(57)【要約】【課題】原画像に対する検出対象画像の劣化が比較的大きい場合であっても精度の高い改ざん検出を行うことができる改ざん検出装置及び改ざん検出方法を提供する。【解決手段】比較用信号画像と原画像Ｉとの相関に応じて各ビットの値が規定されたビット列からなる透かし情報を原画像Ｉに重畳して埋め込んだ検出対象の画像データＤ１から抽出した当該透かし情報の各ビットに対応する比較用信号画像を生成し、画像データＤ１と各比較用信号画像との相関値を算出して透かし情報の各ビットと対応する比較用信号画像の相関値との比較を行い、これら比較結果から透かし情報の各ビットの値が比較用信号画像と原画像Ｉとの相関関係に整合しない場合に相関値の絶対値を積算し、当該積算値に基づいて画像データＤ１に対する改ざんの有無を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
比較用信号画像と原画像との相関に応じて各ビットの値が規定されたビット列からなる透かし情報を前記原画像に重畳して埋め込んだ検出対象画像を取得する画像データ取得部と、
前記画像データ取得部で取得した検出対象画像から前記透かし情報を抽出する透かし情報抽出部と、
前記透かし情報抽出部で抽出した前記透かし情報の各ビットに対応する比較用信号画像を生成する比較用信号画像生成部と、
前記画像データ取得部で取得した検出対象画像と前記比較用信号画像生成部で生成した各比較用信号画像との相関値を算出する相関値算出部と、
前記透かし情報抽出部で抽出した前記透かし情報の各ビットと前記相関値算出部で算出した対応する比較用信号画像の相関値との比較を行い、この比較結果から前記透かし情報の各ビットの値が前記比較用信号画像と前記原画像との相関関係に整合しない場合に前記相関値の絶対値を積算し、当該積算値に基づいて前記検出対象画像に対する改ざんの有無を判定する改ざん有無判定部とを備えた改ざん検出装置。
【請求項２】
改ざん有無判定部は、透かし情報の各ビットと対応する比較用信号画像の相関値との比較を前記透かし情報の全てのビットについて行った結果として得られた前記相関値の絶対値の積算値が所定の閾値を超えるか否かによって、検出対象画像に対する改ざんの有無を判定することを特徴とする請求項１記載の改ざん検出装置。
【請求項３】
改ざん有無判定部は、
透かし情報の各ビットと対応する比較用信号画像の相関値との比較を行い、前記透かし情報の各ビットごとの比較結果に応じて積算された前記相関値の絶対値の積算値が所定の閾値を超えるか否かを判定し、
前記透かし情報の全てのビットについての比較が完了するまでの間に前記積算値が前記閾値を超えると、検出対象画像に対する改ざんが有ったと判定して以降のビットについての判定処理を不実施とし、
前記透かし情報の全てのビットについての比較が完了するまで前記積算値が前記閾値を超えなければ、前記検出対象画像に対する改ざんが無かったと判定することを特徴とする請求項１記載の改ざん検出装置。
【請求項４】
比較用信号画像生成部は、
改ざん有無判定部からの依頼を待って、透かし情報の各ビットに対応する比較用信号画像を生成し、
前記改ざん有無判定部は、
前記透かし情報の全てのビットについての比較が完了するまでの間に前記積算値が所定の閾値を超えると、検出対象画像に対する改ざんが有ったと判定して以降のビットについての比較用信号画像の生成依頼及び判定処理を不実施とし、
前記透かし情報の全てのビットについての比較が完了するまで前記積算値が前記閾値を超えなければ、前記検出対象画像に対する改ざんが無かったと判定することを特徴とする請求項１記載の改ざん検出装置。
【請求項５】
改ざん有無判定部は、
透かし情報の各ビットと対応する比較用信号画像の相関値との比較を行い、この比較結果から比較用信号画像と原画像との相関関係に整合しない場合に前記相関値の絶対値を積算するとともに、整合する場合及び前記積算値が所定の閾値を超えない場合に内部カウンタをカウントし、
前記透かし情報の全てのビットについての比較が完了した際、
前記内部カウンタのカウント値が所定の閾値を超えていると、検出対象画像に対する改ざんが無かったと判定し、
前記内部カウンタのカウント値が前記閾値を超えなければ、前記検出対象画像に対する改ざんが有ったと判定することを特徴とする請求項１記載の改ざん検出装置。
【請求項６】
改ざん有無判定部は、
透かし情報の各ビットと対応する比較用信号画像の相関値との比較を行い、この比較結果から比較用信号画像と原画像との相関関係に整合しない場合に前記相関値の絶対値を積算するとともに、整合する場合又は前記積算値が所定の閾値を超えない場合に内部カウンタをカウントし、
前記透かし情報の全てのビットについての比較が完了するまでの間に前記積算値が前記閾値を超え、かつ前記内部カウンタのカウント値が所定の閾値を超えると、検出対象画像に対する改ざんが有ったと判定して以降のビットについての判定処理を不実施とし、
前記透かし情報の全てのビットについての比較が完了するまでに前記積算値が前記閾値を超えても、前記内部カウンタのカウント値が所定の閾値を超えなければ、前記検出対象画像に対する改ざんが無かったと判定することを特徴とする請求項１記載の改ざん検出装置。
【請求項７】
画像データ取得部、透かし情報抽出部、比較用信号画像生成部、相関値算出部及び改ざん有無判定部を備えた改ざん検出装置による改ざん検出方法において、
前記画像データ取得部が、比較用信号画像と原画像との相関に応じて各ビットの値が規定されたビット列からなる透かし情報を前記原画像に重畳して埋め込んだ検出対象画像を取得するステップと、
前記透かし情報抽出部が、取得された前記検出対象画像から前記透かし情報を抽出するステップと、
前記比較用信号画像生成部が、抽出された前記透かし情報の各ビットに対応する比較用信号画像を生成するステップと、
前記相関値算出部が、取得された前記検出対象画像と前記生成された各比較用信号画像との相関値を算出するステップと、
