(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザ端末装置と検出センター装置とを備えたオンライン電子透かし検出システムにおいて、
前記ユーザ端末装置は、
画像を入力する画像入力手段と、入力された画像から特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、乱数による認証情報を生成する認証情報生成手段と、
前記認証情報を前記検出センター装置から受信した抽出及び暗号化鍵によって暗号化する認証情報暗号化手段と、
前記抽出及び暗号化鍵を用いて前記特徴量から埋め込み情報を抽出し抽出した前記埋め込み情報の暗号化を行う埋め込み情報抽出及び暗号化手段と、
暗号化した前記埋め込み情報と暗号化した前記認証情報を結合し、結合した情報の並び替え順序を規定する生成鍵によって並び替えてこれを第一の送信情報として前記検出センター装置に送信する第一の送信情報生成手段と、
前記検出センター装置から第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記検出センター装置によって復号された前記埋め込み情報を抽出して出力する埋め込み情報抽出手段と、
前記検出センター装置から第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記認証情報と前記検証センター装置から受信した認証鍵とを用いて、第二の送信情報の認証を行い認証結果を出力する認証手段と、
抽出された前記埋め込み情報と前記認証結果とを入力して表示装置へ出力する認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段と、を備え、
前記検出センター装置は、
前記埋め込み情報の抽出に必要な復調行列を生成する復調行列生成手段と、
準同型性を持つ公開鍵暗号により前記復調行列を行列の成分ごとに暗号化し、
前記埋め込み情報の抽出と暗号化に必要な前記抽出及び暗号化鍵として
前記ユーザ端末装置に送信する抽出及び暗号化鍵生成手段と、
前記第一の送信情報を受信すると、前記準同型性を持つ公開鍵暗号の復号処理により前記第一の送信情報を復号し前記第二の送信情報として前記ユーザ端末装置に送信する第二の送信情報生成手段と、
前記認証鍵を前記復調行列の各行和値を2値量子化して得られるベクトルとして生成して前記ユーザ端末装置に送信する認証鍵生成手段と、を備えることを特徴とするオンライン電子透かし検出システム。
【請求項２】
ユーザ端末装置と検出センター装置とを備えたオンライン電子透かし検出システムにおいて、
前記ユーザ端末装置は、
画像を入力する画像入力手段と、入力された画像から特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、乱数による認証情報を生成する認証情報生成手段と、
前記認証情報を前記検出センター装置から受信した認証鍵によって暗号化する認証情報暗号化手段と、
前記抽出及び暗号化鍵を用いて前記特徴量から埋め込み情報を抽出し抽出した前記埋め込み情報の暗号化を前記抽出及び暗号化鍵によって行う埋め込み情報抽出及び暗号化手段と、
暗号化した前記埋め込み情報と暗号化した前記認証情報を結合し、結合した情報の並び替え順序を規定する生成鍵によって並び替えてこれを第一の送信情報として前記検出センター装置に送信する第一の送信情報生成手段と、
前記検出センター装置から第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記検出センター装置によって復号された前記埋め込み情報を抽出して出力する埋め込み情報抽出手段と、
前記検出センター装置から第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記認証情報を用いて、第二の送信情報の認証を行い認証結果を出力する認証手段と、
抽出された前記埋め込み情報と前記認証結果とを入力して表示装置へ出力する認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段と、を備え、
前記検出センター装置は、
前記埋め込み情報の抽出に必要な復調行列を生成する復調行列生成手段と、
準同型性を持つ公開鍵暗号により前記復調行列を行列の成分ごとに暗号化し、
前記埋め込み情報の抽出と暗号化に必要な前記抽出及び暗号化鍵として
前記ユーザ端末装置に送信する抽出及び暗号化鍵生成手段と、
前記第一の送信情報を受信すると、前記準同型性を持つ公開鍵暗号の復号処理により
前記第一の送信情報を復号し前記第二の送信情報として前記ユーザ端末装置に送信する第二の送信情報生成手段と、
前記認証鍵を前記準同型性を持つ公開鍵暗号の暗号化鍵として生成して前記ユーザ端末装置に送信する認証鍵生成手段と、を備えることを特徴とするオンライン電子透かし検出システム。
【請求項３】
オンライン電子透かし検出システムにおいて、埋め込み情報の抽出に必要な復調行列を生成する復調行列生成手段と、前記復調行列生成手段が出力する前記復調行列を、行列の成分ごとに準同型性を持つ公開鍵暗号で暗号化して得られる暗号文を、前記埋め込み情報の抽出と暗号化に必要な抽出及び暗号化鍵としてユーザ端末装置へ送信する抽出及び暗号化鍵生成手段と、前記ユーザ端末装置から受信する第一の送信情報を前記準同型性を持つ公開鍵暗号の復号処理により復号し第二の送信情報として前記ユーザ端末装置へ送信する第二の送信情報生成手段と、前記復調行列の各行和値を2値量子化して得られるベクトルを認証鍵として前記ユーザ端末装置へ送信する認証鍵生成手段を含んで構成される検出センター装置と、
画像の入力を行う画像入力手段と前記画像から特徴量を算出する特徴量抽出手段と前記検出センター装置から受信する前記抽出及び暗号化鍵を用いて前記特徴量から埋め込み情報の抽出及び該埋め込み情報の暗号化を行う埋め込み情報抽出及び暗号化手段と前記第二の送信情報を認証するための認証情報を生成する認証情報生成手段と前記抽出及び暗号化鍵を用いて前記認証情報を暗号化する認証情報暗号化手段と前記認証情報暗号化手段が出力する暗号化認証情報と埋め込み情報抽出及び暗号化手段が出力する前記暗号化埋め込み情報を用いて前記第一の送信情報と生成鍵を生成し前記検出センター装置へ前記第一の送信情報を送信する第一の送信情報生成手段と前記検出センター装置より前記第二の送信情報と前記認証鍵を受信し前記認証鍵と前記生成鍵と前記認証情報生成手段が出力する前記認証情報を用いて前記第二の送信情報を認証する認証手段と前記第二の送信情報と前記生成鍵より前記埋め込み情報を抽出する埋め込み情報抽出手段と前記認証手段が出力する認証結果と埋め込み情報抽出手段が出力する前記埋め込み情報抽出結果を表示する認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段を含んで構成されるユーザ端末装置とからなることを特徴とするオンライン電子透かし検出システム。
【請求項４】
オンライン電子透かし検出システムにおいて、埋め込み情報の抽出に必要な復調行列を生成する復調行列生成手段と前記復調行列生成手段が出力する前記復調行列を、行列の成分ごとに準同型性を持つ公開鍵暗号で暗号化して得られる暗号文を、前記埋め込み情報の抽出と暗号化に必要な抽出及び暗号化鍵としてユーザ端末装置へ送信する抽出及び暗号化鍵生成手段と前記ユーザ端末装置から受信する第一の送信情報を前記準同型性を持つ公開鍵暗号の復号処理により復号し第二の送信情報として前記ユーザ端末装置へ送信する第二の送信情報生成手段と、前記準同型性を持つ公開鍵暗号の暗号化鍵を認証鍵として前記ユーザ端末装置へ送信する認証鍵生成手段を含んで構成される検出センター装置と、
