WO2004095828A1 - 透かし情報埋め込み装置及び方法、透かし情報検出装置及び方法、透かし入り文書 - Google Patents

透かし情報埋め込み装置及び方法、透かし情報検出装置及び方法、透かし入り文書 Download PDF

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Kurato Maeno
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Oki Electric Industry Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention provides a watermark information embedding apparatus and method for adding watermark information to a document image, and a watermark information detection method for detecting watermark information from a document to which watermark information has been added by the watermark information embedding apparatus and watermark information embedding method.
  • the present invention relates to an apparatus, a detection method, and a watermarked document. Background art
  • the above-described conventional technology requires precise detection processing of an input image read from an input device such as a scanner at the time of detection in units of one pixel, so that the paper surface is stained and noise is added at the time of printing or reading. In some cases, this has a significant effect when detecting information.
  • the present invention employs the following configuration in order to solve the above-described problems.
  • the present invention provides a document image creation unit that creates a document image, a dot pattern that represents watermark information in a dot pattern, and a contour part of a watermark information recording area that indicates a specific value.
  • Watermark information comprising: a watermark image creating unit for creating a watermark image represented by a turn; and a watermarked document image synthesizing unit for creating a watermarked document image by superimposing a document image and a watermark image. It is an embedded device.
  • the present invention provides a document image creating unit for creating a document image, a PN code generating unit for generating a PN code, and spreading of predetermined watermark information with the PN code generated by the PN code generating unit.
  • a watermark information embedding device comprising: a watermark image creating unit for creating a watermark image; and a watermarked document image synthesizing unit for creating a watermarked document image by superimposing a document image and a watermark image.
  • the present invention also provides the watermark information embedding device according to Configuration 2, wherein a PN code generation unit that generates a plurality of types of PN codes, and a plurality of types of PN codes are provided in units of rows or columns for predetermined watermark information.
  • a watermark information embedding device comprising: a watermark image creating unit that uses and spreads.
  • the present invention provides the watermark information embedding device according to configuration 2 or 3, further comprising a PN code generation unit that generates a two-dimensional PN code representing a different type of PN code in the row direction and the column direction. Watermark information embedding device.
  • the present invention also provides a document image creation unit for creating a document image of a plurality of pages, PN code generator that generates three-dimensional PN codes representing different types of PN codes in the column direction and the page direction, and the PN code in the row and column directions generated by the PN code generator for given watermark information
  • PN code generator that generates three-dimensional PN codes representing different types of PN codes in the column direction and the page direction, and the PN code in the row and column directions generated by the PN code generator for given watermark information
  • Watermark information embedding section for creating a watermarked document image by superimposing a document image of a plurality of pages and a watermark image corresponding to the plurality of pages.
  • the watermark image includes a plurality of types of dot patterns arranged on one surface, and at least one type of the dot patterns includes A watermark information embedding device characterized by representing specific watermark information.
  • the present invention is a watermark information detecting device for extracting watermark information from a document recorded as a watermark image in which a plurality of types of dot patterns are arranged on one surface, and the watermark information indicates a specific value from the watermark image.
  • a watermark information detection device comprising: a watermark detection unit that determines a recording area of watermark information based on the contour when a contour is detected.
  • the present invention is a watermark information detecting apparatus for extracting watermark information from a document recorded as a watermark image, in which the watermark information is diffused by a PN code.
  • the watermarking information detecting device is provided with a watermark detecting unit that specifies a recording area of the watermark information by correlating the PN code.
  • the present invention provides the watermark information detecting apparatus according to configuration 8, wherein it is determined whether or not the watermark information has been normally detected based on the peak of the correlation value of the PN code.
  • a watermark information detection device comprising a watermark detection unit for performing a predetermined correction.
  • the present invention provides the watermark information detection device according to the configuration 8 or 9, wherein the correlation is obtained by using different PN codes, and when the peak of the correlation value corresponding to each PN code is detected, the peak is detected.
  • a watermark information detection device comprising a watermark detection unit for extracting addresses in row or column units.
  • the present invention relates to the watermark information detecting device according to any one of the constitutions 8 to 10, wherein the correlation is obtained by using a two-dimensional PN code representing a different type of PN code in a row direction and a column direction.
  • a watermark information detection device comprising a watermark detection unit that specifies a recording area of watermark information.
  • the present invention provides the watermark information detecting apparatus according to the configuration 8 or 9, wherein the document is composed of a plurality of pages, and the three-dimensional PN code representing different types of PN codes in the row direction, the column direction, and the page direction.
  • a watermark information detection device comprising a watermark detection unit that specifies a correlation and a recording area of watermark information.
  • the watermark image includes a plurality of types of dot patterns arranged on one surface, and at least one type of the dot patterns. Is a watermark information detecting device that represents specific watermark information.
  • the present invention uses a watermark information embedding device to create a watermark image in which the watermark information is represented by a dot pattern and the outline of the recording area of the watermark information is represented by a dot pattern indicating a specific value.
  • the watermark information embedding method is characterized by creating a watermarked document image by superimposing a watermark image and a predetermined document image.
  • the present invention uses a watermark information embedding device to spread a predetermined watermark information with a PN code to create a watermark image, synthesizes the watermark image with a predetermined document image, and outputs the resultant as a watermarked document Watermark information embedding It is a method of embedding.
  • the present invention also provides the watermark information embedding method according to configuration 15, wherein the watermark image has a plurality of types of dot patterns arranged on one surface, and at least one type of dot patterns represents specific watermark information. This is a watermark information embedding method.
  • the present invention also provides a watermark information detection method for extracting watermark information from a document in which a plurality of types of dot patterns are recorded as a watermark image in which a plurality of types of dot patterns are arranged on one surface, using a watermark information detection device.
  • the watermark information detection method is characterized in that when a contour indicating a specific value is detected from a watermark image, a recording area of the watermark information is specified based on the contour.
  • the present invention is a watermark L information detection method for extracting watermark information from a document recorded as a watermark image by using the watermark information detection device to spread the watermark information with a PN code, wherein the watermark image is extracted from the document.
  • the watermark information detection method is characterized by extracting the watermark image and correlating the PN code with the watermark image to specify the recording area of the watermark information.
  • the present invention provides the watermark information detecting method according to Configuration 18, wherein the watermark image Is a watermark information detection method in which a plurality of types of dot patterns are arranged on one surface, and at least one type of the dot patterns represents specific watermark information.
  • a watermarked document characterized in that a watermark image is created by diffusing predetermined watermark information with a PN code, and the watermark image is synthesized with a predetermined document image.
  • FIG. 1 is a specific example of a watermark information embedding device and a watermark information detecting device of the present invention.
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 2 is a flowchart of the operation of the watermark image creating unit.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a watermark signal.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the change in pixel value in FIG. 3 (1) as viewed from the direction of arctan (1/3).
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of another watermark signal.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing a state where the units are arranged.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a method of embedding one symbol of a codeword in a watermark image.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a method of embedding watermark information in a watermark image. Ah .
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of watermark information embedding processing.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a unit pattern of a contour provided around the watermark information area.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a watermarked document image.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing a part of FIG. 11 in an enlarged manner.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a flow of processing of the watermark detection unit.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example of an input image and an input image after a unit pattern break position has been set.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of a region corresponding to unit A in the input image.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of FIG. 15 as viewed from a direction parallel to the wave propagation direction.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram of a method for judging a symbol unit.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram showing an example of information restoration.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a data code restoration method.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram showing a method of restoring a data code.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram of the bit confidence calculation.
  • FIG. 22 is a configuration diagram of a specific example 2.
  • Figure 23 is a block diagram of the shift register code generator.
  • FIG. 24 is a configuration diagram of a fourth-order longest code sequence generator.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram of the autocorrelation function of the longest code sequence.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram of watermark image generation.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram showing the operation of the watermark detection unit.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram (part 1) of the operation of the third embodiment.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram (part 2) of the operation of the third embodiment.
  • FIG. 30 is an explanatory diagram of a two-dimensional PN code.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram showing a detection process of a two-dimensional PN code in Specific Example 4.
  • FIG. 32 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of a two-dimensional PN code.
  • FIG. 33 is an explanatory diagram of a three-dimensional PN code. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • Example 1 in order to solve the above-described problem, a signal pattern having a specific value is arranged on the contour of the watermark information area.
  • a signal pattern indicating 1 is arranged around the image area of the watermark information.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a specific example 1 of a watermark information embedding device and a watermark information detecting device of the present invention.
  • the device shown in the figure comprises a watermark information embedding device 100 and a watermark information detecting device 300. Further, the watermarked document 2000 is output by the watermark information embedding device 100 and is a watermarked document to be detected by the watermark information detecting device 300.
  • the watermark information embedding device 100 is a device that creates a document image based on document data and watermark information to be embedded in a document and prints it on a paper medium.
  • the watermark information embedding device 100 includes a document image creating unit 101, a watermark image creating unit 102, a watermarked document image synthesizing unit 103, and an output device 104.
  • the document data 105 is data created by a document creation tool or the like.
  • the watermark information 106 is information (character strings, images, audio data, etc.) to be embedded in a paper medium in a format other than characters.
  • the document data 105 and the watermark information 106 are stored in a storage device such as a hard disk device or a semiconductor memory, or are fetched from outside via a network interface or the like.
  • the document image creation unit 101 is a functional unit for creating an image in which the document data 105 is printed on paper.
  • the white pixel area in the document image is a part where nothing is printed, and the black pixel area is a part where black paint is applied.
  • the embodiments of the present invention will be described on the assumption that printing is performed on white paper with black ink (single color). However, the present invention is not limited to this, and printing is performed in color (multicolor). Even if it is performed, it is similarly applicable to the present invention.
  • the watermark image creation unit 102 digitizes the watermark information 106 and converts it to a numerical value, performs N-element encoding (N is 2 or more), and assigns each symbol of the codeword to a signal prepared in advance.
  • N is 2 or more
  • a signal expresses a wave with an arbitrary direction and wavelength by arranging dots in a rectangular area of an arbitrary size, and assigns a symbol to the direction and wavelength of the wave.
  • the watermark image is one in which these signals are arranged on the image according to a certain rule. That is, the watermark image creation unit 102 has a function of creating a watermark image in which the watermark information 106 is represented by a dot pattern. The details of the watermark image creation processing will be described later.
  • the watermarked document image synthesizing unit 103 is a functional unit that creates a watermarked document image by superimposing a document image and a watermark image. Further, the watermarked document image synthesizing unit 103 has a function of creating a watermarked document image using a contour portion of a region corresponding to the watermark information 106 in the watermark image as a dot pattern indicating a specific value. ing.
  • the output device 104 is an output device such as a printer that prints out a watermarked document image. Therefore, the document image creation unit 101, the watermark image creation unit 102, and the watermarked document image synthesis unit 103 may be represented as one function in the printer driver. However, each may be realized by independent software.
  • the watermarked document 200 is obtained by adding watermark information 106 to the original document data 105. Embedded and printed. That is, a document in which a dot pattern corresponding to a watermark image is arranged on one surface as a copy-forgery-inhibited pattern and a document image is printed.
  • the watermark information detection device 300 is a device that captures the image printed on the watermarked document 200 and restores the embedded watermark information.
  • the input device 301 and the watermark detection unit 300 It has.
  • the input device 301 is an input device such as a scanner, and is a device for capturing an image on the watermarked document 200 as a multi-value gray image.
  • the watermark detection unit 302 performs a filtering process on the input image to detect an embedded signal, restores a symbol from the detected signal, and extracts embedded watermarking information. It is.
  • the watermark detection unit 302 determines that the region is the contour of the region corresponding to the watermark information, It has a function of specifying an area specified by the outline as a watermark information recording area.
  • the document data 105 is data including font information and layout information. It shall be created using word processing software or the like.
  • the document image creation unit 101 creates an image of a document printed on paper for each page based on the document data 105.
  • This document image is a black and white binary image, where white pixels (pixels with a value of 1) are the background and black pixels (pixels with a value of 0) are character areas (areas to which ink is applied). There is.
  • the watermark information 106 is various data such as characters, voices, images, and the like.
  • the watermark image creation unit 102 creates a watermark image to be superimposed as a background of a document image from this information.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a processing flow of the watermark image creation unit 102.
  • the watermark information 106 is converted into an N-element code (step S101).
  • the data may be encoded as it is, or an encrypted version of the data may be encoded.
  • a watermark signal is assigned to each symbol of the codeword (step S102).
  • a watermark signal is a representation of a wave with an arbitrary wavelength and direction by an array of dots (black pixels). The details of the watermark signal will be described later. Further, the signal unit corresponding to the bit sequence of the encoded data is watermarked. Place on top (Step S103)
  • step S102 described above a watermark signal assigned to each symbol of a codeword will be described.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a watermark signal.
  • a rectangle whose width and height are Sw and Sh is referred to as “signal unit” as a unit of one signal.
  • Fig. 3 (1) shows that the distance between the dots is dense in the direction of arctan (3) (arctan is an inverse function of tan) with respect to the horizontal axis, and the wave propagation direction is aretan (—13). is there.
  • this signal unit is referred to as unit A.
  • Fig. 3 (2) the distance between the dots is dense in the direction of arctan (13) with respect to the horizontal axis, and the propagation direction of the wave is arctan (1/3).
  • this signal unit B this signal unit is called unit B.
  • Fig. 4 shows the change in pixel value in Fig. 3 (1) from the aretan (1-3) direction. It is sectional drawing seen.
  • the part where the dots are arranged is the antinode of the minimum value of the wave (the point where the amplitude is maximum), and the part where the dots are not arranged is the antinode of the maximum value of the wave. .
  • the symbol 0 is assigned to the watermark signal represented by the unit A
  • the symbol 1 is assigned to the watermark signal represented by the unit B.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of another watermark signal.
  • this signal unit is referred to as unit C.
  • Fig. 5 (4) the distance between the dots is dense in the direction of arctan (13) with respect to the horizontal axis, and the wave propagation direction is arctan (3).
  • No. unit is called unit D.
  • Fig. 5 (5) the distance between the dots is dense in the direction of arctan (1) with respect to the horizontal axis, and the wave propagation direction is arctan (-1).
  • Fig. 5 (5) it can be considered that the distance between the dots is dense in the direction of arctan (1-1) with respect to the horizontal axis, and the wave propagation direction is arctan (1).
  • this signal unit is referred to as a unit E.
  • unit E is defined as a background unit (signal unit to which no symbol is assigned), and these are arranged side by side without any gaps.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing a state where the units are arranged.
  • FIG. 6 (1) is an explanatory diagram showing a case where unit E is defined as a background unit, and this is arranged side by side without any gaps as the background of the watermark image.
  • Fig. 6 (2) shows an example in which unit A is embedded in the background image of Fig. 6 (1)
  • Fig. 6 (3) shows an example of the background image of Fig. 6 (1).
  • An example is shown in which unit B is embedded.
  • a method of using the background unit as the background of the watermark image will be described.
  • the watermark image may be generated by arranging only the symbol unit.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing this.
  • FIG. 7 is a case where a bit string “0 101” is embedded. As shown in (1) and (2) in FIG. 7, the same symbol unit is repeatedly embedded. This is to prevent the character in the document from being detected during signal detection when it is overlaid on the embedded symbol unit.