前記改ざん有無判定部が、前記透かし情報の各ビットと対応する比較用信号画像の相関値との比較を行い、この比較結果から前記透かし情報の各ビットの値が前記比較用信号画像と前記原画像との相関関係に整合しない場合に前記相関値の絶対値を積算し、当該積算値に基づいて前記検出対象画像に対する改ざんの有無を判定するステップとを備えたことを特徴とする改ざん検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像データの改ざんを検出する改ざん検出装置及び改ざん検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の改ざん検出装置としては、例えば特許文献１には、検出装置内の検証部が、検証用原画像より求めた検証用ハッシュ値と埋め込まれたコード画像から取得したハッシュ値とが一致するか否かを検証し、双方の値が異なれば、入力画像が改ざんされたと判断し、双方の値が一致すれば真正性があると判断する改ざん検出技術が開示されている。また、改ざんを検出するためのハッシュ値の生成方法としては、例えば非特許文献１において、類似した画像に対してなるべく近い値のハッシュ値を生成する技術が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２２７８８号公報
【非特許文献１】J. Fridrich, “Visual Hash For Oblivious Watermarking”, Proc. SPIE Photonic West Electronic Imaging 2000., P12-34
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の改ざん検出装置では、ハッシュ値が一致するか否かのみを検証するため、例えば画像データを印刷した紙面をスキャンして読み取った画像のように、たとえ改ざんが行われなかったとしても原画像と比べてアナログ的な劣化が大きい画像に対しては、原画像とスキャン画像でハッシュ値が一致するかどうかは保証の限りではなく、精度の高い改ざん検出が困難になるという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、原画像に対する検出対象画像の劣化が比較的大きい場合であっても精度の高い改ざん検出を行うことができる改ざん検出装置及び改ざん検出方法を得ることを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る改ざん検出装置は、比較用信号画像と原画像Ｉとの相関に応じて各ビットの値が規定されたビット列からなる透かし情報を原画像Ｉに重畳して埋め込んだ検出対象の画像データＤ１を取得し、この画像データＤ１から抽出した透かし情報の各ビットに対応する比較用信号画像を生成し、画像データＤ１と各比較用信号画像との相関値を算出して、透かし情報の各ビットと対応する比較用信号画像の相関値との比較を行い、この比較結果から透かし情報の各ビットの値が比較用信号画像と原画像Ｉとの相関関係に整合しない場合に相関値の絶対値を積算し、当該積算値に基づいて検出対象の画像データＤ１に対する改ざんの有無を判定する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、比較用信号画像と原画像Ｉとの相関に応じて各ビットの値が規定されたビット列からなる透かし情報を原画像Ｉに重畳して埋め込んだ検出対象の画像データＤ１から抽出した当該透かし情報の各ビットに対応する比較用信号画像を生成し、画像データＤ１と各比較用信号画像との相関値を算出して透かし情報の各ビットと対応する比較用信号画像の相関値との比較を行い、これら比較結果から透かし情報の各ビットの値が比較用信号画像と原画像Ｉとの相関関係に整合しない場合に相関値の絶対値を積算し、当該積算値に基づいて画像データＤ１に対する改ざんの有無を判定する。このようにすることで、原画像に対する検出対象画像の劣化が比較的大きい場合であっても精度の高い改ざん検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による改ざん検出装置の構成を示すブロック図である。図１において、画像データ取得部１１は、改ざんを検出するのに必要な透かし情報が重畳して埋め込まれている画像データＤ１を取得する。透かし情報抽出部１２は、画像データＤ１より透かし情報を抽出する。比較用信号画像生成部１３は、画像の相関を計算するための比較対象となる信号画像を生成する。相関値算出部１４は、画像データと比較用信号との間の相関を計算する。改ざん有無判定部１５は、透かし情報と画像相関値を用いて画像に対する改ざんの有無を判定し、判定結果を出力する。
【０００９】
改ざん検出装置１０の入力となる画像データＤ１は、後述する図２に示す画像生成装置で生成された画像データとする。ただし、画像データそのものだけでなく、画像データＤ１としては、生成された画像データをプリンタ等で印刷した紙面をスキャンして得られる画像データ、あるいは、印刷した紙面又は画像データを表示した画面をデジタルカメラで撮影して得られる画像データが挙げられる。この他、生成した複数の画像データを合成して得られる映像データからフレーム切り出しにより得られた画像データであってもよく、その映像データの再生画面をビデオカメラなどで再撮影して得られる映像データから切り出して得られる画像データ等も、画像データＤ１として改ざん検出対象に含む。
【００１０】
なお、画像データ取得部１１、透かし情報抽出部１２、比較用信号画像生成部１３、相関値算出部１４及び改ざん有無判定部１５は、この発明の趣旨に従った機能が記述された改ざん検出用プログラムをコンピュータに読み込ませ、そのＣＰＵに実行させることで、ハードウエアとソフトウエアが協働した具体的な手段として当該コンピュータ上で実現することができる。
