JP6187698B2 - 電子透かし情報検出装置および電子透かし情報検出方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電子透かし情報検出装置等に関する。
近年、映像等のデジタルコンテンツに情報を埋め込む電子透かし技術が普及している。例えば、従来技術1では、映像に電子透かし情報を埋め込み、利用者は、映像をスマートフォン等の専用カメラで撮影することで、映像に埋め込まれた情報を抽出する技術が開示されている。
従来技術1をプロジェクタなどの照明装置に適用すると、電子透かし情報を埋め込んだ光を照明装置に投影させ、投影された光に埋め込まれた情報を、利用者のスマートフォンによって検出させるというビジネスが考えられる。
ここで、照明装置が異なる電子透かし情報を埋め込んだ複数の光を投影する場合に、各光の投影領域が近接すると、各電子透かし情報が干渉し、光に埋め込まれた情報の検出精度が低下するという問題が発生する。この問題に対して、従来技術2および従来技術3が存在する。
図25は、従来技術2を説明するための図である。図25に示すように、照明装置10は、電子透かし情報を埋め込んだ光を照射して画像11を映し出す場合に、画像11に枠11aを重畳する。このように、枠11aを重畳すると、情報の抽出対象となる領域が明確となる。
図26は、従来技術3を説明するための図である。従来技術3は、動画を小領域に分割し、各小領域内の輝度変化を基にして、ビット判定を行う技術である。図26に示す例では、小領域20a,20bを設定し、小領域20aの輝度変化を基にして小領域20aに関するビット判定を行い、小領域20bの輝度変化を基にして小領域20bに関するビット判定を行う。
しかしながら、上述した従来技術では、埋め込み情報が埋め込まれた複数の画像データを照射して、異なる埋め込み情報が干渉する場合に、特定の埋め込み情報だけが重畳される領域を特定して情報を取得することができないという問題がある。
例えば、従来技術2は、照射する光が単一の場合に有効な技術であり、複数の画像が重複すると、複数の枠が発生する場合があり、このような場合には、特定の埋め込みデータだけが重畳される領域を特定することはできない。また、従来技術2では、枠を画像に重畳するため、美観を損ねるという問題もある。
また、従来技術3では、埋め込み情報の強度が大きいものを想定したものであり、電子透かし技術のように、領域あたりの変化が微弱な場合には、小領域から情報を読み取りづらくなる。その為、それぞれの信号の範囲を特定し、なるべく広い領域の変化を用いて検出することが必要となるが、従来技術3はこの様な課題を解決できない。
1つの側面では、埋め込み情報が埋め込まれた複数の画像データを照射して、異なる埋め込み情報が干渉する場合に、特定の埋め込みデータだけが重畳される領域を特定して情報を取得することができる電子透かし情報検出装置および電子透かし情報検出方法を提供することを目的とする。
第1の案では、電子透かし情報検出装置は、分割部と、特定部と、抽出部とを有する。分割部は、周波数および振幅が一定で、第1情報を示すのか第2情報を示すのかに応じて位相が逆になる透かし情報を複数同期した状態で埋め込んだ画像データを投影する投影装置によって投影された画像データを複数の領域に分割する。特定部は、領域に含まれる前記透かし情報の振幅を抽出し、抽出した透かし情報の振幅が一定の連続する領域を抽出対象領域として特定する。抽出部は、抽出対象領域に重畳された前記透かし情報を抽出する。
本発明の1実施態様によれば、埋め込み情報が埋め込まれた複数の画像データを照射して、異なる埋め込み情報が干渉する場合に、特定の埋め込みデータだけが重畳される領域を特定して情報を取得することができる。
以下に、本発明にかかる電子透かし情報検出装置および電子透かし情報検出方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
本実施例1では、埋め込み装置が、2種類の電子透かし情報を埋め込んだ2種類の映像情報を生成し、各映像情報に対応する映像を所定の領域に投影する。そして、検出装置が、投影された映像を撮影し、撮影した映像の映像情報を基にして、映像情報に埋め込まれた情報を検出する。検出装置は、電子透かし情報検出装置の一例である。
本実施例1に係る埋め込み装置の構成について説明する。図1は、本実施例1に係る埋め込み装置の構成を示す機能ブロック図である。図1に示すように、この埋め込み装置100は、インタフェース部110、入力部115、照明装置120a,120b、記憶部130、制御部140を有する。
インタフェース部110は、例えば、カムコーダ等の映像入力装置から、通信ネットワークまたは通信ケーブルを介して、映像情報を取得する装置である。インタフェース部110は、取得した映像情報を、取得部140aに出力する。
入力部115は、各種の情報を埋め込み装置100に入力するための入力装置である。入力部115は、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル等に対応する。
照明装置120a,120bは、例えばプロジェクタに対応する。以下の説明では、照明装置120a,120bをまとめて、適宜、照明装置120と表記する。照明装置120は、制御部140から電子透かし情報の埋め込まれた映像情報を取得し、取得した映像情報に対応する映像を所定の領域に投影する装置である。所定の領域は、例えば、大型スクリーン等に対応する。図1に示す例では、照明装置120a,120bのみを示すが、埋め込み装置100は、その他の照明装置を有してもよい。
記憶部130は、映像情報130a、信号埋め込み映像情報131a,132bを有する。記憶部130は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)などの半導体メモリ素子や、HDD(Hard Disk Drive)などの記憶装置に対応する。
映像情報130aは、動画で表現されるデジタルコンテンツの情報である。例えば、映像情報130aは、映像入力装置から取得する情報である。映像情報130aは、いかなる映像の情報でもよく、例えば、時間経過に応じて、映像内の物体が移動する映像の情報でもよいし、静止画像を連続的に表示する映像の情報でもよい。
信号埋め込み映像情報131a,131bは、映像情報130aに電子透かし情報が埋め込まれた情報に対応する。本実施例1では、信号埋め込み映像情報131aに埋め込まれた電子透かし情報と、信号埋め込み映像情報131bに埋め込まれた電子透かし情報とは、異なる情報とする。
