JPH1127508A - 情報埋め込み方法と情報検出方法と情報埋め込み装置と情報検出装置と記録媒体 - Google Patents
情報埋め込み方法と情報検出方法と情報埋め込み装置と情報検出装置と記録媒体Info
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- JPH1127508A JPH1127508A JP17811997A JP17811997A JPH1127508A JP H1127508 A JPH1127508 A JP H1127508A JP 17811997 A JP17811997 A JP 17811997A JP 17811997 A JP17811997 A JP 17811997A JP H1127508 A JPH1127508 A JP H1127508A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 著作権情報などをデジタル画像データに埋め
込む方法と装置において、構成と演算を簡易にし、DC
Tによる画像圧縮処理と親和性が高く、画質劣化に対す
る適応処理が行いやすいものを実現すること。 【解決手段】 画像信号を圧縮装置1に入力し、DCT
手段12と量子化手段13を含む変換手段22で画像信
号を2次元周波数に変換して変換係数を求める。CPU
21は情報にPN系列の擬似雑音を乗算する。情報重畳
手段23は、量子化手段13からのDCT係数の垂直周
波数成分が0である変換係数に対して、CPU21の乗
算結果を重畳する。
込む方法と装置において、構成と演算を簡易にし、DC
Tによる画像圧縮処理と親和性が高く、画質劣化に対す
る適応処理が行いやすいものを実現すること。 【解決手段】 画像信号を圧縮装置1に入力し、DCT
手段12と量子化手段13を含む変換手段22で画像信
号を2次元周波数に変換して変換係数を求める。CPU
21は情報にPN系列の擬似雑音を乗算する。情報重畳
手段23は、量子化手段13からのDCT係数の垂直周
波数成分が0である変換係数に対して、CPU21の乗
算結果を重畳する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル画像に著
作権情報やコピー禁止情報などを埋め込む情報埋め込み
方法及び情報埋め込み装置と、あらかじめ埋め込まれた
情報を検出する情報検出方法及び情報検出装置と、これ
らの情報埋め込み方法及び情報検出方法のプログラムを
記載した記録媒体と、これらの方法で画像データを記録
した記録媒体とに関するものである。
作権情報やコピー禁止情報などを埋め込む情報埋め込み
方法及び情報埋め込み装置と、あらかじめ埋め込まれた
情報を検出する情報検出方法及び情報検出装置と、これ
らの情報埋め込み方法及び情報検出方法のプログラムを
記載した記録媒体と、これらの方法で画像データを記録
した記録媒体とに関するものである。
【0002】
【従来の技術】画像のデジタル化が進展するにつれ、複
製しても画質が劣化しないという特徴から、画像そのも
のの著作権保護の必要性が高まっている。著作権保護の
ためには、ヘッダに著作権情報を付加するなどの手法も
考えられる。この方法では、デジタル画像をアナログに
変換した場合、それらの情報は欠落してしまうという欠
点があった。そこで、画像そのものに情報を埋め込む、
いわゆる電子透かし技術が近年注目されている。
製しても画質が劣化しないという特徴から、画像そのも
のの著作権保護の必要性が高まっている。著作権保護の
ためには、ヘッダに著作権情報を付加するなどの手法も
考えられる。この方法では、デジタル画像をアナログに
変換した場合、それらの情報は欠落してしまうという欠
点があった。そこで、画像そのものに情報を埋め込む、
いわゆる電子透かし技術が近年注目されている。
【0003】以下図面を参考にしながら、上述した電子
透かしを利用した従来の情報埋め込み方法の一例(大
西、岡、松井、“PN系列による画像への透かし署名
法”、情報とセキュリティシンポジウム'97 、SCIS'97-
26B 、Jan.1997)を説明する。
透かしを利用した従来の情報埋め込み方法の一例(大
西、岡、松井、“PN系列による画像への透かし署名
法”、情報とセキュリティシンポジウム'97 、SCIS'97-
26B 、Jan.1997)を説明する。
【0004】図15は、従来の情報埋め込み装置の構成
例を示すブロック図である。この情報埋め込み装置は、
FFT手段141、IFFT手段142、第1のPN系
列発生回路143、第2のPN系列発生回路145、情
報挿入回路144を含んで構成される。
例を示すブロック図である。この情報埋め込み装置は、
FFT手段141、IFFT手段142、第1のPN系
列発生回路143、第2のPN系列発生回路145、情
報挿入回路144を含んで構成される。
【0005】入力した画像に対し、PN系列発生回路1
43で発生したPN系列を乗算し、雑音化する。PN系
列とは±1 の値をランダムにとる擬似雑音である。PN
系列を乗算した信号に、再度同じPN系列乗算すると、
元の信号に戻ることが知られている。図15では、雑音
化した信号をFFT手段141によりFFTして周波数
成分に変換する。そして、その周波数成分、即ちFFT
係数の特定の係数に情報挿入回路144で一定の情報を
加算する。情報を加算した信号をIFFT手段142に
入力して実時間信号に戻し、前に乗算したPN系列と同
じPN系列をPN系列発生回路145により発生させ、
実時間信号に乗算して出力する。
43で発生したPN系列を乗算し、雑音化する。PN系
列とは±1 の値をランダムにとる擬似雑音である。PN
系列を乗算した信号に、再度同じPN系列乗算すると、
元の信号に戻ることが知られている。図15では、雑音
化した信号をFFT手段141によりFFTして周波数
成分に変換する。そして、その周波数成分、即ちFFT
係数の特定の係数に情報挿入回路144で一定の情報を
加算する。情報を加算した信号をIFFT手段142に
入力して実時間信号に戻し、前に乗算したPN系列と同
じPN系列をPN系列発生回路145により発生させ、
実時間信号に乗算して出力する。
【0006】このような操作によって、最初に入力した
画像データは元に戻るが、重畳した情報は逆に雑音化さ
れ、画質劣化としては目立たないこととなる。重畳した
情報を検出するには、埋め込み装置におけるFFT手段
141、PN系列発生回路145と同じものを用い、埋
め込んだ際と同じPN系列を乗算してFFTすれば、信
号は雑音化し、埋め込んだ情報のみを抽出することがで
きる。
画像データは元に戻るが、重畳した情報は逆に雑音化さ
れ、画質劣化としては目立たないこととなる。重畳した
情報を検出するには、埋め込み装置におけるFFT手段
141、PN系列発生回路145と同じものを用い、埋
め込んだ際と同じPN系列を乗算してFFTすれば、信
号は雑音化し、埋め込んだ情報のみを抽出することがで
きる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では以下の問題が生ずる。即ち、デジタル画
像の伝送や蓄積では、データ量が膨大になるため、MP
EG2などを用いて信号圧縮を施すのが一般的である。
MPEG2では、画像を2次元周波数成分に変換するた
めにDCTを用いている。一方、従来の技術ではFFT
を用いるため、画像データに情報を埋め込み、かつ圧縮
する過程でDCTとFFTの双方の回路が必要となり、
ハードウェア規模が大きくなるという問題があった。ま
た、原画を一旦雑音化するため、人間の視覚特性に応じ
た情報の埋め込みが困難で、画質に劣化が生じやすいと
いう問題点をあった。
ような構成では以下の問題が生ずる。即ち、デジタル画
像の伝送や蓄積では、データ量が膨大になるため、MP
EG2などを用いて信号圧縮を施すのが一般的である。
MPEG2では、画像を2次元周波数成分に変換するた
めにDCTを用いている。一方、従来の技術ではFFT
を用いるため、画像データに情報を埋め込み、かつ圧縮
する過程でDCTとFFTの双方の回路が必要となり、
ハードウェア規模が大きくなるという問題があった。ま
た、原画を一旦雑音化するため、人間の視覚特性に応じ
た情報の埋め込みが困難で、画質に劣化が生じやすいと
いう問題点をあった。
【0008】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、画像信号を入力し、画像信号
を2次元周波数に変換し、特定の変換係数に情報を重畳
することにより、著作権情報やコピー禁止情報などの情
報を埋め込む情報埋め込み方法及び情報埋め込み装置
と、あらかじめ埋め込まれた情報を検出する情報検出方
法及び情報検出装置と、これらの情報埋め込み方法及び
情報検出方法のプログラムを記載した記録媒体と、これ
らの方法で画像データを記録した記録媒体とを実現する
ことを目的とする。
てなされたものであって、画像信号を入力し、画像信号
を2次元周波数に変換し、特定の変換係数に情報を重畳
することにより、著作権情報やコピー禁止情報などの情
報を埋め込む情報埋め込み方法及び情報埋め込み装置
と、あらかじめ埋め込まれた情報を検出する情報検出方
法及び情報検出装置と、これらの情報埋め込み方法及び
情報検出方法のプログラムを記載した記録媒体と、これ
らの方法で画像データを記録した記録媒体とを実現する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、本願の請求項1記載の発明は、入力画像信号を