【００１１】
図２は、図１中の改ざん検出装置の処理対象となる画像データを生成する画像生成装置の構成を示すブロック図である。図２において、画像生成装置２０は、画像データ取得部２１、比較用信号画像生成部２２、相関値算出部２３、透かし情報作成部２４、透かし画像作成部２５及び透かし画像重畳部２６を備える。画像データ取得部２１は、入力として改ざん検出の対象となる原画像データを取得する。
【００１２】
比較用信号画像生成部２２は、画像データ取得部２１で得られた原画像データの改ざん検出に必要な透かし情報を生成するための複数の比較用信号画像を生成する。比較用信号画像は、例えばランダムガウス信号画像等、なるべく原画像データとの相関が低いデータが望ましい。なお、複数の比較用信号画像同士の間でも互いの相関が低いことが望ましい。
【００１３】
相関値算出部２３では、比較用信号画像生成部２２で生成された複数の比較用信号画像と、画像データ取得部２１で得られた原画像データとの相関値を算出する。透かし情報作成部２４では、相関値算出部２３で算出した相関値の正負を基にして透かし情報のビットを生成する。
【００１４】
なお、相関値算出部２３で相関値を計算するための画像データとしては、原画像そのものだけでなく、改ざん検出装置１０に入力される画像データＤ１が生成される状態に合わせて、原画像データをプリンタ等で印刷した紙面をスキャンして得られる画像データであってもよい。また、印刷した紙面又は画像データを表示した画面をデジタルカメラにより撮影して得られる画像データ、あるいは、生成した複数の画像データを合成して得られる映像データからフレーム切り出しによって得られた画像データも挙げられる。さらに、上記映像データの再生画面をビデオカメラなどで再撮影して得られる映像データから切り出して得られる画像データ等も、入力画像データの一種とすることができる。
【００１５】
原画像そのものだけでなく、上述のような様々な画像データを相関値を計算するための画像データとする場合、図３に示すように、画像生成装置２０において、透かし画像と重畳するための原画像データを取得する画像データ取得部２１とは別個に、相関を計算するための上記画像データを取得する相関計算用画像データ取得部２７を新たに設けることになる。
【００１６】
図４は、図２中の透かし情報作成部による動作の一例を示す図であり、この図を用いて比較用信号画像生成部２２、相関値算出部２３、透かし情報作成部２４の動作の詳細を説明する。相関値算出部２３は、秘密鍵Ｋを使って、原画像Ｉのデータと同一サイズのＮ個のランダムパターン画像（ランダムガウス信号画像）を生成する（なお、ランダムガウス信号画像生成に関する秘密鍵Ｋの用い方は任意とする）。また、これらのランダムパターン画像は、互いに異なるランダム系列より生成されたものとして互いの相関は低いものとする。
【００１７】
次に、比較用信号画像生成部２２は、Ｎ個のランダムパターン画像にロウパスフィルタ（ＬＰＦ;Low Pass Filter）によるフィルタリングを施し、Ｎ個のランダムスムースパターン（Random Smooth Pattern）比較用信号画像Ｐ1〜ＰNを生成する。
【００１８】
続いて、相関値算出部２３は、ランダムスムースパターン画像Ｐ1〜ＰNを平均化（各ピクセルについて、画像全体の平均値との差分を減算する）した上で、ランダムスムースパターン画像Ｐ1〜ＰNを各ピクセルの輝度値を各要素とするベクトルに見立て、同じく原画像データＩの各ピクセルの輝度値を各要素と見立てたベクトルＢとの内積を計算する。
【００１９】
この後、透かし情報作成部２４は、下記式（１）に従って、計算した内積がある一定の閾値Ｔｈを超える場合は１、超えない場合は０と判定して、各ビットｂi（０≦ｉ≦Ｎ）を決定し、それらのビット値を合わせてＮビットのハッシュ値とする。通常、閾値Ｔｈは０に設定され、内積が負であればビット値０、正であればビット値１と判定する。
【数１】
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【００２０】
なお、上述の内積計算操作は、ランダムスムースパターン画像Ｐiと原画像Ｉとの「相関係数関数」を算出するのと同値である。ここで、ランダムスムースパターン画像Ｐiと原画像Ｉとの間は、通常、相関が低いことが予想されるため、内積の値が正になる確率と負になる確率はほぼ半々であると推測される。
従って、この判定によるビット値０とビット値１の発生頻度は、ほぼ同じ割合であると考えられる。また、Ｎ個のランダムパターン画像は互いに異なるランダム系列より生成されるため、ビット毎のビット値０とビット値１との発生パターンは独立であると考えられる。
【００２１】
透かし画像作成部２５は、上述のようにして透かし情報作成部２４にて得られた透かし情報を元にして、原画像データに重畳するための透かし画像を作成する。透かし画像の作成方法としては、例えば透かし情報や透かし情報に誤り訂正を施した冗長データに対し、ビット値０あるいはビット値１を示す地紋パターンを割り当てて地紋画像を構成する方法がある。この他、原画像データに対応して、その輝度値を目に見えにくい形で変化させるような透かし画像を作成する方法も考えられる。
【００２２】
図５は、図２中の透かし画像作成部による動作の一例を示す図であり、この図を用いて透かし画像作成部２５の動作の詳細を説明する。図５の例では、透かし画像作成部２５が、ビット値０（ビット０）とビット値１（ビット１）に対応する１８×１８ピクセルで構成されるブロックパターン４１，４２をそれぞれ設定する。この後、透かし画像作成部２５は、符号化ビット列４３の各ビットの０，１のビット値に対して、対応するブロックパターンを左上から順に並べていき、ブロックパターンの集合体４４としての画像地紋パターン４５を形成する。これが原画像データに重畳される透かし画像となる。
