JPH1056557A - Signature method and decoding method to gray level image - Google Patents

Signature method and decoding method to gray level image

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JPH1056557A
JPH1056557A JP8213540A JP21354096A JPH1056557A JP H1056557 A JPH1056557 A JP H1056557A JP 8213540 A JP8213540 A JP 8213540A JP 21354096 A JP21354096 A JP 21354096A JP H1056557 A JPH1056557 A JP H1056557A
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Kazuhiro Oka
一博 岡
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甲子雄 松井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To embed signature picture to a gray level image giving visually almost no change and to easily decode the signature picture in signing and decoding methods to the gray level image. SOLUTION: A digital original image whose each pixel has the gradation of 2<m> is divided into a plurality of blocks which comprise the prescribed number of pixels vertically and horizontally, and one of 0 to (p-1) is calculated by a hash function of modulo p (p<=m) in accordance with the coordinate position of the block to divided each block separately. Bit plane of weight which corresponds to a calculated value is fetched among m pieces of bit planes which correspond to the same weight of a plurality of each pixel that comprises the block, the value of one pixel in a signature picture which corresponding to the block of the original image is embedded in bits that comprise the bit plane, and a signed image is acquired by embedding each pixel of the signature picture in each block of the original image.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は濃淡画像への署名方
法及び復号方法に関する。近年,多種多様な画像データ
がネットワークを経由して多くの人に利用され,ネット
ワークのユーザはこれらの画像を容易に取得して複製で
きるので,他人の著作物であるという権利意識が薄い。
同様にCDROM等の媒体に記録されたデジタル画像に
ついても,簡単に複製が可能であるために著作権の侵害
が問題になっており,効果的な保護方法の開発が望まれ
ている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for signing and decoding a grayscale image. In recent years, various types of image data are used by many people via a network, and users of the network can easily acquire and copy these images, so that there is little awareness of rights as copyrighted works of others.
Similarly, digital images recorded on a medium such as a CDROM can be easily copied, so copyright infringement is a problem, and development of an effective protection method is desired.

【0002】[0002]

【従来の技術】ネットワーク上を伝送される画像や,C
DROM等の記録媒体に記録された画像等のいわゆるマ
ルチメディア(または電子メディア)の画像は一般のユ
ーザにより簡単に取得することができると共に,原本と
同じものを複製することが容易であるため,画像の著作
権が侵害される可能性が非常に高くなっている。
2. Description of the Related Art Images transmitted on a network and C
A so-called multimedia (or electronic media) image such as an image recorded on a recording medium such as a DROM can be easily obtained by a general user, and it is easy to copy the same original as the original. It is very likely that the copyright of the image will be violated.

【0003】そのため,近年,マルチメディアの著作権
を保護するための研究として,次の〜の報告を含め
て種々の提案がなされている。 『著作権保護機能を有する文書画像データの構成
法』,松谷秀久外3名,信学技報,ISEC94-58,PP59-68,
March 1995 『著作権処理のためのシステム構造の提案』,喜多
村,情処研報,Vol.95.NO.37,AVM-8,PP.129-134,March
1995 『ディジタル画像の著作権保護方式』,小池外2名,
SCIS93-13C,Jan.1995 上記の〜の従来の提案は,いずれの場合も,予め著
作権に関する事項を原画像に埋め込んでおき,システム
が常時監視できるようにするものである。
For this reason, in recent years, various proposals have been made as research for protecting the copyright of multimedia, including the following reports. "Construction Method of Document Image Data with Copyright Protection Function", Hidehisa Matsutani, 3 IEICE Technical Report, ISEC94-58, PP59-68,
March 1995 "Proposal of System Structure for Copyright Processing", Kitamura, Jisho Kenho, Vol.95.NO.37, AVM-8, PP.129-134, March
1995 "Digital Image Copyright Protection System"
SCIS93-13C, Jan. 1995 In each of the above-mentioned conventional proposals, in each case, a matter relating to copyright is embedded in the original image in advance so that the system can constantly monitor.

【0004】画像の中に著作権を表す事項を埋め込む方
法としては,明るさを利用する方法,暗さを利用する方
法,変化を利用する方法,縁(エッジ)を利用する方
法,データ圧縮のための直交変換(フーリエ変換等)時
に挿入する方法等がある。
[0004] As a method of embedding a matter indicating copyright in an image, a method using brightness, a method using darkness, a method using change, a method using edge, and a method using data compression. For orthogonal transformation (such as Fourier transform) for the purpose.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の方法で
は,画像に署名情報を埋め込むので,それがノイズとな
り画質劣化を引き起こすという問題があった。そのため
劣化防止策として,視覚上影響の少ない部分に埋め込み
位置を限定する方法が採られている。
In the above-mentioned conventional method, since the signature information is embedded in the image, there is a problem that the information becomes noise and the image quality is deteriorated. Therefore, as a measure for preventing deterioration, a method of limiting an embedding position to a portion having little visual influence has been adopted.

【0006】しかし,埋め込み位置を限定することは,
著作権を持たない第3者による埋め込み情報の検出が比
較的容易であり,この埋め込み情報を除去して原画像の
複製を行う攻撃に対して破られる可能性が高いという問
題がある。
However, limiting the embedding position is
There is a problem that it is relatively easy to detect embedded information by a third party who does not have a copyright, and there is a high possibility that the embedded information is attacked by removing the embedded information and copying the original image.

【0007】同様に,認証のための署名手法としても従
来の方法では,埋め込まれた情報を削除または改ざんし
ようとする第3者からの攻撃に耐えることができるとい
う保証がなかった。
Similarly, there is no assurance that the conventional method as a signature method for authentication can withstand an attack from a third party who attempts to delete or falsify the embedded information.

【0008】本発明は濃淡画像を対象として視覚的にほ
とんど変化を与えることなく署名画像を埋め込むことが
可能な濃淡画像への署名方法及び復号方法を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a signature method and a decryption method for a gray-scale image in which a signature image can be embedded with almost no visual change.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は各画素が2m
階調を持つディジタルの原画像を縦・横に所定個数の画
素からなる複数のブロックに分割して分割された各ブロ
ックのそれぞれに対し,そのブロックの座標位置に対応
してモジュローp(p≦m)のハッシュ関数により0〜
(p−1)の一つを算出し,ブロックを構成する複数の
各画素の20 〜2m-1 の同じ重みに対応する値同士で構
成するm個のビットプレーンの中から前記算出された値
に対応する重みのプレーンを取り出してそのビットプレ
ーンの値の中に,当該原画像のブロックに対応する署名
画像の中の当該ブロックに対応する位置の画素の値を埋
め込み,埋め込まれたプレーンにより原画像の対応する
プレーンを更新して署名画像を埋め込むものである。
According to the present invention, a digital original image in which each pixel has a gradation of 2 m is divided vertically and horizontally into a plurality of blocks each having a predetermined number of pixels. For each, a hash function of modulo p (p ≦ m) corresponding to the coordinate position of the block
(P-1) is calculated and m is calculated from m bit planes composed of values corresponding to the same weight of 2 0 to 2 m−1 of a plurality of pixels constituting the block. The value of the pixel corresponding to the block in the signature image corresponding to the block of the original image is embedded in the value of the bit plane, and the value of the pixel at the position corresponding to the block is embedded in the value of the bit plane. To update the corresponding plane of the original image and embed the signature image.