制御部140は、取得部140aと、透かし情報生成部140bと、透かし情報埋め込み部140cと、投影制御部141a,141bとを有する。制御部140は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)や、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積装置に対応する。また、制御部140は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等の電子回路に対応する。
取得部140aは、インタフェース110を介して、映像入力装置等から映像情報を取得し、取得した映像情報を、映像情報130aとして、記憶部130に格納する処理部である。なお、取得部140aは、通信ネットワークを介して外部装置から映像情報を取得し、取得した映像情報を、記憶部130に格納してもよい。
透かし情報生成部140bは、電子透かし情報に対応する透かしパターンを生成する処理部である。透かし情報生成部140bは、生成した透かしパターンの情報を、透かし情報埋め込み部140cに出力する。例えば、透かしパターンは、1個以上の透かしブロックの集合である。各透かしブロックは、1または複数の画素を含み、例えば、矩形形状を有する。透かしブロックに含まれる画素は、「0」以外の特定の値を持つ。例えば、特定の値は「n」でもよいし、「−n」でもよい。nは、0以外の整数である。
透かし情報生成部140bは、時系列に沿って透かしブロックの数を周期的に増減させる。透かしブロックの数が増減することで、透かしパターンの面積も増減する。電子透かし情報は、透かしパターンの面積の周期的な変化と、ビット「0」または「1」を対応付けることで、ビット列を表現する。このため、透かし情報生成部140bは、電子透かし情報として表す情報が、ビット「0」であるかビット「1」かに応じて、透かしパターンの面積の周期的な時間変動の位相を変える。ビット列の情報は、予め設定されているものとする。
図2は、透かしパターンの一周期分の時間変化の一例を示す図である。図2に示す例では、透かしパターンに含まれる各透かしブロック内の画素は、上記の特定の値として「2」を持つ。透かしパターンに含まれる画素が重畳されることにより、重畳された画素の値は、もとの画素値よりも大きくなる。
図2では、時刻tから時刻t+8までの時間的に連続する9枚の画像が示されている。時刻tの画像301には、矩形形状の透かしパターン311が重畳されている。そして、時刻tから時刻t+4にかけて、透かしブロック312の数が減ることにより、画像に重畳される透かしパターンの面積が減少し、時刻t+4における画像302において透かしパターンは消失する。また、時刻t+4以降、透かしパターンの面積は増加し、時刻t+8における画像303にて、再び透かしパターンの面積が最大となる。
図3は、透かしパターンの面積の時間変化と参照領域内の画素値の平均値の時間変化との対応関係を示す図である。図3に示す透かしパターンの面積の時間変化は、図2に示した透かしパターンに対応するものである。図3のグラフ10aについて、横軸は時間を示し、縦軸は透かしパターンの面積を示す。波形401は、時刻tから時刻t+8に対応する透かしパターンの面積を示す。
図3のグラフ10bについて、横軸は時間を示し、縦軸は画素値を示す。波形402は、時刻tから時刻t+8に対応する参照領域内の平均画素値を示す。例えば、参照領域は、画像内の所定の領域に対応する。
図2および図3に示す例では、透かしパターンの各画素は正の値を有する。このため、波形402に示すように、参照領域内の平均画素値は、透かしパターンの面積が減少するにつれて低下し、透かしパターンの面積が増加するにつれて高くなる。
透かし情報生成部140bは、例えば、透かしパターンの面積と時間変化の関係に、ビット「1」、ビット「0」を対応付ける。図4は、ビット「1」に対応する透かしパターンの面積と時間変化の関係の一例を示す図である。図5は、ビット「0」に対応する透かしパターンの面積と時間変化の関係の一例を示す図である。
図4および図5において、縦軸は透かしパターンの面積を示し、横軸は時間を示す。図4の波形501は、ビット「1」に対応する透かしパターンの面積と時間変化の関係を示すものである。図5の波形502は、ビット「0」に対応する透かしパターンの面積と時間変化の関係を示すものである。波形501と波形502とは、同一の振幅および同一の周期Tを有するが、位相がT/2だけずれている。
透かし情報生成部140bは、ビット列に応じて、透かしパターンの面積と時間との関係が波形501または波形501の関係に対応するような透かしパターンを生成する。例えば、ビット列が「111・・・」であれば、透かしパターンの面積と時間との関係が波形501となる透かしパターンを連続して作成する。ビット列が「1010・・・」であれば、透かしパターンの面積と時間との関係が波形501となる透かしパターンと、波形502となる透かしパターンとを交互に連続して作成する。透かし情報生成部140bは、その他のビット列も同様にして、波形501または波形502に対応させて、透かしパターンを生成する。
また、本実施例1に係る透かし情報生成部140bは、2種類のビット列に対応する透かしパターンをそれぞれ生成する。例えば、第1ビット列に対応する透かしパターンを、第1透かしパターンとし、第2ビット列に対応する透かしパターンを、第2透かしパターンとする。透かし情報生成部140bは、第1透かしパターンおよび第2透かしパターンの情報を、透かし情報埋め込み部140cに出力する。
透かし情報埋め込み部140cは、電子透かし情報に対応する透かしパターンを、映像情報130aに埋め込むことで、信号埋め込み映像情報131a,131bを生成する処理部である。例えば、透かし情報埋め込み部140cは、第1透かしパターンを映像情報130aに埋め込むことで、信号埋め込み映像情報131aを生成する。透かし情報埋め込み部140cは、第2透かしパターンを映像情報130aに埋め込むことで、信号埋め込み映像情報131bを生成する。
透かし情報埋め込み部140cの処理の一例について説明する。透かし情報埋め込み部140cは、映像情報130aに含まれる画像毎に、参照領域を特定する。透かし情報埋め込み部140cは、各画像の参照領域と、各時刻の第1透かしパターンとを比較し、参照領域内で第1透かしパターンの透かしブロックと重なる各画素の値を、透かしブロックに含まれる画素の値で修正する。例えば、透かし情報埋め込み部140cは、透かしブロックに含まれる各画素が「2」の値を持つ場合に、透かしブロックと重なる領域に含まれる各画素の値に「2」を加算する。
