(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メディア情報中にメッセージ情報を隠し込むデータ・ハイディング方法において，
(a) 前記メッセージ情報に関して，周波数空間全体を構成する複数の周波数成分を有する周波数スペクトラムを求めるステップと，
(b) 前記メッセージ情報を周波数変換して得た周波数空間全体の一部であり，実空間での外形的特徴を示す複数の周波数成分から構成される領域を基本領域として抽出するステップと，
(c) 前記基本領域のコピーを複数生成し，前記メディア情報の周波数スペクトラムと同一の領域であって各周波数成分が零からなる周波数空間において，当該コピーのそれぞれを，既定の配置情報（鍵Ｋ)に従い分散して置き換えて配置することにより得られる周波数スペクトラムを，中間情報として生成するステップと，
(d) 前記中間情報と前記メディア情報とに基づいた可逆な演算を実行することにより，前記メディア情報中に前記メッセージ情報を隠し込むステップと
を有することを特徴とするデータ・ハイディング方法。
【請求項２】
メディア情報中にメッセージ情報を隠し込むデータ・ハイディング方法において，
(a) 前記メッセージ情報に関して，周波数空間全体を構成する複数の周波数成分を有する周波数スペクトラムを求めるステップと，
(b) 前記メッセージ情報を周波数変換して得た周波数空間全体の一部であり，実空間での外形的特徴を示す複数の周波数成分から構成される領域を基本領域として抽出するステップと，
(c) 前記基本領域のコピーを複数生成し，前記メディア情報の周波数スペクトラムと同一の領域であって各周波数成分が零からなる周波数空間において，当該コピーのそれぞれを，既定の配置情報（鍵Ｋ)に従い分散して置き換えて配置することにより得られる周波数スペクトラムを，中間情報として生成するステップと，
(d) 前記中間情報を，前記メディア情報の周波数スペクトラムに加算することにより，前記メディア情報中に前記メッセージ情報を隠し込むステップと
を有することを特徴とするデータ・ハイディング方法。
【請求項３】
メディア情報中にメッセージ情報を隠し込むデータ・ハイディング方法において，
(a) 前記メッセージ情報に関して，周波数空間全体を構成する複数の周波数成分を有する周波数スペクトラムを求めるステップと，
(b) 前記メッセージ情報を周波数変換して得た周波数空間全体の一部であり，実空間での外形的特徴を示す複数の周波数成分から構成される領域を基本領域として抽出するステップと，
(c) 前記基本領域のコピーを複数生成し，前記メディア情報の周波数スペクトラムと同一の領域であって各周波数成分が零からなる周波数空間において，当該コピーのそれぞれを，既定の配置情報（鍵Ｋ)に従い分散して置き換えて配置することにより得られる周波数スペクトラムを，中間情報として生成するステップと，
(d) 前記基本領域のコピーの位置に対応したメディア情報の周波数成分のそれぞれを，対応する基本領域の周波数成分で置き換えることにより、前記メディア情報中に前記メッセージ情報を隠し込むステップと
を有することを特徴とするデータ・ハイディング方法。
【請求項４】
前記基本領域は，実空間における前記メッセージ情報の外形的特徴を示す複数の周波数成分を含むことを特徴とする請求項１〜３に記載のデータ・ハイディング方法。
【請求項５】
前記メッセージ情報は画像情報であって，前記基本領域は，実空間における画像の輪郭的特徴を示す複数の低周波数成分で構成されることを特徴とする請求項４に記載のデータ・ハイディング方法。
【請求項６】
メッセージ情報が周波数空間において隠し込まれたメディア情報から前記メッセージ情報を抽出するデータ抽出方法において，
(a) メッセージ情報が隠し込まれた実空間のメディア情報と，前記メッセージ情報が隠し込まれていないメディア情報との差分を計算することにより得られる第１の中間情報に関して，メッセージ情報を周波数変換して得た周波数空間全体の一部であり，実空間での外形的特徴を示す複数の周波数成分から構成される基本領域を有する周波数成分を有する周波数スペクトラムを求めるステップと，
(b) 前記第１の中間情報の周波数スペクトラムから，既定の配置情報（鍵Ｋ)により特定される配置から、前記基本領域を少なくとも１つ抽出するステップと，
(c) 周波数空間上の所定の位置に前記基本領域を配置することにより得られる周波数スペクトラムを，第２の中間情報として生成するステップと，
(d) 前記第２の中間情報の周波数スペクトラムを逆周波数変換することにより，前記メディア情報中に隠し込まれた前記メッセージ情報を抽出するステップと
を有することを特徴とするデータ抽出方法。
【請求項７】
メッセージ情報が周波数空間において隠し込まれたメディア情報から前記メッセージ情報を抽出するデータ抽出方法において，
(a) メッセージ情報が隠し込まれた実空間のメディア情報と，前記メッセージ情報が隠し込まれていない実空間のメディア情報の周波数スペクトラムを各々求め、これらの差分をとることにより、メッセージ情報を周波数変換して得た周波数空間全体の一部であり，実空間での外形的特徴を示す複数の周波数成分から構成される基本領域を有する周波数スペクトラムを計算するステップと，