【0010】図1は本発明の署名画像埋め込みの原理構
成を示し,図2は本発明の署名画像復号の原理構成を示
す。図1において,1は原画像ブロック化手段,2はブ
ロック対応位置決定手段,3は署名画素選択手段,4は
ブロック対応署名画素値埋め込み手段,10は原画像デ
ータ,11はブロックデータ,12は署名画像データ,
13は署名済画像データである。
FIG. 1 shows the principle configuration of signature image embedding of the present invention, and FIG. 2 shows the principle configuration of signature image decoding of the present invention. In FIG. 1, 1 is an original image blocking unit, 2 is a block corresponding position determining unit, 3 is a signature pixel selecting unit, 4 is a block corresponding signature pixel value embedding unit, 10 is original image data, 11 is block data, and 12 is block data. Signature image data,
Reference numeral 13 denotes signed image data.

【0011】署名を埋め込みたい原画像データ10はn
×n画素から成り,各画素が2m 階調を表す重み20
m-1 のmビットで構成される。最初に原画像ブロック
化手段1により,この原画像データ10をGとすると,
全体をq×q画素(q≧3)のブロックに分割する。分
割された各ブロックデータ11をgij(i,jはブロッ
クの原画像における位置を表す数値で,それぞれq画素
毎に+1される)とする。ここで,ブロックgijのq×
q個の画素の20 〜2m-1 の各重みに対応するm個のビ
ットプレーンをgij(k)(k=0,1…,m−1)と
すると,gij(k)はq×qビットの集まりである。こ
こで,ブロック対応位置決定手段2において出力のばら
つきが均質で署名の埋め込み位置を一意に決定できる,
次の式(1)に示す位置決定関数fとして予め決められ
たハッシュ関数を用い,i,jを代入して,モジュロー
p(p≦m)の計算を行って,埋め込み用のビットプレ
ーンk’を求める。
The original image data 10 in which the signature is to be embedded is n
× consist n pixels, each pixel weights 2 0 representing a 2 m gradation
It consists of 2 m-1 m bits. First, assuming that the original image data 10 is G by the original image blocking means 1,
The whole is divided into blocks of q × q pixels (q ≧ 3). Each of the divided block data 11 is assumed to be g ij (i and j are numerical values representing the positions of the blocks in the original image, and are incremented by +1 for each q pixels). Here, q × of the block g ij
q number of 2 0 to 2 m pieces of bit planes corresponding to each weight of the m-1 g ij of the pixel (k) (k = 0,1 ... , m-1) and when, g ij (k) is It is a collection of q × q bits. Here, in the block-corresponding position deciding means 2, the dispersion of the output is uniform and the embedding position of the signature can be uniquely determined.
Using a predetermined hash function as a position determination function f shown in the following equation (1), substituting i and j, calculating modulo p (p ≦ m), and embedding bit plane k ′ Ask for.

【0012】 k’=f(gij)(k’=0,1,…,p−1) (1) 署名画像データ12として著作者のサイン,顔写真,会
社のマーク等の著作権の証明になるものを2値または濃
淡(多値)により表現した画像を用い,埋め込む署名画
像のサイズは(n/q)×(n/q)画素とし,署名画
素選択手段3は原画像の対象となるブロックの位置に対
応する署名画像データ12の1画素(s ijで表し,i,
jは署名画像の座標で,原画像のブロックgijのi,j
に対応)を選択する。次にブロック対応署名画素値埋め
込み手段4は,選択した署名画素の値を当該ブロックの
埋め込み用のビットプレーンk’に埋め込む。すなわ
ち,署名画像データ12をSとすると,Sの各画素sij
に対応するブロックの埋め込み用のビットプレーンk’
のq×qビットの中に埋め込む。この時,当該ビットプ
レーンのq×qの中心ビット以外のビットに埋め込むよ
うにしても良い。
K ′ = f (gij) (K '= 0, 1,..., P-1) (1) The signature, face photograph,
Binary or dark proof of copyright such as company mark
Signature image to embed using an image expressed in light (multi-valued)
The size of the image is (n / q) x (n / q) pixels, and the signature image
The element selection means 3 matches the position of the block to be the target of the original image.
One pixel (s) of the corresponding signature image data 12 ijAnd i,
j is the coordinates of the signature image, and the block g of the original imageijI, j
Corresponding). Next, block signature pixel value is filled.
Embedding means 4 stores the value of the selected signature pixel in the block
It is embedded in a bit plane k 'for embedding. Sand
If the signature image data 12 is S, each pixel s of Sij
, A bit plane k ′ for embedding a block corresponding to
Embedded in q × q bits. At this time,
I will embed it in bits other than the center bit of lane q × q
You can do it.

【0013】このようにして,対象となる全てのブロッ
クについて,ブロック対応位置決定手段2,ブロック対
応署名画素値埋め込み手段4による動作を繰り返して,
署名が埋め込まれた署名済画像データ13が得られる。
In this manner, the operations of the block corresponding position determining means 2 and the block corresponding signature pixel value embedding means 4 are repeated for all the target blocks,
The signed image data 13 in which the signature is embedded is obtained.

【0014】なお,位置決定関数fの出力値はk=0,
1,…,p−1の範囲内にあるが,ビットプレーン上の
ビットを変更すると同ブロック内の画素値は最大2p-1
階調変動する可能性があり,k’は小さい方が望まし
い。一方,下位ビットは攻撃(署名を消す行為等)の対
象となり易く,埋め込み位置として適当ではないが,本
発明ではこの位置がブロックに対応して変動するため,
攻撃に対し充分に対向することができる。
The output value of the position determination function f is k = 0,
,..., P−1, but if the bit on the bit plane is changed, the pixel value in the same block will be up to 2 p−1
The gradation may fluctuate, and it is desirable that k ′ is small. On the other hand, the lower bits are easily targeted for an attack (such as an act of erasing a signature) and are not suitable as an embedding position. However, in the present invention, since this position fluctuates in accordance with a block,
You can fully oppose the attack.

【0015】次に図2に示す構成において,1aは上記
図1により作成された署名済画像データ13をブロック
化する署名済画像ブロック化手段,2aは署名済画像の
各ブロックについて,対応する埋め込み位置を決定する
ブロック対応位置決定手段,3aは署名画素値を検出し
て記憶する署名画素値識別手段,13は上記図1と同様
に署名済画像データ,14はブロックデータ,15は復
号された署名画像データである。
Next, in the configuration shown in FIG. 2, 1a is a signed image blocking means for blocking the signed image data 13 created in FIG. 1, and 2a is a corresponding embedding unit for each block of the signed image. Block corresponding position determining means for determining a position, 3a is a signature pixel value identification means for detecting and storing a signature pixel value, 13 is signed image data as in FIG. 1, 14 is block data, and 15 is decoded. This is signature image data.

