(57)【要約】【課題】輪郭線上の画素値を各分割区間で意図的に変化させて生成される明度変化のパターンを用い、人の視覚に対して目立たないように情報コードを埋め込み、ならびに取り出すことを可能にする画像処理装置および画像処理方法を提供する。【解決手段】輪郭線上の画素群を一定の区間毎に領域分割して、各区間領域での画素の一定色相下での明度の値を一定あるいは単調に増減させて彩色する事により、任意の情報コード、例えば関連するＵＲＬの文字列や著作物の帰属先の情報等を２値化したコードとして埋め込む。埋め込まれた全情報を取り出すためには、輪郭線を彩色して生成された画像データや、それを投影あるいは印刷した像を撮影して得られる画像データの中の輪郭線部分を辿りながら、画素の明度変化を計算して分割された区間領域の境界を推定し、各区間領域における明度変化の勾配値を計算して２値コードを検出して、埋め込まれた全情報コードを復号する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材画像と埋め込み情報を入力として、前記入力画像内の図形画像に対して輪郭線を生成し、入力された前記埋め込み情報を基に情報コードを生成し、前記情報コードにしたがい、一定色相下での明度を意図的に変化させて符号化し、前記輪郭線上の画素群を一定区間毎に領域分割し、前記画素の色を前記分割区間毎に前記符号化された色に置き換えて、出力画像を生成して印刷あるいは映像表示する画像処理装置であって、
前記入力画像を取得する手段と、
前記埋め込み情報を取得する手段と、
前記入力画像内の図形を特定する手段と、
前記図形画像の輪郭線を生成する手段と、
前記輪郭線上の画素群を一定区間毎に領域分割する手段と、
前記埋め込み情報を基に前記情報コードを生成する手段と、
前記情報コードを基に一定色相下での明度を意図的に変化させ符号化する手段と、
前記明度変化による符号化を用いて前記輪郭線の色を前記分割区間毎に置き換える手段と、
前記明度変化をもつ輪郭線を含む前記図形画像を生成する手段と、
前記図形画像を用いて出力画像を生成する手段と、
前記出力画像を印刷あるいは映像表示する手段とを備えた画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の前記情報コードを基に明度を意図的に変化させ符号化する手段において、人の視覚感度が低い一定の色相のみを用いて、前記明度を前記情報コードにしたがって変化させることにより符号化することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の画像処理装置により、前記情報コードが埋め込まれた前記出力画像の印刷物あるいは映像を入力画像として、前記入力画像内の図形部分に対して輪郭線を抽出し、意図的に変化させられた前記輪郭線の明度変化を認識して前記情報コードを検出し、前記情報コードより埋め込まれた全情報を復号し、前記復号化された情報から関連する情報を得る画像処理装置であって、
前記出力画像を取得する手段と、
前記入力画像内の図形の外枠を検出する手段と、
前記図形の外枠から輪郭線を抽出する手段と、
前記輪郭線の明度変化から分割区間の境界を検出する手段と、
前記分割区間毎の明度変化の勾配を計算する手段と、
前記明度勾配より前記情報コードを検出する手段と、
前記情報コードを基に前記埋め込まれている全情報を復号する手段と、
前記埋め込まれている情報から他の関連情報を取り出す手段とを備えた画像処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の明度変化より復号化する手段において、視覚の感度が低い色相下での明度変化を選別して、前記明度変化の識別より復号化することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
素材画像と埋め込み情報を入力として、前記入力画像内の図形画像に対して輪郭線を生成し、入力された前記埋め込み情報を基に情報コードを生成し、前記情報コードにしたがい、一定色相下での明度を意図的に変化させて符号化し、前記輪郭線上の画素群を一定区間毎に領域分割し、前記分割区間毎に画素の色を前記符号化された色に置き換えて、出力画像を生成して印刷あるいは映像表示する画像処理装置であって、
前記入力画像を取得するステップと、
前記埋め込み情報を取得するステップと、
前記入力画像内の図形を特定するステップと、
前記図形画像の輪郭線を生成するステップと、
前記輪郭線上の画素群を一定区間毎に領域分割するステップと、
前記埋め込み情報を基に前記情報コードを生成するステップと、
前記情報コードを基に一定色相下での明度を意図的に変化させ符号化するステップと、
前記明度変化による符号化を用いて前記輪郭線の色を前記分割区間毎に置き換えるステップと、
前記明度変化をもつ輪郭線を含む前記図形画像を生成するステップと、
前記図形画像を用いて出力画像を生成するステップと、
