(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透かし情報埋め込み装置において，
画像にドットパターンを重ね合わせて透かし入り画像を作成する透かし入り画像合成部を備え，
前記ドットパターンは，所定の方向に所定の間隔でドットが配置され，前記ドットの輝度値を振幅とし，前記所定の方向と垂直な方向を伝播方向とするものであり，
前記ドットの方向及び／又は間隔を変化させたドットパターンを複数用意し，前記ドットパターンを組み合わせて配置することにより，特定の機密を表す機密情報が与えられることを特徴とする，透かし情報埋め込み装置。
【請求項２】
１つの前記ドットパターンに対して１つのシンボルを与え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。
【請求項３】
複数の前記ドットパターンの配置の組み合わせに対して１つのシンボルを与え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。
【請求項４】
前記シンボルは，前記機密情報の一部を成すシンボルと，前記機密情報とは無関係のシンボルとからなることを特徴とする，請求項２または３に記載の透かし情報埋め込み装置。
【請求項５】
さらに，前記透かし入り画像を紙に出力する出力デバイスを備え，
前記機密情報は，前記出力デバイスが出力する紙上の任意の範囲内に繰り返し埋め込まれることを特徴とする，請求項１，２，３または４のいずれかに記載の透かし情報埋め込み装置。
【請求項６】
さらに，前記透かし入り画像を紙に出力する出力デバイスを備え，
前記機密情報は，前記出力デバイスが出力する紙上の一部または全面に繰り返し埋め込まれることを特徴とする，請求項１，２，３または４のいずれかに記載の透かし情報埋め込み装置。
【請求項７】
透かし情報検出装置において，
画像と複数種類のドットパターンが埋め込まれた透かし画像とが重ね合わされて作成された透かし入り画像から，前記透かし画像を検出する透かし検出部を備え，
前記ドットパターンは，所定の方向に所定の間隔でドットが配置され，前記ドットの輝度値を振幅とし，前記所定の方向と垂直な方向を伝播方向とするものであり，
前記ドットの方向及び／又は間隔を変化させたドットパターンを複数用意し，前記ドットパターンを組み合わせて配置することにより，特定の機密を表す機密情報が与えられたものであり，
前記透かし検出部は，前記ドットパターンと同じ方向と間隔を持つ，前記ドットパターンと同数の二次元ウェーブレットフィルタを備え，前記透かし入り画像に対し，マッチングを行うことにより，前記透かし画像を検出することを特徴とする，透かし情報検出装置。
【請求項８】
さらに，紙に印刷された透かし入り画像を読み取る入力デバイスを備え，
前記透かし検出部は，前記入力デバイスで読み取った透かし入り画像に対し，マッチングを行うことにより，前記透かし画像を検出することを特徴とする，請求項７に記載の透かし情報検出装置。
【請求項９】
前記透かし入り画像中の任意の領域と前記複数の二次元ウェーブレットフィルタとのコンボリューションを計算し，コンボリューションが最大となる前記二次元ウェーブレットフィルタに対応する前記ドットパターンが前記領域に埋め込まれていると判断することを特徴とする，請求項７または８に記載の透かし情報検出装置。
【請求項１０】
前記透かし入り画像中の任意の領域と任意の前記二次元ウェーブレットフィルタとのコンボリューションが一定の閾値を超えた場合，前記領域には該二次元ウェーブレットフィルタに対応する前記ドットパターンが埋め込まれていると判断することを特徴とする，請求項７または８に記載の透かし情報検出装置。
【請求項１１】
前記機密情報は，前記入力デバイスに入力される紙上の任意の範囲内または全面に繰り返し埋め込まれており，
前記透かし入り画像中において同じ符号ビットに対応する位置におけるすべての信号検出フィルタとのコンボリューションを前記複数の二次元ウェーブレットフィルタごとに埋め込み時の繰り返し回数と同じだけ加算し，その加算値が最も大きい前記二次元ウェーブレットフィルタに対応する前記ドットパターンが埋め込まれているものと判断することを特徴とする，請求項７または８に記載の透かし情報検出装置。
【請求項１２】
前記二次元ウェーブレットフィルタは，ガボールフィルタであることを特徴とする，請求項７，８，９，１０または１１のいずれかに記載の透かし情報検出装置。
【請求項１３】
前記複数種類のドットパターンをどのような埋め込みパターンで配置するかを選択するパターン判定部をさらに備えたことを特徴とする，請求項１，２，３，４または５のいずれかに記載の透かし情報埋め込み装置。
【請求項１４】
前記パターン判定部は，
前記ドットパターンの埋め込みパターンを２以上変更して前記ドットパターンの仮配置を行い，
前記画像と前記透かし画像とを重ね合わせても検出が可能な前記ドットパターンの数（有効ドットパターン数）に応じて，前記埋め込みパターンを選択することを特徴とする，請求項１３に記載の透かし情報埋め込み装置。
【請求項１５】
前記パターン判定部は，
前記仮配置を行った２以上の各埋め込みパターンについて，前記各ドットパターンの前記有効ドットパターン数の分散を算出し，分散が最も小さい前記埋め込みパターンを選択することを特徴とする，請求項１４に記載の透かし情報埋め込み装置。
【請求項１６】
前記パターン判定部が選択した前記埋め込みパターンに関する情報は，前記透かし入り画像にヘッダ情報として埋め込まれることを特徴とする，請求項１３，１４または１５のいずれかに記載の透かし情報埋め込み装置。
【請求項１７】
前記パターン判定部が選択した前記埋め込みパターンに関する情報は，暗号化されて前記透かし入り画像にヘッダ情報として埋め込まれることを特徴とする，請求項１６に記載の透かし情報埋め込み装置。
【請求項１８】
前記パターン判定部は，
前記画像を領域分割し，各分割領域ごとに最適な前記埋め込みパターンを選択することを特徴とする，請求項１３，１４，１５，１６または１７のいずれかに記載の透かし情報埋め込み装置。
【請求項１９】
前記パターン判定部は，
前記画像に対して特性認識処理を行い，前記画像の特性に応じた領域分割を行うことを特徴とする，請求項１８に記載の透かし情報埋め込み装置。
【請求項２０】
前記パターン判定部は，前記画像に対する特性認識処理の結果，前記ドットパターンを実質的に配置できない分割領域には，前記ドットパターンの配置を行わず，
前記ドットパターンの配置を行わない分割領域に関する情報は，前記透かし入り画像にヘッダ情報として埋め込まれることを特徴とする，請求項１９に記載の透かし情報埋め込み装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，文書画像に対して文字以外の形式で秘密情報を付加する方法と，印刷された秘密情報入り文書から秘密情報を検出する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像や文書データなどにコピー・偽造防止のための情報や機密情報を人の目には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り，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りコピーされることを防ぐために，文字以外の視覚的に目障りではない形式でかつ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】
印刷物として最も広く利用される白黒の二値の文書に対する情報埋め込み方法としては，以下のような技術が知られている。
【０００４】
［１］特開２００１−７８００６「白黒２値文書画像への透かし情報埋め込み・検出方法及びその装置」