【0016】復号を行う場合,署名済画像ブロック化手
段1aにより署名済画像データ13について上記図1の
1の場合と同様のサイズの画素数(n/q×n/q)で
ブロック化を行う。各ブロックデータ14に対してブロ
ック対応位置決定手段2aは上記図1の2と同じハッシ
ュ関数を用いた位置決定関数fの計算を行って,埋め込
み用のビットプレーンk’を求める。次に署名画素値識
別手段3aにより,対象となるブロックからk’に対応
するビットプレーンのデータを取り出して,埋め込まれ
た画素の値を識別する。識別された画素は署名画像デー
タ15に格納される。この復号の動作を各ブロックにつ
いて行うことにより,署名画像データ15に全ての署名
画素が復号される。
In the case of decryption, the signed image data 13 is blocked by the signed image data 13 with the number of pixels (n / q × n / q) having the same size as in the case 1 in FIG. . For each block data 14, the block corresponding position determining means 2a calculates a position determining function f using the same hash function as 2 in FIG. 1 to obtain a bit plane k 'for embedding. Next, the data of the bit plane corresponding to k 'is extracted from the target block by the signature pixel value identification means 3a, and the value of the embedded pixel is identified. The identified pixels are stored in the signature image data 15. By performing this decoding operation on each block, all the signature pixels are decoded into the signature image data 15.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図3は原画像が濃淡画像で署名画
像2値の場合の処理フローである。この実施例では,原
画像が256(=28 )階調を持つ写真,絵画等の画像
で,各画素が20 ,2 1,22 …27 の各重みに対応し
た8ビットで構成され,署名画像が2値(20 の重みだ
けで0または1)画像であり,サインや2値の図形を表
すものとする。また,原画像をブロック化する場合,1
つのブロックを3×3=9画素(上記図1の原理構成に
おいてq=3の場合)とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 3 is a processing flow in the case where the original image is a grayscale image and the signature image is binary. In this embodiment, pictures original image having 256 (= 2 8) grayscale, the image of the painting, etc., composed of eight bits corresponding to each weight of each pixel 2 0, 2 1, 2 2 ... 2 7 is the signature image is (0 or 1 only the weight of 2 0) image binary denote the graphic sign or binary. When the original image is divided into blocks, 1
One block has 3 × 3 = 9 pixels (when q = 3 in the above-described principle configuration of FIG. 1).

【0018】この2値の署名画像を署名する実施例で
は,原画像の各ブロックの中の選択されたビットプレー
ン中に署名画像の2値の画素の“1”,“0”に対応し
て,“1”の数を奇数に設定する。
In the embodiment in which the binary signature image is signed, the binary image corresponding to the binary pixels "1" and "0" in the selected bit plane in each block of the original image. , "1" is set to an odd number.

【0019】以下の処理は,CPU,メモリ,イメージ
リーダ等を備える情報処理装置(図示省略)において実
行することができる。最初に原画像を入力し(図3のS
1),次に署名画像を入力すると(同S2),各画像は
メモリのそれぞれの領域に各画像が格納される。この場
合,原画像Gの画素数はn×nで2m 階調であり,埋め
込みを行う署名画像Sは原画像Gの縦,横の1/3の長
さとし,画素数は(n/3) ×(n/3) 画素で20 階調(2
値)であり,その画素をsijで表す。署名画像Sの各画
素sijは,“0”または“1”で,i,j=0,1,
…,n/3である。
The following processing can be executed in an information processing apparatus (not shown) including a CPU, a memory, an image reader, and the like. First, input the original image (S in FIG. 3).
1) Next, when a signature image is input (S2), each image is stored in each area of the memory. In this case, the number of pixels of the original image G is n × n and 2 m gradation, the signature image S to be embedded has a length of 1/3 of the length and width of the original image G, and the number of pixels is (n / 3). ) × (n / 3) pixels 2 0 gradation (2
Value), and the pixel is represented by s ij . Each pixel s ij of the signature image S is “0” or “1” and i, j = 0, 1,
..., n / 3.

【0020】次に原画像をブロックに分割する(同S
3)。この実施例では,3×3画素で1ブロックとし,
各ブロックの3×3画素をgijで表し,i,jは上記署
名画像のi,jと同様に0,1,…,n/3である。
Next, the original image is divided into blocks (S
3). In this embodiment, 3 × 3 pixels form one block,
The 3 × 3 pixels of each block are represented by g ij , and i, j are 0, 1,..., N / 3 similarly to i, j of the signature image.

【0021】原画像の座標をi,jとすると,最初にi
=0,j=0とし(図3のS4),原画像の最初のブロ
ックについてハッシュ関数fの計算によりk’を求める
(図3のS5)。
Assuming that the coordinates of the original image are i and j, first i
= 0 and j = 0 (S4 in FIG. 3), and k ′ is obtained by calculating the hash function f for the first block of the original image (S5 in FIG. 3).

【0022】ハッシュ関数fは,種々の関数を使用する
ことができるが,具体例を挙げると次の式(2),
(3)で表す関数が簡単でありながらばらつきのある値
を発生し,実施例ではこの一方を使用する。但し,
(2),(3)以外にもi,jを用いた種々の関数を使
用できることは可能である。
As the hash function f, various functions can be used. To be specific, the following equation (2),
The function represented by (3) generates values that are simple but vary, and one of them is used in the embodiment. However,
It is possible to use various functions using i and j other than (2) and (3).

【0023】 f(gij)=i+j(モジュローp) (2) f(gij)=i×j(モジュローp) (3) 但し,p=1,2,…,mであり,p=mとした場合,
f(gij)の計算結果として0,1,2,…,m−1の
何れか一つの値が得られ,256階調の場合はm=8で
ある。
F (g ij ) = i + j (modulo p) (2) f (g ij ) = i × j (modulo p) (3) where p = 1, 2,..., M, and p = m Then,
Any one of 0, 1, 2,..., m−1 is obtained as a calculation result of f (g ij ), and m = 8 in the case of 256 gradations.

【0024】この結果得られたk’に対応するビットプ
レーンを取得する(図3のS6)。図4はブロックとビ
ットプレーンの説明図である。図4のAは原画像を3×
3画素(合計9画素)でブロック化した時の一つのブロ
ックを表し,その中心の画素がgijである。ブロックを
構成する9個の各画素はそれぞれ256階調の中の一つ
の階調を表す20 ,2 1,22 …27 の各重みに対応し
た8ビットのデータにより構成され,各重みに対して
“1”または“0”の値を持つ。このブロックの中の同
じ重みに対応して水平方向の3×3(ビット)の平面が
ビットプレーンであり,ビットプレーンが上下方向に8
枚積層されたものとしてAに示されている。その上端の
ビットプレーンはMSB(最上位桁の27 )に対応し,
下端のビットプレーンはLSB(最下位桁の20 )に対
応している。
A bit plane corresponding to the obtained k 'is obtained (S6 in FIG. 3). FIG. 4 is an explanatory diagram of blocks and bit planes. FIG. 4A shows the original image as 3 ×
One block when it is divided into three pixels (a total of nine pixels) is represented by gij . Is composed of 8-bit data corresponding to each weight of 2 0, 2 1, 2 2 ... 2 7 each is nine pixels which constitute the block represents one tone in 256 gradations, each weight Has a value of “1” or “0”. A 3 × 3 (bit) plane in the horizontal direction is a bit plane corresponding to the same weight in this block, and the bit plane is 8 bits in the vertical direction.
A indicates that the sheets are stacked. The upper bit plane corresponds to the MSB (the most significant digit 2 7 ),
The lower bit plane corresponds to the LSB (the least significant digit 2 0 ).

