JP5046047B2 - 画像処理装置、及び画像処理プログラム - Google Patents
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Description
透かしデータは、画像に目立たないように埋め込まれ、画像の視認性に与える影響を極力低くしながら、画像に付加的な情報を付与することができる。
透かしデータの利用法は各種あるが、例えば、画像に所定のウェブサイトへのURL(Uniform Resource Locators)と対応付けられた情報を透かしデータとして埋め込んでおき、ユーザがカメラ付き携帯電話で画像を撮影すると、携帯電話が透かしデータを検出して携帯電話を当該ウェブサイトに接続するといったようなものがある。
ウェーブレット変換は、JPEG2000でも採用され、近年その重要さが増している変換方法である。
そして、高周波成分の多い矩形領域は、透かしが目立ちにくいので、透かしの強度を「強」とし、高周波成分の多くない矩形領域は、透かしが目立ちやすいので、透かしの強度を「弱」とする。
任意形状の領域をウェーブレット変換して透かしデータを埋め込むことができれば、画像内の透かしが目立たない任意形状領域だけ透かしデータを埋め込んだり、任意形状の画像の全体を埋込対象領域とすることにより、任意形状の画像に透かしデータを埋め込んだりすることができるようになる。
請求項2に記載の発明では、前記分割画像データ取得手段は、前記画像データの前記領域データで規定される領域に対して分割された前記分割画像データを取得し、前記埋込手段は、前記取得した分割画像データに透かしデータを埋め込むことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
請求項3に記載の発明では、前記分割画像データ取得手段は、前記画像データの全体に対して分割された分割画像データを取得し、前記埋込手段は、前記分割画像データにおいて、前記取得した分割領域データで規定される領域に透かしデータを埋め込むことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置を提供する。
請求項4に記載の発明では、前記取得した分割領域データを用いて、前記分割画像データにおいて透かしデータを埋め込む領域の境界を特定する境界特定手段を具備し、前記埋込手段は、前記特定した境界よりも内側を優先して透かしデータを埋め込むことを特徴とする請求項1、請求項2、又は請求項3に記載の画像処理装置を提供する。
請求項5に記載の発明では、前記分割領域データ取得手段は、前記領域データを周波数帯域に分割することにより前記分割領域データを取得することを特徴とする請求項1から請求項4までのうちの何れか1の請求項に記載の画像処理装置を提供する。
請求項6に記載の発明では、前記埋込手段は、所定の周波数帯域に前記透かしデータを埋め込むことを特徴とする請求項1から請求項5までのうちの何れか1の請求項に記載の画像処理装置を提供する。
ここで、所定の周波数帯域とは、例えば、最も周波数の高い周波数帯域を除いた周波数帯域や、指定の周波数帯域、及びそれより低い周波数帯域などとすることができる。
請求項7に記載の発明では、前記埋込手段によって透かしデータが埋め込まれた分割画像データを合成して透かし入り画像データを生成する透かし入り画像データ生成手段を具備したことを特徴とする請求項1から請求項6までのうちの何れか1の請求項に記載の画像処理装置を提供する。
請求項8に記載の発明では、透かしデータが埋め込まれた透かし入り画像データを取得する透かし入り画像データ取得手段と、前記取得した透かし入り画像データをウェーブレット変換によって周波数帯域に分割して分割透かし入り画像データを取得する分割透かし入り画像データ取得手段と、前記透かし入り画像データで透かしデータが埋め込まれた領域を規定する領域データを周波数帯域に分割した分割領域データを取得する分割領域データ取得手段と、前記取得した分割領域データで規定される領域に対応する前記分割透かし入り画像データから透かしデータを読み出す読出手段と、を具備したことを特徴とする画像処理装置を提供する。
請求項9に記載の発明では、前記分割透かし入り画像データ取得手段は、前記取得した透かし入り画像データの前記領域データで規定される領域に対して分割された分割透かし入り画像データを取得し、前記読出手段は、前記取得した分割透かし入り画像データから透かしデータを読み出すことを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置を提供する。
請求項10に記載の発明では、前記分割透かし入り画像データ取得手段は、前記透かし入り画像データの全体に対して分割された分割透かし入り画像データを取得し、前記読出手段は、前記分割透かし入り画像データにおいて、前記取得した分割領域データで規定される領域から透かしデータを読み出すことを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置を提供する。
請求項11に記載の発明では、前記取得した分割領域データを用いて、前記分割透かし入り画像データにおいて透かしデータが埋め込まれた領域の境界を特定する境界特定手段を具備し、前記読出手段は、前記特定した境界の内側から透かしデータを読み出すことを特徴とする請求項8、請求項9、又は請求項10に記載の画像処理装置を提供する。
請求項12に記載の発明では、前記分割領域データ取得手段は、前記領域データを周波数帯域に分割することにより前記分割領域データを取得することを特徴とする請求項8から請求項11までのうちの何れか1の請求項に記載の画像処理装置を提供する。
