(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データ及び音声データのうちの少なくとも１つを含むデジタルデータを入力する入力手段と、
上記デジタルデータのデータフォーマットを変換する変換手段と、
上記変換手段によりデータフォーマットが変換されたデジタルデータを圧縮する圧縮手段と、
上記変換手段によりデータフォーマットが変換されたデジタルデータに電子透かし情報を埋め込む埋め込み手段と、
上記変換手段から出力されたデジタルデータを上記埋め込み手段に供給するか、または上記埋め込み手段を経由させることなく後段の手段に供給するかを切り替え可能な第１の切り替え手段と、
上記第１の切り替え手段から供給されるデジタルデータ、または上記埋め込み手段から供給されるデジタルデータを上記圧縮手段に供給するか、または上記圧縮手段を経由させることなく後段の手段に供給するかを切り替え可能な第２の切り替え手段とを有し、
上記変換手段及び上記圧縮手段を使ってデジタルデータを圧縮する第１の動作モード、または上記変換手段及び上記埋め込み手段を使って電子透かし情報をデジタルデータに埋め込む第２の動作モードを含む画像処理モードで動作可能に構成され、
上記第１の切り替え手段及び第２の切り替え手段による切り替え動作に応じて、上記第２の動作モードで動作している際には上記デジタルデータに対して電子透かし情報の埋め込み処理のみを行ない、上記第１の動作モードで動作している際には上記デジタルデータに対して圧縮処理のみを行うようにしたことを特徴とするデータ処理装置。
【請求項２】
上記変換手段、圧縮手段、埋め込み手段の各々は分離不可能な状態で一体的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項３】
上記変換手段、圧縮手段、埋め込み手段の各々は１つの画像処理ボード内に分離不可能な状態で一体的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項４】
上記データフォーマットの変換には、ウェーブレット変換、コサイン変換、及びフーリエ変換のうちの何れか１つが含まれていることを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項５】
上記データフォーマットの変換には、予測符号化が含まれていることを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項６】
上記画像処理モードは第３の動作モードを更に有し、上記第３の動作モードで動作している際には、上記デジタルデータに対して電子透かし情報を埋め込む処理を上記埋め込み手段により行なうとともに、上記デジタルデータに対して圧縮処理を上記圧縮手段により行なうようにしたことを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項７】
上記圧縮手段は、上記変換手段によってデータフォーマットが変換されたデジタルデータを量子化する量子化手段と、上記量子化手段によって量子化されたデータをエントロピー符号化するエントロピー符号化手段とを有することを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項８】
上記変換手段、上記圧縮手段、上記埋め込み手段のうち、少なくとも一部がメディアプロセッサとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項９】
上記画像データは動画像データであることを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項１０】
少なくとも画像データ及び音声データのうちの１つを含むデジタルデータを入力する入力手段と、
上記入力手段を介して入力されたデジタルデータのデータフォーマットを変換する変換手段と、
上記変換手段によってデータフォーマットが変換されたデジタルデータを圧縮する圧縮手段と、
上記変換手段によりデータフォーマットが変換されたデジタルデータに電子透かし情報を埋め込む埋め込み手段と、
上記デジタルデータを圧縮するか、または電子透かし情報をデジタルデータに埋め込むかを選択する選択手段とを有し、
上記変換手段及び上記圧縮手段を使ってデジタルデータを圧縮する第１の動作モード、または上記変換手段及び上記埋め込み手段を使って電子透かし情報をデジタルデータに埋め込む第２の動作モード、または上記デジタルデータに対して電子透かし情報を埋め込む処理を上記埋め込み手段により行なうとともに、上記デジタルデータに対して圧縮処理を上記圧縮手段により行なう第３の動作モードの何れかの動作モードで動作させることを特徴とするデータ処理装置。
【請求項１１】
少なくとも画像データ及び音声データのうちの１つを含むデジタルデータを入力する入力手段と、
上記入力手段を介して入力されたデジタルデータのデータフォーマットを変換する変換手段と、
上記変換手段によってデータフォーマットが変換されたデジタルデータを圧縮する圧縮手段と、
上記変換手段によりデータフォーマットが変換されたデジタルデータに電子透かし情報を埋め込む埋め込み手段とを有し、
上記変換手段によってデータフォーマットが変換されたデジタルデータを圧縮した後に、上記埋め込み手段によって電子透かし情報を埋め込む動作モードと、
上記変換手段によってデータフォーマットが変換されたデジタルデータに上記埋め込み手段によって電子透かし情報を埋め込んだ後に、上記圧縮手段によってデジタルデータを圧縮する動作モードとで動作可能に構成したことを特徴とするデータ処理装置。
【請求項１２】
上記データフォーマットの変換には、ウェーブレット変換、コサイン変換、及びフーリエ変換のうちの何れか１つが含まれることを特徴とする請求項１１に記載のデータ処理装置。
【請求項１３】
