JPH09247431A

JPH09247431A - 画像データの処理方法および処理装置

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Publication number: JPH09247431A
Application number: JP8079475A
Authority: JP
Inventors: Katsuyasu Kubota; 勝康窪田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1997-09-19
Anticipated expiration: 2016-03-06
Also published as: JP3331859B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮された画像データ内に任意の情報に対応
する符号を、画像を実質的に劣化させることなく隠蔽で
きる画像データの処理方法を提供する。【解決手段】平面画像を複数の領域に分割し、各領域
を複数の画像構成要素に分割し、各画像構成要素の濃度
データを２次元座標上の変数の関数とし、この関数を周
波数座標上の変数の関数に変換し、各周波数関数を量子
化する。その各領域の中の少なくとも一つの領域におい
て、その周波数関数の少なくとも一つの値を、予め設定
された情報に対応付けられた符号の構成値と量子化ステ
ップ幅との積に置換し、この置換後に前記量子化を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平面画像を構成す
る濃度データを圧縮する際に利用できる画像データの処
理方法および処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１に示すように、人間の目１に光波２
として入ってくる画像の情報は、異なる周波数帯域の複
数の光波３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ…に分割され、人間は
各分割された光波それぞれからの刺激の合成として画像
を認識する。この際、光波が低周波である程、また、光
波のエネルギーすなわち画像濃度が薄い程、人間は刺激
の差に敏感である。この特性が、例えばＩＳＯのＪＰＥ
Ｇ等の画像圧縮規格において利用され、画像の濃度デー
タはＤＣＴ変換後の量子化により圧縮されている。

【０００３】例えば、図２に示すように、平面画像１１
を複数の領域１１′に分割し、図３に示すように各領域
１１′を８行８列の６４個の画像構成要素１１ａに分割
し、各画像構成要素１１ａに対応する８ビットの濃度デ
ータ（０〜２５５）を２次元直交座標上の変数（ｘ、
ｙ）の関数ｅ（ｘ、ｙ）とする。これにより、その平面
画像は、最大６４×２５６＝１６３８４個のデータによ
り構成される。

【０００４】その関数ｅ（ｘ、ｙ）を、ＤＣＴ変換(Dis
crete Cosine Transfer)により、図４に示すように、２
次元直交座標上の座標（ｘ、ｙ）により特定される８行
８列の６４個の各周波数を変数とする関数Ｅ（ｘ、ｙ）
に変換する。各周波数関数Ｅ（ｘ、ｙ）は、Ｅ（１、
１）は直流成分であり、他は１２ビット（−２０４８〜
２０４７）のデータになることから、最大６３×４０９
６＋１＝２５８０４９個のデータにより構成される。

【０００５】その各周波数関数を直流成分を除き量子化
することで、例えば９ビット（０〜５１１）のデータに
圧縮する。その量子化は、各周波数関数を量子化ステッ
プ幅で割って商が整数値になるように余りを除き、その
商を量子数とすることで量子化が行なわれる。

【０００６】その量子化ステップ幅を大きくすると、図
５に示すように、量子化前の周波数関数と量子化後に逆
量子化した周波数関数との量子化誤差が大きくなる。そ
のため、データ圧縮率は大きくなるが、圧縮データによ
る再生画像の元の画像からの画質劣化程度が大きくな
る。一方、その量子化ステップ幅を小さくすると、圧縮
データによる再生画像の元の画像からの画質劣化程度は
小さくなるが、データ圧縮率は小さくなる。

【０００７】そこで、前述のように光波が低周波である
程に人間は刺激の差に敏感であることを利用し、その量
子化ステップ幅を周波数関数の対応する周波数が低い程
に細かくし、周波数が高い程に粗くしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】画像データは、上記の
ＪＰＥＧ等の規格に準拠して圧縮された状態で、情報ネ
ットワーク、ＣＤ‐ＲＯＭ、フロッピーディスク、光磁
気ディスク等の様々なメディアにより配布されることが
一般化してきている。この際、その画像データの著作権
に関する情報や、画像データの整理や分類のための情報
等を付随させる場合、圧縮データのファイルとは別のフ
ァイルに記録する必要があった。

【０００９】そのため、そのような付随情報のみが削除
される可能性がある。例えば、著作権の侵害者が著作権
に関する情報を悪意により削除したり、整理や分類のた
めの情報等を過誤により削除する等のおそれがある。