(b) 前記差分の周波数スペクトラムから，既定の配置情報（鍵Ｋ)により特定される配置から、前記基本領域を少なくとも１つ抽出するステップと，
(c) 周波数空間上の所定の位置に前記基本領域を配置することにより得られる周波数スペクトラムを，第２の中間情報として生成するステップと，
(d) 前記第２の中間情報の周波数スペクトラムを逆周波数変換することにより，前記メディア情報中に隠し込まれた前記メッセージ情報を抽出するステップと
を有することを特徴とするデータ抽出方法。
【請求項８】
メッセージ情報が周波数空間において隠し込まれたメディア情報から前記メッセージ情報を抽出するデータ抽出方法において，
(a) メッセージ情報が隠し込まれた実空間のメディア情報から、メッセージ情報を周波数変換して得た周波数空間全体の一部であり，実空間での外形的特徴を示す複数の周波数成分から構成される基本領域を有する周波数スペクトラムを求めるステップと
(b) 前記周波数スペクトラムから，既定の配置情報（鍵Ｋ)により特定される配置から、前記基本領域を少なくとも１つ抽出するステップと，
(c) 周波数空間上の所定の位置に前記基本領域を配置することにより得られる周波数スペクトラムを，第２の中間情報として生成するステップと，
(d) 前記第２の中間情報の周波数スペクトラムを逆周波数変換することにより，前記メディア情報中に隠し込まれた前記メッセージ情報を抽出するステップと
を有することを特徴とするデータ抽出方法。
【請求項９】
メディア情報中にメッセージ情報を隠し込むシステムにおいて，
(a) メッセージ情報に関して，周波数空間全体を構成する複数の周波数成分を有する周波数スペクトラムを求める手段と，
(b) 前記メッセージ情報を周波数変換して得た周波数空間全体の一部であり，実空間での外形的特徴を示す複数の周波数成分から構成される領域を基本領域として抽出する手段と，
(c) 前記基本領域のコピーを複数生成し，前記メディア情報の周波数スペクトラムと同一の領域であって各周波数成分が零からなる周波数空間において，当該コピーのそれぞれを，既定の配置情報（鍵Ｋ)に従い分散して置き換えて配置することにより得られる周波数スペクトラムを，中間情報として生成する手段と，
(d) 前記中間情報と前記メディア情報とに基づいた可逆な演算を実行することにより，前記メディア情報中に前記メッセージ情報を隠し込む手段と
を有することを特徴とするシステム。
【請求項１０】
メッセージ情報が周波数空間において隠し込まれたメディア情報から前記メッセージ情報を抽出するシステムにおいて，
(a) メッセージ情報が隠し込まれた実空間のメディア情報と，前記メッセージ情報が隠し込まれていないメディア情報との差分を計算することにより得られる第１の中間情報に関して，メッセージ情報を周波数変換して得た周波数空間全体の一部であり，実空間での外形的特徴を示す複数の周波数成分から構成される基本領域を有する周波数成分を有する周波数スペクトラムを求める手段と，
(b) 前記第１の中間情報の周波数スペクトラムから，既定の配置情報（鍵Ｋ)により特定される配置から、前記基本領域を少なくとも１つ抽出する手段と，
(c) 周波数空間上の所定の位置に前記基本領域を配置することにより得られる周波数スペクトラムを，第２の中間情報として生成する手段と，
(d) 前記第２の中間情報の周波数スペクトラムを逆周波数変換することにより，前記メディア情報中に隠し込まれた前記メッセージ情報を抽出する手段と
を有することを特徴とするシステム。
【請求項１１】
メッセージ情報が周波数空間において隠し込まれたメディア情報から前記メッセージ情報を抽出するデータ抽出システムにおいて，
(a) メッセージ情報が隠し込まれた実空間のメディア情報から、メッセージ情報を周波数変換して得た周波数空間全体の一部であり，実空間での外形的特徴を示す複数の周波数成分から構成される基本領域を有する周波数スペクトラムを求める手段と
(b) 前記周波数スペクトラムから，既定の配置情報（鍵Ｋ)により特定される配置から、前記基本領域を少なくとも１つ抽出する手段と，
(c) 周波数空間上の所定の位置に前記基本領域を配置することにより得られる周波数スペクトラムを，第２の中間情報として生成する手段と，
(d) 前記第２の中間情報の周波数スペクトラムを逆周波数変換することにより，前記メディア情報中に隠し込まれた前記メッセージ情報を抽出する手段と
を有することを特徴とするデータ抽出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、メディア・データ中にメッセージ・データを隠し込むデータ・ハイディング方法及び隠し込まれたデータを抽出するデータ抽出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディア社会の発達により、多くのデジタル化された画像情報や音声情報が、インターネット上において、またはＣＤ−ＲＯＭソフトとして流通されている。これらのデジタル情報は、誰もが簡単に劣化のない完全なコピーを作成することができるため、その不正な使用やその著作権の保護が問題になってきている。こうした画像データや音声データといったメディア・データを第三者が不法にコピーすることを防止するために、もとのメディア・データに作者の署名といった別の情報をメッセージ・データとして隠し込む（ハイディング）技術が注目されて始めている。デジタル化された画像データ等が違法にコピーされた場合、このコピー中に隠ぺいされた署名を確認しその出所を特定することで、それが違法な行為によるものかどうかを知ることができる。このような隠し込みの技術は、「データ・ハイディング」と呼ばれている。