【0025】上記のハッシュ関数の演算により当該ブロ
ック(座標gijを含む)に対応するk’の値が求められ
ると,図4のB.に示すように対応するビットプレーン
が取り出され,gij(k’)として示されている。この
ビットプレーンの各ビットデータをgbitt で表し,
tをビットプレーン内の9個のビットデータの中の一つ
(位置)を表すと,gbitt =0または1,t=0,
1,…8である。
When the value of k ′ corresponding to the block (including the coordinates g ij ) is obtained by the above calculation of the hash function, B. in FIG. The corresponding bit plane is extracted as shown in FIG. 7 and is indicated as g ij (k ′). Each bit data of this bit plane is represented by gbit t ,
When t represents one (position) of the nine bit data in the bit plane, gbit t = 0 or 1, t = 0,
1, ... 8.

【0026】図3の処理フローに戻ると,ビットプレー
ンが図4のBに示すように取得されると,署名画素の埋
め込みが開始される。最初に変数z,tを0に設定する
(同S7)。zはビットプレーン内の“1”(または
“0”でもよいが以下の説明では“1”とする)の個数
の計数値を表す変数であり,tはビットプレーン内のビ
ットデータの個数の計数値を表す変数である。
Returning to the processing flow of FIG. 3, when the bit plane is obtained as shown in FIG. 4B, embedding of the signature pixel is started. First, the variables z and t are set to 0 (S7). z is a variable representing a count value of the number of “1” (or “0” in the following description but “1”) in the bit plane, and t is a total number of bit data in the bit plane. This is a variable that represents a numerical value.

【0027】ステップS8〜S10の動作を繰り返し
て,ビットプレーン内の各ビット(gbitt )につい
て“1”の場合は+1の計数をして,変数zに計数値が
得られる。計数を終了すると,原画像のブロックgij
対応する位置の署名画像sij(2値)が“1”か判別す
る(図3のS11)。“1”の場合は,zの計数値が奇
数であるか判別して(同S12),偶数であれば全ての
ビットgbitt は元のままで,奇数であれば任意の1
つのビット(gbitt )を反転する(同S13)。ま
た,sijが“0”の場合は,zの計数値が偶数か判別し
(同S14),偶数であるなら任意のビット(gbit
t )を反転して(同S15)奇数にする。
[0027] Repeat the operation of step S8 to S10, in the case of each bit in the bit plane (Gbit t) for "1" and the count of +1, count value to the variable z is obtained. When the counting is completed, it is determined whether the signature image s ij (binary) at the position corresponding to the block g ij of the original image is “1” (S11 in FIG. 3). If "1", to determine whether the count value of z is odd (the S12), all bits Gbit t if even in intact, any if odd 1
One of the bit (gbit t) to reverse the (same S13). If s ij is “0”, it is determined whether or not the count value of z is an even number (S14), and if it is even, an arbitrary bit (gbit
t ) is inverted (S15) to be an odd number.

【0028】このS11〜S15の処理により,図3の
右側に示す署名のパターンとして示す〜の4つのケ
ースの何れかに該当する判別が行われ,,の場合に
原画像のビットプレーンの任意のビット(gbitt
が反転される。従って,署名画像のビットが“1”の場
合,原画像の対応するビットプレーンの“1”の個数が
奇数,“0”の場合は奇数に設定される。
By the processing of S11 to S15, the discrimination corresponding to any of the four cases (1) to (4) shown as the signature pattern shown on the right side of FIG. 3 is performed. bit (gbit t)
Is inverted. Therefore, when the bit of the signature image is “1”, the number of “1” in the corresponding bit plane of the original image is set to an odd number, and when the bit is “0”, the number is set to an odd number.

【0029】図5は署名画素とビットプレーンの変化を
示す例である。この例では,Aに示すようにビットプレ
ーンgij(k’)の中のビット(gbitt )の“1”
の個数が4個で,偶数の例である。この場合,対応する
署名画像の画素sijが“1”の場合は,Bに示すよう
に,ビットプレーンの内容はそのままにし,画素sij
“0”の場合はビットプレーン内の一つの“1”のビッ
ト(gbitt )が反転されて,“1”の合計個数を3
個(奇数)にしている。
FIG. 5 is an example showing changes in a signature pixel and a bit plane. In this example, as shown in A, the bit (gbit t ) in the bit plane g ij (k ′) is “1”
Is an example of an even number. In this case, when the pixel s ij of the corresponding signature image is “1”, the contents of the bit plane are kept as shown in B, and when the pixel s ij is “0”, one “ The bit (gbit t ) of “1” is inverted, and the total number of “1” becomes 3
(Odd number).

【0030】1つのブロックに対する署名画像の1画素
の埋め込みが終了すると,図3のS16〜S19におい
て順次,i,jを更新して各ブロックについてS5以下
の処理が実行されて,各ブロックに対し署名画像の各画
素が埋め込まれると,原画像への署名画像の埋め込みが
終了し,署名済画像が得られる。
When the embedding of one pixel of the signature image in one block is completed, i and j are sequentially updated in S16 to S19 in FIG. 3 and the processing of S5 and subsequent steps is executed for each block. When each pixel of the signature image is embedded, the embedding of the signature image in the original image ends, and a signed image is obtained.

【0031】上記図3に示す処理フローにより作成され
た署名済画像から2値の署名画像を復号することによ
り,原画像が署名者により作成されたことを証明するこ
とができる。
By decoding a binary signature image from the signed image created by the processing flow shown in FIG. 3, it can be proved that the original image was created by the signer.

【0032】図6は署名済画像から2値の署名画像復号
の処理フローである。最初に,署名済画像(n×n画
素,256階調)を入力し(図6のS1),ブロック分
割を行う(同S2)。なお,メモリには予め復号する署
名画像用の領域を確保しておく。このブロック分割は,
上記署名画像の埋め込みの場合と同様に1ブロックを3
×3画像とし,各ブロックをgijとし,i,jは0,
1,…,n/3とする。次にi,jを0に設定し(同S
3),最初のブロックの画素gijについて,ハッシュ関
数fを用いてk’(埋め込み用ビットプレーン)を決定
する(同S4)。この時のハッシュ関数は,署名画像を
埋め込み時と同じ関数を使用する。計算により求められ
たビットプレーン(3×3ビット)を取得すると,変数
z(“1”の個数の計数値),変数t(ビットの個数の
計数値)を用いてS6〜S9において,その全ビット
(gbitt )内の“1”の個数を計数する。次に
“1”の計数値を表すzが奇数であるか判別し(図6の
S10),奇数の場合は対象となるブロックに対応する
署名画像の画素sijを“1”とし(同S11),偶数の
場合は画素sijを“0”とする(同S12)。
FIG. 6 is a processing flow for decoding a binary signed image from a signed image. First, a signed image (n × n pixels, 256 gradations) is input (S1 in FIG. 6), and block division is performed (S2). Note that an area for a signature image to be decrypted is secured in the memory in advance. This block division is
As in the case of embedding the signature image, one block is divided into three blocks.
× 3 image, each block is g ij , i and j are 0,
1,..., N / 3. Next, i and j are set to 0 (S
3) For the pixel g ij of the first block, k ′ (embedding bit plane) is determined using the hash function f (S4). The hash function at this time uses the same function as when the signature image is embedded. When the bit plane (3 × 3 bits) obtained by the calculation is obtained, all of the bit planes are calculated in S6 to S9 using the variable z (the count value of the number of “1”) and the variable t (the count value of the number of bits). The number of “1” in the bit (gbit t ) is counted. Next, it is determined whether or not z representing the count value of "1" is an odd number (S10 in FIG. 6). If it is an odd number, the pixel sij of the signature image corresponding to the target block is set to "1" (S11). ), In the case of an even number, the pixel sij is set to “0” (S12).

