する。
［条件１］ 整数a又はbの少なくとも一方は、分割数Nと「互いに素」である。

続いて、情報割り当て部２５は、分割数N及び整数ａとｂを基に、以下の（式１）及び（式２）を用いて、部分情報を埋め込む分割画像を決定する。
a＊i＝b（mod）N ・・・（式１）
a＝b＊j（mod）N ・・・（式２）
なお、上記「mod」は、剰余を表す演算子であり、例えば、「Z = X mod Y」の場合には、XをYで割った余りの値がZとなる。

情報割り当て部２５は、（式１）及び（式２）により求まる整数iとjを、画像P1における各分割画像の位置を示す座標値（i,j）として、領域ＩＤ（i,j）に関連付けられた分割画像を、部分情報の埋め込み対象とする。

情報割り当て部２５は、このようにして決定された分割画像に、埋め込む部分情報を割り当てる。

その中で、情報割り当て部２５は、所定の方向に位置する分割画像の集合に対し、全ての部分情報を割り当てる。上記「所定の方向に位置する分割画像の集合」は、整数i又はjのいずれか一方を任意の固定値とし、他方を変化させたときの領域ＩＤ（i,j）と関連付けられた分割画像の集合を言う。

図３に示すように、画像P1を四角格子状に分割した場合であって、整数jを固定した場合に、所定の方向に位置する分割画像の集合は、同一列に存在する分割画像の集合となる。より具体的には、分割数N及び整数aとbの場合、（式２）から、以下の条件が求まる。
［条件２］ j=（a + Nx）／b（xは任意の整数）
［条件３］ jは√Nに最も近い整数
例えば、分割数N＝８及び整数a＝７とb＝５の場合は、［条件２］及び［条件３］を満たす整数jが３となり、領域ＩＤ（i,３）に位置する分割画像の集合となる。なお、整数iを固定した場合は、所定の方向に位置する分割画像の集合は、同一行に存在する分割画像の集合となる。

ここでは、上記条件に従って整数jを求めたため、整数iに関しては、任意の整数値とする。

また、情報割り当て部２５は、以下の（式３）を用いて、分割画像に埋め込む部分情報を決定する。
x = （a * i + b * j + m）mod N ・・・（式３）
情報割り当て部２５は、領域ＩＤ（i,j）が関連付けられた分割画像と、情報ＩＤ（x）が関連付けられた部分情報とを対応付ける。これにより、分割画像の集合に対する情報割り当てを行う。

例えば、分割数N＝８、整数a＝７、b＝５、j＝３、及び任意の整数mを基に、（式３）を用いて、領域ＩＤ（i,３）が関連付けられた分割画像に対応付ける、情報ＩＤ（x）が関連付けられた部分情報を決定する。なお、本実施形態では、任意の整数ｍを０とする。

まず、i＝１の場合、（式３）によりx=６となる。よって、領域ＩＤ（１，３）が関連付けられた分割画像には、情報ＩＤ（６）が関連付けられた部分情報を対応付ける。また、i＝２の場合、（式３）によりx=５となる。よって、領域ＩＤ（２，３）が関連付けられた分割画像には、情報ＩＤ（５）が関連付けられた部分情報を対応付ける。

図３の本実施形態の例には、このようにして対応付けられた分割画像と部分情報との例が示されている。図３に示すように、従来では、所定の方向に位置する分割画像の集合に決まった情報ＩＤ（x）が割り当てられていた。

このように、従来の割り当て方法では、例えば、情報ＩＤが６番目から８番目までの部分情報を割り当てようとしていた分割画像が、濃淡の特徴から情報を埋め込むことができない白色領域であった場合、情報ＩＤが１番目から５番目までの部分情報を分割画像に埋め込むことができても、６番目から８番目までの部分情報を分割画像に埋め込むことができない。その結果、部分情報の出現率が極端に少なくなり、情報ＩＤが６番目から８番目までの部分情報の抽出精度が低下してしまう。

しかし、本実施形態では、図３の本実施形態に示されるように、互いに異なる方向に位置する分割画像の集合それぞれに対して、全ての部分情報が割り当てられている。より具体的には、画像P1の格子を構成する行（i）又は列（j）に位置する分割画像の集合に対して、全ての部分情報が割り当てられている。

また、分割画像の集合に対して各部分情報を複数回にわたって割り当てる一方で、埋込情報Iの全ての部分情報が、連続した分割画像に割り当てられている。

これにより、所定の方向に位置する分割画像の集合に対して、全ての部分情報が均等に出現するように割り当てることができる。その結果、情報を埋め込むことができる分割画像が限られている画像P1であっても、部分情報の出現率が極端に少なくなることがないため、情報埋込画像P2から精度良く埋込情報Iを抽出することができる。

なお、上記任意の整数mは、「鍵情報」としての役割や「アルゴリズム推定困難性の向上」の役割をする。なぜなら、mの値を判別しなければ、正しく情報を抽出することができず、また、mの値が分からないと情報埋め込みアルゴリズムの解読が困難になるからである。

異なる情報を同じ画像に埋め込んだ場合に、整数a、b、m、及び分割数Nが全て固定であると、それらの画像の差分を取ることで情報埋め込みアルゴリズムのヒントを与えてしまうことになる（アルゴリズムが知られると偽造・改竄が可能となる）。例えば、１bitだけ違う情報が埋め込まれた２つの画像があり、その差分を取ると１bitの違いがどこに現れるかが分かり、アルゴリズム解読のヒントとなる。

そこで情報を埋め込むときにランダムにmを変えることで、１bitの違いでも画像の差分は大きくなり、かつ、その差分画像は毎回変化するためアルゴリズムの解読を困難にする。この場合、正規の情報抽出を行う者にもmの値が分からなくなってしまう。しかし別途同期用のコードを埋め込んでおく（例えば埋め込み情報の先頭３bitは'１０１'とし、これが他の部分に現れないように符号化する）ことで、mが分からなくても情報を抽出することができる。

従って、任意の整数mは、上記役割を有することになる。

以上のように、情報割り当て部２５は、各分割画像に全ての部分情報を割り当てる。また、情報割り当て部２５は、このようにして各分割画像と割り当てた部分情報とを対応付ける情報（領域ＩＤと情報ＩＤとを対応付けた情報など）を、記憶部２８に記憶する。

情報埋め込み部２６は、情報割り当て部２５により記憶部２８に記憶された分割画像と部分情報との対応付けに従って、割り当てられた部分情報を分割画像に埋め込む。情報割り当て部２５は、例えば制御部１１により実現される。

情報埋め込み部２６では、例えば、埋込情報Iが除去されにくく、かつ画質の劣化を抑えることができる画像領域に情報を埋め込むことができる利点を生かし、画像P1のデータを周波数成分に変換し、特定の周波数成分に情報を埋め込む方法によって行う。このとき、周波数変換には、例えば、DCT（Discrete Cosine Transform：離散コサイン変換）、FFT（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）、ウェーブレット変換のような様々な方法を採用することができる。

本実施形態では、埋め込み方法としてDCTを用いて部分情報のビット'０'又はビット'１'を分割画像に埋め込む例を示し、その他の方法については、ここでの説明は省略する。

情報埋め込み部２６は、まず、分割画像における画素の輝度値の分散を測定し、測定結果（分散値）が特定の閾値を下回る場合、その分割画像には、割り当てられた部分情報を埋め込まない。また、情報埋め込み部２６は、測定結果（分散値）が特定の閾値以上の場合、分割画像に対してDCTを行う（周波数変換を行う）。

