WO2005046212A1 - 透かし情報埋め込み装置，透かし情報検出装置，透かし情報埋め込み方法，透かし情報検出方法，および印刷物 - Google Patents

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information
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Kurato Maeno
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Oki Electric Industry Co., Ltd.
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Definitions

  • Watermark information embedding device Watermark information detection device, watermark information embedding method, watermark information detection method, and printed matter
  • the present invention relates to a watermark information embedding device Z method for embedding information in an image using a digital watermark technology, and a watermark information detecting device Z method for detecting embedded information embedded in an image using a digital watermark technology. .
  • Digital watermarking in which information for preventing forgery or confidential information is embedded in a form that is invisible to human eyes, is stored on electronic media, and is copied to images and document data. Assuming that the information embedded in the watermark is not degraded or lost, the information can be detected reliably. Similarly, in order to prevent a document printed on a paper medium from being illegally tampered with and re-copied, the document cannot be tampered with in a visually non-obstructive format other than characters. There is a need for a way to embed confidential information into printed documents where possible.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-103-01762
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional watermark information embedding Z detection technology, and a main object of the present invention is to represent information by expressing the information with simple lines and points.
  • An object of the present invention is to provide a new and improved watermark information embedding device, a watermark information detecting device, a watermark information embedding method, a watermark information detecting method, and a printed material capable of dramatically improving the recording density.
  • a watermark information embedding device that embeds information in an image by a digital watermark technique.
  • a watermark information embedding device includes an encoding unit for encoding embedded information to be embedded in an image, a pattern allocating unit for assigning a pattern to each symbol of the encoded embedded information, And an arrangement unit for regularly arranging the patterns to be arranged on the image, wherein one or more patterns having a predetermined spatial period are assigned to each symbol.
  • the pattern can be a pattern consisting of multiple pixels with a fixed frequency and direction.
  • the pattern defines the corresponding symbol according to the direction of the strong frequency component. You can.
  • the pattern has edge components having mutually orthogonal frequencies, and the corresponding symbol can be determined by the direction of the edge component having the strong frequency.
  • the pattern has horizontal and vertical edge components at a specific frequency, and the corresponding symbol can be determined according to the direction of the strong edge component at that frequency.
  • two or more patterns having close frequencies and directions may be assigned to each symbol.
  • the arranging unit may compare pixels on the image with pixels of the pattern on a pixel-by-pixel basis and switch whether or not to arrange the pattern on a pixel-by-pixel basis.
  • the comparison can be made with pixel values.
  • the comparison can also be made by judging whether pixels on the image constitute the foreground or background, and whether the pixels of the pattern constitute the foreground or background. it can.
  • the arranging unit may arrange the pattern only when the pixel on the image is a pixel constituting the background.
  • a pattern can be a pattern in which a pattern is in contact with an adjacent pattern.
  • An imaging unit that converts arbitrary data into an image may be provided.
  • Arbitrary data is, for example, data such as documents, figures, tables, paintings, maps, and photographs.
  • a printing unit for printing an image with embedded information on a printable medium may be provided.
  • a watermark information detecting device for detecting embedded information embedded in an image by a digital watermark technique.
  • the watermark information detection device of the present invention includes a detection unit that detects a pattern corresponding to embedded information, which is arranged in an image, and the pattern is added to the image by the watermark information embedding device according to the first aspect of the present invention.
  • the feature is that the pattern is arranged.
  • the pattern may be a pattern that is more deteriorated than at the time of embedding by, for example, an irreversible filter, scaling processing, printing, scanning, or the like.
  • the detection unit can determine the symbol corresponding to the detected pattern from the detected pattern, and restore the embedded information by combining the symbols.
  • the detection unit may perform the filtering process on the small area in the image while scanning the area larger than the small area in the image.
  • the peak position of the filter output value may be searched in units of recording of the pattern from the scanned filter processing result, and the pattern position may be specified.
  • the detection unit may specify the pattern based on the sign of the output value of the filter.
  • the detection unit may use a filter that reduces a response to a pattern having an opposite phase.
  • the detection unit may use a filter that can correctly detect a signal even when the frequency of the pattern decreases.
  • the detection unit uses a filter that uses the maximum or minimum value of the density, luminance, saturation, or chromaticity of a certain range of pixels around a part of the sample value at the time of edge detection. You may make it.
  • a watermark information embedding method for embedding information in an image by a digital watermark technique.
  • a watermark information embedding method includes an encoding step of encoding embedded information to be embedded in an image, a pattern assigning step of assigning a pattern to each symbol of the encoded embedded information, and a pattern corresponding to the embedded information. And an arrangement step of regularly arranging on an image, wherein one or more patterns having a predetermined spatial period are assigned to each symbol.
  • the pattern can be a pattern consisting of multiple pixels with a fixed frequency and direction.
  • the pattern can determine the corresponding symbol depending on the direction of the strong frequency component.
  • the pattern has edge components having mutually orthogonal frequencies, and the corresponding symbol can be determined by the direction of the edge component having the strong frequency.
  • the pattern has horizontal and vertical edge components at a specific frequency, and the corresponding symbol can be determined according to the direction of the strong edge component at that frequency.
  • two or more patterns having close frequencies and directions may be assigned to each symbol.
  • the pixels on the image are compared with the pixels of the pattern on a pixel-by-pixel basis, and whether or not the pattern is arranged is switched on a pixel-by-pixel basis. Good.
  • the comparison can be made with pixel values.
  • the comparison can also be performed by determining whether the pixels on the image constitute the foreground or the background, and whether the pixels of the pattern constitute the foreground or the background. .
  • the pattern may be arranged only when the pixel on the image is a pixel constituting the background.
  • the pattern may be a pattern in which the pattern is in contact with an adjacent pattern.
  • the method may further include the following steps.
  • An imaging step of converting arbitrary data into an image may be included.
  • Arbitrary data is, for example, data such as documents, figures, tables, paintings, maps, and photographs.
  • a printing step of printing the image with the embedded information on a printable medium may be included.
  • a watermark information detecting method for detecting embedded information embedded in an image by a digital watermark technique.
  • the watermark information detection method according to the present invention uses the embedded information arranged in the image.
  • the method includes a detection step of detecting a pattern corresponding to the information, wherein the pattern is a pattern arranged on an image by the watermark information embedding method according to the third aspect of the present invention.
  • the pattern may be a pattern that has deteriorated compared to the time of embedding due to, for example, an irreversible filter, a scaling process, or printing or scanning.
  • the filtering process may be performed on a small region in the image while scanning a region larger than the small region in the image.
  • the peak value of the filter output value may be searched for in the unit in which the pattern is recorded, and the pattern position may be specified.
  • the pattern may be specified by the sign of the output value of the filter.
  • a filter for reducing a reaction to a pattern having a reversed phase may be used.
  • a filter that can correctly detect a signal even when the frequency of the pattern is lowered may be used.
  • a filter that uses the highest or lowest value of the density, luminance, saturation, or chromaticity of a certain range of surrounding pixels is used as a part of the sample value at the time of edge detection. You may do so.
  • a printed matter output by embedding information in an image by a digital watermarking technique is one of one or two or more patterns having a predetermined spatial period assigned to each symbol, each symbol encoding embedded information to be embedded in an image. Is assigned, and the pattern corresponding to the embedded information is It is characterized by being regularly arranged in an image.
  • the pattern can be a pattern consisting of multiple pixels with a fixed frequency and direction.
  • the pattern can determine the corresponding symbol depending on the direction of the strong frequency component.
  • the pattern has edge components having mutually orthogonal frequencies, and the corresponding symbol can be determined by the direction of the edge component having the strong frequency.
  • the pattern has horizontal and vertical edge components at a specific frequency, and the corresponding symbol can be determined according to the direction of the strong edge component at that frequency.
  • two or more patterns having close frequencies and directions may be assigned to each symbol.
  • the pixels on the image may be compared with the pixels of the pattern on a pixel-by-pixel basis, and whether or not the pattern is arranged may be switched on a pixel-by-pixel basis.
  • the comparison can be made with pixel values.
  • the comparison is performed by judging whether the pixels on the image constitute the foreground or the background, and whether the pixels of the pattern constitute the foreground or the background. You can also.
  • the pattern may be arranged only when the pixel on the image is a pixel constituting the background.
  • the pattern can be a pattern in which the adjacent pattern is in contact with the pattern.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configurations of a watermark information embedding device and a watermark information detecting device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a processing flow of a watermark information embedding method.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing an example of a signal unit. (1) shows a unit A, and (2) shows a unit B.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the change in the pixel value in FIG. 3 (1) as viewed from the direction of arctan (1Z3).
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a signal unit. (3) shows a unit C, (4) shows a unit D, and (5) shows a unit E.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the background image.
  • (1) defines unit E as the background unit.
  • (3) shows an example of embedding unit A in the background image
  • (3) shows an example of embedding unit B in the background image of (1).
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a method for embedding a symbol in a watermark image.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a method of embedding embedding information 16 in a watermark image.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a processing flow of a watermark detection unit 32.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing a method of synthesizing a watermarked document image.
  • 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. 10 in an enlarged manner.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a processing flow of a watermark detection unit 32.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example of (1) an input image and (2) an input image after a unit pattern break position is set.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of a region corresponding to unit A in an input image.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of FIG. 15 as seen from a direction parallel to the wave propagation direction.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating a method of determining whether a symbol unit embedded in unit pattern U (x, y) is unit A or unit B.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram showing an example of information restoration.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing an example of a data code restoration method.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram showing an example of a data code restoring method.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram showing an example of a data code restoration method.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram showing an example of a signal unit composed of 6 ⁇ 6 pixels.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram showing an example of a signal unit composed of 18 ⁇ 18 pixels
  • FIG. 24 is an explanatory diagram showing an example of a signal unit represented by a broken line.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram showing an example of a signal unit to which a noise component has been added.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram showing an example in which the patterns of FIGS. 24 and 25 are combined.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram showing an example of a signal unit composed of 4 ⁇ 4 pixels.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram showing an example of a signal unit composed of 4 ⁇ 4 pixels.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram showing a case where the pattern of FIG. 28 is printed and Z-scanned.
  • FIG. 30 is an explanatory diagram showing an example of a filter processing mask of 4 ⁇ 4 pixels.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram showing a case where scans are performed in raster scan order.
  • FIG. 32 is an explanatory diagram showing an example of a case where a document printed at 600 dpi is scanned at 400 dpi.
  • FIG. 33 is an explanatory diagram showing an example of a case where an image printed at 600 dpi is scanned at 500 dpi.
  • FIG. 34 is an explanatory diagram showing an example of a case where a document printed at 600 dpi is scanned at 600 dpi.
  • FIG. 35 is an explanatory diagram showing an example of a filter processing mask of 3 ⁇ 3 pixels.
  • FIG. 36 is an explanatory diagram showing output characteristics of a filter.
  • FIG. 37 is an explanatory diagram showing an application example of a filter processing mask.
  • FIG. 38 is an explanatory diagram showing a processing result when the filter processing mask of FIG. 37 is used.
  • FIG. 39 is an explanatory diagram showing an application example of the signal unit.
  • FIG. 40 is an explanatory diagram showing one application example of the filter processing mask.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a watermark information embedding device and a watermark information detection device according to the present embodiment.
  • the watermark information embedding device 10 is a device that synthesizes a watermarked image based on image data and information to be embedded in the image, and prints it on a paper medium. As shown in Fig. 1, the watermark information embedding device 10 is composed of an encoding unit 11, a pattern assigning unit 12, a watermarked document synthesizing unit 13, and an output device 14. I have. The watermark information embedding device 10 receives the image data 15 and the embedding information 16 to be embedded in the image.
  • the image data 15 is an image input terminal (shown in the figure) of the watermark information embedding device 10. )).
  • the image data 15 is an image of any data, such as documents, figures, tables, paintings, maps, and photographs, or any combination of these.
  • a method of reading with a scanner or a document or the like output by a word processor that has been imaged, such as a print image can be used.
  • the description is made on the assumption that printing is performed with black ink (single color) on white paper, but the present invention is not limited to this, and printing is performed with one color (multicolor). Even so, the present invention can be applied similarly.
  • embedding information 16 is information (character strings, images, and audio data) to be embedded in paper media in a format other than characters.
