(57)【要約】      （修正有）【課題】著作権のついた画像の不正な複製防止に有効な電子透かしの設計方法およびその使用方法を提供する。【解決手段】対象画像を基底画像分解する場合に，基底画像系列を構成する直交関数系に複数個の任意パラメータを含ませて埋め込みを行う。当該任意パラメータは埋め込み済み画像の透かし情報からは得ることが困難であるため，間接的な秘密情報とすることができることを特徴とする。すなわち埋め込みに関係する直接的な秘密情報に加えて，直交関数系に含ませた複数個の任意パラメータが間接的に付随しており，これが間接的な秘密情報の役割をする。これにより検証の場面で当該任意パラメータを間接秘密情報として開示することにより，検証力を増すことができる。【選択図】図１
2014155076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像に付加情報を埋め込むために使用される電子透かしの設計方法であって，電子透かしの埋め込みに直接関係するパラメータとともに，当該埋め込みに直接関係しない間接秘密パラメータを用いて電子透かしを設計することができることを特徴とする電子透かしの設計方法．
【請求項２】
請求項１に従って設計された電子透かしが埋め込まれた埋め込み済み画像の真正性を，当該画像の権利者と対立主張者との間で検証する場合であって，当該対立主張者が算出した当該埋め込み済み画像の特徴量とその計算方法に対して，請求項１に従って当該権利者が設計した直接および間接秘密パラメータを用いて算出した当該埋め込み済み画像の特徴量と，当該直接および間接秘密パラメータと，設計における計算方法とを当該対立主張者に開示して，当該埋め込み画像が当該権利者のものであることを証明する電子透かしの使用方法．
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、著作権のついた画像の不正な複製防止に有効な電子透かしの設計方法およびその使用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子透かし技術では，画像に埋め込む電子透かしに含ませる透かし情報には，著作権情報の他にその埋め込み領域の位置と範囲，埋め込み方法が秘密情報として付随する．著作権情報の代わりに真正性を示すための特別なパターンが用いられる場合もある．これらすべての情報は埋め込みそのものに直接に関係する秘密情報である．
【０００３】
スペクトル拡散技術を利用する埋め込みでは，秘密に決められたランダムパターンを用いて画像の空間周波数成分を高域へ移動し，そこで埋め込みを行い，電子透かし埋め込み済み画像を生成する．この埋め込み済み画像から透かし情報を検出するには，同じランダムパターンと埋め込み済み画像との内積計算，すなわち相関計算を行い，埋め込み情報を抽出する．ランダムパターンとして直交基底画像系列を選ぶことができる．埋め込み済み画像への改ざんに対して検出出力を確保する対策として，単一信号を多重に埋め込んだり，ボケ処理を組み込んだ埋め込みを行う(特許文献1，非特許文献1を参照)．この場合に用いられる諸パラメータは，埋め込み透かし情報に直接的に関係する秘密情報である．
【０００４】
埋め込み対象画像を空間周波数領域へ変換するときに得られる位相情報を用いて透かし情報を構成する技術では，対象画像の輝度ではなく位相に透かし情報が埋め込まれる．位相は複素数計算における虚数部と等価である．透かし情報を検出するには，ディジタルフィルタの位相制御機能を用いて位相相関を計算することにより行う(特許文献2を参照)．この場合も使用される諸パラメータ情報は，すべて直接的な秘密情報である．
【０００５】
埋め込み済み画像の真正性を検証する場合，検証者は，埋め込み済み画像から得られる透かし情報に関する直接的な秘密情報を対立主張者に開示することにより，真正性を証明する．その場合，直接的な秘密情報の開示のみでは真正性の主張が弱くなる場合がある．それは透かし情報として著作権情報ではなくエッジ線画のような特別なパターンを真正性の証拠として用いている場合に，対立主張者がブラインド復元技術(非特許文献2参照)を用いてその特別パターンを事前に抽出して知っている場合である．つまり透かし情報が秘密ではなくなっている場合である．このような場合に対処するには，信頼できる第三者機関に依頼して画像管理に登録保証制度を持ち込むことにより，対立主張者に対して真正性を証明する．このような社会システムは，長期に亘って検証方法を保ち続けるために必要であり，透かし情報に加えて依頼者の間接情報を活用する(特許文献3，非特許文献３を参照)．この場合に用いられる証拠は，透かし情報と共に埋め込み画像からは直接に得られない間接的な秘密情報である．
【０００６】
以上の電子透かしの埋め込みおよび検出に共通して使われている技術は，直交関数系の活用である．画像に対して低次から高次にかけて直交関数系を準備することは，すなわち低次から高次にかけての基底画像を準備することと等価である．著作権の付いた原画像に輝度成分を弱めた基底画像を重畳するのが一個の信号情報を埋め込むことに対応する．次数の異なる基底画像はお互いに直交しているので干渉することがない．したがって独立に各次数の基底画像を埋め込むことができる．また検出もそれぞれの基底画像と埋め込み画像との内積計算を行うことにより，各信号情報を取り出せる．
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開番号W０２００７／０４０１１２，三菱電機(株)，電子透かし埋め込み装置及び電子透かし検出装置．