透かし情報埋め込み部140cは、上記処理を映像情報130aの各画像の参照領域に対して実行することで、信号埋め込み映像情報131aを生成する。透かし情報埋め込み部140cは、第2透かしパターンについても、第1透かしパターンと同様の処理を実行することで、信号埋め込み映像情報131bを生成する。
透かし情報埋め込み部140cは、信号埋め込み映像情報131aについて、第1透かしパターンを埋め込んだ初めの画像が現れる時刻の情報を付与する。透かし情報埋め込み部140cは、信号埋め込み映像情報131bについて、第2透かしパターンを埋め込んだ初めの画像が現れる時刻の情報を付与する。
投影制御部141aは、信号埋め込み映像情報131aに対応する映像を、照明装置120aに投影させる処理部である。投影制御部141bは、信号埋め込み映像情報131bに対応する映像を、照影装置120bに投影させる処理部である。
投影制御部141a,141bは、信号埋め込み映像情報131a,131bに対応する映像を、照明装置120a,120bに投影させる場合に、電子透かし情報の位相を同期させる。例えば、投影制御部141a,141bは、信号埋め込み映像情報131a,131bについて、第1,2透かし情報を埋め込んだ初めの画像が現れる時刻を基準とし、映像の投影を開始させて、電子透かし情報の位相を同期させる。
次に、本実施例1に係る検出装置の構成について説明する。検出装置は、電子透かし情報検出装置の一例である。図6は、本実施例1に係る検出装置の構成を示す機能ブロック図である。図6に示すように、この検出装置200は、撮像装置210、インタフェース部220、入力部230、表示部240、記憶部250、制御部260を有する。
撮像装置210は、図1に示した埋め込み装置100の照明装置120a,120bによって投影された映像を撮像する装置である。例えば、撮像装置210は、ビデオカメラ等に対応する。撮像装置210は、撮像した映像の映像情報を、制御部260に出力する。
インタフェース部220は、通信ネットワークまたは通信ケーブルを介して、他の装置とデータ通信を実行する装置である。また、インタフェース部220は、通信ネットワークを介して、他の撮像装置とデータ通信を行い、撮像装置210が撮像した映像の情報を取得してもよい。
入力部230は、各種の情報を検出装置200に入力するための入力装置である。入力部230は、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル等に対応する。
表示部240は、制御部260から出力する情報を表示する装置である。表示部240は、液晶ディスプレイやタッチパネルに対応する。
記憶部250は、映像情報250aを有する。記憶部250は、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子や、HDDなどの記憶装置に対応する。
映像情報250aは、図1に示した埋め込み装置100の照明装置120a,120bによって投影された映像の情報である。例えば、この映像情報250aは、撮像装置210から取得される。
制御部260は、取得部260aと、分割部260bと、特定部260cと、抽出部260dとを有する。制御部260は、例えば、ASICや、FPGAなどの集積装置に対応する。また、制御部260は、例えば、CPUやMPU等の電子回路に対応する。
取得部260aは、撮像装置210から映像情報を取得し、取得した映像情報を、映像情報250aとして、記憶部250に格納する処理部である。なお、取得部260aは、通信ネットワークを介して他の撮像装置から映像情報を取得し、取得した映像情報を、記憶部250に格納してもよい。
分割部260bは、映像情報250aに含まれる各画像データを複数の領域に分割する処理部である。分割部260bは、分割した各画像データを、特定部260cに出力する。分割部260bは、例えば、時系列順に、分割した各画像データを、特定部260cに出力する。
図7は、映像情報に含まれるある画像データの一例を示す図である。分割部260bは、図7に示す画像データ30を複数の小領域に分割する。図8は、複数の小領域に分割した画像データの一例を示す図(1)である。分割部260bは、映像情報250aに含まれる全ての画像データについて、図8に示すように、複数の小領域に分割する。分割部260bは、複数の小領域に分割した画像データを、特定部260cに出力する。
特定部260cは、各画像データの小領域を基にして電子透かし情報の振幅を抽出し、抽出した電子透かし情報の振幅が一定の連続する領域を抽出対象領域として特定する処理部である。特定部260cは、映像情報250aに含まれる各画像データと抽出対象領域の情報を、抽出部260dに出力する。
特定部260cの処理について具体的に説明する。本実施例1において、説明の便宜上、照明装置120aが投影した領域を第1領域と定義する。照明装置120bが投影した領域を第2領域と定義する。照明装置120aが投影した領域と、照明装置120bが投影した領域とが重複する領域を、第3領域と定義する。
上記の埋め込み装置100は、周波数および振幅が一定で、「ビット1」を示すのか「ビット0」を示すのかに応じて位相が逆になる電子透かし情報を、異なる電子透かし情報間で同期した状態で埋め込んだ映像情報を投影する。このため、第3領域の振幅は、第1領域または第2領域の振幅の2倍または0倍となる。
図9および図10は、本実施例1に係る第3領域の振幅を説明するための図である。図9および図10の波形は、図9,10のものに限られず、例えば、図4,5に示すような3角形の波形でもよい。図9の各グラフの横軸は時間を示し、縦軸は振幅の大きさを示す。図9において、信号40aは、第1領域に含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合の信号である。信号40bは、第2領域に含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合の信号である。信号41は、第1領域および第2領域に含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合の、第3領域の信号である。図9に示すように、第1領域および第2領域に含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合には、第3領域に含まれる信号41の振幅は、第1領域の信号40aおよび第2領域の信号40bの「2倍」となる。