  • the pattern of the repetition and arrangement of the symbol unit (hereinafter referred to as unit pattern) Optional.
  • the number of repetitions is set to 4 (four symbol units exist in one unit pattern) as shown in (1) of Fig. 7. Or, as shown in Fig. 7 (2), the number of repetitions can be reduced to 2 (two symbolo-units exist in one unit pattern). Only one symbol unit exists in the unit pattern).
  • How many bits of information can be embedded in a watermark image for one page depends on the size of the signal unit, the size of the unit pattern, and the size of the document image. Whether or not some signals are embedded in the horizontal and vertical directions of the document image may be detected as it is known, or may be back calculated from the size of the image input from the input device and the size of the signal unit. May be.
  • unit pattern matrix j the number of bits that can be embedded in one page. " It is called the number J.
  • the number of embedded bits is PwXPh.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a method of embedding watermark information in a watermark image.
  • the same information is repeatedly embedded in one (one page) watermark image.
  • the embedded information is extracted even if the embedded information disappears due to the entire single unit pattern being painted. This is to make it possible.
  • the watermark information 106 is converted into an N-ary code (step S201). This is the same as the processing in step S101 in FIG.
  • the coded data is referred to as a data code
  • the data code represented by a combination of unit patterns is referred to as a data code unit Du.
  • the code length of the data code (here, the number of bits) and the number of embedded bits, it is calculated how many times the data code unit of one image can be repeatedly embedded (step S202).
  • the code length data of the data code is inserted into the first row of the unit pattern matrix excluding the outline of the watermark image area. Further, the code length of the data code may be fixed and the code length data may not be embedded in the watermark image.
  • the number of times D n to embed the data code unit is calculated by the following formula, where C n is the data code length.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of watermark information embedding processing.
  • the size of the unit pattern matrix is 9 x 11 (11 rows and 9 columns), and the data code length is 12 (the numbers 0 to 11 in the figure indicate the data codes). (Represents a code word).
  • code length data is embedded in the first row of the unit pattern matrix (step S203).
  • the code length is represented by 9-bit data and embedded only once, but when the width Pw of the unit pattern matrix is sufficiently large, the Code length data can be repeatedly embedded.
  • the data code unit is repeatedly embedded in the second and subsequent rows of the unit pattern matrix (step S204). As shown in Fig. 9, the data code is buried in the row direction from the most significant bit (MSB) or the least significant bit (LSB).
  • MSB most significant bit
  • LSB least significant bit
  • FIG. 9 shows an example in which the data code unit is embedded seven times and the first six bits of the data code are embedded.
  • the data may be embedded so as to be continuous in the row direction as shown in FIG. 9 or may be embedded so as to be continuous in the column direction.
  • the watermark image creation unit 102 creates a watermarked document image in which unit patterns indicating “1” are continuously arranged around the watermark information area as shown in FIG.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a unit pattern of a contour provided around the watermark information area.
  • unit patterns indicating "1" are continuously arranged around the watermark image area.
  • the illustration of the internal watermark information area is omitted.
  • the watermark image creation processing in the watermark image creation unit 102 has been described above.
  • the watermarked document image synthesizing section 103 of the watermark information embedding apparatus 100 will be described.
  • the watermarked document image synthesizing unit 103 superimposes the document image created by the document image creating unit 101 and the watermark image created by the watermark image creating unit 102.
  • the value of each pixel of the watermarked document image is calculated by the logical AND operation (AND) of the corresponding pixel values of the document image and the watermark image. That is, if either the document image or the watermark image is 0 (black), the pixel value of the watermarked document image is 0 (black), and otherwise the pixel value is 1 (white).
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a watermarked document image.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing a part of FIG. 11 in an enlarged manner.
  • the unit pattern uses the pattern shown in FIG. 7 (1).
  • watermark Containing document image is output by the output device 104
  • FIG. 13 is a flowchart showing a flow of processing of the watermark detection unit 302.
  • a watermarked document image is input to a memory or the like of a computer by an input device 301 such as a scanner (step S301).
  • This image is called an input image.
  • the input image is a multi-valued image, and is described below as a gray image of 256 gradations.
  • the resolution of the input image (the resolution at the time of reading by the input device 301) may be different from the watermarked document image created by the watermark information embedding device 100, but here, the watermark information embedding device 1 Description will be made assuming that the resolution is the same as the image created in 00. It is also assumed that the input image has been corrected for rotation, expansion, contraction, and the like.
  • the number of unit patterns embedded is calculated from the size of the input image and the size of the signal unit (step S302). For example, assuming that the size of the input image is W (width) XH (height), the size of the signal unit is S wx S h, and the unit pattern is composed of U w X U h units.
  • step S303 based on the number of unit patterns calculated in step S302, a unit pattern break position is set for the input image (step S303).
  • FIG. 14 shows an example of the input image (FIG. 14 (1)) and the input image (FIG. 14 (2)) after the unit pattern break positions are set.
  • step S304 a symbol unit is detected for each unit pattern break, and a unit pattern matrix is restored.
  • the details of signal detection will be described below.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of an area corresponding to the unit A shown in FIG. 3 (1) in the input image.
  • the signal unit is a binary image, but here is a multi-valued image.
  • the density changes continuously due to ink bleeding, etc., so that the periphery of the dot becomes a neutral color between white and black as shown in Fig. 15. Therefore, the cross-sectional view of FIG. 15 as seen from the direction parallel to the propagation direction is as follows.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of FIG. 15 as viewed from a direction parallel to the wave propagation direction. As shown in the figure, FIG. 4 shows a rectangular wave, while FIG. 16 shows a smooth wave. . '
  • noise components are added to the input image due to factors such as local changes in the thickness of the paper, contamination of the printed document, and instability of the output device and image input device.
  • a case without a noise component will be described.
  • stable signal detection can be performed even on an image to which a noise component has been added.
  • a two-dimensional wavelet filter that can simultaneously define the frequency and direction of the wave and the area of influence is used.
  • a Gabor filter which is one of the two-dimensional wavelet filters.
  • a filter having properties similar to a Gabor filter is not necessarily required to be a Gabor filter.
  • a method such as defining a template having the same dot pattern as the signal unit and performing pattern matching may also be used. :,
  • g w and gh are the sizes of the filters, and here are the same size as the signal unit embedded by the watermark information embedding device 10.0.
  • a signal unit in which a Gabor filter with the same frequency, wave direction, and size as the symbol unit embedded in the watermark image is embedded. Prepare as many as the number of birds.
  • the Gabor filters corresponding to unit ⁇ and unit ⁇ in Fig. 3 are referred to as filter A and filter B, respectively.
  • the filter output value at an arbitrary position in the input image is calculated by the convolution between the filter and the image.
  • the root-mean-square value of these filters is used as the filter output value.
  • the output value F (A) is calculated by the following formula.
  • FIG. 17 shows a method for determining whether the symbol unit embedded in unit pattern U (X, y) separated by step S30: 3 is unit A or unit B.
  • the symbol determination step for unit pattern U (X, y) is as follows: To do.
  • the step width for moving the filter is arbitrary, and only the output value at a representative position on the unit pattern may be calculated. Also, in (3), when the absolute value of the difference between F u (A, x, y) and F u (B, x, y) is equal to or smaller than a predetermined threshold, the determination may not be made.
  • step S304 The details of the signal detection (step S304) have been described above. Returning to the flowchart of FIG. 13 again, the subsequent step S305 will be described.
  • step S305 the symbols of the unit pattern matrix are concatenated to reconstruct the data code, thereby restoring the original information.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram showing an example of information restoration.
  • the steps of information restoration are as follows.
  • FIG. 19 to FIG. 21 are explanatory diagrams showing an example of a data code restoration method.
  • the restoration method is basically the reverse of that in FIG.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a data code restoration method.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram showing a method of restoring a data code.
  • a contour is detected from the unit pattern matrix (step S401).
  • This process is a process of detecting a pattern indicating "1" arranged around the watermark information area shown in FIG. That is, a part where the row direction and the column direction (: “1") of the unit pattern matrix are continuously arranged is detected. If such a part is detected, the inside of the unit is a watermark information area. It is determined that there is Subsequent processing excludes the unit pattern of the contour from the detection target.
  • the code length data portion is extracted from the first row of the unit pattern matrix to obtain the code length of the embedded data code (step S402).
  • step S403 based on the size of the unit pattern matrix and the code length of the data code obtained in S402, the number Dn of embedding the data code unit and the remainder Rn are calculated (step S403).
  • the data code unit is extracted from the second and subsequent rows of the unit pattern matrix by the method reverse to step S203 (step S404).
  • the pattern is decomposed into 12 pattern units in order from U (1, 2) (2 rows and 1 column) (U (1, 2) to U (3, 3), U (4, 3) ⁇ U (6, 4), ⁇ - ⁇ ).
  • D n 7, R n
  • step S404 the embedded data code is reconstructed by performing a bit confidence operation on the data code unit extracted in step S404 (step S405).
  • bit confidence operation will be described.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram of the bit certainty factor calculation.
  • the data code units first extracted from the second row and the first column of the unit pattern matrix are denoted by Du (1,1) to Du (12,1), and are sequentially denoted by Du (1,2,1). 2) expressed as ⁇ D u (1 2, 2), ⁇ , The remainder is Du (1,8;) ⁇ D u (6, 8).
  • the bit confidence operation is to determine the value of each symbol of the data code by taking a majority decision for each element of each data code unit. As a result, even if a signal cannot be detected correctly from an arbitrary unit in an arbitrary data code unit (eg, bit reversal error) due to overlap with a character area or dirt on the paper surface, the final Data codes can be correctly restored.
  • the signal detection results of Du (1, 1), Du (1, .2) If there are many people, it is judged as 1. If there are many people, it is judged as 0.
  • the second bit of the data code is determined by majority decision based on the signal detection results of Du (2, 1), Du (2, 2), ⁇ ' ⁇ , and Du (2, 8).
  • Du (12, 1), Du (12, 2), ' ⁇ ", Du (12, 7) (Du (12, 8) does not exist. Therefore, the decision is made by majority decision based on the signal detection result of D u (1 2, 7) .
  • the bit certainty factor calculation can also be performed by adding the output values of the signal detection filter in Fig. 17.
  • unit A in FIG. 3 (1) is assigned a symbol of 0 and unit B in FIG. 3 (2) is assigned a symbol of 1 and D u ( Df (A, m, n) is the tree value of the output value of filter A for m, n) and Df (B, m, n ),
  • D u ( Df (A, m, n) is the tree value of the output value of filter A for m, n) and Df (B, m, n )
  • V Df ⁇ A, M, n V Df ⁇ A, M, n ) ⁇ / ⁇ / ( ⁇ ⁇ ⁇ !? ⁇
  • the human eyes Since the density (the number of dots in a certain section) of the dot pattern to which the symbol is assigned is equal to the density of the dot pattern to which the symbol is not assigned, the human eyes have a uniform density on the background of the document. It looks as if it is shaded, and the presence of information is inconspicuous.
  • a pattern representing information is a set of patterns of fine dots, which are embedded on one side as the background of the document.Thus, even if the embedding algorithm is made public, tampering of the embedded information with respect to the printed document cannot be performed. It will be difficult.
  • the signal part may be hidden by large font characters, and the paper may become dirty. Even if partial information is lost due to the information, embedded information can be extracted stably.
  • Example 2 a watermark image is created by spreading the watermark information with a PN (Pseudo Noise) code.
  • PN Pulseudo Noise
  • FIG. 22 is a configuration diagram of a specific example 2.
  • the illustrated device includes a watermark information embedding device 100a and a watermark information detecting device 300a.
  • the watermarked document 2000 is a watermarked document output by the watermark information embedding device 100a.
  • the watermark information embedding device 100a is composed of a document image creating unit 101, a watermark image creating unit 102a, a watermarked document image synthesizing unit 103, an output device 104, and document data 1.05. And PN code generation unit 107.
  • the document image creation unit 101, the watermarked document image synthesis unit 103 to the watermark information 106 Is the same as the configuration of the first embodiment, the corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the watermark image creation unit 102a has a function of spreading the watermark information 106 with the PN code generated by the PN code generation unit 107 to create a watermark image.
  • the PN code generation unit 107 is a functional unit that generates a PN code (pseudo random sequence) by a known method (this will be described later).
  • the watermark information detection device 300a includes an input device 301 and a watermark detection unit 302a.
  • the watermark detection unit 302a detects the watermark information area by correlating with the PN code, extracts the watermark information from the detected watermark information area, and based on the peak of the correlation value of the PN code. It has a function to determine whether or not information has been detected normally, and to make a predetermined correction if it cannot be detected normally.
  • the longest code is an n-bit code sequence in which the numbers of 0 and 1 are equal or the difference is within 1, and the autocorrelation is 1 when the phases are the same and 1 when the phases are different. 5 Code sequence with correlation of 0 or 1 1 Zn.
  • the longest code is used for synchronous and single-user Code Division Multiple Access (CDMA). Used for code spreading and synchronization capture.
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • the longest code is generated by a length of shift register and feedback. For example, if ⁇ is the number of shift register stages,
  • FIG. 23 is a configuration diagram of a shift register code generator.
  • FIG. 24 is a configuration diagram of a fourth-order longest code sequence generator.
  • the generated sequence is ⁇ 0 ⁇ 00110101111 000100110101111 0001001..., Which is the longest code of period 15 (sequence length 15) (one period in underlined units).
  • FIG. 25 is an explanatory diagram of an autocorrelation function of the longest code sequence.
  • the PN code generation unit 107 generates a PN code.
  • the PN code the longest code sequence obtained by the shift register code generator shown in FIG.
  • a pseudo-random sequence obtained by another method is used.
  • the sequence may be generated by dynamic generation using a code generator or the like, or by static generation using a table or the like.
  • the watermark image creating unit 102a spreads the information bit sequence obtained from the watermark information 106 with the PN code obtained from the PN code generating unit 107, and generates a watermark image.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram of watermark image generation.
  • the information bit N is expanded to (N X 15) bits as a result of spreading by the PN code.
  • the unit pattern corresponding to the extended code sequence is arranged in a tile as described in the first embodiment, and a watermark image is generated.
  • the arrangement direction may be either the horizontal direction or the vertical direction.
  • the illustrated example shows a case where all of the watermark images are spread by the PN code.
  • the watermark image is spread by the PN code and becomes a sequence of patterns corresponding to the sequence. If the unit pattern represents more than one bit of information, the spread sequence will be in the direction of the bit depth of the information. (In the depth direction when each bit is considered as a plane), or may be embedded only in a plane of a specific bit depth.
  • the operation of the input device 301 is the same as that of the first specific example.
  • the watermark detection unit 302a calculates the correlation value between the signal output from the input device 301 and the PN sequence used at the time of embedding to extract the watermark information.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram showing the operation of the watermark detection unit.
  • the correlation value to be calculated is calculated while shifting the PN sequence at the time of embedding, for example, by shifting one bit at a time.
  • the direction of displacement is horizontal when placed horizontally, and vertical when placed vertically.
