JP5879075B2 - 電子透かし検出装置及び電子透かし検出方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態に係る電子透かし埋込装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、電子透かし埋込装置1は、CPU11、ROM12、RAM13、信号入力部14、信号出力部15及びハードディスク16を備えており、これらのCPU11、ROM12、RAM13、信号入力部14、信号出力部15及びハードディスク16は、バス17によって接続されている。
図2に示すように、電子透かし埋込装置1は、音響信号x(n)をフレーム化するフレーム処理部101と、2つの蝸牛遅延フィルタ102a及び102bと、電子透かしデータs(k)の値に応じて第1蝸牛遅延フィルタ102a及び第2蝸牛遅延フィルタ102bの何れかを選択するフィルタ選択部103とを備えている。
以下、第1蝸牛遅延フィルタ102a及び第2蝸牛遅延フィルタ102bの詳細について説明する。これらの第1蝸牛遅延フィルタ102a及び第2蝸牛遅延フィルタ102bは、人間の聴覚の蝸牛遅延特性を模擬したデジタルフィルタであり、具体的には、振幅成分にはまったく影響を与えず、位相特性のみを変化させる全域通過フィルタで構成される。
このように、第1蝸牛遅延フィルタ102a及び第2蝸牛遅延フィルタ102bを1次の無限インパルス応答型全域通過フィルタで構成することにより、高速な処理が可能になる。
図4は、本発明の実施の形態に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。図4に示すように、電子透かし検出装置2は、上記の 電子透かし埋込装置1と同様に、CPU21、ROM22、RAM23、信号入力部24、及びハードディスク25を備えており、これらのCPU21、ROM22、RAM23、信号入力部24及びハードディスク25は、バス26によって接続されている。
図5に示すように、電子透かし検出装置2は、電子透かし埋込装置1により生成された透かし入り音響信号y(n)をフレーム化するフレーム処理部201と、フレーム化された透かし入り音響信号y(n)に対して、チャープz変換を施す2つのチャープz変換部202a及び202bと、これらの第1チャープz変換部202a及び第2チャープz変換部202bによるチャープz変換の結果に基づいて、電子透かしデータのビット値を検出するビット値検出部203とを備えている。なお、本実施の形態において、これらのフレーム処理部201、第1チャープz変換部202a及び第2チャープz変換部202b、並びにビット値検出部203は、CPU21が電子透かし検出プログラム25Aを実行することによって実現される。
第1チャープz変換部202a及び第2チャープz変換部202bが実行するチャープz変換(CZT)は、周波数スペクトルのフレキシブルな分析を可能とする手法として知られ(例えば、「Wang, T. T. “The segmented chirp z-transform and its application in spectrum analysis,”IEEE Trans. Instrumentation and measurement, 39(2), 318-323, 1990」を参照)、高速フーリエ変換(FFT)の実装にも活用されている。このチャープz変換は、離散フーリエ変換(DFT)と比較して、周波数分解能及び周波数応答のダイナミックレンジを自由に変えられるという特徴を有している。また、z平面上で任意のM点でのz変換を効率良く求めることができるという特徴も有している。
本実施の形態では、上記のチャープz変換を用いることにより、第1蝸牛遅延フィルタ102a及び第2蝸牛遅延フィルタ102bを用いて音響信号に埋め込まれた電子透かしデータのブラインド検出を実現する。以下、このブラインド検出の原理について説明する。
次に、上述したように構成された本実施の形態の電子透かし埋込装置1及び電子透かし検出装置2の動作について、図8及び図9に示すフローチャートと図2及び図5とを参照しながら説明する。
図8は、本発明の実施の形態における電子透かし埋込装置1が実行する電子透かし埋込処理の手順を示すフローチャートである。