  • the encoding unit 11 performs an encoding process on the data of the embedded information 16.
  • the pattern assignment unit 12 assigns a watermark signal (pattern) to each encoded symbol.
  • the embedding information 16 is converted into a numerical value by digitizing it, and then N-element encoding (N is 2 or more), and each symbol is assigned to a watermark signal prepared in advance.
  • the watermark signal of the present embodiment expresses a wave having an arbitrary direction and a wavelength by arranging dots in a rectangular area of an arbitrary size, and assigns a symbol to the direction and the wavelength of the wave. It is a thing.
  • Such a watermark signal is hereinafter referred to as a “signal unit”. Details of the signal unit will be described later.
  • the watermarked document synthesizing unit 13 directly draws a pattern representing the embedded information on the image input from the image input terminal.
  • the watermarked document synthesizing unit 13 of the present embodiment creates a watermarked document image in this manner.
  • the output device 14 is an output device such as a printer, and prints a watermarked document image on a paper medium. Therefore, the encoding unit 11, the pattern allocating unit 12, and the watermarked document synthesizing unit 13 may be realized as one function in the printer driver.
  • the printed matter 20 is a paper or card printed by embedding the embedded information 16 in the original image data 15 and is physically stored and managed. (Watermark Information Detection Device 30)
  • the watermark information detection device 30 is a device that captures a document printed on a paper medium as an image and restores the embedded information 16. As shown in Fig. 1, the watermark information detection device 30 is composed of an input device 31 and a watermark detection unit 32.
  • the input device 31 is an input device such as a scanner, and takes the printed matter 20 into a computer as a multi-valued gray image.
  • the input image may be the image output by the digital watermark embedding device 10, the image degraded by irreversible compression such as JPEG, the image reduced by a digital filter, or the like. Image may be used.
  • the watermark detection unit 32 detects the signal unit drawn on the image by filtering the whole or a part of the image captured by the input device 31, and embeds the signal unit. Extract information 16
  • the watermark information embedding device 10 and the watermark information detecting device 30 according to the present embodiment are configured as described above. Next, the operation of the watermark information embedding device 10 and the watermark information detecting device 30 will be described. First, the operation of the watermark information embedding device 10 will be described with reference to the flowchart in FIG.
  • the image data 15 and the embedding information 16 are input to the watermark image embedding device 10 (step S101).
  • the document data 15 is data including font information and layout information, and is created by word processing software or the like.
  • the document data 15 is, for example, binary data of black and white, where white pixels (pixels with a value of 1) on the image are the background and black pixels (pixels with a value of 0) on the image are character areas (ink-coated). Area).
  • confidential information 16 is various data such as characters, voices, and images.
  • the embedding information 16 is converted into an N-element code (step S102).
  • the embedded information 16 may be encoded as it is, or an encrypted version of the embedded information 16 may be encoded.
  • the watermark signal of the present embodiment expresses a wave having an arbitrary wavelength and direction by an array of dots (black pixels).
  • step S103 a signal unit to be assigned to each symbol will be described.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the signal unit.
  • a rectangle having a width and a height of Sw and Sh is referred to as a “signal unit” as a unit of one signal.
  • 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 arctan (-1 Z3).
  • this signal unit is referred to as unit A.
  • the distance between the dots is dense in the direction of arctan (-3) with respect to the horizontal axis, and the wave propagation direction is arctan (1/3).
  • this signal unit is referred to as unit B.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the change in the pixel value in FIG. 3 (1) as viewed from the direction of arctan (1).
  • the area where dots are arranged is the minimum of the wave. It is the antinode of the value (the point where the amplitude is the maximum), and the part where no dots are arranged is the antinode of the maximum value of the wave.
  • symbol 0 is assigned to the signal unit represented by unit A
  • symbol 1 is assigned to the signal unit represented by unit B.
  • symbol units are also called symbol units.
  • this signal unit is referred to as unit C.
  • Fig. 5 (4) the distance between the dots is dense in the direction of arctan (-1/3) with respect to the horizontal axis, and the propagation direction of the wave is arctan (3).
  • this signal unit is referred to as 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 propagation direction of the wave is arctan (-1).
  • Fig. 5 (5) it can be considered that 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).
  • this signal unit is referred to as unit E.
  • step S103 shown in Fig. 2 when the embedded information 16 is encoded by a quaternary code, for example, symbol 0 is assigned to unit A, symbol 1 is assigned to unit B, and symbol 1 is assigned to unit B. It is also possible to assign symbol 2 to C and symbol 3 to unit D.
  • unit E is defined as a background unit (a signal unit to which no symbol is assigned), and these are arranged without gaps as a background of the watermark image, and a symbol unit (unit When embedding A and unit B) in the watermark image, the background unit (unit E) and the symbol unit (unit A and unit B) at the position to be embedded are exchanged.
  • FIG. 6 (1) is an explanatory diagram showing a case where the unit E is defined as a background unit, and these are arranged side by side without any gap to provide the background of the watermark image.
  • Fig. 6 (2) shows an example of embedding unit A in the background image of Fig. 6 (1)
  • Fig. 6 (3) shows an example of embedding unit B in the background image of Fig. 6 (1). Is shown.
  • 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 an example of a method of embedding a signal unit into a watermark image.
  • the case of embedding a bit string “0 1 0 1” will be described.
  • the same symbol unit is repeatedly embedded. Include. This is to prevent the signal in the document from being undetected when the signal is detected if it is overlaid on the embedded symbol unit.
  • the repetition number and arrangement pattern of the symbol unit (hereinafter referred to as a unit pattern). Is optional.
  • the number of repetitions is set to 4 (four symbol units exist in one unit pattern) as shown in Fig. 7 (1), or as shown in Fig. 7 (2).
  • the number of repetitions can be 2 (two symbol units exist in one unit pattern), or the number of repetitions is 1 (only one symbol unit exists in one unit pattern). Is also good.
  • How many bits of information can be embedded in the 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.
  • the number of signals embedded in the horizontal and vertical directions of the document image may be detected as known, or signal detection may be performed, or back-calculated from the size of the image input from the input device and the size of the signal unit. good.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a method of embedding the embedding information 16 in a watermark image.
  • the embedding information 16 is converted into an N-element code (step S 201).
  • Step 2 is the same as step S102.
  • the coded data is called a data code
  • the data code expressed by a combination of unit patterns is called a data code unit Du.
  • step S202 From 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 can be embedded in one image (step S202).
  • the code length data of the data code is inserted into the first row of the unit pattern matrix.
  • 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 Dn of embedding data code units is calculated by the following equation, where Cn is the data code length.
  • the unit pattern matrix has Dn data code units and the first Rn bit of the data code. This will embed a unit pattern corresponding to the number of minutes. However, the Rn bit in the remainder does not necessarily have to be embedded.
  • the size of the unit pattern matrix is 9 X 1 1 (11 rows and 9 columns), and the data code length is 12 (the code numbered 0 1 1 in the figure is the data code length). Represents each symbol of).
  • 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. However, if the width Pw of the unit pattern matrix is sufficiently large, the code length data is similar to the data code. Can be embedded repeatedly.
  • data code units are repeatedly embedded in the second and subsequent rows of the unit pattern matrix (step S204).
  • the data code is buried in the row direction in order from MSB, mo s t s ig n i f i c a n t b i t) or l_SB (lea s t s ig n i f ica n).
  • the example in 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.
  • step S103 The allocation of the watermark signal (step S103) in pattern allocation section 12 has been described above. Next, step S104 and subsequent steps will be described again with reference to FIG.
  • the watermarked document image synthesizing section 13 superimposes the image data 15 and the watermark signal assigned by the pattern assigning section 12 (step S104). If the image data 15 is a binary image, 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); otherwise, the pixel value is 1 (white).
  • the input image is composed of background colors that make up the background of documents, figures, etc. With a foreground color that makes up such as.
  • the signal unit also has a foreground color that represents the signal and a background color that serves as the background.
  • the background color of the signal unit is treated as a transparent color, and the background color part of the signal unit is the image itself. May be left on the output image. If the foreground color of the input image overlaps the foreground color of the signal unit, the foreground color of the input image may be given priority and left on the output image. If the background color on the input image and the foreground color of the signal unit overlap, the foreground color of the signal unit may be left on the output image. In addition, only the luminance component may be synthesized, or another color component may be superimposed.
  • 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).
  • the watermarked document image generated as described above is output by the output device 14 (step S105).
  • FIG. 13 is a flowchart showing the processing flow of the watermark detection unit 32.
  • a printed matter 20 is input to a memory or the like of a computer by an input device 31 such as a scanner (step S301).
  • the image read by the input device 31 is called an input image.
  • the input image is a multi-valued image, and is described below as a gray image with 256 gradations.
  • the resolution of the input image (the resolution at the time of reading by the input device 31) may be different from that of the watermark information embedding device 10; however, here, the same resolution will be described. 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 (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 wx U h units.
  • 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 after setting the unit pattern break positions (Fig. 14 (2)).
  • step S304 a symbol unit is detected for each unit pattern break, and a unit pattern matrix is restored. The details of signal detection are described below.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of an area corresponding to the unit A shown in FIG. 3A in the input image.
  • the signal unit is a binary image, but here it is a multivalued image.
  • Fig. 16 is a cross-sectional view of Fig. 15 as seen from the direction parallel to the wave propagation direction. While Fig. 4 shows a square wave, Fig. 16 shows a smooth wave.
  • a two-dimensional wavelet filter that can simultaneously define the frequency and direction of a wave and the range of influence is used.
  • a Gabor filter which is one of the two-dimensional wavelet filters, is used. If the filter has the same properties as the Gabor filter, it does not necessarily need to be a Gabor filter.
  • a method of defining a template having a dot pattern and performing pattern matching may be used.
  • g w and g h are the sizes of the filters, and here are the same size as the signal unit embedded by the watermark information embedding device 10 described above.
  • A Horizontal range of influence
  • B Vertical range of influence
  • a Gabor filter having the same frequency, wave direction, and size as the symbol unit embedded in the watermark image is prepared in the same number as the type of the embedded signal unit.
  • the Gabor filters corresponding to unit A and unit B in Fig. 3 are called filter A and filter B, respectively.
  • the filter output value at an arbitrary position in the input image is calculated by the composition between the filter and the image.
  • real filter and imaginary filter Numeric filters are filters whose phases are shifted by half a wavelength from real filters.
  • the filter output value is used as the filter output value.
  • the output value F (A) is calculated by the following formula.
  • Fig. 17 describes a method of determining whether the symbol unit embedded in the unit pattern U (x, y) delimited by step S303 is unit A or unit B.
  • 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.
  • the absolute value of the difference between F u (A, x, y) and F u (B, x, y) is clear. If the difference is equal to or less than the predetermined threshold, the determination may not be made.
  • step S305 the symbols of the unit pattern matrix are concatenated to reconstruct the data code, and the original information is restored.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram showing an example of information restoration. The steps for restoring information are as follows.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing an example of a data code restoration method.
  • the restoration method is basically the reverse of that in Fig. 8.
  • the code length data portion is extracted from the first row of the unit pattern matrix, and the code length of the embedded data code is obtained (step S401).
  • step S402 based on the size of the unit pattern matrix and the code length of the data code obtained in S401, the number of times Dn and the remainder Rn of embedding the data code unit are calculated (step S402).
  • a data code unit is extracted from the second and subsequent rows of the unit pattern matrix by the method reverse to step S203 (step S403).
  • step S 404 the embedded data code is reconstructed by performing a bit confidence operation on the data code unit extracted in step S 403 (step S 404).
  • bit confidence calculation will be described.
  • the first outer code unit extracted from the second row and first column of the unit pattern matrix is denoted by Du (1, 1) Du (1 2, 1), and is sequentially denoted by Du (1 , 2) Du (1 2, 2), ⁇ ⁇ ⁇ , The remainder is Du (1,8) -Du (6,8).
  • the bit confidence operation is to determine the value of each symbol of the data code, for example, by taking a majority decision for each element of each data code unit. As a result, even if a signal could not be detected correctly from an arbitrary unit in an arbitrary data code unit (bit inversion error, etc.) due to overlap with the character area or dirt on the paper surface, the final result is obtained. Data codes can be restored correctly.