請求項13に記載の発明では、透かしデータを埋め込む対象となる画像データを周波数帯域に分割した分割画像データを取得する分割画像データ取得機能と、前記画像データで透かしデータを埋め込む領域を規定する領域データを周波数帯域に分割した分割領域データを取得する分割領域データ取得機能と、前記取得した分割領域データで規定される領域に対応する前記分割画像データに透かしデータを埋め込む埋込機能と、をコンピュータで実現する画像処理プログラムを提供する。
請求項14に記載の発明では、透かしデータが埋め込まれた透かし入り画像データを取得する透かし入り画像データ取得機能と、前記取得した透かし入り画像データを周波数帯域に分割して分割透かし入り画像データを取得する分割透かし入り画像データ取得機能と、前記透かし入り画像データで透かしデータが埋め込まれた領域を規定する領域データを周波数帯域に分割した分割領域データを取得する分割領域データ取得機能と、前記取得した分割領域データで規定される領域に対応する前記分割透かし入り画像データから透かしデータを読み出す読出機能と、をコンピュータで実現する画像処理プログラムを提供する。
図3(a)に示したように、透かしデータを埋め込む対象となる画像データと、画像データにおいて透かしデータを埋め込む対象となる任意形状領域を規定する形状マップと、透かしデータを用意する。
SA−DWT処理部21は、形状マップを用いて画像データの任意形状領域に含まれる領域を認識し、当該領域の画像データを(任意形状)ウェーブレット変換する。
これをSA−IDWT処理部23が逆ウェーブレット変換し、透かし入り画像データが生成される。
そして、透かしデータ読出部25が分割によって生成された画像データの周波数空間から透かしデータを読み出す。
図1は、本実施の形態に係る画像処理装置1のハードウェア的な構成を説明するための図である。
画像処理装置1は、CPU(Central Processing Unit)2、RAM(Random Access Memory)7、ROM(Read Only Memory)13、入力装置3、表示装置4、印刷装置5、通信制御装置6、記憶装置8、記憶媒体駆動装置9、入出力I/F(インターフェース)10などの各機能部がバスラインで接続されて構成されている。
CPU2は、例えば、プログラム格納部11に記憶されている透かし埋込プログラムを実行し、画像データの任意形状領域をウェーブレット変換して透かしデータを埋め込んだり、また、透かし読出プログラムを実行して、画像データの任意形状領域を逆ウェーブレット変換して透かしデータを読み出したりする。
RAM7は、CPU2が動作するためのワーキングメモリを提供する読み書きが可能なメモリであり、CPU2が画像データに透かしデータを埋め込んだり、あるいは、埋め込んだ透かしデータを読み出したりする際のワーキングメモリを提供する。
表示装置4は、例えば、液晶ディスプレイなどの表示デバイスを備えており、例えば、画像データに透かしデータを埋め込む際の操作画面や、透かしデータを読み出す際の操作画面など、画像処理装置1を操作する際の各種画面を表示する。
印刷装置5は、例えば、レーザプリンタ、インクジェットプリンタ、熱転写プリンタなどのプリンタを備えており、透かしデータを埋め込んだ画像データなどを印刷することができる。
入出力I/F10は、各種の外部装置と接続するためのインターフェースであって、例えば、スキャナやデジタル式カメラを画像処理装置1に接続し、これらを用いて透かしデータ埋め込み対象の画像データを画像処理装置1に取り込むように構成することができる。
画像処理装置1は、記憶媒体駆動装置9を用いて、記憶媒体から、透かしデータ埋め込み対象の画像データや透かしデータを読み込んだり、透かしデータを埋め込んだ画像データを記憶媒体に書き出したりすることができる。
読み書き可能な記憶媒体としては、例えば、光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスクなどがあり、これらから画像データを読み取ったり、書き込み可能な記憶媒体の場合には、画像データやその他のデータを書き込むことができる。
記憶装置8には、プログラム類を格納したプログラム格納部11とデータ類を記憶したデータ格納部12が形成されている。
一方、データ格納部12には、透かしデータを埋め込む対象である画像データ、透かしデータを埋め込む任意形状領域を規定する形状マップ、及び透かしデータなどが格納されている。
図2(a)は、形状マップの一例を示した図である。
画像処理装置1は、画像の任意形状領域をウェーブレット変換して透かしデータを埋め込むが、形状マップは、画像処理装置1が任意形状領域を認識するために用いられる情報である。
図に示した形状マップ60は、横方向をi軸、縦方向をj軸とし、画素α(i,j)の値が、透かしデータを埋め込む任意形状領域61では1となり、それ以外の任意形状外領域62では0となるように設定されている。
形状マップ60は、例えば、透かしデータを埋め込むユーザが作成して用意する。
画像50の画素f(i,j)は、形状マップ60のα(i,j)に対応しており、形状マップ60で任意形状領域61に対応する任意形状領域51がウェーブレット変換して透かしデータを埋め込む領域となる。
f(i,j)の値は、例えば、輝度であったり、画像データがRGBにより構成されている場合には、これらRなどの値となる。
画像処理装置1は、形状マップ60と画像50を対比することにより、画像50において透かしデータを埋め込む任意形状領域51と透かしデータを埋め込まない任意形状外領域52を認識することができる。
このように、本実施の形態では、任意形状の領域をウェーブレット変換して透かしデータを埋め込むことができるため、画像中の一部領域を任意形状領域として透かしデータを埋め込むこともできるし、画像の形状全体を任意形状とすることにより、任意形状の画像全体に透かしデータを埋め込むこともできる。