  • the value 1 is set when the phase is 0, and 1 ZL is set otherwise.Therefore, of the filter output values in the watermark detection unit 302a, it is actually embedded as a watermark.
  • the correlation value is high only in the portion where the correlation is made. Although the correlation value fluctuates due to noise, the position of the watermark area in which the information is embedded can be specified by detecting only the part where the correlation value is high using the threshold.
  • the correlation value is calculated by the above equation [Equation 7]. This can be simply written as
  • the spread value can be obtained on the watermark information embedding apparatus 100a side by the above-described (1) to (3) under the following conditions.
  • the error rate can be reduced by deleting or inserting information in a portion where the interval of signal detection by filtering (the signal detection process in step S304 described above) is most shifted.
  • the watermark information is created by diffusing the watermark information using the PN code, the following effects are obtained in addition to the effects of the first embodiment. . That is, when detecting the watermark information, the detection accuracy of the watermark image area can be improved. As a result, even when information is lost due to wrinkles or extensions, the probability that information can be correctly extracted can be increased, for example, by processing when an error correction code is inserted.
  • Example 3 is an example in which a plurality of PN codes are used in units of rows or columns. ⁇ Constitution>.
  • the PN code generation unit 107 of the third example is configured to generate a plurality of different PN codes. Further, the watermark image creating unit 102a creates a watermark image by using the plurality of PN codes generated by the PN code generating unit 107 and spreading each PN code for each row or each column for spreading. Has functions. Other configurations are the same as those of the second embodiment.
  • the PN code generation unit 107 generates N different PN codes (in this specific example, two types of PN code A and PN code B). Then, the watermark image creation unit 102a creates a watermark image by using the respective PN codes for spreading on a row-by-row basis. That is, if there are N types of PN codes, the first line is PN code 0, the second line is PN code 1, ⁇ , the Nth line is PN code (N-1), and the N + 1st line is PN code. Spread by switching PN codes according to the rules such as code 0,. Other operations are the same as those in the concrete example 2.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram (part 1) of the operation of the third example.
  • the filter output value (the value extracted based on the unit pattern (see Fig. 17)) in the watermark detection unit 302a is Using the N types of PN codes used at the time of embedding, calculate correlation values for all.
  • N 2.
  • the correlation with other codes is sufficiently low, so that the correlation value is used only when the sequence is the same as the sequence used at the time of embedding and has the same phase. Has a high value.
  • the type of PN code used for the correlation value from which the peak value was obtained corresponds to an address in line units.
  • the first row and the ( n + 1) th row (where n is a natural number of 1 or more) have a high correlation with the PN code A.
  • the second row and the (n + 2) th row (where n is a natural number of 1 or more) have a high correlation with the PN code B. Therefore, the numbers 0 to n of the PN code can be regarded as the row addresses of the embedded information.
  • it can be corrected to the same address position as the original one by deleting information or inserting a dummy.
  • the error rate can be reduced by deleting or inserting information in a portion where the interval of signal detection by filtering is the shortest.
  • the PN code generation unit 107 generates N different PN codes (in this specific example, two types of PN code A and PN code B). Then, the watermark image creation unit 102a creates a watermark image using the respective PN codes for spreading in column units. That is, if there are N types of PN codes, the first column is PN code 0, the second column is PN code 1, ⁇ ', the Nth column is PN code (N-1), and the N + 1st column is PN code. The PN code is switched by a rule such as code 0,.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram (part 2) of the operation of the third embodiment.
  • the filter output value (the value extracted based on unity pattern) in the watermark detection unit 302a is used at the time of embedding.
  • the type of the PN code used for the correlation value from which the peak value was obtained corresponds to a column-based address.
  • the first column and the ( n + 1) th column (where n is a natural number of 1 or more) have a high correlation with the PN code A.
  • the correlation is high in the second column and the (n + 2) th column (where n is a natural number of 1 or more). Therefore, the PN code numbers 0 to n can be regarded as column addresses of the embedded information.
  • it can be corrected to the same address position as the original one by deleting information or inserting a dummy.
  • the error rate can be reduced by deleting or inserting information in a portion where the interval of signal detection by filtering is the shortest.
  • Example 4 uses a two-dimensional PN code.
  • the PN code generation unit 107 of the specific example 4 is configured to generate a plurality of different PN codes.
  • the watermark image creation unit 102 a has a function of creating a watermark image by using a plurality of PN codes generated by the PN code generation unit 107 and using a two-dimensional PN code for spreading. ing.
  • Other components are Same as in Examples 2 and 3.
  • the PN code generation unit 107 generates a two-dimensional PN code.
  • FIG. 30 is an explanatory diagram of a two-dimensional PN code.
  • a two-dimensional PN code having a PN code A in the horizontal direction and a PN code B in the vertical direction is generated. That is, the PN code A and the PN code B have their bit values inverted according to their bit values. For example, the bit value of the second PN code A from the top is obtained by inverting each bit value according to the value “1” of the second upper bit of the PN code B.
  • the two-dimensional PN code whose value is "0" and the two-dimensional PN code whose value is "1" are obtained by inverting the value of each bit.
  • the watermark image creating unit 102a creates a watermarked image by using such a two-dimensional PN code for diffusion. That is, in this specific example, the watermark information 106 is spread using a two-dimensional PN code. Other operations are the same as in the second embodiment.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram showing a detection process of a two-dimensional PN code in Specific Example 4.
  • the watermark detection unit 302a calculates a correlation value for each of the horizontal PN code and the vertical PN code. This allows horizontal When the correlation value is calculated in the direction, the peaks of the correlation value appear continuously in the vertical direction, as shown in (1) of Fig. 31. When the correlation value is calculated in the vertical direction, Fig. 31 As shown in (2), the peak of the correlation value appears continuously in the horizontal direction. Therefore, the intersection (the upper left in the drawing) of the portion where these peaks are continuous becomes the vertex of the two-dimensional PN code, and the position and the rectangular area of the two-dimensional PN code can be known.
  • FIG. 32 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of a two-dimensional PN code.
  • the two-dimensional PN code is formed to be PN code 0, PN code 1, PN code 2,... In the horizontal direction and the vertical direction, respectively.
  • the two-dimensional PN code shown in detail in the drawing is a bit string corresponding to PN code 1 in the horizontal direction and PN code 2 in the vertical direction. Therefore, each two-dimensional PN code can have a unique row address and a unique column address. As a result, the position of the two-dimensional PN code can be reliably detected on the detecting side.
  • the two-dimensional PN code is used as the PN code for spreading the watermark information.
  • one two-dimensional PN code is used. It can have both a row address and a column address, and can identify the position of one 2D PN code even when detecting. As a result, the watermark information can be more accurately extracted even if the watermark document 2 OOa has wrinkles or extensions.
  • Example 5 is an example in which the PN code is extended to three dimensions.
  • the document data 105 to be embedded in the specific example 5 is not composed of a single page but composed of a plurality of pages. Further, the document image creating unit 101 is configured to create such a document image of the document data of a plurality of pages.
  • the PN code generation unit 107 of the specific example 5 is configured to generate a three-dimensional PN code corresponding to the document data 105 including a plurality of pages.
  • the watermark image creation unit 102 a uses the three-dimensional PN code generated by the PN code generation unit 107 to spread the value of the watermark information 106 and create a watermark image. have.
  • Other configurations are the same as those in the specific examples 2 and 4.
  • the PN code generation unit 107 generates a three-dimensional PN code.
  • FIG. 33 is an explanatory diagram of a three-dimensional PN code.