【０００３】
このデータ・ハイディング技術に関して，「日経エレクトロニクス４−２２ 1996」（1996年4月22日発行）には以下のような技術が開示されている。図１は，従来技術におけるデータのハイディング及び抽出を説明するための概念図である。ＩＤ情報を隠し持たせる過程においては，まず，オリジナルの動画像，静止画像，写真，または音声といったメディア情報を，離散コサイン変換や高速フーリエ変換等で周波数変換して，周波数スペクトラムを求める。このメディア情報の周波数スペクトラムに，ＩＤ情報をスペクトラム拡散して畳み込む。ＩＤ情報は，著作物の購入者ごとに固有の乱数である。乱数の発生アルゴリズムには正規分布を用いる。長さは1000である。そして，ＩＤ情報が加えられたメディア情報の周波数スペクトラムを逆周波数変換することにより，ＩＤ情報を隠し持つディジタル著作物を復元する。このディジタル著作物には，ＩＤ情報が隠し込まれているものの，オリジナルの作品とほとんど相違しないため，購入者はそれを視覚的に認識することはできない。
【０００４】
逆に，ＩＤ情報を抜き出す過程においては，まず，違法コピーしたと思われるディジタル著作物を周波数変換することにより，その周波数スペクトラムを求めると共に，オリジナルの作品の周波数スペクトラムも求める。そして，これらの周波数スペクトラムの差分を取り，これを著作者が発行したＩＤ情報と比較する。これにより著作物の購入者を特定することができるため，違法なコピーであるか否かの判断ができる。
【０００５】
この技術の特徴の一つは，データの隠し込みのために周波数空間を利用している点である。すなわち，メディア情報を実空間から周波数空間へ変換して，その周波数スペクトラム中の周波数成分をＩＤ情報に基づいて操作している。また，別の特徴としては，利用する周波数領域が局所的であるという点である。すなわち，メディア情報の周波数スペクトラム中の高周波数成分は利用せずに，低周波数領域だけにスペクトラム拡散を施している。これは，高周波数領域までＩＤ情報を拡散させると，画像を圧縮・伸長する際に，ＩＤ情報が削られることを防ぐためである。つまり，この従来技術は，メディア情報の周波数空間において，ＩＤ情報を局所的にスペクトラム拡散して，メディア情報の実空間全体にＩＤ情報を隠し込んでいるのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記の従来技術は，周波数フィルタを用いることにより，メディア情報からメッセージ情報（ＩＤ情報）を消失させることが容易であるという欠点がある。例えば，低周波数成分のみを除去するハイパス・フィルタを用いて，メッセージ情報が隠し込まれたメディア情報を処理した場合，高周波数帯域の成分は残るものの，メッセージ情報が隠し込まれている低周波数帯域の成分はそっくり除去されてしまう。従って，ハイパス・フィルタから出力されたメディア情報からＩＤ情報を抜き出すことはもはや不可能であり，新たに別のＩＤ情報を隠し込むことが可能である。
【０００７】
そこで，本発明は，メッセージ情報中に埋め込まれたメディア情報の除去や改変に対して，高い耐性を有するデータ・ハイディング方法を提供することを目的とする。特に，本発明は，周波数フィルタを用いた信号処理が実行された場合においても，隠し込まれたメッセージ情報を有効に維持し続けることが可能となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，第１の発明は，メディア情報中にメッセージ情報を隠し込むデータ・ハイディング方法において，
(a) メッセージ情報に関して，複数の周波数成分を有する周波数スペクトラムを求めるステップと，
(b) メッセージ情報の周波数スペクトラムから，メッセージ情報の実空間での特徴を示す特徴周波数成分を含む領域を基本領域として抽出するステップと，
(c) 基本領域のコピーを複数生成し，周波数空間において，当該コピーのそれぞれを分散して配置することにより得られる周波数スペクトラムを，中間情報として生成するステップと，
(d) 中間情報に基づいて，メディア情報の周波数スペクトラムを操作することにより，メディア情報中にメッセージ情報を隠し込むステップと
を有するデータ・ハイディング方法を提供する。
【０００９】
また，第２の発明は，メディア情報中にメッセージ情報を隠し込むデータ・ハイディング方法において，
(a) メッセージ情報に関して，複数の周波数成分を有する周波数スペクトラムを求めるステップと，
(b) メッセージ情報の周波数スペクトラムから，メッセージ情報の実空間での特徴を示す特徴周波数成分を含む領域を基本領域として抽出するステップと，