この場合、画像処理装置1が、画像中の高周波成分の多い領域を解析して、当該領域を自動的に任意形状領域とするように構成することができる。
また、画像処理装置1が画像のエッジを認識してエッジにより閉じた領域を任意形状領域とするように構成したりすることもできる。
図3(a)は、透かしデータの埋込処理を説明するための図である。
予め、形状マップ、画像データ、及び透かしデータを用意しておく。
SA−DWT処理部21、透かしデータ埋込部22、及びSA−IDWT処理部23は、CPU2が透かし埋込プログラムを実行することにより形成される機能部である。
ここで、SA−DWTは、shape−adaptive discrete wavelet transformの略であり任意形状離散ウェーブレット変換を意味し、SA−IDWTは、shape−adaptive inverse discrete wavelet transformの略であり任意形状逆離散ウェーブレット変換を意味する。
以下では、これらを単にウェーブレット変換、及び逆ウェーブレット変換と呼ぶことにする。
なお、形状マップの場合は、α(i,j)が1の部分を分割すればよく、このため、後述のフィルタリングをせずにα(i,j)の領域をダウンサンプリングするだけで得ることができる。
これによって、任意形状領域の画像データは、周波数帯域(サブバンド)に分割された周波数空間内の変換係数となる。この分割は、オクターブ分割であって、詳細は後ほど説明する。
分割形状マップの任意形状領域は、周波数空間と対応して分割されるため、透かしデータ埋込部22は、分割形状マップの任意形状領域を参照して、周波数空間での任意形状領域を認識することができ、これによって、周波数空間での任意形状領域の変換係数を更に分割することができる。
例えば、分割レベル2の周波数空間に透かしデータを埋め込む場合、透かしデータ埋込部22は、分割レベル2の分割形状マップを参照し、分割レベル2の周波数空間での任意形状領域を認識して、当該領域に透かしデータを埋め込んでいく。
以上のようにして、所定の周波数帯域に透かしデータが埋め込まれた画像データを得ることができ、これを用いて画像を印刷又は表示すると、所定の周波数帯域に透かしデータが埋め込まれた画像が形成される。
予め、透かし入り画像データと形状マップを用意しておく。
SA−DWT処理部24と透かしデータ読出部25は、CPU2が透かし読出プログラムを実行することにより形成される機能部である。
なお、SA−DWT処理部21とSA−DWT処理部24は機能が同じであるので、当該処理を行うモジュールを透かし埋込プログラムと透かし読出プログラムで共用してもよい。
なお、この分割形状マップは、透かしデータ埋込処理で用いたものと同じであるため、透かしデータ埋込処理で用いた分割形状マップを用いて、形状マップの分割処理を省略するように構成することもできる。
更に分割する場合、SA−DWT処理部24は、分割形状マップを用いて周波数空間での任意形状領域を認識し、必要な分割レベルだけ分割を繰り返す。
これによって、透かしデータが埋め込まれた任意形状領域の画像データが分割され、周波数空間での変換係数が得られる。この変換係数には透かしデータが埋め込まれている。
そして、透かしデータ読出部25が、分割形状マップを参照することにより周波数空間で任意形状領域を認識し、当該領域から透かしデータを読み出す。
また、上の例では、画像処理装置1が透かしデータの埋め込みと読み出しの両方を行ったが、これは、一例であり、透かしデータの埋込処理と透かしデータの読出処理を別の情報処理装置が行うように構成することができる。
まず、図に示したように、α(i,j)が横方向に(0011111100)となっている形状マップがあったとする。
画像処理装置1は、α(i,j)=1となっている画素に対応する画像データの画素を透かしデータを埋め込む任意形状領域として認識し、図に示したように、その画素値が(abcdef)であったとする。
画像処理装置1は、当該認識した画像データf(i,j)をウェーブレット変換対象とし、まず、両端に対して折返し処理する。これにより、両端に(dcb)なる値と(edc)なる値が追加される。
ここで、折返し処理するのは、両端で画素の値が極端に変わると高周波成分が発生するので、これを防ぐためである。
すると、その変換係数として、低域側の周波数空間での変換係数(a’b’c’d’e’f’)と、高域側の周波数空間での変換係数(a’’b’’c’’d’’e’’f’’)が得られる。
これによって、画像データ(abcdef)が、低周波成分(a’c’e’)と高周波成分(b’’d’’f’’)に分割される。
即ち、任意形状領域内の画像データの低周波成分が低周波側の周波数空間での変換係数として得られ、高周波成分が高周波側での周波数空間の変換係数として得られる。
同様に、jを一定にしてi方向(即ち縦方向)に分割すると、画像データの任意形状領域が縦方向に分割される。
画像処理装置1は、次に説明するように、画像データの任意形状領域を縦方向と横方向に分割して、当該領域をオクターブ分割する。
なお、図2(b)の透かしデータを埋め込まない任意形状外領域52の画素の値は、例えば、0に設定するなど、適当に設定することができる。
図5は、フィルタを組み合わせたフィルタバンクの一例を示しており、当該フィルタバンクで画像データの任意形状領域をフィルタリングすることにより画像データの任意形状領域がウェーブレット変換によりオクターブ分割される。
ウェーブレット変換前の任意形状領域内の画像データをf00(i,j)(以下、単にf00などと記す)とする。ここでfに続く最初の数字は、分割レベル(オクターブ分割した回数、分解レベルともいう)を表し、周波数帯域を識別する番号として用いることができる。
それに続く数字は周波数空間を識別する番号である。