より具体的には、例えば、部分情報のビット'０'を埋め込む場合には特定係数を+dに、部分情報のビット'１'を埋め込む場合には特定係数を-dに変更し、変更後に逆DCT（逆離散コサイン変換）を行い（逆変換を行い）、分割画像に戻す。

情報埋め込み部２６は、このような処理を、画像P1を分割して生成された全ての分割画像に対して行う。

画像出力部２７は、情報埋め込み部２６により情報が埋め込まれた情報埋込画像P2を出力する。画像出力部２７は、例えば制御部１１と、ネットワークI/F１４、外部記憶装置I/F１５、又は外部装置I/F１６などにより実現される。

記憶部２８は、上記各機能部の処理結果など、前述した一連の処理に用いる各種情報や画像データを記憶する。記憶部２８は、例えば主記憶部１２や補助記憶部１３などにより実現される。

続いて、本実施形態に係る情報埋め込み処理の手順について説明する。図４は、本発明の実施形態１に係る情報埋め込みの基本処理手順の一例を示すフローチャートである。

本実施形態に係る情報処理装置１００は、例えば、補助記憶部１３に格納された情報埋め込み処理を行うプログラムを主記憶部１２であるRAM上に展開（ロード）し、制御部１１で実行する。このとき、以下の処理手順が実行される。

本実施形態に係る情報処理装置１００は、まず、画像入力部２１により情報を埋め込む画像P1を入力（取得）し（Ｓ１０１）、画像分割部２２により、入力された画像P1を複数の画像領域に分割することにより分割画像を取得する（Ｓ１０２）。

次に、情報埋め込み機能は、情報入力部２３により埋込情報Iを入力（取得）し（Ｓ１０３）、情報分割部２４により、入力された埋込情報Iを複数の部分情報に分割する（Ｓ１０４）。

情報処理装置１００は、情報割り当て部２５により、前述した各条件に従い、かつ各式を用いて、所定の方向に位置する分割画像の集合に、埋込情報Iの全ての部分情報を割り当て（Ｓ１０５）、情報埋め込み部２６により、割り当てられた部分情報を、対応付けられた分割画像に埋め込む（Ｓ１０６）。

最後に、情報処理装置１００は、画像出力部２７により、情報埋込画像P2を出力する（Ｓ１０７）。

以上のように、本実施形態に係る情報処理装置１００は、上記に説明した情報埋め込み機能により、情報を埋め込むことができる画像領域が限られている画像データに対しても、埋込情報Iの全ての部分情報が均等に出現するように繰り返し情報を埋め込むことができる。

＜埋め込み情報抽出の主な機能構成及びその動作について＞
ここからは、本実施形態に係る情報処理装置１００において、情報埋込画像P2から埋込情報Iを抽出する機能（埋め込み情報抽出機能）の構成とその動作について説明する。

図５は、本発明の実施形態１に係る埋め込み情報抽出の主な機能構成の一例を示すブロック図である。

図５に示すように、本実施形態に係る情報処理装置１００は、画像入力手段として機能する画像入力部４１、画像分割手段として機能する画像分割部４２、情報抽出手段として機能する情報抽出部４３、情報構成手段として機能する全体情報構成部４４、抽出情報決定手段として機能する抽出情報決定部４５、及び記憶手段として機能する記憶部４６とから構成される。

画像入力部４１は、情報埋込画像P2を入力する。画像入力部２１は、例えば制御部１１と、ネットワークI/F１４、外部記憶装置I/F１５、又は外部装置I/F１６などにより実現される。

画像分割部４２は、画像入力部４１により入力された情報埋込画像P2を、格子状に分割することにより複数の分割画像を取得する。画像分割部２２は、例えば制御部１１により実現される。画像分割部４２は、情報埋め込み機能で入力された画像P1を分割した際の分割数や格子状の分割形状などに従って情報埋込画像P2を分割する。

このとき、画像分割部４２は、取得した各分割画像に対して領域ＩＤを関連付けて、記憶部４６に記憶する。さらに、取得した分割画像の個数も、記憶部４６に記憶する。

情報抽出部４３は、画像分割部４２により分割して生成された分割画像から、情報埋め込み機能により埋め込まれた埋込情報Iの部分情報を抽出する。

情報抽出部４３での埋め込み情報抽出方法は、例えば、情報埋め込み機能が情報を埋め込む際にDCTを行い、部分情報を分割画像に埋め込んでいる場合、同じDCTによって抽出を行う。ここでは、埋め込み情報抽出方法として、DCTを行い、部分情報のビット'０'又はビット'１'が埋め込まれた分割画像から情報を抽出する例を示す。

情報抽出部４３は、まず、分割画像に対してDCTを行う（周波数変換を行う）。例えば、特定のDCT係数が＋dに十分近い場合には、ビット'０'の部分情報を抽出し、特定のDCT係数が−dに十分近い場合には、ビット'１'の部分情報を抽出する。

情報抽出部４３は、このような処理を、情報埋込画像P2を分割して生成された全ての分割画像に対して行う。

全体情報構成部４４及び抽出情報決定部４５は、情報抽出部４３により抽出された部分情報を基に、情報埋込画像P2に埋め込まれた埋込情報Iを生成する。

全体情報構成部４４は、まず、情報埋め込み機能で、分割画像に部分情報を割り当てる際に用いた（式３）と、分割画像の領域ＩＤ（i,j）とを基に、情報抽出部４３により抽出された部分情報の情報ＩＤ（x）を算出する。このとき用いられる（式３）では、情報埋め込み機能と同じ、整数a、b、m、及び分割数Nそれぞれの値が代入されている。全体情報構成部４４は、このような（式３）を用いて、画像分割部４２により記憶部４６に記憶された分割画像の数だけ、部分情報の情報ＩＤ（x）を算出する。

次に、全体情報構成部４４は、情報抽出部４３により抽出された部分情報を、算出した情報ＩＤ毎に分類し、最終的な部分情報を決定するための候補である情報群を構成する。つまり、情報埋込画像P2には、繰り返し情報が埋め込まれているため、同じ情報ＩＤにおいて部分情報の候補となる情報が複数存在することから、全体情報構成部４４は、情報ＩＤ毎に分類された候補情報の中から最終的な部分情報を決定する。

図６は、本発明の実施形態１に係る抽出した部分情報を決定する方法の一例を示す図である。例えば、埋込情報IがN個に分割されている場合、領域ＩＤ（i,j）関連付けられる分割画像から抽出された部分情報を、（式３）から算出した情報ＩＤ（x）の部分情報とする。続いて、図６の「抽出された部分情報」に示すように、抽出された部分情報を、識別番号（＃０〜＃Ｎ−１）である情報ＩＤ毎に分類し、情報埋込画像P2から抽出した全体の情報を構成する。すなわち、情報ＩＤ毎に抽出した情報群を生成する。

このとき、全体情報構成部４４は、全体の情報（抽出した情報群）を、例えばリスト構造により記憶部４６に記憶する。

抽出情報決定部４５は、全体情報構成部４４により記憶部４６に記憶され構成された情報群に対して、情報の内容毎（例えば、抽出された情報量が１bitの場合、ビット'０'やビット'１'など。）に算出した信頼度を基に最終的な部分情報を決定し、その結果を基に最終的な抽出情報、すなわち、情報埋込画像P2に埋め込まれた埋込情報Iを決定する。