画像の入力を行う画像入力手段と前記画像から特徴量を算出する特徴量抽出手段と前記検出センター装置から受信する前記抽出及び暗号化鍵を用いて前記特徴量から埋め込み情報の抽出及び該埋め込み情報の暗号化を行う埋め込み情報抽出及び暗号化手段と前記第二の送信情報を認証するための認証情報を生成する認証情報生成手段と前記認証鍵を用いて前記認証情報を暗号化する認証情報暗号化手段と前記認証情報暗号化手段が出力する暗号化認証情報と埋め込み情報抽出及び暗号化手段が出力する前記暗号化埋め込み情報を用いて前記第一の送信情報と生成鍵を生成し前記検出センター装置へ前記第一の送信情報を送信する第一の送信情報生成手段と前記検出センター装置より前記第二の送信情報を受信し前記生成鍵と前記認証情報生成手段が出力する前記認証情報を用いて前記第二の送信情報を認証する認証手段と前記第二の送信情報と前記生成鍵より前記埋め込み情報を抽出する埋め込み情報抽出手段と前記認証手段が出力する認証結果と前記埋め込み情報抽出手段が出力する前記埋め込み情報抽出結果を表示する認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段を含んで構成されるユーザ端末装置とからなることを特徴とするオンライン電子透かし検出システム。
【請求項５】
検出センター装置は、
復調行列生成手段が、埋め込み情報の抽出に必要な復調行列を生成し、抽出及び暗号化鍵生成手段が、準同型性を持つ公開鍵暗号により前記復調行列を行列の成分ごとに暗号化し、前記埋め込み情報の抽出と暗号化に必要な抽出及び暗号化鍵としてユーザ端末装置に送信し、認証鍵生成手段が、認証鍵を前記復調行列の各行和値を2値量子化して得られるベクトルとして生成して前記ユーザ端末装置に送信し、
前記ユーザ端末装置は、
認証情報生成手段が、乱数による認証情報を生成し、認証情報暗号化手段が、前記認証情報を前記抽出及び暗号化鍵によって暗号化し、
画像入力手段が、画像を入力し、特徴量抽出手段が、入力された画像から特徴量を抽出し、
埋め込み情報抽出及び暗号化手段が、前記抽出及び暗号化鍵によって前記特徴量から前記埋め込み情報を抽出し、前記抽出及び暗号化鍵によって抽出した前記埋め込み情報の暗号化を行い、
第一の送信情報生成手段が、暗号化した前記埋め込み情報と暗号化した前記認証情報を結合し、結合した情報の並び替え順序を規定する生成鍵によって並び替えを行ってこれを第一の送信情報として前記検出センター装置に送信し、
前記検出センター装置は、
第二の送信情報生成手段が、前記第一の送信情報を受信すると、前記準同型性を持つ公開鍵暗号の復号処理により前記第一の送信情報を復号し前記第二の送信情報として前記ユーザ端末装置に送信し、
前記ユーザ端末装置は、
埋め込み情報抽出手段が、前記検出センター装置から前記第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記検出センター装置によって復号された前記埋め込み情報を抽出して出力し、認証手段が、前記検出センター装置から前記第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記認証情報と前記検証センター装置から受信した認証鍵とを用いて前記第二の送信情報の認証を行い認証結果を出力し、
認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段が、前記埋め込み情報抽出手段からの前記埋め込み情報と前記認証手段からの認証結果とを入力して表示装置へ出力する、
ことを特徴とするオンライン電子透かし検出方法。
【請求項６】
検出センター装置は、
復調行列生成手段が、埋め込み情報の抽出に必要な復調行列を生成し、抽出及び暗号化鍵生成手段が、準同型性を持つ公開鍵暗号により前記復調行列を行列の成分ごとに暗号化し、前記埋め込み情報の抽出と暗号化に必要な抽出及び暗号化鍵として前記ユーザ端末装置に送信し、認証鍵生成手段が、認証鍵を前記準同型性を持つ公開鍵暗号の暗号化鍵として生成してユーザ端末装置に送信し、
前記ユーザ端末装置は、
認証情報生成手段が、乱数による認証情報を生成し、認証情報暗号化手段が、前記認証情報を前記認証鍵によって暗号化し、
画像入力手段が、画像を入力し、特徴量抽出手段が、入力された画像から特徴量を抽出し、
埋め込み情報抽出及び暗号化手段が、前記抽出及び暗号化鍵によって前記特徴量から前記埋め込み情報を抽出し、前記抽出及び暗号化鍵によって抽出した前記埋め込み情報の暗号化を行い、
第一の送信情報生成手段が、暗号化した前記埋め込み情報と暗号化した前記認証情報を結合し、結合した情報の並び替え順序を規定する生成鍵によって並び替えを行ってこれを第一の送信情報として前記検出センター装置に送信し、
前記検出センター装置は、
第二の送信情報生成手段が、前記第一の送信情報を受信すると、前記準同型性を持つ公開鍵暗号の復号処理により前記第一の送信情報を復号し前記第二の送信情報として前記ユーザ端末装置に送信し、
前記ユーザ端末装置は、
埋め込み情報抽出手段が、前記検出センター装置から前記第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記検出センター装置によって復号された前記埋め込み情報を抽出して出力し、認証手段が、前記検出センター装置から第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記認証情報を用いて前記第二の送信情報の認証を行って認証結果を出力し、
認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段が、前記埋め込み情報抽出手段からの前記埋め込み情報と前記認証手段からの認証結果とを入力して表示装置へ出力する、
ことを特徴とするオンライン電子透かし検出方法。
【請求項７】
請求項３記載のユーザ端末装置及び検出センター装置と同等の処理を実行する第１のオンライン電子透かし検出用プログラムを記録した記録媒体。
【請求項８】
請求項４記載のユーザ端末装置及び検出センター装置と同等の処理を実行する第２のオンライン電子透かし検出用プログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子透かし検出技術に関し、特に電子透かしの検出にセンターが介在するオンライン電子透かし検出システム、オンライン電子透かし検出方法、およびオンライン電子透かし検出用プログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像、映像等のデジタル化されたメディアの普及により、そのメディアの著作者を識別する情報などをメディアに付加しておき、必要に応じ読み出すシステムに対するニーズが生じている。複製の許可に関する情報をメディアに付加しておき、メディアの再生装置にこの情報を読み書きする機能を持たせることで、違法な複製を再生しないようにするシステムが上記のシステムの一例として考えられる。この場合、複製の許可に関する情報がメディアそのものと不可分でないと、この情報のみを改ざんして再生装置にかけることで不正が可能となってしまうことがある。よって、これらのシステムにおいては、メディアに付加する情報はメディアそのものと不可分であることが必要とされる場合が多い。
【０００３】
この問題を解決する技術の一つとして電子透かし（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｗａｔｅｒ  ｍａｒｋ）技術がある。例えば静止画への電子透かし技術とは、デジタルデータ化された元画像を、人間の視覚では認識が困難な程度の変更を加えることで、何らかの付加的な情報が埋め込まれた透かし入り画像を得る技術を意味する。電子透かし埋め込みにより、見た目を大きく損なうことなく、画像そのものへ情報が埋め込まれ、対応する電子透かし検出により、透かし入り画像から該当する埋め込み情報が検出されることになる。
【０００４】