2次元の周波数成分に変換して変換係数を求め、前記変
換係数の2次元周波数成分において、垂直周波数成分が
0である変換係数に情報を重畳することを特徴とするも
のである。
るため、本願の請求項1記載の発明は、入力画像信号を
2次元の周波数成分に変換して変換係数を求め、前記変
換係数の2次元周波数成分において、垂直周波数成分が
0である変換係数に情報を重畳することを特徴とするも
のである。
【0010】また本願の請求項2記載の発明は、入力画
像信号の一定の水平区間の画素値に情報を重畳し、前記
水平区間と同一位置の垂直成分の画素値に対して、最初
の水平区間の前記情報と同じ情報を重畳することを特徴
とするものである。
像信号の一定の水平区間の画素値に情報を重畳し、前記
水平区間と同一位置の垂直成分の画素値に対して、最初
の水平区間の前記情報と同じ情報を重畳することを特徴
とするものである。
【0011】また本願の請求項3記載の発明は、請求項
1又は2の情報埋め込み方法において、重畳すべき前記
情報を、擬似乱数で変調してから重畳することを特徴と
するものである。
1又は2の情報埋め込み方法において、重畳すべき前記
情報を、擬似乱数で変調してから重畳することを特徴と
するものである。
【0012】また本願の請求項4記載の発明は、請求項
3の情報埋め込み方法において、前記情報の変調に用い
る前記擬似乱数の振幅を、視覚的に目立たない特性に変
換することを特徴とするものである。
3の情報埋め込み方法において、前記情報の変調に用い
る前記擬似乱数の振幅を、視覚的に目立たない特性に変
換することを特徴とするものである。
【0013】また本願の請求項5記載の発明は、請求項
3の情報埋め込み方法において、前記情報の変調に用い
る前記擬似乱数の振幅を、前記入力画像信号の振幅に応
じて変更することを特徴とするものである。
3の情報埋め込み方法において、前記情報の変調に用い
る前記擬似乱数の振幅を、前記入力画像信号の振幅に応
じて変更することを特徴とするものである。
【0014】また本願の請求項6記載の発明は、請求項
3の情報埋め込み方法において、前記情報の変調に用い
る擬似乱数の位相を、水平方向に一定の間隔で変えて重
畳することを特徴とするものである。
3の情報埋め込み方法において、前記情報の変調に用い
る擬似乱数の位相を、水平方向に一定の間隔で変えて重
畳することを特徴とするものである。
【0015】また本願の請求項7記載の発明は、請求項
3の情報埋め込み方法において、前記情報の変調に用い
る擬似乱数の位相を、一定のフレーム間隔で変えること
を特徴とするものである。
3の情報埋め込み方法において、前記情報の変調に用い
る擬似乱数の位相を、一定のフレーム間隔で変えること
を特徴とするものである。
【0016】また本願の請求項8記載の発明は、請求項
1又は2の情報埋め込み方法において、重畳すべき前記
情報を、前記入力画像信号の特定のフレームにのみ重畳
することを特徴とするものである。
1又は2の情報埋め込み方法において、重畳すべき前記
情報を、前記入力画像信号の特定のフレームにのみ重畳
することを特徴とするものである。
【0017】また本願の請求項9記載の発明は、請求項
1又は2の情報埋め込み方法において、重畳すべき前記
情報を、水平方向に一定の間隔で繰り返して重畳するこ
とを特徴とするものである。
1又は2の情報埋め込み方法において、重畳すべき前記
情報を、水平方向に一定の間隔で繰り返して重畳するこ
とを特徴とするものである。
【0018】また本願の請求項10記載の発明は、請求
項1又は2の情報埋め込み方法において、前記情報の重
畳すべき水平位置を、一定のフレーム間隔で変えること
を特徴とするものでる。
項1又は2の情報埋め込み方法において、前記情報の重
畳すべき水平位置を、一定のフレーム間隔で変えること
を特徴とするものでる。
【0019】また本願の請求項11記載の発明は、請求
項1記載の情報埋め込み方法で情報が埋め込まれた画像
信号を入力し、前記入力画像信号から2次元周波数の変
換係数を復号し、復号された変換係数の2次元周波数成
分において垂直周波数成分が0である変換係数を抽出し
て一定の重み関数を乗算し、乗算結果から重畳した情報
を検出することを特徴とするものである。
項1記載の情報埋め込み方法で情報が埋め込まれた画像
信号を入力し、前記入力画像信号から2次元周波数の変
換係数を復号し、復号された変換係数の2次元周波数成
分において垂直周波数成分が0である変換係数を抽出し
て一定の重み関数を乗算し、乗算結果から重畳した情報
を検出することを特徴とするものである。
【0020】また本願の請求項12記載の発明は、請求
項1又は2記載の情報埋め込み方法で情報が埋め込まれ
た画像信号を入力し、復号された変換係数の2次元周波
数成分において、前記情報を埋め込んだ画像信号の水平
方向に一定の重み関数を乗算し、乗算結果から重畳した
情報を検出することを特徴とするものである。
項1又は2記載の情報埋め込み方法で情報が埋め込まれ
た画像信号を入力し、復号された変換係数の2次元周波
数成分において、前記情報を埋め込んだ画像信号の水平
方向に一定の重み関数を乗算し、乗算結果から重畳した
情報を検出することを特徴とするものである。
【0021】また本願の請求項13記載の発明は、請求
項8記載の情報埋め込み方法で情報が埋め込まれた画像
信号を入力し、前記入力画像信号から2次元周波数の変
換係数を復号し、特定のフレームに対して復号された変
換係数の2次元周波数成分において垂直周波数成分が0
である変換係数を抽出して一定の重み関数を乗算し、乗
算結果から重畳した情報を検出することを特徴とするも
のである。
項8記載の情報埋め込み方法で情報が埋め込まれた画像
信号を入力し、前記入力画像信号から2次元周波数の変
換係数を復号し、特定のフレームに対して復号された変
換係数の2次元周波数成分において垂直周波数成分が0
である変換係数を抽出して一定の重み関数を乗算し、乗
算結果から重畳した情報を検出することを特徴とするも
のである。
【0022】また本願の請求項14記載の発明は、請求
項9記載の情報埋め込み方法で情報が埋め込まれた画像
信号を入力し、復号された変換係数の2次元周波数成分
において、前記情報を埋め込んだ画像信号の水平方向に
一定の重み関数を乗算し、乗算結果から重畳した情報を
検出できないとき、画像信号を1画素ごとにずらして情
報の再検出を行うことを特徴とするものである。
項9記載の情報埋め込み方法で情報が埋め込まれた画像
信号を入力し、復号された変換係数の2次元周波数成分
において、前記情報を埋め込んだ画像信号の水平方向に
一定の重み関数を乗算し、乗算結果から重畳した情報を
検出できないとき、画像信号を1画素ごとにずらして情
報の再検出を行うことを特徴とするものである。
【0023】また本願の請求項15記載の発明は、請求
項10記載の情報埋め込み方法で情報が埋め込まれた画
像信号を入力し、重畳した情報を検出するまでは、同じ
水平位置でフレーム単位に情報の検出を行うことを特徴
とするものである。
項10記載の情報埋め込み方法で情報が埋め込まれた画
像信号を入力し、重畳した情報を検出するまでは、同じ
水平位置でフレーム単位に情報の検出を行うことを特徴
とするものである。
【0024】また本願の請求項16記載の発明は、入力
画像信号を2次元の周波数成分に変換して変換係数を求
める変換手段と、前記変換手段で得られた変換係数の2
次元周波数成分において、垂直周波数成分が0である変
換係数に情報を重畳する情報重畳手段と、前記埋め込む
情報を、変換係数の位置に応じて変更する埋め込み情報
制御手段と、を具備することを特徴とするものである。
画像信号を2次元の周波数成分に変換して変換係数を求
める変換手段と、前記変換手段で得られた変換係数の2
次元周波数成分において、垂直周波数成分が0である変
換係数に情報を重畳する情報重畳手段と、前記埋め込む
情報を、変換係数の位置に応じて変更する埋め込み情報
制御手段と、を具備することを特徴とするものである。
【0025】また本願の請求項17記載の発明は、入力
画像信号の一定の水平区間に情報を重畳する情報重畳手
段と、前記水平区間と同一位置の垂直成分の画素値に対
して、最初の水平区間の前記情報と同じ情報を重畳する
ように制御する埋め込み情報制御手段と、を具備するこ
とを特徴とするものである。
画像信号の一定の水平区間に情報を重畳する情報重畳手
段と、前記水平区間と同一位置の垂直成分の画素値に対
して、最初の水平区間の前記情報と同じ情報を重畳する
ように制御する埋め込み情報制御手段と、を具備するこ
とを特徴とするものである。
【0026】また本願の請求項18記載の発明は、入力
画像信号を2次元の周波数成分に変換して変換係数を求
める変換手段と、擬似乱数を生成する擬似乱数生成手段
と、前記擬似乱数生成手段で生成した擬似乱数と埋め込
み情報とを乗算する変調手段と、前記変換手段で得られ
た2次元変換係数の周波数成分において、垂直周波数成
分が0である変換係数に、前記変調手段の出力情報を重
畳する情報重畳手段と、を具備することを特徴とするも
のである。
画像信号を2次元の周波数成分に変換して変換係数を求
める変換手段と、擬似乱数を生成する擬似乱数生成手段
と、前記擬似乱数生成手段で生成した擬似乱数と埋め込
み情報とを乗算する変調手段と、前記変換手段で得られ
