JPWO2006027823A1 - Digital watermarking device, authentication processing device, decoding processing device, and requantization device - Google Patents

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Abstract

画像信号を量子化して、その画像信号の量子化インデックスから認証子を演算し、その認証子を当該量子化インデックスの中に埋め込む署名回路1を設ける一方、その画像信号と参照信号の差分信号を求め、その署名回路1により認証子が埋め込まれた量子化インデックスに応じて当該差分信号を量子化し、その差分信号の量子化インデックスを出力する符号化器2を設ける。An image signal is quantized, an authenticator is calculated from the quantization index of the image signal, and a signature circuit 1 for embedding the authenticator in the quantized index is provided, while a difference signal between the image signal and the reference signal is provided. An encoder 2 is provided that quantizes the difference signal according to the quantization index in which the authenticator is embedded by the signature circuit 1 and outputs the quantization index of the difference signal.

Description

この発明は、例えば、画像信号や音声信号などのマルチメディアデータに電子透かしを埋め込む電子透かし装置と、電子透かしが埋め込まれたマルチメディアデータを認証する認証処理装置と、電子透かしが埋め込まれたマルチメディアデータを復号する復号処理装置と、電子透かしが埋め込まれたマルチメディアデータを再量子化する再量子化装置とに関するものである。   The present invention provides, for example, a digital watermark device that embeds a digital watermark in multimedia data such as an image signal and an audio signal, an authentication processing device that authenticates multimedia data in which the digital watermark is embedded, and a multi-media in which the digital watermark is embedded. The present invention relates to a decoding processing device that decodes media data and a requantization device that requantizes multimedia data in which a digital watermark is embedded.

デジタルデータが正規に発行されたものであって、その後、いかなる改ざんも行われていないことを認証する一般的な方法として、電子署名などの方法がある。
電子署名を実施する方法の原理は、発行者がデジタルデータのハッシュ値などを暗号化することにより認証用コードを作成し、その認証用コードをデジタルデータと一緒に送信する。
受信側では、発行者から送信された認証用コードを復号するとともに、そのデジタルデータのハッシュ値を再計算し、そのハッシュ値と当該認証用コードを比較して、そのデジタルデータの真正性を確認する。
As a general method for authenticating that digital data has been properly issued and has not been tampered with thereafter, there is a method such as an electronic signature.
The principle of a method for implementing an electronic signature is that an issuer creates an authentication code by encrypting a hash value of digital data and transmits the authentication code together with the digital data.
On the receiving side, the authentication code sent from the issuer is decrypted, the hash value of the digital data is recalculated, and the authenticity of the digital data is confirmed by comparing the hash value with the authentication code. To do.

デジタルデータが画像データや音声データである場合、その認証用コードを電子透かしとしてデジタルデータの中に埋め込むことによって、その認証用コードを確実にデジタルデータと結びつける電子透かし装置が数多く提案されている(例えば、非特許文献1を参照)。
非特許文献1には、特にMPEG(Motion Pictures Experts Group)で符号化された動画像データに対して、そのDCT(Discrete Cosine Transform)係数からハッシュ値を計算し、そのハッシュ値を電子透かしとして埋め込む方法が開示されている。この方法によれば、符号化データの中のDCT係数の値が少しでも変化すれば、受信側でその変化を検知することが可能である。
なお、非特許文献1に開示されている電子透かし装置では、符号量の削減を図るため、動画像では時間的に隣接する画像が互いに似ているという性質を利用して、その差分だけを伝送する予測符号化を実施するようにしている。
When digital data is image data or audio data, many digital watermarking apparatuses have been proposed in which the authentication code is securely combined with the digital data by embedding the authentication code as digital watermark in the digital data ( For example, refer nonpatent literature 1.).
In Non-Patent Document 1, a hash value is calculated from a DCT (Discrete Cosine Transform) coefficient for moving image data encoded by MPEG (Motion Pictures Experts Group), and the hash value is embedded as a digital watermark. A method is disclosed. According to this method, if the value of the DCT coefficient in the encoded data changes even a little, it is possible to detect the change on the receiving side.
Note that in the digital watermark device disclosed in Non-Patent Document 1, in order to reduce the amount of code, in the moving image, only the difference is transmitted using the property that temporally adjacent images are similar to each other. Predictive encoding is performed.

R.Du and J.Fridrich,“Lossless authentication of MPEG−2 video”,Proceedings of IEEE International Conference on Image Processing,2002年9月R. Du and J.J. Fridrich, “Lossless authentication of MPEG-2 video”, Proceedings of IEEE International Conference on Image Processing, September 2002.

従来の電子透かし装置は以上のように構成されているので、隣接している動画像データの差分信号を伝送することにより符号量を削減する場合には、受信側で差分信号から動画像データが一旦復号されると、その差分信号を再現することができない。このため、その差分信号に埋め込まれたハッシュ値も動画像データの復号と同時に消失し、その認証機能が失われてしまうなどの課題があった。   Since the conventional digital watermarking device is configured as described above, when the amount of code is reduced by transmitting a difference signal between adjacent moving image data, moving image data is obtained from the difference signal on the receiving side. Once decoded, the difference signal cannot be reproduced. For this reason, the hash value embedded in the difference signal also disappears simultaneously with the decoding of the moving image data, and there is a problem that the authentication function is lost.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、画像や音声などのマルチメディアデータが復号されても、認証機能を失わないマルチメディアデータを提供することができる電子透かし装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、上記の電子透かし装置から提供されるマルチメディアデータを認証する認証処理装置と、そのマルチメディアデータを復号する復号処理装置と、そのマルチメディアデータを再量子化する再量子化装置とを得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. An electronic watermarking apparatus capable of providing multimedia data that does not lose the authentication function even when multimedia data such as images and sounds is decoded. The purpose is to obtain.
The present invention also provides an authentication processing device for authenticating multimedia data provided from the digital watermark device, a decoding processing device for decoding the multimedia data, and requantization for requantizing the multimedia data. The object is to obtain a device.

この発明に係る電子透かし装置は、入力信号を量子化して、その入力信号の量子化インデックスから認証子を演算し、その認証子を当該量子化インデックスの中に埋め込む署名手段を設ける一方、その入力信号と参照信号の差分信号を求め、その署名手段により認証子が埋め込まれた量子化インデックスに応じて当該差分信号を量子化し、その差分信号の量子化インデックスを出力する符号化手段を設けるようにしたものである。   The digital watermarking apparatus according to the present invention includes a signature unit that quantizes an input signal, calculates an authenticator from the quantized index of the input signal, and embeds the authenticator in the quantized index. There is provided encoding means for obtaining a difference signal between the signal and the reference signal, quantizing the difference signal according to the quantization index in which the authenticator is embedded by the signature means, and outputting the quantization index of the difference signal. It is a thing.

このことによって、画像や音声などのマルチメディアデータが復号されても、認証機能を失わないマルチメディアデータを提供することができる効果がある。   Thus, there is an effect that it is possible to provide multimedia data that does not lose the authentication function even if multimedia data such as images and sounds are decoded.

この発明の実施の形態1による電子透かし装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the digital watermark apparatus by Embodiment 1 of this invention. k番目の変換係数を量子化する一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example which quantizes a kth conversion coefficient. 署名回路における補正回路の処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content of the correction circuit in a signature circuit. この発明の実施の形態2による電子透かし装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the electronic watermarking apparatus by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3による認証処理装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the authentication processing apparatus by Embodiment 3 of this invention. 係数取得部の内部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the inside of a coefficient acquisition part. 係数取得部の内部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the inside of a coefficient acquisition part. この発明の実施の形態4による復号処理装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the decoding processing apparatus by Embodiment 4 of this invention. 復号回路の内部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the inside of a decoding circuit. 補正回路の処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content of a correction circuit. この発明の実施の形態5による再量子化装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the requantization apparatus by Embodiment 5 of this invention. 係数取得回路の内部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the inside of a coefficient acquisition circuit.

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による電子透かし装置を示す構成図であり、図において、署名回路1は入力信号である画像信号を量子化して、その画像信号の量子化インデックスから認証子を演算し、その認証子を当該量子化インデックスの中に埋め込む処理を実施する。なお、署名回路1は署名手段を構成している。
符号化器2は画像信号と参照信号の差分信号を求め、署名回路1により認証子が埋め込まれた量子化インデックスに応じて当該差分信号を量子化し、その差分信号の量子化インデックスを出力する。なお、符号化器2は符号化手段を構成している。
Hereinafter, in order to describe the present invention in more detail, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a digital watermarking apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, a signature circuit 1 quantizes an image signal as an input signal, and an authentication code is obtained from the quantization index of the image signal. The calculation is performed, and the authentication code is embedded in the quantization index. The signature circuit 1 constitutes a signature means.
The encoder 2 obtains a difference signal between the image signal and the reference signal, quantizes the difference signal in accordance with the quantization index in which the authenticator is embedded by the signature circuit 1, and outputs the quantization index of the difference signal. The encoder 2 constitutes an encoding means.

符号化器2の変換器11は入力信号である画像信号X(ただし、Xは画像信号のベクトルである)をブロック単位で周波数領域の信号T(X)に変換する。
符号化器2の減算器12は変換器11の変換結果である周波数領域の信号T(X)から過去に符号化された参照画像信号Xp(ただし、Xpは参照画像信号のベクトルである)の周波数領域の信号T(Xp)を減算して、その差分信号である周波数領域の予測誤差T(X)−T(Xp)を求める。
The converter 11 of the encoder 2 converts the input image signal X (where X is a vector of the image signal) into a frequency domain signal T (X) in units of blocks.
The subtracter 12 of the encoder 2 is a reference image signal Xp (Xp is a vector of the reference image signal) encoded in the past from the signal T (X) in the frequency domain that is the conversion result of the converter 11. The frequency domain signal T (Xp) is subtracted to obtain the frequency domain prediction error T (X) -T (Xp), which is the difference signal.