電子透かしの方式例としては、インゲマー  コックス（Ｉｎｇｅｍａｒ  Ｃｏｘ）らによる方式がある。これは特開平９−１９１３９４号及び文献「セキュアスプレッド  スペクトラム  ウォーターマーキング  フォー  マルチメディア、１９９７年１２月、アイ・イー・イー・イー・トランザクションズ・オン・イメージ・プロセシング、第６巻、第１２号（Ｓｅｃｕｒｅ  ｓｐｒｅａｄ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ，  ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＩＭＡＧＥＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ，Ｖｏｌ．６，  Ｎｏ．１２，  ＤＥＣＥＭＢＥＲ，  １９９７）」に開示されている。この方式では、元画像をフーリエ変換や離散コサイン変換を用いて、信号領域のデータ（スペクトル）に変換し、スペクトルの中で視覚的に重要と思われる個所へ擬似乱数により生成されるノイズを足し合わせることで、情報を埋め込んでいる。また、Ｊ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈらによる文献１「モジュレーションアンド  インフォメーション  ハイディング  イン  イメージズ、１９９６年７月、ファースト・ワークショップ・オン・インフォメーション・ハイディング、レクチャーノーツ  イン  コンピュータ  サイエンス  第１１７４巻（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｉｍｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｉｍａｇｅｓ，  Ｆｉｒｓｔ  ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｈｉｄｉｎｇ，  Ｌｅｃｔｕｒｅ  ｎｏｔｅｓ  ｉｎ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ｖｏｌ．１１７４）」では、電子透かしの埋め込みと検出を、それぞれ通信における変調と復調ととらえたモデルが示されている。このモデルもしくはこのモデルの簡単な修正により、現在提案されている多くの電子透かしの方式を説明できる。以下にモデルの概略を述べる。なお、電子透かしの方式には、検出において元画像を用いる方式と用いない方式とが存在するが、本発明におけるシステムでは後者を対象とするため、以下では元画像を必要としない検出を行う電子透かしの方式を対象として、記述を行うものとする。
【０００５】
元画像を必要としない検出を用いる電子透かし方式においては、画像Ｓへ情報Ｖを埋め込む場合、Ｓを変換して得られたデータｆ（Ｓ）に対して、行列Ｍを用いて、ｆ（Ｓ’）＝Ｗ’×Ｖを満たす透かし入り画像Ｓ’が作成される。データｆ（Ｓ）の例としては、ＤＣＴやフーリエ変換などの信号変換されたデータもしくはデータの一部や、画像のモーメントなどの各種統計量が考えられる。ここでは、データｆ（Ｓ）をＳの特徴量と呼ぶことにする。透かし入り画像Ｓ’から検出を行う場合は、Ｗ×ｆ（Ｓ’）を求める。ただしＷ’の各列ベクトルは直交していることが必要である。また、Ｗ’はＷの逆行列である。埋め込み情報がＶである場合は、《式１》により、検出により埋め込み情報Ｖが得られることが示される。《式１》Ｗ×ｆ（Ｓ’）＝Ｗ×Ｗ’×Ｖ＝ＶＷ’は変調行列、Ｗは復調行列とも呼ばれる。
【０００６】
透かし入り画像Ｓ’へ何らかの編集が行われている場合などは、《式１》は成り立たないが、編集の程度に依存して埋め込み情報ＶとＷ×ｆ（Ｓ’）とのユークリッド距離が近くなることが考えられる。この場合には、Ｗ×ｆ（Ｓ’）を量子化することでＶが得られる。埋め込んだ情報の１ビットが１か−１である場合、ベクトルＸ＝（ｘ１，…，ｘｎ）の量子化ｑ（Ｘ）は以下の《式２》で表される。《式２》ｑ（Ｘ）＝（ｘ’１，  ｘ’２，…，ｘ’ｍ），  もしｘｉが正ならｘ’ｉ＝１、それ以外はｘ’ｉ＝−１このモデルに当てはまる電子透かしの方式において、検出を実行するためには、変換ｆ（）と、行列Ｗを知れば十分である。つまり、ｆ（）とＷは、電子透かしの検出を行うために必要な鍵として考えることが可能である。この場合、ｆ（）とＷを知る者は、元画像の信号領域のどこを変更することで情報を埋め込んでいるかが分かる。従って、透かし入り画像を改ざんすることが可能である。ただしここでいう改ざんとは、透かし入り画像の画質を大きく落とすことなく、本来埋め込まれている情報が検出されないか、本来とは異なる情報が検出されるように透かし入り画像を変更することを指す。
【０００７】
電子透かしを用いたシステムにおいては、透かし入り画像のユーザなら誰でもが埋め込み情報を知ることができるという条件が要求されることがある。以下では、上記の条件を満たすために考えられる２つのアプローチについて説明する。
【０００８】
まず、１つめのアプローチの例としては松井らによる文献「電子透かしの応用：一般利用者の協力に基づく海賊版データ摘発手法（１９９８年１月、暗号と情報セキュリティシンポジウム、１０．２．Ｃ）」が挙げられる。この文献が提案するシステムでは、電子透かし検出プログラムをユーザへ予め配布しておき、ユーザは単独でこのプログラムを用いて検出を実行し、埋め込み情報を得ることになる。松井らのシステムでは、検出に必要な鍵情報は検出プログラムに含まれているが、上述のように、検出に必要な鍵情報をユーザが知った場合、ユーザによる改ざんが可能であるので、ユーザが検出プログラムから鍵情報を知ることはできないという仮定が必要となる。このように、プログラムが悪意のあるユーザによる解析に対して安全であることを、このプログラムが耐タンパー性を持つと表現することにする。
【０００９】
もう一つのアプローチとしては、信頼できるセンターが検出を実行し、検出結果のみをユーザに通知するシステムがある。例としては吉浦らによる文献「公開鍵暗号に基づくセキュア電子透かしシステム（１９９７年９月、電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ大会、ＳＡ−７−７）」が挙げられる。吉浦らのシステムにおいては、検出を実行するセンターが不正な検出結果をユーザへ回答したとしてもユーザは見ぬくことができないので、検出を実行するセンターがどの程度信頼できるかが重要となる。また吉浦らのシステムにおいて、信号領域への変換などの検出処理の一部を、ユーザが実行することも考えられるが、この場合もユーザが自らの持つソフトウェアを解析することで、改ざんが成功する可能性は増加するといえる。
【００１０】
上述した２つのアプローチによる、透かし入り画像のユーザの誰もが埋め込み情報を知ることができるシステムにおいては、改ざんに対する安全性やシステムの信頼性が、検出プログラムの耐タンパー性や、検出を実行するセンターの信頼性といった物理的な要因に影響を受けているといえる。この問題を解決するためには、検出の必要な鍵情報をユーザへ公開しても埋め込み情報の改ざんが困難であるような電子透かし技術の開発が重要である。近年、具体的な方式としては、岩村らによる文献「誤り訂正符号を用いたアルゴリズム公開型電子透かし（１９９９年１月、暗号と情報セキュリティシンポジウム）」が提案されている。しかし、岩村らの方式では、透かし入り画像ごとに鍵が必要となるという問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の透かし入り画像の埋め込み情報をユーザが知ることが可能であるシステムにおいて、センターが介在して検出処理を行う場合の問題点として、ユーザはセンターの回答が不正であるかどうかを見分けることができないという点が挙げられる。また検出処理の一部をユーザが行い、残りをセンターが行う場合には、ユーザが持つソフトウェアに耐タンパー性が求められることも問題である。
【００１２】