上記圧縮手段は、上記変換手段によりデータフォーマットが変換されたデジタルデータを量子化する量子化手段と、上記量子化されたデータをエントロピー符号化するエントロピー符号化手段とを有することを特徴とする請求項１１に記載のデータ処理装置。
【請求項１４】
上記変換手段、圧縮手段、埋め込み手段のうち、少なくとも一部がメディアプロセッサとして構成されていることを特徴とする請求項１１に記載のデータ処理装置。
【請求項１５】
上記画像データは動画像データであることを特徴とする請求項１１に記載のデータ処理装置。
【請求項１６】
画像データまたは音声データのうちの少なくとも１つを含むデジタルデータを入力する入力処理と、
上記入力処理によって入力されたデジタルデータのデータフォーマットを変換する変換処理と、
上記変換処理によってデータフォーマットが変換されたデジタルデータを圧縮する圧縮処理と、
上記変換処理によってデータフォーマットが変換されたデジタルデータに電子透かし情報を埋め込む電子透かし処理とを行ない、
上記データフォーマットが変換されたデジタルデータを圧縮し、上記圧縮したデジタルデータに電子透かし情報を埋め込む動作モードと、
上記データフォーマットが変換されたデジタルデータに電子透かし情報を埋め込み、上記電子透かし情報を埋め込んだデジタルデータを圧縮する動作モードとを有することを特徴とするデータ処理方法。
【請求項１７】
画像データまたは音声データのうちの少なくとも１つを含むデジタルデータを入力する入力処理と、
上記入力処理によって入力されたデジタルデータのデータフォーマットを変換する変換処理と、
上記変換処理によってデータフォーマットが変換されたデジタルデータを圧縮する圧縮処理と、
上記変換処理によってデータフォーマットが変換されたデジタルデータに電子透かし情報を埋め込む電子透かし処理とを行ない、
上記データフォーマットが変換されたデジタルデータを圧縮し、上記圧縮したデジタルデータに電子透かし情報を埋め込む動作モードと、
上記データフォーマットが変換されたデジタルデータに電子透かし情報を埋め込み、上記電子透かし情報を埋め込んだデジタルデータを圧縮する動作モードのいずれかを選択的に行なう方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データ或いは音声データに電子透かし情報を埋め込むデータ処理装置及び方法並びにこの方法を記憶した記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のコンピュータ及びネットワークの発達は著しく、文字データ、画像データ、音声データ等、多種の情報がコンピュータ内、ネットワーク内で扱われるようになってきている。また、画像データや音声データに関しては、比較的データ量が大きいものを扱うことが多い。
【０００３】
このため、従来から画像データ、音声データを圧縮することによりデータ量を小さくする処理が行われている。例えば、画像データを圧縮することにより、多くの画像情報を高速にネットワークを介して伝送することができるようにしている。
【０００４】
上述の画像圧縮技術に関しては、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｔ．８１における多値静止画を圧縮する方式（通称ＪＰＥＧ）、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｔ．８２における２値静止画を圧縮する方式（通称ＪＢＩＧ）等が知られている。
【０００５】
上記二つの方式のうち、ＪＰＥＧ方式は写真のような自然画像の圧縮に適しており、ＪＢＩＧ方式は白黒文字のような２値画像の圧縮に適している。一方、このような画像データや音声データはデジタルデータであるため、精細で良質なデータの複製を容易に作成することが可能である。
【０００６】
このため、こうしたマルチメディアデータの著作権を保護するために、画像データの中や、音声データの中に著作権情報を電子透かし情報として埋め込む処理がなされるようになってきている。
【０００７】
上記電子透かし情報をマルチメディアデータから抽出することにより著作権情報を得ることができ、不正コピーを追跡することが可能である。上記電子透かし情報を画像データの中や音声データの中に埋め込む方法の例としては、離散コサイン変換を利用するものとしてＮＴＴの方式（中村，小川，高嶋，“ディジタル画像の著作権保護のための周波数領域における電子透かし方式”，ＳＣＩＳ’９７−２６Ａ，１９９７年１月）の他に、離散フーリエ変換を利用するものとして防衛大の方式（大西，岡，松井，“ＰＮ系列による画像への透かし署名法”，ＳＣＩＳ’９７２６Ｂ，１９９７年１月）や、離散ウェーブレット変換を利用するものとして三菱、九大の方式（石塚，坂井，櫻井，“ウェーブレット変換を用いた電子透かし技術の安全性と信頼性に関する実験的考察”，ＳＣＩＳ’９７−２６Ｄ，１９９７年１月）などが知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、画像データや音声データを圧縮する処理と、電子透かし情報を埋め込む処理とは各々独立して行われていた。例えば、電子透かし情報を元のデータに埋め込んだ後、この処理が完全に終わった時点で圧縮処理を施していた。そのために、それぞれの処理を実行するための手段は別々に備えられており、この両方の手段を有する装置全体の規模は大きくなってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決するために成されたもので、上記画像データ或いは音声データへの電子透かし情報の埋め込みを効率良く行うことを目的とする。具体的には、画像データ或いは音声データの圧縮処理部と、これらデータへの電子透かし情報の埋め込む処理部との両方を１装置内に効率良く備えることを第１の目的とする。
また、画像データの種類に応じて、最適な方法で上記画像データへの電子透かし情報の埋め込みを行うことを第２の目的とする。
