WO2003051034A1

WO2003051034A1 - Procede d'insertion et d'extraction d'informations electroniques, dispositif d'insertion et d'extraction d'informations electroniques et programmes associes

Info

Publication number: WO2003051034A1
Application number: PCT/JP2001/010904
Authority: WO
Inventors: Satoshi Kanai; Tatsuhide Nakane; Naoko Kurisaki; Ikuhiro Kitamura
Original assignee: Kokusai Kogyo Co., Ltd.
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2003-06-19
Also published as: EP1458177A1; US7891006B2; EP1458177A4; AU2002222622A1; US20090003602A1; US20050018846A1; JP3935078B2; CA2438716A1; US7370363B2; JPWO2003051034A1

Description

明細書

電子情報埋め込み方法及びその抽出方法、電子情報埋め込み装置及びその抽出装置、並びにそのプログラム技術分野

本発明は、 3次元計測に基づいて得られたオリジナルランダム点データ群 ( 3次元点群データ）を情報管理するための方法及びその装置に関し、特に、レーザ 3次元計測によつて地球表面を計測して得られた 3次元点群デ一夕の不正使用を防止するために、電子情報を電子透かしデータとして埋め込む際に用いられる方法及び装置に関する。背景技術

一般に、偽造又は不正使用を防止するため、印刷物上に多数の微細要素からなるパターンを埋め込んで、そのパターンで形成される情報を利用して、不正使用の検出を行うことが行われている。さらに、ベクトル形式（ベクタ —型）で記述された地図データに対する不正使用を防止するため、地図デ一夕に不正利用防止用の情報（埋め込み情報）を埋め込むことが行われており、ベクタ一型で記述された 2次元又は 3次元の地図デ一夕においては、面を構成するポリゴンに対して埋め込み情報を埋め込んでいる。例えば、地図デ一タを三角形ポリゴンの集合で構成して、これら三角形ポリゴンをさらに 4つの三角形に分割し、その間に構成される三角形（どの三角形ポリゴンの頂点も含まない三角形）に電子透かしデ一夕を埋め込みデ一夕として埋め込む方法が知られている。そして、この方法を用いると、ベクター型で記述された地図デー夕に影響を与えることなく、電子透かしデータを取り除くことが困難となる。

一方、特開 2 0 0 1 _ 1 6 0 8 9 7公報には、ベクタ一型で記述された地図データに不正利用防止用の埋め込み情報を埋め込むことが記載されている。ここでは、オブジェクトの構成点の座標列を示す地図図形情報及びオブジェクトの種別を管理するレイヤ情報に、埋め込み基準レイヤと埋め込み参照レィャを設定したものを入力して、同一の意味のある領域に存在するオブジェクトペアであって、それらが構成する領域内に他のオブジェクトが無いものを埋め込み基準オブジェクトペアとして選別する。そして、埋め込み基準ォブジェクトペアに対して、埋め込み箇所を発見されにくいものを選択して、その存在位置及び Z又は形状特徴に基づいて新たに埋め込むオブジェクト情報を算出し、このオブジェクト情報に合わせて埋め込み密度に応じて新たなオブジェクトを埋め込んでいる。

ところで、近年、所謂レーザ 3次元計測によって地球表面（地表面）を計測して、地表面のデータをオリジナルランダム点デ一夕群として得て、これらオリジナルランダム点群データから地図データを得ることが行われている。例えば、航空機から地上に向けてパルスレ一ザビームを照射して、地表面の空間座標を得る。この際、航空機の空間位置は、地上に設けられた G P S基準局と航空機に搭載された G P S受信機によって求め、航空機の姿勢は三軸ジャィロスコープによって求める。

なお、 1パルス毎の地表座標は、前述のようにして求めた航空機の空間位置及び姿勢に応じて、レーザミラー射角度及びその斜距離によってレ一ザビ —ム反射点の X , y , 及び z座標として求められることになる。

上述のようにして得られた地表座標は単に地表面のランダム点群データであるので、このランダム点群デ一夕を処理して地図データを生成するようにしている。

上述のようなオリジナル点群デ一タは、単に空間的に離散している点群デ一夕であるので、相互に関係を持っておらず、しかも属性も備えていない。つまり、オリジナル点群デ一夕は単に X , y , 及び zの座標値を示しているだけである。従って、上述のようなベクター型地図データに対して電子透かしデータを埋め込む手法を用いることができず、不正にオリジナルランダム点群データを用いて地図データを生成されてしまうことになる。

しかも、精度誤差の範囲で、オリジナルランダム点群デ一夕に対して乱数に応じて電子透かしデータを埋め込んだ場合には、オリジナルランダム点群データを再現することが困難となってしまう。また、オリジナルランダム点群データを部分的に間引いて、電子透かしデータを埋め込んだ場合には、不正使用を防止することが難しいという課題がある。発明の開示

本発明の目的は、オリジナルランダム点群データの不正使用を防止することのできる電情報埋め込み方法、電子情報の埋め込みに用いられる装置、及びプログラムを提供することにある。

本発明の他の目的は、電子情報が埋め込まれたオリジナルランダム点群デ一夕から電子情報を抽出するための電子情報抽出方法、電子情報の抽出に用いられる装置、及びプログラムを提供することにある。