  • a three-dimensional PN code is generated so that a PN code A in the horizontal direction and a PN code B in the vertical direction become a PN code C in the page direction.
  • the two-dimensional PN code is the same as in Example 4, so the description here Is omitted.
  • the watermark image creation unit 102a creates a watermarked image using such a three-dimensional PN code for diffusion.
  • a two-dimensional PN code of each two-dimensional plane in the three-dimensional PN code (a PN code composed of PN code A and PN code B in the illustrated example) is sequentially assigned. Embed.
  • the watermark detection unit 302a When detecting the watermark information from the watermarked document 200 including a plurality of pages, the watermark detection unit 302a extracts a two-dimensional PN code from each page. Note that the extraction processing of the two-dimensional PN code is the same as that in the specific example 4, and the description is omitted here. Then, the value of the plane of each two-dimensional PN code is correlated with the PN code C which is the PN code in a plurality of page directions. Here, a low correlation indicates that pages have been deleted or inserted. Other operations are the same as those in the specific examples 2 and 4.
  • the PN code is extended to three dimensions.
  • the PN code is used.
  • a state such as deletion or insertion of a page can be detected.
  • a dot pattern having a specific value is arranged around the watermark image area, so that the watermark image area can be accurately detected. It can be detected accurately.
  • the watermark information is spread with the PN code, the watermark image area can be accurately detected, and further, the signal distortion due to the image distortion and wrinkles is corrected. It is also possible to increase the resistance to folds and the like.
  • the outline is formed around the watermark information recording area.
  • the recording area of the watermark information including the specific examples 1 to 5 is not limited to a rectangle, but may be, for example, a circle.
  • the same effect can be obtained for any shape by setting the contour of the recording area to a predetermined value.
  • the value of the contour portion is “1”, but may be “0”.
  • any code such as the longest code (M-sequence) and the GoId code can be used as the PN code as long as the code has a common rule between the embedding side and the verification side. Columns can be used.
  • Hata Specific Example 5 uses a three-dimensional PN code as the PN code to detect embedding, so that information is uniquely embedded not only in still images, but also in moving images over multiple frames, three-dimensional objects, etc. Cube (for video, Frame number and position) can be detected. In the case of a moving image, it is possible to detect missing or inserted frames.
  • the information diffused by the PN code in the above specific examples 2 to 5 may be the entire electronic watermark region or only the outline (outer frame) of the electronic watermark region.
  • Arbitrary installation methods can be selected, such as arrangement by skipping 50 pixels.
  • the rules used for placement must be shared between the embedding side and the verification side.
  • the watermark information 106 is represented by a watermark image in which a dot pattern is arranged on one side.However, the present invention is not limited to this, and the watermark information 106 is displayed on a document. Any method that can be uniformly embedded can be similarly applied.
  • the watermarked document 200, 200a was a printed document made of a paper medium, but other than this, for example, an image displayed on a display may be used.

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Abstract

透かし情報を正確に検出できる透かし入り文書を作成する。文書画像作成部101は、文書データ105に基づいて文書画像を作成する。透かし画像作成部102は、透かし情報106をドットパターンで表すと共に、透かし情報106の記録領域の輪郭部を特定の値を示すドットパターンで表した透かし画像を作成する。透かし入り文書画像合成部103は、文書画像作成部101の文書画像と、透かし画像作成部102の透かし画像とを重ね合わせて透かし入り文書画像を作成する。

Description

明 細 書 透かし情報埋め込み装置及び方法、 透かし情報検出装置及び方法、 透かし入 リ文書 技術分野
本発明は、 文書画像に対して透かし情報を付加する透かし情報埋め込み装置 及び埋め込み方法と、 この透かし情報埋め込み装置や透かし情報埋め込み方法 で透かし情報が付加された文書から透かし情報を検出する透かし情報検出装置 及び検出方法と、 透かし入り文書に関するものである。 背景技術
画像や文書データなどにコピー■偽造防止のための情報や機密情報を人の目 には知覚しにくい形で埋め込む 「電子透かし」 は、 保存やデータの受け渡しが 全て電子媒体上で行われることを前提としておリ、 透かしによって埋め込まれ ている情報の劣化や消失がないため確実に情報検出を行うことができる。 これ は同様に、 紙媒体に印刷された文書に対しても、 文書が不正に改ざんされたり コピーされることを防ぐために、 文字以外の視覚的に目障りではない形式で、 かつ、 齊易に改ざんが不可能であるような秘密情報を印刷文書に埋め込む方法 が必要となっている。 従来、 このような技術として、 情報を数値化し、 基準点マークと位置判別マ
—クとの距離 （ドッ ト数） により情報の表現を行うといった方法があった （例 えば、 特許文献 1参照）。
【特許文献 1】
特開平 0 9— 1 7 9 4 9 4号公報
しかしながら、 上記従来の技術では、 検出時にはスキャナ等の入力機器から 読み取った入力画像の 1画素単位の精密な検出処理が必要となるため、 紙面の 汚れや、 印刷時や読取時に雑音が付加された場合などでは情報検出時に大きな 影響を与える。
このように、 上記従来の技術では、 印刷された文書をスキャナなどの入力機 器によって再びコンピュータに入力して埋め込まれた秘密情報を検出する場合 に、 印刷書類の汚れや入力の際に発生する回転などの画像変形が原因で、 入力 画像の多くの雑音成分が含まれるため、 正確に秘密情報を取り出すことが困難 であるという問題があった。 発明の開示
本発明は、 前述の課題を解決するため次の構成を採用する。
〈構成 1 >
本発明は、 文書画像を作成する文書画像作成部と、 透かし情報をドッ トバタ ーンで表すと共に、 透かし情報の記録領域の輪郭部を特定の値を示すドッ トパ ターンで表した透かし画像を作成する透かし画像作成部と、 文書画像と透かし 画像とを重ね合わせて透かし入リ文書画像を作成する透かし入り文書画像合成 部とを備えたことを特徴とする透かし情報埋め込み装置である。
〈構成 2〉
また本発明は、 文書画像を作成する文書画像作成部と、 P N符号を生成する P N符号生成部と、 所定の透かし情報に対して、 P N符号生成部で生成した P N符号で拡散し、 透かし画像を作成する透かし画像作成部と、 文書画像と透か し画像とを重ね合わせて透かし入り文書画像を作成する透かし入り文書画像合 成部とを備えたことを特徴とする透かし情報埋め込み装置である。
〈構成 3〉
また本発明は、 構成 2に記載の透かし情報埋め込み装置において、 複数種類 の P N符号を生成する P N符号生成部と、 所定の透かし情報に対して、 複数種 類の P N符号を行または列単位で使用して拡散する透かし画像作成部とを備え たことを特徴とする透かし情報埋め込み装置である。
〈構成 4〉
また本発明は、 構成 2または 3に記載の透かし情報埋め込み装置において、 行方向と列方向に異なる種類の P N符号を表す 2次元 P N符号を生成する P N 符号生成部とを備えたことを特徴とする透かし情報埋め込み装置である。
〈構成 5.〉
また本発明は、 複数ページの文書画像を作成する文書画像作成部と、 行方向 と列方向とページ方向に異なる種類の P N符号を表す 3次元 P N符号を生成す る P N符号生成部と、 所定の透かし情報に対して、 P N符号生成部で生成した 行方向と列方向の P N符号からなる 2次元 P N符号を使用して透かし情報を拡 散し、 1ページ分の透かし画像を作成すると共に、 ページ方向の P N符号を使 用して複数ページの透かし画像を作成する透かし画像作成部と、 複数ページの 文書画像と、 これら複数ページに対応した透かし画像とを重ね合わせて透かし 入リ文書画像を作成する透かし入り文書画像合成部とを備えたことを特徴とす る透かし情報埋め込み装置である。
〈構成 6〉
また本発明は、 構成 2〜 5のいずれかに記載の透かし情報埋め込み装置にお いて、 透かし画像は、 複数種類のドッ トパターンが一面に配置され、 その中の 少なくとも一種類のドッ トパターンは特定の透かし情報を表すことを特徴とす る透かし情報埋め込み装置である。
〈構成 7〉
また本発明は、 透かし情報が、 複数種類のドッ 卜パターンが一面に配置され た透かし画像として記録された文書から透かし情報を抽出する透かし情報検出 装置であって、 透かし画像から特定の値を示す輪郭部が検出された場合は、 輪 郭部に基づいて、 透かし情報の記録領域を判定する透かし検出部を備えたこと を特徴とする透かし情報検出装置である。
〈構成 8〉 また本発明は、 透かし情報が P N符号で拡散され、 透かし画像として記録さ れた文書から透かし情報を抽出する透かし情報検出装置であって、 文書から透 かし画像を抽出すると共に、透かし画像に対して P N符号の相関をとることで、 透かし情報の記録領域を特定する透かし検出部を備えたことを特徴とする透か し情報検出装置である。
〈構成 9〉
また本発明は、 構成 8に記載の透かし情報検出装置において、 P N符号の相 関値のピークに基づいて、 透かし情報が正常に検出できたか否かを判定し、 正 常に検出できなかった場合は、 所定の補正を行う透かし検出部を備えたことを 特徴とする透かし情報検出装置である。
〈構成 1 0〉
また本発明は、 構成 8または 9に記載の透かし情報検出装置において、 異な る P N符号を用いて相関をとリ、 各 P N符号に対応した相関値のピークを検出 した場合は、 ピークに対応して行または列単位のァドレスを抽出する透かし検 出部を備えたことを特徴とする透かし情報検出装置である。
〈構成 1 1〉
また本発明は、 構成 8〜 1 0のいずれかに記載の透かし情報検出装置におい て、 行方向と列方向に異なる種類の P N符号を表す 2次元 P N符号を用いて相 関をとる.ことで、 透かし情報の記録領域を特定する透かし検出部を備えたこと を特徴とする透かし情報検出装置である。 〈構成 1 2〉
また本発明は、 構成 8または 9に記載の透かし情報検出装置において、 文書 は複数ページで構成され、 かつ、 行方向と列方向とページ方向に異なる種類の P N符号を表す 3次元 P N符号との相関をとリ、 透かし情報の記録領域を特定 する透かし検出部を備えたことを特徴とする透かし情報検出装置である。 〈構成 1 3〉
また本発明は、 構成 8〜 1 2のいずれかに記載の透かし情報検出装置におい て、 透かし画像は、 複数種類のドットパターンが一面に配置され、 その中の少 なくとも一種類のドッ トパターンは特定の透かし情報を表すことを特徴とする 透かし情報検出装置である。
〈構成 1 4 >
また本発明は、 透かし情報埋め込み装置を用いて、 透かし情報をドッ トバタ ーンで表すと共に、 透かし情報の記録領域の輪郭部を特定の値を示すドッ トパ ターンで表した透かし画像を作成し、 かつ、 透かし画像と所定の文書画像とを 重ね合わせて透かし入り文書画像を作成することを特徴とする透かし情報埋め 込み方法である。
〈構成 1 5〉
また本発明は、 透かし情報埋め込み装置を用いて、 所定の透かし情報に対し て P N符号で拡散を行って透かし画像を作成し、 透かし画像と所定の文書画像 とを合成し、 透かし入り文書として出力することを特徴とする透かし情報埋め 込み方法である。
〈構成 1 6〉
また本発明は、 構成 1 5に記載の透かし情報埋め込み方法において、 透かし 画像は、 複数種類のドッ 卜パターンが一面に配置され、 その中の少なくとも一 種類のドッ トパターンは特定の透かし情報を表すことを特徴とする透かし情報 埋め込み方法である。
〈構成 1 7〉
また本発明は、 透かし情報検出装置を用いて、 透かし情報が複数種類のドッ 卜パターンが一面に配置された透かし画像として記録された文書から透かし情 報を抽出する透かし情報検出方法であって、 透かし画像から特定の値を示す輪 郭部が検出された場合は、 輪郭部に基づいて、 透かし情報の記録領域を特定す ることを特徴とする透かし情報検出方法である。
〈構成 1 8〉
また本発明は、 透かし情報検出装置を用いて、 透かし情報が P N符号で拡散 され、 透かし画像として記録された文書から透かし情報を抽出する透か L情報 検出方法であって、 文書から透かし画像を抽出すると共に、 透かし画像に対し て P N符号の相関をとることで、 透かし情報の記録領域を特定することを特徴 とする透かし情報検出方法である。
〈構成 1. 9〉
また本発明は、 構成 1 8に記載の透かし情報検出方法において、 透かし画像 は、 複数種類のドッ トパターンが一面に配置され、 その中の少なくとも一種類 のドッ 卜パターンは特定の透かし情報を表すことを特徴とする透かし情報検出 方法である。
〈構成 2 0〉
また本発明は、 所定の透かし情報に対して P N符号で拡散を行って透かし画 像を作成し、 透かし画像と所定の文書画像とを合成して作成したことを特徴と する透かし入り文書である。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の透かし情報埋め込み装置と透かし情報検出装置の具体例
1を示す構成図である。
第 2図は、 透かし画像作成部の動作フローチヤ一卜である。
第 3図は、 透かし信号の一例を示す説明図である。
第 4図は、 第 3図 （ 1 ) の画素値の変化を a r c t a n ( 1 / 3 ) 方向から 見た断面図である。
第 5図は、 他の透かし信号の説明図である。
第 6図は、 ユニットを並べた状態の説明図である。
第 7図は、 符号語の 1 シンボルを透かし画像に埋め込む方法を示す説明図で ある
第 8図は、 透かし情報を透かし画像に埋め込む方法を示すフローチャートで あ 。
第 9図は、 透かし情報の埋め込み処理の説明図である。
第 1 0図は、 透かし情報領域の周囲に設けられた輪郭部のユニッ トパターン の説明図である。
第 1 1図は、 透かし入り文書画像の一例を示す説明図である。
第 1 2図は、 第 1 1図の一部を拡大して示す説明図である。
第 1 3図は、 透かし検出部の処理の流れを示すフローチャートである。
第 1 4図は、 入力画像と、 ユニッ トパターンの区切り位置を設定した後の入 力画像の一例を示す説明図である。
第 1 5図は、 入力画像中における、 ュニッ ト Aに対応する領域の一例を示し た説明図である。
第 1 6図は、 第 1 5図を波の伝播方向と平行な方向から見た断面図である。 第 1 7図は、 シンポルユニッ トの判定方法の説明図である。
第 1 8図は、 情報復元の一例を示す説明図である。
第 1 9図は、 データ符号の復元方法を示すフローチャートである。
第 2 0図は、 データ符号の復元方法を示す説明図である。
第 2 1図は、 ビッ 卜確信度演算の説明図である。
第 2 2図は、 具体例 2の構成図である。
第 2 3.図は、 シフトレジスタ符号発生器の構成図である。
第 2 4図は、 4次の最長符号系列発生器の構成図である。 第 2 5図は、 最長符号系列の自己相関関数の説明図である
第 2 6図は、 透かし画像生成の説明図である。
第 2 7図は、 透かし検出部の動作を示す説明図である。
第 2 8図は、 具体例 3の動作を示す説明図 （その 1 ) である。
第 2 9図は、 具体例 3の動作を示す説明図 （その 2 ) である。
第 3 0図は、 2次元 P N符号の説明図である。
第 3 1図は、 具体例 4における 2次元 P N符号の検出処理を示す説明図であ る。
第 3 2図は、 2次元 P N符号の配置例を示す説明図である。
第 3 3図は、 3次元 P N符号の説明図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態を具体例を用いて詳細に説明する。
《具体例 1》
具体例 1は、 上記問題点を解決するため、 透かし情報の領域の輪郭部に特定 の値の信号パターンを配置するようにしたものである。 例えば、 具体例 1は、 透かし情報の画像領域の周囲に 1 を示す信号パターンを配置している。
〈構成〉
第 1図.は、 本発明の透かし情報埋め込み装置と透かし情報検出装置の具体例 1 を示す構成図である。 図の装置は、 透かし情報埋め込み装置 1 0 0と透かし情報検出装置 3 0 0か らなる。 また、 透かし入り文書 2 0 0は、 透かし情報埋め込み装置 1 0 0によ つて出力され、 また、 透かし情報検出装置 3 0 0の検出対象となる透かし入り 文書である。