た2次元変換係数の周波数成分において、垂直周波数成
分が0である変換係数に、前記変調手段の出力情報を重
畳する情報重畳手段と、を具備することを特徴とするも
のである。
【0027】また本願の請求項19記載の発明は、請求
項18の情報埋め込み装置で情報が埋め込まれた画像信
号から情報を検出する情報検出装置であって、入力され
た前記画像信号に一定の信号を乗算する乗算手段と、前
記乗算手段の乗算結果毎に得られた各信号を加算する加
算手段と、請求項18の情報埋め込み装置で生成された
擬似乱数と同一の擬似乱数を生成する擬似乱数生成手段
と、前記情報を埋め込んだ画像信号、前記擬似乱数生成
手段の出力、前記加算手段の出力とに基づいて、入力画
像信号に埋め込まれた情報を検出する情報検出手段と、
を具備することを特徴とするものである。
項18の情報埋め込み装置で情報が埋め込まれた画像信
号から情報を検出する情報検出装置であって、入力され
た前記画像信号に一定の信号を乗算する乗算手段と、前
記乗算手段の乗算結果毎に得られた各信号を加算する加
算手段と、請求項18の情報埋め込み装置で生成された
擬似乱数と同一の擬似乱数を生成する擬似乱数生成手段
と、前記情報を埋め込んだ画像信号、前記擬似乱数生成
手段の出力、前記加算手段の出力とに基づいて、入力画
像信号に埋め込まれた情報を検出する情報検出手段と、
を具備することを特徴とするものである。
【0028】また本願の請求項20記載の発明は、画像
信号を入力し、複数のフィールド又はフレームの少なく
とも一部の画素値の平均値を各フィールド又はフレーム
単位に計算し、前記計算によって得た平均値に対し、情
報を重畳することを特徴とするものである。
信号を入力し、複数のフィールド又はフレームの少なく
とも一部の画素値の平均値を各フィールド又はフレーム
単位に計算し、前記計算によって得た平均値に対し、情
報を重畳することを特徴とするものである。
【0029】また本願の請求項21記載の発明は、請求
項20記載の情報埋め込み方法で情報が埋め込まれた画
像信号を入力し、複数のフィールド又はフレームの少な
くとも一部の画素の平均値を各フィールド又はフレーム
単位に計算し、前記計算して得た画素の平均値から、埋
め込んだ情報を抽出することを特徴とするものである。
項20記載の情報埋め込み方法で情報が埋め込まれた画
像信号を入力し、複数のフィールド又はフレームの少な
くとも一部の画素の平均値を各フィールド又はフレーム
単位に計算し、前記計算して得た画素の平均値から、埋
め込んだ情報を抽出することを特徴とするものである。
【0030】また本願の請求項22記載の発明は、請求
項1,2,20のうち、いずれか1項記載の情報埋め込
み方法で生成した画像データを記録したものである。
項1,2,20のうち、いずれか1項記載の情報埋め込
み方法で生成した画像データを記録したものである。
【0031】また本願の請求項23記載の発明は、請求
項16、17、18のうち、いずれか1項記載の情報埋
め込み装置で生成した画像データを記録したことを特徴
とするものである。
項16、17、18のうち、いずれか1項記載の情報埋
め込み装置で生成した画像データを記録したことを特徴
とするものである。
【0032】また本願の請求項24記載の発明は、請求
項1,2,20記載のうち、いずれか1項記載の情報埋
め込み方法のプログラムを記憶したものである。
項1,2,20記載のうち、いずれか1項記載の情報埋
め込み方法のプログラムを記憶したものである。
【0033】また本願の請求項25記載の発明は、請求
項11,12,13,14,15のうち、いずれか1項
記載の情報検出方法のプログラムを記憶したものであ
る。
項11,12,13,14,15のうち、いずれか1項
記載の情報検出方法のプログラムを記憶したものであ
る。
【0034】
(実施の形態1)以下本発明の実施の形態1における情
報埋め込み方法及びその装置について、図面を参照しな
がら説明する。図1は本実施の形態における情報埋め込
み装置を含む圧縮装置の構成を示すブロック図である。
本図において圧縮装置1はMPEG2方式により画像信
号を圧縮し、秘匿情報を埋め込み、デジタル画像信号を
出力するものである。
報埋め込み方法及びその装置について、図面を参照しな
がら説明する。図1は本実施の形態における情報埋め込
み装置を含む圧縮装置の構成を示すブロック図である。
本図において圧縮装置1はMPEG2方式により画像信
号を圧縮し、秘匿情報を埋め込み、デジタル画像信号を
出力するものである。
【0035】圧縮装置1は、ブロック化手段11、DC
T手段12、量子化手段13、逆量子化手段14、逆D
CT手段15、フレームメモリ16、動き補償手段1
7、動き検出手段18、可変長符号化手段19を含んで
構成される。圧縮装置1から出力された画像信号は、伝
送媒体3を介して画像再生装置に送信されたり、記録媒
体4に記録されたりする。
T手段12、量子化手段13、逆量子化手段14、逆D
CT手段15、フレームメモリ16、動き補償手段1
7、動き検出手段18、可変長符号化手段19を含んで
構成される。圧縮装置1から出力された画像信号は、伝
送媒体3を介して画像再生装置に送信されたり、記録媒
体4に記録されたりする。
【0036】また、情報埋め込み装置2は、埋め込み情
報制御手段であるCPU21、変換手段22、情報重畳
手段23を含んで構成される。変換手段22は、圧縮装
置1の一部を構成するDCT手段12,量子化手段13
を共用している。
報制御手段であるCPU21、変換手段22、情報重畳
手段23を含んで構成される。変換手段22は、圧縮装
置1の一部を構成するDCT手段12,量子化手段13
を共用している。
【0037】また、図2はMPEG2における画像の予
測構造を示すフレームの配置図である。図3はDCTに
おける画素値とDCT係数の一例を示す説明図である。
図4は情報埋め込みの例を示す説明図である。図5はC
PU21の動作を含めた情報埋め込み装置全体の処理の
流れを示したフローチャートであり、図6は図5の情報
埋め込み演算処理において、演算手順を示すフローチャ
ートである。
測構造を示すフレームの配置図である。図3はDCTに
おける画素値とDCT係数の一例を示す説明図である。
図4は情報埋め込みの例を示す説明図である。図5はC
PU21の動作を含めた情報埋め込み装置全体の処理の
流れを示したフローチャートであり、図6は図5の情報
埋め込み演算処理において、演算手順を示すフローチャ
ートである。
【0038】以上のように構成された情報埋め込み装置
の動作について図1〜図6を用いて説明する。画像信号
を図1のブロック化手段11に入力し、8×8の2次元
ブロックに分割する。MPEG2方式の圧縮方式では、
8×8の2次元ブロックを水平2×垂直2の計4個のブ
ロックをまとめたものをマクロブロックとし、このマク
ロブロックの単位で動き補償を行う。DCTそのものは
8×8のブロックで行う。
の動作について図1〜図6を用いて説明する。画像信号
を図1のブロック化手段11に入力し、8×8の2次元
ブロックに分割する。MPEG2方式の圧縮方式では、
8×8の2次元ブロックを水平2×垂直2の計4個のブ
ロックをまとめたものをマクロブロックとし、このマク
ロブロックの単位で動き補償を行う。DCTそのものは
8×8のブロックで行う。
【0039】MPEG2の圧縮方式では、図2に示すよ
うなフレーム内符号化フレーム(以後、Iフレームとい
う)、片方向予測符号化フレーム(Pフレーム)、両方
向予測符号化フレーム(Bフレーム)の3種類のフレー
ムから成る。最も一般的には、IフレームとPフレーム
の間に2枚のBフレームを挿入する。2次元ブロックに
おいて、Iフレームはそのまま量子化し、P及びBフレ
ームは動き補償手段17で生成した予測値との差分をD
CTし、量子化する。
うなフレーム内符号化フレーム(以後、Iフレームとい
う)、片方向予測符号化フレーム(Pフレーム)、両方
向予測符号化フレーム(Bフレーム)の3種類のフレー
ムから成る。最も一般的には、IフレームとPフレーム
の間に2枚のBフレームを挿入する。2次元ブロックに
おいて、Iフレームはそのまま量子化し、P及びBフレ
ームは動き補償手段17で生成した予測値との差分をD
CTし、量子化する。
【0040】CPU21は擬似乱数生成手段と変調手段
とを有し、まず、図5のステップS51において情報の
重畳に用いるPN系列の符号を生成する。ここではPN
系列の長さを16とする。一般にPN系列は、長い方が
雑音化されやすく好ましいが、複雑さが増すため、ここ
ではマクロブロックと同じ長さに選んでいる。勿論この
長さに限るものではなく、重畳する情報量や、検出の精
度、信頼性に応じて最適な値を選択する。次のステップ
S52では、PN系列を重畳したことによる画質の劣化
を目立たなくするため、ローパスフィルタ等の視覚特性
に対応した重み関数をPN系列にかけ、周波数特性を持
たせる。
とを有し、まず、図5のステップS51において情報の
重畳に用いるPN系列の符号を生成する。ここではPN
系列の長さを16とする。一般にPN系列は、長い方が
雑音化されやすく好ましいが、複雑さが増すため、ここ
ではマクロブロックと同じ長さに選んでいる。勿論この
長さに限るものではなく、重畳する情報量や、検出の精
度、信頼性に応じて最適な値を選択する。次のステップ
S52では、PN系列を重畳したことによる画質の劣化
を目立たなくするため、ローパスフィルタ等の視覚特性
に対応した重み関数をPN系列にかけ、周波数特性を持