前記出力画像を印刷あるいは映像表示するステップとを有する画像処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の前記情報コードを基に明度を意図的に変化させ符号化するステップにおいて、視覚の感度が低い一定の色相のみを用いて、前記明度を前記情報コードにしたがって変化させることにより符号化することを特徴とする画像処理方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の画像処理方法により、前記情報コードが埋め込まれた前記出力画像の印刷物あるいは映像を入力画像として、前記入力画像内の図形部分に対して輪郭線を抽出し、意図的に変化させられた前記輪郭線の明度変化を認識して前記情報コードを検出し、前記情報コードより埋め込まれた全情報を復号し、前記復号化された情報から関連する情報を得る画像処理方法であって、
前記出力画像を取得するステップと、
前記入力画像内の図形の外枠を検出するステップと、
前記図形の外枠から輪郭線を抽出するステップと、
前記輪郭線の明度変化から分割区間の境界を検出するステップと、
前記分割区間毎の明度変化の勾配を計算するステップと、
前記明度勾配より前記情報コードを検出するステップと、
前記情報コードを基に前記埋め込まれている全情報を復号するステップと、
前記埋め込まれている情報から他の関連情報を取り出すステップとを有する画像処理方法。
【請求項８】
請求項７に記載の明度変化より復号化するステップにおいて、視覚の感度が低い色相下での明度変化を選別して、前記明度変化の識別より復号化することを特徴とする画像処理方法。
【請求項９】
請求項１または４のいずれかに記載の画像処理装置の各処理手段として計算機を駆動させる画像処理プログラム。
【請求項１０】
請求項１または請求項２に記載の画像処理装置によって出力された印刷物もしくは、映像として表出される表示物、または前記画像処理装置により出力された印刷画像データならびに映像データが記録された記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置および画像処理方法に関する。より詳細には、画像の輪郭線を表す画素に情報コードを埋め込む画像処理装置および画像処理方法と、前記画素を含む画像データ、または前記画像データの投影あるいは印刷物の撮像データから、埋め込まれている前記情報コードを取り出す画像処理装置および画像処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像データの著作権等を保護するために用いられる電子透かし技術には、さまざまな方法が提案されている。例えば、特許文献１に記載の先行技術では、部分的な画素の色を意図的に操作して透かしデータを埋め込んでいる。また、特許文献２や特許文献３に記載の画素値を周波数変換する方法では、対象とする画像の矩形領域を使用している。
【０００３】
一方、情報コードを２次元画像で表す２次元バーコードは、印刷物の撮像データから情報コードを取り出す代表的な技術である。また、特許文献４に記載の技術では、画像を小分割した領域毎に色を用いて情報コードを表す方法が提案されている。
【０００４】
さらに、非特許文献１では、環状の帯画素の色差を用いて情報コードを埋め込む技術が提案されている。帯上の画素を彩色する際に、情報コードにしたがって色相の離れた赤、青、ならびに緑の色の出現順序を手順通りに変化させ埋め込む方法である。
【０００５】
上記の方法とは異なり、秘匿性を高めるために人の視覚感度の低い色相の明度を変化させ情報を埋め込む方法がある。特許文献５に記載のＬ字状の指定領域を検出する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2008-017289号公報
【特許文献２】特開2004-165778号公報
【特許文献３】特開2004-173072号公報
【特許文献４】特開2001-195536号公報
【特許文献５】特開2008-283649号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】宮奥 健人,タン アンソニー,フェルス シドニー、"Ｃ−Ｂａｎｄ：色差信号を用いる環状ビジュアルタグシステム(ユビキタスコンピューティング)"、Ｖｏｌ．４８、Ｎｏ．３、ｐｐ．１３６１−１３７１（２００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した部分的な画素の色を用いる方法（特許文献１）では、イラストやロゴ、およびフォント画像等に見られるように、単調な色や模様で構成される人工的な図柄に適用すると、色や形状を大幅に操作して盗用される可能性がある。つまり、透かしデータが改竄されるという欠点がある。また、画素値の周波数変換を用いる方法（特許文献２および特許文献３）では、埋め込み領域の形状が矩形であるため、任意形状の領域に透かしデータを埋め込むこと、ならびに読み出すことが困難である。
【０００９】
一方、上述の２次元バーコードは視覚的には意味の無い白黒パターンで構成されるため、出力画像の印刷物のデザイン性を損なう。また、上述の画像の小分割された領域内の色を用いる方法（特許文献４）では、前記小分割領域内における使用割合が最大の色を用いて情報コードを埋め込むので、使用できる色が限られている。