【特許文献２】特許公開２００５−２５２４９１，(株)東芝，電子透かし検出装置及びその方法．
【特許文献３】特許公開２００７−３６９１９，(株)日立製作所，コンテンツ制作・検証システム．
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】宮崎明雄，椛島良聡臣，"相関利用型電子透かし方式における透かし情報の検出について，" 電子情報通信学会論文誌Ａ，Ｖｏｌ．Ｊ８５−Ａ，Ｎｏ．１２，ｐｐ．１４５２−１４５３，２００２年，１２月．
【非特許文献２】Ｙｏｓｈｉｎｏｂｕ  Ｔａｋｅｕｃｈｉ  ａｎｄ  Ａｋｉｒａ  Ｏｏｙａｇｉ，”Ｂｌｉｎｄ  Ｒｅｃｏｖｅｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｉｍａｇｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｉｄｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，”ＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｉｎｆ．＆  Ｓｙｓｔ．，  Ｖｏｌ．Ｅ９０−Ｄ，  Ｎｏ．９，  ｐｐ．１４６９−１４７３，  Ｓｅｐｔ．  ２００７．
【非特許文献３】Ｋ． Ｇｏｐａｌａｋｒｉｓｈｎａｎ， Ｎ． Ｍｅｍｏｎ， Ｐ． Ｌ． Ｂｏｒａ，”Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓｆｏｒ Ｗａｔｅｒｍａｒｋ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，” ＩＥＥＥ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ， Ｏｃｔｏｂｅｒ−Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２００１， ｐｐ．６６−７０．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、特許文献１および２には検証の効力を強化する間接的な秘密情報が欠けていることであり，その解決には特許文献3のような大掛かりなシステムを構築しなければ，提供することができない点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、透かし情報を埋め込もうとする対象画像を基底画像分解する場合に，基底画像系列を構成する直交関数系に複数個の任意パラメータを含ませて埋め込みを行う．当該任意パラメータは埋め込み画像の透かし情報からは得ることが困難であるため，間接的な秘密情報とすることができることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電子透かしには，埋め込み済み画像の透かし情報に関係する直接的な秘密情報に加えて，直交関数系に含ませた複数個の任意パラメータが間接的に付随しており，これが間接的な秘密情報の役割をする．これにより検証の場面で対立主張者が透かし情報をあらかじめ抽出している場合でも，当該任意パラメータを間接秘密情報として開示することにより，検証力を増すことができる．
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の電子透かしの設計方法を示した説明図である（実施例１）．
【図２】図２は本発明の電子透かしを検証に使用する場合の透かし情報の検出方法を説明する図である（実施例２）．
【図３】図３は直交関数系に含ませるパラメータの値に任意性を十分持たせるための画像配置を示した説明図である．
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための準備として，著作権の付いた原画像，電子透かしに含ませる透かし情報としての2進数記号列あるいは2値パターン，複数個の任意パラメータを設定できる直交関数系，人間の視覚判別の限界を定める基準（ＪＮＤ，
Ｊｕｓｔ Ｎｏｔｉｃｅａｂｌｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ)，それらを実装して以下の実施例の処理を行わせるコンピュータ計算プログラムを用意する．
【実施例１】
【００１４】
(図１)は、本発明の請求項１による電子透かしの設計方法の実施例1を示す．まず原画像108の輝度分布から，直交関数系に入れることができるn個の任意パラメータの値を間接パラメータ値{p1, p2, ・・・, pn}として決定する設計手順101を行う．これにより無限個の直交関数系f(0, x,y, p1, p2, ・・・, pn), f(1, x,y, p1, p2, ・・・, pn), f(2, x,y, p1, p2, ・・・, pn), ・・・が準備できる．ここで(x, y)は原画像108の座標である．m=0, 1, 2, ・・・, としたときのf(m, x,y, p1, p2, ・・・, pn)はm次の直交関数を表す．これはm次の基底画像である．
【００１５】
これらの直交関数系を用いて原画像108を直交関数展開する．すなわち基底画像による分解を行う．この結果得られる展開係数の大きさを調べ，どの次数を電子透かしの埋め込みに使用するか選択する．この設計手順102により，埋め込みに使用するm個の次数m1, m2, ・・・, mmが決定される．この結果，埋め込みに使用する直交関数系1022なるf(m1, x, y, p1,・・・, pn), f(m2, x, y, p1,・・・, pn), ・・・, f(mm, x, y, p1,・・・, pn)が定まる．