署名回路1の量子化器13は変換器11から出力された周波数領域の信号T(X)を量子化し、その信号T(X)の量子化インデックスQw(T(X))を出力する。
署名回路1の補正回路14は量子化器13から出力された量子化インデックスQw(T(X))を補正し、補正後の量子化インデックスQw(T(X))を認証子演算回路15及び変調器16に出力する。
署名回路1の認証子演算回路15は補正回路14による補正後の量子化インデックスQw(T(X))から認証子W(ただし、Wは認証子のベクトルである)を演算する。
署名回路1の変調器16は認証子演算回路15により演算された認証子Wに応じて補正後の量子化インデックスQw(T(X))の一部を変調し、その変調結果Ywを出力する。
The quantizer 13 of the signature circuit 1 quantizes the frequency domain signal T (X) output from the converter 11 and outputs a quantization index Qw (T (X)) of the signal T (X).
The correction circuit 14 of the signature circuit 1 corrects the quantization index Qw (T (X)) output from the quantizer 13, and uses the corrected quantization index Qw (T (X)) as an authenticator operation circuit 15 and Output to the modulator 16.
The authenticator calculation circuit 15 of the signature circuit 1 calculates an authenticator W (where W is a vector of authenticators) from the quantized index Qw (T (X)) corrected by the correction circuit 14.
The modulator 16 of the signature circuit 1 modulates a part of the corrected quantization index Qw (T (X)) according to the authenticator W calculated by the authenticator arithmetic circuit 15 and outputs the modulation result Yw. .

符号化器2の量子化器17は変調器16の変調結果Yw(変調器16により認証子Wが埋め込まれた量子化インデックス)に応じて減算器12により演算された周波数領域の予測誤差T(X)−T(Xp)を量子化し、その予測誤差T(X)−T(Xp)の量子化インデックスY(ただし、Yは量子化インデックスのベクトルである)を出力する。
符号化器2の逆量子化器18は量子化器17から出力された予測誤差の量子化インデックスYを逆量子化して予測誤差T(X)−T(Xp)を復号する。
符号化器2の加算器19は逆量子化器18により復号された予測誤差T(X)−T(Xp)とスイッチ23から出力された参照画像信号Xpの周波数領域の信号T(Xp)を加算して、その加算信号T(X)を出力する。
The quantizer 17 of the encoder 2 is a frequency domain prediction error T () calculated by the subtractor 12 according to the modulation result Yw of the modulator 16 (quantization index in which the authenticator W is embedded by the modulator 16). X) -T (Xp) is quantized and a quantization index Y of the prediction error T (X) -T (Xp) (where Y is a vector of quantization indexes) is output.
The inverse quantizer 18 of the encoder 2 inversely quantizes the prediction error quantization index Y output from the quantizer 17 to decode the prediction errors T (X) -T (Xp).
The adder 19 of the encoder 2 receives the prediction error T (X) −T (Xp) decoded by the inverse quantizer 18 and the frequency domain signal T (Xp) of the reference image signal Xp output from the switch 23. Addition is performed and the addition signal T (X) is output.

符号化器2の逆変換器20は加算器19から出力された加算信号T(X)を時間領域に変換し、その時間領域の信号を参照画像信号Xpとして出力する。
符号化器2の記憶回路21は逆変換器20から出力された参照画像信号Xpをうごき時間分だけ記憶して出力する。
符号化器2の変換器22は記憶回路21から出力された参照画像信号Xpを周波数領域に変換し、その周波数領域の信号T(Xp)を出力する。
符号化器2のスイッチ23は変換器22から出力された周波数領域の信号T(Xp)を減算器12と加算器19に与える。ただし、動画像を符号化する場合には、他の画像を参照することなく復号できる画像を適当に混合する必要があるので、この場合には、“0”を減算器12と加算器19に与える。このときは、量子化器17が現在の入力画像をそのまま符号化するように動作する。
The inverse converter 20 of the encoder 2 converts the addition signal T (X) output from the adder 19 into the time domain, and outputs the signal in the time domain as the reference image signal Xp.
The storage circuit 21 of the encoder 2 stores and outputs the reference image signal Xp output from the inverse converter 20 for the moving time.
The converter 22 of the encoder 2 converts the reference image signal Xp output from the storage circuit 21 into the frequency domain, and outputs a signal T (Xp) in the frequency domain.
The switch 23 of the encoder 2 supplies the frequency domain signal T (Xp) output from the converter 22 to the subtractor 12 and the adder 19. However, when encoding a moving image, it is necessary to appropriately mix images that can be decoded without referring to other images. In this case, “0” is sent to the subtracter 12 and the adder 19. give. At this time, the quantizer 17 operates so as to encode the current input image as it is.

次に動作について説明する。
まず、符号化器2の変換器11は、画像信号Xを入力すると、その画像信号Xをブロック単位で周波数領域に変換し、その周波数領域の信号T(X)を減算器12及び署名回路1の量子化器13に出力する。
ここで、T()は、変換器11の演算子である。
Next, the operation will be described.
First, when the converter 11 of the encoder 2 receives the image signal X, the converter 11 converts the image signal X into a frequency domain in units of blocks and converts the signal T (X) in the frequency domain into the subtractor 12 and the signature circuit 1. To the quantizer 13.
Here, T () is an operator of the converter 11.

符号化器2の減算器12は、変換器11から周波数領域の信号T(X)を受け、かつ、変換器22からスイッチ23を介して、過去に符号化された参照画像信号Xpの周波数領域の信号T(Xp)を受けると、その周波数領域の信号T(X)から信号T(Xp)を減算して、周波数領域の予測誤差T(X)−T(Xp)を求める。
一方、署名回路1の量子化器13は、変換器11から周波数領域の信号T(X)を受けると、その周波数領域の信号T(X)を量子化し、その信号T(X)の量子化インデックスQw(T(X))を出力する。
ここで、Qw()は、量子化器13の演算子である。
The subtracter 12 of the encoder 2 receives the frequency domain signal T (X) from the converter 11 and the frequency domain of the reference image signal Xp encoded in the past from the converter 22 via the switch 23. When the signal T (Xp) is received, the signal T (Xp) is subtracted from the signal T (X) in the frequency domain to obtain a frequency domain prediction error T (X) -T (Xp).
On the other hand, when the quantizer 13 of the signature circuit 1 receives the frequency domain signal T (X) from the converter 11, the quantizer 13 quantizes the frequency domain signal T (X). The index Qw (T (X)) is output.
Here, Qw () is an operator of the quantizer 13.

署名回路1の補正回路14は、量子化器13から出力された量子化インデックスQw(T(X))を補正し、補正後の量子化インデックスQw(T(X))を認証子演算回路15及び変調器16に出力する。
補正回路14の具体的な処理内容は後述する。
The correction circuit 14 of the signature circuit 1 corrects the quantization index Qw (T (X)) output from the quantizer 13 and uses the corrected quantization index Qw (T (X)) as an authenticator operation circuit 15. And output to the modulator 16.
Specific processing contents of the correction circuit 14 will be described later.

署名回路1の認証子演算回路15は、補正回路14による補正後の量子化インデックスQw(T(X))から認証子Wを演算する。
この認証子の演算は、例えば、伊藤他、「JPEG画像の真正性を証明する電子透かしの方法」(電子情報通信学会全国大会、2003年3月)に述べられた方法などを用いればよい。
この方法は、N個の変換ブロックをひとまとめにして、その全ての量子化インデックスのハッシュ値を計算し、そのハッシュ値を暗号化したものを署名とするものである。なお、ハッシュ値のビット数がNに等しいとすれば、1個の変換ブロックに対して1ビットの認証子が計算されることになる。
The authenticator calculation circuit 15 of the signature circuit 1 calculates the authenticator W from the quantization index Qw (T (X)) corrected by the correction circuit 14.
For the calculation of the authenticator, for example, the method described in Ito et al., “Digital Watermarking Method for Proving Authenticity of JPEG Images” (National Conference of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, March 2003) may be used.
In this method, N transform blocks are grouped together, the hash values of all the quantization indexes are calculated, and the hash value encrypted is used as a signature. If the number of bits of the hash value is equal to N, a 1-bit authenticator is calculated for one conversion block.

署名回路1の変調器16は、認証子演算回路15が認証子Wを演算すると、その認証子Wに応じて補正後の量子化インデックスQw(T(X))の一部を変調し、その変調結果Ywを出力する。
Yw=Qw(T(X))+W (1)
具体的には、変調器16は、上記文献に述べられた方法などを用いて、量子化インデックスQw(T(X))の中に認証子Wを埋め込むものである。
上記文献の方法では、各変換ブロックにおいて、ジグザグスキャンの最後の量子化インデックスの値を、認証子Wのビットが“0”か“1”かに応じて、“−1”または“+1”に変更するものである。
When the authenticator operation circuit 15 calculates the authenticator W, the modulator 16 of the signature circuit 1 modulates a part of the corrected quantization index Qw (T (X)) according to the authenticator W, The modulation result Yw is output.
Yw = Qw (T (X)) + W (1)
Specifically, the modulator 16 embeds the authenticator W in the quantization index Qw (T (X)) using the method described in the above document.
In the method of the above document, in each transform block, the value of the last quantization index of the zigzag scan is set to “−1” or “+1” depending on whether the bit of the authenticator W is “0” or “1”. To change.

これにより、変調器16から入力画像の認証子Wが埋め込まれた量子化インデックスが出力されることになる。
なお、ここでは、それぞれの変換ブロックに1ビットの署名を埋め込む方法を説明したが、Nの値をハッシュ値のビット数よりも大きく設定すれば、変化の激しいブロックを優先して、電子透かしを埋め込むことができる。
As a result, the quantization index in which the authenticator W of the input image is embedded is output from the modulator 16.
Here, the method of embedding a 1-bit signature in each conversion block has been described. However, if the value of N is set larger than the number of bits of the hash value, the digital watermark is preferentially given to the block that changes rapidly. Can be embedded.