電子透かし埋込装置1は、フレーム処理部101において、外部から入力された音響信号(原信号)を各フレームに分割する(S101)。次に、電子透かし埋込装置1は、フィルタ選択部103において、電子透かしデータのビット値に応じて適用する蝸牛遅延フィルタの選択を行う。具体的には、外部から入力され、2進数表現のデータに変換された電子透かしデータのビット値が“0”及び“1”の何れであるかを判定し(S102)、その判定結果に応じて第1蝸牛遅延フィルタ102a及び第2蝸牛遅延フィルタ102bの何れかを選択する。なお、電子透かしデータとしては、例えば著作権者名等の著作権情報またはシリアルナンバー等が挙げられる。
次に、上記のようにして電子透かしデータが埋め込まれた透かし入り音響信号から、当該電子透かしデータを検出する電子透かし検出処理について説明する。本実施の形態では、上述したように、原信号を参照しないブラインド検出を行う。なお、電子透かし検出装置2は、電子透かし埋込装置1により電子透かしデータが埋め込まれた際のビットレートを示す情報を記憶しており、当該情報に基づいて下記のセグメントの設定を行うものとする。
電子透かし検出装置2は、フレーム処理部201において、外部から入力された透かし入り音響信号を各フレームに分割する(S201)。次に、電子透かし検出装置2は、処理対象のセグメントを設定し(S202)、第1チャープz変換部202aにおいて、当該セグメントの音響信号に対してチャープz変換を行う(S203)。さらに、第2チャープz変換部202bにおいて、同じ音響信号に対してチャープz変換を行う(S204)。
次に、上述した本実施の形態の電子透かし埋込処理により埋め込まれた電子透かしデータの知覚不可能性と、同じく電子透かし検出処理によるビット検出の正確性とについて、他の手法と比較評価する。
従来の多くの電子音響透かし技術では、電子透かしデータを原信号に埋め込んだ後、それを検出することのみが考慮され、検出後にその電子透かしデータを取り除くことまでは検討されていない。そのため、埋め込まれた電子透かしデータを取り除くための工夫はなされず、除去が困難な態様で電子透かしデータの埋め込みを行っている。このことから、従来の多くの技術は、非可逆的な電子音響透かし技術であるといえる。これに対し、本実施の形態では、原信号に対して蝸牛遅延フィルタにより位相変調を施すという比較的単純な処理で電子透かしデータの埋め込みを行っており、その後検出された電子透かしデータを利用することにより、簡易な方法で当該電子透かしデータを取り除いて原信号を取得することができる。このように、本実施の形態では、可逆型の電子音響透かし技術を実現することができる。以下、この原信号を取得するための処理について説明する。
上述した原信号取得処理により取得された信号が実際の原信号と一致しているか等の点について確認するために、上記の客観評価実験と同様の実験を行った。以下、この結果について検討する。
上記の各実施の形態においては、電子透かしデータの埋め込み処理及び検出処理がソフトウェアにより実現されているが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、これらの処理の全部又は一部が、DSP(Digital Signal Processor)等の専用のハードウェア回路によって実現されてもよい。
11 CPU
12 ROM
13 RAM
14 信号入力部
15 信号出力部
16 ハードディスク
16A 電子透かし埋込プログラム
17 バス
101 フレーム処理部
102a 第1蝸牛遅延フィルタ
102b 第2蝸牛遅延フィルタ
103 フィルタ選択部
2 電子透かし検出装置
21 CPU
22 ROM
23 RAM
24 信号入力部
25 ハードディスク
25A 電子透かし検出プログラム
26 バス
201 フレーム処理部
202a、202b 変換部
202a 第1チャープz変換部
202b 第2チャープz変換部
203 ビット値検出部
Claims (10)
- 蝸牛遅延特性を模擬する蝸牛遅延フィルタを用いて、デジタルデータである音響信号に位相変調を施し、前記位相変調が施された音響信号に電子透かしデータを埋め込む電子透かしデータ埋め込み装置によって、デジタルデータである音響信号に電子透かしデータが埋め込まれた場合に、前記電子透かしデータの埋め込みの際に用いられた蝸牛遅延フィルタの個数と当該蝸牛遅延フィルタのフィルタ係数とに基づいて、前記蝸牛遅延フィルタが模擬する蝸牛遅延特性を推定する蝸牛遅延特性推定手段と、