たせる。
【0041】画質劣化を最小限にとどめるため、埋め込
みフレームをBフレームのみとする。ステップS53で
は入力フレームがBフレームか否かを調べ、Bフレーム
でなければ、埋め込みを行わず、Bフレームであればス
テップS54に進む。このステップでは、前回挿入した
Bフレームに対し、PN系列の位相を1つずらし、情報
を埋め込む。BフレームはIフレームやPフレームと異
なり、他のフレームの予測に用いないため、情報を埋め
込んでもそれによる劣化が他のフレームに影響しない。
また、BフレームはIフレームやPフレームに比べ、画
質を落としても画像シーケンス全体に及ぼす影響が少な
いことが知られている。このようにBフレームに情報を
埋め込んだ際、画質劣化が生じても、全体の画質はほと
んど変わらない。
みフレームをBフレームのみとする。ステップS53で
は入力フレームがBフレームか否かを調べ、Bフレーム
でなければ、埋め込みを行わず、Bフレームであればス
テップS54に進む。このステップでは、前回挿入した
Bフレームに対し、PN系列の位相を1つずらし、情報
を埋め込む。BフレームはIフレームやPフレームと異
なり、他のフレームの予測に用いないため、情報を埋め
込んでもそれによる劣化が他のフレームに影響しない。
また、BフレームはIフレームやPフレームに比べ、画
質を落としても画像シーケンス全体に及ぼす影響が少な
いことが知られている。このようにBフレームに情報を
埋め込んだ際、画質劣化が生じても、全体の画質はほと
んど変わらない。
【0042】次のステップS55で、CPU21はDC
T係数に情報を重畳するための演算を行う。図6はステ
ップS55の具体的な処理手順を示すフローチャートで
ある。ここではすべてのDCT係数に重畳するのではな
く、ステップS61に示すように、2つのブロックの1
行目のDCT係数を抽出する。ステップS62では、抽
出した16個のDCT係数について平均振幅Dmeanを計
算する。次のステップS63では、変調手段を用いて挿
入すべき情報Xに平均振幅Dmeanと視覚特性の重み係数
αとを乗算し、これらの乗算結果にPN系列を乗算す
る。
T係数に情報を重畳するための演算を行う。図6はステ
ップS55の具体的な処理手順を示すフローチャートで
ある。ここではすべてのDCT係数に重畳するのではな
く、ステップS61に示すように、2つのブロックの1
行目のDCT係数を抽出する。ステップS62では、抽
出した16個のDCT係数について平均振幅Dmeanを計
算する。次のステップS63では、変調手段を用いて挿
入すべき情報Xに平均振幅Dmeanと視覚特性の重み係数
αとを乗算し、これらの乗算結果にPN系列を乗算す
る。
【0043】この場合の情報Xは例えば「0」又は
「1」である。DCT係数の平均値Dmeanで重みをつけ
るのは、平均値Dmeanが大きな値であれば、情報を埋め
込むことによる劣化が目につかないためである。このた
め大きな値を埋め込み、検出精度を上げる。ステップS
64において、図1の情報重畳手段23は、乗算したP
N系列を1行目のDCT係数のみに情報を重畳する。こ
の処理は、そのブロックの垂直方向の全画素に対して、
実空間で同じ値を加えることに相当する。
「1」である。DCT係数の平均値Dmeanで重みをつけ
るのは、平均値Dmeanが大きな値であれば、情報を埋め
込むことによる劣化が目につかないためである。このた
め大きな値を埋め込み、検出精度を上げる。ステップS
64において、図1の情報重畳手段23は、乗算したP
N系列を1行目のDCT係数のみに情報を重畳する。こ
の処理は、そのブロックの垂直方向の全画素に対して、
実空間で同じ値を加えることに相当する。
【0044】図3にその例を示す。図3(a)は実空間
の8×8の画素値において、垂直エッジの一部を示す。
水平方向にはエッジが存在し、画素値が変化している
が、垂直方向では全く変化がない。このブロックを2次
元DCTすると、図3(b)のようになり、1行目のD
CTに0でない係数が出現する。
の8×8の画素値において、垂直エッジの一部を示す。
水平方向にはエッジが存在し、画素値が変化している
が、垂直方向では全く変化がない。このブロックを2次
元DCTすると、図3(b)のようになり、1行目のD
CTに0でない係数が出現する。
【0045】図5のステップ56に進むと、同様のプロ
セスが水平全ブロックについて行われたか否かを判定す
る。終了していなければ、ステップS57に進み、垂直
方向に1ブロック進める。ステップS58において垂直
方向の全ブロックで終了したか否かを判定し、終了であ
ればステップS59に進み、1フレームの処理が終了し
たかを判定する。
セスが水平全ブロックについて行われたか否かを判定す
る。終了していなければ、ステップS57に進み、垂直
方向に1ブロック進める。ステップS58において垂直
方向の全ブロックで終了したか否かを判定し、終了であ
ればステップS59に進み、1フレームの処理が終了し
たかを判定する。
【0046】以上の処理を行うと、図4のように水平2
ブロック即ち16画素ごと、垂直1ブロック即ち8ライ
ンごとに、異なる雑音が重畳される。この例では振幅の
平均値で重みをつけているため、垂直ブロック間で雑音
は異なるが、同じ情報を重畳している。このように同じ
情報を重畳すると、検出精度を高くすることができる。
ブロック即ち16画素ごと、垂直1ブロック即ち8ライ
ンごとに、異なる雑音が重畳される。この例では振幅の
平均値で重みをつけているため、垂直ブロック間で雑音
は異なるが、同じ情報を重畳している。このように同じ
情報を重畳すると、検出精度を高くすることができる。
【0047】振幅で重みをつけたのと同様に、ブロック
単位でPN系列を変えたり、重畳する情報そのものを変
えることも可能である。検出精度は落ちるが、それぞれ
安全性、情報量の点で優れたものとなる。さらに8の倍
数の1例である16個の係数に情報を重畳することに限
定するのではなく、8の倍数以外の係数を抽出して情報
を重畳してもよい。更に16個の係数を選択する場合で
も、隣接ブロックで8個の係数を重ねて選択するなど、
種々の方法をとることが可能である。
単位でPN系列を変えたり、重畳する情報そのものを変
えることも可能である。検出精度は落ちるが、それぞれ
安全性、情報量の点で優れたものとなる。さらに8の倍
数の1例である16個の係数に情報を重畳することに限
定するのではなく、8の倍数以外の係数を抽出して情報
を重畳してもよい。更に16個の係数を選択する場合で
も、隣接ブロックで8個の係数を重ねて選択するなど、
種々の方法をとることが可能である。
【0048】次のBフレームに情報を重畳する場合、同
じPN系列を用いると、一旦PN系列の内容が判ってし
まった際、情報がすべて既知となる恐れがある。それを
避けるため、図5のステップS54で示したように、次
のフレームではPN系列の位相を1つずらす。PN系列
は、位相をずらしてもやはりPN系列となる。安全性を
高める必要がない場合は、フレームごとにPN系列をシ
フトさせる必要はない。また、より安全性を高めるため
には、水平ブロックごと、垂直ブロックごと、フレーム
ごとで、夫々異なるPN系列を用いることもできる。
じPN系列を用いると、一旦PN系列の内容が判ってし
まった際、情報がすべて既知となる恐れがある。それを
避けるため、図5のステップS54で示したように、次
のフレームではPN系列の位相を1つずらす。PN系列
は、位相をずらしてもやはりPN系列となる。安全性を
高める必要がない場合は、フレームごとにPN系列をシ
フトさせる必要はない。また、より安全性を高めるため
には、水平ブロックごと、垂直ブロックごと、フレーム
ごとで、夫々異なるPN系列を用いることもできる。
【0049】以上の情報埋め込み装置及び情報埋め込み
方法によれば、秘匿情報をデジタル画像に埋め込むこと
が可能となる。上記の方法により情報を埋め込んだDC
T係数を、可変長符号化手段19で可変長符号化し、画
像データを伝送媒体3を用いて伝送したり、記録媒体4
に記録する。
方法によれば、秘匿情報をデジタル画像に埋め込むこと
が可能となる。上記の方法により情報を埋め込んだDC
T係数を、可変長符号化手段19で可変長符号化し、画
像データを伝送媒体3を用いて伝送したり、記録媒体4
に記録する。
【0050】次に、上記の情報埋め込み装置で埋め込ん
だ情報を検出する情報検出装置について図7を用いて説
明する。図7は本実施の形態における復号装置と情報検
出装置の関係を示すブロック図である。本図において復
号装置7は、可変長復号手段71、逆量子化手段14、
逆DCT手段15、フレームメモリ16、動き補償手段
17を含んで構成される。また可変長復号化手段71の
出力部に情報検出装置8が接続される。
だ情報を検出する情報検出装置について図7を用いて説
明する。図7は本実施の形態における復号装置と情報検
出装置の関係を示すブロック図である。本図において復
号装置7は、可変長復号手段71、逆量子化手段14、
逆DCT手段15、フレームメモリ16、動き補償手段
17を含んで構成される。また可変長復号化手段71の
出力部に情報検出装置8が接続される。
【0051】情報検出装置8の構成図を図8に示す。こ
の情報検出装置8は、PN系列発生手段81,CPU8
2,加算手段83,乗算手段84を含んで構成される。
また、情報検出方法の全体の流れを図9及び図10のフ
ローチャートに示す。