符号化器2の量子化器17は、変調器16から変調結果Ywを受け、かつ、減算器12から周波数領域の予測誤差T(X)−T(Xp)を受けると、変調器16の変調結果Ywに応じて周波数領域の予測誤差T(X)−T(Xp)を量子化し、その予測誤差T(X)−T(Xp)の量子化インデックスYを出力する。
即ち、量子化器17は、下記の式(2)が成立する条件の下で、式(3)のdが最小となる量子化インデックスYを出力する。
Qw(Qc−1(Y)+T(Xp))=Yw (2)
d=|Qc−1(Y)−(T(X)−T(Xp))| (3)
The quantizer 17 of the encoder 2 receives the modulation result Yw from the modulator 16 and receives the frequency domain prediction error T (X) −T (Xp) from the subtractor 12. The frequency domain prediction error T (X) -T (Xp) is quantized according to the result Yw, and the quantization index Y of the prediction error T (X) -T (Xp) is output.
That is, the quantizer 17 outputs a quantization index Y that minimizes d in the equation (3) under the condition that the following equation (2) is satisfied.
Qw (Qc- 1 (Y) + T (Xp)) = Yw (2)
d = | Qc −1 (Y) − (T (X) −T (Xp)) | (3)

ただし、Qc−1()は、量子化器17に対する逆量子化の演算子、||はベクトルのノルムを表している。
また、式(2)において、Qc−1(Y)+T(Xp)は参照フレームの変換係数に、逆量子化した予測誤差信号を加算したものであり、受信側で復号される画像の変換係数を表している。
式(2)は復号される変換係数が、Qwで量子化したときにYwとなるという条件を与えるものであり、式(3)は予測誤差の復元値と真の値との差T(X)−T(Xp)を与えるものである。
したがって、量子化器17は、署名回路1の変調結果Ywが、復号される画像信号に保存されるという条件の下で、符号化による歪みを最小とするような予測誤差T(X)−T(Xp)の量子化インデックスYを出力する。
量子化器17は、変換係数のそれぞれに対して、上記の動作を実施すればよい。
However, Qc −1 () represents an inverse quantization operator for the quantizer 17, and || represents a vector norm.
In Expression (2), Qc −1 (Y) + T (Xp) is obtained by adding the inverse quantized prediction error signal to the reference frame conversion coefficient, and the conversion coefficient of the image decoded on the receiving side. Represents.
Equation (2) gives a condition that the transform coefficient to be decoded becomes Yw when quantized with Qw, and Equation (3) gives the difference T (X between the restored value of the prediction error and the true value. ) -T (Xp).
Accordingly, the quantizer 17 predicts the prediction error T (X) −T that minimizes the distortion caused by encoding under the condition that the modulation result Yw of the signature circuit 1 is stored in the decoded image signal. The quantization index Y of (Xp) is output.
The quantizer 17 may perform the above operation for each of the transform coefficients.

図2はk番目の変換係数を量子化する一例を示す説明図である。
上側がQwの量子化特性、下側がQcの量子化特性を示しており、量子化インデックスとその量子化範囲で表している。
中央の数直線上の点はQcの量子化代表値である。また、ベクトルの右肩の添え字kは、ベクトルのk番目の成分であることを示している。q とq はこの変換係数に対するQcとQwの量子化幅であり、式(4)となるように設定されている。
≦q (4)
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of quantizing the kth transform coefficient.
The upper side shows the Qw quantization characteristic, and the lower side shows the Qc quantization characteristic, which is represented by a quantization index and its quantization range.
A point on the central number line is a quantized representative value of Qc. Also, the subscript k on the right shoulder of the vector indicates the k-th component of the vector. q c k and q w k are the quantization widths of Qc and Qw with respect to this transform coefficient, and are set to satisfy Equation (4).
q c k ≦ q w k (4)

例えば、Yw=iであり、T(X)とT(Xp)が図2の位置にあるとすれば、予測誤差T(X)−T(Xp)をQcで量子化すると、その量子化インデックスはY=1である。
しかし、その量子化代表値は、Qwのi番目の量子化範囲に入っておらず、Y=1は式(2)の条件を満たさない。代表値がQwのi番目の量子化範囲に属するT(X)に最も近い量子化インデックスがY=2であるので、これが量子化器17の出力となる。
For example, if Yw k = i and T (X) k and T (Xp) k are at the positions in FIG. 2, the prediction error T (X) k −T (Xp) k is quantized by Qc. The quantization index is Y = 1.
However, the quantization representative value is not in the i-th quantization range of Qw, and Y = 1 does not satisfy the condition of Expression (2). Since the quantization index closest to T (X) k belonging to the i-th quantization range with the representative value Qw is Y = 2, this is the output of the quantizer 17.

ここで、上記のYが常に存在するためには、Qwの全ての量子化範囲に、Qcの量子化代表値が少なくとも一つ存在しなければならない。図2のように、Qcが一様な量子化の場合は、全ての係数kについて、式(4)が成り立てばよい。ところが、MPEGなどの符号化では、0付近が粗い不均一な量子化特性が用いられる。この場合には、Qcの量子化代表値の最も粗い部分の間隔がTmaxであるとすると、下記の式(5)が成立することが、Yが存在する十分条件である。
>=Tmax (5)
Here, in order for Y to always exist, at least one quantization representative value of Qc must exist in all quantization ranges of Qw. As shown in FIG. 2, when Qc is uniform quantization, equation (4) may be established for all the coefficients k. However, in encoding such as MPEG, non-uniform quantization characteristics that are coarse near 0 are used. In this case, if the interval of the coarsest part of the quantized representative value of Qc is Tmax k, it is a sufficient condition that Y exists to satisfy the following expression (5).
q w k > = Tmax k (5)

例えば、H.263の符号化規格による量子化器の場合には、Qwは次のように設定される。H.263の逆量子化演算は、符号量を制御する量子化パラメータがQ(=1、…、31)であるとすると、Qが奇数ならば、下記の式(6)で規定され、Qが偶数ならば、式(7)で規定される。
y=(2Y+sign(Y))Q (6)
y=(2Y+sign(Y))Q−sign(Y) (7)
ただし、yは復元される量子化代表値、sign(Y)は、Y<0のとき−1、Y=0のとき0、Y>0のとき1となる関数である。
For example, H.M. In the case of a quantizer according to the H.263 coding standard, Qw is set as follows. H. If the quantization parameter for controlling the code amount is Q (= 1,..., 31), the inverse quantization operation of H.263 is defined by the following equation (6) if Q is an odd number, and Q is an even number. Then, it is prescribed | regulated by Formula (7).
y = (2Y + sign (Y)) Q (6)
y = (2Y + sign (Y)) Q-sign (Y) (7)
Here, y is a quantized representative value to be restored, and sign (Y) is a function that is −1 when Y <0, 0 when Y = 0, and 1 when Y> 0.

この量子化器では、Tmax=3Q(Qが奇数)、または、Tmax=3Q−1(Qが偶数)となるので、Qwは以下のように設定すればよい。即ち、Qが奇数のとき、下記の式(8)のように設定し、Qが偶数のとき、下記の式(9)のように設定すればよい。
=3Q (8)
=3Q−1 (9)
In this quantizer, since Tmax = 3Q (Q is an odd number) or Tmax = 3Q-1 (Q is an even number), Qw may be set as follows. That is, when Q is an odd number, the following equation (8) is set, and when Q is an even number, the following equation (9) may be set.
q w k = 3Q (8)
q w k = 3Q−1 (9)

符号化器2の逆量子化器18は、上記のようにして、量子化器17が予測誤差の量子化インデックスYを出力すると、次回の電子透かしの埋め込み処理に使用する参照画像を生成するため、予測誤差の量子化インデックスYを逆量子化して予測誤差T(X)−T(Xp)を復号する。
符号化器2の加算器19は、逆量子化器18が予測誤差T(X)−T(Xp)を復号すると、その予測誤差T(X)−T(Xp)と変換器22からスイッチ23を介して出力された参照画像信号Xpの周波数領域の信号T(Xp)を加算して、その加算信号T(X)を出力する。
The inverse quantizer 18 of the encoder 2 generates a reference image to be used for the next digital watermark embedding process when the quantizer 17 outputs the quantization index Y of the prediction error as described above. Then, the prediction error quantization index Y is inversely quantized to decode the prediction error T (X) -T (Xp).
When the inverse quantizer 18 decodes the prediction error T (X) -T (Xp), the adder 19 of the encoder 2 converts the prediction error T (X) -T (Xp) from the converter 22 to the switch 23. The signal T (Xp) in the frequency domain of the reference image signal Xp output via is added, and the added signal T (X) is output.

符号化器2の逆変換器20は、加算器19から加算信号T(X)を受けると、その加算信号T(X)を時間領域に変換し、その時間領域の信号を参照画像信号Xpとして記憶回路21に格納する。
符号化器2の変換器22は、記憶回路21からうごき時間分だけシフトした参照画像信号Xpを読み出して、その参照画像信号Xpを周波数領域に変換し、スイッチ23を介して、その周波数領域の信号T(Xp)を減算器12と加算器19に与える。
なお、スイッチ23は、動画像を符号化する場合には、他の画像を参照することなく復号できる画像を適当に混合する必要があるので、この場合には、“0”を減算器12と加算器19に与える。このときは、量子化器17が現在の入力画像をそのまま符号化するように動作する。
When receiving the addition signal T (X) from the adder 19, the inverse converter 20 of the encoder 2 converts the addition signal T (X) into the time domain, and uses the time domain signal as a reference image signal Xp. Store in the memory circuit 21.
The converter 22 of the encoder 2 reads the reference image signal Xp shifted by the moving time from the storage circuit 21, converts the reference image signal Xp into the frequency domain, and passes through the switch 23 in the frequency domain. The signal T (Xp) is supplied to the subtracter 12 and the adder 19.
Note that when the moving image is encoded, the switch 23 needs to appropriately mix images that can be decoded without referring to other images. In this case, “0” is subtracted from the subtractor 12. This is given to the adder 19. At this time, the quantizer 17 operates so as to encode the current input image as it is.

上記の署名回路1の説明では、N個の変換ブロックをひとまとめにして、その全ての量子化インデックスのハッシュ値を計算するものについて示したが、ハッシュ値を計算するブロックの数Nに対して、ハッシュ値のビット数Mが小さい場合(M<Nが成立する場合)、変調器16は、N個の中からM個のブロックを選択して、それらのブロックだけに変調を加えればよい。
このブロックの選択方法には自由度があるので、できるだけ妨害の目立たないブロック(変調に伴う影響が少ない部分)を選択して変調を加えれば、認証子Wの埋め込みによる画質劣化を軽減することができる。ただし、どのブロックに変調を加えたかを、復号時に検出できなければならない。
In the description of the signature circuit 1 described above, N transform blocks are grouped together and the hash values of all the quantization indexes are calculated. However, for the number N of blocks in which the hash values are calculated, When the number of bits M of the hash value is small (when M <N is satisfied), the modulator 16 may select M blocks from N and apply modulation only to those blocks.
Since there is a degree of freedom in this block selection method, it is possible to reduce image quality degradation due to embedding of the authenticator W by selecting a block that is as obscure as possible (a portion that is less affected by modulation) and applying modulation. it can. However, it must be possible to detect which block is modulated at the time of decoding.