前記蝸牛遅延特性推定手段により推定された蝸牛遅延特性に基づいて、音響信号に埋め込まれた前記電子透かしデータを検出する電子透かし検出手段と
を備える、電子透かし検出装置。 - 前記電子透かしデータ埋め込み装置が、複数の異なる蝸牛遅延フィルタを用いて音響信号に位相変調を施すことにより、複数の異なる位相変調された音響信号を生成し、電子透かしデータに応じて、前記複数の異なる位相変調された音響信号の中から一の音響信号を選択し、選択した音響信号同士を接合することにより、電子透かしデータを埋め込むように構成されており、
前記蝸牛遅延特性推定手段が、前記複数の異なる蝸牛遅延フィルタがそれぞれ模擬する複数の異なる蝸牛遅延特性を推定するように構成され、
前記電子透かし検出手段が、前記蝸牛遅延特性推定手段により推定された前記複数の異なる蝸牛遅延特性に基づいて、電子透かしデータが埋め込まれた音響信号が、前記複数の異なる蝸牛遅延フィルタのうちの何れの蝸牛遅延フィルタが適用されて位相変調が施されたかを判定することにより、電子透かしデータを検出するように構成されている、
請求項1に記載の電子透かし検出装置。 - 前記蝸牛遅延特性推定手段が、前記蝸牛遅延フィルタの零点を推定することにより、蝸牛遅延特性を推定するように構成されている、
請求項1又は2に記載の電子透かし検出装置。 - 前記蝸牛遅延特性推定手段が、チャープz変換を用いて、前記蝸牛遅延フィルタの零点を推定するように構成されている、
請求項3に記載の電子透かし検出装置。 - 前記蝸牛遅延特性推定手段により推定された蝸牛遅延特性の逆特性を有するフィルタを電子透かしデータが埋め込まれた音響信号に施すことにより、電子透かしデータが埋め込まれる前の音響信号を取得する原信号取得手段をさらに備える、
請求項4に記載の電子透かし検出装置。 - 電子透かしデータが埋め込まれた音響信号の位相変調に適用されたと前記電子透かし検出手段により判定された蝸牛遅延フィルタの逆フィルタを当該音響信号に施すことにより、電子透かしデータが埋め込まれる前の音響信号を取得する原信号取得手段をさらに備える、
請求項2に記載の電子透かし検出装置。 - 蝸牛遅延特性を模擬する蝸牛遅延フィルタを用いて、デジタルデータである音響信号に位相変調を施し、前記位相変調が施された音響信号に電子透かしデータを埋め込む電子透かしデータ埋め込み装置によって、デジタルデータである音響信号に電子透かしデータが埋め込まれた場合に、前記電子透かしデータの埋め込みの際に用いられた蝸牛遅延フィルタの個数と当該蝸牛遅延フィルタのフィルタ係数とに基づいて、前記蝸牛遅延フィルタが模擬する蝸牛遅延特性を推定するステップ(a)と、
推定された蝸牛遅延特性に基づいて、音響信号に埋め込まれた前記電子透かしデータを検出するステップ(b)と
を有する、電子透かし検出方法。 - 前記電子透かしデータ埋め込み装置が、複数の異なる蝸牛遅延フィルタを用いて音響信号に位相変調を施すことにより、複数の異なる位相変調された音響信号を生成し、電子透かしデータに応じて、前記複数の異なる位相変調された音響信号の中から一の音響信号を選択し、選択した音響信号同士を接合することにより、電子透かしデータを埋め込むように構成されており、
前記ステップ(a)において、前記複数の異なる蝸牛遅延フィルタがそれぞれ模擬する複数の異なる蝸牛遅延特性を推定し、
前記ステップ(b)において、前記ステップ(a)により推定された前記複数の異なる蝸牛遅延特性に基づいて、電子透かしデータが埋め込まれた音響信号が、前記複数の異なる蝸牛遅延フィルタのうちの何れの蝸牛遅延フィルタが適用されて位相変調が施されたかを判定することにより、電子透かしデータを検出する、
請求項7に記載の電子透かし検出方法。 - 前記ステップ(a)において、前記蝸牛遅延フィルタの零点を推定することにより、蝸牛遅延特性を推定する、
請求項8に記載の電子透かし検出方法。 - 前記ステップ(a)においてチャープz変換を用いて、前記蝸牛遅延フィルタの零点を推定する、
請求項9に記載の電子透かし検出方法。
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