抽出情報決定部４５は、情報抽出部４３において、例えば、特定のDCT係数と±dの距離や同じ情報ＩＤで抽出された部分情報の尤度（部分情報が出現する確率）などを算出し、その算出結果を部分情報の信頼度とする。また、抽出情報決定部４５では、例えば、尤度を信頼度とした場合、算出された信頼度を基に、最尤推定法によって情報ＩＤ毎の部分情報を決定し、最終的な抽出情報を決定する。

まず、抽出情報決定部４５は、全体情報構成部４４により記憶部４６に記憶され構成された情報群から、部分情報の情報ＩＤを基に、同じ情報ＩＤで抽出された部分情報の尤度（部分情報が出現する確率）を部分情報の信頼度として算出する。

例えば、図６の「抽出された部分情報」に示す部分情報の識別番号＃０（情報ＩＤ（０））には、１回目に抽出された情報がビット'０'である尤度が（０．８）、２回目に抽出された情報がビット'０'である尤度（０．７）、また、３回目に抽出された情報がビット'１'である尤度が（０．６）、４回目に抽出された情報がビット'１'である尤度（０．７）である尤度の算出結果の例が示されている。このことから、１回目に抽出された情報がビット'１'である尤度は（１−０．８）、２回目に抽出された情報がビット'１'である尤度（１−０．７）、３回目に抽出された情報がビット'０'である尤度（１−０．６）、４回目に抽出された情報がビット'０'である尤度（１−０．７）となる。

続いて、抽出情報決定部４５は、抽出された情報の内容毎の尤度それぞれにおいて抽出回数分乗算し、互いの乗算結果の大小を比較する。その結果、最も乗算結果が大きかった情報を最終的な部分情報とする（最尤推定法）。

例えば、図６の「抽出された部分情報」に示す部分情報の識別番号＃０（情報ＩＤ（０））の場合では、ビット'０'である尤度の乗算結果が0.0672（＝0.8＊0.7＊（1-0.6）＊（1-0.7））となる。また、ビット'１'である尤度の乗算結果が0.0252（＝（1-0.8）＊（1-0.7）＊0.6＊0.7）となる。よって、ビット'０'とビット'１'との乗算結果の大小を比較（0.0672＞0.0252）すると、ビット'０'の方がビット'１'に比べて乗算結果が大きいことから、識別番号＃０（情報ＩＤ（０））の部分情報をビット'０'に決定する。

最後に、抽出情報決定部４５は、抽出した情報の信頼度を基に情報ＩＤ毎の最終的な部分情報を決定することによって、図６の「抽出情報を生成」に示すように、最終的な抽出情報、すなわち、情報埋込画像P2に埋め込まれた埋込情報Iを生成する。

続いて、本実施形態に係る埋め込み情報抽出処理の手順について説明する。図７は、本発明の実施形態１に係る埋め込み情報抽出の基本処理手順の一例を示すフローチャートである。

本実施形態に係る情報処理装置１００は、例えば、補助記憶部１３に格納された埋め込み情報抽出処理を行うプログラムを主記憶部１２であるRAM上に展開（ロード）し、制御部１１で実行する。このとき、以下の処理手順が実行される。

本実施形態に係る情報処理装置１００は、まず、画像入力部４１により情報Iが埋め込まれた情報埋込画像P2を入力（取得）し（Ｓ２０１）、画像分割部４２により、入力された情報埋込画像P2を複数の画像領域に分割することにより分割画像を取得する（Ｓ２０２）。

次に、情報処理装置１００は、情報抽出部４３により、分割画像に対してDCTを行い、情報埋め込み機能により埋め込まれた埋込情報Iの部分情報を抽出する（Ｓ２０３）。

情報処理装置１００は、全体情報構成部４４により、情報埋め込み機能で、分割画像に部分情報を割り当てる際に用いた（式３）と、分割画像の領域ＩＤ（i,j）とを基に、抽出された部分情報の識別番号である情報ＩＤ（x）を算出する。続いて、繰り返し抽出される部分情報を、算出した情報ＩＤ毎に分類し、最終的な部分情報を決定するための候補である情報群を構成する（Ｓ２０４）。

最後に、情報処理装置１００は、抽出情報決定部４５により、全体情報構成部４４により構成された情報群の信頼度である尤度を算出し、算出した信頼度を基に、最尤推定法によって情報ＩＤ毎の部分情報を決定し、最終的な抽出情報を決定する（Ｓ２０５）。

このように、本実施形態に係る情報処理装置１００は、上記に説明した埋め込み情報抽出機能により、抽出した情報の信頼度に基づいて、情報ＩＤ毎に最終的な部分情報を決定することで、情報が繰り返し埋め込まれた情報埋込画像P2から精度良く埋め込んだ埋込情報Iを抽出することができる。

これまでは、本実施形態の一例として、四角格子状の分割画像に対する埋め込み情報の割り当て方法について説明した。

ここからは、複数ページの画像に対する埋め込み情報の割り当て方法や四角格子以外の分割形状における埋め込み情報の割り当て方法について説明する。

＜複数ページの画像に対する埋め込み情報の割り当て方法＞
図８は、本発明の実施形態１の変形例に係る複数ページの分割画像に対して部分情報を割り当てた状態の一例を示す図である。

本変形例では、本実施形態に係る情報埋め込み機能において、部分情報の割り当てを、複数ページにわたって行う。その際に、情報埋め込み機能では、情報割り当て部２５により、（式３）に替えて以下の（式４）を用いて、ページ毎の画像P1における領域ＩＤに位置する分割画像に割り当てる部分情報の情報ＩＤを算出し、記憶部２６により分割画像と部分情報との対応付けを記憶する。
x =（a＊i＋b＊j＋c＊k＋m）mod N ・・・（式４）
この中で示す「k」はページ数であり、所定の整数cは、本実施形態に係る情報埋め込み機能において説明した（条件１）「埋込情報Iの分割数Nと所定の整数cは互いに素である。」を満たす整数値である。

図８には、各ページの分割画像に対して情報割り当て部２５により情報割り当て状態の一例が示されている。

例えば、図８では、画像入力部２１により画像P1が入力されたときのページカウント値k、埋込情報Iの分割数N=１７、（条件１）及び（条件２）を満たす整数a＝５、b＝３、c＝２、及び任意の整数m＝０を基に、（式４）を用いて、kページ目の画像P1における領域ＩＤ（i,j）に位置する分割画像に割り当てる部分情報の情報ＩＤ（x）を算出する。

情報割り当て部２５は、kページ目の領域ＩＤ（i,j）が関連付けられた分割画像と、情報ＩＤ（x）が関連付けられた部分情報とを対応付ける。これにより、分割画像の集合に対する情報割り当てを行う。

例えば、１ページ目の領域ＩＤ（１,１）の分割画像には、情報ＩＤ（８）に関連付けられた部分情報が割り当てられ、２ページ目の領域ＩＤ（１,１）の分割画像には、情報ＩＤ（１０）に関連付けられた部分情報が割り当てられる。

このようにして、情報割り当て部２５は、１７ページ目までの同じ領域ＩＤ（i,j）に対して、埋込情報Iの全ての部分情報が出現するように割り当てる。

また、ページ毎に同じ領域ＩＤ（i,j）にあたる分割画像それぞれにおいて、各分割画像に割り当てられた部分情報の並び（各ページの同じ位置にあたる分割画像に出現する部分情報の順番）が異なる。

このように、本変形例に係る情報割り当て部２５は、（式４）を用いて、複数ページにわたり分割画像に部分情報を割り当てることで、ページ毎で同じ位置（同一領域ＩＤ（i,j））の分割画像に、埋込情報Iの全ての部分情報を平均的に割り当てる。