このような方法はいくつかあるが、ジグザグスキャンの最後の量子化インデックスの値を変調する上記の方法を用いる場合には、例えば、0でない量子化インデックス(有意係数)の数を求め、その有意係数が所定数より多いブロックを選択するようにすればよい。このとき、電子透かしの埋め込みによって、有意係数の数が1だけ増加するが、各ブロックの有意係数の順位は変わらないので、復号時に埋め込みブロックを一意に特定することができる。なお、有意係数が同数のブロックは任意のブロックを選択すればよい。劣化が目立ちやすい画像の平坦な部分では、一般に有意係数の数が少ないので、電子透かしが埋め込まれる確率は低くなる。したがって、電子透かしの埋め込みによる妨害が知覚されにくい符号化画像を生成することが可能になる。   There are several such methods. When the above method for modulating the value of the last quantization index of the zigzag scan is used, for example, the number of non-zero quantization indexes (significant coefficients) is obtained, and the significance is obtained. A block having more than a predetermined number of coefficients may be selected. At this time, the number of significant coefficients increases by 1 due to the embedding of the digital watermark, but since the rank of the significant coefficients of each block does not change, the embedded block can be uniquely identified at the time of decoding. In addition, what is necessary is just to select arbitrary blocks for the block with the same significant coefficient. Since the number of significant coefficients is generally small in a flat portion of an image where deterioration is conspicuous, the probability of embedding a digital watermark is low. Therefore, it is possible to generate an encoded image in which interference due to embedding of a digital watermark is difficult to be perceived.

最後に、補正回路14の処理内容を具体的に説明する。
上述したように、認証子演算回路15が、参照画像に関係なく、現在入力されている画像信号Xに基づいて認証子Wを演算し、量子化器17が、この認証子Wが埋め込まれた量子化インデックスYwを保存するように予測誤差T(X)−T(Xp)を量子化するので、符号化器2から出力される信号は、画像信号をフレーム単位で認証するための完全な署名情報を保持している。この署名情報は、後述するように、動画像の中から一部のフレームを抽出して、その変換係数を再符号化するような場合(例えば、MPEGで符号化された動画像の一部をJPEGで再符号化するような場合)には、再符号化された信号の中に欠落なく継承させることが可能である。
Finally, the processing content of the correction circuit 14 will be specifically described.
As described above, the authenticator operation circuit 15 calculates the authenticator W based on the currently input image signal X regardless of the reference image, and the quantizer 17 has the authenticator W embedded therein. Since the prediction error T (X) -T (Xp) is quantized so as to store the quantization index Yw, the signal output from the encoder 2 is a complete signature for authenticating the image signal in units of frames. Holds information. As will be described later, this signature information is extracted when a part of a frame is extracted from a moving picture and its conversion coefficient is re-encoded (for example, a part of a moving picture encoded by MPEG is used). In the case of re-encoding with JPEG), the re-encoded signal can be inherited without omission.

しかし、画像を時間領域の信号に復号する場合は、復号処理の過程で導入される誤差のために、署名情報が消滅する場合がある。このような誤差は、一般に、変換係数が実数から整数に変換されるときと、その整数値がさらに一定のダイナミックレンジの間にクリップされるときに生じる。したがって、これに対して十分な対策を施さなければ、時間領域の画像に署名情報を継承させることができない。
署名回路1の補正回路14は、復号された信号がダイナミックレンジを大きく超えないように、量子化インデックスQw(T(X))を修正する。
この修正は、例えば、図3に示すような手順で行うことができる。
However, when decoding an image into a time domain signal, signature information may disappear due to errors introduced in the process of decoding. Such an error generally occurs when a transform coefficient is converted from a real number to an integer and when the integer value is further clipped between a certain dynamic range. Therefore, if sufficient countermeasures are not taken, signature information cannot be inherited by the time domain image.
The correction circuit 14 of the signature circuit 1 corrects the quantization index Qw (T (X)) so that the decoded signal does not greatly exceed the dynamic range.
This correction can be performed, for example, by a procedure as shown in FIG.

署名回路1の補正回路14は、量子化器13から量子化インデックスQw(T(X))を受けると、その量子化インデックスQw(T(X))に0を埋め込む処理を実施する(ステップST1)。
次に、補正回路14は、0の埋め込み結果がダイナミックレンジを大きく超えないことを判定する(ステップST2)。
即ち、補正回路14は、電子透かしが埋め込まれた量子化インデックスYwをQwに対応して逆量子化を行い、これを逆変換して、時間領域のベクトルxを求める。
x=T−1(Qw−1(Qw(T(X))+W)) (10)
When receiving the quantization index Qw (T (X)) from the quantizer 13, the correction circuit 14 of the signature circuit 1 performs a process of embedding 0 in the quantization index Qw (T (X)) (step ST1). ).
Next, the correction circuit 14 determines that the embedded result of 0 does not greatly exceed the dynamic range (step ST2).
That is, the correction circuit 14 performs inverse quantization on the quantization index Yw in which the digital watermark is embedded corresponding to Qw, and inversely transforms the quantization index Yw to obtain a time domain vector x.
x = T −1 (Qw −1 (Qw (T (X)) + W)) (10)

補正回路14は、全ての成分がダイナミックレンジの範囲に収まるベクトルの集合をAとして、ベクトルxと集合Aの最短距離d(x、A)を計算し、その最短距離d(x、A)が一定値D以内であるか否かを判定する。
d(x、A)≦D (11)
補正回路14は、最短距離d(x、A)が一定値D以内であれば、0の埋め込み結果がダイナミックレンジを大きく超えないと認定する。
なお、D=0のときは、xがAに含まれるときだけ、判定の条件は満たされるものとする。
The correction circuit 14 calculates a shortest distance d (x, A) between the vector x and the set A, where A is a set of vectors in which all components fall within the dynamic range, and the shortest distance d (x, A) is calculated. It is determined whether or not it is within a certain value D.
d (x, A) ≦ D (11)
If the shortest distance d (x, A) is within a certain value D, the correction circuit 14 recognizes that the embedded result of 0 does not greatly exceed the dynamic range.
When D = 0, the determination condition is satisfied only when x is included in A.

次に、補正回路14は、0の埋め込み結果がダイナミックレンジを大きく超えないと認定すると、量子化インデックスQw(T(X))に1を埋め込む処理を実施する(ステップST3)。
次に、補正回路14は、1の埋め込み結果がダイナミックレンジを大きく超えないことを判定する(ステップST4)。この判定方法は、ステップST2の判定方法と同様であるため説明を省略する。
補正回路14は、1の埋め込み結果がダイナミックレンジを大きく超えないと認定すると、量子化インデックスQw(T(X))に電子透かしである認証子Wを埋め込んだ後も、量子化インデックスQw(T(X))が集合Aに近いことが保証されるので、その量子化インデックスQw(T(X))を認証子演算回路15及び変調器16に出力する。
Next, when the correction circuit 14 determines that the embedded result of 0 does not greatly exceed the dynamic range, the correcting circuit 14 performs a process of embedding 1 in the quantization index Qw (T (X)) (step ST3).
Next, the correction circuit 14 determines that the result of 1 embedding does not greatly exceed the dynamic range (step ST4). Since this determination method is the same as the determination method in step ST2, description thereof is omitted.
If the correction circuit 14 recognizes that the result of 1 embedding does not greatly exceed the dynamic range, the quantization index Qw (T (T)) after embedding the authenticator W, which is a digital watermark, in the quantization index Qw (T (X)). Since (X)) is guaranteed to be close to the set A, the quantization index Qw (T (X)) is output to the authenticator operation circuit 15 and the modulator 16.

しかし、0の埋め込み結果がダイナミックレンジを大きく超えると認定する場合、あるいは、1の埋め込み結果がダイナミックレンジを大きく超えると認定する場合、量子化インデックスQw(T(X))に電子透かしである認証子Wを埋め込んだ後は、量子化インデックスQw(T(X))が集合Aに近いことが保証されないので、その量子化インデックスQw(T(X))を修正する(ステップST5)。   However, when it is determined that the embedded result of 0 greatly exceeds the dynamic range, or when it is determined that the embedded result of 1 greatly exceeds the dynamic range, the quantization index Qw (T (X)) is an authentication that is a digital watermark. After the child W is embedded, it is not guaranteed that the quantization index Qw (T (X)) is close to the set A, so that the quantization index Qw (T (X)) is corrected (step ST5).

即ち、補正回路14は、次式で与えられる目標ベクトルtを計算し、その目標ベクトルtを保存する。
t=T(P(T−1(Qw−1(Qw(T(X)))))) (12)
ただし、P()は集合Aに対する直交射影を表す演算子であり、tはQw(T(X))を逆量子化して逆変換したベクトルをsとするとき、集合Aに属する全てのベクトルの中で最もsに近いベクトルをTで変換したものである。
That is, the correction circuit 14 calculates a target vector t given by the following equation and stores the target vector t.
t = T (P (T- 1 (Qw- 1 (Qw (T (X)))))) (12)
However, P () is an operator representing an orthogonal projection with respect to the set A, and t is a vector obtained by inversely quantizing Qw (T (X)) and inversely transforming, and s is all vectors belonging to the set A. Among them, the vector closest to s is converted by T.

次に、補正回路14は、現在の量子化インデックスQw(T(X))を逆量子化してQw−1Qw(T(X))を計算し、これを目標ベクトルtと比較して、目標ベクトルtから最も遠い成分に対応するQw(T(X))の量子化インデックスを1だけ目標ベクトルtの方向に修正する。
この修正により、量子化インデックスQw(T(X))が集合Aに近づくことになる。なお、量子化インデックスQw(T(X))が既に十分目標ベクトルtに近い場合には、目標ベクトルtを集合Aの中心のベクトル(全ての成分が中間のグレーレベルであるようなベクトル)に変換したものに切り換えて、量子化インデックスQw(T(X))の修正を繰り返すようにする。
Next, the correction circuit 14 inversely quantizes the current quantization index Qw (T (X)) to calculate Qw −1 Qw (T (X)), compares this with the target vector t, The quantization index of Qw (T (X)) corresponding to the component farthest from the vector t is corrected by 1 in the direction of the target vector t.
With this modification, the quantization index Qw (T (X)) approaches the set A. If the quantization index Qw (T (X)) is already close enough to the target vector t, the target vector t is changed to a vector at the center of the set A (a vector in which all components are intermediate gray levels). By switching to the converted one, the modification of the quantization index Qw (T (X)) is repeated.