本発明の目的は、上記の問題を解決するために、検出を実行するセンターが不正な検出結果を回答した場合、ユーザがこれを検知することが可能であり、かつユーザが所持するプログラムに耐タンパー性を仮定しなくとも、ユーザにとって透かし入り画像の改ざんが困難であるような、電子透かし検出システムを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明は、ユーザ端末装置と検出センター装置とを備えたオンライン電子透かし検出システムにおいて、
前記ユーザ端末装置は、
画像を入力する画像入力手段と、入力された画像から特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、乱数による認証情報を生成する認証情報生成手段と、
前記認証情報を前記検出センター装置から受信した抽出及び暗号化鍵によって暗号化する認証情報暗号化手段と、
前記抽出及び暗号化鍵を用いて前記特徴量から埋め込み情報を抽出し抽出した前記埋め込み情報の暗号化を行う埋め込み情報抽出及び暗号化手段と、
暗号化した前記埋め込み情報と暗号化した前記認証情報を結合し、結合した情報の並び替え順序を規定する生成鍵によって並び替えてこれを第一の送信情報として前記検出センター装置に送信する第一の送信情報生成手段と、
前記検出センター装置から第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記検出センター装置によって復号された前記埋め込み情報を抽出して出力する埋め込み情報抽出手段と、
前記検出センター装置から第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記認証情報と前記検証センター装置から受信した認証鍵とを用いて、第二の送信情報の認証を行い認証結果を出力する認証手段と、
抽出された前記埋め込み情報と前記認証結果とを入力して表示装置へ出力する認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段と、を備え、
前記検出センター装置は、
前記埋め込み情報の抽出に必要な復調行列を生成する復調行列生成手段と、
準同型性を持つ公開鍵暗号により前記復調行列を行列の成分ごとに暗号化し、
前記埋め込み情報の抽出と暗号化に必要な前記抽出及び暗号化鍵として
前記ユーザ端末装置に送信する抽出及び暗号化鍵生成手段と、
前記第一の送信情報を受信すると、前記準同型性を持つ公開鍵暗号の復号処理により前記第一の送信情報を復号し前記第二の送信情報として前記ユーザ端末装置に送信する第二の送信情報生成手段と、
前記認証鍵を前記復調行列の各行和値を2値量子化して得られるベクトルとして生成して前記ユーザ端末装置に送信する認証鍵生成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本願の第２の発明は、ユーザ端末装置と検出センター装置とを備えたオンライン電子透かし検出システムにおいて、
前記ユーザ端末装置は、
画像を入力する画像入力手段と、入力された画像から特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、乱数による認証情報を生成する認証情報生成手段と、
前記認証情報を前記検出センター装置から受信した認証鍵によって暗号化する認証情報暗号化手段と、
前記抽出及び暗号化鍵を用いて前記特徴量から埋め込み情報を抽出し抽出した前記埋め込み情報の暗号化を前記抽出及び暗号化鍵によって行う埋め込み情報抽出及び暗号化手段と、
暗号化した前記埋め込み情報と暗号化した前記認証情報を結合し、結合した情報の並び替え順序を規定する生成鍵によって並び替えてこれを第一の送信情報として前記検出センター装置に送信する第一の送信情報生成手段と、
前記検出センター装置から第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記検出センター装置によって復号された前記埋め込み情報を抽出して出力する埋め込み情報抽出手段と、
前記検出センター装置から第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記認証情報を用いて、第二の送信情報の認証を行い認証結果を出力する認証手段と、
抽出された前記埋め込み情報と前記認証結果とを入力して表示装置へ出力する認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段と、を備え、
前記検出センター装置は、
前記埋め込み情報の抽出に必要な復調行列を生成する復調行列生成手段と、
準同型性を持つ公開鍵暗号により前記復調行列を行列の成分ごとに暗号化し、
前記埋め込み情報の抽出と暗号化に必要な前記抽出及び暗号化鍵として
前記ユーザ端末装置に送信する抽出及び暗号化鍵生成手段と、
前記第一の送信情報を受信すると、前記準同型性を持つ公開鍵暗号の復号処理により
前記第一の送信情報を復号し前記第二の送信情報として前記ユーザ端末装置に送信する第二の送信情報生成手段と、
前記認証鍵を前記準同型性を持つ公開鍵暗号の暗号化鍵として生成して前記ユーザ端末装置に送信する認証鍵生成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本願の第３の発明は、オンライン電子透かし検出システムにおいて、埋め込み情報の抽出に必要な復調行列を生成する復調行列生成手段と、前記復調行列生成手段が出力する前記復調行列を、行列の成分ごとに準同型性を持つ公開鍵暗号で暗号化して得られる暗号文を、前記埋め込み情報の抽出と暗号化に必要な抽出及び暗号化鍵としてユーザ端末装置へ送信する抽出及び暗号化鍵生成手段と、前記ユーザ端末装置から受信する第一の送信情報を前記準同型性を持つ公開鍵暗号の復号処理により復号し第二の送信情報として前記ユーザ端末装置へ送信する第二の送信情報生成手段と、前記復調行列の各行和値を2値量子化して得られるベクトルを認証鍵として前記ユーザ端末装置へ送信する認証鍵生成手段を含んで構成される検出センター装置と、
画像の入力を行う画像入力手段と前記画像から特徴量を算出する特徴量抽出手段と前記検出センター装置から受信する前記抽出及び暗号化鍵を用いて前記特徴量から埋め込み情報の抽出及び該埋め込み情報の暗号化を行う埋め込み情報抽出及び暗号化手段と前記第二の送信情報を認証するための認証情報を生成する認証情報生成手段と前記抽出及び暗号化鍵を用いて前記認証情報を暗号化する認証情報暗号化手段と前記認証情報暗号化手段が出力する暗号化認証情報と埋め込み情報抽出及び暗号化手段が出力する前記暗号化埋め込み情報を用いて前記第一の送信情報と生成鍵を生成し前記検出センター装置へ前記第一の送信情報を送信する第一の送信情報生成手段と前記検出センター装置より前記第二の送信情報と前記認証鍵を受信し前記認証鍵と前記生成鍵と前記認証情報生成手段が出力する前記認証情報を用いて前記第二の送信情報を認証する認証手段と前記第二の送信情報と前記生成鍵より前記埋め込み情報を抽出する埋め込み情報抽出手段と前記認証手段が出力する認証結果と埋め込み情報抽出手段が出力する前記埋め込み情報抽出結果を表示する認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段を含んで構成されるユーザ端末装置とからなることを特徴とする。
【００１６】
本願の第４の発明は、オンライン電子透かし検出システムにおいて、埋め込み情報の抽出に必要な復調行列を生成する復調行列生成手段と前記復調行列生成手段が出力する前記復調行列を、行列の成分ごとに準同型性を持つ公開鍵暗号で暗号化して得られる暗号文を、前記埋め込み情報の抽出と暗号化に必要な抽出及び暗号化鍵としてユーザ端末装置へ送信する抽出及び暗号化鍵生成手段と前記ユーザ端末装置から受信する第一の送信情報を前記準同型性を持つ公開鍵暗号の復号処理により復号し第二の送信情報として前記ユーザ端末装置へ送信する第二の送信情報生成手段と、前記準同型性を持つ公開鍵暗号の暗号化鍵を認証鍵として前記ユーザ端末装置へ送信する認証鍵生成手段を含んで構成される検出センター装置と、