例えば、1番の周波数帯域には、4つの周波数空間での変換係数f10、f11、f12、f13が含まれている。
そして、画像処理装置1は、低域通過フィルタリングした画像データを、水平方向(即ち、iを一定としてj方向)に折り返した後、H0で低域通過フィルタリングしてダウンサンプリングすると共に、折返し処理の後、H1で高域通過フィルタリングしてダウンサンプリングする。
これによって、垂直方向及び水平方向が低域フィルタリングされた周波数空間での変換係数f10と、垂直方向に低域通過フィルタリングされ、水平方向に高域通過フィルタリングされた周波数空間での変換係数f11が得られる。
そして、画像処理装置1は、高域通過フィルタリングした画像データを、水平方向に折返し処理した後、H0で低域通過フィルタリングしてダウンサンプリングすると共に、折返し処理の後、H1で高域通過フィルタリングしてダウンサンプリングする。
これによって、垂直方向に高域通過フィルタリングされ、水平方向に低域通過フィルタリングされた周波数空間での変換係数f12と、垂直方向及び水平方向が高域フィルタリングされた周波数空間での変換係数f13が得られる。
以上のようにして、画像データf00は、4つの周波数空間での変換係数f10、f11、f12、f13に分割されるが、このように、画像データを4分の1に分割する方式はオクターブ分割と呼ばれている。
このため、ウェーブレット変換では、一般的に、fn0(nは自然数)の変換係数に対して更にオクターブ分割を繰り返していく。
そこで、f10を同様にフィルタリングして、分割レベル2の周波数空間f20、f21、f22、f23が生成される。
図示しないが、更に、f20を分割することにより、分割レベル3のf30、f31、f32、f33が生成され、このように分割を繰り返して、より高い分割レベルの周波数帯域に分割することができる。
図6(a)は、分割前の任意形状領域内の画像データf00による画像を示した図である。
図6(b)は、分割レベル1の変換係数f10、f11、f12、f13による画像を示した図である。
分割レベル1の各周波数空間の変換係数は、画像データf00をオクターブ分割することにより得られる。
画像データf00の主要な信号成分は低周波側のf10に存在するため、変換係数f10による画像は実線で示し、他の周波数空間では画像を破線で示してある。
分割レベル2の画像データは、変換係数f10をオクターブ分割することにより得られる。
画像の主要な信号成分は低周波側に存在するため、変換係数f20では画像を実線で示し、他の周波数空間では画像を破線で示してある。
図示しないが、更に、変換係数f20をオクターブ分割すると、レベル3の周波数空間f30、f31、f32、f33が得られる。
図7(a)は、分割前の形状マップα00を示した図である。
値が1の領域によってウェーブレット変換を行う任意形状領域が規定されている。
α00をオクターブ分割すると、図7(b)に示したように、分割レベル1の分割形状マップα10、α11、α12、α13が得られる。
それぞれの分割形状マップでは、対応する周波数空間での任意形状領域が値1の領域によって規定されている。
例えば、分割形状マップα10の値が1の領域は、f10の周波数空間での任意形状領域を規定し、分割形状マップα11の値が1の領域は、f11の周波数空間での任意形状領域を規定している。
このため、画像処理装置1は、例えば、f10の周波数空間と分割形状マップα10を対比することにより、当該周波数空間での任意形状領域を認識することができる。
分割形状マップα20、α21、α22、α23の値が1の領域は、それぞれ、f20、f21、f22、f23の周波数空間における任意形状領域を規定している。
更に、分割形状マップα20をオクターブ分割すると、レベル3の分割形状マップが得られ、これは、分割レベル3の周波数空間の任意形状領域を規定している。
このように、画像処理装置1は、分割画像データ取得手段と、分割領域データ取得手段を備えている。
そして、画像処理装置1は、領域データ(形状マップ)を周波数帯域に分割することにより分割領域データ(分割形状マップ)を取得している。
ここでは、図4で生成した低周波成分と高周波成分を逆変換する場合について説明する。
まず、周波数空間での変換係数(低周波成分と高周波成分)と、これに対応して分割された分割形状マップを用意する。
画像処理装置1は、分割形状マップの値が1となる画素に対応する周波数空間の成分を抽出する。
これにより、先のウェーブレット変換による低周波成分の変換係数(a’c’e’)と、高周波成分の変換係数(b’’d’’f’’)が得られる。
そして、画像処理装置1は、アップサンプリングした低周波成分と高周波成分を折返し処理した後、低周波成分を低域通過フィルタにて低域通過フィルタリングし、高周波成分を高域通過フィルタにて高域通過フィルタリングする。
そして、画像処理装置1は、これらフィルタリングした値を合成して、その合成係数(abcdef)を演算する。
演算された合成係数は元の画像データf(i,j)となり、これによって原画像データが復元される。
同様に、jを一定にしてi方向(即ち縦方向)に合成すると、画像データの任意形状領域が縦方向に合成される。
この処理を図6(c)で示した周波数空間に適用すると、まず、f20、f21、f22、f23が合成されて、図6(b)の周波数空間が得られる。
更に、この処理を図6(b)の周波数空間に適用すると、f10、f11、f12、f13が合成されて図6(a)の画像データf00が復元される。
図9は、画像データf00を分割レベル3まで分割したところを示した図である。ただし、図の煩雑化を避けるため、画像(変換係数)は省略してある。
図に示したようにオクターブ分割を3回繰り返すとf30〜f33、f21〜f23、f11〜f13に対応する周波数空間が得られる。