上記のように、補正回路14は、変調器16の変調結果Ywがダイナミックレンジを大きく超過しないように量子化インデックスQw(T(X))を修正する。特にD=0であれば、変調器16の変調結果Ywが必ず、ダイナミックレンジの範囲に入るように量子化インデックスQw(T(X))を修正する。   As described above, the correction circuit 14 corrects the quantization index Qw (T (X)) so that the modulation result Yw of the modulator 16 does not greatly exceed the dynamic range. In particular, if D = 0, the quantization index Qw (T (X)) is corrected so that the modulation result Yw of the modulator 16 is always within the dynamic range.

なお、整数化による丸め誤差の問題は、Qwを十分粗く設定することで回避できることが、前述の伊藤らの文献に示されている。
即ち、下記の式(13)は、丸め誤差によって、電子透かしが消失しない十分条件である。
≧R (13)
8×8のDCTの場合には、R=8とし、全ての係数の量子化幅を8以上とすることによって、丸め誤差の影響を除くことができることを証明することができる。
The above-mentioned Ito et al. Document shows that the problem of rounding error due to integerization can be avoided by setting Qw sufficiently coarse.
That is, the following equation (13) is a sufficient condition that the digital watermark is not lost due to a rounding error.
q w k ≧ R (13)
In the case of 8 × 8 DCT, it can be proved that the influence of the rounding error can be eliminated by setting R = 8 and setting the quantization width of all the coefficients to 8 or more.

以上より、時間領域に復号された画像信号に署名情報を保存するには、Qwに式(13)の制限を設けて丸め誤差の影響を排除し、署名回路1に補正回路14を搭載してクリッピングの対策を行えばよい。例えば、H.263の量子化を用いる場合には、式(8)、式(9)及び式(13)からQwを以下のように設定すればよい。
即ち、Qが奇数のときは、式(14)により設定し、Qが偶数のとき、式(15)により設定すればよい。
Qw=max(8,3Q) (14)
Qw=max(8,3Q−1) (15)
As described above, in order to save the signature information in the image signal decoded in the time domain, the effect of rounding error is eliminated by setting the limit of Qw to the expression (13), and the correction circuit 14 is mounted on the signature circuit 1 and clipping is performed. It is sufficient to take countermeasures. For example, H.M. In the case of using the H.263 quantization, Qw may be set as follows from the equations (8), (9), and (13).
That is, when Q is an odd number, it is set according to equation (14), and when Q is an even number, it is set according to equation (15).
Qw = max (8, 3Q) (14)
Qw = max (8,3Q-1) (15)

以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、画像信号を量子化して、その画像信号の量子化インデックスから認証子を演算し、その認証子を当該量子化インデックスの中に埋め込む署名回路1を設ける一方、その画像信号と参照信号の差分信号を求め、その署名回路1により認証子が埋め込まれた量子化インデックスに応じて当該差分信号を量子化し、その差分信号の量子化インデックスを出力する符号化器2を設けるように構成したので、画像や音声などのマルチメディアデータが復号されても、認証機能を失わないマルチメディアデータを提供することができる効果を奏する。   As is apparent from the above, according to the first embodiment, the image signal is quantized, an authenticator is calculated from the quantized index of the image signal, and the authenticator is embedded in the quantized index. While the circuit 1 is provided, the difference signal between the image signal and the reference signal is obtained, the difference signal is quantized according to the quantization index in which the authenticator is embedded by the signature circuit 1, and the quantization index of the difference signal is obtained. Since the encoder 2 for output is provided, it is possible to provide multimedia data that does not lose the authentication function even if multimedia data such as images and sounds are decoded.

また、この実施の形態1によれば、量子化器13から出力された量子化インデックスQw(T(X))を補正するように構成したので、電子透かしが埋め込まれた画像がダイナミックレンジを大きく超えないようにすることができる。そのため、時間領域に画像を復号した場合でも、その画像の真正性を確認することができる効果を奏する。   Further, according to the first embodiment, since the quantization index Qw (T (X)) output from the quantizer 13 is corrected, an image embedded with a digital watermark has a large dynamic range. Can not exceed. Therefore, even when an image is decoded in the time domain, there is an effect that the authenticity of the image can be confirmed.

実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2による電子透かし装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
符号化器2の量子化器31は減算器12により演算された周波数領域の予測誤差T(X)−T(Xp)を量子化し、その予測誤差T(X)−T(Xp)の量子化インデックスYを出力する。
署名回路1の逆量子化器32は量子化器31から出力された量子化インデックスYを復号して周波数領域の予測誤差T(X)−T(Xp)を出力する。
Embodiment 2. FIG.
4 is a block diagram showing a digital watermark apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
The quantizer 31 of the encoder 2 quantizes the frequency domain prediction error T (X) -T (Xp) calculated by the subtracter 12 and quantizes the prediction error T (X) -T (Xp). The index Y is output.
The inverse quantizer 32 of the signature circuit 1 decodes the quantization index Y output from the quantizer 31 and outputs a frequency domain prediction error T (X) -T (Xp).

署名回路1の加算器33は逆量子化器32から出力された予測誤差T(X)−T(Xp)とスイッチ23から出力された参照画像信号Xpの周波数領域の信号T(Xp)を加算して、その加算信号T(X)を出力する。
符号化器2の修正回路34は変調器16の変調結果Yw(変調器16により認証子Wが埋め込まれた量子化インデックス)に応じて量子化器31から出力された量子化インデックスYを修正する。
The adder 33 of the signature circuit 1 adds the prediction error T (X) −T (Xp) output from the inverse quantizer 32 and the frequency domain signal T (Xp) of the reference image signal Xp output from the switch 23. Then, the addition signal T (X) is output.
The correction circuit 34 of the encoder 2 corrects the quantization index Y output from the quantizer 31 according to the modulation result Yw of the modulator 16 (the quantization index in which the authenticator W is embedded by the modulator 16). .

上記実施の形態1では、入力画像から直接認証子Wを演算するものについて示したが、予測誤差信号から一旦復号された復号画像を基準にして認証子Wを演算するようにしてもよい。
具体的には、下記のとおりである。
In Embodiment 1 described above, the authenticator W is directly calculated from the input image. However, the authenticator W may be calculated based on the decoded image once decoded from the prediction error signal.
Specifically, it is as follows.

符号化器2の量子化器31は、上記実施の形態1と同様にして、減算器12が周波数領域の予測誤差T(X)−T(Xp)を出力すると、その予測誤差T(X)−T(Xp)を量子化し、その予測誤差T(X)−T(Xp)の量子化インデックスYを逆量子化器32及び修正回路34に出力する。
署名回路1の逆量子化器32は、量子化器31から量子化インデックスYを受けると、その量子化インデックスYを復号して周波数領域の予測誤差T(X)−T(Xp)を加算器33に出力する。
署名回路1の加算器33は、逆量子化器32から出力された予測誤差T(X)−T(Xp)とスイッチ23から出力された参照画像信号Xpの周波数領域の信号T(Xp)を加算して、その加算信号T(X)を量子化器13に出力する。
量子化器13から変調器16に至る処理内容は、上記実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
When the subtracter 12 outputs the prediction error T (X) −T (Xp) in the frequency domain, the quantizer 31 of the encoder 2 outputs the prediction error T (X) as in the first embodiment. -T (Xp) is quantized, and the quantization index Y of the prediction error T (X) -T (Xp) is output to the inverse quantizer 32 and the correction circuit 34.
When receiving the quantization index Y from the quantizer 31, the inverse quantizer 32 of the signature circuit 1 decodes the quantization index Y and adds the frequency domain prediction error T (X) -T (Xp) to the adder. To 33.
The adder 33 of the signature circuit 1 uses the prediction error T (X) −T (Xp) output from the inverse quantizer 32 and the frequency domain signal T (Xp) of the reference image signal Xp output from the switch 23. Addition is performed, and the addition signal T (X) is output to the quantizer 13.
Since the processing contents from the quantizer 13 to the modulator 16 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

符号化器2の修正回路34は、量子化器31から量子化インデックスYを受け、かつ、変調器16から変調結果Ywを受けると、上記実施の形態1の量子化器17と同様に、その変調結果Ywに応じて量子化器31から出力された量子化インデックスYを修正する。
即ち、修正回路34は、下記の式(16)が成立する条件の下で、式(17)のdが最小となる量子化インデックスYを出力する。
Qw(Qc−1(Y)+T(Xp))=Yw (16)
d=|Qc−1(Y)−(T(X)−T(Xp))| (17)
When the correction circuit 34 of the encoder 2 receives the quantization index Y from the quantizer 31 and also receives the modulation result Yw from the modulator 16, the correction circuit 34, like the quantizer 17 of the first embodiment, The quantization index Y output from the quantizer 31 is corrected according to the modulation result Yw.
That is, the correction circuit 34 outputs a quantization index Y that minimizes d in the equation (17) under the condition that the following equation (16) is satisfied.
Qw (Qc- 1 (Y) + T (Xp)) = Yw (16)
d = | Qc −1 (Y) − (T (X) −T (Xp)) | (17)

動画像の符号化では、雑音を抑圧するため、値の小さな予測誤差信号を粗く量子化するが、この実施の形態2では、復号された画像信号から認証子Wを生成するので、符号化における雑音抑圧機能を阻害することなく、見かけ上、雑音の少ない符号化画像を得ることができる効果を奏する。   In encoding a moving image, a prediction error signal having a small value is roughly quantized in order to suppress noise. In the second embodiment, an authenticator W is generated from the decoded image signal. There is an effect that an encoded image with apparently little noise can be obtained without impeding the noise suppression function.