【００２３】
図２の説明に戻ると、透かし画像作成部２５で作成された透かし画像は、透かし画像重畳部２６によって原画像データ取得部２１で得られた原画像に重畳され、新たな画像データとして出力される。
【００２４】
次に改ざん検出装置１０の動作について説明する。
図１において、画像データ取得部１１は、改ざんを検出するのに必要な透かし情報が重畳して埋め込まれている画像データＤ１を取得し、透かし情報抽出部１２、相関値算出部１４に画像データＤ１を出力する。このとき、例えば画像データＤ１が印刷紙面をスキャンしたデータであったり、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮影によるデータのような場合には、画像データ取得部１１が、必要に応じてアフィン変換等を用いた画像補正を行い、画像生成装置２０で生成された画像データと同期がとれるようにする。
【００２５】
透かし情報抽出部１２は、画像データ取得部１１より渡された画像データより、画像データ内部に埋め込まれた透かし情報を抽出する。この抽出の方法としては、例えば透かし画像が図４で示した地紋パターンであった場合、透かし情報抽出部１２が、原画像の地紋パターン４１，４２との相関を計算してビット値０、ビット値１を抽出した後、誤り訂正処理を行って透かし情報に戻す。なお、透かし情報の抽出方法は、これに限定されるものではない。
【００２６】
比較用信号画像生成部１３は、画像生成装置２０における比較用信号画像生成部２２の処理手順と全く同一手順で生成される複数の比較用信号画像を生成する。例えば、上述したように秘密鍵Ｋを基にランダムガウス信号を比較用信号画像として生成する場合、比較用信号画像生成部１３で用いる秘密鍵Ｋは、画像生成装置２０の比較用信号画像生成部２２で用いたものと全く同一の値を使用する。なお、比較用信号画像の生成枚数は、透かし情報抽出部１２で抽出されるビット列のビット数と同一とする。
【００２７】
相関値算出部１４は、画像データ取得部１１で得られた画像データと比較用信号画像生成部１３で生成された複数の比較用信号との間の相関をそれぞれ計算する。相関の計算方法は、上述した相関値算出部２３による計算方法と同一であり、説明は省略する。
【００２８】
改ざん有無判定部１５は、透かし情報抽出部１２から出力される透かし情報と、相関値算出部１４から出力される画像相関値とを用いて、画像に対する改ざんの有無を判定し、判定結果を出力する。
【００２９】
図６は、透かし情報としてのビット列と複数の画像相関値とを示す図であり、図１中の透かし情報抽出部１２から出力される透かし情報としてのビット列と、相関値算出部１４から出力される複数の画像相関値とを示している。なお、図５中の上段のビット列が透かし情報であり、下段の浮動小数点の並びが複数の画像相関値である。また、透かし情報のビット数と画像相関値の個数は同数とする（ここでは、画像相関値の個数をＮと表現している）。その上で、対応するビット値と相関値とのペアを比較する。
【００３０】
例えば、図６に示すように１番目のビットのビット値０と１番目の相関値−０．２４が対応するもの同士であるとして比較対象ペアとし、２番目、３番目，・・・，Ｎ番目のビットについても同様とする。ここで、「対応するもの同士」とは、「同じ比較用信号画像から生成された値同士である」ことを意味している。
【００３１】
１番目のビットのビット値０は、画像生成装置２０において、ある比較用信号画像を基に、原画像との相関値を算出した上でその相関値が負であったために、ビット値０のビットに置き換えられて透かし情報となったものであるとした場合、これに「対応する」１番目の相関値−０．２４は、改ざん検出装置１０において、上記と同じ比較用信号画像と画像データＤ１との相関を算出した結果として得られた相関値となる。
【００３２】
図７は、図１中の改ざん有無判定部による判定処理の流れを示すフローチャートであり、この図に沿って改ざん有無の判定処理の詳細を説明する。
先ず、改ざん有無判定部１５は、内部変数Ｓの値を０に初期化し（ステップＳＴ１０）、相関値算出部１４から得た複数の相関値と透かし情報抽出部１２から得たビット列とから、対応する相関値とビット値とのペアを取得する（ステップＳＴ１１）。
【００３３】
次に、改ざん有無判定部１５は、ステップＳＴ１１で取得された相関値とビット値とのペアを比較し、相関値とビット値のペアが整合するか否かを判定する（ステップＳＴ１２）。ここで、相関値とビット値のペアが整合する場合とは、「相関値が正でビット値が１である」又は「相関値が負でビット値が０である」のいずれかに該当する場合である。この場合、改ざん有無判定部１５は何の処理も施さずにステップＳＴ１４の処理に移行する。
【００３４】
一方、相関値とビット値のペアが整合しない、すなわち「相関値が正でビット値が０である」又は「相関値が負でビット値が１である」場合のいずれかであると、改ざん有無判定部１５は、相関値の絶対値を内部変数Ｓに積算する（ステップＳＴ１３）。
【００３５】
改ざん有無判定部１５は、ステップＳＴ１２で相関値とビット値のペアが整合するか、ステップＳＴ１３で相関値の絶対値を内部変数Ｓに積算すると、透かし情報の最後のビット値を処理したか否かを判定する（ステップＳＴ１４）。ここで、最後のビット値でなければ、ステップＳＴ１１に戻り、最後のビット値になるまで上述した操作を繰り返し、最終的に対応する全ての相関値とビット値のペアに対して上記操作を実行する。
【００３６】
ステップＳＴ１４で最後のビット値であると判定されると、改ざん有無判定部１５は、ステップＳＴ１３で積算された相関値の絶対値の和に相当する内部変数Ｓが、所定の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳＴ１５）。ここで、内部変数Ｓの値が上記閾値を超える場合、改ざん有無判定部１５は、当該画像は「改ざん有り」と判定する（ステップＳＴ１６）。一方、内部変数Ｓの値が上記閾値を超えなければ、当該画像は「改ざん無し」と判定する（ステップＳＴ１７）。