透かしデータは、何れの周波数空間の変換係数に埋め込んでもよいが、高周波側では透かしデータの位置ずれが生じると透かしデータの読み出しが困難になるため、最も高周波側にあるf11〜f13を避けて透かしデータを埋め込むのが望ましい。
そのため、透かしデータを埋め込む周波数空間としては、中程の分割レベルか、それよりも若干低周波側の分割レベルが望ましい。
このように、画像処理装置1は、所定の周波数帯域に透かしデータを埋め込むように構成することができ、ここでは、所定の周波数帯域として、最も周波数の高い周波数帯域を除いた周波数帯域に透かしデータを埋め込んでいる。
また、例えばの分割レベル2の周波数帯域に透かしデータを埋め込むといったように、指定された周波数帯域に透かしデータを埋め込むように構成したり、あるいは、分割レベル4未満の周波数帯域に透かしデータを埋め込むといったように、指定された周波数帯域より低い周波数帯域に透かしデータを埋め込むように構成することもできる。
以下の処理は、CPU2(図1)が透かし埋込プログラムに従って行うものである。
まず、画像処理装置1は、必要な分割レベルまで分割した画像データと形状マップ、及び透かしデータをデータ格納部12(図1)に記憶して用意しておく。
透かしデータは、例えば、(101001)とか、(0110011010)など、01の列によるデジタルデータとする。ここでは、透かしデータをam(m=0、1、2、・・・)で表すことにする。例えば、透かしデータが(101)であった場合、a0=1、a1=0、a2=1となる。
画像処理装置1は、初期値で設定されたnの周波数帯域に透かしデータを埋め込み、透かしデータが入りきらない場合には、低周波側の周波数帯域に順次透かしデータを埋め込んでいく。
例えば、図9に示したように分割レベル2の周波数帯域に透かしデータを埋め込む場合はn=2とすると、分割レベル2の周波数帯域に透かしデータが入りきらない場合、画像処理装置1は、分割レベル3の周波数空間にも透かしデータを埋め込む。
nの初期値は、例えば、透かしデータを埋め込むユーザが画像処理装置1に設定したり、あるいは、デフォルト値として予め設定しておくなどする。
ここで、tαは、周波数空間内の位置(画素)が任意形状領域の内側にあるか、あるいは境界にあるかを判断するためのパラメータである。透かしデータは、読み出しエラーを避けるべく、なるべく境界を避けて埋め込むのが望ましいため、tαはその判断に用いられる。判断方法は後述する。
i、jは、分割形状マップや周波数空間などでの座標を表すパラメータである。
mは、透かしデータamを表すパラメータである。
kは、周波数帯域において3つある周波数空間を識別するためのパラメータである。
全ての透かしデータを埋め込んだ場合(ステップ15;Y)、画像処理装置1は、透かし埋込処理を終了する。
一方、まだ埋め込んでいない透かしデータが存在する場合(ステップ15;N)、画像処理装置1は、分割形状マップでαn1(i,j)+αn2(i,j)+αn3(i,j)=tαか否かを判断する(ステップ20)。ただし、図では(i,j)を省略してある。
これは、分割形状マップαn1の座標値(0,0)の値と、分割形状マップαn2の座標値(0,0)の値と、分割形状マップαn3の座標値(0,0)の値を加算した値が3であるか否かを判断していることになる。
座標値(0,0)の位置が任意形状領域内にある場合、それぞれの分割形状マップでの値は1であるため加算値は3となり、任意形状領域外にある場合は、それぞれの分割形状マップでの値が0となるため加算値は0となる。
即ち、画像処理装置1は、ステップ20で、加算値が3である場合、座標(i,j)の位置が任意形状領域内であり、加算値が0の場合は、任意形状領域外であり、加算値が1又は2の場合には、任意形状領域の境界にあると判断する。
そして、画像処理装置1は、任意形状の境界よりも内側を優先して透かしデータを埋め込んでいく。
このように、画像処理装置1は、分割領域データ(分割形状マップ)を用いて、分割画像データ(周波数空間での変換係数)において透かしデータを埋め込む領域の境界を特定する境界特定手段を備え、当該特定した境界よりも内側を優先して透かしデータを埋め込んでいく。
αnk(i,j)が1でない場合(ステップ60;N)、画像処理装置1は、kをkmod3+1とし(ステップ90)、ステップ60に戻って、αnk=1であるか否かを判断する(ステップ60)。
例えば、初期値のtα=3の場合、αn1=αn2=αn3=1であるので、ステップ60は、αn1=1となる。
amが1でなかった場合(ステップ65;N)、即ち、amが0であった場合、画像処理装置1は、fnk(i,j)の値を0とする(ステップ70)。
一方、amが1であった場合(ステップ65;Y)、画像処理装置1は、fnk(i,j)の値をsgn(fnk(i,j))・Tとする(ステップ75)。
そして、Tは、透かしデータの振幅である。Tは、ノイズに埋もれてしまう場合よりも大きく、また、画像で目立たない程度に小さい適度な大きさとする。これは、実験などにより決められる。
このように、画像処理装置1は、画像データの領域データ(形状マップ)で規定される領域(任意形状領域)に対して分割された分割画像データ(周波数空間の変換係数)を取得し、当該分割画像データに透かしデータを埋め込んでおり、分割領域データ(分割形状マップ)で規定される領域に対応する分割画像データ(周波数空間の変換係数)に透かしデータを埋め込む埋込手段を備えている。
画像処理装置1は、このようにして透かしデータamを埋め込んだ後、mを1だけインクリメント(増加)し(ステップ80)、更に、kを1だけインクリメントし(ステップ85)、ステップ25に移行する。