本発明によれば、レーザ 3次元計測に応じて得られたオリジナルランダム点群デ一夕に電子情報を電子透かしデータとして埋め込む際に用いられる電子情報埋め込み方法であつて、前記ォリジナルランダム点群デ一夕について離散フーリエ変換を行ってフーリエ係数列を求める第 1のステップと、前記電子透かしデータに応じて前記フ一リエ係数列を変更して透かし入りフーリェ係数列とする第 2のステップと、前記透かし入りフ一リェ係数列を逆離散フーリエ変換して該逆離散フーリエ変換に応じて透かし入り点群データを得る第 3のステップとを有することを特徴とする電子情報埋め込み方法が得られる。

ここでは、前記第 1のステップは、前記オリジナルランダム点群データが規定された X— y面領域を予め規定された小領域に分割して該小領域毎に含まれる点群を生成する第 4のステップと、前記点群毎にその x， y座標値を前記点群の重心が原点となるようにオフセットしてオフセット点群に変換する第 5のステップと、前記オフセット点群毎に前記離散フーリエ変換を行つてフーリエ係数列を求める第 6のステップとを有している。

また、前記第 3のステップは、前記透かし入りフーリエ係数列を逆離散フ一リエ変換して透かし入り複素数列を生成する第 7のステップと、該透かし入り複素数列について埋め込みに起因する座標値誤差のトレランスを満たす最適透かし埋め込み強度を求める第 8のステップと、前記最適埋め込み強度に基づいて前記フーリエ係数列を再度変更して透かし入りフーリエ係数列とする第 9のステップと、該透かし入りフーリエ係数列を逆オフセットして前記透かし入り点群データとする第 1 0のステップとを有している。

さらに、本発明では、前述のようにして得られた透かし入り点群データから前記電子透かしデータを抽出する際、前記オリジナルランダム点群データと前記透かし入り点群データとを対応付けてそれぞれ離散型フ一リェ変換を行って第 1及び第 2のフーリエ係数列を求める第 1 1のステップと、前記第 1及び前記第 2のフーリエ係数列を比較して前記電子透かしデータを抽出する第 1 2のステップとを有することを特徴とする電子情報抽出方法が得られる。

ここでは、前記第 1 1のステップは、前記オリジナルランダム点群データが規定された X— y面領域を予め規定された小領域に分割して該小領域毎に含まれる小領域点群を生成する第 1 3のステップと、前記小領域点群毎に該小領域点群の頂点と最短距離にある頂点を最短距離頂点として前記透かし入り点群データから探索して前記オリジナルランダム点群デ一夕と前記透かし入り点群デ一夕との対応付けを行う第 1 4のステップとを有している。例えば、前記第 1 4のステップは、前記透かし入り点群データに対する 2 一 d木を生成する第 1 5のステップと、前記小領域点群の頂点位置と埋め込みトレランスとによって規定される問い合わせ領域を設定して前記 2— d木内から前記問い合わせ領域に含まれる前記透かし入り点群データを探索して前記オリジナルランダム点群データと前記透かし入り点群データとの対応付けを行う第 1 6のステップとを有している。

また、本発明によれば、レーザ 3次元計測に応じて得られたオリジナルランダム点群データに電子情報を電子透かしデ一夕として埋め込む際に用いられる電子情報埋め込み装置であつて、前記ォリジナルランダム点群データに 4

5

ついて離散フーリエ変換を行ってフーリエ係数列を求める離散フーリエ変換手段と、前記電子透かしデータに応じて前記フーリェ係数列を変更して透かし入りフーリェ係数列とする変更手段と、前記透かし入りフ一リェ係数列を逆離散フーリェ変換して該逆離散フーリェ変換に応じて透かし入り点群デー夕を得る透かし入り点群デー夕生成手段とを有することを特徴とする電子情報埋め込み装置が得られる。

ここでは、前記離散フーリエ変換手段は、前記オリジナルランダム点群デ —夕が規定された X— y面領域を予め規定された小領域に分割して該小領域毎に含まれる点群を生成する分割手段と、前記点群毎にその x， y座標値を前記点群の重心が原点となるようにオフセットしてオフセット点群に変換するオフセット手段と、前記オフセット点群毎に前記離散フーリエ変換を行つてフーリェ係数列を求めるフーリェ係数生成手段とを有している。

さらに、前記透かし入り点群データ生成手段は、前記透かし入りフーリエ係数列を逆離散フーリエ変換して透かし入り複素数列を生成する複素数列生成手段と、該透かし入り複素数列について埋め込みに起因する座標値誤差のトレランスを満たす最適透かし埋め込み強度を求める透かし埋め込み強度算出手段と、前記最適埋め込み強度に基づいて前記フーリエ係数列を再度変更して透かし入りフ一リエ係数列とする再変更手段と、該透かし入りフーリエ係数列を逆オフセットして前記透かし入り点群データとする逆オフセッ卜手段とを有している。