任意の文字列を囲む最小矩形をいくつかのブロックに分割し，それらを２つのグループ（グループ１，グループ２）に分ける（グループの数は３つ以上でも良い）。例えば信号が１の場合はグループ１のブロック中の特徴量を増やしグループ２の各ブロック中の特徴量を減らす。信号が０の場合は逆の操作を行う。ブロック中の特徴量は，文字領域の画素数や文字の太さ，ブロックを垂直にスキャンして最初に文字領域にぶつかる点までの距離などである。
【０００５】
［２］特開２００１−５３９５４「情報埋め込み装置，情報読み出し装置，電子透かしシステム，情報埋め込み方法，情報読み出し方法及び記録媒体」
１つの文字を囲む最小矩形の幅と高さをその文字に対する特徴量として定め，２つ以上の文字間での特徴量の大小関係の分類パターンによりシンボルを表わすものとする。例えば３つの文字からは６つの特徴量が定義でき，これらの大小関係のパターンの組合わせを列挙し，これらの組合わせを２つのグルーブに分類し，それぞれにシンボルを与える。埋め込む情報が“０”であって，これを表わすために選択された文字の特徴量の組合わせパターンが“１”であった場合，６つの特徴量のうちいずれかを文字領域を膨らませるなどして変化させる。変化させるパターンは変化量が最小となるように選択する。
【０００６】
［３］特開平９−１７９４９４「機密情報記録方法」
４００ｄｐｉ以上のプリンタで印刷されることを想定する。情報を数値化し，基準点マークと位置判別マークとの距離（ドット数）により情報の表現を行う。
【０００７】
［４］特願平１０−２００７４３「文書処理装置」
万線スクリーン（細かい平行線で構成された特殊スクリーン）のスクリーン線を後方に移動させるかどうかにより情報を表現する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記公知技術［１］，［２］では，文書画像の文字を構成する画素や文字間隔・行間隔に対する変更を伴うためフォントやレイアウトの変更が発生する。加えて，上記公知技術［３］，［４］においても，検出時には，スキャナ等の入力機器から読み取った入力画像の１画素単位の精密な検出処理が必要となるため，紙面の汚れや印刷時や読み取り時に雑音が付加された場合などには情報検出精度に大きな影響を与える。
【０００９】
このように，上記公知技術［１］〜［４］では，印刷された文書をスキャナなどの入力装置によって再びコンピュータに入力して埋め込まれた秘密情報を検出する場合に，印刷書類の汚れや入力の際に発生する回転などの画像変形が原因で，入力画像に多くの雑音成分が含まれるため，正確に秘密情報を取り出すことが困難であるという問題点があった。
【００１０】
本発明は，従来の透かし情報埋め込み／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，本発明の目的は，正確に秘密情報を取り出すことの可能な，新規かつ改良された透かし情報埋め込み装置，及び，透かし情報検出装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，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，画像にドットパターンを重ね合わせて透かし入り画像を作成する透かし入り画像合成部を備えている。
【００１２】
そして，前記ドットパターンは複数種類有り，規則正しく配置され，その中の少なくとも一種類のドットパターンは特定の機密を表す機密情報が与えられることを特徴としている。
【００１３】
また，ドットの配列によって波の方向及び／又は波長を変化させたドットパターンを複数用意し，１つの前記ドットパターンに対して１つのシンボルを与え，前記ドットパターンを組み合わせて配置することにより，前記機密情報が与えられるように構成してもよい。
【００１４】
前記シンボルは，前記機密情報の一部を成す有効なシンボルと，前記機密情報とは無関係の無効なシンボルとからなるように構成してもよい。
【００１５】
あるいは，ドットの配列によって波の方向及び／又は波長を変化させたドットパターンを複数用意し，１つの前記ドットパターンの配置の組み合わせに対して１つのシンボルを与え，前記ドットパターンの配置の組み合わせを組み合わせて配置することにより，前記機密情報が与えられるようにすることも可能である。
【００１６】
さらに，前記透かし入り画像を紙に出力する出力デバイスを備え，前記機密情報は，前記出力デバイスが出力する紙上の任意の範囲内に，あるいは全面に，繰り返し埋め込むようにしてもよい。
【００１７】
上記課題を解決するため，本発明の第２の観点によれば，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，画像と複数種類のドットパターンが埋め込まれた透かし画像とが重ね合わされて作成された透かし入り画像から，前記透かし画像を検出する透かし検出部を備えている。
【００１８】
そして，前記透かし検出部は，透かし画像と同じ複数種類のドットパターンを抽出するフィルタを備え，前記透かし入り画像に対し，マッチングを行うことにより，前記透かし画像を検出することを特徴としている。
【００１９】
さらに，紙に印刷された透かし入り画像を読み取る入力デバイスを備え，前記透かし検出部は，前記入力デバイスで読み取った透かし入り画像に対し，マッチングを行うことにより，前記透かし画像を検出するようにしてもよい。
【００２０】
また，前記透かし画像は，ドットの配列によって波の方向及び／又は波長を変化させたドットパターンを複数用意し，１つの前記ドットパターンに対して１つのシンボルを与え，前記ドットパターンを組み合わせて配置することにより，機密情報が与えられたものであり，前記フィルタは，前記ドットパターンと同じ波の方向と波長を持つ，前記ドットパターンと同数の二次元ウェーブレットフィルタからなるように構成してもよい。二次元ウェーブレットフィルタの一例として，ガボールフィルタを用いることができる。
【００２１】
かかる場合，前記透かし入り画像中の任意の領域と前記複数の二次元ウェーブレットフィルタとのコンボリューション（たたみこみ積分）を計算し，コンボリューションが最大となる前記二次元ウェーブレットフィルタに対応する前記ドットパターンが前記領域に埋め込まれていると判断することが可能である。
【００２２】
また，前記透かし入り画像中の任意の領域と任意の前記二次元ウェーブレットフィルタとのコンボリューションが一定の閾値を超えた場合，前記領域には該二次元ウェーブレットフィルタに対応する前記ドットパターンが埋め込まれていると判断することも可能である。
【００２３】
また，前記機密情報が，前記入力デバイスに入力される紙上の任意の範囲内または全面に繰り返し埋め込まれている場合には，前記透かし入り画像中において同じ符号ビットに対応する位置におけるすべての信号検出フィルタとのコンボリューションを前記複数の二次元ウェーブレットフィルタごとに埋め込み時の繰り返し回数と同じだけ加算し，その加算値が最も大きい前記二次元ウェーブレットフィルタに対応する前記ドットパターンが埋め込まれているものと判断することが可能である。
【００２４】
また，本発明の他の観点によれば，上記の透かし情報埋め込み装置の応用例として，以下の透かし情報埋め込み装置が提供される。この透かし埋め込み装置は，上記透かし情報埋め込み装置の構成要素に加え，さらに，前記複数種類のドットパターンをどのような埋め込みパターンで配置するかを選択するパターン判定部を備えたことを特徴とする。
【００２５】
前記パターン判定部は，実際に前記ドットパターンを配置する前に，前記ドットパターンの埋め込みパターンをいくつか（例えば，２以上）変更して前記ドットパターンの仮配置を行い，前記画像と前記透かし画像とを重ね合わせても検出が可能な前記ドットパターンの数（以下，有効ドットパターン数と称する）に応じて，前記埋め込みパターンを選択することが可能である。