画像の入力を行う画像入力手段と前記画像から特徴量を算出する特徴量抽出手段と前記検出センター装置から受信する前記抽出及び暗号化鍵を用いて前記特徴量から埋め込み情報の抽出及び該埋め込み情報の暗号化を行う埋め込み情報抽出及び暗号化手段と前記第二の送信情報を認証するための認証情報を生成する認証情報生成手段と前記認証鍵を用いて前記認証情報を暗号化する認証情報暗号化手段と前記認証情報暗号化手段が出力する暗号化認証情報と埋め込み情報抽出及び暗号化手段が出力する前記暗号化埋め込み情報を用いて前記第一の送信情報と生成鍵を生成し前記検出センター装置へ前記第一の送信情報を送信する第一の送信情報生成手段と前記検出センター装置より前記第二の送信情報を受信し前記生成鍵と前記認証情報生成手段が出力する前記認証情報を用いて前記第二の送信情報を認証する認証手段と前記第二の送信情報と前記生成鍵より前記埋め込み情報を抽出する埋め込み情報抽出手段と前記認証手段が出力する認証結果と前記埋め込み情報抽出手段が出力する前記埋め込み情報抽出結果を表示する認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段を含んで構成されるユーザ端末装置とからなることを特徴とするオンライン電子透かし検出システム。
【００１７】
本願の第５の発明は、検出センター装置は、
復調行列生成手段が、埋め込み情報の抽出に必要な復調行列を生成し、抽出及び暗号化鍵生成手段が、準同型性を持つ公開鍵暗号により前記復調行列を行列の成分ごとに暗号化し、前記埋め込み情報の抽出と暗号化に必要な抽出及び暗号化鍵としてユーザ端末装置に送信し、認証鍵生成手段が、認証鍵を前記復調行列の各行和値を2値量子化して得られるベクトルとして生成して前記ユーザ端末装置に送信し、
前記ユーザ端末装置は、
認証情報生成手段が、乱数による認証情報を生成し、認証情報暗号化手段が、前記認証情報を前記抽出及び暗号化鍵によって暗号化し、
画像入力手段が、画像を入力し、特徴量抽出手段が、入力された画像から特徴量を抽出し、
埋め込み情報抽出及び暗号化手段が、前記抽出及び暗号化鍵によって前記特徴量から前記埋め込み情報を抽出し、前記抽出及び暗号化鍵によって抽出した前記埋め込み情報の暗号化を行い、
第一の送信情報生成手段が、暗号化した前記埋め込み情報と暗号化した前記認証情報を結合し、結合した情報の並び替え順序を規定する生成鍵によって並び替えを行ってこれを第一の送信情報として前記検出センター装置に送信し、
前記検出センター装置は、
第二の送信情報生成手段が、前記第一の送信情報を受信すると、前記準同型性を持つ公開鍵暗号の復号処理により前記第一の送信情報を復号し前記第二の送信情報として前記ユーザ端末装置に送信し、
前記ユーザ端末装置は、
埋め込み情報抽出手段が、前記検出センター装置から前記第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記検出センター装置によって復号された前記埋め込み情報を抽出して出力し、認証手段が、前記検出センター装置から前記第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記認証情報と前記検証センター装置から受信した認証鍵とを用いて前記第二の送信情報の認証を行い認証結果を出力し、
認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段が、前記埋め込み情報抽出手段からの前記埋め込み情報と前記認証手段からの認証結果とを入力して表示装置へ出力する、ことを含む。
【００１８】
本願の第６の発明は、検出センター装置は、
復調行列生成手段が、埋め込み情報の抽出に必要な復調行列を生成し、抽出及び暗号化鍵生成手段が、準同型性を持つ公開鍵暗号により前記復調行列を行列の成分ごとに暗号化し、前記埋め込み情報の抽出と暗号化に必要な抽出及び暗号化鍵として前記ユーザ端末装置に送信し、認証鍵生成手段が、認証鍵を前記準同型性を持つ公開鍵暗号の暗号化鍵として生成してユーザ端末装置に送信し、
前記ユーザ端末装置は、
認証情報生成手段が、乱数による認証情報を生成し、認証情報暗号化手段が、前記認証情報を前記認証鍵によって暗号化し、
画像入力手段が、画像を入力し、特徴量抽出手段が、入力された画像から特徴量を抽出し、
埋め込み情報抽出及び暗号化手段が、前記抽出及び暗号化鍵によって前記特徴量から前記埋め込み情報を抽出し、前記抽出及び暗号化鍵によって抽出した前記埋め込み情報の暗号化を行い、
第一の送信情報生成手段が、暗号化した前記埋め込み情報と暗号化した前記認証情報を結合し、結合した情報の並び替え順序を規定する生成鍵によって並び替えを行ってこれを第一の送信情報として前記検出センター装置に送信し、
前記検出センター装置は、
第二の送信情報生成手段が、前記第一の送信情報を受信すると、前記準同型性を持つ公開鍵暗号の復号処理により前記第一の送信情報を復号し前記第二の送信情報として前記ユーザ端末装置に送信し、
前記ユーザ端末装置は、
埋め込み情報抽出手段が、前記検出センター装置から前記第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記検出センター装置によって復号された前記埋め込み情報を抽出して出力し、認証手段が、前記検出センター装置から第二の送信情報を受信すると前記第二の送信情報における並び替えの順序を前記第一の送信情報生成手段から受け取った前記生成鍵によって元に戻し前記認証情報を用いて前記第二の送信情報の認証を行い認証結果を出力し、
認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段が、前記埋め込み情報抽出手段からの前記埋め込み情報と前記認証手段からの認証結果とを入力して表示装置へ出力する、ことを含む。
【００１９】
本願の第７の発明は、第３の発明のユーザ端末装置及び検出センター装置と同等の処理を実行する第１のオンライン電子透かし検出用プログラムを記録した記録媒体であることを特徴とする。
【００２０】
本願の第８の発明は、第４の発明のユーザ端末装置及び検出センター装置と同等の処理を実行する第２のオンライン電子透かし検出用プログラムを記録した記録媒体であることを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【００３３】
図１を参照すると、本発明の電子透かし検出システムはユーザ端末部１０と検出センター部２０から構成される。
【００３４】
検出センター部２０は、埋め込み情報の抽出に必要な復調行列を生成する復調行列生成手段２１と、埋め込み情報の抽出と暗号化に必要な抽出及び暗号化鍵をユーザ端末部１０へ送信する抽出及び暗号化鍵生成手段２２と、ユーザ端末部１０から受信する第一の送信情報より第二の送信情報を生成し、ユーザ端末部１０へ送信する第二の送信情報生成手段２３と、ユーザ端末部１０が第二の送信情報の認証を行うための認証鍵をユーザ端末部へ送信する認証鍵生成手段２４から構成される。
【００３５】
ユーザ端末部１０は、画像の入力を行う画像入力手段１１と、画像から特徴量を算出する特徴量抽出手段１２と、検出センター部２０から受信する抽出及び暗号化鍵を用いて特徴量から埋め込み情報の抽出及び埋め込み情報の暗号化を同時に行う埋め込み情報抽出及び暗号化手段１３と、第二の送信情報を認証するための認証情報を生成する認証情報生成手段１４と、検出センター部２０の抽出及び暗号化鍵生成手段２２より受信する抽出及び暗号化鍵を用いて認証情報を暗号化する認証情報暗号化手段１５と、認証情報暗号化手段１５が出力する暗号化認証情報と埋め込み情報抽出及び暗号化手段１３が出力する暗号化埋め込み情報を用いて第一の送信情報と生成鍵を生成し検出センター部２０へ第一の送信情報を送信する第一の送信情報生成手段１６と、検出センター部２０より第二の送信情報と認証鍵を受信し認証鍵と生成鍵と認証情報生成手段１４が出力する認証情報を用いて第二の送信情報を認証する認証手段１８と、第二の送信情報と生成鍵より埋め込み情報を抽出する埋め込み情報抽出手段１７と、認証手段１８が出力する認証結果と埋め込み情報抽出手段１７が出力する埋め込み情報抽出結果を表示する認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段１９から構成される。