また、画像データ或いは音声データの圧縮処理と、これらデータへの電子透かし情報の埋め込み処理を実行する順番を適切に設定することを第３の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のデータ処理装置は、画像データ及び音声データのうちの少なくとも１つを含むデジタルデータを入力する入力手段と、上記デジタルデータのデータフォーマットを変換する変換手段と、上記変換手段によりデータフォーマットが変換されたデジタルデータを圧縮する圧縮手段と、上記変換手段によりデータフォーマットが変換されたデジタルデータに電子透かし情報を埋め込む埋め込み手段と、上記変換手段から出力されたデジタルデータを上記埋め込み手段に供給するか、または上記埋め込み手段を経由させることなく後段の手段に供給するかを切り替え可能な第１の切り替え手段と、上記第１の切り替え手段から供給されるデジタルデータ、または上記埋め込み手段から供給されるデジタルデータを上記圧縮手段に供給するか、または上記圧縮手段を経由させることなく後段の手段に供給するかを切り替え可能な第２の切り替え手段とを有し、上記変換手段及び上記圧縮手段を使ってデジタルデータを圧縮する第１の動作モード、または上記変換手段及び上記埋め込み手段を使って電子透かし情報をデジタルデータに埋め込む第２の動作モードを含む画像処理モードで動作可能に構成され、上記第１の切り替え手段及び第２の切り替え手段による切り替え動作に応じて、上記第２の動作モードで動作している際には上記デジタルデータに対して電子透かし情報の埋め込み処理のみを行ない、上記第１の動作モードで動作している際には上記デジタルデータに対して圧縮処理のみを行うようにしたことを特徴としている。
【００１１】
本発明のデータ処理方法は、画像データまたは音声データのうちの少なくとも１つを含むデジタルデータを入力する入力処理と、上記入力処理によって入力されたデジタルデータのデータフォーマットを変換する変換処理と、上記変換処理によってデータフォーマットが変換されたデジタルデータを圧縮する圧縮処理と、上記変換処理によってデータフォーマットが変換されたデジタルデータに電子透かし情報を埋め込む電子透かし処理とを行ない、上記データフォーマットが変換されたデジタルデータを圧縮し、上記圧縮したデジタルデータに電子透かし情報を埋め込む動作モードと、上記データフォーマットが変換されたデジタルデータに電子透かし情報を埋め込み、上記電子透かし情報を埋め込んだデジタルデータを圧縮する動作モードとを有することを特徴としている。
【００１２】
本発明の記憶媒体は、画像データまたは音声データのうちの少なくとも１つを含むデジタルデータを入力する入力処理と、上記入力処理によって入力されたデジタルデータのデータフォーマットを変換する変換処理と、上記変換処理によってデータフォーマットが変換されたデジタルデータを圧縮する圧縮処理と、上記変換処理によってデータフォーマットが変換されたデジタルデータに電子透かし情報を埋め込む電子透かし処理とを行ない、上記データフォーマットが変換されたデジタルデータを圧縮し、上記圧縮したデジタルデータに電子透かし情報を埋め込む動作モードと、上記データフォーマットが変換されたデジタルデータに電子透かし情報を埋め込み、上記電子透かし情報を埋め込んだデジタルデータを圧縮する動作モードのいずれかを選択的に行なうデータ処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のデータ処理装置、データ処理方法及び記憶媒体の実施の形態を説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に用いる画像処理装置の概略を示す構成図である。
【００１４】
まず、各部の処理の流れを簡単に説明する。図１において、図中の入力部１０１から入力される画像データｘは、１画素あたり所定のビット数を持つ多値画像データである。本実施の形態においては、１画素は８ビット（２５６階調）で表されるものとする。すなわち、白黒画像である。なお、本実施の形態の方法に限らず、本発明ではＲ．Ｇ．Ｂの各々の８ビットから構成されるカラー多値画像データを各色成分毎に処理する場合等も含む。入力部１０１を介して入力された多値画像データｘは、離散コサイン変換器１０２において、所定の変換処理が施される。
【００１５】
例えば、入力された多値画像データｘを離散コサイン変換器１０２によって離散コサイン変換し、複数の周波数成分に分解することが可能である。離散コサイン変換は、まず、入力された多値画像データｘが表す画像を互いに重ならない複数のブロックに分解し、ブロック単位で変換を行うものである。本実施の形態では、８×８画素を１ブロックとする。また、変換後の係数も８×８個のブロックで表現され、そのうちの最低周波数分に相当する１つは直流成分と呼ばれ、その他の６３個の係数は交流成分と呼ばれる。
【００１６】
離散コサイン変換は、次の式を用いて実行することが可能である。
Xi(u,v)=2/NC(u)C(v)Σu Σvxi(m,n)cos(((2m+1)uπ/(2N))cos(((2n+1)vπ)/(2N)) …（１）
但し、ｐ=0のとき、C(p)=1/ √2 、p ≠0 のとき、C(p)=1である。
【００１７】
例えば、自然画像は、低周波成分の信号を多く持っているため、離散コサイン変換を施すことによって、低周波成分に重要な信号を偏らせることが可能である。よって、後段で低周波成分をできるだけ失わず高周波成分だけに影響が与えられるような処理に対しては画質の劣化が少なくなる。
【００１８】
離散コサイン変換器１０２を用いて変換された後に得られた変換係数（周波数成分）は、切り替え器１０３を介して電子透かし埋め込み器１０４に入力される。この電子透かし埋め込み器１０４は、離散コサイン変換して得られた各変換係数の値を操作することにより、電子透かし情報が埋め込まれた新たな係数を出力するものである。
【００１９】