(c) 基本領域のコピーを複数生成し，周波数空間において，これらのコピーのそれぞれを分散して配置することにより得られる周波数スペクトラムを，中間情報として生成するステップと，
(d) 中間情報とメディア情報とに基づいた演算を実行することにより，メディア情報中に前記メッセージ情報を隠し込むステップと
を有するデータ・ハイディング方法を提供する。
【００１０】
ここで，上記基本領域は，実空間における前記メッセージ情報の外形的特徴を示す複数の周波数成分を含んでいることが好ましく，特に，画像情報にあっては，実空間における画像の輪郭的特徴を示す複数の低周波数成分で構成されることが好ましい。
【００１１】
また，上記ステップ(b)において，基本領域を複数抽出してもよく，この場合，それぞれの基本領域について，上記ステップ(c)を実行する。
【００１２】
上記コピーは，基本領域が有する特徴周波数成分と同じ周波数成分を有しているてもよい。また，中間情報としての周波数スペクトラム中の周波数成分のうち，これらのコピーが配置された位置以外の周波数成分は零であることが好ましい。
【００１３】
さらに，上記ステップ(d)における演算は，二項演算であることが好ましく，より具体的には加算であることが好ましい。なお，この演算を周波数空間において実行した場合には，上記ステップ(d)により得られた結果を，逆周波数変換するステップを実行する。
【００１４】
第３の発明は，メッセージ情報が周波数空間において多重に隠し込まれたメディア情報から前記メッセージ情報を抽出するデータ抽出方法において，
(a) メッセージ情報が隠し込まれたメディア情報を操作することにより，メッセージ情報の実空間における特徴を示す特徴周波数成分を含む基本領域を複数有する周波数スペクトラムを第１の中間情報として求めるステップと，
(b) 求められたこの第１の中間情報としての周波数スペクトラムから，前記基本領域を少なくとも１つ特定するステップと，
(c) 周波数空間上の所定の位置に基本領域が有する特徴周波数成分を配置することにより得られる周波数スペクトラムを，第２の中間情報として生成するステップと，
(d) 第２の中間情報の周波数スペクトラムを逆周波数変換することにより，メディア情報中に隠し込まれた前記メッセージ情報を抽出するステップと
を有することをデータ抽出方法を提供する。
【００１５】
第４の発明は，メッセージ情報が周波数空間において多重に隠し込まれたメディア情報から前記メッセージ情報を抽出するデータ抽出方法において，
(a) メッセージ情報が隠し込まれたメディア情報と，メッセージ情報が隠し込まれていないメディア情報とに基づいた演算を実行することにより得られる第１の中間情報に関して，複数の周波数成分を有する周波数スペクトラムを求めるステップと，
(b) 求められたこの第１の中間情報の周波数スペクトラムから，メッセージ情報の実空間における特徴を示す特徴周波数成分を含む基本領域を少なくとも１つ特定するステップと，
(c) 周波数空間上の所定の位置に基本領域が有する特徴周波数成分を配置することにより得られる周波数スペクトラムを，第２の中間情報として生成するステップと，
(d) 第２の中間情報の周波数スペクトラムを逆周波数変換することにより，メディア情報中に隠し込まれた前記メッセージ情報を抽出するステップと
を有するデータ抽出方法を提供する。
【００１６】
ここで，上記ステップ(a)における演算は，二項演算であることが好ましく，より具体的には，メッセージ情報が隠し込まれたメディア情報と，メッセージ情報が隠し込まれていないメディア情報との差分であることが好ましい。
【００１７】
また，第１の中間情報の周波数スペクトラムには，基本領域が分散して多重に配置されている。
【００１８】
上記ステップ(b)において，周波数空間における基本領域の位置を特定する位置情報を与えることにより，前記基本領域を特定してもよい。
【００１９】
また，上記ステップ(c)において，周波数空間における基本領域の配置位置を特定する配置規則を与えることにより，前記基本領域を配置するようにしてもよい。
【００２０】
さらに，第２の中間情報としての周波数スペクトラム中の周波数成分のうち，基本領域が配置された位置以外の周波数成分を零にすることが好ましい。
【００２１】
【作用】
このような構成においては，基本領域の複数のコピーが周波数空間において分散して配置，すなわち，さまざまな周波数帯域に多重にコピーされている。従って，周波数フィルタにより，ある周波数帯域の周波数成分が除かれ，その部分に配置されていたコピーが消失した場合であっても，他の帯域に存在するコピーから基本領域の内容を特定できる。それぞれのコピーは，基本領域の特徴周波数成分と同じ周波数成分を有しているため，一つのコピーを特定できれば，すべての特徴周波数成分を抽出できるのである。特徴周波数成分は，メッセージ情報の実空間での特徴を示しているため，特徴周波数成分の抽出によりメッセージ情報を再現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
［データの隠し込み］