【００３６】
まず、ユーザ端末部１０を構成する各手段について説明する。
【００３７】
画像入力手段１１は、電子透かしを検出する対象となる画像を入力する手段である。これは例えば、ＣＤ−ＲＯＭ等のメディアから画像を読み取る装置や、印刷物から画像を読み取るスキャナーなどの装置により実現される。画像入力手段１１から出力される画像のデータのフォーマットは、例えばＢＭＰ（ＷｉｎｄｏｗｓＢｉｔｍａｐ）等の汎用のフォーマットが用いられる。
【００３８】
特徴量抽出手段１２は、画像から特徴量を計算する手段である。ここで、本発明での電子透かし方式を、文献１でのモデルがあてはまる方式とする。すなわち、特徴量抽出手段１２が出力する画像Ｓの特徴量は《式１》におけるｆ（Ｓ）であり、ｆ（Ｓ）は長さｍの実数ベクトルとする。ｆ（Ｓ）の例としては、ＤＣＴやフーリエ変換などの信号変換されたデータもしくはデータの一部や、画像のモーメントなどの各種統計量を用いることが可能である。
【００３９】
埋め込み情報抽出及び暗号化手段１３は、抽出及び暗合化鍵を用いて、特徴量から埋め込み情報の抽出と、抽出された埋め込み情報の暗合化を行う。変調行列及び復調行列をそれぞれ、《式１》におけるＷ’とＷとし、《式１》における埋め込み情報Ｖの長さをｎとする。Ｖの各ビットは−１か１である。Ｗはｎ×ｍ行列であり、その各列ベクトルが直交するものとする。埋め込み情報の抽出は、Ｗ×ｆ（Ｓ）を《式２》が示す量子化関数ｑ（）を用いて量子化することで行われる。ただし以下ではＷ×ｆ（Ｓ）もｑ（Ｗ×ｆ（Ｓ））も区別せず、埋め込み情報と呼ぶことにする。また、行列Ｗの（ｉ，ｊ）成分をｗ（ｉ，ｊ）と表すことにする。ここで抽出及び暗号化鍵は、復調行列Ｗを成分ごとに暗号化したものである。平文Ｘに対する暗号文をＥ（Ｘ）とすると、抽出及び暗号化鍵は（ｉ，ｊ）成分がＥ（ｗ（ｉ，ｊ））である行列ＥＷとなる。Ｅ（ｗ（ｉ，ｊ））をｅｗ（ｉ，ｊ）と表記するものとする。
【００４０】
ただし本発明で用いる暗号Ｅ（）は以下の条件を満たすものとする。
【００４１】
条件１．
２つの暗号文Ｅ（Ｘ），Ｅ（Ｙ）の積が、それぞれの平文の和の暗号文Ｅ（Ｘ＋Ｙ）となる。
【００４２】
条件２．
暗号化関数は引数として乱数パラメータを持ち、単一の平文について、乱数パラメータに依存して異なる暗号文が存在する。
【００４３】
条件１．を満たす暗合は準同型性を持つ暗号と呼ばれる。上記の２つの条件を満たす暗号の例としては，岡本らの文献２「アニュー  パブリックキー  クリプトシステム  アズ  セキュア  アズ  ファクタリング、ユーロクリプト’９８、レクチャーノーツ  イン  コンピュータ  サイエンス、第１４０３巻、１９９８年（Ａ  ｎｅｗ  ｐｕｂｌｉｃ−ｋｅｙｃｒｙｐｔｏｓｙｓｔｅｍ  ａｓ  ｓｅｃｕｒｅ  ａｓ  ｆａｃｔｏｒｉｎｇ，  ＥｕｒｏＣｒｙｐｔ’９８，  Ｌｅｃｔｕｒｅ  ｎｏｔｅｓ  ｉｎ  ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  １４０３，１９９８）」による暗号がある。上記の２つの条件を満たす暗号においては、暗号化鍵、及び乱数パラメータも暗号化関数Ｅ（）の引数であるが、ここでは省略する。
【００４４】
埋め込み情報抽出及び暗号化手段１３の処理においては、ユーザが埋め込み情報を直接には認識できないような処理が行われる。具体的には、特徴量をｆ（Ｓ）＝（ｔ１，ｔ２，…，ｔｍ）とすると、埋め込み情報抽出及び暗号化手段１３が出力する暗号化埋め込み情報Ｇは以下で示される。《式３》｛暗号化埋め込み情報｝Ｇ＝（ｇ１，ｇ２，…，ｇｎ），ｇｉ＝（ｅｗ（ｉ，１）＾ｔ１）×（ｅｗ（ｉ，２）＾ｔ２）×…×（ｅｗ（ｉ，ｍ）＾ｔｍ）ただし、ａ＾ｂはａのｂ乗を表すとする。
【００４５】
以下の《式４》により、ＧはＷ×ｆ（Ｓ）を要素ごとに暗号化したベクトルであることが示される。《式４》ｇｉ＝（ｅｗ（ｉ，１）＾ｔ１）×（ｅｗ（ｉ，２）＾ｔ２）×…×（ｅｗ（ｉ，ｍ）＾ｔｍ）＝Ｅ（ｗ（ｉ，１）×ｔ１）×Ｅ（ｗ（ｉ，２）×ｔ２）×…×Ｅ（ｗ（ｉ，ｍ）×ｔｍ）＝Ｅ（ｗ（ｉ，１）×ｔ１＋ｗ（ｉ，２）×ｔ２＋…＋ｗ（ｉ，ｍ）×ｔｍ）
認証情報生成手段１４は、長さｎのランダムな実数ベクトルを認証情報Ｚとして出力する。認証情報生成手段１４は、乱数生成器と、この乱数生成器へ与える初期パラメータの生成機能により実現される。例えば、乱数生成器としてＳＨＡ（Ｓｅｃｕｒｅｈａｓｈ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）などの公知のハッシュ関数を利用し、初期パラメータとしてキーボードから入力される文字や、プログラムのプロセスＩＤ等を用いることが可能である。
【００４６】
認証情報暗号化手段１５は、抽出及び暗号化鍵ＥＷと認証情報Ｚから暗号化認証情報Ｈを生成する。認証情報をＺ＝（ｚ１，ｚ２，…，ｚｎ）とすると、暗号化認証情報Ｈは以下の《式５》で与えられる。《式５》｛暗号化認証情報｝Ｈ＝（ｈ１，ｈ２，…，ｈｎ），ｈｉ＝（ｅｗ（ｉ，１）＾ｚｉ）×（ｅｗ（ｉ，２）＾ｚｉ）×…×（ｅｗ（ｉ，ｍ）＾ｚｉ）
以下の《式６》により、ｈｉが（Ｗのｉ番目の行和×ｚｉ）を平文とする暗号文であることが示される。《式６》ｈｉ＝（ｅｗ（ｉ，１）＾ｚｉ）×（ｅｗ（ｉ，２）＾ｚｉ）×…×（ｅｗ（ｉ，ｍ）＾ｚｉ）＝Ｅ（ｗ（ｉ，１）ｚｉ）×Ｅ（ｗ（ｉ，２）ｚｉ）×Ｅ（ｗ（ｉ，ｍ）ｚｍ）＝Ｅ（（ｗ（ｉ，１）＋ｗ（ｉ，２）＋…＋ｗ（ｉ，ｍ））×ｚｉ）
第一の送信情報生成手段１６は、暗号化認証情報Ｈと暗号化埋め込み情報Ｇより、第一の送信情報を生成する。また、第一の送信情報の生成に関する情報を生成鍵として出力する。ここで、第一の送信情報は暗号化埋め込み情報Ｇと暗号化認証情報Ｈをランダムに連結した長さ２ｎのベクトルである。ランダムに連結するとは、ＧとＨを連結したのち、連結したベクトルの成分をランダムな順序に並び替えることである。並び替えの方法は２ｎの階乗通り存在する。また、生成鍵は、２ｎの階乗通りある並び替えのうち、どの並び替えを行ったかを示す情報である。
【００４７】
埋め込み情報抽出手段１７は、生成鍵を用いて第二の送信情報より埋め込み情報を抽出する。抽出した結果を埋め込み情報抽出結果として出力する。ここで第二の送信情報は、第一の送信情報の各成分を復号し、《式２》で示される量子化を行った、長さ２ｎのベクトルである。埋め込み情報抽出手段１７は、生成鍵を用いて、第二の送信情報より、暗号化埋め込み情報の復号及び量子化がなされている部分ベクトルを特定し、この部分ベクトルを埋め込み情報とするものである。得られた埋め込み情報を埋め込み情報抽出結果とする。埋め込み情報抽出結果は、抽出された埋め込み情報そのものである場合だけでない。例えば埋め込み情報に誤り訂正符号化が成されている場合、埋め込み情報抽出手段１７は誤り訂正復号も行い、埋め込み情報抽出結果として、誤り訂正復号した結果を返すことも考えられる。
【００４８】
認証手段１８は、生成鍵と認証鍵Ｋと認証情報Ｚを用いて、第二の送信情報の認証を行い、認証結果を出力する。ここでの認証結果は検出センター部２０が不正な回答をしたかどうかを示す２値情報である。ここで、認証鍵ＫはＷの各行和の正負を示す情報であり、《式７》で与えられる。《式７》｛認証鍵｝Ｋ＝（ｋ１，ｋ２，…，ｋｎ），  もし（ｗ（ｉ，１）＋…＋ｗ（ｉ，ｍ））が正ならｋｉ＝１，負ならｋｉ＝−１
《式７》が示すように、認証鍵ＫはＷより一意に定まる。
【００４９】