さらに、本発明によれば、上述のようにして得られた透かし入り点群デー夕から前記電子透かしデータを抽出する際、前記オリジナルランダム点群デ一夕と前記透かし入り点群データとを対応付けてそれぞれ離散型フーリェ変換を行つて第 1及び第 2のフ一リェ係数列を求めるフ一リェ係数生成手段と、前記第 1及び前記第 2のフーリェ係数列を比較して前記電子透かしデータを抽出する抽出手段とを有することを特徴とする電子情報抽出装置が得られる。ここでは、前記フーリエ係数生成手段は、前記オリジナルランダム点群デ一夕が規定された X— y面領域を予め規定された小領域に分割して該小領域毎に含まれる小領域点群を生成する分割手段と、前記小領域点群毎に該小領域点群の頂点と最短距離にある頂点を最短距離頂点として前記透かし入り点群データから探索して前記オリジナルランダム点群デ一夕と前記透かし入り点群データとの対応付けを行う対応付け手段とを有している。

例えば、前記対応付け手段は、前記透かし入り点群データに対する 2— d 木を生成する 2— d木生成手段と、前記小領域点群の頂点位置と埋め込みトレランスとによって規定される問い合わせ領域を設定して前記 2— d木内から前記問い合わせ領域に含まれる前記透かし入り点群データを探索して前記オリジナルランダム点群データと前記透かし入り点群データとの対応付けを行う頂点間対応付け手段とを有している。

加えて、本発明によれば、レーザ 3次元計測に応じて得られたオリジナルランダム点群データに電子情報を電子透かしデータとして埋め込む際に電子計算機で用いられる電子情報埋め込みプログラムであって、前記オリジナルランダム点群デ一夕について離散フーリェ変換を行ってフーリェ係数列を求める第 1の手続きと、前記電子透かしデータに応じて前記フーリエ係数列を変更して透かし入りフーリェ係数列とする第 2の手続きと、前記透かし入りフーリエ係数列を逆離散フ一リェ変換して該逆離散フ一リエ変換に応じて透かし入り点群データを得る第 3の手続きとを有することを特徴とする電子情報埋め込みプログラムが得られる。

ここでは、前記第 1の手続きは、前記オリジナルランダム点群データが規定された X— y面領域を予め規定された小領域に分割して該小領域毎に含まれる点群を生成する第 4の手続きと、前記点群毎にその x， y座標値を前記点群の重心が原点となるようにオフセットしてオフセット点群に変換する第 5の手続きと、前記オフセッ卜点群毎に前記離散フーリエ変換を行ってフーリエ係数列を求める第 6の手続きとを有している。

また、前記第 3の手続きは、前記透かし入りフーリエ係数列を逆離散フ一リェ変換して透かし入り複素数列を生成する第 7の手続きと、該透かし入り複素数列について埋め込みに起因する座標値誤差のトレランスを満たす最適透かし埋め込み強度を求める第 8の手続きと、前記最適埋め込み強度に基づいて前記フーリエ係数列を再度変更して透かし入りフーリエ係数列とする第 9の手続きと、該透かし入りフーリエ係数列を逆オフセットして前記透かし入り点群データとする第 1 0の手続きとを有している。

さらに、本発明によれば、前述のようにして得られた透かし入り点群デ一夕から前記電子透かしデータを抽出する際、前記オリジナルランダム点群デ —夕と前記透かし入り点群データとを対応付けてそれぞれ離散型フーリェ変換を行って第 1及び第 2のフーリエ係数列を求める第 1 1の手続きと、前記第 1及び前記第 2のフーリェ係数列を比較して前記電子透かしデータを抽出する第 1 2の手続きとを有することを特徵とする電子情報抽出プログラムが得られる。

ここでは、前記第 1 1の手続きは、前記オリジナルランダム点群データが規定された X— y面領域を予め規定された小領域に分割して該小領域毎に含まれる小領域点群を生成する第 1 3の手続きと、前記小領域点群毎に該小領域点群の頂点と最短距離にある頂点を最短距離頂点として前記透かし入り点群デ一夕から探索して前記ォリジナルランダム点群データと前記透かし入り点群データとの対応付けを行う第 1 4の手続きとを有している。

例えば、前記第 1 4の手続きは、前記透かし入り点群データに対する 2— d木を生成する第 1 5の手続きと、前記小領域点群の頂点位置と埋め込みトレランスとによって規定される問い合わせ領域を設定して前記 2— d木内から前記問い合わせ領域に含まれる前記透かし入り点群データを探索して前記オリジナルランダム点群デ一タと前記透かし入り点群データとの対応付けを行う第 1 6の手続きとを有している。図面の簡単な説明

第 1図は 3次元レーザ計測による地表面の計測を説明するための図である。第 2図は 3次元レーザ計測によって得られたデータから透かし入り点群を得る際の手法を説明するためのフローチャートである。第 3図は電子透かし埋め込みについて説明するためのフローチヤ一トである。

第 4図はォリジナルランダム点群データの一例を示す図である。

第 5図は透かしデータの抽出を説明するためのフローチャートである。発明を実施するための最良の形態以下本発明について図面を参照して説明する。

第 1図を参照して、地球表面（例えば、地表面）に関するオリジナルランダム点群デ一夕を得る際には、まず、地球表面の 3次元計測が行われる。地球表面の 3次元計測に当たっては、例えば、レーザ 3次元計測が用いられる。