【００２６】
より具体的には，前記仮配置を行った各埋め込みパターンについて，前記各ドットパターンの前記有効ドットパターン数の分散を算出し，分散が最も小さい前記埋め込みパターンを選択することが可能である。なお，分散の代わりに標準偏差を算出し，標準偏差が最も小さい前記埋め込みパターンを選択することも可能である。
【００２７】
前記パターン判定部が選択した前記埋め込みパターンに関する情報は，前記透かし入り画像にヘッダ情報として埋め込むことが可能である。この際，その埋め込みパターンに関する情報を第三者に秘密にするために暗号化するようにすれば，埋め込みパターンを知っている者だけが埋め込まれた透かし情報を復元することが可能である。
【００２８】
前記画像を領域分割し，各分割領域ごとに最適な前記埋め込みパターンを選択することも可能である。領域分割の一例として，前記画像に対して，ＯＣＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒ  Ｒｅａｄｅｒ：光学式文字読み取り装置）を用いて文字や表などの解析処理（特性認識処理）を行い，前記画像の特性に応じた領域分割を行うことが可能である。
【００２９】
画像に対する特性認識処理の結果，ドットパターン（透かし情報）を実質的にほとんど埋め込めない領域（例えば，図の領域）があることが分かる場合がある。このような分割領域には，前記ドットパターンの配置を行わないことも可能である。そして，前記ドットパターンの配置を行わない分割領域に関する情報を，前記透かし入り画像にヘッダ情報として埋め込むようにすれば，透かし情報の検出時に，その分割領域からは透かし情報の検出を行わずに済み，検出効率の向上を図ることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
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，及び，透かし情報検出装置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。
【００３１】
（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。
【００３２】
（透かし情報埋め込み装置１０）
透かし情報埋め込み装置１０は，文書データと文書に埋め込む機密情報をもとに文書画像を構成し，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１０は，図１に示したように，文書画像形成部１１と，透かし画像形成部１２と，透かし入り文書画像合成部１３と，出力デバイス１４とにより構成されている。文書データ１５は文書作成ツール等により作成されたデータである。機密情報１６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。
【００３３】
文書画像形成部１１では，文書データ１５を紙面に印刷した状態の画像が作成される。具体的には，文書画像中の白画素領域は何も印刷されない部分であり，黒画素領域は黒の塗料が塗布される部分である。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，カラー（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。
【００３４】
透かし画像形成部１２は，機密情報１６をディジタル化して数値に変換したものをＮ元符号化（Ｎは２以上）し，符号語の各シンボルをあらかじめ用意した信号に割り当てる。信号は任意の大きさの矩形領域中にドットを配列することにより任意の方向と波長を持つ波を表現し，波の方向や波長に対してシンボルを割り当てたものである。透かし画像は，これらの信号がある規則に従って画像上に配置されたものである。
【００３５】
透かし入り文書画像合成部１３は，文書画像と透かし画像を重ね合わせて透かし入りの文書画像を作成する。また，出力デバイス１４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，文書画像形成部１１，透かし画像形成部１２，透かし入り文書画像合成部１３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良い。
【００３６】
印刷文書２０は，元の文書データ１５に対して機密情報１６を埋め込んで印刷されたものであり，物理的に保管・管理される。
【００３７】
（透かし情報検出装置３０）
透かし情報検出装置３０は，紙媒体に印刷されている文書を画像として取り込み，埋め込まれている機密情報を復元する装置である。透かし情報検出装置３０は，図１に示したように，入力デバイス３１と，透かし検出部３２とにより構成されている。
【００３８】
入力デバイス３１は，スキャナなどの入力装置であり，紙に印刷された文書２０を多値階調のグレイ画像として計算機に取り込む。また，透かし検出部３２は，入力画像に対してフィルタ処理を行い，埋め込まれた信号を検出する。検出された信号からシンボルを復元し，埋め込まれた機密情報を取り出す。
【００３９】
以上のように構成される透かし情報埋め込み装置１０及び透かし情報検出装置３０の動作について説明する。まず，図１〜図１１を参照しながら，透かし情報埋め込み装置１０の動作について説明する。
【００４０】
（文書画像形成部１１）
文書データ１５はフォント情報やレイアウト情報を含むデータであり，ワープロソフト等で作成されるものとする。文書画像形成部１１は，この文書データ１５を基に，文書が紙に印刷された状態の画像をページごとに作成する。この文書画像は白黒の二値画像であり，画像上で白い画素（値が１の画素）は背景であり，黒い画素（値が０の画素）は文字領域（インクが塗布される領域）であるものとする。
【００４１】
（透かし画像形成部１２）
機密情報１６は文字，音声，画像などの各種データであり，透かし画像形成部ではこの情報から文書画像の背景として重ね合わせる透かし画像を作成する。
【００４２】
図２は，透かし画像形成部１２の処理の流れを示す流れ図である。
まず，機密情報１６をＮ元符号に変換する（ステップＳ１０１）。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Ｓ１０１で生成される符号は２元符号であり，０と１のビット列で表現されるものとする。このステップＳ１０１ではデータをそのまま符号化しても良いし，データを暗号化したものを符号化しても良い。
【００４３】
次いで，符号語の各シンボルに対して透かし信号を割り当てる（ステップＳ１０２）。透かし信号とはドット（黒画素）の配列によって任意の波長と方向を持つ波を表現したものである。透かし信号については，さらに後述する。
【００４４】
さらに，符号化されたデータのビット列に対応する信号ユニットを透かし画像上に配置する（ステップＳ１０３）。
【００４５】
上記ステップＳ１０２において，符号語の各シンボルに対して割り当てる透かし信号について説明する。図３は透かし信号の一例を示す説明図である。
【００４６】
透かし信号の幅と高さをそれぞれＳｗ，Ｓｈとする。ＳｗとＳｈは異なっていても良いが，本実施の形態では説明を容易にするためＳｗ＝Ｓｈとする。長さの単位は画素数であり，図３の例ではＳｗ＝Ｓｈ＝１２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り，例えば透かし画像が６００ｄｐｉ（ｄｏｔ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ：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の透かし信号の幅と高さは，印刷文書上で１２／６００＝０．０２（インチ）となる。
【００４７】