  • the first bit of the data code is such that the signal detection result of Du (1, 1), Du (1, 2), ⁇ ⁇ ⁇ , Du (1, 8) is 1 If the number is large, it is judged as 1. If the number is 0, it is judged as 0.
  • the second bit of the data code is determined by a majority decision based on the signal detection results of Du (2, 1), Du (2, 2), ⁇ ⁇ ⁇ , Du (2, 8). Is Du (1 2, 1), Du (1 2, 2), ⁇ ⁇ ⁇ , Du (1 2, 7) (Up to Du (1 2, 7) because Du (1 2, 8) does not exist) Judgment is made by majority decision based on the signal detection result of ().
  • the bit certainty factor calculation can also be performed by adding the output values of the signal detection filter in Fig. 17. This means, for example, that a symbol of 0 is assigned to unit A in Fig. 3 (1) and a symbol of 1 is assigned to unit B in Fig. 3 (2), and Du (m, n)
  • the maximum value of the output value of the filter A with respect to is given by the filter B with respect to D f (A, m, n) If the maximum value of the output value is D f (B, m, n), the M-th bit of the data code is [0126] [Equation 5]
  • the printed document may be slightly stained. Even in this case, stable information detection can be performed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-1 01762 adopts a configuration in which a document image and a watermark image are separately generated.
  • a pattern can be directly rendered on an image. Therefore, there is no need to generate a document image and a watermark image separately.
  • the signal unit in Fig. 22 is composed of 6 x 6 pixels, and represents horizontal and vertical component waves each having a frequency of about 1 pixel in width.
  • FIG. 22A shows an example of a pattern for recording information “1”
  • FIG. 22B shows an example of a pattern for recording information “0”.
  • Fig. 23 (a) is an example of a pattern for recording information "1”
  • Fig. 23 (b) is an example of a pattern for recording information "0”.
  • a 72 x 54 pixel area is required.
  • the area of the area to be embedded can be set to 1Z9. it can. Also, if information is embedded in a region of the same area, it is possible to embed nine times as much information.
  • FIG. 24 shows an example of a pattern for recording information "1”
  • FIG. 24B shows an example of a pattern for recording information "0”.
  • the signal unit in Fig. 25 is a signal in which a noise component is added to the frequency component of the signal. Even if a noise component is added to the signal frequency component as shown in Fig. 25, the effect on information extraction is negligible because the horizontal and vertical frequency components are strong.
  • Fig. 25 (a) shows an example of a pattern for recording information "1”
  • Fig. 25 (b) shows an example of a pattern for recording information "0”.
  • the signal unit in Fig. 27 is composed of 4 x 4 pixels, and represents a horizontal component wave and a vertical component wave each having a frequency of about 1 pixel in width.
  • FIG. 27A shows an example of a pattern for recording information "1”
  • FIG. 27B shows an example of a pattern for recording information "0”.
  • the area of the area to be embedded should be less than 1 Z20 when embedding the same information. be able to. Also, if information is embedded in a region of the same area, more than 20 times as much information can be embedded.
  • the signal unit in Fig. 28 is composed of 4 x 4 pixels, like the signal unit in Fig. 27, and comes into contact with one of the upper, lower, left, and right patterns.
  • the pattern on the medium output from the printer may be printed more clearly, and the signal detection accuracy may be improved.
  • FIG. 30 shows an example of a filter processing mask in the case of 4 ⁇ 4 pixels.
  • Fig. 30 (a) has a positive filter output pattern
  • Fig. 30 (c) has a negative filter output pattern.
  • the filtering process may be performed on the entire image while scanning a filtering mask of MX N pixels (for example, 4 ⁇ 4 pixels) by n pixels in the XZY direction. Scanning is performed in raster scan order, as shown in Figure 31. Good. In addition, after filtering in the horizontal direction is performed on the entire image, filtering in the vertical direction may be performed on the entire image.
  • the pattern in FIG. 22 is a pattern in which high frequency components are dull as shown in FIG. 32 due to the characteristics of the printer Z scanner.
  • the result is as shown in Fig. 33
  • the result is as shown in Fig. 34.
  • FIGS. 32 and 34 (a) shows a pattern for recording information '1', and (b) shows a pattern for recording information '0'.
  • a case of scanning at 400 dpi will be described as an example.
  • the filter processing mask of 3 ⁇ 3 pixels shown in FIG. 35 is used to detect the pattern shown in FIG.
  • Fig. 35 (a) for example, Fig. 35 (b) has a positive filter output pattern, and Fig. 35 (c) has a negative filter output pattern.
  • this example can also be applied when scanning at the same resolution as when printing the 4X4 pattern shown in Fig. 27. Filter processing can be described using this mask, for example, as in the following equation (1).
  • Filter processing is performed while moving the filter processing mask, and a set of outputs f of the filter processing, that is, a filter output result when the scan shown in Fig. 31 is performed in raster scan order is generated. .
  • the output characteristics of the filter are as shown in Fig. 36, and 1 ZO of the information can be determined by the sign of the filter output value.
  • the filter processing mask may be different from the signal unit.
  • Filter output The output is the highest when the value matches the signal unit, and the output value decreases as it deviates from the signal unit. Therefore, the signal position can be synchronized by searching for the peak value. This processing is substantially the same as in the first embodiment.
  • Equations (1) and (2) also react to patterns with the same frequency but opposite phase (black and white are reversed), which also reacts to pseudo white edges between black patterns, adversely affecting the signal detection rate.
  • the inverse phase reaction suppression means g (X)
  • the 4 ⁇ 4 filter processing mask shown in Fig. 30 is used.
  • a filter processing mask as shown in Fig. 37 is used to detect edges by looking at the pixels surrounding the 4X4 pattern.
  • Fig. 37 (a) for example, Fig. 37 (b) has a positive filter output pattern, and Fig. 37 (c) has a negative filter output pattern. Filter operation is performed as shown in the following equation (4).
  • FIG. 39 shows a pattern for recording information '1'
  • FIG. 39 shows a pattern for recording information '0'
  • the filter processing mask shown in Fig. 40 is used.
  • Fig. 40 (a) for example, Fig. 40 (b) has a positive filter output pattern
  • Fig. 40 (c) has a negative filter output pattern.
  • the filter equation of the second embodiment can be used as it is.
  • an image forming unit (image forming means) for converting the image data 15 into an image may be provided, and the image formed may be input to the watermarked image combining unit 13.