以下，メディア情報中にメッセージ情報を隠し込むデータ・ハイディング方法について，図２及び図３に基づいて説明する。図２は，本実施例におけるデータの埋め込み手続の流れ図であり，図３は，データの埋め込みを説明するための概略図である。
メディア情報Ｍの周波数変換（ステップ２１）
まず，メディア情報Ｍ及びメッセージ情報ｍを用意する。メディア情報Ｍは，データが隠し込まれる対象であり，静止画像データ，動画像データ，または音声データ等である。以下の説明では，メディア画像として図３に示すような静止画像を例に説明する。また，メッセージ情報ｍは，メディア情報Ｍ中に隠し込もうとする情報であり，以下の説明では，比較的低い周波数成分からなる図７（ａ）のような二値画像「ＩＢＭ」を例に説明する。
【００２３】
メディア情報Ｍとしての静止画像を周波数変換する。周波数変換としては，サイン変換，フーリエ変換，離散フーリエ変換，ウエイブレッド(Wavelet)変換といった既知の変換方法を用いることができる。メッセージ情報の特徴にあった周波数変換方法を用いることにより，変換効率及び堅牢性を向上させることができる。周波数変換をメディア情報Ｍに施すことにより周波数スペクトラムｆ1が得られる。周波数スペクトラムｆ1は，図３に示すように，マトリクス状に多数の周波数成分ａが配列されており，その横方向は一次元方向を，縦方向は二次元方向をそれぞれ表している。なお，一次元方向は右に行くほど高周波数成分であり，二次元方向は下に行くほど高周波数成分である。
【００２４】
メッセージ情報ｍの周波数変換（ステップ２２）
メッセージ情報ｍとしての二値画像を周波数変換することにより，マトリクス状に多数の周波数成分ｂが配列された周波数スペクトラムｆ2が得られる。
【００２５】
基本領域Ｂの抽出（ステップ２３）
メッセージ情報ｍの周波数スペクトラムｆ2から，基本領域Ｂを抽出する。この基本領域は，メッセージ情報ｍの実空間での外形的特徴を示す複数の特徴周波数成分で構成されている。一般的な画像において，その輪郭的特徴を表現している周波数成分は，周波数空間全体の一部であることが多い。例えば，人間が認識しやすい大きく単純な図形パターンは，比較的低周波数成分だけで表現することが可能である。
【００２６】
図７は，ディジタル化されたメッセージ情報をディスプレー上に表示した中間調画像である。同図（ａ）に示した３８４×２５６画素で構成された二値画像の周波数スペクトラムを求め，特定の低周波数帯域を基本領域とする。ここでは，一例として，ｂij（但し，一次元方向：１≦ｉ≦50，２次元方向：１≦ｊ≦50）で表現される各周波数成分を基本領域として特定した。そして基本領域に含まれない各周波数成分をすべて零にする。そして，この操作によって得られた新たな周波数スペクトラムを，再度，実空間に戻した結果，同図（ｂ）に示すような画像が得られる。画像のエッジ部がなまって，縞模様が出現することにより，画質は劣化しているものの，必要な情報を抽出できる程度の画質は維持されている。この結果から，単純な画像の輪郭的特徴は，上記基本領域内の低周波数成分のみで概略的に表現できることがわかる。そこで，この基本領域内の各周波数成分を特徴周波数成分と呼ぶ。
【００２７】
基本領域は，周波数スペクトラム中の各周波数成分の値を参照することにより自動的に決定することができる。一般に，より大きな値を有する周波数成分は，その画像を表現する重要な成分であるといえる。従って，周波数成分の重要性を判断する基準を与えるしきい値を予め設定しておき，周波数スペクトラム中で，このしきい値以上のすべての周波数成分を抽出する。そして，抽出された周波数成分が特に集中している箇所（所定の基準以上の領域を形成している箇所）を基本領域として特定すればよい。
【００２８】
図４は，周波数空間において基本領域を多重に配置された状態を説明するための概略図である。同図に示された周波数スペクトラムｆ2において，斜線で示された右上領域中の周波数成分が特徴周波数成分である。そこで，二値画像の特徴を示す低周波数成分を含むブロックを基本領域として切り出す。
【００２９】
なお，特徴周波数成分は，必ずしも低周波数成分とは限らない点に留意されたい。格子模様のように複雑な外形的特徴を有する画像では，より高周波な周波数成分の方が重要となるので，特徴周波数成分は画像によって相違し得るからである。従って，本発明でいう基本領域は，メッセージ情報ｍの実空間での外形的特徴を示す複数の特徴周波数成分を含む領域として定義され，必ずしも低周波数成分を含む領域のみには限定されない。
【００３０】
中間情報の生成（ステップ２４）
ステップ２３により得られた基本領域Ｂを，周波数空間にｎ回繰り返してコピーすることにより中間情報（周波数スペクトラムｆ3）を生成する。すなわち，基本領域のコピーをｎ個生成し，それぞれのコピーを，周波数空間において分散して配置する。
【００３１】
図４に示された周波数スペクトラムｆ3には，ステップ２３により抽出された基本領域Ｂのｎ個のコピーが分散して配置されている。それぞれのコピーが配置された部分における各周波数成分は，基本領域における位置的に対応した特徴周波数成分と同じ値を有している。例えば，周波数スペクトラムｆ3中のコピーが配置されるある場所における最上行の各周波数成分は，基本領域中の最上行の周波数成分に対応づけられるため，左から「ｂ11，ｂ12，・・・，ｂ1m」となる。これを多重コピーする全ての位置について実行する。そして，，コピーが配置された位置（同図の周波数スペクトラムｆ3中で斜線で示された部分）以外の周波数成分を零にする。