透かし情報埋め込み装置 1 0 0は、 コンピュータからなリ、 文書データと文 書に埋め込む透かし情報を元に文書画像を作成し、 紙媒体に印刷を行う装置で ある。 透かし情報埋め込み装置 1 0 0は、 文書画像作成部 1 0 1、 透かし画像 作成部 1 0 2、 透かし入り文書画像合成部 1 0 3、 出力デバイス 1 0 4を備え ている。 また、 文書データ 1 0 5は、 文書作成ツール等により作成されたデー タである。 透かし情報 1 0 6は、 紙媒体に文字以外の形式で埋め込む情報 （文 字列や画像、 音声データ等） である。 また、 これら文書データ 1 0 5や透かし 情報 1 0 6は、 ハードディスク装置や半導体メモリ等の記憶装置に格納される か、 あるいはネッ 卜ワークインタフェース等を介して外部から取り込むよう構 成されている。
文書画像作成部 1 0 1 は、 文書データ 1 0 5を紙面に印刷した状態の画像を 作成するための機能部である。 具体的には、 文書画像中の白画素領域は何も印 刷されない部分であり、 黒画素領域は黒の塗料が塗布される部分である。 尚、 以下、 本発明の実施の形態では、 白い紙面に黒のインク （単色） で印刷を行う ことを前提として説明するが、 本発明はこれに限定されず、 カラー （多色） で 印刷を行う場合であっても、 同様に本発明に適用可能である。 透かし画像作成部 1 0 2は、 透かし情報 1 0 6をディジタル化して数値に変 換したものを N元符号化 （Nは 2以上） し、 符号語の各シンボルを予め用意し た信号に割り当てる処理を行う機能部である。 信号は任意の大きさの矩形領域 中にドッ 卜を配列することにより任意の方向と波長を持つ波を表現し、 波の方 向や波長に対してシンボルを割り当てたものである。 透かし画像は、 これらの 信号がある規則に従って画像上に配置されたものである。 即ち、 透かし画像作 成部 1 0 2は、 透かし情報 1 0 6をドッ 卜パターンで表した透かし画像を作成 する機能を有している。 尚、 この透かし画像の作成処理の詳細については後述 する。
透かし入り文書画像合成部 1 0 3は、 文書画像と透かし画像を重ね合わせて 透かし入りの文書画像を作成する機能部である。 また、 透かし入り文書画像合 成部 1 0 3は、 透かし画像における透かし情報 1 0 6に相当する領域の輪郭部 を特定の値を示すドッ トパターンとして透かし入り文書画像を作成する機能を 有している。
出力デバイス 1 0 4は、 透かし入り文書画像を印刷出力するプリンタ等の出 力装置である。 従って、 文書画像作成部 1 0 1、 透かし画像作成部 1 0 2およ び透かし入り文書画像合成部 1 0 3は、 プリンタ ドライバの中の一つの機能と して表現されていてもよく、 また、 それぞれが独立したソフ トウェアによって 実現されていてもよい。
透かし入り文書 2 0 0は、 元の文書データ 1 0 5に対して透かし情報 1 0 6 を埋め込んで印刷されたものである。 即ち、 透かし画像に対応したドッ トバタ —ンが地紋パターンとして一面に配置され、 かつ、 文書画像が印刷された文書 である。
透かし情報検出装置 3 0 0は、 透かし入り文書 2 0 0に印刷されている画像 を取り込み、 埋め込まれている透かし情報を復元する装置であり、 入力デバィ ス 3 0 1、 透かし検出部 3 0 2を備えている。
入力デバイス 3 0 1は、 スキャナ等の入力装置であり、 透かし入り文書 2 0 0上の画像を、多値階調のグレイ画像として取り込むための装置である。また、 透かし検出部 3 0 2は、 入力画像に対してフィルタ処理を行って埋め込まれた 信号を検出し、 この検出された信号からシンボルを復元し、 埋め込まれた透か し情報を取り出す機能部である。 また、 透かし検出部 3 0 2は、 検出された信 号において、 連続して特定の値を示す領域が存在した場合は、 これを透かし情 報に対応した領域の輪郭部であると判定し、 この輪郭部で特定される領域を透 かし情報の記録領域として特定する機能を有している。
〈動作〉
次に、 上記の透かし情報埋め込み装置 1 0 0及び透かし情報検出装置 3 0 0 の動作について説明する。 先ず、 透かし情報埋め込み装置 1 0 0の動作につい て説明する。
(文書兩像作成部 1 0 1 )
文書データ 1 0 5は、 フォント情報やレイアウト情報を含むデータであり、 ワープロソフト等を用いて作成されるものとする。 文書画像作成部 1 0 1は この文書データ 1 0 5を元に、 文書が紙に印刷された状態の画像をページ毎に 作成する。 この文書画像は白黒の二値画像であり、 画像上で白い画素 （値が 1 の画素） は背景であり、 黒い画素 （値が 0の画素） は文字領域 （インクが塗布 される領域） であるものとする。
(透かし画像作成部 1 0 2 )
透かし情報 1 0 6は、 文字、 音声、 画像などの各種データであり、 透かし画 像作成部 1 0 2では、 この情報から文書画像の背景として重ね合わせる透かし 画像を作成する。
第 2図は、 透かし画像作成部 1 0 2の処理の流れを示すフローチヤ一トであ る。
まず、透かし情報 1 0 6を N元符号に変換する （ステップ S 1 0 1 )。 Nは任 意であるが、 本具体例では、 説明を容易にするため、 N = 2とする。 従って、 ステップ S 1 0 1で生成される符号は 2元符号であり、 0と 1のビッ ト列で表 現されるものとする。 このステップ S 1 0 1では、 データをそのまま符号化し ても良いし、 データを暗号化したものを符号化してもよい。
次いで、 符号語の各シンボルに対して透かし信号を割り当てる （ステップ S 1 0 2 )。透かし信号とはドッ ト （黒画素） の配列によって任意の波長と方向を 持つ波を表現したものである。尚、この透かし信号の詳細については後述する。 更に、 符号化されたデータのビッ卜列に対応する信号ュニッ 卜を透かし画像 上に配置する （ステップ S 1 03)
上記ステップ S 1 02において、 符号語の各シンボルに対して割り当てる透 かし信号について説明する。
第 3図は、 透かし信号の一例を示す説明図である。
透かし信号の幅と高さをそれぞれ S w, S hとする。 Swと S hは異なって いてもよいが、 本具体例では説明を容易にするため、 Sw = S hとする。 長さ の単位は画素数であり、 第 3図の例では、 Sw=S h = 1 2である。 これらの 信号が紙面に印刷されたときの大きさは、透かし画像の解像度に依存しておリ、 例えば、 透かし画像が 6 O O d p i (d o t p e r i n c h :解像度の単 位であり、 1インチ当たりのドッ ト数） の画像であるとしたならば、 第 3図の 透かし信号の幅と高さは、 透かし入り文書上で 1 2 600 = 0. 02 (イン チ） となる。
以下、 幅と高さが Sw, S hの矩形を一つの信号の単位として 「信号ュニッ 卜」 と称する。 第 3図 （ 1 ) は、 ドッ ト間の距離が水平軸に対して a r c t a n (3) ( a r c t a nは t a nの逆関数） の方向に密であり、 波の伝播方向は a r e t a n (— 1 3) である。 以下、 この信号ュニッ トをュニッ ト Aと称 する。 第 3図 （2) は、 ドッ ト間の距離が水平軸に対して a r c t a n (一 3) の方向に密であり、 波の伝播方向は a r c t a n ( 1 /3) である。 以下、 こ の信号^ニッ 卜をュニッ ト Bと称する。
第 4図は、 第 3図 （ 1 ) の画素値の変化を a r e t a n ( 1ノ 3) 方向から 見た断面図である。
第 4図において、 ドッ トが配列されている部分が波の最小値の腹 （振幅が最 大となる点） となり、 ドッ トが配列されていない部分は波の最大値の腹となつ ている。 また、 ドッ トが密に配列されている領域はそれぞれ 1ュニッ 卜の中に 二つ存在するため、 この例では 1ユニッ ト当たりの周波数は 2となる。 波の伝 播方向はドッ トが密に配列されている方向に垂直になるため、 ユニッ ト Aの波 は水平方向に対して a r c t a n (― 1 3)、ユニッ ト Bの波は a r c t a n ( 1 Z3) となる。 尚、 a r c t a n ( a ) の方向と a r c t a n ( b) の方 向が垂直のとき、 a x b =— 1である。
本具体例では、ユニッ ト Aで表現される透かし信号にシンポル 0を割り当て、 ユニット Bで表現される透かし信号にシンポル 1 を割り当てる。 また、 これら をシンボルユニットと称する。
透かし信号には、 第 3図 （ 1 ), (2) で示されるもの以外にも、 例えば、 次 のようなドッ ト配列が考えられる。
第 5図は、 他の透かし信号の説明図である。
第 5図中の （3) は、 ドッ ト間の距離が水平軸に対して a r c t a n ( 1 Z 3) の方向に密であり、 波の伝播方向は a r c t a n (一 3) である。 以下、 この信号ュニッ 卜をュニッ ト Cと称する。
第 5図 （4) は、 ドット間の距離が水平軸に対して a r c t a n (一 1 3) の方向に密であり、 波の伝播方向は a r c t a n ( 3) である。 以下、 この信 号ユニッ トをユニッ ト Dと称する。 第 5図 （5 ) は、 ドッ ト間の距離が水平軸 に対して a r c t a n ( 1 ) の方向に密であり、 波の伝播方向は a r c t a n (― 1 ) である。 尚、 第 5図 （5 ) は、 ドッ 卜間の距離が水平軸に対して a r c t a n (一 1 ) の方向に密であり、 波の伝播方向は a r c t a n ( 1 ) であ ると考えることもできる。 以下、 この信号ユニッ トをユニッ ト Eと称する。 このようにして、 先に割り当てた組み合わせ以外にも、 シンボル 0とシンポ ル 1 を割り当てるュニッ 卜の組み合わせのパターンが複数考えられるため、 ど の透かし信号がどのシンボルに割リ当てられているかを秘密にして第三者 （不 正者） が埋め込まれた信号を簡単に解読できないようにすることもできる。 更に、 第 2図に示したステップ S 1 0 2で、 透かし情報を 4元符号で符号化 した場合には、 例えば、 ユニッ ト Aに符号語のシンボル 0を、 ユニッ ト Bにシ ンボル 1 を、 ユニッ ト Cにシンボル 2を、 ユニッ ト Dにシンボル 3を割り当て ることも可能である。
第 3図および第 5図に示した透かし信号の一例においては、 1ュニッ ト中の ドッ 卜の数を全て等しく しているため、 これらのュニッ 卜を隙間なく並べるこ とにより、 透かし画像の見かけの濃淡が均一となる。 従って、 印刷された紙面 上では、 単一の濃度を持つグレイ画像が背景として埋め込まれているように見 える。
このような効果を出すために、 例えば、 ユニッ ト Eを背景ユニッ ト （シンポ ルが割り当てられていない信号ユニッ ト） と定義し、 これを隙間なく並べて透 かし画像の背景とし、 シンボルユニッ ト （ユニッ ト A、 ユニッ ト B ) を透かし 画像に埋め込む場合は、 埋め込もうとする位置の背景ユニッ ト （ユニッ ト E ) とシンボルュニッ ト （ュニッ h A、 ュニッ ト B ) を入れ替える。
第 6図は、 ュニッ トを並べた状態の説明図である。
第 6図の （ 1 ) は、 ュニッ ト Eを背景ュニッ 卜と定義し、 これを隙間なく並 ベて透かし画像の背景とした場合を示す説明図である。 第 6図の （2 ) は、 第 6図（ 1 )の背景画像の中にュニッ ト Aを埋め込んだ一例を示し、第 6図の（3 ) は、第 6図（ 1 )の背景画像の中にュニッ ト Bを埋め込んだ一例を示している。 本具体例では、 背景ユニッ トを透かし画像の背景とする方法について説明する が、 シンポルユニッ トのみを配置することによって透かし画像を生成しても良 い。
次に、 符号語の 1シンポルを透かし画像に埋め込む方法について説明する。 第 7図は、 これを示す説明図である。
第 7図の例は、 「0 1 0 1」 というビッ ト列を埋め込む場合である。第 7図の ( 1 )、 ( 2 ) に示すように、 同じシンボルユニッ トを繰り返し埋め込む。 これ は文書中の文字が埋め込んだシンボルュニッ 卜の上に重なった場合、 信号検出 時に検出されなくなることを防ぐためであり、 シンポルュニッ 卜の繰り返し数 と配置のパターン （以下、 ュニッ トパターンと称する） は任意である。
即ち、 ュニッ 卜パターンの一例として、 第 7図の （ 1 ) のように繰り返し数 を 4 (一つのユニッ トパターン中に四つのシンボルユニッ トが存在する） にし たり、 第 7図の （2) に示すように繰り返し数を 2 (—つのユニッ トパターン 中に二つのシンポルュニッ 卜が存在する）【こしたりすることができ、あるいは、 繰り返し数を 1 (一つのュニッ トパターン中には一つのシンボルュニッ トだけ が存在する） としてもよい。
また、 第 7図の （ 1 )、 （2) は、 一つのシンポルュニッ 卜に対して一つのシ ンポルが与えられているが、 第 7図の （3) に示すように、 シンポルユニッ ト の配置パターンに対してシンボルを与えても良い。
1ページ分の透かし画像の中に何ビッ 卜の情報量を埋め込むことができるか は、 信号ュニッ 卜の大きさ、 ュニッ 卜パターンの大きさ、 文書画像の大きさに 依存する。文書画像の水平方向と垂直方向にいくつかの信号を埋め込んだかは、 既知であるとして信号検出を行っても良いし、 入力装置から入力された画像の 大きさと信号ュニッ 卜の大きさから逆算しても良い。
1ページ分の透かし画像の水平方向に P w個、 垂直方向に P h個のュニッ ト パターンが埋め込めるとすると、 画像中の任意の位置のュニッ トパターンを U ( X , y)、 x = 1〜 Pw、 y = 1〜 P hと表現し、 U ( x , y ) を 「ユニッ ト パターン行列 j と称することにする。 また、 1ページに埋め込むことができる ビッ ト数を 「埋め込みビッ 卜数 J と称する。 埋め込みビッ 卜数は P w X P hで ある。
第 8図は、 透かし情報を透かし画像に埋め込む方法について示したフローチ ヤー卜である。 ここでは、 1枚 （ 1ページ分） の透かし画像に、'同じ情報を繰り返し埋め込 む場合について説明する。 同じ情報を繰り返し埋め込むことにより、 透かし画 像と文書画像を重ね合わせたときに、 一つのュニッ 卜パターン全体が塗りつぶ されるなどにより、 埋め込み情報が消失するような場合でも、 埋め込んだ情報 を取り出すことを可能とするためである。
先ず、 透かし情報 1 0 6を N元符号に変換する （ステップ S 2 0 1 )。 これは、 第 2図のステップ S 1 0 1の処理と同様である。 以下では、 符号化されたデ一 タをデータ符号と称し、 ュニッ トパターンの組み合わせによりデータ符号を表 現したものをデータ符号ュニッ ト D uと称する。
次に、 データ符号の符号長 （ここではビッ ト数） と埋め込みビッ ト数から、 枚の画像のデータ符号ュニッ トを何度繰り返し埋め込むことができるかを計 算する （ステップ S 2 0 2 )。 本具体例では、 データ符号の符号長データを、透 かし画像領域の輪郭部を除いたュニッ 卜パターン行列の第 1行に挿入するもの とする。 また、 データ符号の符号長を固定長として符号長データは透かし画像 に埋め込まないようにしても良い。
データ符号ュニッ 卜を埋め込む回数 D nは、 データ符号長を C n として以下 の式で計算される。
【数 1】
Figure imgf000022_0001
[A]は ^^超えない最大の整数 ここで剰余を R n ( R n = C n - ( P w x ( P h - 1 ))) とすると、 ュニッ トパターン行列には D n回のデータ符号ュニッ 卜およびデータ符号の先頭 R n ビッ 卜分に相当するュニッ トパターンを埋め込むことになる。 ただし、 剰余部 分の R nビッ トは必ずしも埋め込まなくても良い。
第 9図は、 透かし情報の埋め込み処理の説明図である。
第 9図の説明では、 ユニッ トパターン行列のサイズ 9 X 1 1 ( 1 1行 9列）、 データ符号長を 1 2 (図中で 0〜 1 1の番号がついたものがデータ符号の各符 号語を表す） とする。
次いで、 ユニッ トパターン行列の第 1行目に符号長データを埋め込む （ステ ップ S 203)。第 9図の例では符号長を 9ビッ 卜のデータで表現して 1度だけ 埋め込んでいる例を説明しているが、 ュニッ 卜パターン行列の幅 Pwが十分大 きい場合、データ符号と同様に符号長データを繰り返し埋め込むこともできる。 さらに、 ユニッ トパターン行列の第 2行以降に、 データ符号ユニッ トを繰り 返し埋め込む （ステップ S 204)。 第 9図で示すようにデータ符号の M S B (most significant bit) または L S B (least significant bit) から順に行 方向に埋め込む。 第 9図の例ではデータ符号ユニットを 7回、 およびデータ符 号の先頭 6ビッ卜を埋め込んでいる例を示している。
データの埋め込み方法は第 9図のように行方向に連続になるように埋め込ん でも良いし、 列方向に連続になるように埋め込んでも良い。
. 次に、 本具体例で挿入する輪郭部について説明する。 透かし画像作成部 1 0 2は、 第 9図で示したような透かし情報領域の周囲に " 1 " を示すュニッ トパターンを連続して配置した透かし入り文書画像を作成 する。
第 1 0図は、 透かし情報領域の周囲に設けられた輪郭部のユニットパターン の説明図である。
図示のように、 透かし画像領域の周囲に " 1 " を示すユニッ トパターンが連 続して配置される。尚、内部の透かし情報領域についてはその図示を省略する。 以上、 透かし画像作成部 1 0 2における透かし画像の作成処理について説明 した。 次いで、 透かし情報埋め込み装置 1 0 0の透かし入り文書画像合成部 1 0 3について説明する。
(透かし入り文書画像合成部 1 0 3 )
透かし入り文書画像合成部 1 0 3では、 文書画像作成部 1 0 1で作成した文 書画像と、 透かし画像作成部 1 0 2で作成した透かし画像を重ね合わせる。 透 かし入り文書画像の各画素の値は、 文書画像と透かし画像の対応する画素値の 論理積演算 （A N D ) によって計算する。 即ち、 文書画像と透かし画像のどち らかが 0 (黒） であれば、 透かし入り文書画像の画素値は 0 (黒）、 それ以外は 1 (白） となる。
第 1 1図は、 透かし入り文書画像の一例を示す説明図である。
第 1 2.図は、 第 1 1図の一部を拡大して示した説明図である。
ここで、 ュニッ トパターンは第 7図 （ 1 ) のパターンを用いている。 透かし 入り文書画像は、 出力デバイス 1 04により出力される
以上、 透かし情報埋め込み装置 1 00の動作について説明した。
次いで、 第 1図、 及ぴ、 第 1 3図〜第 2 1図を参照しながら、 透かし情報検 出装置 300の動作について説明する。
(透かし検出部 302)
第 1 3図は、透かし検出部 302の処理の流れを示すフローチヤ一トである。 先ず、 スキャナなどの入力デバイス 30 1によって透かし入り文書画像をコ ンピューダのメモリ等に入力する （ステップ S 30 1 )。 この画像を入力画像と 称する。 入力画像は多値画像であり、 以下では 25 6階調のグレイ画像として 説明する。 また入力画像の解像度 （入力デバイス 30 1で読み込むときの解像 度） は、 上記透かし情報埋め込み装置 1 00で作成した透かし入り文書画像と 異なっていても良いが、 ここでは上記透かし情報埋め込み装置 1 00で作成し た画像と同じ解像度であるとして説明する。 また、 入力画像は回転や伸縮など の補正が行われているものとする。
次いで、 入力画像の大きさと信号ユニッ トの大きさから、 ユニッ トパターン がいくつ埋め込まれているかを計算する （ステップ S 3 02)。例えば入力画像 の大きさが W (幅） X H (高さ） であるとして、 信号ユニッ トの大きさを S w x S h、ュニッ 卜パターンは Uw X U h個のュニッ卜から構成されるとすると、 入力画像中に埋め込まれているユニッ トパターンの数 （N = Pw x P h) は以 下のように計算される。 【数 2】
D W η1 H
SwxUw Sh UIi 但し、 透かし情報埋め込み装置 1 0 0と透かし情報検出装置 3 0 0で解像度 が なる場合には、 それらの解像度の比によって入力画像中の信号ュニッ 卜の 大きさを正規化した^、 上記の計算を行う。
次いで、 ステップ S 3 0 2で計算したュニッ トパターン数を元に入力画像に 対してュニッ トパターンの区切り位置を設定する （ステップ S 3 0 3 )。
第 1 4図は、 入力画像 （第 1 4図 （ 1 ) ) と、 ユニッ トパターンの区切り位置 を設定した後の入力画像 （第 1 4図 （2 ) ) の一例を示している。
次いで、 ユニッ トパターンの区切り毎にシンボルユ ッ トの検出を行い、 ュ ニッ トパターン行列を復元する （ステップ S 3 0 4 )。 以下に、 信号検出の詳細 を説明する。
第 1 5図は、 入力画像中における、 第 3図 （ 1 ) に示したュニッ ト Aに対応 する領域の一例を示した説明図である。
第 3図では信号ユニッ トは二値画像であるが、 ここでは多値画像である。 二 値画像を印刷した場合、 インクのにじみなどが原因で濃淡が連続的に変化する ため、 第 1 5図のようにドッ 卜の周囲が白と黒の中間色になる。 従って、 第 1 5図を の伝播方向と平行な方向から見た断面図は次のようになる。
第 1 6図は、 第 1 5図を波の伝播方向と平行な方向から見た断面図である。 図示のように、 第 4図が矩形波であるのに対し、 第 1 6図は滑らかな波とな る。 .'