【００１０】
さらに、上述の離れた色相（例えば、赤、青、および緑）の変化を使用する方法（非特許文献１）では、環状の帯が情報コード埋め込みに用いる色相すべてを使って彩色されるので、前記色相の特定の成分のみを用いることはできない。
【００１１】
最後に、上述した人の視覚感度が低い色相の明度を変化させ情報を埋め込む方法（特許文献５）は、情報コードが埋め込まれた矩形領域を指定するための四隅に存在する目印やマークとして検出するため、前記領域自体に情報コードを埋め込むことはできない。
【００１２】
本発明は上記のような先行技術の問題点を解決するために成されたものであり、輪郭線上の画素値を各分割区間で意図的に変化させて生成される明度変化のパターンを用い、人の視覚に対して目立たないように情報コードを埋め込み、ならびに取り出すことを可能にする画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明の画像処理装置は、素材画像と埋め込み情報を入力として、前記入力画像内の図形に対して輪郭線を生成し、前記輪郭線の画素領域を一定の区間毎に分割し、入力された前記埋め込み情報を基に情報コードを生成し、前記情報コードにしたがい一定色相下における明度を意図的に変化させて符号化し、前記輪郭線の色を分割区間毎に前記符号化された色に置き換えて、出力画像を生成して印刷あるいは映像表示する画像処理装置であって、前記入力画像を取得する手段と、前記埋め込み情報を取得する手段と、前記入力画像内の図形の輪郭線を生成する手段と、前記輪郭線上の画素群を一定の区間毎に領域分割する手段と、前記埋め込み情報を基に前記情報コードを生成する手段と、前記情報コードを基に一定の色相下における明度を意図的に変化させ符号化する手段と、前記明度変化による符号化を用いて前記輪郭線の前記各分割区間の画素の色を置き換える手段と、前記色変化をもつ輪郭線を含む前記図形画像を生成する手段と、前記図形画像を用いて出力画像を生成する手段と、前記出力画像を印刷あるいは映像表示する手段とを備えている。
【００１４】
請求項１に係る発明の画像処理装置では、イラストおよびフォント画像等を表す図形の輪郭線を用いるので、情報コードが埋め込まれている領域の存在自体を隠す事ができる。素材画像中の図形の色や形状を変化させずに、その輪郭線の色のみを変化させて各図形に情報コードを割り当てた出力画像を生成する。したがって前記図形そのものの画質の劣化を招くことなく、画像領域を特定するための矩形枠やマーカーを設置する必要もない。この特徴により出力画像の印刷物のデザイン性を損なうことなく情報コードを埋め込むことが可能となる。
【００１５】
また、輪郭線の色変化を用いて情報を埋め込んでいるので、輪郭線の色が直接操作されたり、輪郭線が分断されたりする場合を除き、図形の恣意的な変形に対しても埋め込んだ情報コードを復元しやすいという特徴がある。前記輪郭線の操作や分断が生じる場合の多くは、前記図形そのものの認識が難しくなるので、本発明に係る情報コード埋め込みおよび取り出し方法では取り扱わない。
【００１６】
一方、輪郭線で囲まれる図形内部の画素の操作には影響を受けないので、図形の色操作や画像データの圧縮変換後も情報コードを復元しやすいという特徴がある。
【００１７】
請求項２に係る発明の画像処理装置は、請求項１に記載の前記情報コードを基に一定色相下での明度を意図的に変化させ符号化する手段において、視覚の感度が低い色相のみを用いて、前記明度を前記情報コードにしたがって変化させることにより符号化することを特徴としている。
【００１８】
人の目は色の解像度の劣化に対して鈍感であり、明るさに較べて色に対する分解能が低いという特性を有している。ゆえに、カラー動画の伝送と記録の効率化には色成分の情報削減のために色差空間（Ｙ−Ｃｂ−Ｃｒ色空間）への色変換が広く用いられている。標準的なデータ形式であるＲＧＢの色空間は明るさを表す成分（輝度Ｙ）と、二つの色信号と輝度信号の差分を表す成分（色差Ｃｂ−Ｃｒ）に分解され、人の目には、輝度Ｙ（数１）の変動が特に強く感じられることが分かっている。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
前記数１（ＩＴＵ−Ｒ  ＢＴ．６０１の規定を参照）においてＢはＲＧＢ色空間の青色信号成分、Ｇは緑色信号成分、Ｒは赤色信号成分を表している。本発明では、コードの埋め込みにＲＧＢ色空間の青色成分（Ｂ）の明度変化のみを用いており、前記青色成分は輝度の変化に与える影響が最も少ない（前記数１において重み係数が０．１１４である）。ゆえに、色相の変化によって情報を埋め込む既存手法（非特許文献１）と比較して輪郭の色の変化を目立たないものにすることが可能であるので、画像の見栄えを損なうことなく情報コード埋め込み画像を生成することができる。
【００２１】
撮影した画像から情報コードを検出する場合には明度の変化を大きく設定する必要があるので、色の変化を完全に不可視にはできない。しかし、著作権を保護する画像データを検出対象とする場合には、撮影時に混入する雑音を考慮する必要が無いので、明度の変化を小さく抑えることができる。したがって、色の変化をほぼ不可視にできる。