【００３２】
このステップにおいて，上記のｎ個のコピーが周波数空間のどこに配置されているかという位置情報を鍵Ｋとして保管しておく。この鍵Ｋは，メッセージ情報の抽出時において必要となる。また，基本領域の大きさに関する情報を，必要に応じて保管しておく。なお，この配置位置は，埋め込み対象に拘わらず常に固定された位置であってもよいが，改変対策の観点からは対象ごとに異ならせるほうが好ましい。配置位置を適宜変える場合には，例えば，特願平８−１５９３３０（当社整理番号ＪＡ９９６−０４４）に記述されているような位置系列生成アルゴリズムを用いることができる。その際，周波数フィルタに対する耐性を考えて，周波数空間の特定の帯域に偏らないように配置する。
【００３３】
周波数スペクトラムの加算（ステップ２５）
中間情報の周波数スペクトラムｆ3とメディア情報Ｍの周波数スペクトラムｆ1とを周波数空間において加算する。
【００３４】
逆周波数変換（ステップ２６）
ステップ２５の加算により得られた周波数スペクトラムを逆周波数変換することにより，メッセージ情報が隠し込まれたメディア情報Ｍ’を得る。このメディア情報Ｍ’は，メッセージ情報ｍに基づいた処理が施されているため，厳密には，オリジナルのメディア情報Ｍと相違しているものの，視覚的にはその変化をほとんど認識することはできない。
【００３５】
なお，周波数スペクトラムｆ3とメディア情報との加算は，実空間において行うことも可能である。この場合，周波数スペクトラムｆ3を逆周波数変換して，加算による画質の劣化を極力抑えるように，埋め込もうとするデータを定数倍し，その値を切り詰めることが好ましい。なお，このように実空間においてピクセルごとに加算を行う場合には，ステップ２６を実行する必要は当然ない。
【００３６】
［データの抽出］
次に，上述のハイディング方法により，メッセージ情報が周波数空間において多重に隠し込まれているメディア情報Ｍ’から，メッセージ情報を抽出するデータ抽出方法について，図５及び図６に基づいて説明する。図５は，メッセージ情報を抽出する手続を示す流れ図であり，図６は，データの抽出を説明するための概略図である。基本的に，メッセージ情報を抽出するためには以下のデータが必要である。
【００３７】
（１）メッセージが隠し込まれたメディア情報Ｍ’
（２）オリジナルのメディア情報Ｍ
（３）位置情報としての鍵Ｋ
【００３８】
差分情報Ι（第１の中間情報）の生成（ステップ５１）
実空間において，メッセージ情報ｍが隠し込まれたメディア情報Ｍ’と，オリジナルのメディア情報Ｍとの差分を取ることにより，第１の中間情報としての差分情報Ιを求める。
【００３９】
差分情報Ιの周波数変換（ステップ５２）
差分情報Ιを周波数変換することにより，その周波数スペクトラムｆ4を求める。なお，ステップ５１における差分は，実空間において計算される場合のみならず，周波数空間においてこれを計算してもよい。この場合，メディア情報Ｍ’及びオリジナルのメディア情報Ｍの周波数スペクトラムをそれぞれ予め求めておき，周波数空間においてこれらの差分をとれば，周波数スペクトラムｆ4が得られる。このようにして得られた周波数スペクトラムｆ4には基本領域が分散して多重に配置されている。
【００４０】
基本領域Ｂの抽出（ステップ５３）
周波数スペクトラムｆ4から，基本領域Ｂを少なくとも１つ抽出する。基本領域Ｂの周波数空間における位置を特定するために鍵Ｋを用いて，基本領域と同じ大きさの領域を少なくとも１つ取り出す。この取り出しの前提として，基本領域の大きさは，鍵情報に含ませるなどして，抽出者に知らせておく必要がある。周波数スペクトラムｆ4は，メディア情報Ｍ’にダメージがない理想的な状態では，上述の周波数スペクトラムｆ3と同じである。従って，ｎ個の基本領域を多重に配置しているので，理想的な状態では最大ｎ個の基本領域を取り出すことができる。しかしながら，周波数フィルタやアナログ複写によりメディア情報Ｍ’がダメージを受けている場合，基本領域のいくつかは消失していて，ｎ個の基本領域の全てを取り出すことができない場合もある。但し，この場合であっても，いずれか一つの基本領域を抽出できれば，メッセージ情報を有効に抽出できる点に留意されたい。
【００４１】
第２の中間情報Ι’の生成（ステップ５４）
周波数空間上の所定の位置に基本領域Ｂを配置することにより，第２の中間情報Ι’として周波数スペクトラムｆ5を生成する。基本領域Ｂを周波数空間においてどこに配置するかという配置規則は予め与えられており，この規則に従って，基本領域Ｂを配置する。本実施例においては，周波数スペクトラムｆ5の低周波数領域である左上部分に配置するものとする（図６参照）。この周波数スペクトラムｆ5中の各周波数成分の値は，基本領域Ｂが配置された部分に関しては，この基本領域Ｂが有する特徴周波数成分の値であり，それ以外の部分の周波数成分は零にする。
【００４２】
逆周波数変換（ステップ５５）