3次元レーザ計測を行う際には、航空機 1 1をオリジナルランダム点群デー夕を収集すべき地域（地区）上を飛行させる。航空機 1 1にはレーザスキヤナ（航空機搭載型レーザスキャナ：図示せず)、 G P S受信機（図示せず)、及びジャイロスコープ（I MU：図示せず）が搭載されている。

第 2図も参照して、レーザ 3次元計測（ステップ S 1 ) では、航空機搭載型レーザスキャナから地上（地表面） 1 2に向けてパルスレーザビームを照射して、地表面 1 2からの反射パルスをパルスリターンとして受け、パルスレーザビームの照射時刻とパルスリターンを受けた時刻との時間差に応じて地表面 1 2までの距離（z ) を計測して距離デ一夕を得る。このパルスレーザビームの照射は予め規定された時間間隔で行われる結果、地表面は離散的な点として規定されることになる。この際、レーザスキャナのスキャンミラ一の回転は 1軸（航空機 1 1の飛行方向に直交する）であり、飛行方向がもう一つの走査軸となって、面的にデータが取得されることになる。そして、 I MUは 1パルス毎にレーザ照射角度をミラ一回転角及びその傾き角度に基づいて求める。

さらに、別に地上において、レーザスキャナ（地上据え置き型レーザスキャナ）を用いて地表面のデ一夕を取得する。このレ一ザスキャナではスキヤンミラ一の回転軸は 2軸で放射状にしかも面的にデータが得られることになる。

一方、 G P S電波に応じて基準点測量が行われる（ステップ S 2 )。つまり、航空機 1 1の空間位置は、地上に設けられた G P S基準局 1 3、 G P S受信機、及び I MUによって計測される。その後、レーザ 3次元計測によって得られたデータ（スキャンポイントデ一夕）と基準点測量とによって得られたデータとに基づいてスキャンボイントデータを測地座標データへ変換してォリジナルランダム点群データを得る（ステップ S 3 )。つまり、 1パルス毎に地表面 1 2におけるレーザビーム反射点の x， y , z (高さ： H) 座標を求めて、オリジナルランダム点群データとする。

そして、上述のォリジナルランダム点群データに電子透かしデータを埋め込み（ステップ S 4 )、透かし情報（データ）埋め込み済み 3次元空間座標点群として出力する（ステップ S 5 )。なお、ステップ S 3〜S 5はコンピュー夕（図示せず）によって行われる。つまり、コンピュータはステップ S 3を行う測:地座標変換部、ステップ S 4を行う電子透かし埋め込み部、及びステップ S 5を行う透かし入り点群出力部を少なくとも有しており、測地座標変換部では、スキャンボイントデ一夕と基準点測量データとを読み込んでオリジナルランダム点群データを生成する。

ここで、第 3図を参照して、電子透かし埋め込み部の動作について説明する。

図示の例では、電子透かし埋め込み部は、小領域分割部、座標値オフセット部、離散フーリエ変換部、フーリエ係数列変更部、逆離散フーリエ変換部、埋め込み強度自動調整部、及び逆オフセット部を有している。

電子透かしデータ埋め込み処理の際には、前述の測地座標変換部からオリジナルランダム点群データ（以下単にオリジナル点群と呼ぶ） Vが小領域分割部に与えられるとともに別に入力装置（図示せず）等から小領域 x， y方向サイズ D _x， D _yが小領域分割部に与えられる。

ここでは、オリジナル点群 Vは • ={ = (

で表されるものとする。

v_i:頂点 3次元座標， N: 全頂点数.

參 D_x, D_y ：分割小領域の； c, 方向サイズ（標準値 D_x = 100[m]， D_y = 100[m] )

小領域分割部では、まず、オリジナル点群の小領域への分割を行う（ステップ A 1)。第 4図に示すように、オリジナル点群 Vが定義されている X— y 面内の矩形領域を、 D_x， D_yのサイズ（寸法）を有する小領域 Aaに均等に分割して（等分割）、小領域 A a毎に含まれる点群 V_aを生成する。そして、この点群 V_aは座標オフセット部に与えられる。 v= jv_a (l)

L_A ：全小領域数

なお、第 4図において、その下辺及び右辺のように、 X方向及び y方向へ分割した際、その最終端では、 D_x， D_yよりも小さいサイズの小領域（この領域に含まれる点群を V"とする）が形成されることもある。

座標オフセット部では、小領域内の点群の X, y座標値のオフセットを行う（ステップ A 2)。ここでは、各小領域の点群 V_aの X, y座標値を、 V_a の重心が原点となるようにオフセットした点群へ変換する。つまり、オフセット点群。は、

va = ν,·ΕΚ_α, 0≤ ≤|Κ_β|-ΐ}

(2)

μ_αχ,μ_αγ：点群 ΤΖ。の重心点 y座標値

上述のオフセット処理によって、オリジナル点群 Vの X， y座標値の絶対値が大きい場合に、埋め込み処理で用いられる浮動小数点演算における丸め誤差の影響を減少させることができる。