の情報検出装置8は、PN系列発生手段81,CPU8
2,加算手段83,乗算手段84を含んで構成される。
また、情報検出方法の全体の流れを図9及び図10のフ
ローチャートに示す。
【0052】図9のステップS91において、CPU8
2はPN系列発生手段81を用いて、情報埋め込み装置
と同じPN系列の符号を発生させる。更にCPU82は
ステップS92に進むと、入力信号に対して情報埋め込
み装置と同じ重み関数αを乗算する。ステップS921
では入力フレームがBフレームか否かを調べ、Bフレー
ムでなければ検出を行わず、Bフレームであればステッ
プS93に進む。情報検出の対象となるのは、図7の可
変長復号手段71が出力したBフレームの量子化された
DCT係数である。ステップS93では入力フレームが
処理対象の最初のフレームか否かを調べ、最初のフレー
ムであればステップS94に進み、情報検出演算の処理
を開始する。このステップの情報検出演算は、情報埋め
込み装置と同様に図6と同じフローチャートに従って行
うものとする。情報埋め込み装置で説明したように、情
報は各ブロックの1行目のDCT係数のみに埋め込まれ
ているので、検出演算は1行目のDCT係数のみに対し
て行う。
2はPN系列発生手段81を用いて、情報埋め込み装置
と同じPN系列の符号を発生させる。更にCPU82は
ステップS92に進むと、入力信号に対して情報埋め込
み装置と同じ重み関数αを乗算する。ステップS921
では入力フレームがBフレームか否かを調べ、Bフレー
ムでなければ検出を行わず、Bフレームであればステッ
プS93に進む。情報検出の対象となるのは、図7の可
変長復号手段71が出力したBフレームの量子化された
DCT係数である。ステップS93では入力フレームが
処理対象の最初のフレームか否かを調べ、最初のフレー
ムであればステップS94に進み、情報検出演算の処理
を開始する。このステップの情報検出演算は、情報埋め
込み装置と同様に図6と同じフローチャートに従って行
うものとする。情報埋め込み装置で説明したように、情
報は各ブロックの1行目のDCT係数のみに埋め込まれ
ているので、検出演算は1行目のDCT係数のみに対し
て行う。
【0053】ステップS95で情報検出ができた場合は
ステップS96に進み、検出カウンタの値Nを1にす
る。情報検出ができなけばステップS997を経てステ
ップS998に移る。一般にフレームごとにPN系列の
位相が異なっているため、同期をとる必要がある。従っ
て最初に情報が検出されなかった場合、同じブロック、
例えば長さ16のPN系列を用いた場合には、8×8ブ
ロックの2ブロック分に対して、PN系列の位相を1ず
つ変える。即ちステップS997では、長さ16のPN
系列に対し、16回の検出演算が行われたか否かをチェ
ックする。16回の検出演算が終了すると、ステップS
995に移り、水平全ブロックで検出演算が終了したか
否かをチェックし、終了していなければ、ステップS9
96に進み、水平1ブロック分移動する。こうして情報
が埋め込まれているか否かを確認する。
ステップS96に進み、検出カウンタの値Nを1にす
る。情報検出ができなけばステップS997を経てステ
ップS998に移る。一般にフレームごとにPN系列の
位相が異なっているため、同期をとる必要がある。従っ
て最初に情報が検出されなかった場合、同じブロック、
例えば長さ16のPN系列を用いた場合には、8×8ブ
ロックの2ブロック分に対して、PN系列の位相を1ず
つ変える。即ちステップS997では、長さ16のPN
系列に対し、16回の検出演算が行われたか否かをチェ
ックする。16回の検出演算が終了すると、ステップS
995に移り、水平全ブロックで検出演算が終了したか
否かをチェックし、終了していなければ、ステップS9
96に進み、水平1ブロック分移動する。こうして情報
が埋め込まれているか否かを確認する。
【0054】以上のように2ブロックに対し演算を行
い、情報が検出されなかった場合、確認のため、水平全
ブロックに対し検出を行うのである。埋め込まれた情報
が大きく、2ブロックのみの試行で埋め込まれているか
否かが判断できる場合は、水平全ブロックに対し行う必
要はない。
い、情報が検出されなかった場合、確認のため、水平全
ブロックに対し検出を行うのである。埋め込まれた情報
が大きく、2ブロックのみの試行で埋め込まれているか
否かが判断できる場合は、水平全ブロックに対し行う必
要はない。
【0055】なお、上述したように同一ブロックに対し
PN系列の位相を変化させて同期を検出するのではな
く、同じPN系列を用いて情報が検出できるまでフレー
ムを選択していってもよい。この方法では、フレーム単
位にPN系列の位相がずれている場合、上記した方法に
比べて時間は要するが、同じ効果を得ることができる。
PN系列の位相を変化させて同期を検出するのではな
く、同じPN系列を用いて情報が検出できるまでフレー
ムを選択していってもよい。この方法では、フレーム単
位にPN系列の位相がずれている場合、上記した方法に
比べて時間は要するが、同じ効果を得ることができる。
【0056】ステップS95において情報が検出される
と、検出カウンタNの値を1にし、図10のステップS
97に進む。ステップS97以降では、情報の信頼性を
確認するため、同じ水平位置のブロックに対し、垂直方
向の全ブロックの検出を行う(ステップS97,98,
99)。ステップS981で検出された回数Nを加算
し、ステップS991で垂直全ブロックの処理が終了す
れば、ステップS992に移る。ステップS992で
は、検出回数Nが垂直ブロック数の1/4を越えたか否
かを調べ、1/4を越えていればステップS993に進
み、情報が埋め込まれていると判断し、情報抽出を行
う。
と、検出カウンタNの値を1にし、図10のステップS
97に進む。ステップS97以降では、情報の信頼性を
確認するため、同じ水平位置のブロックに対し、垂直方
向の全ブロックの検出を行う(ステップS97,98,
99)。ステップS981で検出された回数Nを加算
し、ステップS991で垂直全ブロックの処理が終了す
れば、ステップS992に移る。ステップS992で
は、検出回数Nが垂直ブロック数の1/4を越えたか否
かを調べ、1/4を越えていればステップS993に進
み、情報が埋め込まれていると判断し、情報抽出を行
う。
【0057】ステップS9931では、同様の演算処理
が水平全ブロックに対して終了したか否かを調べ、終了
していなければ、ステップS97〜ステップS993の
処理を繰り返す。こうしてステップS994で1フレー
ムの処理を完了させる。
が水平全ブロックに対して終了したか否かを調べ、終了
していなければ、ステップS97〜ステップS993の
処理を繰り返す。こうしてステップS994で1フレー
ムの処理を完了させる。
【0058】情報抽出において、PN系列を乗算する
と、画像信号は雑音化し、情報はピークとなって現れ
る。そのピークの大きさが情報を表すが、その前に図6
におけるステップS63の過程で、DCT係数の振幅の
平均値Dmean×αで、埋め込み装置と検出装置双方で重
みをかけている。このため、得られたピークの値を、
[平均値Dmean×α]の2乗で除算する必要がある。
と、画像信号は雑音化し、情報はピークとなって現れ
る。そのピークの大きさが情報を表すが、その前に図6
におけるステップS63の過程で、DCT係数の振幅の
平均値Dmean×αで、埋め込み装置と検出装置双方で重
みをかけている。このため、得られたピークの値を、
[平均値Dmean×α]の2乗で除算する必要がある。
【0059】なお、上記の方法では、検出のめやすを全
ブロックの1/4としたが、これに限るものではなく、
埋め込んだ情報の大きさ、画像信号の振幅によって、シ
ステムに適応した値をとることが可能である。
ブロックの1/4としたが、これに限るものではなく、
埋め込んだ情報の大きさ、画像信号の振幅によって、シ
ステムに適応した値をとることが可能である。
【0060】また、以上では検出回数で信頼性を確保し
たが、図8の加算手段83を用いて、PN系列を乗算し
た結果を加算し、その加算結果で検出することも可能で
ある。複数ブロックを加算すれば、情報が存在した場合
にPN系列によるピークが大きくなることが期待でき
る。さらに、図8の情報検出装置8を用いれば、CPU
の制御方法を変えることで、必要な部分のみに対するP
N系列の乗算や検出のための加算を行うことが可能であ
る。
たが、図8の加算手段83を用いて、PN系列を乗算し
た結果を加算し、その加算結果で検出することも可能で
ある。複数ブロックを加算すれば、情報が存在した場合
にPN系列によるピークが大きくなることが期待でき
る。さらに、図8の情報検出装置8を用いれば、CPU
の制御方法を変えることで、必要な部分のみに対するP
N系列の乗算や検出のための加算を行うことが可能であ
る。
【0061】情報をあるフレームで検出すると、次のフ
レームからはPN系列の位相が1ずつシフトしているこ
とが判るため、上記したPN系列の位相をシフトしなが
ら、最初のフレームのような情報を検出する過程を経る
ことなく、予めシフトしたPN系列を用いて検出演算を
行うことができる。以上の情報検出装置を用いることに
より、上述した情報埋め込み装置で、重畳した情報を信
頼性よく検出するこができる。
レームからはPN系列の位相が1ずつシフトしているこ
とが判るため、上記したPN系列の位相をシフトしなが
ら、最初のフレームのような情報を検出する過程を経る