この離散コサイン変換を利用した電子透かし情報の埋め込み方法の一例として、次のような方式が挙げられる。まず、入力された多値画像データを正方ブロック毎に分割し、各ブロックに離散コサイン変換を施して得られた係数を電子透かし埋め込み器１０４の入力データとして用いる。そして、各ブロックにおいて、それぞれ一つの離散コサイン変換係数（周波数成分）を選択し、この係数に対してのみ以下のように、一つの埋め込みビットを埋め込む。
【００２０】
埋め込まれる係数（周波数成分）は、各ブロックにおいて直流成分（最低周波数成分）を除く成分のうち、比較的低周波成分に相当する係数がランダムに選択される。この選択された係数に対して、特殊な量子化を行うことによって一つの埋め込みビットを埋め込む。
【００２１】
このような透かし情報（埋め込みビット）の埋め込み方法においては、用いられる量子化ステップの大きさが埋め込みの強度に対応する。なお、埋め込みの強度とは、透かし情報の埋め込まれたデータに多少のデータ編集が施された場合にも上記データが透かし情報を失わないでいられるかどうかということである。一例として、以下に示すような規則により、各ブロックにおける１つの係数に電子透かし情報（埋め込みビット）の「０」或いは「１」を埋め込む。すなわち、本実施の形態では各ブロック毎に１ビットの情報が埋め込まれる。
【００２２】
まず、
q=≪s ＿｛u ＿0v＿0 ｝/h≫h …（２）
によって、s ＿｛u ＿0v＿0 ｝を量子化した値ｑを得る。
但し、s ＿｛u ＿0v＿0 ｝は、離散コサイン変換器１０２から入力された係数、ｈは埋め込み強度、≪ｘ≫はｘを越えない最大係数である。
【００２３】
そして、
ｂｉｔ＝０のとき、c=q+ht+q/4
ｂｉｔ＝１のとき、c=q+ht+3q/4 …（３）
但し、ｔは自然数となるｃのうち、s ＿｛u ＿0v＿0 ｝に最も近いｃを求め、透かし情報が埋め込まれた後の係数とする。
【００２４】
この例においては、埋め込まれる係数を特定するための乱数発生器への初期値と、量子化ステップの値が鍵となる。
【００２５】
電子透かし埋め込み器１０４で処理された係数は、続いて画像圧縮器１０６に入力される。画像圧縮器１０６には、元の画像データを離散コサイン変換して得られた変換係数を用いて動作するような種々の圧縮方式の後段の符号化部が含まれる。例えば、ＪＰＥＧ圧縮方式を実行するための量子化器やハフマン符号化器が含まれる。なお、この量子化器は電子透かし埋め込み器１０４の特殊な量子化とは異なる別の量子化を行う。
【００２６】
画像圧縮器１０６内の量子化器によって、入力されてくる各係数に対するレベルを離散値で表現する。また、この量子化において、低周波成分の係数の量子化は多くのビット数で表現するようにし、高周波成分の係数の量子化は少ないビット数で表現するようにする。
【００２７】
以上のように、周波数成分の高低に応じて適当なビット数を選択的に用いて量子化をすることによって、人間の視覚を考慮した効率的な圧縮をすることが可能である。
画像圧縮器１０６内のハフマン符号化器は、エントロピー符号化器のひとつであり、可変長の符号を生成する。具体的には、出現確率の低い入力値には長い符号語を割り当て、出現確率の高い入力値には短い符号語を割り当てることにより、平均符号語長を短くすることができる。
【００２８】
本実施の形態においては、切り替え器１０３を用いて、電子透かし埋め込み器１０４を通過しないようなスイッチング、或いは切り替え器１０５を用いて、画像圧縮器１０６を通過しないようなスイッチングを行うことにより、画像圧縮処理にのみ、或いは電子透かし埋め込み処理のみを行うようにすることも可能である。
【００２９】
図１に示したように、一体型の装置内において電子透かし情報を埋め込む処理と画像圧縮処理において共通に用いられる必要のある離散コサイン変換器１０２を共有することによって、通常は離散コサイン変換器を２つ備える必要があるにも関わらず、本実施の形態では効率的な実装をすることが可能である。特に、これら（埋め込み器１０４、圧縮器１０６、変換器１０２）を一つの画像処理ボード内に分離不可能な状態で一体的に備えることにより回路規模を小さくすることができる。なお、本実施の形態において、電子透かし埋め込み器１０４を画像圧縮器１０６よりも先に配置したが、これらを配置する順序は逆にすることも可能である。
【００３０】
〔第２の実施の形態〕
図２は、本発明の第２の実施の形態を示す画像処理装置の概略である。
まず、各部の処理の流れを簡単に説明する。
図２において、図中の入力部２０１から入力される画像データｘは、１画素あたり所定のビット数を持つ多値画像データである。入力された多値画像データｘは、離散ウェーブレット変換器２０２において、所定の変換処理が施される。
【００３１】
離散ウェーブレット変換器２０２は、入力された多値画像データｘを複数の周波数帯域に分解して得られた変換係数を出力する。この変換処理の詳細については後述する。離散ウェーブレット変換器２０２を用いて変換されることにより得られた後の変換係数は、電子透かし埋め込み器２０４に入力される。
【００３２】
電子透かし埋め込み器２０４は、離散ウェーブレット変換して得られた一部の係数の値を操作することにより、電子透かし情報が埋め込まれた係数を出力する。この電子透かし埋め込み処理については後述する。
【００３３】
電子透かし埋め込み器２０４で処理された係数は、画像圧縮器２０６に入力される。この画像圧縮処理についても後述する。
【００３４】
本実施の形態においては、切り替え器２０３を用いて、電子透かし埋め込み器２０４を通過しないようなスイッチング、或いは切り替え器２０５を用いて、画像圧縮器２０６を通過しないようなスイッチングを行うことにより、画像圧縮処理のみ、或いは電子透かし埋め込み処理のみを行うようにすることも可能である。
【００３５】