図10の各グラフの横軸は時間を示し、縦軸は振幅の大きさを示す。図10において、信号50aは、第1領域に含まれる電子透かし情報が「ビット0」である場合の信号である。信号50bは、第2領域に含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合の信号である。信号51は、第1領域の電子透かし情報が「ビット1」であり、第2領域の電子透かし情報が「ビット0」である場合ON、第3領域の信号である。図10に示すように、第1領域および第2領域に含まれる電子透かし情報が異なる場合には、第3領域に含まれる信号51の振幅は「0」となる。
図10に示す例では、第1領域の電子透かし情報が「ビット0」で、第2領域の電子透かし情報が「ビット1」である場合を示した。同様に、第1領域の電子透かし情報が「ビット1」で、第2領域の電子透かし情報が「ビット0」である場合も、第3領域に含まれる信号の振幅は「0」となる。
図9および図10に示したように、特定部260cは、時系列にそって各画像データの小領域から振幅を抽出し、時間変化に伴う振幅の変化に着目することで、第1領域または第2領域と、第3領域とを区別することが可能になる。例えば、特定部260cは、画像データの各小領域から振幅の分布を特定し、振幅の大きさが他の振幅の2倍となる領域を、第3領域として特定し、その他の領域を抽出対象領域して特定する。また、特定部260cは、隣接する小領域の時間変化と振幅の変化を比較し、時間変化と振幅の変換が同一の場合には、隣接する小領域を統合する処理を繰り返し実行する。
例えば、図8において、領域33a,33bの各小領域の振幅を「1」、領域33cの各小領域の振幅を「2」とすると、領域33cの振幅の大きさが他の振幅の2倍となる。このため、特定部260cは、領域33cを第3領域として特定し、領域33a,33bを第1領域または第2領域として特定する。かかる、領域33a,33bが、抽出対象領域となる。
特定部260cは、小領域32aと小領域32bとを比較し、時間変化に伴う振幅が同じである場合には、小領域32aと小領域32bとを統合する。特定部260cは、各隣接する小領域について同様の処理を実行することで、領域33a,33bを抽出対象領域として特定する。
ここで、特定部260cが、小領域から振幅を抽出する処理の一例について説明する。特定部260cは、小領域内の平均画素値を算出する。特定部260cは、小領域内の平均画素値を、時系列順に並べた1次元ベクトルを作成する。例えば、図8を用いて説明する。特定部260cは、n番目の画像データの小領域32aの平均画素値、n+1番目の画像データの小領域32aの平均画素値、n+2番目の画像データの小領域32aの平均画素値、・・・、m番目の画像データの小領域32aの平均画素値を時系列順位並べる。ここで、mは3以上の自然数に対応する。
特定部260cは、平均画素値の1次元ベクトルを周波数変換することで、各周波数のスペクトル密度を算出する。特定部260cは、電子透かし情報の周波数を事前に通知されているものとする。特定部260cは、1次元ベクトルを周波数変換した各周波数のスペクトル密度のうち、電子透かし情報の周波数に対応する周波数について、逆周波数変換を行うことで、電子透かし情報の時間と振幅との関係を特定する。例えば、特定部260cは、特許文献(特開2012−142741号公報)に記載された技術を用いて、小領域から振幅を抽出してもよい。
図6の説明に戻る。抽出部260dは、映像情報250aに含まれる各画像データの抽出対象領域から電子透かし情報を抽出する処理部である。抽出部260dは、抽出した電子透かし情報を、表示部240に表示させてもよいし、インタフェース220を介して他の外部装置に電子透かし情報を通知してもよい。
抽出部260dは、各画像データの抽出対象領域から、特定部260cと同様の処理を行うことで、電子透かし情報の時間と振幅との関係を特定する。特定部260dは、電子透かし情報のビット1に対応する波形およびビット0に対応する波形と、電子透かし情報の時間と振幅の波形とを比較することで、電子透かし情報からビット列を抽出する。抽出部260dは、電子透かし情報のビット1に対応する波形およびビット0に対応する波形の情報を予め保持しているものとする。
次に、本実施例1に係る埋め込み装置100の処理手順について説明する。図11は、本実施例1に係る埋め込み装置の処理手順を示すフローチャートである。図11に示すように、埋め込み装置100の透かし情報埋め込み部140cは、電子透かし情報を埋め込んだ複数の信号埋め込み映像情報を生成する(ステップS101)。
埋め込み装置100の投影制御部141a,141bは、再生開始時刻を同期させて、複数の信号埋め込み映像情報を再生する(ステップS102)。埋め込み装置100の照明装置120a,120bは、複数の信号埋め込み映像情報を投影する(ステップS103)。
次に、本実施例1に係る検出装置200の処理手順について説明する。図12は、本実施例1に係る検出装置の処理手順を示すフローチャートである。図12に示すフローチャートでは一例として、電子透かし情報の振幅を1とする。
図12に示すように、検出装置200の撮像装置210は、埋め込み装置100に投影された映像を撮影する(ステップS201)。検出装置200の分割部260bは、映像情報250aに含まれる画像データを小領域に分割する(ステップS202)。
検出装置200の特定部260cは、小領域毎に電子透かし情報の振幅を解析する(ステップS203)。特定部260cは、振幅が1となる、未選択の小領域を選択し(ステップS204)、未選択の隣接する小領域の振幅を調査する(ステップS205)。
特定部260cは、隣接する小領域の振幅が1であるか否かを判定する(ステップS206)。特定部260cは、隣接する小領域の振幅が1でない場合には(ステップS206,No)、ステップS205に移行する。
一方、特定部260cは、隣接する小領域の振幅が1である場合には(ステップS206,Yes)、小領域を統合する(ステップS207)。特定部260cは、領域に隣接する全小領域の振幅を調査済みであるか否かを判定する(ステップS208)。特定部260cは、領域に隣接する全小領域の振幅を調査済みでない場合には(ステップS208,No)、ステップS205に移行する。