よって、本変形例に係る情報割り当て部２５では、埋込情報Iの全ての部分情報を、複数ページにわたって均等に割り当てることができ、各部分情報の抽出精度を向上することができる。このような部分情報の割り当て方法は、例えば、プレゼンテーション資料など同一位置に同じ文字や図形が存在する文書画像において、均等に情報を埋め込むことができる。また、複数ページにわたり情報を埋め込むため、埋め込む情報量を増加させることができ、埋込情報Iの抽出精度の向上に繋がる。

＜四角格子以外の分割形状における埋め込み情報の割り当て方法＞
図９は、本発明の実施形態１の変形例に係る三角形の分割画像に対して部分情報を割り当てた状態の一例を示す図である。

図９には、画像分割部２２により、画像P1が三角格子状に分割された場合の一例が示されている。まず、図中の三角形の中の（i,j）は、分割画像の領域ＩＤを示しており、その下に書かれた数字は、割り当てる部分情報の情報ＩＤを示している。

図９では、埋込情報Iの分割数N=５、（条件１）及び（条件２）を満たす整数a＝３、b＝４、及び任意の整数m＝０を基に、（式３）を用いて算出された部分情報の情報ＩＤ（x）が、対応する領域ＩＤ（i,j）に位置する三角格子状の分割画像に割り当てられている。

図１０は、本発明の実施形態１の変形例に係る極座標上の分割画像に対して部分情報を割り当てた状態の一例を示す図である。

図１０には、画像分割部２２により、画像P1が極座標に従って分割された場合の一例が示されている。

図１０では、埋込情報Iの分割数N=４、（条件１）及び（条件２）を満たす整数a＝１、b＝３、及び任意の整数m＝０を基に、（式３）を用いて算出された部分情報の情報ＩＤ（x）が、対応する領域ＩＤ（i,j）に位置する極座標上の分割画像に割り当てられている。

本変形例に示すように、画像P1の分割方法は任意であり、分割方法と分割画像の識別番号である領域ＩＤ（i,j）の割り当てにより、領域ＩＤ（i,j）の座標軸方向に全ての部分情報を出現させることができる。すなわち、埋め込み対象の画像P1の埋め込み可能な領域の出現パターンに適するように領域分割・座標（i,j）の割り当てを行えばよい。

また、上記例の領域ＩＤ（i,j）は、連続的に変化しているが、明確な座標を設けず、不連続に変化してもよい。また、全ての分割画像が同じ形状である必要もない。さらに、領域分割する空間が、画像P1の画素空間でなく、周波数空間であってもよい。

＜情報埋め込み・埋め込み情報抽出機能を有する情報処理システムについて＞
本実施形態に係る情報埋め込み・埋め込み情報抽出機能を有する情報処理装置１００が接続された情報処理システムについて説明する。

図１１は、本発明の実施形態１に係るシステム構成の一例を示す図である。図１１に示す情報処理システムは、本実施形態に係る情報埋め込み・埋め込み情報抽出機能を有する端末（情報処理装置）PC_１と、情報を埋め込む画像P1や情報埋込画像P2などを読み取るスキャナ（画像読み取り装置）SCNが接続された端末PC₂と、埋込情報Iを入力する端末PC_nと、情報埋込画像P2を出力するプリンタ（画像形成装置）PRNとから構成されている。また、それぞれの装置が、有線及び無線回線により構築されたLAN（Local Area Network）やWAN（Wide Area Network）などのネットワーク（データ通信網）９０に接続されている。

このように、埋込情報Iの入力機能、情報を埋め込む画像P1及び情報埋込画像P2の入力機能を、１台の情報処理装置１００が有していなくても、本実施形態に係る情報埋め込み・埋め込み情報抽出機能を実現することができる。

さらに、上記例では、本実施形態に係る情報埋め込み・埋め込み情報抽出機能を１台の情報処理装置１００が有している例を挙げたが、情報埋め込み機能と埋め込み情報抽出機能とを別々の情報処理装置１００が有している構成であってもよい。

＜まとめ＞
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、本実施形態に係る情報処理装置１００は、分割された画像P1の所定の方向に位置する分割画像に、埋込情報Iの全ての部分情報を割り当てることができる。

よって、一般の文書画像のような情報を埋め込むことができる画像領域が限られている画像P1に対しても、埋込情報Iの全ての部分情報が均等に出現するように情報を埋め込むことができる。

また、本発明の第１の実施形態によれば、本実施形態に係る情報処理装置１００は、抽出した情報の信頼度に基づいて、部分情報の識別番号である情報ＩＤ毎に最終的な部分情報を決定し、情報埋込画像P2に埋め込まれた埋込情報Iを生成することができる。

よって、情報埋込画像P2から精度良く埋込情報Iを抽出することができる。

［第２の実施形態（実施形態２）］
本実施形態に係る情報処理装置は、情報が埋め込まれた画像の回転を考慮して、90度単位で画像回転した場合に対応した情報埋め込み機能及び埋め込み情報抽出機能を実現する。

以下に、本実施形態に係る情報処理装置についての説明を行うが、第１の実施形態と本実施形態との違いは、情報が埋め込まれた画像の回転（90度単位）に対応して、情報を埋め込むことができる画像領域が限られている画像に対しても繰り返し情報を埋め込み、情報が繰り返し埋め込まれた画像から精度良く埋め込んだ情報を抽出することができる点である。よって、本実施形態において、第１の実施形態と同一の事項については、同一図面及び同一符号を用いて、その説明は省略する。

＜90度単位の画像回転に対応した情報埋め込みの主な機能を構成する手段について＞
本実施形態に係る情報処理装置１００は、第１の実施形態と同一構成の情報埋め込み機能を有しており、第１の実施形態と異なる点は、90度単位の画像回転に対応した部分情報割り当てを行う情報割り当て部２５である。

では、本実施形態に係る情報割り当て部２５について説明する。

図１２は、本発明の実施形態２に係る部分情報を割り当てた画像が90度単位で回転した状態の一例（その１）を示す図である。

本実施形態に係る情報割り当て部２５は、画像P1における領域ＩＤ（i,j）に位置する分割画像に対して、（式３）を用いて算出した情報ＩＤ（x）の部分情報を割り当てる点について、第１の実施形態と同様である。しかし、90度単位の画像回転に対応するため、第１の実施形態に示した（式３）の「所定の整数a、b」の決定方法（整数a、bが満たす条件）が異なっている。

情報割り当て部２５における「所定の整数a、b」は、以下の条件を満たす整数である。
［条件１］ 整数a又はbの少なくとも一方は、分割数Nと「互いに素」である。
［条件２］ 以下の（式５）が成り立つこと。
0＝（a² ＋ b²）（mod）N ・・・（式５）
情報割り当て部２５では、（条件１）及び（条件２）を満たす整数a、b、整数m、及び分割数Nそれぞれの値が代入された（式３）と、分割画像の領域ＩＤ（i,j）とを基に、分割画像に割り当てる部分情報の情報ＩＤ（x）を算出する。

図１２には、分割画像に対して情報割り当て部２５による情報割り当て状態の一例が示されている。

例えば、図１２では、埋込情報Iの分割数N=１７、（条件１）及び（条件２）を満たす整数a＝５、b＝３、及び任意の整数m＝０を基に、（式３）を用いて、画像P1における領域ＩＤ（i,j）に位置する分割画像に割り当てる部分情報の情報ＩＤ（x）を算出する。