図２に示したように、本実施の形態では電子透かし情報を埋め込む処理と画像圧縮処理とを行うデータ処理装置において、共通に用いられる必要のある離散ウェーブレット変換器２０２を共有することによって、通常は離散ウェーブレット変換器を２つ備える必要があるにも関わらず効率的な実装をすることが可能である。
【００３６】
次に、各ブロックの詳細な動作について図３及び図４を用いて説明する。
まず、離散ウェーブレット変換器２０２の詳細な動作について説明する。
離散ウェーブレット変換器２０２は、入力された多値画像データｘに対して離散ウェーブレット変換を施し、複数の周波数帯域（以降サブバンドと称する）に分解する。
【００３７】
図３に、離散ウェーブレット変換を実行するための概略図を示し、図４にこの変換処理により生成されるサブバンドの概念図を示す。
【００３８】
図２において、入力されてくる多値画像データｘは、図３のように水平、垂直各方向について低域通過フィルタＨ０及び高域通過フィルタＨ１を通過し、フィルタを通過する毎にサブサンプリングを行うことにより複数の周波数帯域に分解される。
【００３９】
図４は、横Ｗｂ画素、縦Ｈｂ画素に相当する多値画像データｘに対して、３段階の変換を行った処理結果を示したものである。なお、本実施の形態において、図４に示すブロックのサイズは、ブロック分割器でブロック化された画像の大きさ（Ｗｂ×Ｈｂ）に対応している。
【００４０】
例えば、多値画像データｘに対して低域通過フィルタＨ０、及びサブサンプリングを施した結果ｒは、以下に示す（４）の関係式で表され、高域通過フィルタＨ１、及びサンプリングを施した結果ｄは、（５）の関係式で表される。
【００４１】
r(n)= ≪(x(2n)+x(2n+1)) /2≫  …（４）
d(n)= x(2n+2)-x(2n+3)+≪(-r(n)+r(n+2)+2)/4≫  …（５）
但し、≪x ≫は、ｘを越えない最大の整数である。
【００４２】
図３に示すように、離散ウェーブレット変換器２０２は、このように、フィルタ処理とサブサンプリングを水平方向及び垂直方向に順次繰り返し、入力されてくる各ブロック画像を複数のサブバンドに順次分割していく。
【００４３】
図４は、図３により得られた各サブバンドの名前と、空間的な位置関係を表したものであり、各サブバンド内にはそれに対応する変換係数（周波数成分）が含まれている。
【００４４】
電子透かし埋め込み器２０４は、離散ウェーブレット変換された係数を操作することにより、電子透かしを埋め込む。この際、電子透かしは人間の目には見えにくく、画像圧縮などに対して耐性を持つ必要がある。
【００４５】
電子透かし埋め込み器２０４の埋め込み処理の一例としては、次に記す方式（松井、大西、中村、“ウェーブレット変換における画像への署名データの埋め込み”、信学論Ｄ−Ｉ１，Ｖｏｌ．Ｊ７９−Ｄ−ＩＩ  Ｎｏ．６  ｐｐ．１０１７−１０２４  １９９６年６月）等が考えられる。
【００４６】
この方式では、ウェーブレット変換することによって得られる３種類の多重解像度表現をベクトルで表現し、このベクトルを用いて電子透かし情報を埋め込む場所を特定する。
【００４７】
埋め込みは、選択されたウェーブレット係数の下位数ビットを埋め込み情報で置き変えることによって実現する。画像圧縮器２０６は、離散ウェーブレット変換された係数を用いて圧縮処理を行う種々の圧縮方式が考えられる。
【００４８】
この画像圧縮器２０６の例としては、次に述べるShapiro によるEZW(Jerome M.Shapiro, “Embedded Image Using Zerotrees of Coefficients" IEEE Trans,ON SIGNAL PROCESSING, VOL 41, NO.12,December 1993) や、SaidによるSPIHT 方式（Amir Said,William A.Pearlman,k“A New Fast and Efficient Image Codec Based on Set Partitioning in Hierarchical Trees”,IEEE Int. Symp. on Circuits and  System. IL. May 1993）等の方式が考えられる。
【００４９】
ＥＺＷ方式及びＳＰＩＨＴ方式では、ゼロツリーというデータ構造を利用する。ここで、ゼロツリーとは離散ウェーブレット変換された各サブバンドにおいて同じ空間位置に位置する係数の集合をツリー構造で表現したものである。
【００５０】
このツリー構造において、自然画像を表すウェーブレット変換係数は、より低域サブバンドの係数が無効であるなら、同じツリー構造においてより高域サブバンドの全ての係数は無効であるという性質を用いる。
【００５１】
なお、本実施の形態においては、電子透かし埋め込み方式は先に述べた“松井”らの方式、及び画像圧縮装置の例であるＥＺＷ方式及びＳＰＩＨＴ方式に限定されるものではなく、離散ウェーブレット変換を用いて電子透かし情報を埋め込む装置及び画像圧縮装置であれば、本実施の形態に適用することが可能である。また、第１の実施の形態と同様に、本実施の形態において、電子透かし埋め込み器と画像圧縮器の配置順序は、逆に配置することも可能である。
【００５２】
〔第３の実施の形態〕
図５は、本発明の第３の実施の形態に用いる画像処理装置の概略図である。本実施の形態においては、第１の実施の形態における離散コサイン変換器１０２、或いは第２の実施の形態における離散ウェーブレット変換器２０２を画像変換器５０２に置き換えたものである。その他の構成要素である入力部５０１は、図１の入力部１０１に対応し、切り替え器５０３は切り替え器１０３に対応する。また、電子透かし埋め込み器５０４は電子透かし埋め込み器１０４に対応し、切り替え器５０５は切り替え器１０５に対応し、画像圧縮器５０６は画像圧縮器１０６に対応する。
【００５３】