【００１０】本発明は、上記問題を解決することのでき
る画像データの処理方法および処理装置を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、平面画像を複
数の領域に分割し、各領域を複数の画像構成要素に分割
し、各画像構成要素の濃度データを２次元座標上の変数
の関数とし、この関数を周波数座標上の変数の関数に変
換し、各周波数関数を量子化するに際し、前記各領域の
中の少なくとも一つの領域において、その周波数関数の
少なくとも一つの値を、予め設定された情報に対応付け
られた符号の構成値と量子化ステップ幅との積に置換
し、この置換後に前記量子化を行なうことを特徴とす
る。

【００１２】本発明により量子化された画像データを逆
量子化することで、予め設定された情報に対応付けられ
た符号の構成値を読み出すことができる。すなわち、そ
の読み出された値により構成される符号に対応付けられ
た情報を、その画像データに隠蔽することができる。

【００１３】その周波数関数の中の最も高周波の座標で
の値のみを、予め設定された情報に対応付けられた符号
の構成値と、その最も高周波の座標での量子化ステップ
幅との積に置換するのが好ましい。

【００１４】画像濃度に対応する周波数が高い程に人間
は刺激の差に鈍感であり、極めて高周波の光波を含む画
像の存在は稀である。よって、その周波数関数の中の最
も高周波の座標での値を任意の値に置換したとしても、
圧縮データを解凍した画像を実質的に劣化させることは
ない。

【００１５】その周波数関数の値の置換は、その平面画
像の４隅の領域の中の少なくとも一つにおいて行なわれ
るのが好ましい。平面画像の４隅においては、その画像
を視認する人間の注意が向けられていないので、濃度デ
ータの変更による影響を小さくできる。

【００１６】その符号の構成値が複数になるように、前
記周波数関数の値の置換は、その平面画像の複数の領域
において行なわれるのが好ましい。その構成値の数が多
いほどに隠蔽可能な情報の種類を多くできる。

【００１７】本発明の画像データの処理装置は、２次元
座標上の変数の関数を周波数の関数に変換する手段と、
その周波数関数を量子化する手段と、その周波数関数の
少なくとも一つの値を、予め設定された情報に対応付け
られた符号の構成値と量子化ステップ幅との積に置換す
る手段とを備えることを特徴とする。

【００１８】本発明の画像データの処理装置によれば、
本発明方法を実施することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００２０】図６に示す画像データの処理装置は、入出
力インターフェイス２２と中央処理装置２３と記憶装置
２４とを有するコンピューター２１を備え、その入出力
インターフェイス２２に、例えばキーボードにより構成
できる入力装置２５、表示装置により構成できる出力装
置２６、外部記憶装置２７が接続されている。

【００２１】図７のフローチャートは、その画像データ
処理装置を用い、前記平面画像１１の濃度データを圧縮
する際の手順を示す。本実施形態では、その画像１１の
４隅の領域１１′が符号の隠蔽位置とされる。

【００２２】先ず、コンピュータ２１は、その平面画像
１１の複数の領域１１′それぞれにおける画像構成要素
１１ａに対応する８ビットの濃度データを表す関数ｅ
（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜８、ｙ＝１〜８、ｅ（ｘ、ｙ）＝
０〜２５５）を、記憶装置２４あるいは外部記憶装置２
７に読み込む（ステップ１）。その、平面画像１１の分
割数や、分割された各領域１１′の画像構成要素数１１
ａは特に限定されず、適宜設定すればよい。

【００２３】次に、その平面画像１１の複数の領域１
１′の中から予め定めた順序に従い一つの領域１１′を
選択し（ステップ２）、その選択した領域１１′が画像
１１の４隅に位置するか否かを判断する（ステップ
３）。

【００２４】その選択した領域１１′が画像１１の４隅
に位置するものでない場合、従来と同様に、その領域１
１′における濃度データの関数ｅ（ｘ、ｙ）をＤＣＴ変
換することで、２次元直交座標（ｘ、ｙ）により特定さ
れる８行８列の６４個の各周波数を変数とする関数Ｅ
（ｘ、ｙ）（Ｅ（ｘ、ｙ）＝−２０４８〜２０４７、Ｅ
（１、１）は直流成分））にする（ステップ４）。