  • the present invention provides a watermark information embedding method for embedding information in an image by digital watermarking technology.
  • This method can be used for the watermarking device Z method, the watermark information detecting device Z method for detecting embedded information embedded in an image by digital watermarking technology, and printed matter.

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Abstract

【課題】　単純な線や点で情報を表現することにより情報記録密度を飛躍的に向上させることの可能な透かし情報埋め込み装置を提供する。 【解決手段】　電子透かし技術により画像に情報を埋め込む透かし情報埋め込み装置であって，画像に埋め込む埋め込み情報の符号化を行う符号化部１１と，符号化された埋め込み情報の各シンボルに対するパターンの割り当てを行うパターン割り当て部１２と，埋め込み情報に対応するパターンを画像に規則的に配置する透かし入り画像合成部１３とを備え，各シンボルごとに，所定の空間的周期を持つ１または２以上のパターンが割り当てられることを特徴とする。単純な線や点で情報を表現することにより情報記録密度を飛躍的に向上させることが可能である。

Description

明 細 書
透かし情報埋め込み装置， 透かし情報検出装置， 透かし情報埋め込 み方法， 透かし情報検出方法， および印刷物
技術分野
[0001] 本発明は， 電子透かし技術により画像に情報を埋め込む透かし情報埋め込 み装置 Z方法と， 電子透かし技術により画像に埋め込まれた埋め込み情報を 検出する透かし情報検出装置 Z方法に関するものである。
背景技術
[0002] 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 目には見えない形で埋め込む 「電子透かし」 は， 保存やデータの受け渡しが すべ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 。 これと同様に， 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 されたリ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 い形式でかつ容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。
[0003] 上記のような秘密情報を印刷文書に埋め込む画期的な方法として， 特開 2 0 0 3 - 1 0 1 7 6 2号公報に開示された技術がある。 同文献に示された技術 では， 情報の埋め込みと抽出にガボールフィルタを使用する。 ガボールフィ ルタを使用したこれら発明では， 広い範囲に対して複数のドッ卜で波を表現 するため， 薄い地紋濃度で情報を記録することができ， 視覚上目立ちにくい という長所がある。
特許文献 1 ：特開 2 0 0 3 - 1 0 1 7 6 2号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで， 特開 2 0 0 3 - 1 0 1 7 6 2号公報に開示された電子透かしでは ， ガボールフィルタによつて信号を検出しやすいようなパターンを使用して いる。 このため， 濃度が薄く情報が消失しやすい問題や， 一つ一つのパター ンのサイズが大きいことに起因する情報量の制限があった。 すなわち， 地紙 濃度が薄いため， 印刷時のかすれや L E Dプリンタなどのドット径が小さい プリンタから出力した場合などに， 電子透かし情報を読み出せない場合があ る。 また， ドットパターンで波を表現しているため， 1ビットの情報を埋め 込むのに要する面積が広ぐ 情報密度が制限される欠点がある。 また， 埋め 込める情報量が少ないために， 強いエラー訂正符号や信号同期方式を使用し にくぐ 結果的に媒体上のシヮゃ汚れに弱い場合があった。
[0005] 本発明は， 従来の透かし情報埋め込み Z検出技術が有する上記問題点に鑑 みてなされたものであり， 本発明の主な目的は， 単純な線や点で情報を表現 することにより情報記録密度を飛躍的に向上させることの可能な， 新規かつ 改良された透かし情報埋め込み装置， 透かし情報検出装置， 透かし情報埋め 込み方法， 透かし情報検出方法， および印刷物を提供することである。 課題を解決するための手段
[0006] 上記課題を解決するため， 本発明の第 1の観点によれば， 電子透かし技術 により画像に情報を埋め込む透かし情報埋め込み装置が提供される。 本発明 の透かし情報埋め込み装置は， 画像に埋め込む埋め込み情報の符号化を行う 符号化部と， 符号化された埋め込み情報の各シンポルに対するパターンの割 リ当てを行うパターン割り当て部と， 埋め込み情報に対応するパターンを画 像に規則的に配置する配置部と， を備え， 各シンボルごとに， 所定の空間的 周期を持つ 1または 2以上のパターンが割り当てられることを特徴とする。 ここで， パターンは， 一定の周波数と方向を持つ複数画素からなるパターン とすることができる。
[0007] 本発明の透かし情報埋め込み装置において， 以下のような応用が可能であ る。
[0008] パターンとシンポルとの対応関係は， 例えば， 以下のように定めることが できる。
パターンは， 周波数成分の強い方向によって対応するシンボルを定めるこ とができる。 また， パターンは， 互いに直交する周波数を持つエッジ成分を 持ち， 該周波数の強いエッジ成分の方向によって対応するシンボルを定める ことができる。 また， パターンは， 特定の周波数の水平と垂直のエッジ成分 を持ち， 該周波数の強いエッジ成分の方向によって対応するシンボルを定め ることができる。 また， 各シンボルごとに， 近い周波数と方向を持つ 2以上 のパターンが割リ当てられるようにしてもよい。
[0009] 配置部は， パターンの配置時に， 画像上の画素と該パターンの画素とを画 素単位で比較し， 該パターンを配置するか否かを画素単位で切り替えるよう にしてもよい。 この場合， 比較は， 画素の値で行うことができる。 また， 比 較は， 画像上の画素が前景を構成する画素か背景を構成する画素か， および ， パターンの画素が前景を構成する画素か背景を構成する画素かを判断する ことによって行うこともできる。
[0010] 配置部は， 画像上の画素が背景を構成する画素の場合にのみパターンを配 置するようにしてもよい。
[0011 ] パターンは， 隣接するパターンと， パターンが接するパターンとすること ができる。
[0012] また， 以下のような構成要素を付加してもよい。
任意のデータを画像に変換する画像化部を備えるようにしてもよい。 任意 のデータとは， 例えば， 文書， 図表， 絵画， 地図， 写真などのデータである 。 また， 埋め込み情報が埋め込まれた画像を， 印刷可能な媒体に印刷する印 刷部を備えるようにしてもよい。
[0013] 上記課題を解決するため， 本発明の第 2の観点によれば， 電子透かし技術 により画像に埋め込まれた埋め込み情報を検出する透かし情報検出装置が提 供される。 本発明の透かし情報検出装置は， 画像に配置された， 埋め込み情 報に対応するパターンを検出する検出部を備え， パターンは， 上記本発明の 第 1の観点にかかる透かし情報埋め込み装置によって画像に配置されたバタ ーンであることを特徴とする。
[0014] 本発明の透かし情報検出装置において， 以下のような応用が可能である。 [0015] パターンは， 例えば， 非可逆フィルタや拡大縮小処理， あるいは， 印刷や スキャン等によって， 埋め込み時よりも劣化したパターンであってもよい。
[0016] 検出部は， 検出したパターンから， 該パターンに対応するシンボルを決定 し， 該シンボルを結合することで， 埋め込み情報を復元することができる。
[0017] 検出部は， 画像中の微小領域に対するフィルタ処理を， 画像中の微小領域 よリも大きな領域に対して走査しながらフィルタ処理を行うようにしてもよ い。
[0018] 走査したフィルタ処理結果から， パターンが記録されている単位でフィル タ出力値のピーク値を探索し， パターン位置を特定するようにしてもよい。
[0019] 検出部は， フィルタの出力値の正負によって， パターンを特定するように してもよい。
[0020] 検出部は， 逆相のパターンに対する反応を低減するフィルタを使用するよ うにしてもよい。
[0021 ] 検出部は， パターンの周波数が低下しても正しく信号検出可能なフィルタ を使用するようにしてもよい。
[0022] 検出部は， エッジ検出時のサンプル値の一部に， 周囲のある一定範囲の画 素の濃度， 輝度， 彩度， または色度の最高値または最低値を使用するフィル タを使用するようにしてもよい。
[0023] 上記課題を解決するため， 本発明の第 3の観点によれば， 電子透かし技術 により画像に情報を埋め込む透かし情報埋め込み方法が提供される。 本発明 の透かし情報埋め込み方法は， 画像に埋め込む埋め込み情報の符号化を行う 符号化工程と， 符号化された埋め込み情報の各シンポルに対するパターンの 割り当てを行うパターン割り当て工程と， 埋め込み情報に対応するパターン を画像に規則的に配置する配置工程と， を含み， 各シンボルごとに， 所定の 空間的周期を持つ 1または 2以上のパターンが割り当てられることを特徴と する。 ここで， パターンは， 一定の周波数と方向を持つ複数画素からなるパ ターンとすることができる。
[0024] 上記本発明の透かし情報埋め込み方法において， 以下のような応用が可能 である。
[0025] パターンとシンポルとの対応関係は， 例えば， 以下のように定めることが できる。
パターンは， 周波数成分の強い方向によって対応するシンボルを定めるこ とができる。 また， パターンは， 互いに直交する周波数を持つエッジ成分を 持ち， 該周波数の強いエッジ成分の方向によって対応するシンボルを定める ことができる。 また， パターンは， 特定の周波数の水平と垂直のエッジ成分 を持ち， 該周波数の強いエッジ成分の方向によって対応するシンボルを定め ることができる。 また， 各シンボルごとに， 近い周波数と方向を持つ 2以上 のパターンが割リ当てられるようにしてもよい。
[0026] 配置工程において， パターンの配置時に， 画像上の画素と該パターンの画 素とを画素単位で比較し， 該パターンを配置するか否かを画素単位で切リ替 えるようにしてもよい。 この場合， 比較は， 画素の値で行うことができる。 また， 比較は， 画像上の画素が前景を構成する画素か背景を構成する画素か ， および， パターンの画素が前景を構成する画素か背景を構成する画素かを 判断することによって行うこともできる。
[0027] 配置工程において， 画像上の画素が背景を構成する画素の場合にのみバタ ーンを配置するようにしてもよい。
[0028] パターンは， 隣接するパターンと， パターンが接するパターンとすること ができる。
[0029] また， 以下のような工程をさらに含むしてもよい。
任意のデータを画像に変換する画像化工程を含むようにしてもよい。 任意 のデータとは， 例えば， 文書， 図表， 絵画， 地図， 写真などのデータである 。 また， 埋め込み情報が埋め込まれた画像を， 印刷可能な媒体に印刷する印 刷工程を含むようにしてもよい。
[0030] 上記課題を解決するため， 本発明の第 4の観点によれば， 電子透かし技術 により画像に埋め込まれた埋め込み情報を検出する透かし情報検出方法が提 供される。 本発明の透かし情報検出方法は， 画像に配置された， 埋め込み情 報に対応するパターンを検出する検出工程を含み， パターンは， 上記本発明 の第 3の観点にかかる透かし情報埋め込み方法によって画像に配置されたパ ターンであることを特徴とする。
[0031 ] 本発明の透かし情報検出方法において， 以下のような応用が可能である。
[0032] パターンは， 例えば， 非可逆フィルタや拡大縮小処理， あるいは， 印刷や スキャン等によって， 埋め込み時よりも劣化したパターンであってもよい。
[0033] 検出工程において， 検出したパターンから， 該パターンに対応するシンポ ルを決定し， 該シンボルを結合することで， 埋め込み情報を復元することが できる。
[0034] 検出工程において， 画像中の微小領域に対するフィルタ処理を， 画像中の 微小領域よリも大きな領域に対して走査しながらフィルタ処理を行うように してもよい。
[0035] 走査したフィルタ処理結果から， パターンが記録されている単位でフィル タ出力値のピーク値を探索し， パターン位置を特定するようにしてもよい。
[0036] 検出工程において， フィルタの出力値の正負によって， パターンを特定す るようにしてもよい。
[0037] 検出工程において， 逆相のパターンに対する反応を低減するフィルタを使 用するようにしてもよい。
[0038] 検出工程において， パターンの周波数が低下しても正しく信号検出可能な フィルタを使用するようにしてもよい。
[0039] 検出工程において， エッジ検出時のサンプル値の一部に， 周囲のある一定 範囲の画素の濃度， 輝度， 彩度， または色度の最高値または最低値を使用す るフィルタを使用するようにしてもよい。
[0040] 上記課題を解決するため， 本発明の第 5の観点によれば， 電子透かし技術 により画像に情報を埋め込んで出力された印刷物が提供される。 本発明の印 刷物は， 画像に埋め込む埋め込み情報を符号化した各シンポルに対し， 各シ ンポルごとに割リ当てられた所定の空間的周期を持つ 1または 2以上のバタ ーンのいずれかが割り当てられており， 埋め込み情報に対応するパターンが 画像に規則的に配置されたことを特徴とする。 ここで， パターンは， 一定の 周波数と方向を持つ複数画素からなるパターンとすることができる。
[0041 ] パターンとシンポルとの対応関係は， 例えば， 以下のように定めることが できる。
パターンは， 周波数成分の強い方向によって対応するシンボルを定めるこ とができる。 また， パターンは， 互いに直交する周波数を持つエッジ成分を 持ち， 該周波数の強いエッジ成分の方向によって対応するシンボルを定める ことができる。 また， パターンは， 特定の周波数の水平と垂直のエッジ成分 を持ち， 該周波数の強いエッジ成分の方向によって対応するシンボルを定め ることができる。 また， 各シンボルごとに， 近い周波数と方向を持つ 2以上 のパターンが割リ当てられるようにしてもよい。
[0042] パターンの配置時に， 画像上の画素と該パターンの画素とを画素単位で比 較し， 該パターンを配置するか否かを画素単位で切り替えるようにしてもよ い。 この場合， 比較は， 画素の値で行うことができる。 また， 比較は， 画像 上の画素が前景を構成する画素か背景を構成する画素か， および， パターン の画素が前景を構成する画素か背景を構成する画素かを判断することによつ て行うこともできる。
[0043] 配置工程において， 画像上の画素が背景を構成する画素の場合にのみバタ ーンを配置するようにしてもよい。
[0044] パターンは， 隣接するパターンと， パターンが接するパターンとすること ができる。
発明の効果
[0045] 以上のように本発明によれば， 単純な線や点で情報を表現することにより 情報記録密度を飛躍的に向上させることが可能である。
図面の簡単な説明
[0046] [図 1 ]第 1の実施の形態にかかる透かし情報埋め込み装置及び透かし情報検出 装置の構成を示す説明図である。
[図 2]透かし情報埋め込み方法の処理の流れを示す流れ図である。 [図 3]信号ユニットの一例を示す説明図であり， （1 ) はユニット Aを， （2 ) はュニッ卜 Bを示している。
[図 4]図 3 (1 ) の画素値の変化を a r c t a n (1Z3) の方向から見た断 面図である。