周波数スペクトラムｆ5を逆周波数変換する。これにより，メディア情報Ｍ’中に隠し込まれたメッセージ情報ｍが抽出される。
【００４３】
このように，上記の方法では，メッセージ情報の特徴を示す基本領域が，メディア情報の周波数空間において分散して多重にコピーされているので，埋め込まれたメッセージ情報は，周波数フィルタによる処理やアナログ複写に対して，高い耐性を有している。周波数フィルタは，周波数空間に対して局所的に作用するため，上記コピーの全てが破壊される可能性は低い。従って，いずれかのコピーがダメージを受けずに存在していれば，基本領域を特定でき，メッセージ情報を解読できる。
【００４４】
また，埋め込まれているメッセージ情報は，オリジナルのメディア情報Ｍと，鍵Ｋがなければ取り出すことができない。従って，これらの情報が暗号の鍵の役割を果たしているため，データの偽造，改変は極めて困難である。
【００４５】
さらに，埋め込まれたデータを取り出すために必要なデータのデータ量が少なくてすむため実用的である。取り出しのために必要なデータは，オリジナルのメディア情報Ｍと，基本領域のコピーの位置を特定するための鍵Ｋだけである。
【００４６】
なお，上記実施例は，基本領域が一つの場合について説明したが，複数の基本領域の場合であっても本発明を適用することができる。図８は，複数の基本領域を設定した場合におけるデータの埋め込みを説明するための概念図である。メッセージ情報の周波数スペクトラムｆ2から７つの基本領域（Ｂ1乃至Ｂ7）を抽出し，すべての基本領域について多重コピーすることにより，中間情報としての周波数スペクトラムｆ3を生成する。なお，同図は多重度２の場合を示している。
【００４７】
また，上記実施例は，データの隠し込み及び抽出に，加算及び減算を例に説明したが，本発明はこれに限定されるものではない。すなわち，本発明において用いることができる演算は，ハイディング時にあるデータに基づき行われた演算結果からもとのデータが再現できるようなものであればよい。従って，可逆な二項演算等を含めて様々な演算方法が考えられる。
【００４８】
また，ここでいう演算は，周波数成分の置き換えも含む概念である。図９は，別の実施例におけるデータの埋め込みを説明するための概略図である。メディア情報Ｍを周波数変換して，周波数スペクトラムｆ1を求めると共に，基本領域Ｂを周波数空間において多重コピーすることにより周波数スペクトラムｆ3を中間情報として求める。ここまでの手順は，図３の説明と同様である。次に，演算として，基本領域の位置に対応した周波数スペクトラムｆ1の周波数成分ａのうち，その位置が基本領域Ｂに対応しているもののみを置き換える。すなわち，図９の周波数スペクトラムｆ3中の斜線で示した領域（すなわち，基本領域のコピー）に位置的に対応している周波数成分ａのそれぞれを，対応する特徴周波数成分ｂに置き換える。
【００４９】
これにより，周波数スペクトラムｆ1中のコピーの配置位置に対応した領域におけるすべての周波数成分ａは，基本領域Ｂが有する特徴周波数成分ｂに置き換わる。コピーが配置された位置に関する情報は鍵Ｋとして保管しておく。このような置き換えという演算が施された周波数スペクトラムを逆周波数変換することにより，メッセージ情報が埋め込まれたメディア情報Ｍ’を得ることができる。
【００５０】
一方，メッセージ情報を抽出する場合には，この保管されている鍵Ｋに基づいて，メディア情報Ｍ’の周波数空間におけるコピーが配置されている位置を特定する。後は上述の方法と同様の手順を実行することによりメッセージ情報を抽出することができる。
【００５１】
本実施例では，基本領域Ｂが有する特徴周波数成分を，直接的にメディア情報の周波数成分としているため，抽出時にオリジナルのメディア情報Ｍを用いる必要がない。すなわち，メディア情報Ｍ’と鍵Ｋだけでメッセージ情報を抽出することができる。従って，保管すべきデータ量をより一層少なくできるという効果がある。
【００５２】
本実施例においては，メディア情報の画質の劣化を抑えるために，周波数スペクトラムｆ1のうちあまり画質に影響がなさそうな位置にコピーすることが好ましい。メッセージ情報の特徴にもよるが，図７に示したような単純な画像では，低周波数帯域を操作することは画質の劣化防止の観点から好ましくない。だからといって，あまり高周波数帯域を操作しても，第三者が処理・加工を施すことにより基本領域のコピーが容易に消失してしまう。従って，このような画像においては，中周波数帯域にコピーは配置することが好ましい。
【００５３】
【実施例】
［システム］
上記のデータの埋め込み方法を実現したシステムについて説明する。図１０は，メッセージ情報をメディア情報中に埋め込むシステムのブロック図である。記憶装置１１には，メディア情報Ｍとメッセージ情報ｍが格納されている。周波数変換手段１２は，メディア情報Ｍ及びメッセージ情報ｍの周波数スペクトラムを求める。求められたそれぞれの周波数スペクトラムは，主メモリ１３における所定のアドレス領域に格納される。基本領域抽出手段１４は，主メモリ１３に格納されたメッセージ情報ｍの周波数スペクトラムから，メッセージ情報の実空間での特徴を示す特徴周波数成分を含む基本領域Ｂを抽出する。中間情報生成手段１５は，基本領域抽出手段１４により求められた基本領域Ｂのコピーを複数生成すると共に，周波数空間において，それぞれのコピーを分散して配置することにより中間情報としての周波数スペクトラムを生成する。この中間情報性性手段１５は，さらに，基本領域のコピーの配置に関する情報である鍵Ｋを出力する。演算手段１６は，中間情報としての周波数スペクトラムに基づいて，主メモリ１３に格納されていたメディア情報Ｍの周波数スペクトラムを操作することにより，メディア情報Ｍ中にメッセージ情報ｍを隠し込む。この操作された周波数スペクトラムは，逆周波数変換手段１７により逆周波数変換され，メッセージ情報が埋め込まれたメディア情報Ｍ’を出力する。