また、 実際には紙の厚さの局所的な変化や、 印刷文書の汚れ、 出力デバイス や画像入力デバイスの不安定性などの要因により、 入力画像中には多くの雑音 成分が付加されることになるが、 ここでは雑音成分のない場合について説明す る。 しかしながら、 ここで説明する方法を用いれば、 雑音成分が付加された画 像に対しても安定した信号検出を行うことができる。
以下では入力画像から信号ュニッ トを検出するために、 波の周波数と方向、 および影響範囲を同時に定義できる二次元ウエーブレツ 卜フィルタを用いる。 以下では、 二次元ウェーブレツ トフィルタの一つであるガボールフィルタを用 いる例を示すが、 ガボールフィルタと同様な性質を持つフィルタであれば、 必 ずしもガボールフィルタである必要はなく、 更には信号ュニッ 卜と同じドッ 卜 パターンを持つテンプレー卜を定義してパターンマッチングを行うなどの方法 でも,良い。：，
以下にガボールフィルタ G ( X , y )、 x = 0〜 g w— 1 , y = 0〜 g h— 1 を示す。 g w, g hはフィルタのサイズであり、 ここでは上記透かし情報埋め 込み装置 1 0.0で埋め込んだ傳号ュニッ 卜と同じ大きさである。
【数 3】
(χ-χθ)2 | ύ'ー 0)
π· x exp [- 2πϊ i (x― χθ)+ v '
A2 BZ
Figure imgf000027_0001
虚瞧位
x = 0〜 f— 1, y = 0〜 / Ϊ— 1， 0= Μ'/ % y =gh 12
4 :水平方向の影響範囲， ·δ :垂直方向の影響範囲
tan— ^ii /v):波の方向， ^ί +ν2 :周波数 信号検出には透かし画像に埋め込んだシンボルュニッ 卜と周波数、波の方向、 および大きさが等しいガボールフィルタを、 埋め込んだ信号ュニッ 卜の種類と 同じ数だけ用意する。,, ...こ： では第 3図のュニッ ト Αとユニッ ト Βに対応するガ ボールフィルタをフィルタ A、 フィルタ Bと称する。
入力画像中.の.任意の位置でのフィルタ出力値はフィルタと画像間のコンボリ ュ一ションにより計算する。 ガボールフィルタの場合は実数フィルタと虚数フ ィル夂.. （虚数 イルタは実数フィルタと半波長分位相がずれたフィルタ） が存 在するため、 それらの 2乗平均値をフィルタ出力値とする。 例えば、 フィルタ Aの実数フィルタと画像間のコンボリユーションが R c、 虚数フィルタとのコ ンポリューションが I. cであったとすると、 出力値 F ( A ) は以下の式で計算 する。
【数 4】
第 1 7図は、ステップ S 3 0 : 3によって区切られたュニッ トパターン U ( X , y ) 中に埋め込まれているシンボルュニッ 卜がュニッ 卜 Aであるかュニッ 卜 B であるかを判定する方法について説明する説明図である。
ユニッ トパターン U ( X , y ) に対するシンボル判定ステップを以下のよう に行う。
( 1 ) フィルタ Aの位置を移動しながら、 ユニッ トパターン U ( X , y ) 中の 全ての位置について F(A)を計算した結果の最大値をュニッ トパターン U ( X , y ) に対するフィルタ Aの出力値とし、 これを F u (A, x , y) とする。
( 2) ユニッ トパターン U ( X , y ) に対するフィルタ Bの出力値を （ 1 ) と 同様に計算し、 これを F u (B, X , y ) とする。
(3) F u (A, x , y ) と F u (B, x， y ) を比較し、 F U (A, x , y ) ≥ F U (B, x , y ) であればユニッ トパターン U ( x , y ) に埋め込まれて いるシンポルユニッ トはユニッ ト Aであると判定し、 F u (A, x , y ) < F u (B, x , y ) であればユニッ トパターン U ( x , y ) に埋め込まれている シンボルュニットはュニッ卜 Bであると判定する。
( 1 ), (2) において、 フィルタを移動するステップ幅は任意であり、 ュニ ッ トパターン上の代表的な位置での出力値のみを計算しても良い。 また、 （3) で F u (A, x , y ) と F u (B, x , y ) の差の絶対値があらかじめ定めて おいた閾値以下であった場合には判定不能としても良い。
また （ 1 ) において、 フィルタをずらしながらコンボリューシヨンを計算す る過程で、 F (A)の最大値が予め定めた閾値を超えた場合に、直ちに、 U ( X , y ) に埋め込まれているシンボルュニットはュニッ卜 Aであると判定して処理 を中止 Lても良い。 （2) においても同様に、 F (B) の最大値が予め定めた閾 値を超えた場合に、 直ちに U ( X , y ) に埋め込まれているシンボルユニッ ト はュニッ ト Bであると判定しても良い。
以上、 信号検出 （ステップ S 3 0 4 ) の詳細について説明した。 再び、 第 1 3図のフローチャートに戻り、 以降のステップ S 3 0 5について説明する。 ス テツプ S 3 0 5では、 ュニッ トパターン行列のシンボルを連結してデータ符号 を再構成し、 元の情報を復元する。
第 1 8図は、 情報復元の一例を示す説明図である。
情報復元のステツプは以下の通りである。
( 1 ) 各ュニッ 卜パターンに埋め込まれているシンボルを検出する （第 1 8図
①）。
( 2 ) シンポルを連結してデータ符号を復元する （第 1 8図②）。
( 3 ) データ符号を復号して埋め込まれた情報を取り出す （第 1 8図③）。 第 1 9図〜第 2 1図は、 データ符号の復元方法を一例を示す説明図である。 復元方法は基本的に第 8図の逆の処理となる。
第 1 9図は、 データ符号の復元方法を示すフローチャートである。
第 2 0図は、 データ符号の復元方法を示す説明図である。
先ず、ュニッ トパターン行列がら輪郭部を検出する （ステップ S 4 0 1 )。 こ の処理は、 第 1 0図で示した透かし情報領域の周囲に配置された " 1 " を示す パターンを検出する処理である。 即ち、 ユニッ トパターン行列の行方向および 列方向 (： " 1 " が連続して配置されている部分を検出する。 そして、 このよう な部分が検出された場合は、 その内部が透かし情報領域であると判定する。 こ れ以降の処理は、 輪郭部のュニッ 卜パターンを検出対象から除外する。
次に、 ュニッ トパターン行列の第 1行から符号長データ部分を取り出して、 埋め込まれたデータ符号の符号長を得る （ステップ S 402)。
次いで、 ュニッ トパターン行列のサイズと S 40 2で得たデータ符号の符号 長を元に、 データ符号ユニッ トを埋め込んだ回数 D nおよび剰余 R nを計算す る （ステップ S 403)。
次いで、 ュニッ トパターン行列の 2行目以降からステップ S 203と逆の方 法でデータ符号ュニッ 卜を取り出す （ステップ S 404)。 第 20図の例では、 U ( 1 , 2) ( 2行 1列） から順に 1 2個のパターンュニッ ト毎に分解する （U ( 1 , 2) 〜U (3， 3)、 U (4， 3) 〜U (6, 4)、 ■-■)。 D n = 7, R n
= 6であるため、 1 2個のパターンユニッ ト （データ符号ユニッ ト） は 7回取 リ出され、 剰余として 6個 （データ符号ユニッ トの上位 6個に相当する） のュ ニッ トパターン （U (4， 1 1 ) ~U (9, 1 1 )) が取り出される。
次いで、 ステップ S 404で取り出したデータ符号ュニッ トに対してビッ 卜 確信度演算を行うことにより、 埋め込んだデータ符号を再構成する （ステップ S 405)o 以下、 ビッ ト確信度演算について説明する。
第 2 1図は、 ビッ ト確信度演算の説明図である。
図示のように、 ュニッ 卜パターン行列の 2行 1列目から最初に取り出された データ符号ュニッ 卜を D u ( 1 , 1 ) ~ D u ( 1 2, 1 ) とし、 順次 D u ( 1 , 2) 〜D u ( 1 2, 2)、 ■■■、 と表記する。 また、 剰余部分は D u ( 1 , 8；) 〜 D u (6 , 8 ) とする。 ビッ ト確信度演算は各データ符号ユニッ トの要素毎に 多数決をとるなどして、 データ符号の各シンボルの値を決定することである。 これにより、 文字 域との重なりや紙面の汚れなどが原因で、 任意のデータ符 号ュニッ 卜中の任意のュニッ 卜から正しく信号検出を行えなかった場合 （ビッ ト反転エラ一など） でも、最終的に正しくデータ符号を復元することができる。 具体的には、 例えばデータ符号の 1 ビッ ト目は、 D u ( 1 , 1 ), D u ( 1 , . 2)、 ·'·、 D u ( 1 , 8) の信号検出結果が 1 である方が多い場合には 1 と判定 し、 0である方が多い場合に.は 0と判定する。 同様にデータ符号の 2ビッ ト目 は D u ( 2， 1 )、 D u (2 , 2)、 ■'■、 D u ( 2 , 8) の信号検出結果による 多数決によって判定し、 データ符号の 1 2ビッ 卜目は、 D u ( 1 2 , 1 )、 D u ( 1 2，· 2 )、' ■"、 D u ( 1 2， 7 ) ( D u ( 1 2, 8 ) は存在しないため D u ( 1 2, 7) までとなる） の信号検出結果による多数決によって判定する。 ビッ ト確信度演算は、 第 1 7図の信号検出フィルタの出力値を加算すること によっても行うことができる。 これは、 例えば第 3図 （ 1 ) のユニッ ト Aに 0 のシンボルが割り当てられ、 第 3図 （2) のユニッ ト Bに 1のシンボルが割り 当てられているものとし、 D u (m, n ) に対するフィルタ Aによる出力値の 最木値を D.f (A, m, n)、 D. u (m， n ) に対するフィルタ Bによる出力値 の最大値を D f (B, m, n ) とすると、 データ符号の Mビッ ト目は、
【数 5】 一
' Dn Dn .
V Df{A,M,n)≥ /Ώ/(ΒΡΜ!?ή
?3=1 »=1 の場合は 1 と判定し、 それ以外の場合は 0と判定する。 ただし、 N<R nの 場合は D f の加算は n = 1〜R n + 1 までとなる。
ここでは、 データ符号を繰り返し埋め込む場合について説明したが、 データ を符号化する際に誤り訂正符号などを用いることにより、 データ符号ュニッ ト の繰り返しを行わないような方法も実現できる。
〈効果〉
以上説明したように、 具体例 1 によれば、 次のような効果がある。
( 1 ) ドッ トの配列の違いにより埋め込み情報を表現するため、 元の文書の フォント、 文字間や行間のピッチに対する変更を伴わない。
(2) シンポルを割り当てているドッ トパターンと、 シンボルを割り当てて いないドッ トパターンの濃度 （一定区間内のドッ トの数） が等しいため、 人の 目には文書の背景に一様な濃度の網掛けがされているように見え、 情報の存在 が目立たない。
(3) シンポルを割り当てているドッ 卜パターンと割り当てていないドッ ト パターンを秘密にしておくことで、埋め込まれている情報の解読が困難となる。
(4) 情報を表すパターンは細かいドッ トのパターンの集まりで、 文書の背 景として一面に埋め込まれているため、 埋め込みアルゴリズムが公開されたと しても、 印刷された文書に対する埋め込み情報の改ざんが困難となる。
(5).波 （濃淡変化） の方向の違いにより埋め込み信号を検出するため （ 1 画素単位の詳細な検出を行わないので）、印刷文書に多少の汚れなどがあった場 合でも安定した情報検出を行うことができる。
( 6 ) 同じ情報を繰り返し埋め込み、 検出時には繰り返し埋め込まれた情報 の全てを利用して情報復元を行うため、 大きなフォン卜の文字によって信号部 分が隠されたリ、 用紙が汚れていたりすることによる部分的な情報の欠落が発 生しても、 安定して埋め込んだ情報を取り出すことができる。
( 7 ) 透かし情報領域の周囲を特定の値を示すュニッ 卜パターンを連続して 配置するようにしたので、 透かし入り文書 2 0 0に皺や延び等が有っても透か し情報領域を正確に検出することができる。 その結果、 より信頼性の高い透か し情報検出を実現することができる。
《具体例 2》
具体例 2は、 透かし情報を P N (Pseudo No i se (疑似雑音）） 符号で拡散して 透かし画像を作成するようにしたものである。
第 2 2図は、 具体例 2の構成図である。
図示の装置は、 透かし情報埋め込み装置 1 0 0 aと透かし情報検出装置 3 0 0 aからなる。 また、 透かし入り文書 2 0 0は、 透かし情報埋め込み装置 1 0 0 aによって出力される透かし入り文書である。
透かし情報埋め込み装置 1 0 0 aは、 文書画像作成部 1 0 1、 透かし画像作 成部 1 0 2 a、 透かし入り文書画像合成部 1 0 3、 出力デバイス 1 0 4、 文書 データ 1. 0 5、 透かし情報 1 0 6と P N符号生成部 1 0 7からなる。 ここで、 文書画像作成部 1 0 1、 透かし入り文書画像合成部 1 0 3〜透かし情報 1 0 6 は、 具体例 1の構成と同様であるため、 対応する部分に同一符号を付してその 説明を省略する。 また、 透かし画像作成部 1 02 aは、 透かし情報 1 06に対 して、 P N符号生成部 1 07で生成された P N符号で拡散し、 透かし画像を作 成する機能を有している。 更に、 P N符号生成部 1 07は、 公知の手法 （これ については後述する） により P N符号 （疑似ランダム系列） を生成する機能部 である。
透かし情報検出装置 300 aは、 入力デバイス 30 1 と透かし検出部 302 aからなる。 透かし検出部 302 aは、 P N符号との相関をとることによって 透かし情報領域を検出すると共に、 検出した透かし情報領域から透カヽし情報を 取り出すと共に、 P N符号の相関値のピークに基づいて、 透かし情報が正常に 検出できたか否かを判定し、 正常に検出できなかった場合ほ、 所定の補正を行 う機能を有している。
〈動作〉
先ず、 具体例 2における透かし情報埋め込み装置 1 00 aの全体の動作の説 明に先立ち、 P N符号について説明する。
[最長符号について]
最長符号は、 nビッ トの符号系列で、 0と 1の数が等しいか、 もしくはその 差が 1以内であり、 かつ、 自己相関が、 位相が同じ場合に 1、 位相が異なる場 合の自 5相関が 0、 もしくは一 1 Znとなる符号系列である。 最長符号は、 同 期型やシングルユーザの C DM A (Code Division Multiple Access) における 符号拡散や同期補足に用いられる。 最長符号は、 ある長さのシフ トレジスタと フィードバックによって生成される。 例えば、 πをシフ トレジスタの段数とす ると、
L = 2"- 1 で得られる Lビッ 卜が最長符号系列の長さとなリ、 次のようなシフ トレジスタ 符号発生器によって生成される。
第 2 3図は、 シフ トレジスタ符号発生器の構成図である。