【００２５】次に、その周波数関数Ｅ（ｘ、ｙ）を従来
と同様に量子化する（ステップ５）。すなわち、記憶装
置２４は予め設定した量子化ステップ幅ｗ（ｘ、ｙ）を
記憶する。この量子化ステップ幅ｗ（ｘ、ｙ）は、図８
に示すように、２次元直交座標（ｘ、ｙ）により特定さ
れる８行８列の６４個の数値であり、低周波領域では高
周波領域におけるよりも小さく設定され、最も高周波の
座標（８、８）での量子化ステップ幅ｗ（８、８）が２
５５以下で最大とされる。２次元直交座標（ｘ、ｙ）に
より特定される周波数関数Ｅ（ｘ、ｙ）を、その２次元
直交座標（ｘ、ｙ）により特定される量子化ステップ幅
ｗ（ｘ、ｙ）により割り、商が整数値になるように余り
を除き、その商を量子数とすることで量子化が行なわれ
る。

【００２６】次に、その量子数を２値化することで、平
面画像１１の一つの領域１１′の濃度データの圧縮を完
了する（ステップ６）。なお、その２値化の手法として
は、例えばＪＰＥＧにおいて規定されているハフマン符
号化法を用いることができる。

【００２７】ステップ３において、選択した領域１１′
が画像１１の４隅に位置する場合、ステップ４と同様
に、その領域１１′における濃度データの関数ｅ（ｘ、
ｙ）をＤＣＴ変換することで、２次元直交座標（ｘ、
ｙ）により特定される８行８列の６４個の各周波数を変
数とする関数Ｅ（ｘ、ｙ）にする（ステップ７）。

【００２８】次に、その周波数関数Ｅ（ｘ、ｙ）の最も
高周波の座標（８、８）での値Ｅ（８、８）のみを、隠
蔽しようとする予め設定した符号の構成値と、最も高周
波の座標（８、８）での量子化ステップ幅ｗ（８、８）
との積に置換する（ステップ８）。その周波数関数Ｅ
（ｘ、ｙ）の最も高周波の座標（８、８）での元の値Ｅ
（８、８）は、そのような高周波の光波を含む画像は実
質的に存在しないことから、通常は零である。その隠蔽
符号は、本実施形態におけるように画像１１の４隅の領
域１１′を隠蔽位置とする場合は４つの値から構成され
る。本実施形態では、その構成値は「１」と「−１」か
ら選択される。これにより、その隠蔽符号は、（１、
１、１、１）、（１、１、１、−１）、（１、１、−
１、１）、（１、１、−１、−１）、（１、−１、１、
１）、（１、−１、１、−１）、（１、−１、−１、
１）、（１、−１、−１、−１）、（−１、１、１、
１）、（−１、１、１、−１）、（−１、１、−１、
１）、（−１、１、−１、−１）、（−１、−１、１、
１）、（−１、−１、１、−１）、（−１、−１、−
１、１）、及び（−１、−１、−１、−１）の１５種類
の中の一つとなる。各隠蔽符号が予め定められた情報に
対応付けられる。その情報は特に限定されず、例えば、
画像の著作権者や、画像の版数とすることができる。そ
の隠蔽符号の構成値を「１」と「−１」から選択する場
合、その周波数関数Ｅ（ｘ、ｙ）の最も高周波の座標
（８、８）での元の値Ｅ（８、８）は、１×ｗ（８、
８）、若しくは、１×〔−ｗ（８、８）〕に置換され
る。

【００２９】次に、その周波数関数Ｅ（ｘ、ｙ）を、ス
テップ５と同様に量子化して量子数とし（ステップ
９）、その量子数をステップ６と同様に２値化すること
で、平面画像１１の４隅に位置する一つの領域１１′の
濃度データの圧縮を完了する（ステップ１０）。

【００３０】ステップ６、１０において一つの領域１
１′の濃度データの圧縮を完了したならば、全ての領域
１１′の濃度データの圧縮を完了したか否かを判断し
（ステップ１１）、完了していなければステップ２に戻
る。