【００５４】
次に，上記のデータの抽出方法を実現したシステムについて説明する。図１１は，メッセージ情報が周波数空間において多重に隠し込まれたメディア情報からメッセージ情報を抽出するシステムのブロック図である。記憶装置２１には，メディア情報Ｍ’が格納されている。第１の生成手段は，このメディア情報Ｍ’を操作することにより，メッセージ情報の実空間における特徴を示す特徴周波数成分を含む基本領域Ｂを複数有する周波数スペクトラムを第１の中間情報として求める。この第１の中間情報は，主メモリ１３中の所定のアドレス領域に格納される。特定手段２４は，保管されていた鍵Ｋに基づき，主メモリ２３に格納されていた第１の中間情報の周波数スペクトラムから，基本領域Ｂを少なくとも１つ特定する。第２の生成手段２５は，周波数空間上の所定の位置に基本領域Ｂが有する特徴周波数成分を配置することにより，第２の中間情報として周波数スペクトラムを生成する。そして，抽出手段２６は，第２の中間情報の周波数スペクトラムを逆周波数変換することにより，メディア情報Ｍ’中に隠し込まれたメッセージ情報ｍを抽出し，出力する。
【００５５】
［プログラムを記憶した媒体］
上記のデータ埋め込み方法を実現したプログラムは，一般に記憶媒体中に保存される。ここで，記憶媒体は，例えば，フロッピーディスク，ハードディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＭＯ，ＤＶＤ，半導体メモリなどである。このプログラムは以下のような構成を有している。
(a) メッセージ情報に関して，複数の周波数成分を有する周波数スペクトラムを求めるステップ
(b) メッセージ情報の周波数スペクトラムから，メッセージ情報の実空間での特徴を示す特徴周波数成分を含む領域を基本領域として抽出するステップ
(c) 基本領域のコピーを複数生成し，周波数空間において，当該コピーのそれぞれを分散して配置することにより得られる周波数スペクトラムを，中間情報として生成するステップ
(d) 中間情報に基づいて，メディア情報の周波数スペクトラムを操作することにより，メディア情報中に前記メッセージ情報を隠し込むステップ
【００５６】
また，上記のデータ抽出方法を実現したプログラムは，以下の構成を有している。
(a) メッセージ情報が隠し込まれたメディア情報を操作することにより，メッセージ情報の実空間における特徴を示す特徴周波数成分を含む基本領域を複数有する周波数スペクトラムを第１の中間情報として求めるステップ
(b) 第１の中間情報の周波数スペクトラムから，基本領域を少なくとも１つ特定するステップ
(c) 周波数空間上の所定の位置に基本領域が有する特徴周波数成分を配置することにより得られる周波数スペクトラムを，第２の中間情報として生成するステップ
(d) 第２の中間情報の周波数スペクトラムを逆周波数変換することにより，メディア情報中に隠し込まれた前記メッセージ情報を抽出するステップ
【００５７】
【効果】
このように本発明を用いたデータ・ハイディング技術は，周波数フィルタを用いた処理や，アナログ複写といった加工に対して高い耐性を有しているため，このような処理を施した場合においても隠し込まれたメッセージ情報を有効に保持でき，かつ抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術におけるデータのハイディング及び抽出を説明するための概念図である。
【図２】データの埋め込み手続の流れ図である。
【図３】データの埋め込みを説明するための概略図である。
【図４】周波数空間において基本領域を多重に配置された状態を説明するための概略図である。
【図５】メッセージ情報を抽出する手続を示す流れ図である。
【図６】データの抽出を説明するための概略図である。
【図７】ディジタル化されたメッセージ情報をディスプレー上に表示した中間調画像である。
【図８】複数の基本領域を設定した場合におけるデータの埋め込みを説明するための概念図である。
【図９】別のデータの埋め込みを説明するための概略図である。
【図１０】メッセージ情報をメディア情報中に埋め込むシステムのブロック図である。
【図１１】メッセージ情報が周波数空間において多重に隠し込まれたメディア情報からメッセージ情報を抽出するシステムのブロック図である。
【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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