実施の形態3.
図5はこの発明の実施の形態3による認証処理装置を示す構成図であり、図において、係数取得部41は例えば図1や図4の電子透かし装置により認証子が埋め込まれた符号化信号を受けると、その符号化信号の変換係数を取得する。
量子化器42は係数取得部41により取得された変換係数を量子化して量子化インデックスを認証子演算回路43及び認証子検出器44に出力する。なお、係数取得部41及び量子化器42から量子化手段が構成されている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing an authentication processing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, the coefficient acquisition unit 41 uses, for example, an encoded signal in which an authenticator is embedded by the digital watermarking apparatus of FIGS. When received, the conversion coefficient of the encoded signal is acquired.
The quantizer 42 quantizes the transform coefficient acquired by the coefficient acquisition unit 41 and outputs a quantization index to the authenticator operation circuit 43 and the authenticator detector 44. The coefficient acquisition unit 41 and the quantizer 42 constitute a quantizing unit.

認証子演算回路43は量子化器42より出力された量子化インデックスから認証子を演算する。なお、認証子演算回路43は認証子演算手段を構成している。
認証子検出器44は量子化器42より出力された量子化インデックスに埋め込まれている認証子を検出する。なお、認証子検出器44は認証子検出手段を構成している。
比較器45は認証子検出器44により検出された認証子と認証子演算回路43により演算された認証子を比較し、両者が一致する場合には画像の真正性が保たれていると認定し、一致しない場合には画像の真正性が失われていると認定する。なお、比較器45は比較手段を構成している。
The authenticator calculation circuit 43 calculates an authenticator from the quantization index output from the quantizer 42. The authenticator operation circuit 43 constitutes an authenticator operation means.
The authenticator detector 44 detects an authenticator embedded in the quantization index output from the quantizer 42. The authenticator detector 44 constitutes an authenticator detector.
The comparator 45 compares the authenticator detected by the authenticator detector 44 with the authenticator calculated by the authenticator calculation circuit 43, and determines that the authenticity of the image is maintained when the two match. If they do not match, it is determined that the authenticity of the image is lost. The comparator 45 constitutes a comparison means.

図6は係数取得部41の内部を示す構成図であり、図において、逆量子化器51は符号化信号である量子化インデックスを復号して、予測誤差の変換係数を復元する。
加算器52は係数取得部41により復元された予測誤差の変換係数と変換器55により変換された参照画像の変換係数を加算し、その加算結果を符号化信号の変換係数として出力する。
逆変換器53は加算器52より出力された変換係数から時間領域の画像信号を復号し、その画像信号を記憶回路54に格納する
変換器55は記憶回路54に格納されている画像信号を参照画像の変換係数に変換し、その変換係数を加算器52に出力する。
FIG. 6 is a block diagram showing the inside of the coefficient acquisition unit 41. In the figure, an inverse quantizer 51 decodes a quantization index that is an encoded signal, and restores a prediction error transform coefficient.
The adder 52 adds the conversion coefficient of the prediction error restored by the coefficient acquisition unit 41 and the conversion coefficient of the reference image converted by the converter 55, and outputs the addition result as a conversion coefficient of the encoded signal.
The inverse converter 53 decodes the time domain image signal from the conversion coefficient output from the adder 52 and stores the image signal in the storage circuit 54. The converter 55 refers to the image signal stored in the storage circuit 54. The image is converted into an image conversion coefficient, and the conversion coefficient is output to the adder 52.

次に動作について説明する。
係数取得部41は、例えば図1や図4の電子透かし装置により認証子が埋め込まれた符号化信号を受けると、その符号化信号の変換係数を取得する。
なお、入力された信号が、変換係数が符号化されている信号系列である場合には、その信号系列から該当する部分を抽出すればよいが、入力された信号が、時間領域に復号された画像である場合には、係数取得部41が入力画像を周波数領域に変換する変換器56(図7を参照)を用いて、変換係数を取得すればよい。
Next, the operation will be described.
For example, when the coefficient acquisition unit 41 receives an encoded signal in which an authenticator is embedded by the digital watermarking apparatus of FIGS. 1 and 4, the coefficient acquisition unit 41 acquires a conversion coefficient of the encoded signal.
If the input signal is a signal sequence in which transform coefficients are encoded, the corresponding part may be extracted from the signal sequence, but the input signal is decoded in the time domain. In the case of an image, the coefficient acquisition unit 41 may acquire the conversion coefficient using a converter 56 (see FIG. 7) that converts the input image into the frequency domain.

量子化器42は、係数取得部41が変換係数を取得すると、その変換係数を量子化して量子化インデックスを認証子演算回路43及び認証子検出器44に出力する。
認証子演算回路43は、量子化器42から量子化インデックスを受けると、その量子化インデックスから認証子を演算する。
ただし、その量子化インデックスには電子透かしが埋め込まれている場合があるので、この電子透かしが埋め込まれている部分は認証子の計算に用いない。例えば、上記実施の形態1で述べた方法によって、電子透かしが埋め込まれている場合、電子透かしが埋め込まれたブロックの最後の量子化インデックスは0として認証子を計算する。
When the coefficient acquisition unit 41 acquires the transform coefficient, the quantizer 42 quantizes the transform coefficient and outputs the quantization index to the authenticator calculation circuit 43 and the authenticator detector 44.
When receiving the quantization index from the quantizer 42, the authenticator operation circuit 43 calculates an authenticator from the quantization index.
However, since the digital watermark may be embedded in the quantization index, the portion in which the digital watermark is embedded is not used for calculating the authenticator. For example, when a digital watermark is embedded by the method described in Embodiment 1, the authenticator is calculated with the last quantization index of the block embedded with the digital watermark set to 0.

認証子検出器44は、量子化器42から量子化インデックスを受けると、その量子化インデックスに埋め込まれている認証子を検出する。
例えば、上記実施の形態1で述べた方法によって、電子透かしが埋め込まれている場合、その電子透かしが埋め込まれたブロックの最後の量子化インデックスの値から認証子を復元する。
When the authenticator detector 44 receives the quantization index from the quantizer 42, the authenticator detector 44 detects the authenticator embedded in the quantization index.
For example, if a digital watermark is embedded by the method described in Embodiment 1, the authenticator is restored from the last quantization index value of the block in which the digital watermark is embedded.

比較器45は、認証子検出器44が認証子を検出し、認証子演算回路43が認証子を演算すると、双方の認証子を比較し、両者が一致する場合には画像の真正性が保たれていると認定する。一方、一致しない場合には画像の真正性が失われていると認定する。   When the authenticator detector 44 detects the authenticator and the authenticator computing circuit 43 computes the authenticator, the comparator 45 compares both authenticators, and if both match, the authenticity of the image is maintained. Authenticate that you are leaning. On the other hand, if they do not match, it is determined that the authenticity of the image is lost.

以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、入力画像に依存して認証子を計算するように構成したので、符号化された信号系列からだけでなく、それを復号した画像からも、その真正性を証明することができる効果を奏する。   As apparent from the above, according to the third embodiment, since the authentication code is calculated depending on the input image, not only from the encoded signal sequence, but also from the decoded image. Also has the effect of being able to prove its authenticity.

実施の形態4.
図8はこの発明の実施の形態4による復号処理装置を示す構成図であり、図において、復号回路61は例えば図1や図4の電子透かし装置により認証子が埋め込まれた信号系列を受けると、その信号系列を時間領域の信号に復号する。なお、復号回路61は復号手段を構成している。
係数取得回路62は認証子が埋め込まれた信号系列を受けると、その信号系列から認証子の計算に用いられた変換係数を復元する。
量子化器63は認証子の計算に用いられたものと同じ特性で、係数取得回路62により復元された変換係数を量子化する。なお、係数取得回路62及び量子化器63から量子化手段が構成されている。
補正回路64は量子化器63により量子化された変換係数に応じて復号回路61の復号結果を補正する。なお、補正回路64は補正手段を構成している。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing a decryption processing apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, the decryption circuit 61 receives a signal sequence in which an authenticator is embedded by the digital watermarking apparatus of FIGS. The signal sequence is decoded into a time domain signal. Note that the decoding circuit 61 constitutes a decoding means.
When the coefficient acquisition circuit 62 receives the signal sequence in which the authenticator is embedded, the coefficient acquisition circuit 62 restores the conversion coefficient used for calculating the authenticator from the signal sequence.
The quantizer 63 quantizes the transform coefficient restored by the coefficient acquisition circuit 62 with the same characteristics as those used for calculating the authenticator. The coefficient acquisition circuit 62 and the quantizer 63 constitute a quantization means.
The correction circuit 64 corrects the decoding result of the decoding circuit 61 according to the transform coefficient quantized by the quantizer 63. The correction circuit 64 constitutes correction means.

図9は復号回路61の内部を示す構成図であり、図において、逆量子化器71は認証子が埋め込まれた信号系列である予測誤差の量子化インデックスを受けると、その量子化インデックスから予測誤差の信号値を復元する。
加算器72は逆量子化器71により復元された予測誤差の信号値と参照画像の信号値を加算して、復号画像の変換係数を出力する。
FIG. 9 is a block diagram showing the inside of the decoding circuit 61. In the figure, when the inverse quantizer 71 receives a quantization index of a prediction error that is a signal sequence in which an authenticator is embedded, prediction is made from the quantization index. Restore the error signal value.
An adder 72 adds the signal value of the prediction error restored by the inverse quantizer 71 and the signal value of the reference image, and outputs a transform coefficient of the decoded image.

逆変換器73は加算器72から出力された復号画像の変換係数を時間領域の画像信号に変換する。したがって、逆変換器73の出力は時間領域で表現された画像信号であり、逆変換器73の出力は一般に実数であるので、四捨五入などによる整数化が施される。また、その結果が規定の数値の範囲を超えた場合には、それを規定の範囲に修正するクリッピングが行われる。逆変換器73の出力は、補正回路64で必要に応じて補正され、認証子を保有した画像信号となる。
記憶回路74は逆変換器73により変換された時間領域の画像信号を記憶する。
変換器75は記憶回路74により記憶された時間領域の画像信号を参照画像の信号値に変換する。
The inverse converter 73 converts the transform coefficient of the decoded image output from the adder 72 into an image signal in the time domain. Therefore, since the output of the inverse transformer 73 is an image signal expressed in the time domain, and the output of the inverse transformer 73 is generally a real number, it is converted into an integer by rounding off or the like. When the result exceeds the specified numerical range, clipping is performed to correct it to the specified range. The output of the inverse converter 73 is corrected as necessary by the correction circuit 64 and becomes an image signal having an authenticator.
The storage circuit 74 stores the time domain image signal converted by the inverse converter 73.
The converter 75 converts the time domain image signal stored in the storage circuit 74 into a reference image signal value.