以下，幅と高さがＳｗ，Ｓｈの矩形を１つの信号の単位として「信号ユニット」と称する。図３（１）は，ドット間の距離が水平軸に対してａｒｃｔａｎ（３）（ａｒｃｔａｎはｔａｎの逆関数）の方向に密であり，波の伝搬方向はａｒｃｔａｎ（−１／３）である。以下，この信号ユニットをユニットＡと称する。図３（２）はドット間の距離が水平軸に対してａｒｃｔａｎ（−３）の方向に密であり，波の伝搬方向はａｒｃｔａｎ（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。
【００４８】
図４は，図３（１）の画素値の変化をａｒｃｔａｎ（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。
【００４９】
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トが密に配列されている方向に垂直となるため，ユニットＡの波は水平方向に対してａｒｃｔａｎ（−１／３），ユニットＢの波はａｒｃｔａｎ（１／３）となる。なお，ａｒｃｔａｎ（ａ）の方向とａｃｒｔａｎ（ｂ）の方向が垂直のとき，ａ×ｂ＝−１である。
【００５０】
本実施の形態では，ユニットＡで表現される透かし信号にシンボル０を割り当て，ユニットＢで表現される透かし信号にシンボル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。
【００５１】
透かし信号には図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，ドット間の距離が水平軸に対してａｒｃｔａｎ（１／３）の方向に密であり，波の伝搬方向はａｒｃｔａｎ（−３）である。以下，この信号ユニットをユニットＣと称する。
図５（４）は，ドット間の距離が水平軸に対してａｒｃｔａｎ（−１／３）の方向に密であり，波の伝搬方向はａｒｃｔａｎ（３）である。以下，この信号ユニットをユニットＤと称する。図５（５）は，ドット間の距離が水平軸に対してａｒｃｔａｎ（１）の方向に密であり，波の伝搬方向はａｒｃｔａｎ（−１）である。なお，図５（５）は，ドット間の距離が水平軸に対してａｒｃｔａｎ（−１）の方向に密であり，波の伝搬方向はａｒｃｔａｎ（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。
【００５２】
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とシンボル１を割り当てるユニットの組合わせのパターンが複数考えられるため，どの透かし信号がどのシンボルに割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きる。
【００５３】
さらに，図２に示したステップＳ１０２で，機密情報を４元符号で符号化した場合には，例えば，ユニットＡに符号語のシンボル０を，ユニットＢにシンボル１を，ユニットＣにシンボル２を，ユニットＤにシンボル３を割り当てることも可能である
【００５４】
図３，図５に示した透かし信号の一例においては，１ユニット中のドットの数をすべて等しくしているため，これらのユニット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。
【００５５】
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（シンボルが割り当てられていない信号ユニット）と定義し，これを隙間なく並べて透かし画像の背景とし，シンボルユニット（ユニットＡ，ユニットＢ）を透かし画像に埋め込む場合は，埋め込もうとする位置の背景ユニット（ユニットＥ）とシンボルユニット（ユニットＡ，ユニットＢ）とを入れ替える。
【００５６】
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，背景ユニットを透かし画像の背景とする方法について説明するが，シンボルユニットのみを配置することによって透かし画像を生成しても良い。
【００５７】
次いで，符号語の１シンボルを透かし画像に埋め込む方法について，図７を参照しながら説明する。
【００５８】
図７は，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。ここでは，例として「０１０１」というビット列を埋め込む場合について説明する。
【００５９】
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ユニット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，シンボルユニット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。
【００６０】
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つのユニットパターン中に４つのシンボルユニットが存在する）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。
【００６１】
また，図７（１），（２）は１つのシンボルユニットに対して１つのシンボ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。
【００６２】
１ページ分の透かし画像の中に何ビット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ユニットの大きさから逆算しても良い。
【００６３】
１ページ分の透かし画像の水平方向にＰｗ個，垂直方向にＰｈ個のユニットパターンが埋め込めるとすると，画像中の任意の位置のユニットパターンをＵ（ｘ，ｙ），ｘ＝１〜Ｐｗ，ｙ＝１〜Ｐｈと表現し，Ｕ（ｘ，ｙ）を「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Ｐｗ×Ｐｈである。
【００６４】
図８は，機密情報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つのユニット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。
【００６５】
まず，機密情報１６をＮ元符号に変換する（ステップＳ２０１）。図２のステップＳ１０１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，ユニット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ユニットＤｕと称する。
【００６６】
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ユニットを何度繰り返し埋め込むことができるかを計算する（ステップＳ２０２）。本実施の形態ではデータ符号の符号長データをユニットパターン行列の第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。
【００６７】
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。
【００６８】
【数１】
0003628312.tif 000002
【００６９】
ここで剰余をＲｎ（Ｒｎ＝Ｃｎ−（Ｐｗ×（Ｐｈ−１）））とすると，ユニットパターン行列にはＤｎ回のデータ符号ユニットおよびデータ符号の先頭Ｒｎビット分に相当するユニットパターンを埋め込むことになる。ただし，剰余部分のＲｎビットは必ずしも埋め込まなくても良い。
【００７０】
図９の説明では，ユニットパターン行列のサイズを９×１１（１１行９列），データ符号長を１２（図中で０〜１１の番号がついたものがデータ符号の各符号語を表わす）とする。
【００７１】