【0033】次にiの値を更新して(図6のS13),
i>n/3か判別し,iがn/3を越えない場合はステ
ップS4に戻って同様の処理を繰り返し,iがn/3を
越えると次にjを更新する(同S14)。このjについ
てもj>n/3であるか判別し(図6のS15),該当
しないとステップS4に戻って同様の処理を繰り返し
て,jがn/3を越えると,原画像の全てのブロックに
ついて復号が終了し,復号画像Rを合成して表示する。
Next, the value of i is updated (S13 in FIG. 6), and
It is determined whether i> n / 3. If i does not exceed n / 3, the process returns to step S4 to repeat the same processing. If i exceeds n / 3, j is updated next (step S14). It is determined whether or not j> n / 3 (j in FIG. 6). If not, the process returns to step S4 to repeat the same processing. If j exceeds n / 3, all of the original images are deleted. When decoding of the block is completed, the decoded image R is synthesized and displayed.

【0034】図7は原画像と署名画像が共に濃淡画像の
場合の署名の処理フローである。この場合,原画像と署
名画像は何れも256(=28 )階調を持つ写真,絵,
等の画像で,各画素が20 ,2 1,22 …27 の各重み
に対応した8ビットで構成されているものとする。
FIG. 7 is a flow chart of a signature process when the original image and the signature image are both grayscale images. In this case, the original image and signature image photo with both 256 (= 2 8) grayscale, painting,
In the image etc., assumed to be composed of eight bits corresponding to each weight of each pixel 2 0, 2 1, 2 2 ... 2 7.

【0035】この濃淡を持つ署名画像を原画像に署名す
る実施例では,原画像の各ブロックの中の選択されたビ
ットプレーン中に署名画像の濃淡画素の全ビット値を設
定することを原理とする。
In the embodiment in which the signature image having the gradation is signed on the original image, the principle is that all the bit values of the gradation pixels of the signature image are set in the selected bit plane in each block of the original image. I do.

【0036】以下の処理は,上記図3と同様にCPU,
メモリ,イメージリーダ等を備える情報処理装置(図示
省略)において実行することができる。最初に原画像を
入力し(図7のS1),次に署名画像を入力すると(同
S2),各画像はメモリのそれぞれの領域に格納され
る。また,原画像Gの画素数はn×nで28 階調であ
り,埋め込みを行う署名画像Sは原画像Gの縦,横の1
/3の長さとし,画素数は(n/3) ×(n/3) 画素で28
調であり,その画素をsijで表し,i,j=0,1,
…,n/3である。
The following processing is performed by the CPU and the CPU as in FIG.
It can be executed in an information processing device (not shown) including a memory, an image reader, and the like. First, when an original image is input (S1 in FIG. 7) and then a signature image is input (S2 in FIG. 7), each image is stored in each area of the memory. In addition, the number of pixels in the original image G is 2 8 gradations by n × n, vertical signature image S is the original image G to embed, lateral 1
/ 3 long Satoshi, the number of pixels is 2 8 gradation (n / 3) × (n / 3) pixels represent the pixels in s ij, i, j = 0,1 ,
..., n / 3.

【0037】次に原画像をブロックに分割する(同S
3)。この実施例でも上記図3と同様に3×3画素で1
ブロックとし,各ブロックの3×3画素をgijで表し,
i,jは上記署名画像のi,jと同様に0,1,…,n
/3である。
Next, the original image is divided into blocks (S
3). Also in this embodiment, 1 × 3 × 3 pixels as in FIG.
Each block is represented by g ij with 3 × 3 pixels in each block.
i, j are 0, 1,..., n in the same manner as i, j of the signature image.
/ 3.

【0038】ブロックの座標をi,jとすると,最初に
i=0,j=0とし(図7のS4),原画像の最初のブ
ロックについてハッシュ関数fの計算によりk’を求め
る。この場合のハッシュ関数fは,上記図3の場合と同
様の関数を用いてi,jにより決定する。k’は0,
1,2,…,7の何れか一つの値であり,得られたk’
に対応するビットプレーンを原画像のデータから取得す
る(図7のS5,S6)。
Assuming that the coordinates of the block are i and j, i = 0 and j = 0 first (S4 in FIG. 7), and k 'is obtained by calculating the hash function f for the first block of the original image. The hash function f in this case is determined by i and j using the same function as in FIG. k 'is 0,
It is any one of 1, 2, ..., 7 and the obtained k '
Are obtained from the data of the original image (S5 and S6 in FIG. 7).

【0039】この場合のビットプレーンの構成は上記し
た図4のBに,gij(k’)として示され,ビットプレ
ーンの各ビットデータをgbitt で表し,tをビット
プレーン内の9個のビットデータの中の位置を表すと,
gbitt =0または1,t=0,1,…8である。
The configuration of the bit plane in this case is shown in FIG. 4B as g ij (k ′). Each bit data of the bit plane is represented by gbit t , and t is represented by 9 bits in the bit plane. Expressing the position in the bit data,
gbit t = 0 or 1, t = 0, 1,...

【0040】ビットプレーンが取得されると,署名画素
の埋め込みが実行される。この場合,対象となるブロッ
クに対応する署名画像の画素sijの多値データsbit
t (20 ,21 ,…,2m-1 の各重みに対応する値から
成る)を取得し(図7のS7),t=0として設定し,
sbitt をビットプレーンのgbitt としてセット
し(同S8),以下tの値を更新してS9〜S11のル
ープにより署名画像の画素ijの8ビットをビットプレー
ンのgbitt にセットする。但し,ビットプレーンは
9ビットあるため,その中心のビットを除いた8ビット
の位置に,画素sijの8ビットの多値データsbitt
を配置する。
When the bit plane is obtained, signature pixel embedding is executed. In this case, the multi-level data sbit pixel s ij signature image corresponding to the block of interest
t (consisting of values corresponding to respective weights of 2 0 , 2 1 ,..., 2 m -1 ) (S7 in FIG. 7), and set as t = 0,
Set the sbit t as Gbit t bitplane (same S8), and sets the Gbit t bitplane the 8-bit pixel ij signature image below t value is updated and the S9~S11 loop. However, since the bit plane has 9 bits, the 8-bit multi-valued data sbit t of the pixel s ij is located at an 8-bit position excluding the center bit.
Place.

【0041】図8にビットプレーンに濃淡の署名画像の
画素を埋め込む例を示す。この場合,図8のAに示す原
画像のブロックから選択されたビットプレーンg
ij(k’)の9つのビット(gbitt )に対し,中心
のビットを除いた周囲の8ビットにそれぞれ0〜7の位
置を表す番号を付与する。一方,原画像の対象となるブ
ロックに対応する署名画像の画素sijの0〜m−1の各
重みに対応する8ビットのデータは図8のBに示す値と
すると,このBに示す0〜7の値をAに示す0〜7の位
置に設定すると,図8のCに示す署名画素が埋め込まれ
たビットプレーンが得られる。
FIG. 8 shows an example of embedding pixels of a light and dark signature image in a bit plane. In this case, the bit plane g selected from the block of the original image shown in FIG.
respect ij (k ') 9 one bit (Gbit t), imparts number indicating the position of each 8-bit ambient excluding the bit center 0-7. On the other hand, assuming that 8-bit data corresponding to each of the weights 0 to m−1 of the pixel s ij of the signature image corresponding to the target block of the original image has a value shown in FIG. When the values of .about.7 are set at the positions of 0.about.7 shown in A, the bit plane shown in FIG.