情報割り当て部２５は、領域ＩＤ（i,j）が関連付けられた分割画像と、情報ＩＤ（x）が関連付けられた部分情報とを対応付ける。これにより、分割画像の集合に対する情報割り当てを行う。

また、情報割り当て部２５は、図１２の情報割り当て状態「回転角度0度」に示すように、上記各条件を満たす（式３）を用いて算出した情報ＩＤの部分情報を、対応する領域ＩＤの分割画像に割り当てることにより、情報埋込画像P2が90度単位で回転しても、二次元空間座標において、部分情報が埋め込まれた分割画像の相対的な位置が変化しないように、分割画像に部分情報を割り当てることができる。

例えば、「回転角度0度」の例を見ると、領域ＩＤ（３，５）、（４，４）、（５，３）に位置する３つの分割画像には、埋込情報Iにおける情報ＩＤ（１３）、（１５）、（０）の部分情報が割り当てられる。それに対して、「回転角度90度（反時計回り）」の例を見ると、領域ＩＤ（３，３）、（４，４）、（５，５）に位置する３つの分割画像に、「回転角度0度」ときと同じ情報ＩＤの部分情報が割り当てられている。

これによって、本実施形態に係る情報処理装置１００は、上記に説明した情報割り当て部２５により、分割された画像P1における所定の方向に位置する分割画像の集合に対して、埋込情報Iの全ての部分情報を割り当て、さらに、情報埋込画像P2が90度単位で回転した場合においても、埋込情報Iの全ての部分情報を精度良く抽出することができるように、分割画像に部分情報を割り当てることができる。

＜90度単位の画像回転に対応した埋め込み情報抽出の主な機能を構成する手段について＞
本実施形態に係る埋め込み情報処理装置１００は、第１の実施形態と同一構成の情報埋め込み機能を有しており、第１の実施形態と異なる点は、90度単位の画像回転に対応した埋込情報Iの生成を行う全体情報構成部４４及び抽出情報決定部４５である。

では、本実施形態に係る全体情報構成部４４及び抽出情報決定部４５について説明する。

図１３は、本発明の実施形態２に係る90度単位での画像回転に対応して抽出した部分情報を決定する方法の一例（その１）を示す図である。

本実施形態に係る全体情報構成部４４及び抽出情報決定部４５は、抽出された部分情報を基に、情報埋込画像P2に埋め込まれた埋込情報Iを生成する点について、第１の実施形態と同様である。しかし、90度単位の画像回転に対応するため、第１の実施形態に示した（式３）を用いて抽出された部分情報の情報ＩＤ（x）を算出する方法が異なっている。

まず、全体情報構成部４４は、0度、90度、180度、及び270度の各回転を想定し、回転後の情報埋込画像P2から抽出される部分情報の情報ＩＤ（x）を、以下に示す計算式により算出する。
0度回転の場合 ：x =（a＊i＋b＊j＋m）mod N ・・・（式６−１）
90度回転の場合 ：x =（b＊i−a＊j＋m）mod N ・・・（式６−２）
180度回転の場合 ：x =（−a＊i−b＊j＋m）mod N ・・・（式６−３）
270度回転の場合 ：x =（−b＊i＋a＊j＋m）mod N ・・・（式６−４）
全体情報構成部４４では、まず、上記に挙げる（式６−１）〜（式６−４）と、分割画像の領域ＩＤ（i,j）とを基に、情報埋込画像P2が0度回転、90度回転、180度回転、及び270度回転の場合に抽出される部分情報の情報ＩＤ（x）それぞれの値を算出する。次に、全体情報構成部４４は、繰り返し抽出される部分情報を、算出した情報ＩＤ毎に分類し、最終的な部分情報を決定するための候補である情報群を、想定した４つの回転パターン毎に構成する。

その結果、抽出情報決定部４５が、抽出した情報の信頼度を基に、情報ＩＤ毎の最終的な部分情報を決定し、図１３の「候補となる抽出情報」に示すように、４つの回転パターンに対応する最終的な抽出情報を生成する。すなわち、0度回転を想定した第１の抽出情報、90度回転を想定した第２の抽出情報、180度回転を想定した第３の抽出情報、及び270度回転を想定した第４の抽出情報の4つの情報系列を生成する。

このように、本実施形態では、90度単位での4つの回転パターンを想定しているため、複数の抽出情報が生成される。

そこで、本実施形態に係る抽出情報決定部４５では、生成された４つの情報系列のうち、最も信頼度が高い情報系列を最終的な抽出情報とする。そのため、本実施形態では、例えば、情報埋め込み部２６において、埋め込む部分情報に特定の信号を付加し（部分情報の下位１bitに決められた情報'０'又は'１'を付加）、その部分情報を抽出した際の特定信号の再現率を情報系列毎の信頼度とし、最終的な抽出情報とする。

図１３の「候補となる抽出情報」に示す４つの情報系列（第１〜第４の抽出情報）の場合では、第１の抽出情報における特定信号の再現率が（０．２８７）、第２の抽出情報における特定信号の再現率が（０．２１１）、第３の抽出情報における特定信号の再現率が（０．２５２）、第４の抽出情報における特定信号の再現率が（０．６７２）となっている。

よって、４つの情報系列における特定信号の再現率の大小を比較（0.672＞0.287＞0.252＞0.211）すると、第４の抽出情報における特定信号の再現率が最も高いことから、図１３の「最終的な抽出情報の生成」に示すように、最終的な抽出情報を第４の抽出情報に決定する。

このように、本実施形態に係る情報処理装置１００は、上記に説明した全体情報構成部４４及び抽出情報決定部４５により、90単位で回転した情報埋込画像P2から４つの回転パターンを想定した情報を抽出し、抽出した４つの情報系列の信頼度に基づいて最終的な抽出情報を決定することで、情報埋込画像P2が90度単位で回転した場合においても、精度良く埋め込んだ埋込情報Iを抽出することができる。

＜90度単位の画像回転に対応した埋め込み情報を抽出する処理手順について＞
図１３で説明した本実施形態に係る全体情報構成部４４及び抽出情報決定部４５の具体的な処理手順について説明する。

図１４は、本発明の実施形態２に係る90度単位での画像回転に対応して最終的な部分情報を決定するため情報群を構成する処理手順の一例を示すフローチャートである。図１４に示す処理手順は、図７に示したＳ２０４にあたる。

本実施形態に係る情報処理装置１００は、分割された情報埋込画像P2の領域ＩＤ（i,j）に位置する分割画像を選択する（Ｓ３０１）。

次に、情報処理装置１００は、情報埋め込み機能と同じ、整数a、b、m、及び埋込情報Iの分割数Nそれぞれの値が代入された（式６−１）を用いて、分割画像の領域ＩＤ（i,j）を基に、分割画像から抽出された、0度回転を想定した部分情報の情報ＩＤ（x）を算出する（Ｓ３０２）。

次に、情報処理装置１００は、（式６−２）を用いて、分割画像の領域ＩＤ（i,j）を基に、分割画像から抽出された、90度回転を想定した部分情報の情報ＩＤ（x）を算出する（Ｓ３０３）。

次に、情報処理装置１００は、（式６−３）を用いて、分割画像の領域ＩＤ（i,j）を基に、分割画像から抽出された、180度回転を想定した部分情報の情報ＩＤ（x）を算出する（Ｓ３０４）。

次に、情報処理装置１００は、（式６−４）を用いて、分割画像の領域ＩＤ（i,j）を基に、分割画像から抽出された、270度回転を想定した部分情報の情報ＩＤ（x）を算出する（Ｓ３０５）。