次いで，ユニットパターン行列の第１行目に符号長データを埋め込む（ステップＳ２０３）。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，ユニットパターン行列の幅Ｐｗが十分大きい場合，データ符号と同様に符号長データを繰り返し埋め込むこともできる。
【００７２】
さらに，ユニットパターン行列の第２行以降に，データ符号ユニットを繰り返し埋め込む（ステップＳ２０４）。図９で示すようにデータ符号のＭＳＢ（ｍｏｓｔ  ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ  ｂｉｔ）またはＬＳＢ（ｌｅａｓｔ  ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ  ｂｉｔ）から順に行方向に埋め込む。図９の例ではデータ符号ユニットを７回，およびデータ符号の先頭６ビットを埋め込んでいる例を示している。
【００７３】
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。
【００７４】
以上，透かし画像形成部１２における，透かし画像について説明した。次いで，透かし情報埋め込み装置１０の透かし入り文書画像合成部１３について説明する。
【００７５】
（透かし入り文書画像合成部１３）
透かし入り文書画像合成部１３では，文書画像形成部１１で作成した文書画像と，透かし画像形成部で作成した透かし画像を重ね合わせる。透かし入り文書画像の各画素の値は，文書画像と透かし画像の対応する画素値の論理積演算（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。
【００７６】
図１０は，透かし入り文書画像の一例を示す説明図である。図１１は，図１０の一部を拡大して示した説明図である。ここで，ユニットパターンは図７（１）のパターンを用いている。透かし入り文書画像は，出力デバイス１４により出力される。
【００７７】
以上，透かし情報埋め込み装置１０の動作について説明した。
次いで，図１，及び，図１２〜図２０を参照しながら，透かし情報検出装置３０の動作について説明する。
【００７８】
（透かし検出部３２）
図１２は，透かし検出部３２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３１によって透かし入り文書画像を計算機のメモリ等に入力する（ステップＳ３０１）。この画像を入力画像と称する。入力画像は多値画像であり，以下では２５６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３１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１０で作成した透かし入り文書画像と異なっていても良いが，ここでは上記透かし情報埋め込み装置１０で作成した画像と同じ解像度であるとして説明する。また，入力画像は回転や伸縮などの補正が行われているものとする。
【００７９】
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Ｓ３０２）。例えば入力画像の大きさがＷ（幅）×Ｈ（高さ）であるとして，信号ユニットの大きさをＳｗ×Ｓｈ，ユニットパターンはＵｗ×Ｕｈ個のユニットから構成されるとすると，入力画像中に埋め込まれているユニットパターンの数（Ｎ＝Ｐｗ×Ｐｈ）は以下のように計算される。
【００８０】
【数２】
0003628312.tif 000003
【００８１】
ただし，透かし情報埋め込み装置１０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ユニットの大きさを正規化した後，上記の計算を行う。
【００８２】
次いで，ステップＳ３０２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ユニットパターンの区切り位置を設定する（ステップＳ３０３）。図１３は入力画像（図１３（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１３（２））の一例を示している。
【００８３】
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Ｓ３０４）。以下に，信号検出の詳細を説明する。
【００８４】
図１４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では信号ユニットは二値画像であるが，ここでは多値画像である。二値画像を印刷した場合，インクのにじみなどが原因で濃淡が連続的に変化するため，図１４のようにドットの周囲が白と黒の中間色になる。したがって図１４を波の伝播方向と平行な方向から見た断面図は図１５のようになる。図４が矩形波であるのに対し，図１５は滑らかな波となる。
【００８５】
また，実際には紙の厚さの局所的な変化や，印刷文書の汚れ，出力デバイスや画像入力デバイスの不安定性などの要因により，入力画像中には多くの雑音成分が付加されることになるが，ここでは雑音成分のない場合について説明する。しかしながら，ここで説明する方法を用いれば，雑音成分が付加された画像に対しても安定した信号検出を行うことができる。
【００８６】
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ットフィルタを用いる。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く，さらには信号ユニットと同じドット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。
【００８７】
以下にガボールフィルタＧ（ｘ，ｙ），ｘ＝０〜ｇｗ−１，ｙ＝０〜ｇｈ−１を示す。ｇｗ，ｇｈ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１０で埋め込んだ信号ユニットと同じ大きさである。
【００８８】
【数３】
0003628312.tif 000004
【００８９】
信号検出には透かし画像に埋め込んだシンボルユニットと周波数，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のユニットＡとユニット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。
【００９０】
入力画像中の任意の位置でのフィルタ出力値はフィルタと画像間のコンボリューションにより計算する。ガボールフィルタの場合は実数フィルタと虚数フィルタ（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ボリューションがＲｃ，虚数フィルタとのコンボリューションがＩｃであったとすると，出力値Ｆ（Ａ）は以下の式で計算する。
【００９１】
【数４】
0003628312.tif 000005
【００９２】
図１６は，ステップＳ３０３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であるかユニット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。
【００９３】
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）中のすべての位置について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Ｆｕ（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Ｆｕ（Ｂ，ｘ，ｙ）とする。