【0042】一つの原画像の一つのブロックに対する署
名画像の一つの画素の埋め込みが終わると,図7のS1
2〜S15の処理を介してi,jを更新してS5〜S1
1の処理が繰り返され,全てのブロックに対し対応する
署名画像の画素が埋め込まれると署名済画像が得られて
終了する。
When embedding of one pixel of the signature image in one block of one original image is completed, S1 in FIG.
I and j are updated through the processing of 2 to S15 and S5 to S1
Step 1 is repeated, and when the pixels of the corresponding signature image are embedded in all the blocks, a signed image is obtained and the process ends.

【0043】なお,この図7の実施例は,署名画像も原
画像と同じ256(28 )階調の場合であるが,署名画
像が2r の場合には,20 ,21 ,22 ,…,2r-1
合計r個のデータをビットプレーン内に設定することに
より署名画像の画素を埋め込むことができる。
In the embodiment of FIG. 7, the signature image also has the same 256 (2 8 ) gradation as the original image, but when the signature image is 2 r , 2 0 , 2 1 , 2 The pixels of the signature image can be embedded by setting a total of r data of 2 ,..., 2 r−1 in the bit plane.

【0044】また,この実施例では濃淡画像について説
明したが,同様の処理によりカラーの原画像に対し,単
色の濃淡の署名画像や,カラーの署名画像を埋め込むこ
とができる。その場合,原画像をブロック化して,R,
G,Bのカラーに対応して選択されたビットプレーンに
対し,濃淡の署名画像の対応する画素の値をセットした
り,カラーの署名画像の対応する画素のR,G,Bの値
をそれぞれ設定することにより実現することができる。
In this embodiment, a grayscale image has been described. However, a single color grayscale signature image or a color signature image can be embedded in a color original image by the same processing. In that case, the original image is divided into blocks and R,
For the bit planes selected corresponding to the G and B colors, the values of the corresponding pixels of the grayscale signature image are set, and the R, G, and B values of the corresponding pixels of the color signature image are set, respectively. It can be realized by setting.

【0045】上記の図7に示す処理フローにより作成さ
れた署名済画像から濃淡の署名画像を復号すると,原画
像が署名者により作成されたことを証明することができ
る。図9は署名済画像から多値の署名画像を復号するた
めの処理フローである。
By decoding a light and shaded signature image from the signed image created by the processing flow shown in FIG. 7, it can be proved that the original image was created by the signer. FIG. 9 is a processing flow for decoding a multi-valued signature image from a signed image.

【0046】署名済画像を入力し(図9のS1),3×
3のブロックに分割する(同S2)。最初にi=0,j
=0を設定して(同S3),署名済画像の中の対象ブロ
ックについてハッシュ関数fを用いてk’=f(gij
を計算し(同S4),対象となるブロックからk’に対
応するビットプレーンを取得する(同S5)。この後,
S6〜S9の処理により,ビットプレーン内のt=0か
らm−1(=7)までのgbitt を順番に取り出して
sbitt として署名画像の画素のデータとしてセット
する。この処理は,上記図8のCに示す署名画素を含む
ビットプレーンから,図8のBに示す署名画像の画素を
得ることに相当する。
The signed image is input (S1 in FIG. 9), and 3 ×
3 (S2). First, i = 0, j
= 0 (S3), and k ′ = f (g ij ) for the target block in the signed image using the hash function f.
Is calculated (S4), and a bit plane corresponding to k ′ is obtained from the target block (S5). After this,
The process of S6 to S9, sets the data of the pixel of the signature image as sbit t removed sequentially Gbit t from t = 0 in a bit-plane to m-1 (= 7). This processing corresponds to obtaining the pixel of the signature image shown in FIG. 8B from the bit plane including the signature pixel shown in FIG. 8C.

【0047】一つのビットプレーンについて0〜7の合
計8ビットが得られると,署名画像の一つの画素の値
(sij)が取得されたものとし(図9のS10),以下
のS11〜S14の処理において,i,jを順番に更新
して他のブロックについてS4〜S9の処理が繰り返し
実行されて,全ブロックからそれぞれに対応する署名画
像の画素の値(sij)が得られると,復号画像(署名画
像)が合成され,表示を行い(同S15),処理を終了
する。
When a total of 8 bits from 0 to 7 are obtained for one bit plane, it is assumed that the value (s ij ) of one pixel of the signature image has been obtained (S10 in FIG. 9), and the following S11 to S14 In the above processing, i and j are sequentially updated, and the processing of S4 to S9 is repeatedly executed for the other blocks, and the pixel value (s ij ) of the signature image corresponding to each block is obtained from all the blocks. The decrypted image (signature image) is synthesized and displayed (S15), and the process ends.

【0048】本発明により標準画像データベースSID
BAの「girl」,「moon」及び「aeria
l」といった周知の複数の画像(256×256画素,
256階調)に,2値の文字からなる署名画像(85×
85画素の2階調)や,人物の顔写真を表す濃淡の署名
画像(85×85画素の256階調)を埋め込んだ結
果,何れの場合にも画質劣化はほとんど認められないと
いう実験結果を得ることができた。さらに詳細に画質を
評価するため,信号対雑音比(SNR)を求めた結果を
図10,図11に示す。但し,SNRは次の式(4)で
定義し,err(エラー)は次の式(5)により定義さ
れるものとし,式(5)の中のorgi は原画像の輝度
レベル,embi は署名画像の輝度レベルを表す。
According to the present invention, the standard image database SID
BA "girl", "moon" and "aeria"
l "(256 x 256 pixels,
256-level gradation, a signature image (85 ×
As a result of embedding a gray-scale signature image (85 gradations of 85 × 85 pixels) representing a face photograph of a person (2 gradations of 85 pixels), the experimental results showed that almost no image quality degradation was observed in any case. I got it. FIGS. 10 and 11 show the results of calculating the signal-to-noise ratio (SNR) in order to evaluate the image quality in more detail. Here, SNR is defined by the following equation (4), err (error) is defined by the following equation (5), org i in equation (5) is the luminance level of the original image, and emb i Represents the luminance level of the signature image.

【0049】[0049]

【数1】 (Equation 1)

【0050】図10は2値の署名画像の場合のp(ハッ
シュ関数のモジュロー値)に対応するSN比を示し,図
11は多値の署名画像の場合のpに対応するSN比を示
す。図10,図11において,それぞれ(a) は埋め込み
用のビットプレーンの位置決定のハッシュ関数fとし
て,上記の式(2)のf=i+j(modp)を用いた
場合の各p(モジュロー)に対するSN比(SNR),
(b) は上記の式(3)のf=i×j(modp)を用い
た場合の各pに対するSN比(SNR)を示す。
FIG. 10 shows the SN ratio corresponding to p (modulo value of the hash function) in the case of a binary signature image, and FIG. 11 shows the SN ratio corresponding to p in the case of a multi-valued signature image. In FIGS. 10 and 11, (a) is a value for each p (modulo) when f = i + j (modp) in the above equation (2) is used as a hash function f for determining the position of the bit plane for embedding. SN ratio (SNR),
(b) shows the SN ratio (SNR) for each p when f = i × j (modp) in the above equation (3) is used.