認証手段１８は、生成鍵を用いて、第二の送信情報より、暗号化認証情報Ｈの復号及び量子化がなされている部分ベクトルＡ＝（ａ１，ａ２，…，ａｎ）を特定し、（Ｚ，Ｋ）の組とＡが矛盾しないかを確認する。センターが正しい処理を行っている場合は、《式６》によりａｉ＝ｑ（（ｗ（ｉ，１）＋…＋ｗ（ｉ，ｍ））×ｚｉ）であるので、ｉ＝１，２，…，ｎについてｚｉ×ｋｉとａｉの正負が一致することになる。認証手段１８は、ｉ＝１，２，…，ｎについてｚｉ×ｋｉとａｉの正負が一致した場合、センターが正しい回答をしたと認め、そうでない場合にはセンターが不正な回答をしたと認める。
【００５０】
《式６》が示すように、暗号化認証情報Ｈは、認証情報Ｚそのものの暗合文ではなく、センターが定めるＷにより一意に定まる認証鍵Ｋと、ユーザが任意に定めた認証情報Ｚにより定まる平文の暗号文である。
【００５１】
したがって、センターがユーザに第二の送信情報を送信する際に、Ｈに対応する部分について正しい値（Ｈを復号し、さらに量子化した値）を送信しなかった場合、ユーザはＺとＫを知っているので、センターが正しい値を返さなかったことに気づくことになる。もしセンターが、第一の送信情報の内、どこがＨに相当する部分かを知ることができれば、センターはユーザに気づかれないように不正な回答を成功させることが可能となる。すなわち、暗号化埋め込み情報に相当する部分のみ不正な値を送信し、Ｈに相当する部分は正しい値を送信することができる。しかし、センターは生成鍵を知らないため、どこがＨに相当する部分かを知ることはできない。
【００５２】
認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段１９は、埋め込み情報抽出結果と認証結果を入力とし、モニターなどの表示装置へ表示する。表示装置の代わりに、プリンターなどの印刷装置を用いて印刷物による表示を行うことも可能である。
【００５３】
画像入力手段１１と、認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段１９を除いたその他の手段については、中央処理装置、デジタル信号処理装置を用いることで実現が可能である。
【００５４】
次に、検出センター部２０を構成する手段について説明する。
【００５５】
埋め込み情報の抽出に必要な復調行列を生成する復調行列生成手段２１は、復調行列Ｗを生成する。Ｗは埋め込みに用いる変調行列と対応しており、変調行列と復調行列は《式１》の関係（すなわち、互いの積が単位行列となること）を満たしていなければならない。
【００５６】
抽出及び暗号化鍵生成手段２２は、Ｗを用いて、Ｗを暗号Ｅ（）の暗号化鍵を用いて成分ごとに暗号化した抽出及び暗号化鍵ＥＷを出力する。Ｅ（）の引数である乱数パラメータは適当な乱数生成器により得るものとする。
【００５７】
第二の送信情報生成手段２３は、暗号Ｅ（）の復号鍵を用いて第一の送信情報を成分ごとに復号し、復号結果を《式２》に従って量子化する。量子化結果を第二の送信情報として出力する。
【００５８】
認証鍵生成手段２４は、復調行列Ｗを用いて認証鍵Ｋを生成し、出力する。前述のように、認証鍵ＫはＷに依存して一意に決まる。
【００５９】
検出センター部２０の各手段については、中央処理装置を用いることで実現が可能である。また、ユーザ端末部１０及び検出センター部２０における通信処理は、デジタルデータを送受信可能なコンピュータネットワークを用いることで実現される。インターネットが例として挙げられる。
【００６０】
以上で説明した本発明の第１の実施の形態においては、暗合Ｅ（）は共通鍵暗合でも、公開鍵暗合でも適用可能である。
【００６１】
Ｅ（）が文献２の暗合と同じく公開鍵暗合である場合に考えることができる、本発明の第２の実施の形態を以下に示す。第２の実施形態においては、第１の実施形態よりも復調行列Ｗについてユーザに知られる情報が少ないため、ユーザが不正なデータを送信しＷを知ろうとする攻撃に対しより安全と考えられる。
【００６２】
本発明の第２の実施の形態においては、ユーザ端末部については認証情報暗号化手段２１５と認証手段２１８が、検出センター部については抽出及び暗号化鍵生成手段２２２及び認証鍵生成手段２２４の動作がが第１の実施の形態と異なる。その他の手段の動作については、第１の実施の形態と名称が同じものは、同じ動作をするものとする。
【００６３】
図２は本発明の電子透かし検出システムの第２の実施の形態を示すブロック図である。
【００６４】
まず、ユーザ端末部２１０の認証情報暗号化手段２１５と認証手段２１８について説明する。
【００６５】
認証情報暗号化手段２１５は、認証鍵Ｋ’を用いて、認証情報Ｚから暗号化認証情報Ｈ’を生成する。第１の実施の形態とは異なり、Ｈ’は認証情報Ｚの暗号文そのものである。従って、認証情報をＺ＝（ｚ１，ｚ２，…，ｚｎ）とすると、暗号化認証情報はＨ’＝（Ｅ（ｚ１），Ｅ（ｚ２），…，Ｅ（ｚｎ））である。また、認証鍵Ｋ’は暗合Ｅ（）の暗号化鍵である。
【００６６】
認証手段２１８は、生成鍵と認証情報Ｚを用いて、第二の送信情報の認証を行い、認証結果を出力する。ここでの認証結果は検出センター部２２０が不正な回答をしたかどうかを示す２値情報である。
【００６７】
認証手段２１８は、生成鍵を用いて、第二の送信情報より、暗号化認証情報Ｈ’の復号及び量子化がなされている部分ベクトルＡ＝（ａ１，ａ２，…，ａｎ）を特定し、ｚｉとａｉの正負が一致するかをｉ＝１，…，ｎについて確認する。認証手段２１８は、ｉ＝１，２，…，ｎについてｚｉとａｉの正負が一致した場合、センターが正しい回答をしたと認め、そうでない場合にはセンターが不正な回答をしたと認める。
【００６８】
センターがユーザに第二の送信情報を送信する際に、Ｈ’に対応する部分について正しい値（Ｈを復号し、さらに量子化した値）を送信しなかった場合、ユーザはＺを知っているので、センターが正しい値を返さなかったことに気づくことになる。もしセンターが、第一の送信情報の内、どこがＨ’に相当する部分かを知ることができれば、センターはユーザに気づかれないように不正な回答を成功させることが可能となる（暗号化埋め込み情報に相当する部分のみ不正な値を送信し、Ｈ’に相当する部分は正しい値を送信することができる）。しかし、センターは生成鍵を知らないため、どこがＨ’に相当する部分かを知ることはできない。
【００６９】
次に、検出センター部２２０の、抽出及び暗号化鍵生成手段２２２と認証鍵生成手段２２４について説明する。
【００７０】
抽出及び暗号化鍵生成手段２２２は、Ｗを用いて、Ｗを暗号Ｅ（）の暗号化鍵を用いて成分ごとに暗号化した抽出及び暗号化鍵ＥＷを出力する。Ｅ（）の引数である乱数パラメータは適当な乱数生成器により得るものとする。
【００７１】
認証鍵生成手段２２４は、復調行列Ｗを用いて、認証鍵Ｋ’を生成し、出力する。前述のように認証鍵Ｋ’は暗合Ｅ（）の暗号化鍵であるため、センターが認証鍵Ｋ’をどのように生成するかは暗合Ｅ（）に依存する。
【００７２】
次に、第１の実施の形態における、電子透かし検出システム全体の動作について説明する。
【００７３】
透かしの検出を行う前の準備として、検出センター部２０の復調行列生成手段２１が復調行列Ｗを生成し、抽出及び暗号化鍵生成手段２２と認証鍵生成手段２４へＷを与える。次に抽出及び暗号化鍵生成手段２２が、Ｗを用いて抽出及び暗号化鍵ＥＷを生成する。また、認証鍵生成手段２４はＷを用いて認証鍵Ｋを生成する。ＥＷについては、暗合化関数Ｅ（）における暗号化鍵が、文献２の暗合のように、乱数に依存して定められる場合であれば、ユーザ端末部１０の要求の度に乱数によって異なるＥＷを定めることもできる。ＫについてはＷが変更されない限り固定である。
【００７４】
次に、抽出及び暗号化鍵生成手段２２が、抽出及び暗号化鍵ＥＷをユーザ端末部１０の埋め込み情報抽出及び暗号化手段１３と認証情報暗号化手段１５へ送信しておく。また、認証鍵生成手段２４は認証鍵Ｋをユーザ端末部１０の認証手段１８へ送信しておく。ここで、ＥＷ及びＫは固定として、あらかじめユーザ端末部１０の持つプログラムに含まれるものとしてもよい。
【００７５】
次に、ユーザ端末部１０を操作するユーザが、ユーザ端末部１０の画像入力手段１１へ、ＣＤ−ＲＯＭ等のメディアから画像を入力する。画像入力手段１１は入力された画像を電子透かし検出システムで用いる形式の画像データに変換して、特徴量抽出手段１２に与える。特徴量抽出手段１２は、画像の特徴量を出力し、埋め込み情報抽出及び暗号化手段１３へ与える。