この更新は、例えば、jを一定としてiを更新していき、iが上限に達すると、jを1だけインクリメントして、更にiを更新していくというように、α(i,j)を網羅するように所定量ずつ更新する。
i、jが配列内にある場合(ステップ30;Y)、画像処理装置1は、ステップ15に戻り、更に、同じtαで透かしデータの埋込を続行する。
一方、i、jが配列内にない場合(ステップ30;N)、画像処理装置1は、tαを1だけデクリメント(減少)する(ステップ35)。
tαを1デクリメントして(ただし、tα≠0)透かしデータの埋込を行うことは、任意形状領域の境界に透かしデータを埋め込むことを意味する。
このように、画像処理装置1は、まず、透かしデータが安定して読み出せる任意形状領域の内側に透かしデータを埋め込んだ後、それでも足りない場合には、任意形状領域の境界に透かしデータを埋め込む。
即ち、画像処理装置1は、分割レベルnの周波数帯域に透かしを埋め終わると、分割レベルn+1の低周波側の周波数帯域に移行して、透かしデータの埋込処理を行う。
そして、画像処理装置1は、透かしデータを埋め込んだ変換係数を逆ウェーブレット変換することにより、周波数空間に透かしデータが埋め込まれた画像データを生成することができる。
このように、画像処理装置1は、透かしデータが埋め込まれた分割画像データ(周波数空間での変換係数)を合成して透かし入り画像データを生成する透かし入り画像データ生成手段を備えている。
この場合、画像処理装置1は、分割形状マップを用いることにより周波数空間での任意形状領域を認識して、当該領域に透かしデータを埋め込む。
この場合、画像処理装置1は、画像データの全体に対して分割された分割画像データ(周波数空間における変換係数)を取得し、当該分割画像データにおいて、分割領域データ(分割形状マップ)で規定される領域に透かしデータを埋め込む。
この例では、任意形状領域の背景となっている任意形状以外の部分の画像データもウェーブレット変換、及び逆ウェーブレット変換されて復元される。
一方、任意形状領域をウェーブレット変換する例では、画像データの一部を任意形状領域として透かしデータを埋め込む場合、背景となる画像データは省略されるため、透かしデータを埋め込んだ任意形状画像を、元の画像の任意形状領域の位置に貼り付けるように構成することができる。
以下の処理は、CPU2(図1)が透かし埋込プログラムに従って行うものである。
まず、画像処理装置1は、透かしデータが埋め込まれた画像データを取得し、これをオクターブ分割した各周波数空間での変換係数、分割形状マップを用意しておく。
このように、画像処理装置1は、透かしデータが埋め込まれた透かし入り画像データを取得する透かし入り画像データ取得手段と、当該透かし入り画像データをウェーブレット変換によって周波数帯域に分割して分割透かし入り画像データ(周波数空間の変換係数)を取得する分割透かし入り画像データ取得手段と、当該透かし入り画像データで透かしデータが埋め込まれた領域を規定する領域データ(形状マップ)を周波数帯域に分割した分割領域データ(分割形状マップ)を取得する分割領域データ取得手段を備えている。
また、分割形状マップは、形状マップを分割して生成するように構成してもよく、この場合、画像処理装置1は、領域データ(形状マップ)を周波数帯域に分割することにより分割領域データ(分割形状マップ)を取得する。
まず、画像処理装置1は、nを初期値に設定する(ステップ5)。nの値は、透かしデータの埋込で用いた値を入手して画像処理装置1に設定しておく。
そして、画像処理装置1は、tα、i、j、m、kの値を初期値に設定する(ステップ10)。
また、図示しないが、埋め込んだ透かしデータのビット数と、透かしデータの振幅Tも入手して画像処理装置1に設定してあるものとする。
画像処理装置1は、この判断を、読み出した透かしデータのビット数が、先に設定されたビット数に達したか否かにより行う。
全ての透かしデータを読み出した場合(ステップ16;Y)、画像処理装置1は、透かし読出処理を終了する。
まだ、読み出していない透かしデータがある場合(ステップ16;N)、画像処理装置1は、形状マップでαn1(i,j)+αn2(i,j)+αn3(i,j)=tαか否かを判断する(ステップ20)。
このように、画像処理装置1は、分割領域データ(分割形状マップ)を用いて、分割透かし入り画像データ(周波数空間での変換係数)において透かしデータが埋め込まれた領域の境界を特定する境界特定手段を備え、透かしデータの埋込処理と同様に、当該特定した境界の内側から透かしデータを読み出す。
そして、T/2より小さい場合(ステップ100;N)、画像処理装置1は、am=0とし(ステップ105)、T/2以上である場合(ステップ100;Y)、画像処理装置1は、am=1とする(ステップ120)。
ここで、ビットの01を判断するための閾値をT/2としたが、これは、一例であって、実験などにより、より適当な値とすることができる。
このように、画像処理装置1は、透かし入り画像データの領域データ(形状マップ)で規定される領域に対して分割された分割透かし入り画像データ(周波数空間での変換係数)を取得し、分割透かし入り画像データから透かしデータを読み出しており、分割領域データ(分割形状マップ)で規定される領域に対応する分割透かし入り画像データ(周波数空間の変換係数)から透かしデータを読み出す読出手段を備えている。
後のステップは、図10と同様である。
以上によって、画像データに埋め込まれた透かしデータam(m=0、1、・・・)を読み出すことができる。
この場合、画像処理装置1は、分割形状マップを用いることにより周波数空間での任意形状領域を認識して、当該領域から透かしデータを読み出す。
この場合、画像処理装置1は、透かしデータが埋め込まれた任意形状領域を一部に含む透かし入り画像データの全体に対して分割された分割透かし入り画像データを取得し、当該分割透かし入り画像データにおいて、分割領域データ(分割形状マップ)で規定される領域から透かしデータを読み出す。