【0051】図10,図11により,pが大きくなると
上位のビットプレーンを利用する機会が増すので画質が
劣化するが,p≦7で2値の署名データを埋め込んだ場
合,それぞれSN比が40dBを越えており,良好な画
面が保持されていることが分かる。更に,本発明の埋め
込みの方法によれば,埋め込んだ署名データを完全な形
で復号できる利点がある。
According to FIGS. 10 and 11, as p increases, the chance of using the upper bit plane increases, so that the image quality deteriorates. However, when the binary signature data is embedded with p ≦ 7, the SN ratio is 40 dB each. It can be seen that a good screen is held. Further, according to the embedding method of the present invention, there is an advantage that the embedded signature data can be completely decoded.

【0052】本発明の安全性を確認するため,署名の削
除,改ざんを目的とした攻撃に対する耐性を評価した結
果,次の3種類の攻撃を行い,強度を検証した。 攻撃1:各画素の下位αビットを削除する。
In order to confirm the security of the present invention, as a result of evaluating the resistance to an attack aimed at deleting or falsifying a signature, the following three types of attacks were performed and the strength was verified. Attack 1: The lower α bits of each pixel are deleted.

【0053】攻撃2:各画素の輝度レベルを±βとす
る。 攻撃3:各画素にγ以下の雑音を付加する。 但し,画像を著しく損傷するような攻撃は,ユーザの立
場(画像が全く見えない)から意味をなさないので,対
象外とした。
Attack 2: The brightness level of each pixel is ± β. Attack 3: Noise of γ or less is added to each pixel. However, an attack that significantly damages the image does not make sense from the user's point of view (the image is not visible at all), so it was excluded.

【0054】攻撃1に対しては,実験により下位ビット
αとして1,2,3,4を削除した場合の結果として,
図12に攻撃後復号した署名画像(2値)を示す。これ
によれば,攻撃1に対しかなりの強度を発揮している。
これはハッシュ関数f(位置決定関数)により埋め込み
位置k’がランダムに0〜(p−1)に振り分けられて
いるためである。攻撃2に対しては,埋め込みアルゴリ
ズムの中で画質維持のために行う輝度の補正により損傷
を受けやすいが,画素の輝度レベルβが2のk’乗と等
しい場合は,その部分ブロックの署名情報が欠落する
が,βが2の(k’−1)乗より小さいと下位ビットを
操作することで攻撃を防止できる。これは結果的に画質
を劣化させることになるので,画質維持と強度保持のト
レードオフの問題である。また攻撃3に対しても同様の
ことがいえる。
For attack 1, as a result of deleting 1, 2, 3, and 4 as lower bits α by experiments,
FIG. 12 shows a signature image (binary) decrypted after the attack. According to this, it exerts considerable strength against attack 1.
This is because the embedding position k ′ is randomly assigned to 0 to (p−1) by the hash function f (position determination function). Attack 2 is easily damaged by the luminance correction performed to maintain the image quality in the embedding algorithm. However, if the luminance level β of a pixel is equal to 2 k ′, the signature information of the partial block is used. However, if β is smaller than 2 (k′−1), an attack can be prevented by manipulating the lower bits. This results in deterioration of image quality, and is a trade-off between image quality maintenance and intensity maintenance. The same can be said for attack 3.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明によれば,画像の著作権保護のた
めの署名情報を簡単な方法により原画像の中に原画像に
依存することなく画質の劣化を抑制しつつ完全に埋め込
むことができる。
According to the present invention, it is possible to completely embed signature information for protecting the copyright of an image in a simple manner without depending on the original image while suppressing deterioration of the image quality. it can.

【0056】また,署名済画像に対する署名の削除,改
ざんを目的とした各種の攻撃に対しても,ブロックに対
応して埋め込み位置がランダムであるため推定すること
が困難であり,簡単に削除,改ざんを行うことができな
い。
Also, it is difficult to estimate the embedding position of a signed image for various types of attacks for the purpose of deleting or falsifying the image because the embedding position is random corresponding to the block. Cannot be tampered with.

【0057】濃淡の原画像へ2値及び多値(濃淡)の署
名画像の何れでも埋め込みが簡単に行うことが可能とな
る。
It is possible to easily embed both binary and multi-valued (shaded) signature images in a shading original image.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の署名画像埋め込みの原理構成を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing the principle configuration of embedding a signature image according to the present invention.

【図2】本発明の署名画像復号の原理構成を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing the principle configuration of signature image decoding according to the present invention.

【図3】原画像が濃淡画像で署名画像2値の場合の署名
の処理フローを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a signature processing flow when an original image is a grayscale image and a signature image is binary.

【図4】ブロックとビットプレーンの説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a block and a bit plane.

【図5】署名画素とビットプレーンの変化を示す例であ
る。
FIG. 5 is an example showing changes in a signature pixel and a bit plane.

【図6】署名済画像から2値の署名画像復号の処理フロ
ー示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a processing flow of decoding a binary signed image from a signed image.

【図7】原画像と署名画像が共に濃淡画像の場合の署名
の処理フローである。
FIG. 7 is a flowchart of a signature process when both the original image and the signature image are grayscale images.

【図8】ビットプレーンに濃淡の署名画像の画素を埋め
込む例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of embedding pixels of a light and dark signature image in a bit plane.

【図9】署名済画像から多値の署名画像を復号するため
の処理フローを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a processing flow for decoding a multi-valued signature image from a signed image.

【図10】2値の署名画像の場合のpに対応するSN比
を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an SN ratio corresponding to p in the case of a binary signature image.

【図11】多値の署名画像の場合のpに対応するSN比
を示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an SN ratio corresponding to p in the case of a multi-valued signature image.

【図12】攻撃後復号した署名画像(2値)の例を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a signature image (binary) decrypted after an attack.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 原画像ブロック化手段 2 ブロック対応位置決定手段 3 署名画素選択手段 4 ブロック対応署名画素値埋め込み手段 10 原画像データ 11 ブロックデータ 12 署名画像データ 13 署名済画像データ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Original image blocking means 2 Block corresponding position determining means 3 Signature pixel selecting means 4 Block corresponding signature pixel value embedding means 10 Original image data 11 Block data 12 Signature image data 13 Signed image data