情報処理装置１００は、抽出された情報を情報ＩＤ毎に分類し、最終的な部分情報を決定するための候補である情報群を、４つの回転パターン毎に構成する。このとき、情報ＩＤ毎に重複した、最終的な部分情報を決定するための候補である情報は、例えばリスト構造などにより記憶部４６に記憶される。

情報処理装置１００は、情報埋込画像P2を分割して生成された全ての分割画像を選択したか否かを判定する（Ｓ３０６）。

情報処理装置１００は、全ての分割画像を選択した場合（Ｓ３０６がYESの場合）、情報埋込画像P2に対して、埋め込まれた部分情報の抽出が終了したとみなし処理を終える。

また、情報処理装置１００は、全ての分割画像を選択していない場合（Ｓ３０６がNOの場合）、全ての分割画像を選択するまで、選択していない分割画像に対してＳ３０２〜Ｓ３０５の処理を行う。

図１５は、本発明の実施形態２に係る90度単位での画像回転に対応して、生成された複数の抽出情報のうち、最終的な抽出情報を決定する処理手順の一例（その１）を示すフローチャートである。図１５に示す処理手順は、図７に示したＳ２０５にあたる。

本実施形態に係る情報処理装置１００は、４つの回転パターン毎に構成された最終的な部分情報を決定するための候補である情報群（情報系列）を選択する（Ｓ４０１）。

次に、情報処理装置１００は、選択された情報系列における部分情報の情報ＩＤ（x）を選択する（Ｓ４０２）。

次に、情報処理装置１００は、選択された情報ＩＤ（x）の最終的な部分情報を決定するための候補である複数の情報において、情報の内容毎（例えば、抽出された情報量が１bitの場合、ビット'０'やビット'１'など。）の尤度それぞれを抽出回数分乗算する（Ｓ４０３）。

情報処理装置１００は、異なる情報の内容の乗算結果の大小を比較し、乗算結果が大きい方の情報の内容を、最終的な部分情報として決定する（Ｓ４０４）。

情報処理装置１００は、情報埋込画像P2に埋め込まれた埋込情報Iの全ての部分情報の情報ＩＤ（x）を選択したか否かを判定する（Ｓ４０５）。

情報処理装置１００は、全ての部分情報の情報ＩＤ（x）を選択していない場合（Ｓ４０５がNOの場合）、全ての部分情報の情報ＩＤ（x）を選択するまで、選択していない情報ＩＤ（x）の部分情報に対してＳ４０３及びＳ４０４の処理を行う。

また、情報処理装置１００は、全ての部分情報の情報ＩＤ（x）を選択した場合（Ｓ４０５がYESの場合）、情報ＩＤ毎に最終的な部分情報が決定し、４つの情報系列のうち、１つの抽出情報を生成したとみなし、生成した抽出情報における特定信号の再現率を算出する（Ｓ４０６）。

次に、情報処理装置１００は、４つの情報系列全てを選択したか否かを判定する（Ｓ４０７）。

情報処理装置１００は、４つの情報系列全てを選択していない場合（Ｓ４０７がNOの場合）、４つの情報系列全てを選択するまで、選択していない情報系列に対してＳ４０２〜Ｓ４０６の処理を行う。

また、情報処理装置１００は、４つの情報系列全てを選択した場合（Ｓ４０７がYESの場合）、４つの抽出情報における特定信号の再現率を情報系列毎に比較し、その結果、最も再現率が高い抽出情報を最終的な抽出情報とする（Ｓ４０８）。

＜90度単位の画像回転に対応した情報埋め込みの主な機能を構成する手段についての変形例＞
ここからは、本実施形態に係る情報埋め込み機能の変形例について説明する。

図１６は、本発明の実施形態２の変形例に係る部分情報を割り当てた画像が90度単位で回転した状態の一例（その２）を示す図である。

情報埋め込み機能において、本変形例と本実施形態が異なる点は、情報割り当て部２５における、90度単位の画像回転に対応するための（式１）の「所定の整数a、b」の決定方法（整数a、bが満たす条件）である。

本変形例に係る情報割り当て部２５における「所定の整数a、b」は、以下の条件を満たす整数である。
［条件１］ 整数a又はbの少なくとも一方は、分割数Nと「互いに素」である。
［条件２'］ 埋込情報Iの分割数Nと所定の整数aの二乗と所定の整数bの二乗との和（a² ＋ b²）は、「互いに素」である。

情報割り当て部２５では、（条件１）及び（条件２'）を満たす整数a、b、整数m、及び分割数Nそれぞれの値が代入された（式３）と、分割画像の領域ＩＤ（i,j）とを基に、分割画像に割り当てる部分情報の情報ＩＤ（x）を算出する。

図１６には、分割画像に対して情報割り当て部２５による情報割り当て状態の一例が示されている。

例えば、図１６では、埋込情報Iの分割数N=１３、（条件１）及び（条件２'）を満たす整数a＝５、b＝３、及び任意の整数m＝０を基に、（式３）を用いて、画像P1における領域ＩＤ（i,j）に位置する分割画像に割り当てる部分情報の情報ＩＤ（x）を算出する。

情報割り当て部２５は、領域ＩＤ（i,j）が関連付けられた分割画像と、情報ＩＤ（x）が関連付けられた部分情報とを対応付ける。これにより、分割画像の集合に対する情報割り当てを行う。

また、情報割り当て部２５は、図１６の情報割り当て状態「回転角度0度」に示すように、上記各条件を満たす（式１）を用いて算出した情報ＩＤの部分情報を、対応する領域ＩＤの分割画像に割り当てることにより、情報埋込画像P2が90度単位で回転した場合、二次元空間座標において、回転前の同じ情報ＩＤの部分情報の配置を同じ配置に、埋込情報Iの全ての部分情報が出現するように、分割画像に部分情報を割り当てることができる。

例えば、「回転角度0度」の例を見ると、領域ＩＤ（０，０）、（２，１）、（４，２）、（６，３）、（８，４）に位置する５つの分割画像には、埋込情報Iにおける情報ＩＤ（０）の部分情報が割り当てられる。それに対して、「回転角度90度（反時計回り）」の例を見ると、領域ＩＤ（０，０）、（２，１）、（４，２）、（６，３）、（８，４）に位置する５つの分割画像に、情報ＩＤ（１１）、（１０）、（９）、（８）、（７）の部分情報が割り当てられている。

これによって、本変形例に係る情報埋め込み機能は、上記に説明した情報割り当て部２５により、分割された画像P1における所定の方向に位置する分割画像の集合に対して、埋込情報Iの全ての部分情報を割り当て、さらに、情報埋込画像P2が90度単位で回転した場合においても、回転前の同じ情報ＩＤの部分情報の配置と同じ配置に、埋込情報Iの全ての部分情報が出現するように、分割画像に部分情報を割り当てることでき、埋込情報Iの全ての部分情報を精度良く抽出することができるように、分割画像に部分情報を割り当てることができる。

＜90度単位の画像回転に対応した埋め込み情報抽出の主な機能を構成する手段についての変形例＞
次に、本実施形態に係る埋め込み情報抽出機能の変形例について説明する。

図１７は、本発明の実施形態２の変形例に係る90度単位での画像回転に対応して抽出した部分情報を決定する方法の一例（その２）を示す図である。

埋め込み情報抽出機能において、本変形例と本実施形態が異なる点は、第１〜第４の抽出情報である各情報系列から、最終的な抽出情報を決定する方法である。そのため、本変形例における第１〜第４の抽出情報を生成するまでの処理手順については、本実施形態と同じである。