このオフセット点群は離散フーリェ変換部及び埋め込み強度自動調整部に与えられ、一方、小領域重心点 _ax， /_ayは逆オフセット部に与えられる。

離散フーリエ変換部は、オフセット点群に対して離散フーリエ変換（D FT) を行う（ステップ A 3)。ここでは、まず、オフセット点群 _flに含まれる点の x， y座標値から、式（4) で示す複素数列 {c_k} を生成する。

ck =¾+ί*¾ ，， ) Ε ' 0≤ ≤|。|— 1 (4)

i：虚数単位

次に、複素数列 {c_k} を式（5) に基づいて、離散フーリエ変換部は、離散フーリエ変換して，フーリエ係数列 {C,} を求める。

C, ,1 = 0,1, .,·... ,\V_a\-l (5)

そして、このフーリエ係数列 {C,} はフーリエ係数列変更部に与えられる。フーリエ係数列変更部には電子透かしデータビット列 B及び埋め込み強度初期値 P_ini._tが与えられており、フーリエ係数列変更部では、電子透かしデー夕ビット列 B及び埋め込み強度初期値 P i _n i _tに応じてフ一リェ係数列 {C ,} を変更する（ステップ A 4)。

ここで、電子透かしデー夕ビット列 Bは

• B= {b_me {0, 1} I 1く mく N_b} で表される。

• N_b：透かしデータビット長

• P _{i n i t} ：透かし埋め込み強度初期値（標準値 P _{ίη ί t} = 5000) つまり、電子透かしデータビット列 B= {b_me {0, 1} I l≤m≤N_b} 及び埋め込み強度初期値 p _{; n}； _tを用いて、フーリェ係数列変更部は、式（ 6 ) に従ってフーリエ係数列 {CJ を変更して、変更後フーリエ係数列 {C' ,} を生成する。

' ¹ \ \CI\-P =1の時）

なお、直流成分を表す係数 C。は透かしデータによって変更しない。従つて、この小領域 A a内に埋め込み可能な透かしビット長さは、 I V_a I— 1 (ビット）となる。また、埋め込み強度 pの値は、 1回目の埋め込みの際には、； p— p _{i n i t}と定め、 2回目の埋め込みの際には、 p— p。_{p t}と定める。この際、透かしビット長 N_bと小領域への埋め込み可能ビット長 i V_a I— 1との関係に基づいて次の規則を適用される。

i ) N_b< I V_a I一 1の場合

透かしビットを反復して埋め込み，〇ぃ C₂, C_{IVa l}— iのフーリエ係数全ての値を前述の式（6) で変更する。

i) N_b> I V_a 1 _ 1の場合

透かしビットの先頭から I V_a 1— 1ピット分のみを埋め込み，それ以降のビットについては埋め込みを行わない。

上述の変更後フーリエ係数列 {C' つまり、透かし入りフ一リエ係数列 {C' ,} は逆離散フーリエ変換部に与えられ、逆離散フーリエ変換部では、変更後フーリエ係数列 {C' に対して逆離散フーリエ変換（ I DF T) を行う（ステップ A5)。つまり、逆離散フーリエ変換部では、透かし入りフーリエ係数列 {C , } に対して、式 (7) の逆フーリエ変換を行って、電子透かしによって変更された複素数列 {c' _k} を生成する。

この複素数列 {c ' _k} は、埋め込み強度自動調整部に与えられる。埋め込み強度自動調整部には、前述のオフセット点群。及び埋め込みトレランスてが与えられており、埋め込み強度自動調整部では、埋め込みトレランスてを考慮して、埋め込み強度を自動調整する（ステップ A6)。

• て： x， y方向の埋め込みトレランス（標準値て =0. 3[m]) つまり、埋め込み強度自動調整部では、変更後複素数列 {c ' _k} に基づいて透かし入り点群デ一夕の座標値を知り、透かし埋め込み前の点群の頂点 =( , ¾) (E )と埋め込み後の点群^の頂点

v_k' = (x_k' ,y_k' ,z_k) (e^')との間において、 X方向と y方向のうちの最大誤差を E,-とし，その最大誤差を与える頂点番号を求める。即ち、

となる。

ここで，埋め込みによって生ずる x, y方向の頂点座標値誤差のス（許容値）をて，このトレランスを満たす最適な埋め込み強度を！)。 _ptとすると、式（9) に示す比例関係が成り立つ.

従って，式（9) から、埋め込み誤差のトレランスてを満たす最適な透かし埋め込み強度 P。_p ま、

一 τ

Popt ― ,-, Pinit (1 0) となる。そして、この最適な透かし埋め込み強度 P。_{p t}は、フ一リエ係数列変更部にフィードバックされる。

フーリェ係数列変更部では、最適埋め込み強度]?。 _{p t}を用いてフ一リェ係数を変更し、逆フーリエ変換部ではその変更結果に応じて逆フーリエ変換を再度実行する。つまり、前述のようにして求めた最適埋め込み強度 P。_{p t}を用いて、前述のステップ A 4及び A 5を再度実行して、電子透かし入りオフセット点群 _e を生成する。

電子透かし入りオフセット点群は逆オフセット部に与えられる。前述のように、逆オフセット部には、小領域重心点 _ax, _ayが与えられており、逆オフセット部は、 x， y座標値の逆オフセットを行って透かし入り点群デ —夕 V' _aを生成する（ステップ A 7)。ここでは、前述の式（2) の逆操作を行って、つまり、逆オフセットを式（1 1) に基づいて行って、透かし入り点群から透かし入り点群 V ' _aを求める。