一方、特定部260cは、領域に隣接する全小領域の振幅を調査済みの場合には(ステップS208,Yes)、抽出対象領域を特定する(ステップS209)。特定部260cは、振幅が1となる、全ての小領域を選択したか否かを判定する(ステップS210)。特定部260cは、振幅が1となる、全ての小領域を選択していない場合には(ステップS210,No)、ステップS204に移行する。
一方、特定部260cが、振幅が1となる、全ての小領域を選択した場合には(ステップS210,Yes)、検出装置200の抽出部260dは、抽出対象領域から情報を抽出し(ステップS211)、情報を取得したか否かを判定する(ステップS212)。
抽出部260dは、情報を取得した場合には(ステップS212,Yes)、処理を終了する。一方、抽出部260dは、情報を取得していない場合には(ステップS212,No)、ステップS201に移行する。
次に、本実施例1に係る検出装置200の効果について説明する。検出装置200は、複数の電子透かし情報が同期した状態で埋め込まれた投影画像の領域を分割して領域毎の電子透かし情報の振幅を抽出する。検出装置200は、透かし信号の振幅が一定の連続する領域を抽出対象領域として情報抽出を行う。このため、検出装置200によれば、異なる電子透かし情報が干渉する場合に、特定の埋め込み情報だけが重畳される領域を特定して情報を取得することができる。
また、検出装置200は、小領域に含まれる電子透かし情報の振幅を異なる時間毎に抽出し、振幅の時間方向の同一性を判定することで、抽出対象領域を特定する。このため、検出装置200によれば、異なる電子透かし情報が重畳していない領域を正確に特定することができる。
また、検出装置200は、小領域に含まれる電子透かし情報の振幅を異なる時間毎に抽出し、時間経過に伴う振幅が等しい領域同士を統合し、統合した領域を抽出対象領域として特定する。このため、検出装置200によれば、電子透かし情報の検出対象となる領域を最大限に大きくすることができるため、電子透かし情報の変化が微弱な場合であっても、電子透かし情報を精度よく抽出することができる。
本実施例2では、埋め込み装置が、3種類の電子透かし情報を埋め込んだ3種類の映像情報を生成し、各映像情報に対応する映像を所定の領域に投影する。そして、検出装置が、投影された映像を撮影し、撮影した映像の映像情報を基にして、映像情報に埋め込まれた情報を検出する。検出装置は、電子透かし情報検出装置の一例である。
本実施例2に係る埋め込み装置の構成について説明する。図13は、本実施例2に係る埋め込み装置の構成を示す機能ブロック図である。図13に示すように、この埋め込み装置300は、インタフェース部310、入力部315、照明装置320a,320b,320c、記憶部330、制御部340を有する。
ここで、インタフェース部310、入力部315、照明装置320a,320b,320cに関する説明は、図1に示したインフェース部110、入力部115、照明装置120に関する説明と同様である。以下の説明では、照明装置320a,320b,320cをまとめて、照明装置320と適宜表記する。
記憶部330は、映像情報330a、信号埋め込み映像情報331a,331b,331cを有する。記憶部330は、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子や、HDDなどの記憶装置に対応する。
映像情報330aは、動画で表現されるデジタルコンテンツの情報である。映像情報330aに関する説明は、図1に示した映像情報130aに関する説明と同様である。
信号埋め込み映像情報331a,331b,331cは、映像情報330aに電子透かし情報が埋め込まれた情報に対応する。本実施例2では、信号埋め込み映像情報331aに埋め込まれた電子透かし情報と、信号埋め込み映像情報331bに埋め込まれた電子透かし情報と、信号埋め込み映像情報331cに埋め込まれた電子透かし情報とは、異なる情報とする。
制御部340は、取得部340aと、透かし情報生成部340bと、透かし情報埋め込み部340cと、投影制御部341a,341b,341cを有する。制御部340は、例えば、ASICや、FPGAなどの集積装置に対応する。また、制御部340は、例えば、CPUやMPU等の電子回路に対応する。
取得部340aは、インタフェース310部を介して、映像入力装置等から映像情報を取得し、取得した映像情報を、映像情報330aとして、記憶部330に格納する処理部である。取得部340aは、通信ネットワークを介して外部装置から映像情報を取得し、取得した映像情報を、記憶部330に格納してもよい。
透かし情報生成部340bは、電子透かし情報に対応する透かしパターンを生成する処理部である。透かし情報生成部340bが透かしパターンを生成する処理は、図1に示した電子透かし情報生成部140bと同様である。
透かし情報生成部340bは、3種類のビット列に対応する透かしパターンをそれぞれ生成する。例えば、第1ビット列に対応する透かしパターンを、第1透かしパターンとし、第2ビット列に対応する透かしパターンを、第2透かしパターンとし、第3ビット列に対応する透かしパターンを、第3透かしパターンとする。透かし情報生成部340bは、第1透かしパターン、第2透かしパターン、第3透かしパターンの情報を、透かし情報埋め込み部340cに出力する。
透かし情報埋め込み部340cは、電子透かし情報に対応する透かしパターンを、映像情報330aに埋め込むことで、信号埋め込み映像情報331a,331b,331cを生成する処理部である。例えば、透かし情報埋め込み部340cは、第1透かしパターンを映像情報330aに埋め込むことで、信号埋め込み映像情報331aを生成する。透かし情報埋め込み部340cは、第2透かしパターンを映像情報330aに埋め込むことで、信号埋め込み映像情報331bを生成する。透かし情報埋め込み部340cは、第3透かしパターンを映像情報330aに埋め込むことで、信号埋め込み映像情報331cを生成する。なお、透かし情報埋め込み部340cが、各透かしパターンを映像情報330aに埋め込む処理は、図1に示した透かし情報埋め込み部140cの処理と同様である。
透かし情報埋め込み部340cは、信号埋め込み映像情報331aについて、第1透かしパターンを埋め込んだ初めの画像が現れる時刻の情報を付与する。透かし情報埋め込み部340cは、信号埋め込み映像情報331bについて、第2透かしパターンを埋め込んだ初めの画像が現れる時刻の情報を付与する。透かし情報埋め込み部340cは、信号埋め込み映像情報331cについて、第3透かしパターンを埋め込んだ初めの画像が現れる時刻の情報を付与する。