図１７に示した90度単位での回転後の部分情報の配置からも分かるように、90度及び270度回転した情報埋込画像P2において、埋込情報Iにビット'０'又はビット'１'が同じ程度存在する場合、部分情報の割り当て順が異なるものの、回転前の同じ情報ＩＤに関連付けられた部分情報の配置を辿って行くと、埋込情報Iの全ての部分情報が出現する。

そのため、情報ＩＤ毎にまとめられた、最終的な部分情報を決定するための情報の信頼度（例えば、ビット又'０'又はビット'１'の尤度など。）が極めて低くなる。その結果、90度及び270度を想定した抽出情報の信頼度、すなわち、第２及び第４の抽出情報の信頼度（各部分情報の尤度の積など。）も低くなる。

本変形例に係る抽出情報決定部４５では、上記の点を利用して、図１７に示すように、まず、各90度単位の回転を想定した４つの情報系列である第１〜第４の抽出情報のうち、各抽出情報の信頼度（Ａ）を基に、第１及び第３の抽出情報（グループ１）であるか、又は第２及び第４の抽出情報（グループ２）であるかを判断し、２つの抽出情報に絞り込む。つまり、抽出情報決定部４５は、第１〜第４の抽出情報の信頼度のうち、グループ１とグループ２の信頼度（Ａ）の大小を比較し、信頼度（Ａ）が大きいグループに絞り込む。

次に、抽出情報決定部４５では、本実施形態で説明した、抽出情報の信頼度（Ｂ）を特定信号の再現率とし、最も信頼度が高い抽出情報を最終的な抽出情報をする方法を、絞り込んだ２つの抽出情報に対して行い抽出情報を決定する。

図１７の「候補となる抽出情報」に示す４つの情報系列（第１〜第４の抽出情報）の場合では、第１及び第３の抽出情報における信頼度（Ａ１，Ａ３）が0.0119、第２及び第４の抽出情報における信頼度（Ａ２，Ａ４）が0.0457となっている。

よって、４つの情報系列における信頼度（Ａ）の大小を比較（0.0119＜0.0457）すると、第２及び第４の抽出情報における信頼度（Ａ２，Ａ４）が大きいことから、まず、第２及び第４の抽出情報に絞られる。

次に、第２の抽出情報における特定信号の再現率（Ｂ２）が0.432、第４の抽出情報における特定信号の再現率（Ｂ４）が0.677となっている。

よって、第２の抽出情報における特定信号の再現率（Ｂ２）と第４の抽出情報における特定信号の再現率（Ｂ４）の大小を比較（0.432＜0.677）すると、第４の抽出情報における特定信号の再現率（Ｂ４）が大きいことから、図１７の「最終的な抽出情報の生成」に示すように、最終的な抽出情報を第４の抽出情報に決定する。

このように、本変形例に係る情報処理装置１００は、上記に説明した抽出情報決定部４５により、90単位で回転した情報埋込画像P2から４つの回転パターンを想定した情報を抽出し、抽出した４つの情報系列の信頼度に基づいて最終的な抽出情報を決定することで、情報埋込画像P2が90度単位で回転した場合においても、精度良く埋込情報Iを抽出することができる。

また、本変形例に挙げる方法を行うためには、埋込情報Iにビット'０'又はビット'１'とが均等に出現するように符号化を調整する必要がある。しかし、本変形例では、情報系列の絞り込みに部分情報の配置の特性を利用しているため、90度単位の回転角の判定の他の手法への依存性を低く機能を実現することができる。

＜90度単位の画像回転に対応した埋め込み情報を抽出する処理手順についての変形例＞
本変形例に係る抽出情報決定部４５の具体的な処理手順について説明する。また、本変形例に係る全体情報構成部４４の処理手順（図７に示したＳ２０４にあたる処理手順）については、図１５に示す処理手順と同じであるため説明を省略する。

図１８は、本発明の実施形態２の変形例に係る90度単位での画像回転に対応して、生成された複数の抽出情報のうち、最終的な抽出情報を決定する処理手順の一例（その２）を示すフローチャートである。図１８に示す処理手順は、図７に示したＳ２０５にあたる。

本変形例に係る情報処理装置１００は、４つの回転パターン毎に構成された最終的な部分情報を決定するための候補である情報群（情報系列）を選択する（Ｓ５０１）。

次に、情報処理装置１００は、選択された情報系列における部分情報の情報ＩＤ（x）を選択する（Ｓ５０２）。

次に、情報処理装置１００は、選択された情報ＩＤ（x）の最終的な部分情報を決定するための候補である複数の情報において、情報の内容毎（例えば、抽出された情報量が１bitの場合、ビット'０'やビット'１'など。）の尤度それぞれを抽出回数分乗算する（Ｓ５０３）。

情報処理装置１００は、異なる情報の内容に対応する乗算結果の大小を比較し、乗算結果が大きい方の情報の内容を、最終的な部分情報として決定する（Ｓ５０４）。

情報処理装置１００は、情報埋込画像P2に埋め込まれた埋込情報Iの全ての部分情報の情報ＩＤ（x）を選択したか否かを判定する（Ｓ５０５）。

情報処理装置１００は、全ての部分情報の情報ＩＤ（x）を選択していない場合（Ｓ８０５がNOの場合）、全ての部分情報の情報ＩＤ（x）を選択するまで、選択していない情報ＩＤ（x）の部分情報に対してＳ５０３及びＳ５０４の処理を行う。

また、情報処理装置１００は、全ての部分情報の情報ＩＤ（x）を選択した場合（Ｓ５０５がYESの場合）、情報ＩＤ毎に最終的な部分情報が決定し、４つの情報系列のうち、１つの抽出情報を生成したとみなし、生成した抽出情報における信頼度（Ａ）を算出する（Ｓ５０６）。ここで算出する信頼度（Ａ）は、例えば、各部分情報におけるビット'０'又はビット'１'の尤度の積などである。

次に、情報処理装置１００は、４つの情報系列全てを選択したか否かを判定する（Ｓ５０７）。

情報処理装置１００は、４つの情報系列全てを選択していない場合（Ｓ５０７がNOの場合）、４つの情報系列全てを選択するまで、選択していない情報系列に対してＳ５０２〜Ｓ５０６の処理を行う。

また、情報処理装置１００は、４つの情報系列全てを選択した場合（Ｓ５０７がYESの場合）、４つの抽出情報における信頼度（Ａ）を情報系列毎に比較し、その結果、信頼度が高い２つの抽出情報を選択する（Ｓ５０８）。

次に、情報処理装置１００は、選択した２つの抽出情報に対して、各抽出情報における特定信号の再現率（Ｂ）を算出する（Ｓ５０９）。

情報処理装置１００は、算出した２つの抽出情報における特定信号の再現率を情報系列毎に比較し、その結果、最も再現率が高い抽出情報を最終的な抽出情報とする（Ｓ５１０）。

＜まとめ＞
以上のように、本発明の第２の実施形態によれば、本実施形態に係る情報処理装置１００は、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、本発明の第２の実施形態によれば、本実施形態に係る情報処理装置１００は、90単位で回転した情報埋込画像P2から４つの回転パターンを想定した情報を抽出し、抽出した４つの情報系列の信頼度に基づいて最終的な抽出情報を決定することで、情報埋込画像P2が90度単位で回転した場合においても、精度良く埋め込んだ埋込情報Iを抽出することができる。