ことなく、予めシフトしたPN系列を用いて検出演算を
行うことができる。以上の情報検出装置を用いることに
より、上述した情報埋め込み装置で、重畳した情報を信
頼性よく検出するこができる。
【0062】以上の実施の形態では、Bフレームのみに
情報を重畳したが、これに限るものではなく、画質劣化
が問題にならない場合には、Iフレーム、Pフレームに
重畳することも可能である。また、PN系列を乗算する
場合、DCT係数の振幅の大きさで重みをつけたが、こ
れも画質劣化に大きく影響しない場合は、省いても良
い。
情報を重畳したが、これに限るものではなく、画質劣化
が問題にならない場合には、Iフレーム、Pフレームに
重畳することも可能である。また、PN系列を乗算する
場合、DCT係数の振幅の大きさで重みをつけたが、こ
れも画質劣化に大きく影響しない場合は、省いても良
い。
【0063】さらに実施の形態1では、量子化後のDC
T係数に情報を埋め込むとした。本手法を用いると、画
質に対する影響は大きいが、確実に情報を埋め込むこと
ができる。画質劣化を最小に留めるには、量子化前のD
CT係数に情報を重畳し、検出時も逆量子化後の係数を
用いることができる。この場合には、情報成分も量子化
されるため、圧縮率が高い場合に失われる可能性が高く
なる。従って情報埋め込みの強度、重みを適当に制御す
る必要がある。
T係数に情報を埋め込むとした。本手法を用いると、画
質に対する影響は大きいが、確実に情報を埋め込むこと
ができる。画質劣化を最小に留めるには、量子化前のD
CT係数に情報を重畳し、検出時も逆量子化後の係数を
用いることができる。この場合には、情報成分も量子化
されるため、圧縮率が高い場合に失われる可能性が高く
なる。従って情報埋め込みの強度、重みを適当に制御す
る必要がある。
【0064】実施の形態1における情報埋め込み装置、
情報検出装置では、変換手段を共用したが、これに限る
ものではなく、変換手段を圧縮装置とは別に設けてもよ
い。こうすると実時間空間で情報を検出することがで
き、ハードウェア又はプロセス的に圧縮装置と情報埋め
込み装置、復号装置と情報検出装置を分離することがで
き。
情報検出装置では、変換手段を共用したが、これに限る
ものではなく、変換手段を圧縮装置とは別に設けてもよ
い。こうすると実時間空間で情報を検出することがで
き、ハードウェア又はプロセス的に圧縮装置と情報埋め
込み装置、復号装置と情報検出装置を分離することがで
き。
【0065】また、図8の情報検出装置を、PN系列発
生手段81,CPU82、加算手段83にわけて説明し
たが、これらは物理的に分かれている必要はない。例え
ば、CPU82の処理速度が十分であれば、すべて内部
で処理しても構わないが、機能的には実施の形態で説明
したような手順となる。
生手段81,CPU82、加算手段83にわけて説明し
たが、これらは物理的に分かれている必要はない。例え
ば、CPU82の処理速度が十分であれば、すべて内部
で処理しても構わないが、機能的には実施の形態で説明
したような手順となる。
【0066】(実施の形態2)次に本発明の実施の形態
2における情報埋め込み方法及び情報埋め込み装置につ
いて、図面を参照しながら説明する。図11は本実施の
形態における情報埋め込み装置並びに圧縮装置の構成を
示すブロック図である。本図において実施の形態1と同
様に、圧縮装置1はブロック化手段11、DCT手段1
2、量子化手段13、逆量子化手段14、逆DCT手段
15、フレームメモリ16、動き補償手段17、動き検
出手段18、可変長符号化手段19を含んで構成され
る。また、情報埋め込み装置2は、埋め込み情報制御手
段と擬似乱数生成手段であるCPU21、情報重畳手段
23を含んで構成される。
2における情報埋め込み方法及び情報埋め込み装置につ
いて、図面を参照しながら説明する。図11は本実施の
形態における情報埋め込み装置並びに圧縮装置の構成を
示すブロック図である。本図において実施の形態1と同
様に、圧縮装置1はブロック化手段11、DCT手段1
2、量子化手段13、逆量子化手段14、逆DCT手段
15、フレームメモリ16、動き補償手段17、動き検
出手段18、可変長符号化手段19を含んで構成され
る。また、情報埋め込み装置2は、埋め込み情報制御手
段と擬似乱数生成手段であるCPU21、情報重畳手段
23を含んで構成される。
【0067】実施の形態1と異なるのは、情報をDCT
係数ではなく、空間領域で埋め込むため、情報埋め込み
装置2をブロック化手段11の後段に設けたことであ
る。本実施の形態における情報埋め込み演算を図12の
フローチャートに示す。図6と異なるのは、実施の形態
1ではブロックの1行目のDCT係数を抽出してPN系
列を重畳した。しかし本実施の形態では、図12のステ
ップS111で各ラインの16画素を抽出し、ステップ
S112で16画素の平均振幅Pmeanを計算する。次の
ステップS113では、平均値Pmeanと重み係数αとP
N系列とを情報に乗算する。そしてステップS114で
は以上の乗算結果を各画素に加算(重畳)する。
係数ではなく、空間領域で埋め込むため、情報埋め込み
装置2をブロック化手段11の後段に設けたことであ
る。本実施の形態における情報埋め込み演算を図12の
フローチャートに示す。図6と異なるのは、実施の形態
1ではブロックの1行目のDCT係数を抽出してPN系
列を重畳した。しかし本実施の形態では、図12のステ
ップS111で各ラインの16画素を抽出し、ステップ
S112で16画素の平均振幅Pmeanを計算する。次の
ステップS113では、平均値Pmeanと重み係数αとP
N系列とを情報に乗算する。そしてステップS114で
は以上の乗算結果を各画素に加算(重畳)する。
【0068】垂直方向も同様に同じ情報を重畳する。水
平方向と同じ雑音となるように情報を埋め込む場合に
は、8ラインの画素振幅を求め、その振幅で重みをつけ
たPN系列を用いて、同じ情報を8ライン重畳すれば良
い。このようにしても情報を埋め込むことが可能とな
る。実施の形態1と比較すると、DCT演算が不要な
分、ハードウェア規模は少なくて済むが、画素そのもの
の値を変更するため、画質への影響が大きい。
平方向と同じ雑音となるように情報を埋め込む場合に
は、8ラインの画素振幅を求め、その振幅で重みをつけ
たPN系列を用いて、同じ情報を8ライン重畳すれば良
い。このようにしても情報を埋め込むことが可能とな
る。実施の形態1と比較すると、DCT演算が不要な
分、ハードウェア規模は少なくて済むが、画素そのもの
の値を変更するため、画質への影響が大きい。
【0069】本実施の形態における情報検出装置のブロ
ック構成を図13に示す。本図において復号装置7は、
実施の形態1と同様に可変長復号手段71、逆量子化手
段14、逆DCT手段15、フレームメモリ16、動き
補償手段17を含んで構成される。なお逆DCT手段1
5後段の加算器に、情報検出装置121が接続される。
ック構成を図13に示す。本図において復号装置7は、
実施の形態1と同様に可変長復号手段71、逆量子化手
段14、逆DCT手段15、フレームメモリ16、動き
補償手段17を含んで構成される。なお逆DCT手段1
5後段の加算器に、情報検出装置121が接続される。
【0070】本実施の形態では、空間領域に情報を埋め
込んでいるため、圧縮画像をすべて復号し、空間領域に
戻した状態で情報の検出を行う。具体的な検出方法は、
図9に示した実施の形態1における検出方法の情報検出
演算と同様である。この場合、実施の形態1ではPN系
列の同期をとるために16回位相を変えて行ったが、本
実施の形態でも同様の動作で実現できる。またPN系列
の位相ではなく、演算を開始する位置を1画素ずつずら
しても、結果的にはPN系列の位相をずらすのと同じこ
ととなる。
込んでいるため、圧縮画像をすべて復号し、空間領域に
戻した状態で情報の検出を行う。具体的な検出方法は、
図9に示した実施の形態1における検出方法の情報検出
演算と同様である。この場合、実施の形態1ではPN系
列の同期をとるために16回位相を変えて行ったが、本
実施の形態でも同様の動作で実現できる。またPN系列
の位相ではなく、演算を開始する位置を1画素ずつずら
しても、結果的にはPN系列の位相をずらすのと同じこ
ととなる。
【0071】(実施の形態3)次に本発明の実施の形態
3における情報埋め込み方法について、図面を参照しな
がら説明する。図14は本実施の形態における情報埋め
込み方法の動作手順を示すフローチャートである。本実
施の形態では、画素やDCT係数に直接情報を重畳する
のではなく、フレームの全画素の平均値を16フレーム
分計算し、その平均値に情報を埋め込む。
3における情報埋め込み方法について、図面を参照しな
がら説明する。図14は本実施の形態における情報埋め
込み方法の動作手順を示すフローチャートである。本実
施の形態では、画素やDCT係数に直接情報を重畳する
のではなく、フレームの全画素の平均値を16フレーム
分計算し、その平均値に情報を埋め込む。
【0072】具体的には図14に示すように、ステップ
S131で長さ16のPN系列を発生する。次のステッ
プS132では、16フレームの画像データを抽出し、
ステップS133に進んで各フレームの平均値を計算す
る。そしてステップS134では、16フレームの平均
値に情報とPN系列を乗算したものを加算する。ステッ
プS135では、フレームへの各画素への配分は、振幅