^' = {^^ =^ + ^^^,0], ν^ , 0_{≤ ≤}| ト l} (1 1) '上述のようにして、電子透かし埋め込み部では、各小領域毎に処理を行い、最終的に透かし入り点群 V，を生成する。この透かし入り点群は、透かし入り点群出力部によつて透かし情報埋め込み済み空間 3次元座標点群としてフアイルに出力される。

第 5図を参照して、透かし入り点群データ V' から透かしデータを抽出する場合について説明する。ここでは、コンピュータは透かしデ一夕抽出部を有しており、透かしデータ抽出部には点群小領域分割部、頂点間対応付け部、離散フーリエ変換部、及び透かしビット列抽出部が備えられている。

いま、オリジナル点群 Vを、

• V = {v_t = {x y^z^ER³ I 0≤ ί≤ N -1 } とし、透かし入り点群 V，を、

• v'= ; = ；， ;' z;)eR³|o _≤N-i}とする。

この際、前述の D_x， D_y (分割小領域の x， y方向サイズ）及びて（X, y方向の埋め込みトレランス）は電子透かしデータ埋め込みの際と同一の値を用いる。

まず、オリジナル点群 V及び小領域 X, y方向サイズ D_x, D_yが点群小領域分割部に与えられ、点群小領域分割部はオリジナル点群 Vを小領域に分割する（ステップ A 8)。

前述の透かし埋め込み時に指定した分割小領域の X， y方向サイズ D _x, D_yの値を用いて、埋め込み時と同様にしてオリジナル点群 Vを小領域に分割して、領域毎に点群 V_aを求める。 - なお、透かし入り点群 V' は分割を行うことなく、そのまま保存される。小領域内点群 Vは頂点間対応付け部に与えられる。この頂点間対応付け部には、前述の埋め込みトレランスて及び透かし入り点群 V' が与えられており、頂点間対応付け部では、小領域内点群 Vと透かし入り点群 V' との頂点間の対応づけを行って小領域内透かし入り点群 V' _aを出力する（ステップ A9)。

例えば、頂点間対応付け部では、各小領域群 V_a毎に点群 V_a内の頂点 (eV_a) と最短距離にある頂点を透かし入り点群 V' から探索して、この探索の結果得られた頂点を、頂点 _{V i}に対応付けられた透かし入り頂点 v' ； (eV) として採用する。上述の対応付けにおいて、点群 V' は極めて多数の頂点を含む関係上、総当たりで最短頂点を探索すると、点数の二乗のオーダーで探索時間が必要となる。このため、図示のように、 2— d木生成部を備えて、前処理として透かし入り点群 V' に対する 2— d木を生成するようにしてもよい（ステップ A 1 0)。そして、透かし入り点群 V' の代わりに、透かし入り点群の 2— d 木を頂点間対応付け部に与えるようにしてもよい。

そして、オリジナル点群内の頂点 V i (eV_a) の位置と埋め込みトレランスてとによって定まる微小な問い合わせ領域を設定して、 2一 d木内から問い合わせ領域に含まれる透かし入り頂点群を高速に探索して、これらの中だけで総当たりによって最短頂点を探索する。これによつて、オリジナル点群 V i (eV_a) と透かし入り頂点 v' ； (ev') との対応付け処理を効率化することができる。

このようにして、小領域に含まれるォリジナル点群 V _aに透かし入り点群 V _aを対応付けた後、離散フーリエ変換部では、オリジナル点群 V_a及び透かし入り点群 V' _aに対して DFTを実行する（ステップ A 1 1)。オリジナル点群及びこれに対応づけられた透かし入り点群に、埋め込み時と同様にして、式（4) 及び（5)で示す D FTを行って、それぞれフ一リエ係数列 {C ,} 及び {C' ,} を求める。

そして、透かしビット列抽出部では、フーリエ係数列 {(：,} 及び透かし入りフーリエ係数列 {C' , } に応じて電子透かしデータの抽出を行う（ステツプ A 1 2)。つまり、上述のようにして得られたフーリエ係数列 {C ,} 及び { C ' , } を比較して、埋め込まれた透かしデータのビット列 5 = ·|ζ„Ε{θ,ΐ}|ΐ_≤〃_Ζ≤^}を式（1 2) に基づいて抽出する。

0 (C/ -Q _≥0)

b, (1 2)

:|c;H^c/|く⁰)

このようにして、埋め込まれた透かしビット列 5 = {b_m e{0, l}| 1≤ m≤ N_¾ }を式（1 2) に基づいて抽出して、別に管理していたオリジナルの透かしビット列と比較する。この比較結果に基づいて透かし入り点群データがォリジナル点群データから生成されたものであるかを判定する。産業上の利用可能性

このようにして、本発明では、オリジナルランダム点群データに電子透かしデー夕を埋め込んで、ォリジナルランダム点群デ一夕の不正使用を防止することができる。さらに、上述のようにして、電子透かしデ一夕を、透かし入り点群データから抽出して、別に管理しているオリジナルの電子透かしデ一夕と比較するようにしたから、その結果に応じて透かし入り点群データがォリジナル点群デ一夕から生成されたものであるかを判定することができる。つまり、オリジナルランダム点群データの同一性を判定することもできる。