【００２２】
請求項３に係る発明の画像処理装置は、請求項１または請求項２に記載の画像処理装置により前記情報コードが埋め込まれた前記出力画像の印刷物あるいは映像を入力画像として、前記入力画像内の図形に対して輪郭線を抽出し、意図的に変化させられた前記輪郭線の明度変化を認識して前記情報コードを検出し、前記検出された情報コードから埋め込まれた全情報を復号し、前記復号化された情報から他の関連する情報を得る画像処理装置であって、前記出力画像を取得する手段と、前記入力画像内の図形の輪郭線を抽出する手段と、前記輪郭線の明度変化より分割区間を検出する手段と、前記分割区間での明度変化より前記情報コードを検出する手段と、前記情報コードを基に前記埋め込まれている情報を復号する手段と、前記埋め込まれている情報から他の関連する情報を得る手段とを備えている。
【００２３】
請求項４に係る発明の画像処理装置は、請求項３に記載の明度変化より復号化する手段において、視覚の感度が低い色相における明度の変化を選別して、前記明度変化の識別より復号化することを特徴としている。
【００２４】
請求項５に係る発明の画像処理方法は、素材画像と埋め込み情報を入力として、前記入力画像内の図形に対して輪郭線を生成し、前記輪郭線上の画素群を一定の区間毎に領域分割し、入力された前記埋め込み情報を基に情報コードを生成し、前記情報コードにしたがい一定色相下における明度を意図的に変化させて符号化し、前記輪郭線の色を前記分割区間毎に前記符号化された色に置き換えて、出力画像を生成して印刷あるいは映像表示する画像処理方法であって、前記入力画像を取得するステップと、前記埋め込み情報を取得するステップと、前記入力画像内の図形の輪郭線を抽出するステップと、前記輪郭線上の画素群を一定の区間毎に領域分割するステップと、前記埋め込み情報を基に前記情報コードを生成するステップと、前記情報コードを基に一定の色相下における明度を意図的に変化させ符号化するステップと、前記明度変化による符号化を用いて前記輪郭線の色を前記分割区間毎に置き換えるステップと、前記色変化をもつ輪郭線を含む前記図形画像を生成するステップと、前記図形画像を用いて出力画像を生成するステップと、前記出力画像を印刷あるいは映像表示するステップとを有している。
【００２５】
請求項６に係る発明の画像処理方法は、請求項５に記載の前記情報コードを基に一定色相下での明度を意図的に変化させ符号化するステップにおいて、視覚の感度が低い色相のみを用いて、前記明度を前記情報コードにしたがって変化させることにより符号化することを特徴としている。
【００２６】
請求項７に係る発明の画像処理方法は、請求項５または請求項６に記載の画像処理方法により前記情報コードが埋め込まれた前記出力画像の印刷物あるいは映像を入力画像として、前記入力画像内の図形に対して輪郭線を抽出し、意図的に変化させられた前記輪郭線の明度変化を認識して前記情報コードを検出し、前記検出された情報コードから埋め込まれた全情報を復号し、前記復号化された情報から他の関連する情報を得る画像処理方法であって、前記入力画像を取得するステップと、前記入力画像内の図形の輪郭線を抽出するステップと、前記輪郭線の明度変化より分割区間を検出するステップと、前記分割区間での明度変化より前記情報コードを検出するステップと、前記情報コードを基に前記埋め込まれている情報を復号するステップと、前記埋め込まれている情報から他の関連する情報を得るステップとを有している。
【００２７】
請求項８に係る発明の画像処理方法は、請求項７に記載の明度変化より復号化するステップにおいて、視覚の感度が低い色相における明度の変化を選別して、前記明度変化の識別より復号化することを特徴としている。
【００２８】
また、請求項９に係る発明の画像処理プログラムは、請求項１または請求項２に記載の画像処理装置の各処理手段として計算機を駆動させる。
【発明の効果】
【００２９】
以上から、本発明に係る画像装置では、素材画像中の図形単位毎に著作権保護のための電子透かしを、データ改竄に対して強い耐性を保証しながら、前記図形毎に輪郭線上の画素の値を一定区間で分割した領域毎に意図的に変化させて生成される明度変化のパターンを用いて、情報コードを埋め込み、ならびに取り出すことが可能になる。
【００３０】
さらに本発明により、データを埋め込むために全ての色相を用いるのではなく、人の視覚感度の低い色相の明度変化のみを用いて、人の視覚に対して目立たないように情報コードを埋め込み、ならびに取り出す画像処理装置および画像処理方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】画像中の輪郭線への情報コードの埋め込み方法の原理を示した説明図である。
【図２】取得した画像データ中の輪郭線からの情報コードの取り出し方法の原理を示した説明図である。
【図３】輪郭の中心画素の検出方法の説明図である。
【図４】分割区間の境界の検出方法の説明図である。
【図５】本発明に係る情報コード埋め込み装置の構成図である。