投影制御部341aは、信号埋め込み映像情報331aに対応する映像を、照明装置320aに投影させる処理部である。投影制御部341bは、信号埋め込み映像情報341bに対応する映像を、照影装置320bに投影させる処理部である。投影制御部341bは、信号埋め込み映像情報331cに対応する映像を、照明装置320cに投影させる処理部である。
投影制御部341a,341b,341cは、信号埋め込み映像情報331a,331b,331cに対応する映像を、照明装置320a,320b,320cに投影させる場合に、電子透かし情報の位相を同期させる。例えば、投影制御部341a〜341cは、信号埋め込み映像情報331a〜331cについて、第1〜3透かし情報を埋め込んだ初めの画像が現れる時刻を基準として映像の投影を開始させて、電子透かし情報の位相を同期させる。
次に、本実施例2に係る検出装置の構成について説明する。検出装置は、電子透かし情報検出装置の一例である。図14は、本実施例2に係る検出装置の構成を示す機能ブロック図である。図14に示すように、この検出装置400は、撮像装置410、インタフェース部420、入力部430、表示部440、記憶部450、制御部460を有する。
撮像装置410は、図13に示した埋め込み装置300の照明装置320a〜320cによって投影された映像を撮像する装置である。例えば、撮像装置410は、ビデオカメラ等に対応する。撮像装置410は、撮像した映像の映像情報を、制御部460に出力する。
インタフェース部420、入力部430、表示部440に関する説明は、図6に示したインタフェース部220、入力部230、表示部240に関する説明と同様である。
記憶部450は、映像情報450aを有する。記憶部450は、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子や、HDDなどの記憶装置に対応する。
映像情報450aは、図13に示した照明装置320a〜320cによって投影された映像の情報である。例えば、この映像情報450aは、撮像装置410から取得される。
制御部460は、取得部460aと、分割部460bと、特定部460cと、抽出部460dとを有する。制御部460は、例えば、ASICや、FPGAなどの集積装置に対応する。また、制御部460は、例えば、CPUやMPU等の電子回路に対応する。
取得部460aは、撮像装置410から映像情報を取得し、取得した映像情報を、映像情報450aとして、記憶部450に格納する処理部である。なお、取得部460aは、通信ネットワークを介して他の撮像装置から映像情報を取得し、取得した映像情報を、記憶部450に格納してもよい。
分割部460bは、映像情報450aに含まれる各画像データを複数の領域に分割する処理部である。分割部460bは、分割した各画像、特定部460cに出力する。分割部460bは、例えば、時系列順に、分割した各画像データを、特定部460cに出力する。
図15は、複数の小領域に分割した画像データの一例を示す図(2)である。分割部460bは、映像情報450aに含まれる全ての画像データについて、図15に示すように、複数の小領域に分割する。分割部460bは、複数の小領域に分割した画像データを、特定部460cに出力する。
特定部460cは、各画像データの小領域を基にして電子透かし情報の振幅を抽出し、抽出した電子透かし情報の振幅が一定の連続する領域を抽出対象領域として特定する処理部である。特定部460cは、映像情報450aに含まれる各画像データと抽出対象領域の情報を、抽出部460dに出力する。特定部460cが、小領域から振幅を抽出する処理は、実施例1に示した特定部260cと同様である。
特定部460cの処理について具体的に説明する。本実施例2において、説明の便宜上、照明装置320aが投影した領域を第1領域と定義する。照明装置320bが投影した領域を第2領域と定義する。照明装置320cが投影した領域を第3領域と定義する。照明装置320a〜320cの内、二つの照明装置が投影した領域が重複する領域を第4領域と定義する。照明装置320a,320b,320cが投影した領域が重複する領域を第5領域と定義する。
上記の埋め込み装置300は、周波数および振幅が一定で、「ビット1」を示すのか「ビット0」を示すのかに応じて、位相が逆になる電子透かし情報を、異なる電子透かし情報間で同期した状態で埋め込んだ映像情報を投影する。このため、第4領域の振幅は、実施例1の図9、図10に示したように、第1〜3領域の振幅の2倍または0倍となる。しかしながら、第5領域の振幅は、第1〜3領域の振幅の3倍または等倍となる。このため、実施例1の手法では、第1〜3の領域と、第5領域とを区別できない場合がある。
図16および図17は、本実施例2に係る第5領域の振幅を説明するための図である。図16および図17の波形は、図16および図17のものに限られず、例えば、図4,5に示すような3角形の波形でもよい。図16の各グラフの横軸は時間を示し、縦軸は振幅の大きさを示す。例えば、図16において、信号60aは、第1領域に含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合の信号である。信号60bは、第2領域に含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合の信号である。信号60cは、第3領域に含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合の信号である。信号61は、第1〜3領域に含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合の、第4領域の信号である。図16に示すように、第1〜3領域に含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合には、第4領域に含まれる信号61の振幅は、第1〜3領域の信号60a,60b,60cの振幅の「3倍」となる。
図17の各グラフの横軸は時間を示し、縦軸は振幅の大きさを示す。図17において、信号70aは、第1領域に含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合の信号である。信号70bは、第2領域に含まれる電子透かし情報が「ビット0」である場合の信号である。信号70cは、第3領域に含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合の信号である。図17に示すように、第1〜3領域に含まれる電子透かし情報がビット1、ビット0、ビット1となる場合には、第5領域に含まれる信号71の振幅は、第1〜3領域の信号70a,70b,70cの振幅と「等倍」となる。