Claims

請求の範囲

1 . 3次元計測に応じて得られたオリジナルランダム点群データに電子情報を電子透かしデータとして埋め込む際に用いられる電子情報埋め込み方法であって、前記オリジナルランダム点群データについて離散フーリエ変換を行ってフーリエ係数列を求める第 1のステップと、前記電子透かしデ一夕に応じて前記フーリエ係数列を変更して透かし入りフーリエ係数列とする第 2 のステップと、前記透かし入りフーリェ係数列を逆離散フ一リェ変換して該逆離散フーリェ変換に応じて透かし入り点群データを得る第 3のステツプとを有することを特徴とする電子情報埋め込み方法。

2 . 前記第 1のステップは、前記オリジナルランダム点群デ一夕が規定された X— y面領域を予め規定された小領域に分割して該小領域毎に含まれる点群を生成する第 4のステップと、前記点群毎にその x， y座標値を前記点群の重心が原点となるようにオフセッ卜してオフセット点群に変換する第 5 のステップと、前記オフセット点群毎に前記離散フーリエ変換を行ってフーリエ係数列を求める第 6のステップとを有することを特徵とする請求の範囲第 1項に記載の電子情報埋め込み方法。

3 . 前記第 3のステップは、前記透かし入りフーリエ係数列を逆離散フーリェ変換して透かし入り複素数列を生成する第 7のステツプと、該透かし入り複素数列について埋め込みに起因する座標値誤差のトレランスを満たす最適透かし埋め込み強度を求める第 8のステップと、前記最適埋め込み強度に基づいて前記フ一リエ係数列を再度変更して透かし入りフーリエ係数列とする第 9のステップと、該透かし入りフーリエ係数列を逆オフセットして前記透かし入り点群データとする第 1 0のステップとを有することを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の電子情報埋め込み方法。

4 . 請求の範囲第 1項に記載された電子埋め込み方法で得られた透かし入り点群データから前記電子透かしデータを抽出する抽出方法であって、前記オリジナルランダム点群データと前記透かし入り点群データとを対応付けてそれぞれ離散型フ一リェ変換を行つて第 1及び第 2のフーリェ係数列を求める第 1 1のステップと、前記第 1及び前記第 2のフーリエ係数列を比較して前記電子透かしデータを抽出する第 1 2のステツプとを有することを特徴とする電子情報抽出方法。

5 . 前記第 1 1のステップは、前記オリジナルランダム点群デ一夕が規定された X— y面領域を予め規定された小領域に分割して該小領域毎に含まれる小領域点群を生成する第 1 3のステップと、前記小領域点群毎に該小領域点群の頂点と最短距離にある頂点を最短距離頂点として前記透かし入り点群データから探索して前記ォリジナルランダム点群デ一夕と前記透かし入り点群データとの対応付けを行う第 1 4のステップとを有することを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の電子情報抽出方法。

6 . 前記第 1 4のステップは、前記透かし入り点群データに対する 2 _ d 木を生成する第 1 5のステップと、前記小領域点群の頂点位置と埋め込みトレランスとによつて規定される問い合わせ領域を設定して前記 2— d木内から前記問い合わせ領域に含まれる前記透かし入り点群データを探索して前記オリジナルランダム点群データと前記透かし入り点群データとの対応付けを行う第 1 6のステップとを有することを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の電子情報抽出方法。

7 . 3次元計測に応じて得られたオリジナルランダム点群データに電子情報を電子透かしデータとして埋め込む際に用いられる電子情報埋め込み装置であって、前記オリジナルランダム点群デ一夕について離散フーリェ変換を行ってフーリエ係数列を求める離散フ一リェ変換手段と、前記電子透かしデ —夕に応じて前記フーリエ係数列を変更して透かし入りフーリエ係数列とする変更手段と、前記透かし入りフーリェ係数列を逆離散フーリェ変換して該逆離散フーリエ変換に応じて透かし入り点群データを得る透かし入り点群デ —夕生成手段とを有することを特徴とする電子情報埋め込み装置。

8 . 前記離散フーリエ変換手段は、前記オリジナルランダム点群デ一夕が規定された X— y面領域を予め規定された小領域に分割して該小領域毎に含まれる点群を生成する分割手段と、前記点群毎にその X , y座標値を前記点群の重心が原点となるようにオフセットしてオフセット点群に変換するオフセット手段と、前記オフセット点群毎に前記離散フーリエ変換を行ってフーリェ係数列を求めるフーリェ係数生成手段とを有することを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の電子情報埋め込み装置。

9 . 前記透かし入り点群データ生成手段は、前記透かし入りフーリエ係数列を逆離散フーリエ変換して透かし入り複素数列を生成する複素数列生成手段と、該透かし入り複素数列について埋め込みに起因する座標値誤差のトレランスを満たす最適透かし埋め込み強度を求める透かし埋め込み強度算出手段と、前記最適埋め込み強度に基づいて前記フーリエ係数列を再度変更して透かし入りフ一リェ係数列とする再変更手段と、該透かし入りフーリエ係数列を逆オフセットして前記透かし入り点群データとする逆オフセット手段とを有することを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の電子情報埋め込み装置。