【図６】本発明に係る埋め込み情報コード取り出し装置の構成図である。
【図７】輪郭線の彩色と埋め込み情報コードの関係図である。
【図８】本発明に係る情報コード埋め込み装置によって生成された出力画像の生成例を示した図である。複雑な形状の輪郭線をもつイラスト図形へ情報を埋め込んだ画像の出力例である。
【図９】本発明に係る情報コード埋め込み装置によって生成された出力画像の生成例を示した図である。単純な形状の輪郭線をもつイラスト図形へ情報を埋め込んだ画像の出力例である。
【図１０】本発明に係る情報コード埋め込み装置によって生成された出力画像の生成例を示した図である。文字の輪郭線へ情報コードを埋め込んだ画像の出力例である。
【図１１】本発明に係る画像処理装置３１の電気的構成を示す模式図である。
【図１２】画像の圧縮変換と変形に対する耐性の説明図である。原画像を示している。
【図１３】画像の圧縮変換と変形に対する耐性の説明図である。ＪＰＥＧ変換された画像を示している。
【図１４】画像の圧縮変換と変形に対する耐性の説明図である。スキュー変形された画像を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態における画像処理装置ならびに画像処理方法について、図面を用いて説明する。ただし、使用される図面は、本発明に係る技術の特徴を説明するものであり、記載される装置の構成と処理方法の各ステップなどは、特定の記載がない限り、単なる説明例である。
【００３３】
まず、図１を用いて、画像中の輪郭線を表す画素の値に情報コードを埋め込む方法の原理を説明する。図１は、画像中の輪郭線への情報コードの埋め込み方法の過程を示した説明図である。
【００３４】
図１では、画像中の輪郭線に情報コードを埋め込む方法は、図１のステップ（ａ．１）から同（ａ．５）の手続きで構成される。請求項５に係る画像処理方法に対して、ステップ（ａ．１）は、入力画像を取得するステップと、前記入力画像から図形の外枠を検出するステップと、前記図形外枠に沿って輪郭線を生成するステップから構成される。また、ステップ（ａ．２）は、埋め込み情報を取得するステップと、前記埋め込み情報を基に前記情報コードを生成するステップから構成される。また、ステップ（ａ．３）は、前記輪郭線上の画素群を一定区間毎に領域分割するステップを構成し、ステップ（ａ．４）は、前記情報コードを基に一定色相下での明度を意図的に変化させ符号化するステップと、前記明度変化による符号化を用いて前記輪郭線の色を前記分割区間毎に置き換えるステップを構成する。最後に、ステップ（ａ．５）は、前記明度変化をもつ輪郭線を含む前記図形画像を生成するステップと、前記図形画像を用いて出力画像を生成するステップと、前記出力画像を印刷あるいは映像表示するステップから構成される。
【００３５】
ステップ（ａ．１）では、画像に含まれる図形の外枠を検出して情報を埋め込むのに十分な幅を有する閉じた連続的な輪郭線を、検出された外枠に沿って生成する。ステップ（ａ．２）では、撮影画像から情報コードを検出する場合には誤り訂正符号等を加えた後に、２値コードに変換する。ステップ（ａ．３）では、生成した輪郭線上に含まれる画素の領域を、輪郭線が描かれる方向に沿って情報の埋め込みに必要な数以上で、かつ検出に必要とされる一定長以上を有する区間に規則的に分割する。ステップ（ａ．４）では、各区間に埋め込まれる２値コードの値に基づいて、分割された区間毎に特定の色相における明度を変化させない彩色、または明度を単調に増加あるいは減少させる彩色を施す。ただし、情報埋め込みの開始点となる区間においては、他の区間よりも大きい明度で一定色に彩色する等してデータ開始の目印として認識できるようにしておく。最後にステップ（ａ．５）において、ステップ（ａ．４）で区間毎に異なる方法で彩色された輪郭線を有する画像を出力する。
【００３６】
ステップ（ａ．４）における彩色には、人の視覚が感知しやすい輝度（Ｙ−Ｃｂ−Ｃｒ色空間のＹの成分）の変化に最も影響の少ない青色成分のみを用いる事により、輪郭線の色の変化が目立たなくなるようにしている。また、区間を分割する境界においては、青色成分の明度を最大から最小、あるいはその逆に不連続的に変化させることにより検出を容易にし、著作権を保護する画像を対象とする場合にはデータ改竄に対する耐性を、または撮影画像を対象とする際には撮影および変形補正時に混入する雑音に対する耐性を持たせる。
【００３７】
次に、図２と図３および図４を用いて、画像中の前記情報コードが埋め込まれた前記輪郭線を表す画素の値から前記情報コードを取り出す方法の原理を説明する。図２は、取得した画像データ中の輪郭線からの情報コードの取り出し方法の過程を示した説明図である。一方、図３は輪郭線の中心画素の検出方法の説明図であり、図４は分割区間の境界の検出方法の説明図である。
【００３８】