[図 5]信号ユニットの一例を示す説明図であり， （3) はユニット Cを， （4 ) はユニット Dを， （5) はユニット Eを示している。
[図 6]背景画像の説明図であり， （1 ) はユニット Eを背景ユニットと定義し
， これを隙間なく並べた透かし画像の背景とした場合を示し， （2) は （1
) の背景画像の中にユニット Aを埋め込んだ一例を示し， （3) は （1 ) の 背景画像の中にュニッ卜 Bを埋め込んだ一例を示している。
[図 7]透かし画像へのシンボル埋め込み方法の一例を示す説明図である。
[図 8]埋め込み情報 1 6を透かし画像に埋め込む方法について示した流れ図で ある。
[図 9]透かし検出部 32の処理の流れを示す流れ図である。
[図 10]透かし入リ文書画像の合成方法を示す説明図である。
[図 11]透かし入り文書画像の一例を示す説明図である。
[図 12]図 1 0の一部を拡大して示した説明図である。
[図 13]透かし検出部 32の処理の流れを示す流れ図である。
[図 14] (1 ) 入力画像と， （2) 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。
[図 15]入力画像中におけるュニッ卜 Aに対応する領域の一例を示した説明図 である。
[図 16]図 1 5を波の伝播方向と平行な方向から見た断面図である。
[図 17]ユニットパターン 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。
[図 18]情報復元の一例を示す説明図である。
[図 19]データ符号の復元方法の一例を示す説明図である。 [図 20]データ符号の復元方法の一例を示す説明図である。
[図 21]データ符号の復元方法の一例を示す説明図である。
[図 22] 6 X 6画素で構成された信号ュニッ卜の一例を示す説明図である。
[図 23] 1 8 X 1 8画素で構成された信号ュニッ卜の一例を示す説明図である
[図 24]破線で表現された信号ュニットの一例を示す説明図である。
[図 25]ノイズ成分を付加した信号ュニッ卜の一例を示す説明図である。
[図 26]図 2 4および図 2 5のパターンを組み合わせた一例を示す説明図であ る。
[図 27] 4 X 4画素で構成された信号ュニッ卜の一例を示す説明図である。
[図 28] 4 X 4画素で構成された信号ュニッ卜の一例を示す説明図である。
[図 29]図 2 8のパターンを印刷 Zスキヤンした場合を示す説明図である。
[図 30] 4 X 4画素のフィルタ処理マスクの一例を示す説明図である。
[図 31]スキャンをラスタースキャン順に実施した場合を示す説明図である。
[図 32] 6 0 0 d p iで印刷したものを 4 0 0 d p iでスキャンした場合の一 例を示す説明図である。
[図 33] 6 0 0 d p iで印刷したものを 5 0 0 d p iでスキャンした場合の一 例を示す説明図である。
[図 34] 6 0 0 d p iで印刷したものを 6 0 0 d p iでスキャンした場合の一 例を示す説明図である。
[図 35] 3 X 3画素のフィルタ処理マスクの一例を示す説明図である。
[図 36]フィルタの出力特性を示す説明図である。
[図 37]フィルタ処理マスクの一応用例を示す説明図である。
[図 38]図 3 7のフィルタ処理マスクを用いた場合の処理結果を示す説明図で のる。
[図 39]信号ュニッ卜の一応用例を示す説明図である。
[図 40]フィルタ処理マスクの一応用例を示す説明図である。
符号の説明 1 0 透かし情報埋め込み装置
1 1 符号化部
1 2 パターン割り当て部
1 3 透かし入り文書合成部
1 4 出力デバイス
1 5 画像データ
1 6 埋め込み情報
2 0 印刷物
3 0 透かし情報検出装置
3 1 入力デバイス
3 2 透かし検出部
発明を実施するための最良の形態
[0048] 以下に添付図面を参照しながら， 本発明にかかる透かし情報埋め込み装置 ， 透かし情報検出装置， 透かし情報埋め込み方法， 透かし情報検出方法， お よび印刷物の好適な実施の形態について詳細に説明する。 なお， 本明細書及 び図面において， 実質的に同一の機能構成を有する構成要素については， 同 一の符号を付することにより重複説明を省略する。
[0049] (第 1の実施の形態）
図 1は， 本実施の形態にかかる透かし情報埋め込み装置及び透かし情報検 出装置の構成を示す説明図である。
[0050] (透かし情報埋め込み装置 1 0 )
透かし情報埋め込み装置 1 0は， 画像データと画像に埋め込む情報とをも とに透かし入り画像を合成し， 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は， 図 1に示したように， 符号化部 1 1と， パターン割り 当て部 1 2と， 透かし入り文書合成部 1 3と， 出力デバイス 1 4とにより構 成されている。 透かし情報埋め込み装置 1 0には， 画像データ 1 5と画像に 埋め込む埋め込み情報 1 6とが入力される。
[0051] 画像データ 1 5は， 透かし情報埋め込み装置 1 0の画像入力端子 （図示せ ず） から入力される。 画像データ 1 5としては， 文書， 図表， 絵画， 地図， 写真などの任意のデータ， あるいはこれらを任意に組み合わせたデータを画 像化したものである。 画像化は， スキャナで読み取る方法や， ワードプロセ ッサで出力した文書等を印刷イメージなどのように画像化したものを用いる ことができる。 なお， 本実施の形態では， 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 一 （多色） で印刷を行う場合であっても， 同様に本発明を適用可能である。 一方， 埋め込み情報 1 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） などである。
[0052] 符号化部 1 1は， 埋め込み情報 1 6のデータの符号化処理を行う。 また， パターン割り当て部 1 2は， 符号化された各シンポルに対する透かし信号 （ パターン） の割り当て処理を行う。 すなわち， 埋め込み情報 1 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， 各シンボルを あらかじめ用意した透かし信号に割リ当てる。 本実施の形態の透かし信号は ， 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。 かかる透かし信号を， 以下 「信号ユニット」 という。 信号ユニットの 詳細については， さらに後述する。
[0053] 透かし入り文書合成部 1 3は， 埋め込み情報を表現するパターンを， 画像 入力端子から入力された画像上に直接描画する。 本実施の形態の透かし入り 文書合成部 1 3は， このようにして， 透かし入りの文書画像を作成する。 ま た， 出力デバイス 1 4は， プリンタなどの出力装置であり， 透かし入り文書 画像を紙媒体に印刷する。 したがって， 符号化部 1 1， パターン割り当て部 1 2， 透かし入り文書合成部 1 3はプリンタドライバの中の一つの機能とし て実現されていてもよい。
[0054] (印刷物 2 0 )
印刷物 2 0は， 元の画像データ 1 5に対して埋め込み情報 1 6を埋め込ん で印刷された紙やカードなどであり， 物理的に保管■管理される。 [0055] (透かし情報検出装置 3 0 )
透かし情報検出装置 3 0は， 紙媒体に印刷されている文書を画像として取 リ込み， 埋め込まれている埋め込み情報 1 6を復元する装置である。 透かし 情報検出装置 3 0は， 図 1に示したように， 入力デバイス 3 1と， 透かし検 出部 3 2とにより構成されている。
[0056] 入力デバイス 3 1は， スキャナなどの入力装置であり， 印刷物 2 0を多値 階調のグレイ画像として計算機に取り込む。 入力される画像は， 電子透かし 埋め込み装置 1 0が出力した画像そのものであってもよいし， J P E G等の 非可逆圧縮によって劣化した画像， デジタルフィルタなどにより縮小された 画像， 印刷され撮影 Zスキヤンされた画像などでもよい。
[0057] 透かし検出部 3 2は， 入力デバイス 3 1で取り込まれた画像の全体または 一部に対してフィルタリング処理を行うことで， 画像上に描画されている信 号ュニッ卜を検出し， 埋め込み情報 1 6の抽出を行う。
[0058] 本実施の形態にかかる透かし情報埋め込み装置 1 0及び透かし情報検出装 置 3 0は， 以上のように構成されている。 次いで， 透かし情報埋め込み装置 1 0及び透かし情報検出装置 3 0の動作について説明する。 まず， 図 2のフ ローチャートなどを参照しながら， 透かし情報埋め込み装置 1 0の動作につ いて説明する。
[0059] (ステップ S 1 0 1 )
まず， 透かし画像埋め込み装置 1 0に画像データ 1 5および埋め込み情報 1 6が入力される （ステップ S 1 0 1 ) 。 上述のように， 文書データ 1 5は フォント情報やレイァゥ卜情報を含むデータであり， ワープロソフ卜等で作 成されるものとする。 文書データ 1 5は， 例えば白黒の二値データであり， 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。 一方， 機密情 報 1 6は文字， 音声， 画像などの各種データである。
[0060] (ステップ S 1 0 2 )
次いで， 埋め込み情報 1 6を N元符号に変換する （ステップ S 1 0 2 ) 。 Nは任意であるが， 本実施の形態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 02で生成される符号は 2元符号であり， 0と 1のビ ッ卜列で表現されるものとする。 このステップ S 1 02では埋め込み情報 1 6をそのまま符号化してもよいし， 埋め込み情報 1 6を暗号化したものを符 号化してもよい。
[0061] (ステップ S 1 03)
次いで， 符号化された各シンポルに対して信号ユニットを割り当てる （ス テツプ S 1 03) 。 本実施の形態の透かし信号は， ドッ卜 （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。
[0062] ステップ S 1 03において， 各シンポルに対して割り当てる信号ユニット について説明する。 図 3は信号ュニッ卜の一例を示す説明図である。
[0063] 信号ユニットの幅と高さをそれぞれ Sw， S hとする。 S wと S hは異な つていても良いが， 本実施の形態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， 図 3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 600 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， 図 3の信号ユニットの幅と高さは， 印刷物上で 1 2Z600 = 0. 02 (インチ） となる。
[0064] 以下， 幅と高さが Sw， S hの矩形を 1つの信号の単位として 「信号ュニ ッ卜」 と称する。 図 3 ( 1 ) は， ドッ卜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， 波の伝搬 方向は a r c t a n (-1 Z3) である。 以下， この信号ュニッ卜をュニッ卜 Aと称する。 図 3 (2) はドッ卜間の距離が水平軸に対して a r c t a n (- 3) の方向に密であり， 波の伝搬方向は a r c t a n ( 1 /3) である。 以 下， この信号ユニットをユニット Bと称する。
[0065] 図 4は， 図 3 ( 1 ) の画素値の変化を a r c t a n ( 1 /3) の方向から 見た断面図である。 図 4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 の最大値の腹となっている。
[0066] また， ドットが密に配列されている領域はそれぞれ 1ユニットの中に 2つ 存在するため， この例では 1ユニットあたりの周波数は 2となる。 波の伝播 方向はドッ卜が密に配列されている方向に垂直となるため， ュニッ卜 Aの波 は水平方向に対して a r c t a n (-1 Z3) ， ュニッ卜 Bの波は a r c t a n (1Z3) となる。 なお， a r c t a n (a) の方向と a c r t a n ( b ) の方向が垂直のとき， a x b=-1である。
[0067] 本実施の形態では， ユニット Aで表現される信号ユニットにシンボル 0を 割り当て， ュニッ卜 Bで表現される信号ュニッ卜にシンボル 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。
[0068] 信号ユニットには図 3 (1 ) ， (2) で示されるもの以外にも， 例えば図
5 (3) - (5) で示されるようなドット配列が考えられる。
図 5 (3) は， ドッ卜間の距離が水平軸に対して a r c t a n (1Z3) の方向に密であり， 波の伝搬方向は a r c t a n (-3) である。 以下， この 信号ュニッ卜をュニッ卜 Cと称する。
図 5 (4) は， ドッ卜間の距離が水平軸に対して a r c t a n (-1/3) の方向に密であり， 波の伝搬方向は a r c t a n (3) である。 以下， この 信号ュニッ卜をュニッ卜 Dと称する。
図 5 (5) は， ドッ卜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， 波の伝搬方向は a r c t a n (-1 ) である。 なお， 図 5 (5 ) は， ドッ卜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 リ， 波の伝搬方向は 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。
[0069] 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合わせのパターンが複数考えられるため， どの信号ュニッ卜がどのシンポルに割り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 さる。
[0070] さらに， 図 2に示したステップ S 1 0 3で， 埋め込み情報 1 6を 4元符号 で符号化した場合には， 例えば， ユニット Aにシンボル 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。
[0071 ] 図 3， 図 5に示した信号ユニットの一例においては， 1ユニット中のドッ 卜の数をすベ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。 したがって印刷された 紙面上では， 単一の濃度を持つグレー画像が背景として埋め込まれているよ うに見える。
[0072] 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 （ュニ ット E ) とシンボルユニット （ユニット A， ユニット B ) とを入れ替える。
[0073] 図 6 ( 1 ) はユニット Eを背景ユニットと定義し， これを隙間なく並べて 透かし画像の背景とした場合を示す説明図である。 図 6 ( 2 ) は図 6 ( 1 ) の背景画像の中にユニット Aを埋め込んだ一例を示し， 図 6 ( 3 ) は図 6 ( 1 ) の背景画像の中にユニット Bを埋め込んだ一例を示している。 本実施の 形態では， 背景ュニッ卜を透かし画像の背景とする方法について説明するが ， シンボルュニッ卜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。
[0074] 次いで， 透かし画像へ信号ユニットを埋め込む方法について， 図 7を参照 しながら説明する。