（３）Ｆｕ（Ａ，ｘ，ｙ）とＦｕ（Ｂ，ｘ，ｙ）を比較し，Ｆｕ（Ａ，ｘ，ｙ）≧Ｆｕ（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，Ｆｕ（Ａ，ｘ，ｙ）＜Ｆｕ（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Ｂであると判定する。
【００９４】
（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，ユニットパターン上の代表的な位置での出力値のみを計算してもよい。また，（３）でＦｕ（Ａ，ｘ，ｙ）とＦｕ（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。
【００９５】
また（１）において，フィルタをずらしながらコンボリューショ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ユニットはユニットＢであると判定しても良い。
【００９６】
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１２の流れ図に戻り，以降のステップＳ３０５について説明する。ステップＳ３０５では，ユニットパターン行列のシンボルを連結してデータ符号を再構成し，元の情報を復元する。
【００９７】
図１７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）各ユニットパターンに埋め込まれているシンボルを検出する（図１７▲１▼）。
（２）シンボルを連結してデータ符号を復元する（図１７▲２▼）。
（３）データ符号を復号して埋め込まれた情報を取り出す（図１７▲３▼）。
【００９８】
図１８〜図２０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。
【００９９】
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）。
【０１００】
次いで，ユニットパターン行列のサイズとＳ４０１で得たデータ符号の符号長をもとに，データ符号ユニットを埋め込んだ回数Ｄｎおよび剰余Ｒｎを計算する（ステップＳ４０２）。
【０１０１】
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Ｓ２０３と逆の方法でデータ符号ユニットを取り出す（ステップＳ４０３）。図１９の例ではＵ（１，２）（２行１列）から順に１２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，１２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（４，１１）〜Ｕ（９，１１））が取り出される。
【０１０２】
次いで，ステップＳ４０３で取り出したデータ符号ユニットに対してビット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Ｓ４０４）。以下，ビット確信度演算について説明する。
【０１０３】
図２０のようにユニットパターン行列の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Ｄｕ（１，１）〜Ｄｕ（１２，１）とし，順次Ｄｕ（１，２）〜Ｄｕ（１２，２），・・・，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ユニット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ボ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，任意のデータ符号ユニット中の任意のユニット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。
【０１０４】
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１２ビット目はＤｕ（１２，１），Ｄｕ（１２，２），・・・，Ｄｕ（１２，７）（Ｄｕ（１２，８）は存在しないためＤｕ（１２，７）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。
【０１０５】
ビット確信度演算は，図１６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のシンボルが割り当てられ，図３（２）のユニットＢに１のシンボルが割り当てられているものとし，Ｄｕ（ｍ，ｎ）に対するフィルタＡによる出力値の最大値をＤｆ（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Ｄｆ（Ｂ，ｍ，ｎ）とすると，データ符号のＭビット目は，
【０１０６】
【数５】
0003628312.tif 000006
【０１０７】
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Ｄｆの加算はｎ＝１〜Ｒｎ＋１までとなる。
【０１０８】
ここではデータ符号を繰り返し埋め込む場合について説明したが，データを符号化する際に誤り訂正符号などを用いることにより，データ符号ユニットの繰り返しを行わないような方法も実現できる。
【０１０９】
以上詳細に説明したように，本実施の形態によれば，以下のような優れた効果がある。
（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トパターンと割り当てていないドットパターンを秘密にしておくことで，埋め込まれている情報の解読が困難となる。
（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った場合でも，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り，用紙が汚れていたりすることによる部分的な情報の欠落が発生しても，安定して埋め込んだ情報を取り出すことができる。
【０１１０】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態の文書出力部では，透かしとして印刷物に挿入するデータを誤り訂正符号などを用いて符号語（この符号語は暗号化されていてもよい）に変換する。例えば２元符号に変換した場合，０，１のビット列でデータが表現される。各シンボル（シンボル０，シンボル１）にはそれを表現するドットパターンが対応する。これが文書画像の背景として埋め込まれるが，１枚の紙に埋め込むことが可能な最大信号数に比べて符号語のビット数（ドットパターン配列の要素数）が小さい場合，ドットパターンの配列は，紙面上に繰り返し埋め込まれることになる。
【０１１１】
透かし信号は文書画像の背景として埋め込まれるため，信号を表わすドットパターンの一部，または全部が文書画像の文字領域と重なっている場所からは，信号検出時にドットパターンを検出できない。上記第１の実施の形態で説明しているように，信号検出時において，符号語の各ビットが０であるか１であるかの判定は，各ビットに対応する位置から検出されたドットパターンがどちらであるかの多数決などの方法による。従って，ドットパターンの検出が不可能となる位置（文字領域と重なった領域）が符号語のあるビットに集中したような場合に，そのビットは，図２１に示したように，判定不可能になる。符号語に誤り訂正符号を用いたとしても，判定不可能なビットが誤り訂正能力を超えた場合には情報を復元できない。
【０１１２】
図２２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。上記第１の実施の形態との相違点は，透かし情報埋め込み装置４０に，埋め込みパターン判定部４２が追加されたことである。埋め込みパターン判定部４２は，紙面上にどのような順序で透かし信号を配置するかを決定する部分である。
【０１１３】