1 0 . 請求の範囲第 7項に記載された電子埋め込み装置で得られた透かし入り点群デ一夕から前記電子透かしデータを抽出する抽出装置であつて、前記ォリジナルランダム点群データと前記透かし入り点群データとを対応付けてそれぞれ離散型フーリェ変換を行って第 1及び第 2のフーリェ係数列を求めるフーリェ係数生成手段と、前記第 1及び前記第 2のフ一リェ係数列を比較して前記電子透かしデータを抽出する抽出手段とを有することを特徴とする電子情報抽出装置。

1 1 . 前記フーリエ係数生成手段は、前記オリジナルランダム点群データが規定された X— y面領域を予め規定された小領域に分割して該小領域毎に含まれる小領域点群を生成する分割手段と、前記小領域点群毎に該小領域点群の頂点と最短距離にある頂点を最短距離頂点として前記透かし入り点群デ一夕から探索して前記オリジナルランダム点群デ一夕と前記透かし入り点群デー夕との対応付けを行う対応付け手段とを有することを特徴とする請求の範囲第 1 0項に記載の電子情報抽出装置。

1 2 . 前記対応付け手段は、前記透かし入り点群データに対する 2— d木を生成する 2— d木生成手段と、前記小領域点群の頂点位置と埋め込みトレランスとによって規定される問い合わせ領域を設定して前記 2— d木内から前記問い合わせ領域に含まれる前記透かし入り点群デ一夕を探索して前記ォリジナルランダム点群データと前記透かし入り点群データとの対応付けを行う頂点間対応付け手段とを有することを特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載の電子情報抽出装置。

1 3 . 3次元計測に応じて得られたオリジナルランダム点群デ一夕に電子情報を電子透かしデータとして埋め込む際に電子計算機で用いられる電子情報埋め込みプログラムであつて、前記ォリジナルランダム点群デ一夕について離散フ一リエ変換を行ってフーリエ係数列を求める第 1の手続きと、前記電子透かしデータに応じて前記フーリエ係数列を変更して透かし入りフ一リェ係数列とする第 2の手続きと、前記透かし入りフ一リェ係数列を逆離散フ一リェ変換して該逆離散フーリェ変換に応じて透かし入り点群デ一夕を得る第 3の手続きとを有することを特徴とする電子情報埋め込みプログラム。

1 4 . 前記第 1の手続きは、前記オリジナルランダム点群データが規定された X— y面領域を予め規定された小領域に分割して該小領域毎に含まれる点群を生成する第 4の手続きと、前記点群毎にその x， y座標値を前記点群の重心が原点となるようにオフセットしてオフセット点群に変換する第 5の手続きと、前記オフセット点群毎に前記離散フーリエ変換を行ってフーリエ係数列を求める第 6の手続きとを有することを特徴とする請求の範囲第 1 3 項に記載の電子情報埋め込みプログラム。

1 5 . 前記第 3の手続きは、前記透かし入りフーリエ係数列を逆離散フーリェ変換して透かし入り複素数列を生成する第 7の手続きと、該透かし入り複素数列について埋め込みに起因する座標値誤差のトレランスを満たす最適透かし埋め込み強度を求める第 8の手続きと、前記最適埋め込み強度に基づいて前記フーリエ係数列を再度変更して透かし入りフーリエ係数列とする第 9の手続きと、該透かし入りフーリエ係数列を逆オフセットして前記透かし入り点群データとする第 1 0の手続きとを有することを特徴とする請求の範囲第 1 4項に記載の電子情報埋め込みプログラム。

1 6 . 電子計算機上で動作し、請求の範囲第 1項，第 7項，又は第 1 3項において得られた透かし入り点群データから前記電子透かしデータを抽出するためのプログラムであって、前記オリジナルランダム点群データと前記透かし入り点群データとを対応付けてそれぞれ離散型フ一リェ変換を行つて第 1及び第 2のフーリエ係数列を求める第 1 1の手続きと、前記第 1及び前記第 2のフーリエ係数列を比較して前記電子透かしデ一夕を抽出する第 1 2の手続きとを有することを特徴とする電子情報抽出プログラム。

1 7 . 前記第 1 1の手続きは、前記オリジナルランダム点群データが規定された X— y面領域を予め規定された小領域に分割して該小領域毎に含まれる小領域点群を生成する第 1 3の手続きと、前記小領域点群毎に該小領域点群の頂点と最短距離にある頂点を最短距離頂点として前記透かし入り点群デー夕から探索して前記ォリジナルランダム点群デー夕と前記透かし入り点群データとの対応付けを行う第 1 4の手続きとを有することを特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載の電子情報抽出プログラム。

1 8 . 前記第 1 4の手続きは、前記透かし入り点群データに対する 2— d 木を生成する第 1 5の手続きと、前記小領域点群の頂点位置と埋め込みトレランスとによって規定される問い合わせ領域を設定して前記 2— d木内から前記問い合わせ領域に含まれる前記透かし入り点群データを探索して前記ォリジナルランダム点群デ一夕と前記透かし入り点群データとの対応付けを行う第 1 6の手続きとを有することを特徴とする請求の範囲第 1 7項に記載の電子情報抽出プログラム。