特定部460cは、時系列にそって各画像データの小領域から振幅を抽出し、所定周期における基準軸と振幅とに囲まれる面積に着目することで、第1〜第3領域と、かかる第1〜第3領域以下の領域とを区別する。
図18は、本実施例2に係る特定部の処理を説明するため図である。図18の各グラフにおいて横軸は時間を示し、縦軸は振幅の大きさを示す。着目した小領域が、第1〜第3領域に対応する領域であれば、例えば、図18の信号80aのように、振幅は一定の値を取る。これに対して、着目した小領域が、第1〜第3領域に対応しない領域であれば、例えば、図18の信号80bのように、振幅は一定の値とならない。例えば、小領域が、第5領域に対応する領域であれば、第1〜第3領域に対応する領域の振幅の3倍の振幅が不定期に出現する。
特定部460cは、所定周期Tnの区間において、電子透かし情報の信号の振幅の絶対値を積分した積分値を算出する。以下の説明では、係る積分値を波形面積と表記する。着目する小領域が、第1〜第3領域に対応する領域であれば、波形面積は一定の値を取る。これに対して、着目する小領域が、第1〜第3領域に対応しない領域であれば、波形面積は一定の値を取らない。このため、特定部460cは、波形面積に着目することで、第1〜第3領域に対応する領域を特定することができる。図18に示す例では、所定周期Tnを、2としているが、これに限定されるものではなく、2以上の周期であればいかなる周期であってもよく、適宜管理者が設定可能である。
例えば、特定部460cは、第1〜第3領域に対応する波形面積の情報を保持しているものとする。特定部460cは、保持している波形面積の情報と、小領域から算出した波形面積とを比較して、第1〜第3領域に対応する領域を、抽出対象領域として特定する。
図15において、画像データ40の領域41a,41b,41cの各小領域の波形面積が、第1〜第3領域に対応する波形面積の場合には、特定部460cは、領域41a,41b,41cを、抽出対象領域として特定する。
抽出部460dは、映像情報450aに含まれる各画像データの抽出対象領域から電子透かし情報を抽出する処理部である。抽出部460dは、抽出した電子透かし情報を、表示部440に表示させてもよいし、インタフェース部420を介して他の外部装置に電子透かし情報を通知してもよい。抽出部460dに関する説明は、実施例1に示した抽出部260dと同様である。
次に、本実施例2に係る検出装置400の処理手順について説明する。図19は、本実施例2に係る検出装置の処理手順を示すフローチャートである。図19に示すように、検出部400の撮像装置410は、埋め込み装置300に投影された映像を撮影する(ステップS301)。
検出装置400の分割部460bは、映像情報450aに含まれる画像データを小領域に分割する(ステップS302)。検出装置400の特定部460cは、小領域毎に電子透かし情報の波形を抽出し、波形と基準軸とで囲まれる所定周期の波形面積を算出する(ステップS303)。
特定部460cは、第1〜第3領域に対応する波形面積となる未選択の小領域を選択する(ステップS304)。特定部460cは、未選択の隣接する小領域の波形面積を調査する(ステップS305)。特定部460cは、選択した小領域の波形面積が、隣接する小領域の波形面積と同一であるか否かを判定する(ステップS306)。特定部460cは、選択した小領域の波形面積が、隣接する小領域の波形面積と同一でない場合には(ステップS306,No)、ステップS305に移行する。
一方、特定部460cは、選択した小領域の波形面積が、隣接する小領域の波形面積と同一である場合には(ステップS306,Yes)、小領域を統合する(ステップS307)。特定部460cは、領域に隣接する全小領域の波形面積を調査済みであるか否かを判定する(ステップS308)。特定部460cは、領域に隣接する全小領域の波形面積を調査済みでない場合には(ステップS308,No)、ステップS305に移行する。
特定部460cは、領域に隣接する全小領域の波形面積を調査済みである場合には(ステップS308,Yes)、抽出対象領域を特定する(ステップS309)。特定部460は、全ての小領域を選択していない場合には(ステップS310,No)、ステップS304に移行する。
一方、特定部460は、全ての小領域を選択した場合において(ステップS310,Yes)、検出装置400の抽出部460dは、抽出対象領域毎に情報を抽出し(ステップS311)、情報を取得したか否かを判定する(ステップS312)。
抽出部460dは、情報を取得した場合には(ステップS312,Yes)、処理を終了する。一方、抽出部460dは、情報を取得していない場合には(ステップS312,No)、ステップS301に移行する。
次に、本実施例2に係る検出装置400の効果について説明する。検出装置400は、複数の電子透かし情報が同期した状態で埋め込まれた投影画像の領域を分割して領域毎の電子透かし情報を抽出する。検出装置400は、小領域に含まれる電子透かし情報の値の絶対値を異なる時間毎に抽出し、時間と絶対値との関係を、所定区間で積分した積分値に基づいて、抽出対象領域を特定する。このため、検出装置400によれば、3つ以上の電子透かし情報が干渉し、局所的には第1〜第3領域と、第5領域との振幅が同一である場合でも、抽出対象領域を正確に特定することができる。
また、検出装置400の効果として、透かし信号が重複せずに隣接して投影された場合でも領域の特定が可能となる。効果の説明に当たり、埋め込み装置100により投影された透かし信号から情報を検出することを例として考える。
図20は、複数の小領域に分割した画像データの一例を示す図(3)である。説明の便宜上、照明装置120aが投影した領域を第1領域と定義する。照明装置120bが投影した領域を第2領域と定義する。照明装置120a、120bの二つの照明装置が投影した透かし信号が重複せず、隣接して含まれる領域を第3領域と定義する。ここで第3領域となる小領域51cに着目する。小領域51cのうち、照明装置120aによる透かし信号が投影されている領域を52a、照明装置120bによる透かし信号が投影されている領域を52bとする。小領域51cの面積を「1」としたとき、領域52aの面積を「x(0<x<1)」、領域52bの面積を「1−x」とする。