次に動作について説明する。
復号回路61は、例えば図1や図4の電子透かし装置により認証子が埋め込まれた信号系列を受けると、一定の規則にしたがって、その信号系列を時間領域の信号に復号する。
一方、係数取得回路62は、その認証子が埋め込まれた信号系列を受けると、その信号系列から認証子の計算に用いられた変換係数を復元する。ただし、図9に示すように、復号回路61の加算器72が変換係数を復元して量子化器63に出力する場合には、係数取得回路62は不要である。
Next, the operation will be described.
When receiving the signal sequence in which the authenticator is embedded by the digital watermarking device of FIGS. 1 and 4, for example, the decoding circuit 61 decodes the signal sequence into a time domain signal according to a certain rule.
On the other hand, when the coefficient acquisition circuit 62 receives the signal sequence in which the authenticator is embedded, the coefficient acquisition circuit 62 restores the transform coefficient used for calculating the authenticator from the signal sequence. However, as shown in FIG. 9, when the adder 72 of the decoding circuit 61 restores the transform coefficient and outputs it to the quantizer 63, the coefficient acquisition circuit 62 is unnecessary.

量子化器63は、電子透かし装置において、認証子の計算に用いられたものと同じ特性で、係数取得回路62により復元された変換係数を量子化する。
量子化器63により量子化された変換係数Ywは、復号回路61の復号結果を補正する目標として、補正回路64に与えられる。
The quantizer 63 quantizes the transform coefficient restored by the coefficient acquisition circuit 62 with the same characteristics as those used for calculating the authenticator in the digital watermark apparatus.
The transform coefficient Yw quantized by the quantizer 63 is given to the correction circuit 64 as a target for correcting the decoding result of the decoding circuit 61.

補正回路64は、量子化器63から量子化された変換係数Ywを受けると、その変換係数Ywに応じて復号回路61の復号結果を補正する。
即ち、補正回路64は、復号回路61から出力される画像信号の整数ベクトルX(復号結果)を受けると、この画像信号を変換して量子化したときに、その画像信号が変換係数Ywと一致するように画像信号の整数ベクトルXを修正する。この修正が必要な理由は、復号の過程で整数化やクリッピングの処理が含まれると、その処理で生じる誤差によって、電子透かしとして埋め込まれた認証子の情報が消失する場合があるからである。
When receiving the quantized transform coefficient Yw from the quantizer 63, the correction circuit 64 corrects the decoding result of the decoding circuit 61 according to the transform coefficient Yw.
That is, when the correction circuit 64 receives the integer vector X (decoding result) of the image signal output from the decoding circuit 61, when the image signal is converted and quantized, the image signal matches the conversion coefficient Yw. Then, the integer vector X of the image signal is corrected. The reason why this correction is necessary is that if integer processing or clipping processing is included in the decoding process, the information of the authenticator embedded as a digital watermark may be lost due to an error caused by the processing.

図10は補正回路64の処理内容を示すフローチャートである。
以下、図10を参照して、補正回路64の処理内容を具体的に説明する。
補正回路64は、画像信号の整数ベクトルXが下記の式(18)の条件を満たすか否かを判定する(ステップST11)。
Qw(T(X))=Yw (18)
ここで、T()は変換を表す演算子であり、Qw()は認証子の計算に用いられたものと同一特性の量子化を行う演算子である。
FIG. 10 is a flowchart showing the processing contents of the correction circuit 64.
Hereinafter, the processing content of the correction circuit 64 will be described in detail with reference to FIG.
The correction circuit 64 determines whether or not the integer vector X of the image signal satisfies the condition of the following equation (18) (step ST11).
Qw (T (X)) = Yw (18)
Here, T () is an operator representing transformation, and Qw () is an operator that performs quantization with the same characteristics as those used in the calculation of the authenticator.

補正回路64は、式(18)が成立する場合(ステップST11)、ベクトルXが認証子の情報を保有するので、修正処理を終了する。
しかし、式(18)が成立しない場合(ステップST11)、ベクトルXの補正を実施する(ステップST12)。
ベクトルXの補正は、変換係数Ywを復元した実数ベクトルをXwとするとき、ベクトルXの成分の中で、実数ベクトルXwから最も遠い成分を1だけ、実数ベクトルXwに近づけることによって行われる。ここで、実数ベクトルXwは次式で与えられる。
Xw=T−1(Qw−1(Yw)) (19)
量子化Qwについて、式(12)が成り立つとき、実数ベクトルXwに最も近い整数ベクトルは必ず認証子の情報を保有することを証明できるから、ベクトルXの修正を繰り返すことによって、式(18)を満たす整数ベクトルXを必ず見つけることができる。
When the equation (18) is satisfied (step ST11), the correction circuit 64 ends the correction process because the vector X holds information on the authenticator.
However, when Expression (18) is not satisfied (step ST11), the vector X is corrected (step ST12).
The correction of the vector X is performed by bringing the component farthest from the real vector Xw by 1 closer to the real vector Xw among the components of the vector X, where Xw is the real vector from which the transform coefficient Yw is restored. Here, the real vector Xw is given by the following equation.
Xw = T −1 (Qw −1 (Yw)) (19)
For the quantized Qw, when equation (12) holds, it can be proved that the integer vector closest to the real vector Xw always holds the authenticator information. Therefore, by repeating the correction of the vector X, equation (18) can be obtained. An integer vector X that satisfies can always be found.

以上で明らかなように、この実施の形態4によれば、入力画像に依存して認証子を計算するように構成したので、復号された画像信号に認証子を継承することができる効果を奏する。また、復号ベクトルが認証子を保有するように補正するので、特に、時間領域の信号に復号された画像に認証子を継承することができる効果を奏する。   As apparent from the above, according to the fourth embodiment, since the authentication code is calculated depending on the input image, there is an effect that the authentication code can be inherited in the decoded image signal. . In addition, since the decryption vector is corrected so as to have an authenticator, an effect that the authenticator can be inherited in an image decoded into a time domain signal is obtained.

実施の形態5.
図11はこの発明の実施の形態5による再量子化装置を示す構成図であり、図において、係数取得回路81は例えば図1や図4の電子透かし装置により認証子が埋め込まれた画像信号を受けると、その画像信号から認証子の計算に用いられた変換係数を復元する。なお、係数取得回路81は変換係数取得手段を構成している。
量子化器82は認証子の計算に用いられたものと同じ特性で、係数取得回路81により取得された変換係数を量子化する。なお、量子化器82は第1の量子化手段を構成している。
量子化器83は量子化器82の量子化結果に応じて係数取得回路81により取得された変換係数を量子化する。なお、量子化器83は第2の量子化手段を構成している。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 11 is a block diagram showing a requantization apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In the figure, a coefficient acquisition circuit 81 receives an image signal in which an authenticator is embedded by, for example, the digital watermark apparatus of FIGS. When received, the conversion coefficient used for calculating the authenticator is restored from the image signal. The coefficient acquisition circuit 81 constitutes conversion coefficient acquisition means.
The quantizer 82 quantizes the transform coefficient acquired by the coefficient acquisition circuit 81 with the same characteristics as those used for calculating the authenticator. Note that the quantizer 82 constitutes a first quantizing means.
The quantizer 83 quantizes the transform coefficient acquired by the coefficient acquisition circuit 81 according to the quantization result of the quantizer 82. Note that the quantizer 83 constitutes a second quantizing means.

図12は係数取得回路81の内部を示す構成図であり、図において、逆量子化器91は認証子が埋め込まれた信号系列である予測誤差の量子化インデックスを受けると、その量子化インデックスから予測誤差の信号値を復元する。
加算器92は逆量子化器91により復元された予測誤差の信号値と参照画像の信号値を加算して、復号画像の変換係数を出力する。
FIG. 12 is a block diagram showing the inside of the coefficient acquisition circuit 81. In FIG. 12, when the inverse quantizer 91 receives a quantization index of a prediction error that is a signal sequence in which an authenticator is embedded, Restore the signal value of the prediction error.
The adder 92 adds the signal value of the prediction error restored by the inverse quantizer 91 and the signal value of the reference image, and outputs a decoded image transform coefficient.

逆変換器93は加算器92から出力された復号画像の変換係数を時間領域の画像信号に変換する。
記憶回路94は逆変換器93により変換された時間領域の画像信号を記憶する。
変換器95は記憶回路94により記憶された時間領域の画像信号を参照画像の信号値に変換する。
The inverse converter 93 converts the conversion coefficient of the decoded image output from the adder 92 into a time domain image signal.
The storage circuit 94 stores the time-domain image signal converted by the inverse converter 93.
The converter 95 converts the time domain image signal stored in the storage circuit 94 into a reference image signal value.

次に動作について説明する。
係数取得回路81は、例えば図1や図4の電子透かし装置により認証子が埋め込まれた画像信号を受けると、その画像信号から認証子の計算に用いられた変換係数を復元する。
ただし、入力される画像信号は、符号化された信号系列でもよいし、復号された時間領域の信号でもよい。
Next, the operation will be described.
For example, when the coefficient acquisition circuit 81 receives an image signal in which an authentication code is embedded by the digital watermarking apparatus of FIG. 1 or FIG.
However, the input image signal may be an encoded signal sequence or a decoded time domain signal.