図において、 r」は、 各シフ トレジスタの状態であり、 S iは各シフ トレジス タにかける係数 （0または 1 ) であり、 シフ トレジスタ符号発生器は、 それぞ れ複数段の論理結合がフィードバックされるループで構成される。 この発生器 で生成ぎ ¾最長符号系列 0 jは、
【数 6】
π-1
°i+n =∑,'3jri+j
ゾ =0 となる。
第 2 4図は、 4次の最長符号系列発生器の構成図である。
図示の符号発生器は、 第 2 3図での s Q= 1 ， s != 1 , s 2= s 3= 0となる。 レジスタ値の初期条件を 0 0 0 1 とすると、 生成される系列は、 ΠΠ0Ι00110101111 000100110101111 0001001··· なり、 周期 1 5 (系列長 1 5 ) の最長符号となる （下線の単位で 1周期）。 最長符号系列の自己相関関数は、 系列 1周期と、 それを 1 ビッ トずつ時間的 にずらせたものを乗積し、 平均することで得られる。例えば、 自己相関関数は、 符号系列のビッ ト値 1 を mi= 1、 ビッ ト値 0を Γτ =— 1 とすると、
【数 7】
Figure imgf000037_0001
で得られる。 これは、 t m o d L = 0の場合に 1 、 t m o d L = 0でない場合 に一 1 /し とる。
第 25図は、 最長符号系列の自己相関関数の説明図である。
図示のように、 同じ最長符号系列について相関をとると、 同一位相の場合に
1、 位相がずれたときは一 1 Z Lをとることが分かる。 このため、 最長符号系 列で拡散された信号は、 拡散に使用した最長符号との相関をとることで、 容易 に同期することができる。
最長符号は、 同一周期の符号系列が少ないため、 非同期型 C DMA等や、 複 数系列が混在する環境では複数のシフトレジスタ符号発生器の組み合わせから 生成される G o I d系列等が用いられる。
以下、 具体例 1 とは異なる第 2 2図の P N符号生成部 1 07と透かし画像作 成部 1 02 aの動作について説明する。
P N符号生成部 1 0 7は、 P N符号を生成する。 P N符号として、 第 23図 のシフ トレジスタ符号発生器によって得られる最長符号系列や G o I d系列、 または、 別の方法で得られる疑似ランダム系列などが使用される。 系列の生成 は、 符号発生器などによる動的生成の他、 テーブル等を用いた静的な生成など で行うようにしてもよい。
透かし画像作成部 1 0 2 aは、 透かし情報 1 0 6から得られる情報ビッ ト列 を P N符号生成部 1 0 7から得られる P N符号により拡散し、 透かし画像を生 成する。
第 2 6図は、 透かし画像生成の説明図である。
P N符号による拡散は、 例えば以下の方法で行う。
(1 )情報ビッ ト " 0 " を埋め込む場合、 P N符号をそのまま使用する。
(2)情報ビッ 卜 " 1 " を埋め込む場合、 P N符号の全ビッ 卜を反転して使用す る。
(3)各情報ビッ ト分、 P N符号を連結し、 画像に連続して埋め込む。
P N符号の長さが 1 5ビッ 卜の場合、 情報ビッ 卜 Nは、 P N符号による拡散 の結果、 （N X 1 5 ) ビッ トに拡張される。拡張された符号系列に対応するュニ ッ 卜パターンを、 具体例 1で説明したようにタイル状に配置し、 透かし画像を 生成する。 配置方向は、 横方向、 縦方向のいずれであってもよい。 尚、 図示例 では、 透かし画像の全てを P N符号で拡散する場合を示している。
ュニッ トパターンが 1 ビッ 卜の情報を表す場合、 透かし画像は P N符号で拡 散され シーケンスに対応するパターンの羅列となる。 ュニッ トパターンが 2 ビッ ト以上の情報を表す場合、 拡散されたシーケンスは情報のビッ ト深度方向 (それぞれのビッ トをプレーンと考えた場合の深さ方向） に埋めても良いし、 また、 特定ビッ 卜深度のプレーンだけに埋め込んでも良い。
次に、 透かし情報検出装置 3 0 0 aの動作について、 具体例 1 とは異なる点 を中心に説明する。
入力デバイス 3 0 1の動作については、 具体例 1 と同様である。 透かし検出 部 3 0 2 aは、 透かし情報を抽出するため、 入力デバイス 3 0 1から出力され た信号に対して、 埋め込み時に使用した P N系列との相関値を計算する。
第 2 7図は、 透かし検出部の動作を示す説明図である。
計算する相関値は、 埋め込み時に P N系列を配置した順に、 例えば 1 ビッ ト ずつずらしながら計算する。 ずらす方向は、 横方向に酉 置した場合は横方向、 縦方向に配置した場合は縦方向となる。
最長符号の場合、 位相が 0の場合に値 1 をとリ、 それ以外の場合で一 1 Z L を取るため、 透かし検出部 3 0 2 aにおけるフィルタ出力値のうち、 実際に透 かしとして埋め込まれている部分のみ相関値が高くなる。 相関値はノイズによ つて上下するが、 閾値を使用して相関値が高くなつた部分のみを検出すること で、 情報の埋め込まれた透かし領域の位置を特定可能である。 また、 最長符号 でない系列であっても、 同一位相の場合は相関値が最も高くなるため、 同期は 可能である。 ここで、 相関値は上述した [数 7 ] の式によって計算する。 これ は、 簡単に書くと、 以下の式を用いることができる。
(相関値） = | ( P N符号と符号が一致した数） 一 （P N符号と符号が不一致 の数） I ÷ ( P N符号長）
この式のように、 相関値の最大値が 1 となるように正規化する必要は必ずし もない。 同じ P N符号を同じ位相でライン単位に使用すると、 P N符号での相 関は第 2 7図の （2 ) のようになる。
また、拡散された値は、透かし情報埋め込み装置 1 0 0 a側での上述した（1 ) 〜（3)により、 以下の条件で得ることができる。
( P N符号と符号が一致した数） ≥ ( P N符号と符号が不一致の数） ： 0 ( P N符号と符号が一致した数） < ( P N符号と符号が不一致の数） ： 1 ここで、 P N符号との相関値が閾値以上となった符号系列の集合が、 透かし 画像領域として検出される。
P N符号との相関は必ず P N符号周期の間隔で発生するため、 P N符号周期 以上の間隔が空いた場合、 スキャンした用紙の延びなどにより、 信号の間隔に 隙間が発生し、 誤った情報を抽出してしまう可能性がある。 この場合、 本具体 例では、 例えば、 間隔のあいた部分のデータを削除する、 といった対処が可能 である。
また、 P N符号周期未満の間隔が空いた場合、 皺などによる情報の欠落とし て検出できるため、 ダミーのデータ （例えば、 全てのビッ トが 0 ) などを挿入 することにより、 補正が可能である。 情報を削除した場合やダミーを挿入した 場合、 その箇所では情報を誤る確率が高くなるが、 透かし入り文書 2 0 0 a全 体としての信号の同期がとれるため、 エラー訂正符号やブロック暗号に対する 同期がとれ、 情報を正確に検出できる確率を向上させることができる。
また、 情報の削除や挿入は、 フィルタリングによる信号検出 （上述したステ ップ S 3 0 4の信号検出処理） の間隔が最もずれている部分などで行うことで 誤り率を低減することもできる。
尚、 上記の説明では、 P N符号による拡散処理を透かし画像全体に施した場 合を説明したが、 具体例 1のように、 透かし画像領域の周囲のみや、 内部の一 部の領域のみに対して行うこともできる。 この場合、 P N符号によって拡散し た情報の配置ルールを定義することで、 透かし画像領域の抽出や、 皺や延びに 対する情報の訂正を行うことができる。
〈効果〉
以上のように、 具体例 2によれば、 透かし情報を P N符每を用いて拡散して 透かし画像を作成するようにしたので、 具体例 1の効果に加えて次のような効 果がある。 即ち、 透かし情報を検出する場合に、 透かし画像領域の検出精度を 向上させることができる。 その結果、 皺や延びなどによる情報の欠落があった 場合でも、 例えばエラー訂正符号を挿入するといつた処理により、 正しく情報 を抽出できる確率を高くすることができる。
《具体例 3》
具体例 3は、 複数の P N符号を、 行単位または列単位で使用した例である。 〈構成〉.
図面上の構成は、 第 2 2図に示した具体例 2と同様であるため、 第 2 2図を 援用して説明する。 具体例 3の P N符号生成部 1 07では、 複数の異なる P N 符号を生成するよう構成されている。 また、 透かし画像作成部 1 02 aは、 P N符号生成部 1 0 7で生成された複数の P N符号を用いて、 行単位あるいは列 単位でそれぞれの P N符号を拡散に用いて透かし画像を作成する機能を有して いる。 それ以外の構成は具体例 2と同様である。
〈動作〉
先ず、 複数 （本具体例では二つ） の P N符号をそれぞれ行単位で使用するよ うにした場合を説明する。
[透かし情報埋め込み装置 1 00 a側の動作]
P N符号生成部 1 07は、 N種類の異なる P N符号 （本具体例では、 P N符 号 A、 P N符号 Bの 2種類とする） を生成する。 そして、 透かし画像作成部 1 02 aは、行単位でそれぞれの P N符号を拡散に用いて透かし画像を作成する。 即ち、 N種類の P N符号がある場合、 1 ライン目は P N符号 0、 2ライン目は P N符号 1、 ■'■、 Nライン目は P N符号 （N— 1 )、 N + 1 ライン目は P N符号 0、 …といったルールで P N符号を切り替えて拡散する。 これ以外の動作は具 体例 2と同様である。
[透かし情報検出装置 300 a側の動作]
第 28図は、 具体例 3の動作を示す説明図 （その 1 ) である。
第 28.図中の （ 1 ) に示すように、 透かし検出部 302 aにおけるフィルタ 出力値 （ユニッ トパターンに基づいて抽出した値 （第 1 7図参照）） に対して、 埋め込み時に使用した N種類の P N符号を使用し、 全てに対する相関値を計算 する。 本具体例では、 N = 2とした場合である。
最長符号系列や G o I d符号系列等を P N符号として用いる場合、 他符号と の相関が十分に低いため、 埋め込み時に用いた系列と同じ系列で、 かつ、 同一 位相の場合にのみ、 相関値が高い値となる。
ピーク値が得られた相関値に使用した P N符号の種類は、 ライン単位のァド レスに相当する。 例えば、 P N符号 Aと相関が高いのは、 第 1行、 第 （ n + 1 ) 行（但し、 nは 1以上の自然数） となる。 また、 P N符号 Bで相関が高いのは、 第 2行、 第 （ n + 2 ) 行 （但し、 nは 1以上の自然数） となる。 このため、 P N符号の番号 0〜 nは、 埋め込みの情報の行アドレスと見なすことができる。 ここで、 実際の位置と行アドレスに差があった場合、 情報め削除やダミーの揷 入等によって、 元と同じァドレス位置に修正することができる。
情報を削除した場合はダミーを挿入した場合、 その箇所では情報 （の検出） を誤る可能性が高くなるが、 全体として信号の同期が取れるため、 エラー訂正 符号やブロック暗号に対して同期でき、 情報を正確に検出できる可能性を高く することができる。
また、 情報の削除や挿入は、 フィルタリングによる信号検出の間隔が最もず れている部分などで行うことで、 誤り率を低減することができる。
次に、.複数の異なる P N符号をそれぞれ列単位で使用するようにした場合を 説明する。 [透かし情報埋め込み装置 1 00 a側の動作]
P N符号生成部 1 07は、 N種類の異なる P N符号 （本具体例では、 P N符 号 A、 P N符号 Bの 2種類とする） を生成する。 そして、 透かし画像作成部 1 02 aは、列単位でそれぞれの P N符号を拡散に用いて透かし画像を作成する。 即ち、 N種類の P N符号がある場合、 1列目は P N符号 0、 2列目は P N符号 1、 ■■'、 N列目は P N符号 （N— 1 )、 N + 1列目は P N符号 0、 …といったル ールで P N符号を切り替えて拡散する。
[透かし情報検出装置 300 a側の動作]
第 29図は、 具体例 3の動作を示す説明図 （その 2) である。
第 29図中の （ 1 ) に示すように、 上述した行単位の場合と同様に、 透かし 検出部 302 aにおけるフィルタ出力値 （ュニッ トパターシに基づいて抽出し た値） に対して、 埋め込み時に使用した N種類の P N符号を使用し、 全てに対 する相関値を計算する。 本具体例では、 N = 2とした場合である。
この場合、 ピーク値が得られた相関値に使用した P N符号の種類は、 列単位 のァドレスに相当する。例えば、 P N符号 Aと相関が高いのは、第 1列、第 （n + 1 ) 列 （但し、 nは 1以上の自然数） となる。 また、 P N符号 Bで相関が高 いのは、 第 2列、 第 （n + 2) 列 （但し、 nは 1以上の自然数） となる。 この ため、 P N符号の番号0〜 nは、 埋め込みの情報の列アドレスと見なすことが できる。.ここで、 実際の位置と列アドレスに差があった場合、 情報の削除ゃダ ミーの挿入等によって、 元と同じアドレス位置に修正することができる 情報を削除した場合はダミーを挿入した場合、 その箇所では情報 （の検出） を誤る可能性が高くなるが、 全体として信号の同期が取れるため、 エラー訂正 符号やブロック暗号に対して同期でき、 情報を正確に検出できる可能性を高く することができる。
また、 情報の削除や挿入は、 フィルタリングによる信号検出の間隔が最もず れている部分などで行うことで、 誤り率を低減することができる。
〈効果〉
以上のように、 具体例 3によれば、 複数種類の P N符号を行単位または列単 位で使用して拡散するようにしたので、 具体例 2の効果に加えて、 信号の絶対 アドレスを埋め込めるため、 皺や延びを訂正することができるようになる。 こ れにより、 横方向、 縦方向共に、 皺や延びによって情報の向期が外れた部分で も、 同期を行うことができ、 情報抽出精度を更に向上させることができる。 《具体例 4》
具体例 4は、 2次元の P N符号を使用するようにしたものである。
〈構成〉
図面上の構成は、 第 2 2図に示した具体例 2と同様であるため、 第 2 2図を 援用して説明する。 具体例 4の P N符号生成部 1 0 7では、 複数の異なる P N 符号を生成するよう構成されている。 また、 透かし画像作成部 1 0 2 aは、 P N符号生成部 1 0 7で生成された複数の P N符号を用いて、 2次元の P N符号 を拡散に用いて透かし画像を作成する機能を有している。 それ以外の構成は具 体例 2、 3と同様である。
〈動作〉
[透かし情報埋め込み装置 1 O O a側の動作]
P N符号生成部 1 0 7は、 2次元の P N符号を生成する。
第 3 0図は、 2次元 P N符号の説明図である。