[0075] 図 7は， 透かし画像への信号ユニットの埋め込み方法の一例を示す説明図 である。 ここでは， 例として 「0 1 0 1」 というビット列を埋め込む場合に ついて説明する。
[0076] 図 7 ( 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， シンボルュニッ 卜の繰り返し数と配置のパターン （以下， ユニットパターンと称する。 ） は 任意である。
[0077] すなわち， ユニットパターンの一例として， 図 7 ( 1 ) のように繰り返し 数を 4 ( 1つのュニッ卜パターン中に 4つのシンボルュニッ卜が存在する） にしたり， 図 7 ( 2 ) のように繰り返し数を 2 ( 1つのユニットパターン中 に 2つのシンボルユニットが存在する） にしたりすることができ， あるいは ， 繰り返し数を 1 ( 1つのユニットパターン中には 1つのシンボルユニット だけが存在する） としてもよい。
[0078] また， 図 7 ( 1 ) ， ( 2 ) は 1つのシンボルユニットに対して 1つのシン ポルが与えられているが， 図 7 ( 3 ) のようにシンボ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。
[0079] 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， 信号ユニットの大きさ， ユニットパターンの大きさ， 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の信号を埋め込んだ かは， 既知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。
[0080] 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 卜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卜パターン を U ( X , y ) ， X = 1 w, y = 1 P hと表現し， U ( x， y ) を Γ ユニットパターン行列」 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 「埋め込みビット数」 と称する。 埋め込みビット数は P w X P hである。
[0081 ] 図 8は， 埋め込み情報 1 6を透かし画像に埋め込む方法について示した流 れ図である。
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 1つのュニッ卜パターン全体が塗りつ ぶされるなどして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。
[0082] まず， 埋め込み情報 1 6を N元符号に変換する （ステップ S 201 ) 。 図
2のステップ S 1 02と同様である。 以下では， 符号化されたデータをデー タ符号と称し， ュニッ卜パターンの組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卜 D uと称する。
[0083] 次いで， 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， 1枚の画像にデータ符号ュニッ卜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 202) 。 本実施の形態ではデータ符号の符号長 データをュニッ卜パターン行列の第 1行に挿入するものとする。 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は埋め込まないように しても良い。
[0084] データ符号ユニットを埋め込む回数 Dnは， データ符号長を Cnとして以 下の式で計算される。
[0085] [数 1]
Pwx(Ph-l)
Dn
Cn ¾ を超えない最大の整数
[0086] ここで剰余を Rn (R n =C n- (PwX (P h-1 ) ) ) とすると， ュニ ッ卜パターン行列には Dn回のデータ符号ュニッ卜およびデータ符号の先頭 Rnビッ卜分に相当するュニッ卜パターンを埋め込むことになる。 ただし， 剰余部分の Rnビッ卜は必ずしも埋め込まなくても良い。
[0087] 図 9の説明では， ユニットパターン行列のサイズを 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 の各シンボルを表わす） とする。
[0088] 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 テツプ S 203) 。 図 9の例では符号長を 9ビット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リ返し埋め込むこと もできる。
[0089] 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 リ返し埋め込む （ステップ S 204) 。 図 9で示すようにデータ符号の MS B 、mo s t s i g n i f i c a n t b i t) または l_SB ( l e a s t s i g n i f i c a n t b i t) から順に行方向に埋め込む。 図 9の 例ではデータ符号ュニッ卜を 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。
[0090] データの埋め込み方法は図 9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。
[0091] 以上， パターン割り当て部 1 2における， 透かし信号の割り当て （ステツ プ S 1 03) について説明した。 次いで， 再び図 2などを参照しながら， ス テツプ S 1 04以降について説明する。
[0092] (ステップ S 1 04)
透かし入り文書画像合成部 1 3では， 画像データ 1 5と， パターン割り当 て部 1 2で割り当てられた透かし信号を重ね合わせる （ステップ S 1 04) 。 透かし入り文書画像の各画素の値は， 画像データ 1 5が 2値画像の場合， 文書画像と透かし画像の対応する画素値の論理積演算 （AND) によって計 算する。 すなわち， 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。
[0093] 一方， 画像データ 1 5が 3値以上の多値データの場合， 以下のように処理 を行う。
[0094] (カラーパターンの描画方法）
入力された画像は， 文書や図等の背景を構成する背景色と， 文子や線， 図 などの構成する前景色を持つ。 また， 信号ユニットも， 信号を表現する前景 色と， 背景となる背景色を持つ。 透かし入り画像合成部 1 3にて画像上に描 画する場合は， 図 1 0に示したように， 信号ユニットの背景色を透過色とし て扱い， 信号ユニットの背景色の部分は， 画像そのものの色を出力画像上に 残してよい。 また， 入力画像上の前景色と信号ユニットの前景色が重なる部 分は入力画像の前景色を優先して出力画像上に残してよい。 また， 入力画像 上の背景色と信号ュニッ卜の前景色が重なった場合は， 信号ュニッ卜の前景 色を出力画像上に残してよい。 また， 輝度成分のみを合成してもよいし， 他 の色成分を重畳して表現してもよい。
[0095] 以上の方法により， 入力画像と信号ユニットとが重ね合わさった透かし入 リ画像が生成できる。 図 1 1は， 透かし入り文書画像の一例を示す説明図で ある。 図 1 2は， 図 1 1の一部を拡大して示した説明図である。 ここで， ュ ニットパターンは図 7 ( 1 ) のパターンを用いている。
[0096] (ステップ S 1 0 5 )
以上のように生成された透かし入り文書画像は， 出力デバイス 1 4により 出力される （ステップ S 1 0 5 ) 。
[0097] 以上， 透かし情報埋め込み装置 1 0の動作について説明した。
次いで， 図 1， 及び， 図 1 2 図 2 0を参照しながら， 透かし情報検出装 置 3 0の動作について説明する。
[0098] (透かし検出部 3 2 )
図 1 3は， 透かし検出部 3 2の処理の流れを示す流れ図である。 まず， スキャナなどの入力デバイス 3 1によって印刷物 2 0を計算機のメ モリ等に入力する （ステップ S 3 0 1 ) 。 この入力デバイス 3 1によって読 み込まれた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 2 5 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 3 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 0と 異なっていても良いが， ここでは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。 [0099] 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 302) 。 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 wx S h， ュニッ卜パターンは U wx 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 = P wX P h) は以下のように計算される。
[0100] 國
Figure imgf000022_0001
[0101] ただし， 透かし情報埋め込み装置 1 0と透かし情報検出装置 30で解像度 が異なる場合には， 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後， 上記の計算を行う。
[0102] 次いで， ステップ S 302で計算したユニットパターン数をもとに入力画 像に対してュニッ卜パターンの区切り位置を設定する （ステップ S 303) 。 図 1 4は入力画像 （図 1 4 ( 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 （図 1 4 (2) ) の一例を示している。
[0103] 次いで， ユニットパターンの区切りごとにシンボルユニットの検出を行い ， ユニットパターン行列を復元する （ステップ S 304) 。 以下に， 信号検 出の詳細を説明する。
[0104] 図 1 5は， 入力画像中における， 図 3 ( 1 ) に示したユニット Aに対応す る領域の一例を示した説明図である。 図 3では信号ュニットはニ値画像であ 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， 図 1 5のようにドッ卜の周囲が 白と黒の中間色になる。 したがって図 1 5を波の伝播方向と平行な方向から 見た断面図は図 1 6のようになる。 図 4が矩形波であるのに対し， 図 1 6は 滑らかな波となる。 [0105] 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， 出力デバィ スゃ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。
[0106] 以下では入力画像から信号ユ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ェーブレツ卜フィルタを用い る。 以下では， 二次元ウェーブレッ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ぐ さらには信号ユニット と同じドッ卜パターンを持つテンプレート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。
[0107] 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で埋め込んだ信号ュニッ卜と同じ大きさである。
[0108] [数 3]
(x - xQ) 1 (y - yOy
G(x, ) = exp一 π x exp [— 2πίψ (x一 χθ) + v(y - y0)}]
A 2 B 2
i：虚数単位
x = 0〜gw— 1， = Q〜gh - 1, χθ = gw / 2, yO = gh / 2
A：水平方向の影響範囲, B：垂直方向の影響範囲
(" / ）：波の方向， 2 + V ：周波数
[0109] 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， 埋め込んだ信号ユニットの 種類と同じ数だけ用意する。 ここでは図 3のュニッ卜 Aとュニッ卜 B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ポ リューションによリ計算する。 ガボールフィルタの場合は実数フィルタと虚 数フィルタ （虚数フィ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ポリューシヨンが Rc， 虚数フィ ルタとのコンポリューシヨンが 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。
[0111] [数 4]
Figure imgf000024_0001
[0112] 図 1 7は， ステップ S 303によって区切られたユニットパターン U (x ， y) 中に埋め込まれているシンボルユニットがユニット 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。
[0113] 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 のすベての位置について F (A) を計算した結果の最大値をユニットパター 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 まれているシンボ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卜はュニッ卜 Bであると判定する。
[0114] (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， ュニッ卜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よい。 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よい。
[0115] また （1 ) において， フィルタをずらしながらコンポリューシヨンを計算 する過程で， F (A) の最大値があらかじめ定めた閾値を超えた場合に， た だちに U (x， y) に埋め込まれているシンボルユニットはユニット Aであ ると判定して処理を中止しても良い。 （2) においても同様に， F (B) の 最大値があらかじめ定めた閾値を超えた場合に， ただちに U (x, y) に埋 め込まれているシンボルュニッ卜はュニッ卜 Bであると判定しても良い。
[0116] 以上， 信号検出 （ステップ S304) の詳細について説明した。 再び， 図
1 3の流れ図に戻り， 以降のステップ S 305について説明する。 ステップ S 305では， ュニッ卜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。
[0117] 図 1 8は情報復元の一例を示す説明図である。 情報復元のステップは以下 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。
(2) シンボルを連結してデータ符号を復元する。
(3) データ符号を復号して埋め込まれた情報を取り出す。
[0118] 図 1 9 図 21はデータ符号の復元方法の一例を示す説明図である。 復元 方法は基本的に図 8の逆の処理となる。
[0119] まず， ユ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 S401 ) 。