【００３７】
このように、従来例のようにハッシュビット列のビット一致、不一致のみから改ざんの有無を判定するのではなく、透かし情報として得られるハッシュビット列と、改ざん検出装置１０の内部で得られる画像相関値との対応関係において比較を行い、相関値とビット値のペアが整合しない場合に積算した相関積算値を改ざん有無判定に用いるようにしている。これにより、原画像に対する検出対象画像の劣化が比較的大きい場合であっても、より精度の高い改ざん検出が可能となる。
【００３８】
その理由としては、次の通りである。
上述したように、画像データと比較用信号画像との相関値の正負をビット列化する方式の場合、比較用信号画像によっては、互いに似た画像データであっても、相関値の正負が一致せず、ビット値が合わない場合が発生する可能性がある。このため、ある一定の割合で、複数のビットからなるビット列のうちの何ビットかはビットが反転している可能性がある。つまり、原画像データと画像データＤ１のような画像とはそれぞれの相関値の正負が全ての場合で一致するとは限らない。
【００３９】
これにより、原画像データと画像データＤ１との互いの「類似度」が下がり、その一致度も、一般的に低下する。従って、たとえ画像が改ざんされなかったとしても、相関値の正負がある一定の割合で一致せず、相関値の正負をビット値に置き換えたハッシュビット値同士の比較のみでは、改ざんが行われた画像における相関値の正負の一致度との区別がより困難になる。
【００４０】
そこで、ビット列同士の直接比較、すなわち相関値の正負の直接比較のみだけでなく、検出側で得られる相関の絶対値を積算した値が閾値を超えるかどうかで改ざんの有無を判定することで、より精度の高い改ざん検出結果が得られる。これは一般に、改ざんのある画像の場合、検出側で得られる比較用信号画像との相関の絶対値は大小まちまちであるのに対して、改ざんのない画像では、検出側で得られる比較用信号画像との相関の絶対値が全般に小さくなる傾向が見られることを利用したものである。整合のない場合の相関の絶対値を積算していくことで、改ざんの有無をより見分けやすくする、という効果を生むことになる。
【００４１】
また、閾値の設定の仕方によっては、例えば印刷物に対する「原本文書」と「複写文書」との区別を行うことも可能である。これは、「原本文書」と比較して「複写文書」で増大するアナログノイズを「改ざん」の一種と捉えることができるためである。
【００４２】
以上のように、この実施の形態１によれば、改ざん検出装置１０において、比較用信号画像と原画像Ｉとの相関に応じて各ビットの値が規定されたビット列からなる透かし情報を原画像Ｉに重畳して埋め込んだ検出対象の画像データＤ１を取得し、この画像データＤ１から抽出した透かし情報の各ビットに対応する比較用信号画像を生成し、画像データＤ１と各比較用信号画像との相関値を算出して、透かし情報の各ビットと対応する比較用信号画像の相関値との比較を行い、この比較結果から透かし情報の各ビットの値が比較用信号画像と原画像Ｉとの相関関係に整合しない場合に相関値の絶対値を積算し、当該積算値に基づいて検出対象の画像データＤ１に対する改ざんの有無を判定する。このように、ハッシュビット列のビット一致・不一致のみから改ざんの有無を判定するのではなく、透かし情報として得られるハッシュビット列と、改ざん検出装置１０の内部で得られる画像相関値との対応関係において比較を行い、相関値とビット値とのペアが整合しない場合に積算した相関積算値を改ざん有無判定に用いる。これにより、原画像に対する検出対象画像の劣化が比較的大きい場合であっても、より精度の高い改ざん検出が可能となる。
なお、ビット生成の方法は、図４で説明した上記方法のように相関値の正負に基づいてビット０又はビット１を割り振る方法に限定されるものではない。また、図６におけるビット列と画像相関値との整合についても、上記で説明した「相関値が正でビット値が１である」又は「相関値が負でビット値が０である」のいずれかに該当する場合のみならず、上記ビット生成方法に応じて整合の定義も変化する。
【００４３】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、対応する相関値とビット値とのペア同士を全て比較した上で、その相関絶対値の積算値を閾値判定することによって改ざん有無を判定するようにした。これに対し、この実施の形態２は、対応する相関値とビット値とのペアの比較を必ずしも全部行わず、必要に応じて途中で打ち切るようにしたものである。
【００４４】
実施の形態２による改ざん検出装置は、上記実施の形態１で図１を用いて説明した構成と基本的に同一であるが、改ざん有無判定部１５の処理内容が異なる。以降では、処理の主体となる装置構成を説明する際、図１に示した構成を適宜用いることとする。
【００４５】
図８は、この発明の実施の形態２の改ざん有無判定部による判定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、改ざん有無判定部１５は、内部変数Ｓの値を０に初期化し（ステップＳＴ２０）、相関値算出部１４から得た複数の相関値と透かし情報抽出部１２から得たビット列とから、対応する相関値とビット値とのペアを取得する（ステップＳＴ２１）。
【００４６】
次に、改ざん有無判定部１５は、ステップＳＴ２１で取得された相関値とビット値とのペアを比較し、相関値とビット値のペアが整合するか否かを判定する（ステップＳＴ２２）。ここで、相関値とビット値のペアが整合する（「相関値が正でビット値が１である」又は「相関値が負でビット値が０である」に該当する）場合、改ざん有無判定部１５は、何の処理も施さずにステップＳＴ２６の処理に移行する。
【００４７】