上記画像変換器５０２には、離散コサイン変換器及び離散ウェーブレット変換器だけでなく、それ以外の種々の変換器を用いることができる。この画像変換器５０２が、その後に配置される画像圧縮器５０６と組み合わせて入力多値画像データｘの符号化を行う時、画像処理装置全体の規模が大きくなってしまうこと、及び回路の使用効率が悪い等の問題を解決することが可能である。この画像変換器５０２としては、離散フーリエ変換器、及び予測符号化器を含む種々の変換器が適用可能である。
【００５４】
〔第４の実施の形態〕
図６は、本発明の第４の実施の形態に用いる画像処理装置の概略を示す構成図である。図６において、図中の入力部６０１から入力される画像データは、１画素辺り所定のビット数を持つ多値画像データである。
【００５５】
この入力された画像データは、Ｍ値で表現されるべき画像データとＮ＜ＭなるＮ値で表現されるべき画像データとが混在しているものである。
Ｍ値で表現されるべき画像データの例としては、多値表現に適した写真、絵画等を示す画像データが挙げられ、これは通常１画素あたり８ビットの深さを持つ２５６階調で表現される。
【００５６】
また、Ｎ＜ＭなるＮ値で表現されるべき画像データの例としては、２値表現するべき文字、線画等を示す画像データが挙げられ、これは通常１画素あたり１ビットの深さを持つ２階調で表現される。
【００５７】
よって、本実施の形態では、これらの画像が混在している画像を示す画像データ中に、多値及び２値の画像データの持つ特徴を利用して電子透かし情報を埋め込むために、前者の画像は多値画像データとして電子透かし情報を埋め込み、後者の画像は２値画像データとして電子透かし情報を埋め込むことにより画像全体に効率的に電子透かし情報を埋め込むようにしている。
【００５８】
次に、各ブロックの詳細について述べる。
ブロック分割器６０２は、入力された多値画像データ（横Ｗ画素×縦Ｈ画素）を所定の大きさのブロックに分割し、上記分割したブロック単位で多値画像データを順次出力するようにしている。ここでは、図７に示すように、横Ｈｂ画素、縦Ｗｂ画素の矩形領域毎に分割された多値画像データが出力されるものとする。
【００５９】
判別器６０７では、入力された多値画像データの各ビットを調べ、この多値画像データが２値画像（文字、線画等）として表現されるべきものであるか、多値画像（写真、絵画等の自然画像）として表現されるべきものであるかを判別する。
【００６０】
図８は、判別器６０７の動作を示す概念図である。入力された画像データは比較器８０１により基準値と比較され、その結果はカウンタアレイ８０２に入力される。
【００６１】
ここで、比較器８０１の各基準値は、入力される多値画像データの画素値に対応しており、その数Ｌは多値画像データに対して予想できる最大レベル数（例えば、２５６）と等しく設定されている。
【００６２】
比較器８０１は、入力された画像データの結果が各参照値と等しい場合に１を出力し、その結果はカウンタアレイ８０２の該当するカウンタへの入力となる。
【００６３】
一方、比較器８０１へ入力された画像データは画素毎にカウントされ、当該ブロック内の画素の全てが比較処理された時点でカウンタアレイ８０２の内容は判別部８０３に出力され、かつカウンタアレイ８０２の内容はリセットされる。
【００６４】
判別部８０３は各カウンタＣ（ｉ）の内容を走査して、
ｃ（ｉ）≠０（ｉ＝０．．．Ｌ−１）  …（６）
であるカウンタの数ＮＣをカウントし、
ＮＣ＝２  …（７）
の場合には、この画像データは２値画像として表現されるべきものであると判別する。
【００６５】
また、ＮＣ＞２  …（８）
の場合には、この画像データは多値画像として表現されるべきものであると判別する。
【００６６】
この判別結果は、切換え器６０３に出力される。切換え器６０３は、判別器８０３から入力された判別結果に基づいて、入力される多値画像データが多値画像として表現されるべきものであれば、それを離散ウェーブレット変換器６０４に出力するように切り換える。また、入力される多値画像データｘが２値画像として表現されるべきものであれば、それを予測変換器６０８に出力するように切り換える。
【００６７】
その後、多値画像であると判断されたブロックは離散ウェーブレット変換器６０４によって離散ウェーブレット変換が施され、電子透かし埋め込み器６０５を用いて電子透かし情報を埋め込む処理が実施される。次に、画像圧縮器６０６により量子化処理及びエントロピー符号化処理が施されることにより画像圧縮処理が実施され、合成器６１１へ与えられる。
【００６８】
一方、２値画像であると判断されたブロックは予測変換器６０８によって予測符号化が施され、次に、電子透かし埋め込み器６０９によって電子透かし情報を埋め込む処理が実施される。その後、画像圧縮器６１０によって量子化処理及びエントロピー符号化処理が施されることにより画像圧縮処理が実施され、合成器６１１へ与えられる。
【００６９】
合成器６１１では、多値画像であると判断されたブロック及び２値画像であると判断されたブロックを１画面分の原画像における各ブロックの位置と対応する位置に配置し、電子透かし処理及び画像圧縮処理が施された１画面分の画像を生成する。
【００７０】
なお、本発明は、本実施の形態で説明した離散ウェーブレット変換器６０４と予測変換器６０８との組み合わせに限定するものではない。例えば、図９に示すような第１の実施の形態及び第２の実施の形態及び第３の実施の形態で説明したような方法を組み合わせるような方法も本発明の範疇に含まれる。以下の場合の構成の一例を説明する。
【００７１】
図９において、９０１は入力部、９０２はブロック分割器、９０３は判別器、９０４は切り替え器、９０５は画像変換器、９０６は電子透かし埋め込み器、９０７は画像圧縮器、９０８は切り替え器、９０９は合成器である。図９中の各データ経路に各実施の形態の画像変換器、判別器、電子透かし埋め込み器、画像圧縮器を適用する。これらの組み合わせを１画面分の画像或いは各ブロックに応じて適応的に切り替えることによって、効率的な電子透かし情報の埋め込み処理及び画像圧縮処理を実現することができる。
【００７２】
〔第５の実施の形態〕
図１０は、本発明の第５の実施の形態に用いる画像処理装置の概略構成を示す構成図である。