図２では、画像中に含まれる情報コードが埋め込まれた輪郭線から全情報コードを取り出す方法は、図２のステップ（ｂ．１）から同（ｂ．５）の手続きで構成される。請求項７に係る画像処理方法に対して、ステップ（ｂ．１）は、前記出力画像を取得するステップと、前記出力画像内の図形の外枠を検出するステップと、前記外枠を辿って輪郭線を抽出するステップから構成される。また、ステップ（ｂ．２）は、前記輪郭線の明度変化から分割区間の境界を検出するステップを構成し、ステップ（ｂ．３）は、検出された前記区間毎の明度変化の勾配を計算するステップを構成する。また、ステップ（ｂ．４）は、前記明度勾配より埋め込まれた情報コードを検出するステップから構成される。最後に、ステップ（ｂ．５）は、前記情報コードを基に埋め込まれている全情報を復号するステップから構成される。
【００３９】
ステップ（ｂ．１）では、著作権を保護する画像データあるいは撮影した画像データから情報コードが埋め込まれた図形の輪郭線の外枠に位置する画素を検出し、図３に示すようにその画素から形状内部に向かって色の変化を計算して情報コードが埋め込まれた輪郭線の中心画素を検出する。この処理を輪郭線の外枠画素を一定間隔で辿りながら元の地点に戻るまで繰り返し、情報コード検出用の輪郭線を構成する画素の系列とする。ステップ（ｂ．２）では、輪郭線の中心画素を辿りながらその明度が急激に変化する部分を図４に示すように検出して、分割されている区間の境界を推定する。ステップ（ｂ．３）では、検出した境界で分割される区間内で輪郭線の中心画素を辿りながら明度変化の勾配値を求める。ステップ（ｂ．４）では、求めた勾配の絶対値と一定の閾値との大小関係によって埋め込まれた２値のコードを検出する。そして最後にステップ（ｂ．５）において、各区間で検出された２値コードを輪郭線に沿って連結し、埋め込まれた情報コードの全体を取り出す。ただし、必要に応じて誤り訂正符号等を用いながら埋め込まれた全情報コードを復号する。
【００４０】
上記の情報コード埋め込み手段を備える画像処理装置を図５に、上記の埋め込み情報コードの取り出し手段を備える画像処理装置を図６に示す。
【００４１】
まず、図５を用いて、イラストやフォント画像等の輪郭線に情報コードを埋め込んだ画像を生成する画像処理装置について説明する。
【００４２】
情報コード埋め込み装置１１は、輪郭線生成部１４、情報コード２値化部１５、輪郭線区間分割部１６、輪郭線区間彩色部１７から構成される。輪郭線生成部１４は素材となる画像１３中に存在する図形の外枠を検出し、情報コードを埋め込む輪郭線を生成する。情報コード２値化部１５は埋め込む情報コード１２に対して、必要に応じて誤り訂正用の符号等を付加した後に２値コード化し、前記２値コードの長さを参照して輪郭線区間分割部１６において輪郭線の領域を規則的に分割する。輪郭線区間彩色部１７は輪郭線上の分割された各区間に対して埋め込む情報コードの値が０の場合は一定の明度で、値が１の場合は明度を単調に増加または減少させながら変化させて線上の領域を彩色する。ただし、人の視覚が明度変化に鈍感な色相である青成分のみを使用し、区間を分割する境界においては明度を最大値から最小値、あるいはその逆に不連続に変化させる。例えば、埋め込むコードが０１１０１００の場合は図７で表すような彩色となる。そして最終的に画像出力１８を生成する。
【００４３】
この情報コード埋め込み装置１１を用いる事により、図８、図９および図１０のような輪郭線付きの画像出力１８がプリンタ等を用いて、紙等を使用し印刷物として出力される。
【００４４】
次に、図６を用いて、情報コードが埋め込まれた輪郭線を有する画像から埋め込み情報コードを取り出す画像処理装置について説明する。
【００４５】
埋め込み情報コード取り出し装置２１は、輪郭線抽出部２３、区間境界検出部２４、区間色勾配計算部２５、および情報コード検出復号部２６から構成される。図形の輪郭抽出部２３は、情報コードを埋め込んだ輪郭線画素を特定するために、輪郭に用いられている色を外周から内部に探索して輪郭線の外枠の画素を検出し、図３に示すように前記外枠画素を一定間隔で辿りながら、そこから法線の逆向き方向に画素の色を調べて輪郭線の中心位置にある画素を検出する。区間境界検出部２４は、特定された中心位置の画素を辿りながら色明度の変化を計算し、図４に示すように前記色明度の値が急峻に変化する画素の位置から区間の境界を推定する。ただし、明度変化の計算は混入する雑音成分の影響により不安定になるので、移動平均の差分値が最大となる箇所を境界の位置と推定する。また、明度変化が最も大きい境界を情報埋め込みの開始点とする。区間色勾配計算部２５は、境界で分割された区間における明度変化の直線勾配値を計算する。情報コード検出復号部２６では、勾配の絶対値と閾値との大小関係から埋め込まれている２値コードを検出し、輪郭線の各区間で求められた２値コードを開始点となる境界から輪郭を順に辿りながら連結し、必要に応じて誤り訂正等を施しながら埋め込まれた全情報コード２７を取り出す。
【００４６】
上記の情報コード埋め込み装置１１と埋め込み情報コード取り出し装置２１を組み合わせて、画像処理システムを構成することも可能である。
【００４７】
図１１を用いて、本発明に係る電気的に構成される画像処理装置３１について説明する。図１１は、画像処理装置３１の電気的構成を示す模式図である。画像処理装置３１は、上述の情報コード埋め込み方法ならびに埋め込み情報コード取り出し方法を実現するための装置である。画像処理装置３１としては、例えば、パーソナルコンピュータ等の計算機が使用可能である。