量子化器82は、係数取得回路81から変換係数を受けると、電子透かし装置により認証子の計算に用いられたものと同じ特性で、係数取得回路81により取得された変換係数を量子化する。
量子化器83は、量子化器82により量子化された変換係数Ywを受けると、その変換係数Ywが係数取得回路81により取得された変換係数に保存されるように、その変換係数を量子化する。
即ち、量子化器83は、例えば、下記の式(20)の条件の下で、式(21)のdが最小となるベクトルYを出力するように、係数取得回路81により取得された変換係数を量子化する。
Qw(Qc−1(Y))=Yw (20)
d=|Qc−1(Y)−T(X)| (21)
When the quantizer 82 receives the conversion coefficient from the coefficient acquisition circuit 81, the quantizer 82 quantizes the conversion coefficient acquired by the coefficient acquisition circuit 81 with the same characteristics as those used for calculating the authenticator by the digital watermarking device.
When the quantizer 83 receives the transform coefficient Yw quantized by the quantizer 82, the quantizer 83 quantizes the transform coefficient so that the transform coefficient Yw is stored in the transform coefficient acquired by the coefficient acquisition circuit 81. To do.
That is, for example, the quantizer 83 outputs the transformation coefficient acquired by the coefficient acquisition circuit 81 so as to output the vector Y that minimizes d in the expression (21) under the condition of the following expression (20). Quantize
Qw (Qc −1 (Y)) = Yw (20)
d = | Qc −1 (Y) −T (X) | (21)

以上で明らかなように、この実施の形態5によれば、入力画像に依存して認証子を計算するように構成したので、再符号化した信号系列に認証子を継承することができる効果を奏する。このことは、例えば、MPEGなどで符号化された動画像の一部のフレームを静止画像としてJPEGなどで再符号化する場合などに有用である。   As apparent from the above, according to the fifth embodiment, since the authentication code is calculated depending on the input image, it is possible to inherit the authentication code to the re-encoded signal sequence. Play. This is useful when, for example, a part of a frame of a moving image encoded by MPEG or the like is re-encoded by JPEG or the like as a still image.

上記実施の形態1〜5では、入力信号が画像信号であるものについて示したが、音声信号などのマルチメディアデータに広く適用することができる。   In the first to fifth embodiments, the input signal is an image signal. However, the present invention can be widely applied to multimedia data such as an audio signal.

以上のように、この発明に係る電子透かし装置は、マルチメディアデータが復号されても、その認証機能が失われることがないように電子透かしをマルチメディアデータに埋め込む必要があるものなどに適している。   As described above, the digital watermark device according to the present invention is suitable for a device that needs to embed a digital watermark in the multimedia data so that the authentication function is not lost even if the multimedia data is decoded. Yes.

Claims (14)

入力信号を量子化して、その入力信号の量子化インデックスから認証子を演算し、その認証子を当該量子化インデックスの中に埋め込む署名手段と、その入力信号と参照信号の差分信号を求め、上記署名手段により認証子が埋め込まれた量子化インデックスに応じて当該差分信号を量子化し、その差分信号の量子化インデックスを出力する符号化手段とを備えた電子透かし装置。   The input signal is quantized, an authenticator is calculated from the quantization index of the input signal, a signing means for embedding the authenticator in the quantization index, a difference signal between the input signal and the reference signal is obtained, and An electronic watermarking device comprising: encoding means for quantizing the difference signal according to a quantization index in which an authenticator is embedded by a signature means, and outputting the quantization index of the difference signal. 符号化手段は、入力信号を周波数領域の信号に変換する変換器と、上記変換器から出力された周波数領域の信号と参照信号の差分信号を求める減算器と、署名手段により認証子が埋め込まれた量子化インデックスに応じて上記減算器により求められた差分信号を量子化し、その差分信号の量子化インデックスを出力する量子化器とから構成されていることを特徴とする請求項1記載の電子透かし装置。   The encoding means includes a converter that converts an input signal into a frequency domain signal, a subtractor that obtains a difference signal between the frequency domain signal output from the converter and a reference signal, and an authenticator embedded by a signature means. 2. The electronic apparatus according to claim 1, further comprising: a quantizer that quantizes the difference signal obtained by the subtractor according to the quantization index and outputs a quantization index of the difference signal. Watermarking device. 署名手段は、符号化手段の変換器から出力された周波数領域の信号を量子化し、その周波数領域の信号の量子化インデックスを出力する量子化器と、上記量子化器より出力された量子化インデックスから認証子を演算する認証子演算回路と、上記認証子演算回路により演算された認証子に応じて上記量子化器から出力された量子化インデックスの一部を変調する変調器とから構成されていることを特徴とする請求項2記載の電子透かし装置。   The signing means quantizes the frequency domain signal output from the converter of the encoding means, outputs a quantization index of the frequency domain signal, and the quantization index output from the quantizer An authenticator calculating circuit for calculating an authenticator from the modulator, and a modulator for modulating a part of the quantization index output from the quantizer according to the authenticator calculated by the authenticator calculating circuit. The digital watermarking device according to claim 2, wherein: 署名手段は、量子化器から出力された量子化インデックスを補正し、補正後の量子化インデックスを認証子演算回路及び変調器に出力する補正回路を備えていることを特徴とする請求項3記載の電子透かし装置。   4. The signature means comprises a correction circuit that corrects the quantization index output from the quantizer and outputs the corrected quantization index to the authenticator operation circuit and the modulator. Digital watermarking device. 署名手段の量子化器は、符号化手段の量子化器の量子化特性に依存して量子化特性が設定されていることを特徴とする請求項3記載の電子透かし装置。   4. The digital watermarking apparatus according to claim 3, wherein the quantizer of the signing unit has a quantization characteristic set depending on the quantization characteristic of the quantizer of the encoding unit. 変調器は、量子化器から出力された量子化インデックスのうち、変調に伴う影響が少ない部分を変調することを特徴とする請求項3記載の電子透かし装置。   4. The digital watermarking apparatus according to claim 3, wherein the modulator modulates a portion of the quantization index output from the quantizer that is less affected by the modulation. 符号化手段は、入力信号を周波数領域の信号に変換する変換器と、上記変換器から出力された周波数領域の信号と参照信号の差分信号を求める減算器と、上記減算器により求められた差分信号を量子化し、その差分信号の量子化インデックスを出力する量子化器と、署名手段により認証子が埋め込まれた量子化インデックスに応じて上記量子化器から出力された量子化インデックスを修正する修正回路とから構成されていることを特徴とする請求項1記載の電子透かし装置。   The encoding means includes a converter for converting an input signal into a frequency domain signal, a subtractor for obtaining a difference signal between the frequency domain signal output from the converter and a reference signal, and a difference obtained by the subtractor. A quantizer that quantizes the signal and outputs the quantization index of the difference signal, and a modification that corrects the quantization index output from the quantizer according to the quantization index in which the authenticator is embedded by the signature means 2. The digital watermarking apparatus according to claim 1, wherein the electronic watermarking apparatus comprises a circuit. 署名手段は、符号化手段の量子化器から出力された量子化インデックスを復号して差分信号を出力する逆量子化器と、上記逆量子化器から出力された差分信号と参照信号を加算する加算器と、上記加算器から出力された加算信号を量子化し、その加算信号の量子化インデックスを出力する量子化器と、上記量子化器から出力された量子化インデックスから認証子を演算する認証子演算回路と、上記認証子演算回路により演算された認証子に応じて上記量子化器から出力された量子化インデックスの一部を変調する変調器とから構成されていることを特徴とする請求項7記載の電子透かし装置。   The signing means decodes the quantization index output from the quantizer of the encoding means and outputs a difference signal, and adds the difference signal output from the inverse quantizer and the reference signal. An adder, a quantizer that quantizes the addition signal output from the adder and outputs a quantization index of the addition signal, and an authentication that calculates an authenticator from the quantization index output from the quantizer And a modulator that modulates a part of a quantization index output from the quantizer according to an authenticator calculated by the authenticator arithmetic circuit. Item 8. The electronic watermarking device according to Item 7. 署名手段は、量子化器から出力された量子化インデックスを補正し、補正後の量子化インデックスを認証子演算回路及び変調器に出力する補正回路を備えていることを特徴とする請求項8記載の電子透かし装置。   9. The signature means includes a correction circuit that corrects the quantization index output from the quantizer and outputs the corrected quantization index to the authenticator operation circuit and the modulator. Digital watermarking device. 署名手段の量子化器は、符号化手段の量子化器の量子化特性に依存して量子化特性が設定されていることを特徴とする請求項8記載の電子透かし装置。   9. The digital watermarking apparatus according to claim 8, wherein a quantization characteristic of the quantizer of the signature unit is set depending on a quantization characteristic of the quantizer of the encoding unit. 変調器は、量子化器から出力された量子化インデックスのうち、変調に伴う影響が少ない部分を変調することを特徴とする請求項8記載の電子透かし装置。   9. The digital watermarking apparatus according to claim 8, wherein the modulator modulates a portion of the quantization index output from the quantizer that is less affected by the modulation. 電子透かし装置により認証子が埋め込まれた信号を受けると、その信号の変換係数を取得し、その変換係数を量子化して量子化インデックスを出力する量子化手段と、上記量子化手段より出力された量子化インデックスから認証子を演算する認証子演算手段と、上記量子化手段から出力された量子化インデックスに埋め込まれている認証子を検出する認証子検出手段と、上記認証子検出手段により検出された認証子と上記認証子演算手段により演算された認証子を比較する比較手段とを備えた認証処理装置。   When a signal with an authenticator embedded is received by the digital watermarking device, the transform coefficient of the signal is obtained, the quantizer that quantizes the transform coefficient and outputs a quantization index, and is output from the quantizer Authenticator computing means for computing an authenticator from the quantized index, authenticator detecting means for detecting an authenticator embedded in the quantized index output from the quantizing means, and detected by the authenticator detecting means. An authentication processing apparatus comprising: a authenticator that compares the authenticator calculated by the authenticator calculating means; 電子透かし装置により認証子が埋め込まれた信号を受けると、その信号を復号する復号手段と、その信号の変換係数を取得し、その変換係数を量子化する量子化手段と、上記量子化手段により量子化された変換係数に応じて上記復号手段の復号結果を補正する補正手段とを備えた復号処理装置。   Upon receiving the signal with the authenticator embedded by the digital watermarking device, the decoding means for decoding the signal, the conversion coefficient of the signal, the quantization means for quantizing the conversion coefficient, and the quantization means A decoding processing apparatus comprising correction means for correcting a decoding result of the decoding means in accordance with a quantized transform coefficient. 電子透かし装置により認証子が埋め込まれた信号を受けると、その信号の変換係数を取得する変換係数取得手段と、上記変換係数取得手段により取得された変換係数を量子化する第1の量子化手段と、上記第1の量子化手段の量子化結果に応じて上記変換係数取得手段により取得された変換係数を量子化する第2の量子化手段とを備えた再量子化装置。   When a signal with an authenticator embedded therein is received by the digital watermarking apparatus, a transform coefficient acquisition unit that acquires a transform coefficient of the signal, and a first quantization unit that quantizes the transform coefficient acquired by the transform coefficient acquisition unit And a second quantization means for quantizing the transform coefficient acquired by the transform coefficient acquisition means in accordance with the quantization result of the first quantization means.
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