図示のように、 水平方向が P N符号 A、 垂直方向が P N符号 Bとなった 2次 元 P N符号を生成する。 即ち、 P N符号 Aと P N符号 Bとは、 互いのビッ ト値 に応じてそのビッ ト値が反転したものとなっている。 例えば、 上から二番目の P N符号 Aのビッ 卜値は、 P N符号 Bの上位 2ビッ ト目の値 " 1 " に応じて各 ビッ 卜値が反転したものとなっている。
また、 値が " 0 " を示す 2次元 P N符号と、 値が " 1 " を示す 2次元 P N符 号とは、 各ビッ トの値が反転したものである。
透かし画像作成部 1 0 2 aは、 このような 2次元 P N符号を拡散に用いて透 かし画像を作成する。 即ち、 透かし情報 1 0 6に対して、 本具体例では、 2次 元の P N符号を用いて拡散する。 これ以外の動作は具体例 2と同様である。
[透かし情報検出装置 3 0 0 a側の動作]
第 3 1図は、 具体例 4における 2次元 P N符号の検出処理を示す説明図であ る。
透かし.検出部 3 0 2 aは、 2次元 P N符号を検出する場合、 水平方向の P N 符号、 垂直方向の P N符号のそれぞれで相関値を計算する。 これにより、 水平 方向に相関値を計算した場合は第 3 1図の （ 1 ) に示すように、 相関値のピー クが垂直方向に連続して現れ、 垂直方向に相関値を計算した場合は第 3 1図の (2) に示すように、 相関値のピークが水平方向に連続して現れる。 従って、 これらピークが連続する部分の交点 （図面上では左上） が、 2次元 P N符号の 頂点となり、 これによつて、 その 2次元 P N符号の位置と矩形領域を知ること ができる。
第 3 2図は、 2次元 P N符号の配置例を示す説明図である。
図示例は、 2次元 P N符号が、 水平方向と垂直方向のそれぞれに、 P N符号 0, P N符号 1 , P N符号 2, …となるよう形成されたものである。 例えば、 図面上で詳細を示した 2次元 P N符号は、 水平方向が P N符号 1、 垂直方向が P N符号 2に対応したビッ ト列となっている。 従って、 それぞれの 2次元 P N 符号が固有の行アドレスと列アドレスとを持つことができ、 その結果、 検出側 でも 2次元 P N符号の位置を確実に検出することができる。
〈効果〉
以上のように具体例 4によれば、 透かし情報を拡散するための P N符号とし て 2次元 P N符号を用いるようにしたので、 具体例 2の効果に加えて、 一つの 2次元 P N符号で、 行アドレスと列アドレスの両方を持つことができ、 検出す る場合でも一つの 2次元 P N符号の位置を特定することができる。 その結果、 透かし り文書 2 O O aに折り皺や延びがあった場合でもより正確に透かし情 報を抽出することができる。 《具体例 5》
具体例 5は、 P N符号を 3次元に拡張するようにしたものである。
〈構成〉
図面上の構成は、 第 2 2図に示した具体例 2と同様であるため、 第 2 2図を 援用して説明する。 具体例 5で埋め込み対象となる文書データ 1 0 5は、 単一 のページではなく、 複数のページで構成されている。 また、 文書画像作成部 1 0 1は、 このような複数ページの文書データの文書画像を作成するよう構成さ れている。
更に、 具体例 5の P N符号生成部 1 0 7では、 複数ページからなる文書デー タ 1 0 5に対応して、 3次元の P N符号を生成するよう構成されている。 透か し画像作成部 1 0 2 aは、 P N符号生成部 1 0 7で生成された 3次元の P N符 号を用いて、 透かし情報 1 0 6の値を拡散し、 透かし画像を作成する機能を有 している。 それ以外の構成は具体例 2、 4と同様である。
〈動作〉
[透かし情報埋め込み装置 1 0 0 a側の動作]
P N符号生成部 1 0 7は、 3次元の P N符号を生成する。
第 3 3図は、 3次元 P N符号の説明図である。
図示のように、 水平方向が P N符号 A、 垂直方向が P N符号 Bとなった 2次 元 P N符号を更にページ方向に P N符号 Cとなるよう 3次元 P N符号を生成す る。 尚、 2次元 P N符号については具体例 4と同様であるため、 ここでの説明 は省略する。
透かし画像作成部 1 0 2 aは、 このような 3次元 P N符号を拡散に用いて透 かし画像を作成する。即ち、複数ページからなる文書画像の各ページに対して、 3次元 P N符号における各 2次元プレーンの 2次元 P N符号（図示例において、 P N符号 Aと P N符号 Bで構成される P N符号） を順次埋め込む。
[透かし情報検出装置 3 0 0 a側の動作]
透かし検出部 3 0 2 aは、 複数ページからなる透かし入り文書 2 0 0から透 かし情報を検出する場合、 各ページから 2次元 P N符号を抽出する。 尚、 2次 元 P N符号の抽出処理については、 具体例 4と同様であるため、 ここでの説明 は省略する。 そして、 各 2次元 P N符号のプレーンの値と、 複数ページ方向の P N符号である P N符号 Cとの相関をとる。 ここで、 相関が低い場合は、 ベー ジの削除や挿入が行われたことを示している。 これ以外の動作は、 具体例 2、 4と同様である。
〈効果〉
以上のように具体例 5によれば、 P N符号を 3次元に拡張するようにしたの で、 具体例 2の効果に加えて、 複数ページからなる文書の場合でも、 P N符号 を用いるだけで、 ページの削除や挿入といった状態を検出することができる。 以上のように、 本発明によれば、 透かし画像領域の周囲に特定の値のドッ ト パター を配置するようにしたので、 透かし画像領域を正確に検出することが でき、 その結果、 透かし情報を正確に検出することができる。 また、 本発明によれば、 透かし情報に対して P N符号で拡散するようにした ので、 透かし画像領域を正確に検出することができ、 更に、 画像の歪みや折り 皺等による信号の歪みを補正することも可能であり、 その結果、 折り皺等への 耐性を強くすることができる効果がある。 産業上の利用可能性
•上記具体例 1において、 透かし情報の記録領域の周囲に輪郭部を形成した が、 例えば、 矩形における隣り合う二辺といったように、 記録領域を特定する のに必要な部分があればその周囲を全て覆っていなくても良い。 また、 具体例 1 〜 5を含めて、 透かし情報の記録領域としては矩形に限定されるものではな く、 例えば、 円形等であってもよい。 このような場合も、 具体例 1ではその記 録領域の輪郭部を所定の値とすることで、 どのような形状に対しても同様の効 果を得ることができる。 また、 具体例 1では、 輪郭部の値を " 1 " としたが、 " 0 " であっても良い。
·上記具体例 2〜 5において、 P N符号としては、 埋め込み側と検証側で共 通の規則性をもった符号であれば、最長符号 （Mシーケンス）、 G o I d符号な ど任意の符号列を用いることができる。
秦具体例 5では、 埋め込みノ検出する P N符号として 3次元 P N符号を用い るよう Ιςしたので、 静止画だけでなく、 複数フレームに亘る動画像、 3次元ォ ブジェク 卜などで一意に情報が埋め込まれている立方体 （動画像の場合はフレ ーム番号と位置） を検出することができる。 また、 動画像の場合は、 フレーム の欠落や挿入を検出することができる。
翁上記具体例 2〜 5における P N符号によって拡散された情報は、 電子透か し領域の全体であってもよいし、 電子透かし領域の輪郭 （外枠） だけであって もよい。 また、 5 0ピクセル飛びで配置する等、 任意の設置方法を選ぶことが できる。 但し、 配置に用いたルールは、 埋め込み側と検証側で共有する必要が ύόる。
秦上記具体例 2〜 5では、 透かし情報 1 0 6を、 ドッ トパターンを一面に配 置した透かし画像で表現したが、 これに限定されるものではなく、 透かし情報 1 0 6を文書上に一様に埋め込むような方式であれば同様に適用可能である。 參上記具体例 1 ~ 5では、 透かし入り文書 2 0 0、 2 0 0 aを紙媒体からな る印刷文書としたが、 これ以外にも、 例えばディスプレイに表示される画像と いったものでもよい

Claims

請求の範囲
1 . 文書画像を作成する文書画像作成部と、
透かし情報をドッ 卜パターンで表すと共に、 当該透かし情報の記録領域の輪 郭部を特定の値を示すドッ トパターンで表した透かし画像を作成する透かし画 像作成部と、
前記文書画像と透かし画像とを重ね合わせて透かし入り文書画像を作成する 透かし入リ文書画像合成部とを備えたことを特徴とする透かし情報埋め込み装 置。
2 . 文書画像を作成する文書画像作成部と、
P N符号を生成する P N符号生成部と、
所定の透かし情報に対して、 前記 P N符号生成部で生成した P N符号で拡散 し、 透かし画像を作成する透かし画像作成部と、
前記文書画像と透かし画像とを重ね合わせて透かし入リ文書画像を作成する 透かし入リ文書画像合成部とを備えたことを特徴とする透かし情報埋め込み装 置。
3 . 請求の範囲第 2項に記載の透かし情報埋め込み装置において、 複数種類の P N符号を生成する P N符号生成部と、
所定の透かし情報に対して、 前記複数種類の P N符号を行または列単位で使 用して拡散する透かし画像作成部とを備えたことを特徴とする透かし情報埋め 込み装置
4 . 請求の範囲第 2項または第 3項に記載の透かし情報埋め込み装置にお いて、
行方向と列方向に異なる種類の P N符号を表す 2次元 P N符号を生成する P N符号生成部とを備えたことを特徴とする透かし情報埋め込み装置。
5 . 複数ページの文書画像を作成する文書画像作成部と、
行方向と列方向とページ方向に異なる種類の P N符号を表す 3次元 P N符号 を生成する P N符号生成部と、
所定の透かし情報に対して、 前記 P N符号生成部で生成した行方向と列方向 の P N符号からなる 2次元 P N符号を使用して透かし情報を拡散し、 1ページ 分の透かし画像を作成すると共に、 前記ページ方向の P N符号を使用して複数 ページの透かし画像を作成する透かし画像作成部と、
前記複数ページの文書画像と、 これら複数ページに対応した透かし画像とを 重ね合わせて透かし入り文書画像を作成する透かし入り文書画像合成部とを備 えたことを特徴とする透かし情報埋め込み装置。
6 . 請求の範囲第 2項〜第 5項のいずれかに記載の透かし情報埋め込み装 置において、
透かし画像は、 複数種類のドッ トパターンが一面に配置され、 その中の少な くとも一種類のドッ トパターンは特定の透かし情報を表すことを特徴とする透 かし情報埋め込み装置。
7 . 透かし情報が、複数種類のドッ トパターンが一面に配置された透かし画 像として記録された文書から前記透かし情報を抽出する透かし情報検出装置で あって、
前記透かし画像から特定の値を示す輪郭部が検出された場合は、 当該輪郭部 に基づいて、 透かし情報の記録領域を判定する透かし検出部を備えたことを特 徵とする透かし情報検出装置。
8 . 透かし情報が P N符号で拡散され、透かし画像として記録された文書か ら前記透かし情報を抽出する透かし情報検出装置であって、
前記文書から透かし画像を抽出すると共に、 当該透かし画像に対して P N符 号の相関をとることで、 透かし情報の記録領域を特定する透かし検出部を備え たことを特徴とする透かし情報検出装置。
9 . 請求の範囲第 8項に記載の透かし情報検出装置において、
P N符号の相関値のピークに基づいて、 透かし情報が正常に検出できたか否 かを判定し、 正常に検出できなかった場合は、 所定の補正を行う透かし検出部 を備えたことを特徴とする透かし情報検出装置。
1 0 . 請求の範囲第 8項または第 9項に記載の透かし情報検出装置におい て、
異なる P N符号を用いて相関をとリ、 各 P N符号に対応した相関値のピーク を検出し.た場合は、 当該ピークに対応して行または列単位のァドレスを抽出す る透かし検出部を備えたことを特徴とする透かし情報検出装置
1 . 請求の範囲第 8項〜第 1 0項のいずれかに記載の透かし情報検出装 置において、
行方向と列方向に異なる種類の P N符号を表す 2次元 P N符号を用いて相関 をとることで、 透かし情報の記録領域を特定する透かし検出部を備えたことを 特徴とする透かし情報検出装置。
1 2 . 請求の範囲第 8項または第 9項に記載の透かし情報検出装置におい て、
文書は複数ページで構成され、
かつ、
行方向と列方向とページ方向に異なる種類の P N符号を表す 3次元 P N符号 との相関をとリ、 透かし情報の記録領域を特定する透かし検出部を備えたこと を特徴とする透かし情報検出装置。
1 3 . 請求の範囲第 8項〜第 1 2項のいずれかに記載の透かし情報検出装 置において、
透かし画像は、 複数種類のドッ トパターンが一面に配置され、 その中の少な くとも一種類のドッ 卜パターンは特定の透かし情報を表すことを特徴とする透 かし情報検出装置。
1 . 透かし情報埋め込み装置を用いて、
透かレ情報をドッ トパターンで表すと共に、 当該透かし情報の記録領域の輪 郭部を特定の値を示すドッ トパターンで表した透かし画像を作成し、 かつ
当該透かし画像と所定の文書画像とを重ね合わせて透かし入り文書画像を作 成することを特徴とする透かし情報埋め込み方法。
1 5 . 透かし情報埋め込み装置を用いて、
所定の透かし情報に対して P N符号で拡散を行って透かし画像を作成し、 当該透かし画像と所定の文書画像とを合成し、 透かし入り文書として出力す ることを特徴とする透かし情報埋め込み方法。
1 6 . 請求の範囲第 1 5項に記載の透かし情報埋め込み方法において、 透かし画像は、 複数種類のドッ トパターンが一面に配置され、 その中の少な くとも一種類のドッ 卜パターンは特定の透かし情報を表すことを特徴とする透 かし情報埋め込み方法。
1 7 . 透かし情報検出装置を用いて、透かし情報が複数種類のドッ 卜パター ンが一面に配置された透かし画像として記録された文書から前記透かし情報を 抽出する透かし情報検出方法であって、
前記透かし画像から特定の値を示す輪郭部が検出された場合は、 当該輪郭部 に基づいて、 透かし情報の記録領域を特定することを特徴とする透かし情報検 出方法。
1 8 . 透かし情報検出装置を用いて、透かし情報が P N符号で拡散され、透 かし画像として記録された文書から前記透かし情報を抽出する透かし情報検出 方法であって、 前記文書から透かし画像を抽出すると共に、 当該透かし画像に対して P N符 号の相関をとることで、 透かし情報の記録領域を特定することを特徴とする透 かし情報検出方法。
1 9 . 請求の範囲第 1 8項に記載の透かし情報検出方法において、 透かし画像は、 複数種類のドッ トパターンが一面に配置され、 その中の少な
<とも一種類のドッ トパターンは特定の透かし情報を表すことを特徴とする透 かし情報検出方法。
2 0 . 所定の透かし情報に対して P N符号で拡散を行って透かし画像を作 成し、 当該透かし画像と所定の文書画像とを合成して作成したことを特徴とす る透かし入り文書。
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