図21および図22は、本実施例2に係る第3領域の振幅を説明するための図である。図21および図22の波形は、図21および図22のものに限られず、例えば、図4,5に示すような3角形の波形でもよい。図21の各グラフの横軸は時間を示し、縦軸は振幅の大きさを示す。例えば、図21において、信号90aは、領域52aに含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合の信号である。信号90bは、領域52bに含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合の信号である。図17に示すように、領域52a、領域52bに含まれる電子透かし情報がビット1、ビット1となる場合には、第3領域に含まれる信号91の振幅は、第1、2領域の信号の振幅と「等倍」になる。
図22の各グラフの横軸は時間を示し、縦軸は振幅の大きさを示す。追加図面3において、信号100aは、領域52aに含まれる電子透かし情報が「ビット1」である場合の信号である。信号100bは、領域52bに含まれる電子透かし情報が「ビット0」である場合の信号である。図17に示すように、領域52a、領域52bに含まれる電子透かし情報がビット1、ビット0となる場合には、第3領域に含まれる信号101の振幅は、第1、2領域の信号の振幅の「|2x−1|倍」になる。
図23は、本実施例2に係る特定部の処理を説明するため図(2)である。図23の各グラフにおいて横軸は時間を示し、縦軸は振幅の大きさを示す。着目した小領域が、第1、第2領域に対応する領域であれば、例えば、図18の信号110aのように、振幅は一定の値を取る。これに対して、着目した小領域が、第3領域に対応する領域であれば、例えば、図18の信号110bのように、振幅は一定の値とならない。例えば、小領域が、第3領域に対応する領域であれば、第1、第2領域に対応する領域の振幅の|2x−1|倍の振幅が不定期に出現する。
以下、上記で説明した特定部450cおよび抽出部450dによる図19に記載された手順と同様の処理を行うことで、2つ以上の電子透かしが重複せず、隣接して照射された場合でも抽出対象領域を正確に特定することができる。
ところで、上述した実施例1および実施例2では、埋め込み装置100,300が、プロジェクタ等の照明装置120,320を用いて映像情報を投影する場合について説明したが、これに限定されるものではない。埋め込み装置100,300は、プロジェクタの代わりに、LED(Light Emitting Diode)照明を用いて、映像情報を投影してもよい。
次に、上記実施例に示した検出装置200,400と同様の機能を実現する電子透かし情報検出プログラムを実行するコンピュータの一例について説明する。図24は、電子透かし情報検出プログラムを実行するコンピュータの一例を示す図である。
図24に示すように、コンピュータ500は、各種演算処理を実行するCPU501と、ユーザからのデータの入力を受け付ける入力装置502と、ディスプレイ503とを有する。また、コンピュータ500は、映像を撮影するカメラ504と、ネットワークを介して他のコンピュータとの間でデータの授受を行うインタフェース装置505とを有する。また、コンピュータ500は、各種情報を一時記憶するRAM506と、ハードディスク装置507とを有する。そして、各装置501〜507は、バス508に接続される。
ハードディスク装置507は、分割プログラム507a、特定プログラム507b、抽出プログラム507cを有する。CPU501は、分割プログラム507a、特定プログラム507b、抽出プログラム507cを読み出してRAM506に展開する。分割プログラム507aは、分割プロセス506aとして機能する。特定プログラム507aは、特定プロセス506bとして機能する。抽出プログラム507cは、抽出プロセス506cとして機能する。
分割プロセス506aは、分割部260b,460bに対応する。特定プロセス506bは、特定部260c,460cに対応する。抽出プロセス506cは、抽出部260d,460dに対応する。
なお、分割プログラム207a、特定プログラム207b、抽出プログラム207cについては、必ずしも最初からハードディスク装置507に記憶させておかなくても良い。例えば、コンピュータ200に挿入されるフレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、DVDディスク、光磁気ディスク、ICカードなどの「可搬用の物理媒体」に各プログラムを記憶させておく。そして、コンピュータ200が各プログラム207a〜207cを読み出して実行するようにしてもよい。
100,300 埋め込み装置
200,400 検出装置
200,400 検出装置
Claims (5)
- 周波数および振幅が一定で、第1情報を示すのか第2情報を示すのかに応じて位相が逆になる透かし情報を複数同期した状態で埋め込んだ画像データを投影する投影装置によって投影された画像データを複数の領域に分割する分割部と、
前記領域に含まれる前記透かし情報の振幅を抽出し、抽出した透かし情報の振幅が一定の連続する領域を抽出対象領域として特定する特定部と、
前記抽出対象領域に重畳された前記透かし情報を抽出する抽出部と
を有することを特徴とする電子透かし情報検出装置。 - 前記特定部は、前記領域に含まれる前記透かし情報の振幅を異なる時間毎に抽出し、前記振幅の時間方向の同一性を判定することで、前記抽出対象領域を特定することを特徴とする請求項1に記載の電子透かし情報検出装置。
- 前記特定部は、前記領域に含まれる前記透かし情報の振幅を異なる時間毎に抽出し、振幅が等しい領域同士を統合し、統合した領域を前記抽出対象領域として特定することを特徴とする請求項2に記載の電子透かし情報検出装置。
- 前記特定部は、前記領域に含まれる前記透かし情報の値の絶対値を異なる時間毎に抽出し、時間と絶対値との関係を、所定区間で積分した積分値に基づいて、前記抽出対象領域を特定することを特徴とする請求項2に記載の電子透かし情報検出装置。
- コンピュータが実行する電子透かし情報検出方法であって、
周波数および振幅が一定で、第1情報を示すのか第2情報を示すのかに応じて位相が逆になる透かし情報を複数同期した状態で埋め込んだ画像データを投影する投影装置によって投影された画像データを複数の領域に分割し、
前記領域に含まれる前記透かし情報の振幅を抽出し、抽出した透かし情報の振幅が一定の連続する領域を抽出対象領域として特定し、
前記抽出対象領域に重畳された前記透かし情報を抽出する
処理を実行することを特徴とする電子透かし情報検出方法。
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