その他の構成要素については，上記第１の実施の形態と同様であるため重複説明を省略することとし，本実施の形態の動作について，上記第１の実施の形態への追加事項を中心に説明する。
【０１１４】
図２３は，埋め込みパターン判定部４２，および透かし画像形成部１２の処理の流れを示している。破線で囲まれた領域（ステップＳ５０１〜Ｓ５０５）が埋め込みパターン判定部４２に相当する部分である。
【０１１５】
埋め込みパターン判定部４２の概要は，あらかじめＮｐ種類の信号埋め込みパターンを用意しておき，実際に信号の配置を行う前に，仮にそれぞれの埋め込みパターンに従って埋め込んだ場合に，文字と重なる場所がどの程度の割合で特定のビットに集中するかどうかを判断し，文字と重なる部分が符号語のすべてのビットに最も広く散らばるような埋め込みパターンを選択することである。
【０１１６】
符号長をＬ，文書中に埋め込むことができる信号（ドットパターン）数のうち文字と重ならない信号数をＮとしたとき，符号語の各ビットの有効埋め込み回数（文字と重ならずに埋め込むことができる回数）の平均値ＶはＮ／Ｌである。したがって，理想的には符号語のすべてのビットがＶ回ずつ文字と重ならない領域に配置することができる埋め込みパターンが最も良いパターンになる。前述したように，有効埋め込み回数に偏りがあると，少ない回数しか埋め込めなかったビットは，信号検出時に信号検出誤り，印刷後の紙面の汚れ，紙面上への新たな書き込みなどにより信号の読み取りが不可能になる可能性が高い。偏りが大きい場合には，汚れや書き込みによっても全く影響を受けないビットが存在する一方で，信号読み取り不可能なビットが数多く出現することになる。したがって，符号語のすべてのビットが有効埋め込み回数の平均値に近い値である，すなわち各ビットの有効埋め込み回数の分散（または標準偏差）が最も小さいパターンを選択すればよい。
【０１１７】
ステップＳ５０１では透かしとして印刷物に挿入するデータを誤り訂正符号などを用いて符号語（この符号語は暗号化されていてもよい）に変換する。例えば２元符号に変換した場合，０，１のビット列でデータが表現される。各シンボル（シンボル０，シンボル１）にはそれを表現するドットパターンが対応する。
【０１１８】
ステップＳ５０２〜Ｓ５０４ではＮｐ種類の埋め込みパターンについて（ステップＳ５０２），埋め込もうとする符号語の各ビットが文字領域と重なる場合の数を，各ビット毎にカウントする（ステップＳ５０３）。
【０１１９】
図２４は４種類の埋め込みパターンの例である（Ｎｐ＝４）。図２４（ａ）は水平方向に連続して信号を埋め込み，（ｂ）は垂直方向に連続，（ｃ），（ｄ）は斜め方向に連続して信号を埋め込んでいる。これ以外にも，渦巻き型に埋め込むなど，無数に考えられる。さらに，図２５のように文書画像をいくつかのブロックに分割し，それぞれのブロックで異なる埋め込みパターンを用いても良い。
【０１２０】
図２６は符号語の例とそれに基づいてドットパターンを配列した例である。このドットパターンを繰り返し文書画像の背景として配置する。
【０１２１】
図２７（ａ）は図２４（ａ）の埋め込みパターンに従って図２６の符号語を配置した例を示している。ここでは図２６のｍビット目のドットパターンは１２回埋め込まれている。図２７（ｂ）はドットパターンの前景に印刷文字を重ねあわせたものである。図のように，符号語のｍビット目は１回目の配置では文字と重なっていないが，２回目の配置では文字と重なっている。図２４の埋め込みパターンＰに対して，符号語のｍビット目が文字と重ならずに配置できた場合の数をＮ（Ｐ，ｍ）と表記する。符号語の各ビットの有効埋め込み回数の総和Ｔ（Ｐ）はＮ（Ｐ，ｍ）をｍ＝１〜Ｌまで加算したものであり，平均有効埋め込み回数Ｅ（Ｐ）はＴ（Ｐ）／Ｌとなる。これより，有効埋め込み回数の分散は，
Ｖ（Ｐ）＝Ｅ｛Ｅ（Ｐ）−Ｎ（Ｐ，ｍ））２｝
で計算できる。
【０１２２】
すべての埋め込みパターンについてＶ（Ｐ）を計算し，ステップＳ５０５によりＶ（Ｐ）が最も小さくなる埋め込みパターンを当該の文書画像に対する埋め込みパターンであると確定する。
【０１２３】
ステップＳ５０６ではステップＳ５０５で確定した埋め込みパターンに従って透かし信号を配置し，文書画像と重ねあわせる。このとき図２８で示すようにヘッダ情報領域にどの埋め込みパターンで埋め込んだかという情報を同時に埋め込む。ヘッダ情報領域は文書によらず一定の埋め込みパターンで情報が配置されているものとする。
【０１２４】
次いで，透かし検出部３２について説明する。
図２９は透かし検出部３２の処理の流れを示している。
ステップＳ６０１では入力画像のうちヘッダ情報が埋め込まれている部分の信号を検出し，ヘッダ情報を復元する。
ステップＳ６０２ではステップＳ６０１で復元したヘッダ情報から信号埋め込みパターンを取り出す。
ステップＳ６０３ではステップＳ６０２で取り出した埋め込みパターンに従って，透かし信号を読み取る。
ステップＳ６０４では符号語の各ビット毎に多数決をとり，各ビットの値を確定し，符号を複合して情報を取り出す。
【０１２５】
なお，図２３のステップＳ５０６では埋め込みパターンをヘッダ情報埋め込み領域に記録したが，埋め込みパターンが公開されており，かつ数種類に限定されるならば埋め込みパターンの記録をせずに，検出時にすべてのパターンで情報の復号を行って，正しく復号できた（復号エラーの起きない，または意味のある情報が取り出せた）情報を透かし情報として取り出すことも可能である。
【０１２６】
また，埋め込みパターンを秘密にする場合も埋め込みパターンの記録を行う必要はない。これは透かし情報が秘密の情報であった場合などに，埋め込みパターンをより複雑にして，どのようなパターンがあるかを公開せず，信号を埋め込んだパターンを秘密にしておくことで，より安全性を保つことを目的としている。このような目的で利用する場合は，必ずしもステップＳ５０２〜Ｓ５０５の処理を行う必要はない。
【０１２７】
また，埋め込みパターンのブロック分割（図２５）についての補説すると，信号埋め込みパターンの１つとして文書画像をいくつかのブロックに分割し，それぞれのブロックで異なる埋め込みパターンを適用する場合に，ブロックの分割方法としては図２５に示すように固定の大きさのブロックで分割する以外に，以下で説明するような方法を用いても良い。
【０１２８】
前提として，例えば横書きの文書に水平方向に連続した埋め込みパターン（図２４（ａ））を採用した場合は，文字と重なる領域がある程度連続するため，符号長によっては，図２１に示したような判定不可能の状況が起こりやすい。縦書きの文書に垂直方向（図２４（ｂ））に連続した埋め込みパターンを採用した場合も同様である。
【０１２９】
図３０は縦書き，横書き，図などが混在した文書の例である。このような文書では図２４のような文書全体に対して１つの埋め込みパターンを適用するよりも，いくつかのブロックに分割して，それぞれに異なる埋め込みパターンを適用する方が，符号語の各ビットの有効埋め込み回数の分散値がより小さく押さえられる。分割方法は先に説明したような固定の大きさのブロックに分割しても良いが，文書画像の特徴を解析して動的な分割を行った方が分散値低減の効果が大きくなる。
【０１３０】
図３１（ａ）は図３０の文書を縦書き，横書き等の特徴によって分割した例である。この分割はＯＣＲの前処理として用いられる「ＯＣＲの表解析（特開平０４−０３３０７９）」などの方法を用いてもよいし，図３０の文書画像を縮小して，ある程度の大きさの文字領域のかたまりを抽出し，そのかたまりを１つのブロックとして分割しても良い。図３１（ａ）の例では，領域１，領域２，領域４は横書きの文字列の領域，領域５は縦書きの文字列の領域，領域３は図の領域となっている。
【０１３１】
これらの各領域毎に図２３のステップＳ５０２〜Ｓ５０５を行い，各領域の埋め込みパターンを決定する。図３１（ｂ）は領域毎に最適な埋め込みパターンが適用された例である。
【０１３２】