に比例して行う。ステップS136で全フレームが終了
か否かを調べ、終了でなければ同様の処理を繰り返す。
S131で長さ16のPN系列を発生する。次のステッ
プS132では、16フレームの画像データを抽出し、
ステップS133に進んで各フレームの平均値を計算す
る。そしてステップS134では、16フレームの平均
値に情報とPN系列を乗算したものを加算する。ステッ
プS135では、フレームへの各画素への配分は、振幅
に比例して行う。ステップS136で全フレームが終了
か否かを調べ、終了でなければ同様の処理を繰り返す。
【0073】こうして画像としては平均値が大きくなっ
たり小さくなったりするので、全体として明るくなった
り暗くなったりするが、実施の形態1や2のような局所
的な劣化はない。また、画像の平均値は一般的に圧縮や
変形しても残るので、情報の欠落を防ぐことが容易とな
る。しかしながら、画像の全体又は一部の平均値を用い
るため、埋め込める情報に制限があるという欠点があ
る。従って、使用するシステムに応じて使い分けること
が望ましい。
たり小さくなったりするので、全体として明るくなった
り暗くなったりするが、実施の形態1や2のような局所
的な劣化はない。また、画像の平均値は一般的に圧縮や
変形しても残るので、情報の欠落を防ぐことが容易とな
る。しかしながら、画像の全体又は一部の平均値を用い
るため、埋め込める情報に制限があるという欠点があ
る。従って、使用するシステムに応じて使い分けること
が望ましい。
【0074】なお、実施の形態3において、16フレー
ムの平均値を計算するとしたが、これに限るものではな
く、検出の信頼性、安全性を考慮して長さを変えること
が可能である。またフレームではなく、フィールドを単
位として平均値演算を行っても良い。
ムの平均値を計算するとしたが、これに限るものではな
く、検出の信頼性、安全性を考慮して長さを変えること
が可能である。またフレームではなく、フィールドを単
位として平均値演算を行っても良い。
【0075】また、情報を重畳した平均値を各画素に反
映するため、各画素の振幅に応じて配分するとしたが、
これに限るものではなく、視覚的に目立たない部分の画
素のみを選んで、その画素に配分することもできる。
映するため、各画素の振幅に応じて配分するとしたが、
これに限るものではなく、視覚的に目立たない部分の画
素のみを選んで、その画素に配分することもできる。
【0076】さらに、平均値は全画素の平均を計算する
としたが、演算量の削減のため、中心部分のみをとると
か、全体の2/3のみの画素を用いて計算するなどして
も良い。平均値演算も、必ずしも画素を用いて行う必要
はなく、DCT係数を用いて行っても同じ結果が得られ
る。
としたが、演算量の削減のため、中心部分のみをとると
か、全体の2/3のみの画素を用いて計算するなどして
も良い。平均値演算も、必ずしも画素を用いて行う必要
はなく、DCT係数を用いて行っても同じ結果が得られ
る。
【0077】以上の各実施の形態で述べた情報埋め込み
方法及び情報検出方法は、プログラムとして記録媒体に
記録すれば、コンピュータ上で実行することができる。
方法及び情報検出方法は、プログラムとして記録媒体に
記録すれば、コンピュータ上で実行することができる。
【0078】
【発明の効果】請求項1、11、16記載の発明によれ
ば、DCTの1行目の変換係数のみに情報を重畳して埋
め込むことで、MPEG2との親和性が高くなり、画質
劣化に対する適応処理が行いやすい。
ば、DCTの1行目の変換係数のみに情報を重畳して埋
め込むことで、MPEG2との親和性が高くなり、画質
劣化に対する適応処理が行いやすい。
【0079】また請求項2記載の発明によれば、一定の
水平区間の画素値に情報を重畳するようにしているの
で、DCT変換を含むMPEGエンコーダの入力部で重
畳処理ができる。このため既存のエンコーダに簡単な回
路を付加するだけで、情報埋め込みが実現できる。
水平区間の画素値に情報を重畳するようにしているの
で、DCT変換を含むMPEGエンコーダの入力部で重
畳処理ができる。このため既存のエンコーダに簡単な回
路を付加するだけで、情報埋め込みが実現できる。
【0080】また請求項3、18、19記載の発明によ
れば、情報を擬似乱数で変調することにより、情報の埋
め込み位置を画面全体に分散させることができ、埋め込
み画像の劣化をより少なくすることができる。また情報
が第3者に解読されにくくなる。
れば、情報を擬似乱数で変調することにより、情報の埋
め込み位置を画面全体に分散させることができ、埋め込
み画像の劣化をより少なくすることができる。また情報
が第3者に解読されにくくなる。
【0081】また請求項4、5記載の発明によれば、擬
似乱数を用いた際に情報の埋め込み位置上で画質の劣化
が目立たなくなる。
似乱数を用いた際に情報の埋め込み位置上で画質の劣化
が目立たなくなる。
【0082】また請求項6、7記載の発明によれば、擬
似乱数を用いた際に情報が第3者に解読されにくくな
る。
似乱数を用いた際に情報が第3者に解読されにくくな
る。
【0083】また請求項8、13記載の発明によれば、
情報を特定のフレームのみに挿入することで、画像復号
に支障の出るフレーム、例えばMPEGにおけるI、P
フレームを避けることができる。
情報を特定のフレームのみに挿入することで、画像復号
に支障の出るフレーム、例えばMPEGにおけるI、P
フレームを避けることができる。
【0084】また請求項9、14、17記載の発明によ
れば、情報を水平方向に一定の間隔で繰り返して挿入し
ているので、情報が一部欠落しても、他の水平部分から
検出することが可能となる。
れば、情報を水平方向に一定の間隔で繰り返して挿入し
ているので、情報が一部欠落しても、他の水平部分から
検出することが可能となる。
【0085】また請求項10及び15記載の発明によれ
ば、情報の埋め込み位置がフレーム毎に変化するので、
第3者により情報が一層解読されにくくなる。
ば、情報の埋め込み位置がフレーム毎に変化するので、
第3者により情報が一層解読されにくくなる。
【0086】また請求項20記載の発明によれば、画像
の平均値に対して情報を挿入するので、各フレーム内あ
るいはフィールド内の局所的な画質劣化は生じない。
の平均値に対して情報を挿入するので、各フレーム内あ
るいはフィールド内の局所的な画質劣化は生じない。
【図1】本発明の実施の形態1における情報埋め込み装
置及び圧縮装置のブロック図である。
置及び圧縮装置のブロック図である。
【図2】実施の形態1におけるMPEG2のフレーム配
列を示す説明図である。
列を示す説明図である。
【図3】実施の形態1におけるDCTブロックのデータ
例を示す説明図である。
例を示す説明図である。
【図4】実施の形態1における情報埋め込みの例を示す
説明図である。
説明図である。
【図5】実施の形態1における情報埋め込み装置全体の
動作を示すフローチャートである。
動作を示すフローチャートである。
【図6】実施の形態1における情報検出演算方法を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図7】実施の形態1における情報検出装置及び復号装
置のブロック図である。
置のブロック図である。
【図8】実施の形態1における情報検出装置の構成例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図9】実施の形態1における情報検出方法を示すフロ
ーチャート(その1)である。
ーチャート(その1)である。
【図10】実施の形態1における情報検出方法を示すフ
ローチャート(その2)である。
ローチャート(その2)である。
【図11】本発明の実施の形態2における情報埋め込み
装置及び圧縮装置のブロック図である。
装置及び圧縮装置のブロック図である。
【図12】実施の形態2における情報検出演算方法を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図13】実施の形態2における情報検出装置のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図14】本発明の実施の形態3における情報埋め込み
方法を示すフローチャートである。
方法を示すフローチャートである。
【図15】従来の情報埋め込み装置の構成例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
1 圧縮装置 2 情報埋め込み装置 3 伝送媒体 4 記録媒体 7 復号装置 8,121 情報検出装置 11 ブロック化手段 12 DCT手段 13 量子化手段 14 逆量子化手段 15 逆DCT手段 16 フレームメモリ 17 動き補償手段 18 動き検出手段 19 可変長符号化手段 21,82 埋め込み情報制御手段(CPU) 22 変換手段 23 情報重畳手段 71 可変長復号手段 81 PN系列発生手段 82 埋め込み情報制御手段 83 加算手段 84 乗算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04N 7/081 H04N 7/137 Z 7/32 7/167 7/167
Claims (25)
- 【請求項1】 入力画像信号を2次元の周波数成分に変
換して変換係数を求め、 前記変換係数の2次元周波数成分において、垂直周波数
成分が0である変換係数に情報を重畳することを特徴と