図12(a)は、携帯電話103で透かしデータの埋め込まれたポスタ102を撮影し、携帯電話103をサービスサーバ104が開設するウェブサイトに接続させる情報処理システムの一例を示した図である。以下、図の括弧に示した番号に従って説明する。
(1)まず、画像処理装置1は、透かしデータとサービスサーバ104のウェブサイトのURL(Uniform Resource Locators)を対応付けて記憶しておく。
そして、画像処理装置1は、任意形状の画像データに透かしデータを埋め込み、透かし入り画像データを店舗101の端末に送信する。
店舗101は、端末で透かし入り画像データを受信し、これを用いて任意形状画像106を印刷する。そして、店舗101は、任意形状画像106をポスタ102に貼り付け、ポスタ102を完成させる。
(3)携帯電話103には、透かし読出プログラムがインストールしてあり、また、nの初期値や形状マップなど、透かしデータの読出に必要なデータを記憶している。
そして、携帯電話103は、形状マップを用いてポスタ102から任意形状画像106の領域を抽出し、これをウェーブレット変換して透かしデータを読み出す。
そして、携帯電話103は、読み出した透かしデータを画像処理装置1に送信する。
(4)画像処理装置1は、携帯電話103から透かしデータを受信し、これに対応付けられているURLを検索して携帯電話103に送信する。
(5)携帯電話103は、画像処理装置1からURLを受信し、これを用いてサービスサーバ104のウェブサイトに接続する。
このシステムにより、例えば、食品会社が画像処理装置1の事業者にURLとポスタ102に印刷する画像を提供し、店舗101でのポスタ102の掲示を依頼する。
そして、食品会社は、携帯電話103を接続してきたユーザに対し、自社が運営するサービスサーバ104のウェブサイトにてユーザに自社製品の広告やキャンペーンなどを提供することができる。
ウェーブレット変換では、画像データを周波数帯域に分割するが、合成する周波数帯域を選択することにより画像の解像度を調節することができる。
例えば、図9に示した変換係数では、主な信号成分は、最も低周波側のf30に含まれており、f30を印刷すると、解像度の低い画像が印刷される。
そして、f30に、f31、f32、f33を合成して印刷すると、解像度が向上する。
更に、f21、f22、f23を合成して印刷すると、より解像度が向上する。
このように、ウェーブレット変換では、低周波側の変換係数に高周波側の変換係数を合成していくごとに解像度が向上する。
例えば、画像データは分割レベル3の周波数帯域に分割され、透かしデータが分割レベル2の周波数帯域に埋め込まれているとする。
店舗101aの端末は、画像処理装置1から変換係数を受信して逆ウェーブレット変換し、低解像度の透かし入り画像データを復元する。そして、低解像度のポスタ102aを印刷する。
店舗101bの端末は、画像処理装置1から変換係数を受信して逆ウェーブレット変換し、高解像度の透かし入り画像データを復元する。そして、高解像度のポスタ102bを印刷する。
このように、必要とされる解像度に応じてデータを送信するように構成すると、データ通信量や通信時間を節約することができ、コストの低減を図ることができる。
ただし、透かし入り画像が印刷されるように、画像処理装置1は、透かしデータが埋め込まれた周波数帯域以上のデータを送信する。
更に、透かし入り画像をスキャナーで読み込んで、これをネットワーク経由で送信したり、印刷したりできるほか、透かし入り画像を複写機で複写して複製することも可能である。
また、デジタルサイネージによって透かし入り画像を表示することも可能である。ここで、デジタルサイネージとは、デジタル通信を用いた広告媒体によって、広告を表示する技術であって、例えば、平面ディスプレイやプロジェクタなどで広告用の映像を表示したりし、従来の印刷ポスターなどに代わる広告技術として注目されている。
(1)画像の任意形状領域にウェーブレット変換によって透かしデータを埋め込むことができる。
(2)画像の任意形状領域にウェーブレット変換によって埋め込まれた透かしデータを読み出すことができる。
(3)形状マップを用いることにより、画像データの周波数空間において透かしデータを埋め込む任意形状領域を規定することができる。
(4)形状マップを用いることにより、画像データの周波数空間において透かしデータが埋め込まれた任意形状領域を規定することができる。
(5)分割形状マップを確認することにより、画像データの周波数空間において任意形状領域の内側か境界かを判断することができ、任意形状の内側を優先して透かしデータを埋め込むことができる。
(6)透かしデータを埋め込む周波数帯域を設定することができ、読み取りエラーの発生しやすい高域側の周波数帯域を用いずに透かしデータを埋め込むことができる。
(7)埋め込み対象となる画像の視認性を損なわずに、透かしデータの埋め込み及び抽出を行うことが可能になる。
(8)画像を矩形ブロック形状に分割する必要がないため、画像本来の意匠性を保つと共に、周波数空間に透かしデータを埋め込むため、質感を保つことができ、画像のデザイン性を損なわずに済む。
(9)任意形状の画像に透かしデータを埋め込むと共に、高周波帯域を避けて透かしデータを埋め込むなどし、高精度の透かしデータ検出を行うことができる。
2 CPU
3 入力装置
4 表示装置
5 印刷装置
6 通信制御装置
7 RAM
8 記憶装置
9 記憶媒体駆動装置
10 入出力I/F
11 プログラム格納部
12 データ格納部
13 ROM
21 SA−DWT処理部
22 透かしデータ埋込部
23 SA−IDWT処理部