一方、相関値とビット値のペアが整合しないと（「相関値が正でビット値が０である」又は「相関値が負でビット値が１である」場合）、改ざん有無判定部１５は、相関値の絶対値を内部変数Ｓに積算する（ステップＳＴ２３）。
【００４８】
続いて、改ざん有無判定部１５は、相関絶対値の和に相当する内部変数Ｓが、所定の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳＴ２４）。ここで、内部変数Ｓの値が上記閾値を超える場合、改ざん有無判定部１５は、画像に「改ざん有り」と判定する（ステップＳＴ２５）。内部変数Ｓの値が上記閾値を超えなければ、ステップＳＴ２６の処理に移行する。
【００４９】
改ざん有無判定部１５は、ステップＳＴ２２で相関値とビット値のペアが整合するか、ステップＳＴ２４で相関絶対値の和に相当する内部変数Ｓが閾値を超えない場合、透かし情報の最後のビット値を処理したか否かを判定する（ステップＳＴ２６）。ここで、最後のビット値でなければ、ステップＳＴ２１に戻り、最後のビット値になるまで上述した操作を繰り返し、最終的に対応する全ての相関値とビット値のペアに対して上記操作を実行する。
【００５０】
また、ステップＳＴ２６において透かし情報の最後のビット値を処理したと判定されると、改ざん有無判定部１５は、最終的に全ての相関値とビット値とのペアに対して相関絶対値の積算値が閾値を超えることなく完了したと判断し、当該画像は「改ざん無し」と判定して（ステップＳＴ２７）、処理を終了する。
【００５１】
以上のように、この実施の形態２によれば、相関絶対値を積算すると同時に閾値判定することにより、相関絶対値の積算値が閾値を超えた後の処理、すなわち「改ざん有り」であることが判明した後の処理については省略することができる。このため、改ざん有無の判定処理の高速化を図ることが可能である。
【００５２】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、相関絶対値の積算値の閾値判定を相関値とビット値とのペアの比較の途中で行うことにより、不要な判定処理を省略した。これに対し、この実施の形態３は、相関絶対値の積算値の閾値判定に加え、比較用信号画像の生成と相関値の算出処理についても、相関値とビット値とのペアの比較の途中で行うことにより、不要な処理を省略するようにしたものである。
【００５３】
図９は、この発明の実施の形態３による改ざん検出装置の構成を示すブロック図である。図９において、実施の形態３による改ざん有無判定部１５ａは、改ざん有無判定の途中で、比較用信号画像生成部１３ａに対し比較用信号画像の生成を必要に応じて依頼する。
比較用信号画像生成部１３ａでは、改ざん有無判定部１５ａからの依頼を受けて、初めて比較用信号画像を相関値算出部１４に出力する。相関値算出部１４は、比較用信号画像の入力を受けて画像データとの相関値を算出し、算出結果を改ざん生む判定部１５ａに出力する。
【００５４】
なお、画像データ取得部１１、透かし情報抽出部１２、比較用信号画像生成部１３ａ、相関値算出部１４及び改ざん有無判定部１５ａは、この発明の趣旨に従った機能が記述された改ざん検出用プログラムをコンピュータに読み込ませ、そのＣＰＵに実行させることで、ハードウエアとソフトウエアが協働した具体的な手段として当該コンピュータ上で実現することができる。
【００５５】
次に動作について説明する。
図１０は、図９中の改ざん有無判定部による判定処理の流れを示すフローチャートであり、この図に沿って実施の形態３における改ざん有無判定処理を詳細に説明する。
先ず、改ざん有無判定部１５ａは、内部変数Ｓの値を０に初期化し（ステップＳＴ３０）、比較用信号画像生成部１３ａに対して比較用画像の生成を依頼する。比較用信号画像生成部１３ａは、改ざん有無判定部１５ａからの依頼に応じて、比較用信号画像を生成する（ステップＳＴ３１）。
【００５６】
相関値算出部１４は、比較用信号画像生成部１３ａで生成された比較用信号画像を入力すると、当該比較用信号画像と画像データとの相関値を算出する（ステップＳＴ３２）。相関値算出部１４により算出された相関値は、改ざん有無判定部１５ａに出力される。次に、改ざん有無判定部１５ａは、相関値算出部１４から得た相関値と比較するための透かし情報のビット値を、透かし情報抽出部１２から取得する（ステップＳＴ３３）。
【００５７】
改ざん有無判定部１５ａは、ステップＳＴ３２で取得された相関値とステップＳＴ３３で取得されたビット値とのペアを比較し、相関値とビット値のペアが整合するか否かを判定する（ステップＳＴ３４）。ここで、相関値とビット値のペアが整合する（「相関値が正でビット値が１である」又は「相関値が負でビット値が０である」）場合、改ざん有無判定部１５ａは、何の処理も施さずにステップＳＴ３８の処理に移行する。
【００５８】
一方、相関値とビット値のペアが整合しないと（「相関値が正でビット値が０である」又は「相関値が負でビット値が１である」場合）、改ざん有無判定部１５は、相関値の絶対値を内部変数Ｓに積算する（ステップＳＴ３５）。
【００５９】
続いて、改ざん有無判定部１５ａは、相関絶対値の和に相当する内部変数Ｓが、所定の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳＴ３６）。ここで、内部変数Ｓの値が上記閾値を超える場合、改ざん有無判定部１５ａは、当該画像は「改ざん有り」と判定する（ステップＳＴ３７）。内部変数Ｓの値が上記閾値を超えなければ、ステップＳＴ３８の処理に移行する。
【００６０】
改ざん有無判定部１５ａは、ステップＳＴ３４で相関値とビット値のペアが整合するか、ステップＳＴ３６で相関絶対値の和に相当する内部変数Ｓが閾値を超えない場合、透かし情報の最後のビット値を処理したか否かを判定する（ステップＳＴ３８）。ここで、最後のビット値でなければ、ステップＳＴ３１に戻り、最後のビット値になるまで上述した操作を繰り返し、最終的に対応する全ての相関値とビット値のペアに対して上記操作を実行する。