【００４８】
図１１に示すように、画像処理装置３１は、各種演算処理や各種入出力処理が実行されるＣＰＵ３２、ブートプログラムやＢＩＯＳが記憶されるＲＯＭ３３、ＣＰＵ３２が処理を行う場合に必要となる一時的な記憶領域を提供する為のＲＡＭ３４、及び、各種画像データが記憶されるハードディスク（ＨＤＤ）３５を備えている。そして、ＣＰＵ３２よりＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、及びＨＤＤ３５を参照することが可能なように、ＣＰＵ３２とＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、及びＨＤＤ３５とは、バスシステムを介して、それぞれ相互に電気的に接続されている。また、ディスプレイ３６に所望の画像を表示させる制御を行うための表示用ドライバ３７を備え、ＣＰＵ３２よりディスプレイ３６に所望の画像を表示させることが可能なように、ＣＰＵ３２とディスプレイ３６と表示用ドライバ３７とは電気的に接続されている。
【００４９】
画像処理装置３１は、入力部３８を介してユーザにより入力される各種情報をＣＰＵ３２にて認識することが可能なように、ＣＰＵ３２と入力部３８とは電気的に接続されている。入力部３８としては、例えばキーボードやマウス、スキャナーなどの使用が可能である。
【００５０】
画像処理装置３１は、スキャナー３９にてスキャン撮影された撮影画像を取り込むことが可能な撮影機器用ドライバ４０を備えている。ＣＰＵ３２にて撮影画像を認識することが可能なように、ＣＰＵ３２とスキャナー３９と撮影機器用ドライバ４０とは電気的に接続されている。スキャナー３９の代わりに、デジタルカメラや携帯電話等の内蔵カメラなどを用いることも可能である。
【００５１】
画像処理装置３１は、記憶媒体４１に記憶されている情報を読み書き読みが可能な記録媒体用ドライブ４２を備え、記録媒体用ドライブ４２にて読み書きされる情報をＣＰＵ３２にて認識することが可能なように、記録媒体用ドライブ４２とＣＰＵ３２は電気的に接続されている。記憶媒体４１には、画像処理装置３１の駆動、とくにＣＰＵ３２やＲＡＭ３４を稼動させるために必要なプログラムや画像データ等が記憶されている。記憶媒体４１としては、電気的に接続されたＣＰＵ３２と記録媒体用ドライブ４２で記録媒体として動作可能なもので、特に限定されない。
【００５２】
画像処理装置３１は、素材画像として、入力部３８から入力される画像データの代わりに、ＨＤＤ３５や記録媒体４１に格納されている画像データを用いることも可能である。
【００５３】
画像処理装置３１は、ＣＰＵ３２と出力部４３とは電気的に接続されており、出力部４３を介して情報を外部へデータ出力できる。出力部４３としては、例えばプリンタやプロジェクタなどの使用が可能である。
【００５４】
画像処理装置３１は、プリンタ４４での描画や印字を可能にすることが可能なプリンタ用ドライバ４５を備えている。ＣＰＵ３２からの出力データを認識し処理するため、ＣＰＵ３２とプリンタ４４とプリンタ用ドライバ４５とは電気的に接続されている。
【００５５】
画像処理装置３１を稼動させるプログラムは、記録媒体４１ではなくＨＤＤ３５に記憶されていてもよい。
【００５６】
上述した情報コード埋め込みに必要な手段は、プログラムの起動時にＲＡＭ３４に読み込まれ、電気的に接続されたＣＰＵ３２をおもに稼動させ、ＨＤＤ３５あるいは記録媒体４１に格納された素材画像へ電気的に情報コードを埋め込むことが可能である。埋め込まれた情報コードを含んだ出力画像は、プログラムによりＲＡＭ３４へ一時格納、あるいはＨＤＤ３５に格納されたのち、ディスプレイ３６に表示されたり、プリンタ４４により紙等へ描画されたりすることが可能である。
【００５７】
一方、上述した埋め込み情報コード取り出しに必要な手段は、埋め込み手段と同様にして、プログラムの起動時にＲＡＭ３４に読み込まれ、電気的に接続されたＣＰＵ３２をおもに稼動させ、ＨＤＤ３５あるいは記録媒体４１に格納された情報コード埋め込み画像から電気的に情報コードを取り出すことが可能である。取り出された情報コードは、プログラムにより有意に文字列などへ再構成され、ＲＡＭ３４へ一時格納、あるいはＨＤＤ３５に格納されたのち、ディスプレイ３６に表示されたり、プリンタ４４により紙等へ印字されたりすることが可能である。
【００５８】
上記の電気的構成は、情報コード埋め込み方法と埋め込まれた情報コード取り出し方法を一つの計算機で説明しているが、これに限らず、二つの計算機を用いて前記二つの方法を各計算機で実現しても良い。例えば、スキャナー３９あるいはその代わりとなるデジタルカメラや携帯電話に内蔵されている計算機構に、画像処理装置３１の一部の機能を実現する事も含まれる。
【実施例１】
【００５９】
イラストやフォント画像等を表す図形を対象とした場合の本発明に係る実施例について以下に記述する。
【００６０】