【００７６】
ユーザ端末部１０の埋め込み情報抽出及び暗号化手段１３は、抽出及び暗号化鍵ＥＷを用いて、特徴量ｆ（Ｓ）から暗号化埋め込み情報Ｇを求め、第一の送信情報生成手段１６へ与える。認証情報生成手段１４は認証情報Ｚを生成し、認証情報暗号化手段１５へ与える。
【００７７】
ユーザ端末部１０の認証情報暗号化手段１５は抽出及び暗号化鍵ＥＷと認証情報Ｚより暗号化認証情報Ｈを求め、第一の送信情報生成手段１６へ与える。
【００７８】
ユーザ端末部１０の第一の送信情報生成手段１６は、暗号化認証情報Ｈと暗号化埋め込み情報Ｇより、第一の送信情報を生成し、検出センター部２０の第二の送信情報生成手段２３へ送信する。次に、第一の送信情報生成手段１６は生成鍵を埋め込み情報抽出手段１７と認証手段１８へ与える。
【００７９】
検出センター部２０の第二の送信情報生成手段２３は、第一の送信情報より第二の送信情報を求め、ユーザ端末部１０の埋め込み情報抽出手段１７と認証手段１８へ送信する。
【００８０】
ユーザ端末部１０の埋め込み情報抽出手段１７は、生成鍵を用いて第二の送信情報より埋め込み情報を抽出し、埋め込み情報抽出結果を認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段１９へ与える。次に、認証手段１８は生成鍵と認証鍵Ｋと認証情報Ｚを用いて、第二の送信情報の認証を行い、その結果を認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段１９へ出力する。
【００８１】
最後に、ユーザ端末部１０の認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段１９は埋め込み情報抽出結果と認証結果を表示する。認証結果より、正しく認証が成されたと判断した場合、ユーザは埋め込み情報抽出結果より、埋め込み情報を得る。認証に失敗した場合、ユーザは検出センター部２０が埋め込み情報抽出結果について不正な回答を返したと判断する。
【００８２】
次に、第２の実施の形態における、電子透かし検出システム全体の動作について説明する。
【００８３】
透かしの検出を行う前の準備として、検出センター部２２０の復調行列生成手段２２１が復調行列Ｗを生成し、抽出及び暗号化鍵生成手段２２２へＷを与える。次に抽出及び暗号化鍵生成手段２２２が、Ｗを用いて抽出及び暗号化鍵ＥＷを生成する。また、認証鍵生成手段２２４は認証鍵Ｋ’を生成する。ＥＷとＫ’については、暗合化関数Ｅ（）における暗号化鍵が、文献２の暗合のように、乱数に依存して定められる場合であれば、ユーザ端末部２１０の要求の度に乱数によって異なるＥＷとＫ’を定めることもできる。
【００８４】
次に、抽出及び暗号化鍵生成手段２２２が、ＥＷをユーザ端末部２１０の埋め込み情報抽出及び暗号化手段２１３へ送信しておく。また、認証鍵生成手段２２４は認証鍵Ｋ’をユーザ端末部２１０の認証手段２１８へ送信しておく。ここで、ＥＷ及びＫ’は固定として、あらかじめユーザ端末部２１０の持つプログラムに含まれるものとしてもよい。
【００８５】
以下、ユーザ端末部２１０の画像入力と特徴量抽出、埋め込み情報の抽出及び暗号化、認証情報Ｚの生成は第三の発明と同様である為省略する。
【００８６】
次に、ユーザ端末部２１０の認証情報暗号化手段２１５は認証鍵Ｋ’と認証情報Ｚより暗号化認証情報Ｈ’を求め、第一の送信情報生成手段２１６へ与える。
【００８７】
ユーザ端末部２１０の第一の送信情報生成手段２１６は、暗号化認証情報Ｈ’と暗号化埋め込み情報Ｇより、第一の送信情報を生成し、検出センター部２２０の第二の送信情報生成手段２２３へ送信する。次に、第一の送信情報生成手段２１６は生成鍵を埋め込み情報抽出手段２１７と認証手段２１８へ与える。
【００８８】
以下、検出センター部２２０による第二の送信情報の生成、ユーザ端末部２１０による埋め込み情報抽出は第１の実施の形態と同様である為省略する。
【００８９】
次に、認証手段２１８は生成鍵と認証情報Ｚを用いて、第二の送信情報の認証を行い、その結果を認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段２１９へ出力する。
【００９０】
最後の、埋め込み情報抽出結果と認証結果の表示については第１の実施の形態と同様である為省略する。
【００９１】
次に、図３を参照すると、本発明の第３の実施の形態は、第１のオンライン電子透かし検出用プログラム又は第２のオンライン電子透かし検出用プログラムを格納した記録媒体３００を備える。この記録媒体３００は、磁気ディスク、半導体メモリその他の記録媒体であって良い。
【００９２】
第１のオンライン電子透かし検出用プログラムは記録媒体３００からユーザ端末部３０１と検出センター部３０２に読み込まれ、各々の動作を制御する。ユーザ端末部３０１は、第１のオンライン電子透かし検出用プログラムの制御により以下の処理、即ち第１の実施の形態におけるユーザ端末部１０と同一の処理を実行し、検出センター部３０２は、第１のオンライン電子透かし検出用プログラムの制御により第１の実施の形態における検出センター部２０と同一の処理を実行する。
【００９３】
第２のオンライン電子透かし検出用プログラムは記録媒体３００からユーザ端末部３０１と検出センター部３０２に読み込まれ、各々の動作を制御する。ユーザ端末部３０１は、第２のオンライン電子透かし検出用プログラムの制御により以下の処理、即ち第２の実施の形態におけるユーザ端末部２１０と同一の処理を実行し、検出センター部３０２は、第２のオンライン電子透かし検出用プログラムの制御により第２の実施の形態における検出センター部２２０と同一の処理を実行する。
【００９４】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明によれば、検出を実行するセンターが不正な検出結果を回答した場合、ユーザが高い確率でこれを検知することが可能であり、かつユーザが所持するプログラムに耐タンパー性を仮定しなくとも、ユーザにとって透かし入り画像の改ざんが困難である、電子透かし検出システムを実現することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０    ユーザ端末部
１１    画像入力手段
１２    特徴量抽出手段
１３    埋め込み情報抽出及び暗号化手段
１４    認証情報生成手段
１５    認証情報暗号化手段
１６    第一の送信情報生成手段
１７    埋め込み情報抽出手段
１８    認証手段
１９    認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段
２０    検出センター部
２１    復調行列生成手段
２２    抽出及び暗号化鍵生成手段
２３    第二の送信情報生成手段
２４    認証鍵生成手段
２１０    ユーザ端末部
２１１    画像入力手段
２１２    特徴量抽出手段
２１３    埋め込み情報抽出及び暗号化手段
２１４    認証情報生成手段
２１５    認証情報暗号化手段
２１６    第一の送信情報生成手段
２１７    埋め込み情報抽出手段
２１８    認証手段
２１９    認証及び埋め込み情報抽出結果表示手段
２２０    検出センター部
２２１    復調行列生成手段
２２２    抽出及び暗号化鍵生成手段
２２３    第二の送信情報生成手段
２２４    認証鍵生成手段
３００    記録媒体
３０１    ユーザ端末部
３０２    検出センター部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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