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 各画素が2m の階調を持つディジタルの
原画像を縦・横に所定個数の画素からなる複数のブロッ
クに分割し,前記分割された各ブロックのそれぞれに対
し,そのブロックの座標位置に対応してモジュローp
(p≦m)のハッシュ関数により0〜(p−1)の一つ
を算出し,当該ブロックを構成する複数の各画素の20
〜2m-1 の同じ重みに対応する値同士で構成するm個の
ビットプレーンの中から前記ハッシュ関数により算出さ
れた値に対応する重みのビットプレーンを取り出し,前
記取り出されたビットプレーンを構成するビット中に,
当該原画像のブロックに対応する位置の署名画像の1画
素の値を埋め込み,原画像の各ブロックに対し,前記署
名画像の各画素を埋め込むことにより署名済画像を得る
ことを特徴とする濃淡画像への署名方法。
1. A digital original image in which each pixel has a gradation of 2 m is divided vertically and horizontally into a plurality of blocks each composed of a predetermined number of pixels. Modulo p corresponding to the coordinate position of
One of 0 to (p−1) is calculated by a hash function of (p ≦ m), and 2 0 of a plurality of pixels constituting the block is calculated.
A bit plane having a weight corresponding to the value calculated by the hash function is extracted from m bit planes composed of values corresponding to the same weight of ~ 2 m-1 and the extracted bit plane is configured. In the bit
A shaded image obtained by embedding a value of one pixel of the signature image at a position corresponding to the block of the original image and embedding each pixel of the signature image in each block of the original image; How to sign.
【請求項2】 請求項1において,前記署名画像が2値
画像である場合,前記取り出されたビットプレーンを構
成する全てのビットについて“1”(または“0”)の
合計の偶奇を求め,前記署名画像の前記ブロックに対応
する位置の画素の値が“1”か“0”かに応じて,前記
ビットプレーンの中の“1”(または“0”)の個数が
偶数(または奇数)になるようにビットプレーン内の任
意の一つの画素の値を変更して1画素の値を埋め込むこ
とを特徴とする濃淡画像への署名方法。
2. The method according to claim 1, wherein when the signature image is a binary image, a total even or odd of “1” (or “0”) is obtained for all bits constituting the extracted bit plane. The number of “1” (or “0”) in the bit plane is even (or odd) depending on whether the value of the pixel at the position corresponding to the block of the signature image is “1” or “0”. A signature method for a grayscale image, wherein the value of one arbitrary pixel in a bit plane is changed so as to embed the value of one pixel such that
【請求項3】 請求項1において,前記署名画像が濃淡
画像である場合,前記取り出されたビットプレーンの中
の中心位置のビットを除いて,周囲の各画素に対応する
各ビットの中に,前記署名画像の前記ブロックに対応す
る位置の1画素の各重みに対応する全ビットを設定する
ことにより1画素の埋め込みを行うことを特徴とする濃
淡画像への署名方法。
3. The method according to claim 1, wherein when the signature image is a grayscale image, except for a bit at a center position in the extracted bit plane, each bit corresponding to each peripheral pixel includes: A signature method for a grayscale image, wherein one pixel is embedded by setting all bits corresponding to each weight of one pixel at a position corresponding to the block of the signature image.
【請求項4】 請求項1乃至3の何れかにおいて,前記
ハッシュ関数として,モジュローpにより前記ブロック
の位置を表す数値(i,j)を加算または乗算を行う関
数を使用することを特徴とする濃淡画像への署名方法。
4. The hash function according to claim 1, wherein a function of adding or multiplying a numerical value (i, j) representing a position of the block by a modulo p is used as the hash function. How to sign a grayscale image.
【請求項5】 請求項1により署名された署名済画像を
縦・横に所定個数の画素からなる複数のブロックに分割
し,前記分割された各ブロックのそれぞれに対し,その
ブロックの位置に対応して前記署名画素の埋め込みに使
用したハッシュ関数により0〜(p−1)の一つを算出
し,当該ブロックを構成する複数の各画素の20 〜2
m-1 の同じ重みに対応する値同士で構成するm個のビッ
トプレーンの中から前記ハッシュ関数により算出された
値に対応する重みのビットプレーンを当該ブロックから
取り出し,前記取り出されたビットプレーンに埋め込ま
れた署名画像の1画素の値を検出して当該ブロックに対
応する位置の署名画像の画素とし,署名済画像の全ブロ
ックから対応する署名画像の全体の画像を復号すること
を特徴とする署名画像の復号方法。
5. A signed image signed in accordance with claim 1 is divided vertically and horizontally into a plurality of blocks each having a predetermined number of pixels, and each of the divided blocks corresponds to the position of the block. Then, one of 0 to (p-1) is calculated by the hash function used for embedding the signature pixel, and 20 0 to 2 of each of a plurality of pixels constituting the block are calculated.
A bit plane having a weight corresponding to the value calculated by the hash function is extracted from the block from m bit planes composed of values corresponding to the same weight of m-1 from the block, and The method is characterized in that the value of one pixel of the embedded signature image is detected, the pixel value of the signature image at the position corresponding to the block is detected, and the entire image of the corresponding signature image is decoded from all blocks of the signed image. Decoding method of signature image.
【請求項6】 請求項2により2値の署名画像が署名さ
れた署名済画像を縦・横に所定個数の画素からなる複数
のブロックに分割し,前記分割された各ブロックのそれ
ぞれに対し,そのブロックの位置に対応して前記署名画
素の埋め込みに使用したハッシュ関数により算出された
値に対応するビットプレーンを当該ブロックから取り出
し,前記取り出されたビットプレーン内の“1”(また
は“0”)の個数の奇・偶を判別し,奇数の場合は当該
ブロックに対応とする署名画像の画素を“0”(または
“1”),偶数の場合は“1”(または“0”)と判別
し,署名済画像の全ブロックから対応する2値の署名画
像の全体の画像を復号することを特徴とする署名画像の
復号方法。
6. A signed image signed with a binary signature image according to claim 2 is divided vertically and horizontally into a plurality of blocks each consisting of a predetermined number of pixels, and for each of the divided blocks, A bit plane corresponding to the value calculated by the hash function used for embedding the signature pixel corresponding to the position of the block is extracted from the block, and “1” (or “0”) in the extracted bit plane is extracted. ) Is determined, the pixel of the signature image corresponding to the block is set to “0” (or “1”) if the number is odd, and “1” (or “0”) if the number is even. A method for decoding a signature image, comprising: determining and decoding an entire image of a corresponding binary signature image from all blocks of the signed image.
【請求項7】 請求項3により濃淡の署名画像が署名さ
れた署名画像を縦・横に所定個数の画素からなる複数の
ブロックに分割し,前記分割された各ブロックのそれぞ
れに対し,そのブロックの位置に対応して前記署名画素
の埋め込みに使用したハッシュ関数により算出された値
に対応するビットプレーンを当該ブロックから取り出
し,前記取り出されたビットプレーン内の中心位置のビ
ットを除いて,周囲の各画素に対応する複数ビットを,
署名画像の前記ブロックに対応する位置の画素の各重み
に対応するビットとして抽出し,署名済画像の全ブロッ
クから対応する2値の署名画像の全体の画像を復号する
ことを特徴とする署名画像の復号方法。
7. A signature image obtained by signing a gray-scale signature image according to claim 3 is divided vertically and horizontally into a plurality of blocks each having a predetermined number of pixels, and each of the divided blocks is divided into blocks. The bit plane corresponding to the value calculated by the hash function used for embedding the signature pixel corresponding to the position of the extracted bit plane is extracted from the block, and except for the bit at the center position in the extracted bit plane, surrounding bits are extracted. The multiple bits corresponding to each pixel are
A signature image, which is extracted as bits corresponding to each weight of a pixel at a position corresponding to the block of the signature image, and decodes the entire binary signature image from all blocks of the signed image. Decryption method.
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