[0120] 次いで， ュニッ卜パターン行列のサイズと S 401で得たデータ符号の符 号長をもとに， データ符号ュニッ卜を埋め込んだ回数 Dnおよび剰余 Rnを 計算する （ステップ S 402) 。
[0121] 次いで， ユ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 方法でデータ符号ユニットを取り出す （ステップ S 403) 。 図 20の例で は U (1， 2) (2行 1列） から順に 1 2個のパターンユニットごとに分解 する （U (1， 2) U (3， 3) ， U (4， 3) U (6, 4) , ■ ■ ■ ) 。 Dn = 7， Rn = 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回取り出され， 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） のユニットパターン （U (4， 1 1 ) U (9, 1 1 ) ) が取り出される。
[0122] 次いで， ステップ S 403で取り出したデータ符号ユ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 404) 。 以下， ビット確信度演算について説明する。
[0123] 図 21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-外符号ユニットを D u (1， 1 ) Du (1 2， 1 ) とし， 順次 Du ( 1， 2) Du (1 2， 2) ， ■ ■ ■ , と表記する。 また， 剰余部分は Du (1， 8) -Du (6, 8) とする。 ビット確信度演算は各データ符号ュニ ッ卜の要素ごとに多数決を取るなどして， データ符号の各シンポルの値を決 定することである。 これにより， 文字領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 （ビット反転エラーなど） 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。
[0124] 具体的には例えばデータ符号の 1ビット目は， Du (1， 1) ， Du (1 ， 2) ， ■ ■ ■， Du (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 Du (2， 1 ) ， Du (2， 2) ， ■ ■ ■ , Du (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ビット目は Du (1 2， 1) ， Du (1 2， 2) ， ■ ■ ■， Du (1 2， 7) (Du ( 1 2， 8) は存在しないため Du (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。
[0125] ビット確信度演算は， 図 1 7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もできる。 これは， 例えば図 3 (1 ) のユニット Aに 0 のシンポルが割リ当てられ， 図 3 (2) のユニット Bに 1のシンポルが割リ 当てられているものとし， Du (m， n) に対するフィルタ Aによる出力値 の最大値を D f (A, m， n) ， Du (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 [0126] [数 5]
Dn Dn
Figure imgf000027_0001
[0127] 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<Rn の場合は D f の加算は n = 1 -Rn + 1までとなる。
[0128] 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リ訂正符号などを用いることにより， データ符号ュニッ 卜の繰り返しを行わないような方法も実現できる。
[0129] 以上説明したように， 本実施の形態によれば， 以下のような優れた効果が 得られる。
( 1-1 ) 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。
( 1-2) シンボ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。
( 1-3) シンボ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 卜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。
( 1-4) 情報を表わすパターンは細かいドットの集まりで， 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。
( 1-5) 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 つた場合でも， 安定した情報検出を行うことができる。
(1-6) 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 報のすべてを利用して情報復元を行うため， 大きなフォントの文字によって 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リ出すことができる。
(1-7) 特開 2003-1 01 762号公報では， 文書画像と透かし画像と を別個に生成する構成を採用していたが， 本実施の形態では， パターンを画 像上に直接レンダリングできるので， 文書画像と透かし画像とを別個に生成 する必要がない。
[0130] (第 2の実施の形態）
本実施の形態では， 信号ュニッ卜の応用例について説明する。
[0131] (応用例 1 )
図 22の信号ュニッ卜は 6 X 6画素で構成されており， それぞれ幅 1画素 程度の周波数を持つ水平成分， 垂直成分の波を表現している。 図 22 (a) は情報 "1 " を記録するパターンの一例であり， 図 22 (b) は情報 "0" を記録するパターンの一例である。 このような信号ユニットによれば， 図 2 2 (c) に示したように， 埋め込む情報が 3行 X 4列 = 1 2ビットの情報の 場合， 24 X 1 8画素の領域内に埋め込むことができる。
[0132] 上記第 1の実施の形態では， 図 23に示したように， 信号ユニットは 1 8
1 8画素で構成されていた。 図 23 (a) は情報 "1 " を記録するパター ンの一例であり， 図 23 (b) は情報 " 0" を記録するパターンの一例であ る。 このような信号ユニットによれば， 図 23 (c) に示したように， 埋め 込む情報が 3行 X 4列 = 1 2ビッ卜の情報の場合， 72 X 54画素の領域を 必要とする。 この点， 本実施の形態の （応用例 1 ) では， 24X 1 8画素の 領域内に埋め込むことができるため， 同じ情報を埋め込む場合であれば， 埋 め込む領域の面積を 1Z9にすることができる。 また， 同じ面積の領域に情 報を埋め込む場合であれば， 9倍の情報を埋め込むことができる。
[0133] (応用例 2) 図 24の信号ュニッ卜は， 図 22のパターンを破線で表現したものである 。 図 24のように破線等で表現しても波の伝播方向や周波数は変化しない。 図 24 (a) は情報 " 1 " を記録するパターンの一例であり， 図 24 (b) は情報 "0" を記録するパターンの一例である。 このような信号ユニットに よれば， 図 24 (c) に示したように， 埋め込む情報が 3行 X 4列 = 1 2ビ ッ卜の情報の場合， 24X 1 8画素の領域内に埋め込むことができる。
[0134] (応用例 3)
図 25の信号ュニッ卜は， 信号の周波数成分に対してノイズとなるような 成分を付加したものである。 図 25のように信号の周波数成分に対してノィ ズとなるような成分を付加しても， 水平 Z垂直の周波数成分が強いため情報 抽出に与える影響は軽微である。 図 25 (a) は情報 "1 " を記録するバタ ーンの一例であり， 図 25 (b) は情報 " 0" を記録するパターンの一例で ある。 このような信号ユニットによれば， 図 25 (c) に示したように， 埋 め込む情報が 3行 X 4列 = 1 2ビッ卜の情報の場合， 24X 1 8画素の領域 内に埋め込むことができる。
[0135] (応用例 4)
図 26は， 上記図 24および図 25のパターンを組み合わせたものである 。 すなわち， パターン切り替え情報や乱数などにより， 図 24および図 25 のパターンを切り替えて埋め込むパターンを生成する。 このように， 図 26 のように複数のパターンを組み合わせても， 同一のフィルタで OZ1を表現 できる。 このような信号ユニットによれば， 図 26に示したように， 埋め込 む情報が 3行 X 4列 = 1 2ビッ卜の情報の場合， 24X 1 8画素の領域内に 埋め込むことができる。
[0136] (応用例 5)
図 27の信号ュニッ卜は 4 X 4画素で構成されており， それぞれ幅 1画素 程度の周波数を持つ水平成分， 垂直成分の波を表現している。 図 27 (a) は情報 "1 " を記録するパターンの一例であり， 図 27 (b) は情報 "0" を記録するパターンの一例である。 このような信号ユニットによれば， 図 2 7 (c) に示したように， 埋め込む情報が 3行 X 4列 = 1 2ビットの情報の 場合， 1 8 X 1 2画素の領域内に埋め込むことができる。
[0137] 上記第 1の実施の形態では， 図 23に示したように， 信号ユニットは 18 X 18画素で構成されており， 埋め込む情報が 3行 X 4列 = 1 2ビッ卜の情 報の場合， 72 X 54画素の領域を必要とする。 この点， 本実施の形態の （ 応用例 5) では， 1 2 X 16画素の領域内に埋め込むことができるため， 同 じ情報を埋め込む場合であれば， 埋め込む領域の面積を 1 Z20未満にする ことができる。 また， 同じ面積の領域に情報を埋め込む場合であれば， 20 倍強の情報を埋め込むことができる。
[0138] (応用例 6)
図 28の信号ュニッ卜は， 図 27の信号ュニッ卜と同様に 4 X 4画素で構 成されており， 上下左右のいずれかのパターンと接するようにしたものであ る。 このような信号ユニットによれば， 図 28 (c) に示したように， 図 2 7 (c) と同様に， 埋め込む情報が 3行 X 4列 =1 2ビットの情報の場合， 1 8 X 1 2画素の領域内に埋め込むことができる。 さらに， 図 29に示した ように， プリンタから出力された媒体上のパターンが， より明確に印刷され ， 信号検出精度が向上する場合がある。
[0139] 埋め込み側における信号ュニッ卜の変更に伴い， 検証側の処理も以下のよ うに異なる。 以下では， 第 1の実施の形態からの変更点について説明する。
[0140] 本実施の形態のパターンは水平方向 Z垂直方向のエッジ成分を持っており ， かつ， それぞれのパターンは， ある幅の周波数を持つことから， この 2パ ターンとそれ以外のバターンとを区別するためのフィルタ処理を行う。 図 3 0は， 4 X 4画素の場合のフィルタ処理マスクの一例を示している。 図 30 (a) のフィルタ処理マスクの場合， 例えば， 図 30 (b) をフィルタ出力 が正のパターンとし， 図 30 (c) をフィルタ出力が負のパターンとする。
[0141] フィルタ処理は， 画像全体に対して， MX N画素 （例えば， 4X 4画素） のフィルタ処理マスクを n画素づっ XZY方向にスキャンしながら行ってよ い。 スキャンは， 図 31に示したように， ラスタースキャン順に実施しても よい。 また， 水平方向のフィルタを画像全体に施した後， 垂直方向のフィル タを画像全体に施す， といったフィルタ処理の分割を行ってもよい。
[0142] 例えば， 600 d p iで印刷したものを 40 Od p iでスキャンした場合 ， 図 22のパターンは， プリンタ Zスキャナの特性により， 図 32のように 高い周波数成分が鈍ったパターンとなる。 同様に， 500 d p iでスキャン した場合は図 33のようになリ， 600d p iでスキヤンした場合は図 34 のようになる。 なお， 図 32 図 34において， （a) は情報 '1 ' を記録 するパターンを示し， （b) は情報 '0' を記録するパターンを示している
[0143] ここでは， 400 d p iでスキャンする場合を例にとって説明する。 40 Od p iでスキャンする場合， 本実施の形態の例では， 図 32に示すパター ンを検出するため， フィルタ処理マスクは， 図 35に示した 3 X 3画素のも のを使用する。 図 35 (a) のフィルタ処理マスクの場合， 例えば， 図 35 (b) をフィルタ出力が正のパターンとし， 図 35 (c) をフィルタ出力が 負のパターンとする。 なお， この例は， 図 27に示した 4 X 4のパターンを 印刷した場合と同じ解像度でスキャンした場合にも適用できる。 このマスク でフィルタ処理は， たとえば以下の式 （1) のように記述できる。
[0144] [数 6]
/ =
Figure imgf000031_0001
- ) x -p
… (1)
[0145] フィルタ処理マスクを移動しながらフィルタ処理を行い， このフィルタ処 理の出力 f の集合， すなわち図 31に示したようなスキャンをラスタースキ ャン順に実施した場合のフィルタ出力結果を生成する。 フィルタの出力特性 は図 36のようになリ， フィルタ出力値の正負で情報の 1 ZOを判定できる
[0146] フィルタ処理マスクを移動しながらフィルタ処理を行う場合， フィルタ処 理マスクが信号ュニッ卜と一致する場合とずれる場合がある。 フィルタ出力 値は， 信号ユニットと一致した場合にもっとも高い出力を出し， 信号ュニッ 卜からずれるに従って出力値が低下するため， ピーク値を探索することで， 信号位置を同期することができる。 この処理については， 上記第 1の実施の 形態と実質的に同様である。
[0147] (第 2の実施の形態の効果）
以上説明したように， 本実施の形態によれば， 以下の効果が得られる。
(2-1 ) 処理量が少ない。
(2-2) パターンが小さいので密度を高くできる。
(2-3) ドットパターンである必要はない。
[0148] (第 3の実施の形態）
本実施の形態では， フィルタの応用例について説明する。
[0149] ( 1 ) 応用例 1
印刷スキヤンによリ， エツジの高周波成分が鈍るように変化した場合や， 印刷時の黒ドナーのにじみなどにより高周波成分が鈍った場合に， 式 （1 ) では検出率が悪化しうまく検出できない。 この場合は， 図 30に示した 4 X 4のフィルタ処理マスクを使用し， 高周波成分が鈍った場合も鈍らなかった 場合もエッジを検出できるように， 式 （1 ) を以下の式 （2) のように拡張 する。
[0150] [数 7] { 。― min ,,， P,ュ ))x .3 - min , , ))}-∑ {{POJ― min ,， P2 J ))x ( , - min ,， P2 J T
Figure imgf000032_0001
ただし、
Figure imgf000032_0002
… (2)
[0151] このフィルタの出力特性は， 図 36のようになる。 この出力結果を用いて ， 第 1の実施の形態と同様に処理できる。 このように， 応用例 1によれば， 印刷 Zスキャンでエッジがぼやけたり， 解像度が低下した場合でも， 信号検 出が可能となる。 [0152] (2) 応用例 2
式 （1 ) ， 式 （2) は， 同じ周波数で位相が逆 （白黒が反転） のパターン にも反応するため， 黒パターン間の疑似白エッジにも反応し， 信号検出率に 悪い影響を及ぼす。 この逆位相への反応を抑制するために， 逆相反応抑制手 段 （g (X) ) を用い， 以下の式 （3) のように変形することもできる。 こ の例は， 図 30に示した 4 X 4のフィルタ処理マスクを使用した場合である