【００６１】
また、ステップＳＴ３８において透かし情報の最後のビット値を処理したと判定されると、改ざん有無判定部１５ａは、最終的に全ての相関値とビット値とのペアに対して相関絶対値の積算値が閾値を超えることなく完了したと判断し、当該画像は「改ざん無し」と判定して（ステップＳＴ３９）、処理を終了する。
【００６２】
以上のように、この実施の形態３によれば、改ざん有無判定部１５ａが必要に応じて、その都度、比較用信号画像生成部１３ａに対して比較用信号画像の生成を依頼することにより、改ざん判定の処理だけでなく、比較用画像の生成・相関値の算出の各処理についても、相関絶対値の積算値が閾値を超えた後の処理、すなわち「改ざん有り」であることが判明した後の処理については省略することができる。このため、上記実施の形態２と比べた場合でも、さらに改ざん有無判定処理の高速化を図ることが可能である。
【００６３】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、相関絶対値の積算値を閾値判定することで改ざんの有無を判定する構成を示したが、この実施の形態４は、相関絶対値の積算値の閾値判定を直接改ざん有無の判定に用いるのではなく、閾値を超えるまでは相関値とビット値とのペアの「不整合」とみなすことなく、整合した数をカウントする整合カウンタ（内部カウンタ）Ｃの値を閾値判定する。
【００６４】
実施の形態４による改ざん検出装置は、上記実施の形態１で図１を用いて説明した構成と基本的に同一であるが、改ざん有無判定部１５の処理内容が異なる。以降では、処理の主体となる装置構成を説明する際、図１に示した構成を適宜用いることとする。
【００６５】
図１１は、この発明の実施の形態４の改ざん有無判定部による判定処理の流れを示すフローチャートである。
改ざん有無判定部１５は、内部変数Ｓの値及び整合カウンタＣの値を０に初期化して（ステップＳＴ４０）、相関値算出部１４から得た複数の相関値と透かし情報抽出部１２から得たビット列とから、対応する相関値とビット値とのペアを取得する（ステップＳＴ４１）。
【００６６】
改ざん有無判定部１５は、ステップＳＴ４１で取得された相関値とビット値とのペアを比較し、相関値とビット値のペアが整合するか否かを判定する（ステップＳＴ４２）。ここで、相関値とビット値のペアが整合しない（「相関値が正でビット値が０である」又は「相関値が負でビット値が１である」）場合、改ざん有無判定部１５は、相関値の絶対値を内部変数Ｓに積算し（ステップＳＴ４３）、相関絶対値の和に相当する内部変数Ｓが、所定の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳＴ４４）。
【００６７】
ステップＳＴ４２で相関値とビット値とのペアが整合（「相関値が正でビット値が１である」又は「相関値が負でビット値が０である」場合）するか、若しくは、ステップＳＴ４４で相関絶対値の和に相当する内部変数Ｓが所定の閾値を超えない場合、改ざん有無判定部１５は、整合するペアであると判断して、不図示の整合カウンタＣの値を１増やす（ステップＳＴ４５）。
【００６８】
ステップＳＴ４５で整合カウンタＣの値を１増加するか、若しくは、ステップＳＴ４４で相関絶対値の和に相当する内部変数Ｓが所定の閾値を超える場合、改ざん有無判定部１５は、透かし情報の最後のビット値を処理したか否かを判定する（ステップＳＴ４６）。ここで、最後のビット値でなければ、ステップＳＴ４１に戻って最後のビット値になるまで上述した操作を繰り返し、最終的に対応する全ての相関値とビット値のペアに対して上記操作を実行する。すなわち、最終的に全ての相関値とビット値のペアに対して実行完了した段階で、後述する整合カウンタＣの値に対する閾値判定が行われる。
【００６９】
また、ステップＳＴ４６で透かし情報の最後のビット値を処理したと判定すると、改ざん有無判定部１５は、整合カウンタＣの値が所定の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳＴ４７）。整合カウンタＣの値が上記閾値を超える場合、当該画像は「改ざん無し」と判定する（ステップＳＴ４８）。一方、整合カウンタＣの値が上記閾値を超えない場合、改ざん有無判定部１５は、当該画像は「改ざん有り」と判定する（ステップＳＴ４９）。
【００７０】
なお、整合しない場合の相関絶対値の積算値に相当する内部変数Ｓの判定処理（ステップＳＴ４３、ステップＳＴ４４）の代わりに、積算値ではなく、相関絶対値そのものに関する閾値を用いて、整合カウンタＣの値を増やすかどうか判定する処理に置き換えてもよい。
【００７１】
以上のように、この実施の形態４によれば、相関絶対値の閾値判定を利用しつつ、整合カウンタＣの値の閾値判定で改ざん有無を判断することで、相関値とビット値とが整合しない場合で相関絶対値が小さいものが多数発生するケースについても、「改ざん有り」と判定することができるようになる。このようなケースは、画像への改ざんが行われた場合に発生する可能性があり、逆に改ざんが行われない場合は発生する可能性は非常に低いため、より効果的な改ざん判定が実現できることになる。
【００７２】
実施の形態５．
上記実施の形態４では、対応する相関値とビット値とのペア同士を全て比較した上で、整合カウンタＣの値を閾値判定することで改ざん有無を判定した。これに対し、この実施の形態５では、対応する相関値とビット値とのペアの比較を必ずしも全部行わず、必要に応じて途中で打ち切るようにしたものである。
【００７３】
実施の形態５による改ざん検出装置は、上記実施の形態１で図１を用いて説明した構成と基本的に同一であるが、改ざん有無判定部１５の処理内容が異なる。以降では、処理の主体となる装置構成を説明する際、図１に示した構成を適宜用いることとする。