最初に、各部の処理の流れを説明する。
図１０において、図中の入力部１００１から入力される画像データｘは、１画素あたり所定のビット数を持つ多値画像データである（本実施の形態では、１画素８ビットとする）。
入力部１００１を介して入力された多値画像データｘは、画像変換器１００２へ入力される。画像変換器１００２の例として、離散ウェーブレット変換、離散コサイン変換、離散フーリエ変換などが適用可能である。
【００７３】
画像変換器１００２からの出力は、切り替え器１００３へ入力される。この切り替え器１００３を用いることによって、電子透かし情報埋め込み処理及び画像圧縮処理の順序を任意に選択することが可能である。
【００７４】
切り替え器１００３からの出力は、電子透かし埋め込み器１００４、或いは画像圧縮器１００５へ入力される。それぞれの処理は、前述したような、離散コサイン変換及び離散ウェーブレット変換を用いるものなどが適用可能である。
【００７５】
その後、電子透かし埋め込み器１００４からの出力は画像圧縮器１００５及び切り替え器１００６へ、画像圧縮器１００４からの出力は電子透かし埋め込み器１００４、および切り替え器１００６へ入力される。それぞれの出力は、切り替え器１００３からの信号によって制御されている切り替え器１００６によって適応的に切り替えられて出力される。
【００７６】
例えば、画像変換器１００２からの出力は、切り替え器１００３を経て、電子透かし埋め込み器１００４に与えられ、この電子透かし埋め込み器１００４において電子透かし情報が埋め込まれる。その後、画像圧縮器１００５において量子化処理とエントロピー符号化処理が施されることにより画像圧縮処理が実行され、符号化データが切り替え器１００６を経て出力される。
【００７７】
一方、切り替え器１００３から画像圧縮器１００５に与えられた場合は、ここで画像圧縮処理が施され、その後電子透かし埋め込み器１００４において電子透かし情報が埋め込まれ、切り替え器１００６を経て出力される。
【００７８】
また、画像変換器１００２からの出力は、切り替え器１００３を経て、画像圧縮器１００５に与えられ、ここで画像圧縮処理が施された後、切り替え器１００６を経て出力されるようにすることができる。
【００７９】
また、画像変換器１００２からの出力を、切り替え器１００３を経て電子透かし埋め込み器１００４に出力し、ここで電子透かし情報を埋め込んだ後で、切り替え器１００６を経て出力することもできる。
【００８０】
このように、本実施の形態の画像処理装置を用いることによって、電子透かし情報埋め込み処理及び画像圧縮処理を任意の順序で選択的に実施することが可能である。
更に、本実施の形態は、図９に示したような装置において画像変換器、画像圧縮器、電子透かし埋め込み器の配置を、図１０に示すような装置に置き換えることによって、種々の画像変換器を用いて実施することが可能である。
【００８１】
〔第６の実施の形態〕
図１１及び図１２は、本発明の第６の実施の形態に用いる画像処理装置の概略図である。
本実施の形態のデータ処理装置は、上述した各実施の形態においてメディアプロセッサを適用した例である。メディアプロセッサとは、その内部構造を画像処理と通信処理に最適化したプログラム可能なディジタル信号処理プロセサである。
【００８２】
メディアプロセッサを用いることにより、同時に処理できる演算の並列度は高められ、大量のデータを同時に処理することが可能である。
【００８３】
更に、メディアプロセッサの処理はプログラムによって既述されているため、メディアプロセッサの処理を変更したい場合は、プログラムを書き換えることにより、容易に且つ柔軟に対応することが可能である。
【００８４】
メディアプロセッサに採用されている設計技術には、同一演算の処理性能を向上させる並列化技術、複数の異なる演算の処理性能を向上させる並列化技術、特定演算の効率を向上するための専用化技術と大きく３つが挙げられる。
【００８５】
本実施の形態で使用される画像変換器で用いられる離散コサイン変換、離散フーリエ変換、離散ウェーブレット変換などの処理は、積和演算のような単純な演算を繰り返すものであり、メディアプロセッサに採用されている設計技術を十分に活用することが可能である。
【００８６】
図１１は、本実施の形態の画像処理装置をメディアプロセッサを用いて構成した例を示す構成図である。メディアプロセッサを用いて、電子透かし埋め込み器と画像圧縮器の切り替え動作をプログラムによって記述することによって高速で且つ柔軟性の高い装置を実現することが可能である。
【００８７】
更に、上述の電子透かし埋め込み器１１０４と画像圧縮器１１０５の機能を含む切り替え可能なメディアプロセッサを並列に配置すること、或いは図１２に示すように、これらを並列に配置した構成全体を一つのメディアプロセッサを用いて実現することで、装置全体の簡素化、高速化、及び柔軟性の向上を図ることが可能である。
【００８８】
なお、図１１において、１１０１は入力部、１１０２は画像変換器、１１０３は切り替え器、１１０４は電子透かし埋め込み器、１１０５は画像圧縮器、１１０６は切り替え器である。
【００８９】
また、図１２において、１２０１は入力部、１２０２はブロック分割器、１２０３は判別器、１２０４は切り替え器、１２０５は画像変換器、１２０６は電子透かし埋め込み器、１２０７は画像圧縮器、１２０８は切り替え器、１２０９はメディアプロセッサ、１２１０は合成器である。
【００９０】
ここで、必ずしも画像処理装置全体をひとつのメディアプロセッサによって実現する必要はなく、画像処理装置の一部をメディアプロセッサによって実現した場合、複数のメディアプロセッサを用いて時分割に処理する場合も本発明の範疇に含まれる。なお、本発明ではこのメディアプロセッサを各実施の形態における変換手段、圧縮手段、埋め込み手段、判別器等の少なくとも一部に適用される全ての場合に応用できる。
【００９１】
（本発明の他の実施形態）