ところで、上記各実施形態に係る情報埋め込み機能及び埋め込み情報抽出機能は、前述した各処理手順を、情報処理装置１００が備える動作環境（プラットフォーム）にあったプログラミング言語でコード化したプログラムを制御部１１で実行することで実現することができる。よって、本発明の各実施形態に係る情報埋め込み機能及び埋め込み情報抽出機能を実現するプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納することができる。

各実施形態に基づき本発明の説明を行った情報埋め込み・埋め込み情報抽出機能は、静止画像に限らず、動画や音声、テキストなどのマルチメディアコンテンツに対して適用することができる。

例えば、動画に情報を埋め込む場合には、縦・横・時間の三次元の空間で分割し、三次元の識別子を付す。特定の整数ベクトルθとの内積に整数mを加算し、埋込情報Iの分割数Nで割った剰余番目の部分情報を割り当てる。このとき、埋込情報Iの分割数Nとθの各要素が互いに素であれば、その識別子の座標軸に沿った方向に全ての部分情報が出現する。

また、音声に情報を埋め込む場合には、時間と周波数の二次元空間上で分割し、二次元の識別子を作成し、埋込情報Iを割り当てる方法が考えられる。

また、テキスト文書に情報を埋め込む場合には、章−節−項−文−単語と言ったツリー構造に対して階層数次元の識別子を付し、埋込情報Iを割り当てる方法が考えられる。

動画、音声、テキストなどが混在するマルチメディアコンテンツにおいても、各コンテンツ種の違いを表す識別子を一次元加え、コンテンツ種の違うコンテンツ内でユニークな識別子を構成して、各実施形態に係る情報埋め込み・埋め込み情報抽出機能を適用することができる。

最後に、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記各実施形態に挙げた形状や構成に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した要件に、本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、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り、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

本発明の実施形態１に係る情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態１に係る情報埋め込みの主な機能構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る分割画像に対して部分情報を割り当てた状態の一例を示す図である。 本発明の実施形態１に係る情報埋め込みの基本処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態１に係る埋め込み情報抽出の主な機能構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る抽出した部分情報を決定する方法の一例を示す図である。 本発明の実施形態１に係る埋め込み情報抽出の基本処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態１の変形例に係る複数ページの分割画像に対して部分情報を割り当てた状態の一例を示す図である。 本発明の実施形態１の変形例に係る三角形の分割画像に対して部分情報を割り当てた状態の一例を示す図である。 本発明の実施形態１の変形例に係る極座標上の分割画像に対して部分情報を割り当てた状態の一例を示す図である。 本発明の実施形態１の変形例に係るシステム構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態２に係る部分情報を割り当てた画像が90度単位で回転した状態の一例（その１）を示す図である。 本発明の実施形態２に係る90度単位での画像回転に対応して抽出した部分情報を決定する方法の一例（その１）を示す図である。 本発明の実施形態２に係る90度単位での画像回転に対応して最終的な部分情報を決定するため情報群を構成する処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る90度単位での画像回転に対応して、生成された複数の抽出情報のうち、最終的な抽出情報を決定する処理手順の一例（その１）を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２の変形例に係る部分情報を割り当てた画像が90度単位で回転した状態の一例（その２）を示す図である。 本発明の実施形態２の変形例に係る90度単位での画像回転に対応して抽出した部分情報を決定する方法の一例（その２）を示す図である。 本発明の実施形態２の変形例に係る90度単位での画像回転に対応して、生成された複数の抽出情報のうち、最終的な抽出情報を決定する処理手順の一例（その２）を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ 制御部（CPU）
１２ 主記憶部（ROM,RAM）
１３ 補助記憶部（HD）
１４ ネットワークI/F
１５ 外部記憶装置I/F
１６ 外部装置I/F
１７ 出力装置I/F
１８ 入力装置I/F
２１ 画像入力部
２２ 画像分割部
２３ 情報入力部
２４ 情報分割部
２５ 情報割り当て部
２６ 情報埋め込み部
２７ 画像出力部
２８ 記憶部
４１ 画像入力部
４２ 画像分割部
４３ 情報抽出部
４４ 全体情報構成部
４５ 抽出情報決定部
４６ 記憶部
９０ ネットワーク
１００ 情報処理装置（情報埋め込み側、埋め込み情報抽出側）
P1 画像（情報を埋め込む前の画像）
P2 情報埋込画像
I 埋込情報
PCn 端末（情報処理装置）
PRN プリンタ（画像形成装置）
SCN スキャナ（画像読み取り装置）

Claims (11)

1. 複数の部分情報に分割された所定の情報を画像に埋め込む情報処理装置であって、
   前記画像を格子状に分割し、複数の分割画像を取得する画像分割手段と、
   前記画像分割手段により分割された分割画像に前記部分情報を割り当てる情報割り当て手段と、
   前記情報割り当て手段により割り当てられた部分情報を前記分割画像に埋め込む情報埋め込み手段とを有し、
   前記情報割り当て手段は、
   所定の方向に位置する分割画像の集合に対して、全ての部分情報を割り当て、さらに、前記所定の情報を画像に埋め込むたびにランダムに変わる任意の整数を用いて、前記分割画像に対応付ける前記部分情報を決定することを特徴とする情報処理装置。
2. 前記情報割り当て手段は、
   互いに異なる方向に位置する分割画像の集合それぞれに対して、全ての部分情報を割り当てることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記画像分割手段は、前記画像を四角格子状に分割し、
   前記情報割り当て手段は、
   前記画像の格子を構成する行又は列方向に位置する分割画像の集合に対して、全ての部分情報を割り当てることを特徴とする請求項１又は２に記載の情報処理装置。
4. 前記情報割り当て手段は、
   前記集合に対して各部分情報を複数回割り当てる一方、全ての部分情報を連続した分割画像に割り当てることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の情報処理装置。
5. 前記画像分割手段は、
   分割された部分情報の分割数と同数、又は分割数より多くの分割画像を取得することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の情報処理装置。
6. 複数の部分情報に分割された所定の情報を画像に埋め込む情報処理方法であって、
   前記画像を格子状に分割し、複数の分割画像を取得する画像分割手順と、
   前記画像分割手順により分割された分割画像のうち、所定の方向に位置する分割画像の集合に対し、全ての部分情報を割り当てる情報割り当て手順であって、前記分割画像に対応付ける前記部分情報を決定するために、前記所定の情報を画像に埋め込むたびにランダムに変わる任意の整数を用いる、情報割り当て手順と、
   前記情報割り当て手順により割り当てられた部分情報を前記分割画像に埋め込む情報埋め込み手順とを有することを特徴とする情報処理方法。
7. 前記情報割り当て手順は、
   互いに異なる方向に位置する分割画像の集合それぞれに対して、全ての部分情報を割り当てることを特徴とする請求項６に記載の情報処理方法。
8. 前記画像分割手順は、前記画像を四角格子状に分割し、
   前記情報割り当て手順は、
   前記画像の格子を構成する行又は列方向に位置する分割画像の集合に対して、全ての部分情報を割り当てることを特徴とする請求項６又は７に記載の情報処理方法。
9. 前記情報割り当て手順は、
   前記集合に対して各部分情報を複数回割り当てる一方、全ての部分情報を連続した分割画像に割り当てることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一項に記載の情報処理方法。
10. 前記画像分割手順は、
    分割された部分情報の分割数と同数、又は分割数より多くの分割画像を取得することを特徴とする請求項６ないし９のいずれか一項に記載の情報処理方法。
11. 請求項６ないし１０のいずれか一項に記載の情報処理方法を、コンピュータに実行させるプログラム。

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