【００３１】その圧縮データの解凍、すなわち、２値符
号から量子数への変換、逆量子化、および逆ＤＣＴ変換
は、従来と同様に行なうことができる。

【００３２】その圧縮データを解凍した濃度データに隠
蔽された符号は、上記画像データ処理装置を用い、図９
のフローチャートに示す手順で解読される。

【００３３】先ず、コンピュータ２１は、その圧縮デー
タを解凍した濃度データを読み込み（ステップ１）、そ
の濃度データが表す平面画像の複数の領域の中から、予
め定めた順序に従い一つの領域を選択し（ステップ
２）、その選択した領域が画像の４隅に位置するか否か
を判断する（ステップ３）。その選択した領域が画像の
４隅に位置するものでない場合、ステップ２に戻る。ス
テップ３において、選択した領域が画像の４隅に位置す
る場合、その領域における各画像構成要素に対応する濃
度データの関数ｅ（ｘ、ｙ）をＤＣＴ変換することで、
２次元直交座標（ｘ、ｙ）により特定される８行８列の
６４個の各周波数を変数とする関数Ｅ（ｘ、ｙ）にし
（ステップ４）、次に、その周波数関数Ｅ（ｘ、ｙ）を
量子化して量子数とする（ステップ５）。次に、その量
子数の中から、最も高周波の座標（８、８）での値を、
隠蔽符号の構成値として読み出して記憶する（ステップ
６）。次に、隠蔽符号の構成値を全て読み出したか否か
を判断し（ステップ７）、読み出していなければステッ
プ２に戻る。隠蔽符号の構成値を全て読み出したなら
ば、その隠蔽符号に対応付けられた情報を記憶装置２４
から出力装置２６に出力する（ステップ８）。

【００３４】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。例えば、上記実施形態では平面画像の画像構成要素
の濃度データの関数をＤＣＴ変換したが、周波数座標上
の変数の関数に変換するものであれば特に変換方法は限
定されない。また、符号の隠蔽位置は画像の４隅の領域
に限定されず、他の位置であってもよく、また、３以下
の領域や５以上の領域に隠蔽してもよい。また、隠蔽符
号の構成値は、量子化ステップ幅との積により濃度デー
タを構成できれば特に限定されない。また、画像の劣化
が問題にならなければ、周波数関数の中の最も高周波以
外の座標での値を、隠蔽符号の構成値と量子化ステップ
幅との積に置換してもよい。さらに、符号を隠蔽する画
像は静止画であってもよいし動画であってもよい。ま
た、濃度データの圧縮規格はＪＰＥＧに限定されない。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、圧縮された画像データ
内に任意の情報に対応する符号を、画像を実質的に劣化
させることなく隠蔽できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図

【図２】本発明の平面画像の概念説明図

【図３】本発明の濃度データの概念説明図

【図４】本発明の周波数関数の概念説明図

【図５】量子化ステップ幅と量子化誤差との関係を示す
図

【図６】本発明の実施形態の画像データ処理装置の構成
説明図

【図７】本発明の実施形態の画像データ処理手順を示す
フローチャート

【図８】本発明の量子化ステップ幅の概念説明図

【図９】本発明の実施形態の画像データ処理手順を示す
フローチャート

【符号の説明】

１１画像１１′ 領域１１ａ画像構成要素２１コンピュータ２３中央処理装置２４記憶装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｌ 9/36 Ｈ０４Ｌ 9/00 ６８５

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面画像を複数の領域に分割し、各領域
を複数の画像構成要素に分割し、各画像構成要素の濃度
データを２次元座標上の変数の関数とし、この関数を周
波数座標上の変数の関数に変換し、各周波数関数を量子
化するに際し、前記各領域の中の少なくとも一つの領域において、その
周波数関数の少なくとも一つの値を、予め設定された情
報に対応付けられた符号の構成値と量子化ステップ幅と
の積に置換し、この置換後に前記量子化を行なうことを
特徴とする画像データの処理方法。
【請求項２】その周波数関数の中の最も高周波の座標
での値のみを、予め設定された情報に対応付けられた符
号の構成値と、その最も高周波の座標での量子化ステッ
プ幅との積に置換する請求項１に記載の画像データの処
理方法。
【請求項３】前記周波数関数の値の置換は、その平面
画像の４隅の領域の中の少なくとも一つにおいて行なわ
れる請求項１または２に記載の画像データの処理方法。
【請求項４】前記符号の構成値が複数になるように、
前記周波数関数の値の置換は、その平面画像の複数の領
域において行なわれる請求項２または３に記載の画像デ
ータの処理方法。
【請求項５】２次元座標上の変数の関数を周波数の関
数に変換する手段と、その周波数関数を量子化する手段
とを備える画像データの処理装置において、その周波数
関数の少なくとも一つの値を、予め設定された情報に対
応付けられた符号の構成値と量子化ステップ幅との積に
置換する手段が設けられていることを特徴とする画像デ
ータの処理装置。