【００７４】
図１２は、この発明の実施の形態４の改ざん有無判定部による判定処理の流れを示すフローチャートである。
改ざん有無判定部１５は、内部変数Ｓの値及び整合カウンタＣの値を０に初期化して（ステップＳＴ５０）、相関値算出部１４から得た複数の相関値と透かし情報抽出部１２から得たビット列とから、対応する相関値とビット値とのペアを取得する（ステップＳＴ５１）。
【００７５】
次に、改ざん有無判定部１５は、ステップＳＴ５１で取得された相関値とビット値とのペアを比較し、相関値とビット値のペアが整合するか否かを判定する（ステップＳＴ５２）。ここで、相関値とビット値のペアが整合しない（「相関値が正でビット値が０である」又は「相関値が負でビット値が１である」）場合、改ざん有無判定部１５は、相関値の絶対値を内部変数Ｓに積算し（ステップＳＴ５３）、相関絶対値の和に相当する内部変数Ｓが、所定の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳＴ５４）。
【００７６】
ステップＳＴ５２で相関値とビット値のペアが整合（「相関値が正でビット値が１である」又は「相関値が負でビット値が０である」場合）するか、若しくは、ステップＳＴ５４で相関絶対値の和に相当する内部変数Ｓが所定の閾値を超えない場合、改ざん有無判定部１５は、整合するペアであると判断して、不図示の整合カウンタＣの値を１増やす（ステップＳＴ５５）。
【００７７】
ステップＳＴ５５で整合カウンタＣの値を１増加するか、若しくは、ステップＳＴ５４で相関絶対値の和に相当する内部変数Ｓが所定の閾値を超えると、改ざん有無判定部１５は、整合カウンタＣの値が所定の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳＴ５６）。整合カウンタＣの値が上記閾値を超える場合、当該画像は「改ざん無し」と判定して（ステップＳＴ５９）、処理を終了する。
【００７８】
一方、整合カウンタＣの値が上記閾値を超えない場合、改ざん有無判定部１５は、透かし情報の最後のビット値を処理したか否かを判定する（ステップＳＴ５８）。最後のビット値でなければ、ステップＳＴ５１に戻って最後のビット値になるまで上述した操作を繰り返し、最終的に対応する全ての相関値とビット値のペアに対して上記操作を実行する。
【００７９】
また、最後のビット値である場合、改ざん有無判定部１５は、最終的に全ての相関値とビット値とのペアに対して相関絶対値の積算値が閾値を超えることなく完了したと判断し、当該画像は「改ざん無し」と判定して（ステップＳＴ５９）、処理を終了する。
【００８０】
以上のように、この実施の形態５によれば、整合カウンタＣの値を逐次閾値判定することにより、整合カウンタＣの値が閾値を超えた後の処理、すなわち「改ざん有り」であることが判明した後の処理については省略することができる。このため、改ざん有無判定処理の高速化を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】この発明の実施の形態１による改ざん検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の改ざん検出装置の処理対象となる画像データを生成する画像生成装置の構成を示すブロック図である。
【図３】画像生成装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図４】図２中の透かし情報作成部による動作の一例を示す図である。
【図５】図２中の透かし画像作成部による動作の一例を示す図である。
【図６】透かし情報としてのビット列と複数の画像相関値とを示す図である。
【図７】図１中の改ざん有無判定部による判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２の改ざん有無判定部による判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態３による改ざん検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９中の改ざん有無判定部による判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態４の改ざん有無判定部による判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態５の改ざん有無判定部による判定処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１０  改ざん検出装置、１１，２１  画像データ取得部、１２  透かし情報抽出部、１３，１３ａ，２２  比較用信号画像生成部、１４，２３  相関値算出部、１５，１５ａ  改ざん有無判定部、２０  画像生成装置、２４  透かし情報作成部、２５  透かし画像生成部、２６  透かし画像重畳部、２７  相関計算用画像データ取得部、４１，４２  ブロックパターン、４３  符号化ビット列、４４  集合体、４５  画像地紋パターン。
【図１】
2010154456.tif 000004
【図２】
2010154456.tif 000005
【図３】
2010154456.tif 000006
【図４】
2010154456.tif 000007
【図５】
2010154456.tif 000008
【図６】
2010154456.tif 000009
【図７】
2010154456.tif 000010
【図８】
2010154456.tif 000011
【図９】
2010154456.tif 000012
【図１０】
2010154456.tif 000013
【図１１】
2010154456.tif 000014
【図１２】
2010154456.tif 000015