[0153] [数 8]
/ =∑ {g .0 - min .,， P,ユ ))x g{P„ - min( ， Pl 2 ))}-∑ {g{P0 j - min , P2 j ))x g{P3 j― mi , P2 j ,
Figure imgf000033_0001
… (3)
[0154] この出力結果を用いて， 第 1の実施の形態と同様に処理できる。 このよう に， 応用例 2によれば， 逆相の信号に反応しなくなるので， 信号検出精度が 向上する。
[0155] (3) 応用例 3
図 28のような隣接パターンとパターンが結合するようなパターンを使用 した場合は， 4 X 4パターンの周囲の画素を見てエッジの検出を行うため， 図 37のようなフィルタ処理マスクを用いる。 図 37 (a) のフィルタ処理 マスクの場合， 例えば， 図 37 (b) をフィルタ出力が正のパターンとし， 図 37 (c) をフィルタ出力が負のパターンとする。 フィルタ演算は， 次の 式 （4) のように行う。
[0156] [数 9]
/ =∑ {g(P,,o - min ,, , Pia ))x g{P„ - min^,， Pl 2 ))}-∑ {g{pa j - min ( , P2 j jjx g[P3 J - min ゾ， P2 j ):
… （4)
[0157] このフィルタの出力特性は， 図 36のようになる。 この出力結果を用いて ， 第 1の実施の形態と同様に処理できる。 このように， 応用例 3によれば， 図 3 8 ( a ) に示したように， 信号を表現するパターンで， 信号パターンを 構成するドットパターンの間隔を広くとれるため， 図 3 8 ( b ) に示した応 用例 1， 2の場合と比較して， 印刷 Zスキャンしても波形に鈍りが少なぐ 信号検出精度が向上する。
[0158] 以上， 添付図面を参照しながら本発明にかかる透かし情報埋め込み装置， 透かし情報検出装置， 透かし情報埋め込み方法， 透かし情報検出方法， およ び印刷物の好適な実施形態について説明したが， 本発明はかかる例に限定さ れない。 当業者であれば， 特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内 において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり， それ らについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
[0159] 例えば， フィルタ処理は， 水平 Z垂直だけでなく， 周波数成分の主成分が 直交するパターンであれば， 図 3 9に示したような 4 5度の斜め線 （ と '\' などの形状） パターンであってもよい。 なお， 図 3 9において， （ a ) は情報 ' 1 ' を記録するパターンを示し， （b ) は情報 ' 0 ' を記録す るパターンを示している。 この際， 図 3 9に示すパターンを検出するため， フィルタ処理マスクは， 図 4 0に示したものを使用する。 図 4 0 ( a ) のフ ィルタ処理マスクの場合， 例えば， 図 4 0 ( b ) をフィルタ出力が正のパタ ーンとし， 図 4 0 ( c ) をフィルタ出力が負のパターンとする。 この図 3 9 のパターンと図 4 0のフィルタ処理マスクの場合， 第 2の実施形態のフィル タの式がそのまま使用できる。
[0160] また， 上記実施の形態では， 入力された画像データ 1 5を， 透かし入り画 像合成部 1 3に直接入力する場合について説明したが， 本発明はこれに限定 されない。 例えば， 画像データ 1 5を画像化する画像化部 （画像化手段） を 備えるようにし， 画像化した画像を， 透かし入り画像合成部 1 3に入力する ようにしてもよい。
産業上の利用可能性
[0161 ] 本発明は， 電子透かし技術により画像に情報を埋め込む透かし情報埋め込 み装置 Z方法と， 電子透かし技術により画像に埋め込まれた埋め込み情報を 検出する透かし情報検出装置 Z方法， および印刷物に利用可能である。

Claims

請求の範囲
[1 ] 電子透かし技術により画像に情報を埋め込む透かし情報埋め込み装置であ つて，
画像に埋め込む埋め込み情報の符号化を行う符号化部と，
前記符号化された埋め込み情報の各シンポルに対するパターンの割り当て を行うパターン割り当て部と，
前記埋め込み情報に対応する前記パターンを前記画像に規則的に配置する 配置部と，
を備え，
前記各シンボルごとに， 所定の空間的周期を持つ 1または 2以上のパター ンが割リ当てられることを特徴とする， 透かし情報埋め込み装置。
[2] 前記パターンは， 一定の周波数と方向を持つ複数画素からなるパターンで あることを特徴とする， 請求項 1に記載の透かし情報埋め込み装置。
[3] 前記パターンは， 周波数成分の強い方向によって対応するシンボルを定め ていることを特徴とする， 請求項 1に記載の透かし情報埋め込み装置。
[4] 前記パターンは， 互いに直交する周波数を持つエッジ成分を持ち， 該周波 数の強いエッジ成分の方向によって対応するシンボルを定めていることを特 徴とする， 請求項 1に記載の透かし情報埋め込み装置。
[5] 前記パターンは， 特定の周波数の水平と垂直のエッジ成分を持ち， 該周波 数の強いエッジ成分の方向によって対応するシンボルを定めていることを特 徴とする， 請求項 4に記載の透かし情報埋め込み装置。
[6] 前記各シンボルごとに， 近い周波数と方向を持つ 2以上のパターンが割り 当てられることを特徴とする， 請求項 1に記載の透かし情報埋め込み装置。
[7] 前記配置部は， 前記パターンの配置時に， 画像上の画素と該パターンの画 素とを画素単位で比較し， 該パターンを配置するか否かを画素単位で切リ替 えることを特徴とする， 請求項 1に記載の情報埋め込み装置。
[8] 前記比較は， 画素の値で行うことを特徴とする， 請求項 7に記載の透かし 情報埋め込み装置。 前記比較は， 前記画像上の画素が前景を構成する画素か背景を構成する画 素か， および， 前記パターンの画素が前景を構成する画素か背景を構成する 画素かを判断することによって行うことを特徴とする， 請求項 7に記載の透 かし情報埋め込み装置。
前記配置部は， 前記画像上の画素が背景を構成する画素の場合にのみバタ ーンを配置することを特徴とする， 請求項 8に記載の透かし情報埋め込み装 置。
前記パターンは， 隣接するパターンとパターンが接するパターンであるこ とを特徴とする， 請求項 1に記載の透かし情報埋め込み装置。
さらに， 任意のデータを前記画像に変換する画像化部を備えたことを特徴 とする， 請求項 1に記載の透かし情報埋め込み装置。
さらに， 前記埋め込み情報が埋め込まれた画像を， 印刷可能な媒体に印刷 する印刷部を備えたことを特徴とする， 請求項 1に記載の透かし情報埋め込 み装置。
電子透かし技術により画像に埋め込まれた埋め込み情報を検出する透かし 情報検出装置であって，
画像に配置された， 前記埋め込み情報に対応するパターンを検出する検出 部を備え，
前記パターンは， 請求項 1に記載の透かし情報埋め込み装置によって前記 画像に配置されたパターンであることを特徴とする， 透かし情報検出装置。 前記パターンは， 埋め込み時よりも劣化したパターンであることを特徴とす る， 請求項 1 4に記載の透かし情報検出装置。
前記検出部は， 検出したパターンから， 該パターンに対応するシンボルを決 定し， 該シンボルを結合することで， 前記埋め込み情報を復元することを特 徴とする， 請求項 1 4に記載の透かし情報検出装置。
前記検出部は， 画像中の微小領域に対するフィルタ処理を， 画像中の微小領 域よリも大きな領域に対して走査しながらフィルタ処理を行うことを特徴と する， 請求項 1 4に記載の透かし情報検出装置。
[18] 走査したフィルタ処理結果から， パターンが記録されている単位でフィルタ 出力値のピーク値を探索し， パターン位置を特定することを特徴とする， 請 求項 1 7に記載の透かし情報検出装置。
[19] 前記検出部は， 前記フィルタの出力値の正負によって， パターンを特定する ことを特徴とする， 請求項 1 4に記載の透かし情報検出装置。
[20] 前記検出部は， 逆相のパターンに対する反応を低減するフィルタを使用する ことを特徴とする， 請求項 1 4に記載の透かし情報検出装置。
[21 ] 前記検出部は， パターンの周波数が低下しても正しく信号検出可能なフィル タを使用することを特徴とする， 請求項 1 4に記載の透かし情報検出装置。
[22] 前記検出部は， エッジ検出時のサンプル値の一部に， 周囲のある一定範囲の 画素の濃度， 輝度， 彩度， または色度の最高値または最低値を使用するフィ ルタを使用することを特徴とする， 請求項 2 1に記載の透かし情報検出装置
[23] 電子透かし技術により画像に情報を埋め込む透かし情報埋め込み方法であ つて，
画像に埋め込む埋め込み情報の符号化を行う符号化工程と，
前記符号化された埋め込み情報の各シンポルに対するパターンの割り当て を行うパターン割り当て工程と，
前記埋め込み情報に対応する前記パターンを前記画像に規則的に配置する 配置工程と，
を含み，
前記各シンボルごとに， 所定の空間的周期を持つ 1または 2以上のパター ンが割リ当てられることを特徴とする， 透かし情報埋め込み方法。
[24] 前記パターンは， 一定の周波数と方向を持つ複数画素からなるパターンで あることを特徴とする， 請求項 2 3に記載の透かし情報埋め込み方法。
[25] 前記パターンは， 周波数成分の強い方向によって対応するシンボルを定め ていることを特徴とする， 請求項 2 3に記載の透かし情報埋め込み方法。
[26] 前記パターンは， 互いに直交する周波数を持つエッジ成分を持ち， 該周波 数の強いエッジ成分の方向によって対応するシンボルを定めていることを特 徴とする， 請求項 2 3に記載の透かし情報埋め込み方法。
[27] 前記パターンは， 特定の周波数の水平と垂直のエッジ成分を持ち， 該周波 数の強いエッジ成分の方向によって対応するシンボルを定めていることを特 徴とする， 請求項 2 6に記載の透かし情報埋め込み方法。
[28] 前記各シンボルごとに， 近い周波数と方向を持つ 2以上のパターンが割り 当てられることを特徴とする， 請求項 2 3に記載の透かし情報埋め込み方法
[29] 前記配置工程において， 前記パターンの配置時に， 画像上の画素と該パタ ーンの画素とを画素単位で比較し， 該パターンを配置するか否かを画素単位 で切り替えることを特徴とする， 請求項 2 3に記載の透かし情報埋め込み方 法。
[30] 前記比較は， 画素の値で行うことを特徴とする， 請求項 2 9に記載の透か し情報埋め込み方法。
[31 ] 前記比較は， 前記画像上の画素が前景を構成する画素か背景を構成する画 素か， および， 前記パターンの画素が前景を構成する画素か背景を構成する 画素かを判断することによって行うことを特徴とする， 請求項 2 9に記載の 透かし情報埋め込み方法。
[32] 前記配置工程において， 前記画像上の画素が背景を構成する画素の場合に のみパターンを配置することを特徴とする， 請求項 3 0に記載の透かし情報 埋め込み方法。
[33] 前記パターンは， 隣接するパターンとパターンが接するパターンであるこ とを特徴とする， 請求項 2 3に記載の透かし情報埋め込み方法。
[34] さらに， 任意のデータを前記画像に変換する画像化工程を含むことを特徴 とする， 請求項 2 3に記載の透かし情報埋め込み方法。
[35] さらに， 前記埋め込み情報が埋め込まれた画像を， 印刷可能な媒体に印刷 する印刷工程を含むことを特徴とする， 請求項 2 3に記載の透かし情報埋め 込み方法。
[36] 電子透かし技術により画像に埋め込まれた埋め込み情報を検出する透かし 情報検出方法であって，
画像に配置された， 前記埋め込み情報に対応するパターンを検出する検出 工程を含み，
前記パターンは， 請求項 2 3に記載の透かし情報埋め込み方法によって前 記画像に配置されたパターンであることを特徴とする， 透かし情報検出方法
[37] 前記パターンは， 埋め込み時よりも劣化したパターンであることを特徴とす る， 請求項 3 6に記載の透かし情報検出方法。
[38] 前記検出工程において， 検出したパターンから， 該パターンに対応するシン ポルを決定し， 該シンボルを結合することで， 前記埋め込み情報を復元する ことを特徴とする， 請求項 3 6に記載の透かし情報検出方法。
[39] 前記検出工程において， 画像中の微小領域に対するフィルタ処理を， 画像中 の微小領域よリも大きな領域に対して走査しながらフィルタ処理を行うこと を特徴とする， 請求項 3 6に記載の透かし情報検出方法。
[40] 走査したフィルタ処理結果から， パターンが記録されている単位でフィルタ 出力値のピーク値を探索し， パターン位置を特定することを特徴とする， 請 求項 3 9に記載の透かし情報検出方法。
[41 ] 前記検出工程において， 前記フィルタの出力値の正負によって， パターンを 特定することを特徴とする， 請求項 3 6に記載の透かし情報検出方法。
[42] 前記検出工程において， 逆相のパターンに対する反応を低減するフィルタを 使用することを特徴とする， 請求項 3 6に記載の透かし情報検出方法。
[43] 前記検出工程において， パターンの周波数が低下しても正しく信号検出可能 なフィルタを使用することを特徴とする， 請求項 3 6に記載の透かし情報検 出方法。
[44] 前記検出工程において， エッジ検出時のサンプル値の一部に， 周囲のある一 定範囲の画素の濃度， 輝度， 彩度， または色度の最高値または最低値を使用 するフィルタを使用することを特徴とする， 請求項 4 3に記載の透かし情報 検出方法。
[45] 電子透かし技術により画像に情報を埋め込んで出力された印刷物であって 画像に埋め込む埋め込み情報を符号化した各シンポルに対し， 前記各シン ポルごとに割リ当てられた所定の空間的周期を持つ 1または 2以上のバタ一 ンのいずれかが割リ当てられており， 前記埋め込み情報に対応する前記バタ ーンが前記画像に規則的に配置されたことを特徴とする， 印刷物。
[46] 前記パターンは， 一定の周波数と方向を持つ複数画素からなるパターンで あることを特徴とする， 請求項 4 5に記載の印刷物。
[47] 前記パターンは， 周波数成分の強い方向によって対応するシンボルを定め ていることを特徴とする， 請求項 4 5に記載の印刷物。
[48] 前記パターンは， 互いに直交する周波数を持つエッジ成分を持ち， 該周波 数の強いエッジ成分の方向によって対応するシンボルを定めていることを特 徴とする， 請求項 4 5に記載の印刷物。
[49] 前記パターンは， 特定の周波数の水平と垂直のエッジ成分を持ち， 該周波 数の強いエッジ成分の方向によって対応するシンボルを定めていることを特 徴とする， 請求項 4 8に記載の印刷物。
[50] 前記各シンボルごとに， 近い周波数と方向を持つ 2以上のパターンが割り 当てられることを特徴とする， 請求項 4 5に記載の印刷物。
[51 ] 前記パターンの配置時に， 画像上の画素と該パターンの画素とを画素単位 で比較し， 該パターンを配置するか否かを画素単位で切リ替えることを特徴 とする， 請求項 4 5に記載の印刷物。
[52] 前記比較は， 画素の値で行うことを特徴とする， 請求項 5 1に記載の印刷 物。
[53] 前記比較は， 前記画像上の画素が前景を構成する画素か背景を構成する画 素か， および， 前記パターンの画素が前景を構成する画素か背景を構成する 画素かを判断することによって行うことを特徴とする， 請求項 5 1に記載の 印刷物。
[54] 前記画像上の画素が背景を構成する画素の場合にのみパターンを配置する ことを特徴とする， 請求項 5 2に記載の印刷物。
[55] 前記パターンは， 隣接するパターンとパターンが接するパターンであるこ とを特徴とする， 請求項 4 5に記載の印刷物。
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