本発明は上記実施の形態を実現するための装置、方法及び実施の形態で説明した方法を組み合わせて行う方法のみに限定されるものではなく、上記システムまたは装置内のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に、上記実施の形態を実現するためのソフトウエアのプログラムコードを供給し、このプログラムコードに従って上記システムあるいは装置のコンピュータが上記各種デバイスを動作させることにより上記実施の形態を実現する場合も本発明の範疇に含まれる。
【００９２】
またこの場合、前記ソフトウエアのプログラムコード自体が上記実施の機能を実現することにより、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、具体的には上記プログラムコードを格納した記憶媒体は本発明の範疇に含まれる。
【００９３】
このようなプログラムコードを格納する記憶媒体としては、例えばフロッピ−ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００９４】
また、上記コンピュータが、供給されたプログラムコードのみに従って各種デバイスを制御することにより、上記実施の形態の機能が実現される場合だけではなく、上記プログラムコードがコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）、あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上記実施の形態が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の範疇に含まれる。
【００９５】
更に、この供給されたプログラムコードが、コンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能格納ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上記実施の形態が実現される場合も本発明の範疇に含まれる。
【００９６】
なお、上述した実施の形態においては画像データを処理する場合について詳細に説明したが、音声データを処理する場合にも本発明を良好に適用することができる。また、上述した実施の形態では、主に静止画像を符号化或いは静止画像に透かし情報を埋め込み場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば上記静止画像を、動画像を構成する複数フレームの１つと考えて、各フレームに対して上述の実施の形態を適用すれば、動画像を符号化或いはこの動画像に透かし情報を埋め込んだことになる。本発明はこのような場合も含む。
【００９７】
【発明の効果】
本発明は上述したように、本発明によれば、入力データを、圧縮処理及び／または電子透かし情報埋め込み処理する際に、上記入力データを圧縮処理する圧縮処理手段の一部の回路と、上記入力データに電子透かし情報埋め込み処理を施す埋め込み処理手段の一部の回路とを一つの装置内において共用するようにしたので、例えば、電子透かし埋め込み器で用いられる変換器と、圧縮処理手段で用いられる変換器とを共有することができ、処理装置全体を効率的に実装することが可能となり、回路規模を増大させることなくマルチメディアデータ処理装置を構成することができる。特に、各実施の形態において、圧縮処理手段と埋め込み処理手段とを一つの画像処理ボード内に分離不可能な状態で一体的に配置することにより、回路規模を大幅に小さくすることができる。
【００９８】
また、本発明の他の特徴によれば、入力画像データに適したデータ処理を行うことができるので、多値画像として処理される部分及び２値画像として処理される部分が混在しているような一般的な画像を処理するに際し、それぞれの特徴を生かした電子透かし情報埋め込み処理及びデータ圧縮処理を行うことができ、画質を良好に保った処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に適用される装置のブロック図である。
【図２】第２の実施の形態に適用される装置のブロック図である。
【図３】離散ウェーブレット変換を説明するための図である。
【図４】離散ウェーブレット変換器で得られるサブバンドの概念図である。
【図５】第３の実施の形態に適用される装置のブロック図である。
【図６】第４の実施の形態に適用される装置のブロック図である。
【図７】ブロック分割器の概要を説明する図である。
【図８】判別器の概要を説明する図である。
【図９】複数の実施の形態を組み合わせた場合を説明する図である。
【図１０】第５の実施の形態に適用される装置のブロック図である。
【図１１】図１０のブロックをメディアプロセッサで構成した際の様子を示すブロック図である。
【図１２】図９のブロックをメディアプロセッサで構成した際の様子を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１  入力部
１０２  離散コサイン変換器
１０３  切り替え器
１０４  電子透かし埋め込み器
１０５  切り替え器
１０６  画像圧縮器
Ｘ  入力画像データ
【図１】
0003673664.tif 000002
【図２】
0003673664.tif 000003
【図３】
0003673664.tif 000004
【図４】
0003673664.tif 000005
【図５】
0003673664.tif 000006
【図６】
0003673664.tif 000007
【図７】
0003673664.tif 000008
【図８】
0003673664.tif 000009
【図９】
0003673664.tif 000010
【図１０】
0003673664.tif 000011
【図１１】
0003673664.tif 000012
【図１２】
0003673664.tif 000013