図８、図９、および図１０は、本発明に係る情報コード埋め込み手段で構成した画像処理装置、すなわち情報コード埋め込み装置を使用して、図形の輪郭線に３２ビットの情報を埋め込んだ例である。
【００６１】
この輪郭線が彩色された画像を印刷装置、例えばプリンタでカラー印刷し、接写レンズとほぼ平行にして携帯電話のカメラを用いて撮影して得られた画像データに対して、本発明に係る情報コード取り出し手段で構成した画像処理装置、すなわち埋め込み情報コード取り出し装置を使用して読み出された情報コードと元の情報コードを比較して誤りビット数を求めた結果、すなわち撮影画像から情報を検出した際の誤りビット数を表１に示す。
【００６２】
【表１】
2010193212.tif 000004
【００６３】
上記の表１は、図８、図９、図１０の画像を一定の解像度（４８０×６４０画素）で１０回撮影した時の検出結果である。ただし、平均ビット誤り率は、ビット誤り数を埋め込みビット数で割った値とする。この実験結果より、使用する画像によって検出精度が変わり、誤りの無い完全な取り出しは不可能である事が分かる。しかしながら誤り率が微量であるので、実用上は一般的な誤り訂正符号を導入することにより、情報コードの完全な復元を実現できる。
【実施例２】
【００６４】
図１２は、本発明の課題解決手段で構成した画像処理システムの情報埋め込み装置を使用して、図形の輪郭線に３２ビットの透かし情報を埋め込んだ画像であり、図１３は図１２の画像に対してＪＰＥＧを用いて圧縮変換した画像である、図１４は図１２の画像に対してスキュー変形を施した画像である。ここで、輪郭線上で操作した青成分の明度は全２５６諧調中の３２諧調（ただし、始点となる位置では６４諧調）であり、輪郭の彩色が人間の視覚ではほとんど判別できない。ここで、ＪＰＥＧの圧縮変換には画像編集ソフトＡｄｏｂｅ社製Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（Ｒ）（バージョン７．０．１）を使用して高圧縮率の設定で画質変数の値を２に設定しており、スキュー変形は横方向に５０％の移動を施している。
【００６５】
図１３および図１４の画像データに対して、本発明の課題解決手段で構成した画像解析システムの情報取り出し装置を使用して、透かしとして埋め込んだ情報コードを完全に読み出すことができている。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
イラストやフォント画像等の比較的単調な色や模様で構成される画像あるいはその図形領域部分に対して、知覚困難型電子透かしを埋め込む事ができる。また、生成した画像を雑誌、新聞、壁紙、およびクロス等へ印刷して付加的な情報を埋め込んだり、その画像をプロジェクタによりスクリーン投影した映像を用いて情報案内に用いたりする等の空間的なタグとしての用途が考えられる。
【符号の説明】
【００６７】
１１    本発明に係る情報埋め込み装置
１２    埋め込む情報コード
１３    情報を埋め込む素材となる画像データ
１４    素材画像から情報を埋め込む輪郭線を生成する手段
１５    情報コードを２値化する手段
１６    ２値化された情報コードに基づき輪郭線の画素領域を区間に分割する手段
１７    ２値化されたコードに基づき各区間での輪郭線を彩色する手段
１８    輪郭線が彩色された画像の出力部
２１    本発明に係る情報コード取り出し装置
２２    情報コードが埋め込まれた画像データあるいはそれを撮影した画像データ
２３    画像データから図形の輪郭線を抽出する手段
２４    抽出した輪郭線から区間の境界を検出する手段
２５    各区間での明度変化の勾配の値を計算する手段
２６    各区間で検出した情報コードを統合して復号する手段
２７    取り出した全情報コード
３１    電気的に構成される情報コード埋め込み装置
３２    演算処理ユニット（ＣＰＵ）
３３    ＲＯＭ
３４    ＲＡＭ
３５    ハードディスク（ＨＤＤ）
３６    ディスプレイ
３７    表示用ドライバ
３８    入力部
３９    スキャナー
４０    撮影機器用ドライバ
４１    記録媒体
４２    読取ドライブ
４３    出力部
４４    プリンタ
４５    プリンタ用ドライバ
【図１】
2010193212.tif 000005
【図２】
2010193212.tif 000006
【図３】
2010193212.tif 000007
【図４】
2010193212.tif 000008
【図５】
2010193212.tif 000009
【図６】
2010193212.tif 000010
【図７】
2010193212.tif 000011
【図８】
2010193212.tif 000012
【図９】
2010193212.tif 000013
【図１０】
2010193212.tif 000014
【図１１】
2010193212.tif 000015
【図１２】
2010193212.tif 000016
【図１３】
2010193212.tif 000017
【図１４】
2010193212.tif 000018