文書画像がどのように分割されたかという情報と，各領域に対する埋め込みパターンの情報は図２８のヘッダ情報領域に記録しても良いし，秘密の情報としても良い。
【０１３３】
また，文書画像中の図領域には信号を埋め込むことが困難なため，図３１（ａ）で領域分割した際に，図領域と判定された領域には信号を埋め込まず，図領域に信号を埋め込まなかったという情報をヘッダ情報領域に記録するようにしてもよい。図領域に信号を埋め込まないことによって，透かし検出時に元々信号がほとんど埋め込まれていない領域から信号検出を行うという処理を省略することができるため，処理時間の短縮や信号検出誤りを防ぐことができる。
【０１３４】
以上詳細に説明したように，本実施の形態によれば，以下のような優れた効果がある。
（２−１）紙の背景に微小なドットパターンによって視覚的に違和感のない方法で情報を埋め込む場合において，前景の文字領域とドットパターンの重なりによって検出付可能となる信号が，情報を表わす符号語の一部のビットに集中することがないので，信号検出時の検出誤りや，紙の汚れなどの劣化，紙に上書がなされた場合でも確実に情報を取り出すことができる。
（２−２）信号の埋め込みパターンを秘密にしておくことで，埋め込みパターンを知っているものだけが情報を取り出すことができるようになり，埋め込んだ情報を悪意を持つ第三者に盗み見られる危険性が減少する。
（２−３）文書画像を構成要素の特徴毎に領域分割し，分割された領域毎に最適な信号埋め込みパターンを適用することで，（２−１）の効果をより高めることができる。
（２−４）文書画像を構成要素の特徴毎に領域分割し，図領域など信号をほとんど埋め込むことができない部分には信号を埋め込まないことで，透かし検出時の処理時間を短縮し，また検出誤りを低減できる。
【０１３５】
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，及び，透かし情報検出装置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。
【０１３６】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，以下のような優れた効果がある。
（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トパターンと割り当てていないドットパターンを秘密にしておくことで，埋め込まれている情報の解読が困難となる。
（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った場合でも，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り，用紙が汚れていたりすることによる部分的な情報の欠落が発生しても，安定して埋め込んだ情報を取り出すことができる。
【０１３７】
また，本発明によれば，以下のような優れた効果がある。
（２−１）紙の背景に微小なドットパターンによって視覚的に違和感のない方法で情報を埋め込む場合において，前景の文字領域とドットパターンの重なりによって検出付可能となる信号が，情報を表わす符号語の一部のビットに集中することがないので，信号検出時の検出誤りや，紙の汚れなどの劣化，紙に上書がなされた場合でも確実に情報を取り出すことができる。
（２−２）信号の埋め込みパターンを秘密にしておくことで，埋め込みパターンを知っているものだけが情報を取り出すことができるようになり，埋め込んだ情報を悪意を持つ第三者に盗み見られる危険性が減少する。
（２−３）文書画像を構成要素の特徴毎に領域分割し，分割された領域毎に最適な信号埋め込みパターンを適用することで，（２−１）の効果をより高めることができる。
（２−４）文書画像を構成要素の特徴毎に領域分割し，図領域など信号をほとんど埋め込むことができない部分には信号を埋め込まないことで，透かし検出時の処理時間を短縮し，また検出誤りを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【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】透かし画像形成部１２の処理の流れを示す流れ図である。
【図３】透かし信号の一例を示す説明図であり，（１）はユニットＡを，（２）はユニットＢを示している。
【図４】図３（１）の画素値の変化をａｒｃｔａｎ（１／３）の方向から見た断面図である。
【図５】透かし信号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）の背景画像の中にユニット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】機密情報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】透かし入り文書画像の一例を示す説明図である。
【図１１】図１０の一部を拡大して示した説明図である。
【図１２】透かし検出部３２の処理の流れを示す流れ図である。
【図１３】図１３は入力画像（図１３（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１３（２））の一例を示している。
【図１４】入力画像中におけるユニットＡに対応する領域の一例を示した説明図である。
【図１５】図１４を波の伝播方向と平行な方向から見た断面図である。
【図１６】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であるかユニット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１７】情報復元の一例を示す説明図である
【図１８】データ符号の復元方法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】ドットパターンの検出が不可能になる場合を示す説明図である。
【図２２】第２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２３】埋め込みパターン判定部４２の処理の流れを示す流れ図である。
【図２４】埋め込みパターンの例を示す説明図であり，（ａ）は水平方向，（ｂ）は垂直方向，（ｃ）は右上から左下への斜め方向，（ｄ）は左上から右下への斜め方向を示している。
【図２５】文書画像を領域分割した場合を示す説明図である。
【図２６】符号語の例とそれに基づいてドットパターンを配列した例を示す説明図である。
【図２７】図２４（ａ）の埋め込みパターンに従って図６の符号語を配列した例を示す説明図である。
【図２８】ヘッダ情報領域と透かし情報領域を示す説明図である。
【図２９】透かし検出部３２の処理の流れを示す流れ図である。
【図３０】縦書き，横書き，図などが混在した文書の例を示す説明図である。
【図３１】図３０の文書を縦書き，横書き，図などの特徴によって分割した例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  透かし情報埋め込み装置
１１  文書画像形成部
１２  透かし画像形成部
１３  透かし入り文書画像合成部
１４  出力デバイス
１５  文書データ
１６  機密情報
２０  印刷文書
３０  透かし情報検出装置
３１  入力デバイス
３２  透かし検出部
４０  透かし情報埋め込み装置
４２  埋め込みパターン判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0003628312.tif 000020
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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