24 SA−DWT処理部
25 透かしデータ読出部
50 画像
51 任意形状領域
52 任意形状外領域
60 形状マップ
61 任意形状領域
62 任意形状外領域
101 店舗
102 ポスタ
103 携帯電話
104 サービスサーバ
106 任意形状画像
Claims (14)
- 透かしデータを埋め込む対象となる画像データをウェーブレット変換によって周波数帯域に分割した分割画像データを取得する分割画像データ取得手段と、
前記画像データに透かしデータを埋め込む領域を規定する領域データを周波数帯域に分割した分割領域データを取得する分割領域データ取得手段と、
前記取得した分割領域データで規定される領域に対応する前記分割画像データに透かしデータを埋め込む埋込手段と、
を具備したことを特徴とする画像処理装置。 - 前記分割画像データ取得手段は、前記画像データの前記領域データで規定される領域に対して分割された前記分割画像データを取得し、
前記埋込手段は、前記取得した分割画像データに透かしデータを埋め込むことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記分割画像データ取得手段は、前記画像データの全体に対して分割された分割画像データを取得し、
前記埋込手段は、前記分割画像データにおいて、前記取得した分割領域データで規定される領域に透かしデータを埋め込むことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記取得した分割領域データを用いて、前記分割画像データにおいて透かしデータを埋め込む領域の境界を特定する境界特定手段を具備し、
前記埋込手段は、前記特定した境界よりも内側を優先して透かしデータを埋め込むことを特徴とする請求項1、請求項2、又は請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記分割領域データ取得手段は、前記領域データを周波数帯域に分割することにより前記分割領域データを取得することを特徴とする請求項1から請求項4までのうちの何れか1の請求項に記載の画像処理装置。
- 前記埋込手段は、所定の周波数帯域に前記透かしデータを埋め込むことを特徴とする請求項1から請求項5までのうちの何れか1の請求項に記載の画像処理装置。
- 前記埋込手段によって透かしデータが埋め込まれた分割画像データを合成して透かし入り画像データを生成する透かし入り画像データ生成手段を具備したことを特徴とする請求項1から請求項6までのうちの何れか1の請求項に記載の画像処理装置。
- 透かしデータが埋め込まれた透かし入り画像データを取得する透かし入り画像データ取得手段と、
前記取得した透かし入り画像データをウェーブレット変換によって周波数帯域に分割して分割透かし入り画像データを取得する分割透かし入り画像データ取得手段と、
前記透かし入り画像データで透かしデータが埋め込まれた領域を規定する領域データを周波数帯域に分割した分割領域データを取得する分割領域データ取得手段と、
前記取得した分割領域データで規定される領域に対応する前記分割透かし入り画像データから透かしデータを読み出す読出手段と、
を具備したことを特徴とする画像処理装置。 - 前記分割透かし入り画像データ取得手段は、前記取得した透かし入り画像データの前記領域データで規定される領域に対して分割された分割透かし入り画像データを取得し、
前記読出手段は、前記取得した分割透かし入り画像データから透かしデータを読み出すことを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。 - 前記分割透かし入り画像データ取得手段は、前記透かし入り画像データの全体に対して分割された分割透かし入り画像データを取得し、
前記読出手段は、前記分割透かし入り画像データにおいて、前記取得した分割領域データで規定される領域から透かしデータを読み出すことを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。 - 前記取得した分割領域データを用いて、前記分割透かし入り画像データにおいて透かしデータが埋め込まれた領域の境界を特定する境界特定手段を具備し、
前記読出手段は、前記特定した境界の内側から透かしデータを読み出すことを特徴とする請求項8、請求項9、又は請求項10に記載の画像処理装置。 - 前記分割領域データ取得手段は、前記領域データを周波数帯域に分割することにより前記分割領域データを取得することを特徴とする請求項8から請求項11までのうちの何れか1の請求項に記載の画像処理装置。
- 透かしデータを埋め込む対象となる画像データを周波数帯域に分割した分割画像データを取得する分割画像データ取得機能と、
前記画像データで透かしデータを埋め込む領域を規定する領域データを周波数帯域に分割した分割領域データを取得する分割領域データ取得機能と、
前記取得した分割領域データで規定される領域に対応する前記分割画像データに透かしデータを埋め込む埋込機能と、
をコンピュータで実現する画像処理プログラム。 - 透かしデータが埋め込まれた透かし入り画像データを取得する透かし入り画像データ取得機能と、
前記取得した透かし入り画像データを周波数帯域に分割して分割透かし入り画像データを取得する分割透かし入り画像データ取得機能と、
前記透かし入り画像データで透かしデータが埋め込まれた領域を規定する領域データを周波数帯域に分割した分割領域データを取得する分割領域データ取得機能と、
前記取得した分割領域データで規定される領域に対応する前記分割透かし入り画像データから透かしデータを読み出す読出機能と、
をコンピュータで実現する画像処理プログラム。
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