する情報埋め込み方法。 - 【請求項2】 入力画像信号の一定の水平区間の画素値
に情報を重畳し、 前記水平区間と同一位置の垂直成分の画素値に対して、
最初の水平区間の前記情報と同じ情報を重畳することを
特徴とする情報埋め込み方法。 - 【請求項3】 重畳すべき前記情報を、擬似乱数で変調
してから重畳することを特徴とする請求項1又は2記載
の情報埋め込み方法。 - 【請求項4】 前記情報の変調に用いる前記擬似乱数の
振幅を、視覚的に目立たない特性に変換することを特徴
とする請求項3記載の情報埋め込み方法。 - 【請求項5】 前記情報の変調に用いる前記擬似乱数の
振幅を、前記入力画像信号の振幅に応じて変更すること
を特徴とする請求項3記載の情報埋め込み方法。 - 【請求項6】 前記情報の変調に用いる擬似乱数の位相
を、水平方向に一定の間隔で変えて重畳することを特徴
とする請求項3記載の情報埋め込み方法。 - 【請求項7】 前記情報の変調に用いる擬似乱数の位相
を、一定のフレーム間隔で変えることを特徴とする請求
項3記載の情報埋め込み方法。 - 【請求項8】 重畳すべき前記情報を、前記入力画像信
号の特定のフレームにのみ重畳することを特徴とする請
求項1又は2記載の情報埋め込み方法。 - 【請求項9】 重畳すべき前記情報を、水平方向に一定
の間隔で繰り返して重畳することを特徴とする請求項1
又は2記載の情報埋め込み方法。 - 【請求項10】 前記情報の重畳すべき水平位置を、一
定のフレーム間隔で変えることを特徴とする請求項1又
は2記載の情報埋め込み方法。 - 【請求項11】 請求項1記載の情報埋め込み方法で情
報が埋め込まれた画像信号を入力し、 前記入力画像信号から2次元周波数の変換係数を復号
し、 復号された変換係数の2次元周波数成分において垂直周
波数成分が0である変換係数を抽出して一定の重み関数
を乗算し、 乗算結果から重畳した情報を検出することを特徴とする
情報検出方法。 - 【請求項12】 請求項1又は2記載の情報埋め込み方
法で情報が埋め込まれた画像信号を入力し、 復号された変換係数の2次元周波数成分において、前記
情報を埋め込んだ画像信号の水平方向に一定の重み関数
を乗算し、 乗算結果から重畳した情報を検出することを特徴とする
情報検出方法。 - 【請求項13】 請求項8記載の情報埋め込み方法で情
報が埋め込まれた画像信号を入力し、 前記入力画像信号から2次元周波数の変換係数を復号
し、 特定のフレームに対して復号された変換係数の2次元周
波数成分において垂直周波数成分が0である変換係数を
抽出して一定の重み関数を乗算し、 乗算結果から重畳した情報を検出することを特徴とする
情報検出方法。 - 【請求項14】 請求項9記載の情報埋め込み方法で情
報が埋め込まれた画像信号を入力し、 復号された変換係数の2次元周波数成分において、前記
情報を埋め込んだ画像信号の水平方向に一定の重み関数
を乗算し、 乗算結果から重畳した情報を検出できないとき、画像信
号を1画素ごとにずらして情報の再検出を行うことを特
徴とする情報検出方法。 - 【請求項15】 請求項10記載の情報埋め込み方法で
情報が埋め込まれた画像信号を入力し、 重畳した情報を検出するまでは、同じ水平位置でフレー
ム単位に情報の検出を行うことを特徴とする情報検出方
法。 - 【請求項16】 入力画像信号を2次元の周波数成分に
変換して変換係数を求める変換手段と、 前記変換手段で得られた変換係数の2次元周波数成分に
おいて、垂直周波数成分が0である変換係数に情報を重
畳する情報重畳手段と、 前記埋め込む情報を、変換係数の位置に応じて変更する
埋め込み情報制御手段と、を具備することを特徴とする
情報埋め込み装置。 - 【請求項17】 入力画像信号の一定の水平区間に情報
を重畳する情報重畳手段と、 前記水平区間と同一位置の垂直成分の画素値に対して、
最初の水平区間の前記情報と同じ情報を重畳するように
制御する埋め込み情報制御手段と、を具備することを特
徴とする情報埋め込み装置。 - 【請求項18】 入力画像信号を2次元の周波数成分に
変換して変換係数を求める変換手段と、 擬似乱数を生成する擬似乱数生成手段と、 前記擬似乱数生成手段で生成した擬似乱数と埋め込み情
報とを乗算する変調手段と、 前記変換手段で得られた2次元変換係数の周波数成分に
おいて、垂直周波数成分が0である変換係数に、前記変
調手段の出力情報を重畳する情報重畳手段と、を具備す
ることを特徴とする情報埋め込み装置。 - 【請求項19】 請求項18の情報埋め込み装置で情報
が埋め込まれた画像信号から情報を検出する情報検出装
置であって、 入力された前記画像信号に一定の信号を乗算する乗算手
段と、 前記乗算手段の乗算結果毎に得られた各信号を加算する
加算手段と、 請求項18の情報埋め込み装置で生成された擬似乱数と
同一の擬似乱数を生成する擬似乱数生成手段と、 前記情報を埋め込んだ画像信号、前記擬似乱数生成手段
の出力、前記加算手段の出力とに基づいて、入力画像信
号に埋め込まれた情報を検出する情報検出手段と、を具
備することを特徴とする情報検出装置。 - 【請求項20】 画像信号を入力し、複数のフィールド
又はフレームの少なくとも一部の画素値の平均値を各フ
ィールド又はフレーム単位に計算し、 前記計算によって得た平均値に対し、情報を重畳するこ
とを特徴とする情報埋め込み方法。 - 【請求項21】 請求項20記載の情報埋め込み方法で
情報が埋め込まれた画像信号を入力し、 複数のフィールド又はフレームの少なくとも一部の画素
の平均値を各フィールド又はフレーム単位に計算し、 前記計算して得た画素の平均値から、埋め込んだ情報を
抽出することを特徴とする情報検出方法。 - 【請求項22】 請求項1,2,20のうち、いずれか
1項記載の情報埋め込み方法で生成した画像データを記
録した記録媒体。 - 【請求項23】 請求項16、17、18のうち、いず
れか1項記載の情報埋め込み装置で生成した画像データ
を記録したことを特徴とする記録媒体。 - 【請求項24】 請求項1,2,20記載のうち、いず
れか1項記載の情報埋め込み方法のプログラムを記憶し
た記憶媒体。 - 【請求項25】 請求項11,12,13,14,15
のうち、いずれか1項記載の情報検出方法のプログラム
を記憶した記憶媒体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17811997A JPH1127508A (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 情報埋め込み方法と情報検出方法と情報埋め込み装置と情報検出装置と記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17811997A JPH1127508A (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 情報埋め込み方法と情報検出方法と情報埋め込み装置と情報検出装置と記録媒体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1127508A true JPH1127508A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16042996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17811997A Pending JPH1127508A (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 情報埋め込み方法と情報検出方法と情報埋め込み装置と情報検出装置と記録媒体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1127508A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7356699B2 (en) | 2000-10-18 | 2008-04-08 | Nec Corporation | Electronic watermark detection device and electronic watermark detection method |
JP2016181744A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | 日本電信電話株式会社 | 動画像埋め込み装置、方法、及びプログラム |
-
1997
- 1997-07-03 JP JP17811997A patent/JPH1127508A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7356699B2 (en) | 2000-10-18 | 2008-04-08 | Nec Corporation | Electronic watermark detection device and electronic watermark detection method |
JP2016181744A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | 日本電信電話株式会社 | 動画像埋め込み装置、方法、及びプログラム |
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