【００１６】
電子透かしとして埋め込みたい透かし情報103がm個の2進数記号列あるいは2値パターンとして与えられたとき，それぞれ１個の記号に１個の直交関数f(mi, x, y, p1,・・・, pn)の大きさを対応させる．ここでmiはm1からmmまでのどれかである．対応のさせ方は，例えば，記号{0}には大きさ(-1)を，記号{1}には大きさ(+1)を対応させる．あるいはある基準のバイアス値の上下に対応させてもよい．この調整は設計手順104において行われる．このように大きさが決められた直交関数系は透かし用の基底画像105である．
【００１７】
このようにして設計された透かし基底画像105を，原画像108のどの場所に，範囲はどれぐらいの広さの領域にし，原画像108の輝度レベルに比べて埋め込む(重畳する)電子透かしの輝度のレベルをどれぐらいにするか，を決定する設計手順が107である．これらの諸量は埋め込みに直接に関係するパラメータである．これらが決定されると電子透かし106が得られる．設計手順109において，電子透かし106が原画像108に埋め込まれ，埋め込み済み画像110が設計結果として得られる．
【００１８】
原画像108の輝度レベルに比べて埋め込む(重畳する)電子透かしの輝度のレベルをどれぐらいにするかは，人間の視覚判別の限界を定める基準（ＪＮＤ，
Ｊｕｓｔ Ｎｏｔｉｃｅａｂｌｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ)により定める．
【００１９】
複数個の任意パラメータを設定できる直交関数系は次のようにして構成できる．まず一次元で説明する．よく知られた直交関数系に次式のcos関数列がある．
【数１】
2014155076.tif 000003
ここで，m=0, 1, 2,・・・である．これらのうちの２つを選んで内積を計算すると次式のような直交性が確かめられる．
【数２】
2014155076.tif 000004
ここで，n=0, 1, 2,・・・である．cos関数の代わりにsin関数も用いられる．
【００２０】
上に示す(数２)の変数xの範囲は[0, 2π]であるが，範囲が[0, Lx]であるときは，(数２)のmxの代わりに2πmx/Lxとし，積分の前にある1/πの代わりに2/Lxとする．
【００２１】
本発明に従って，これらの一次元関数に任意パラメータを入れた構成にすると次のようになる．
【数３】
2014155076.tif 000005
ここでg1, g2, ・・・, gm,・・・は任意パラメータである．この時の直交性は次のようになる．
【数４】
2014155076.tif 000006
2014155076.tif 000007
【００２２】
つぎに二次元の場合は，(数３)と次の直交関数系との積の組み合わせになる．
【数５】
2014155076.tif 000008
ここで，h1, h2, ・・・, hn,・・・は任意パラメータである．つまり二次元の直交関数は次の形をしている．
【数６】
2014155076.tif 000009
【００２３】
(図１)のf(m1, x, y, p1,・・・, pn)の表現は，(数６)の(m, n)の組に改めて通し番号を付けて，そこから選んだものがm1, m2, ・・・であり，gm, hnに通し番号を付け直してp1, p2, ・・・pnと書いたものである．
【００２４】
(数６)の直交関数を用いる場合の注意点は，x=gm, 
y=hn となるときは関数値が値１をとるから，パラメータ値gm, hn を選択するときに原画像との相性を考慮して決める必要があることである．
【００２５】
多くの任意パラメータを含む直交関数系は，上記の三角関数の他にもいろいろ構成することができる．例えば，上記の座標変数(x, y)を複素数の範囲へ拡張してz=x+iyとし，複素単位円内で次式のような複素直交関数系を作ることができる．
【数７】
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2014155076.tif 000011
ここで，A0, A1, ・・・, Am, ・・・は直交関数の実数振幅を表し，q1, q2, ・・・, qn は複素単位円内の複素数任意パラメータである．この複素直交関数系を使用する場合の注意点は，q1, q2, ・・・, qn が０次の定数A0を除く１次以上のm次関数のゼロ点になることである．また，z=0は2次以上の関数のゼロ点になることに注意する．
【実施例２】
【００２６】
(図２)は，本発明の請求項２による電子透かしを検証に使用する場合の透かし情報の検出方法の実施例2を示す．電子透かしの埋め込み済み画像110が与えられと，埋め込み直接パラメータ107に従って特定箇所の領域を取り出して，輝度レベルとバイアス調整201を行った後，直交関数系1022とこの調整後の領域との内積計算202を行う．この計算結果は，埋め込み109を行った時の埋め込み輝度値に近い値が得られる．これが透かし情報の検出203である．
【００２７】
もし，直交関数系に含まれるパラメータ p1, p2, ・・・, pn の値を埋め込み時の値と異なる値にすれば，内積計算の値は203の値からずれてくる．埋め込み済み画像に対して権利者の言う真正性を否定する主張をする者は，権利者が電子透かし106を設計した時の直交関数系1022のパラメータ値を推定することは困難である．なぜなら，仮に埋め込み済み画像110に対し権利者が用いた直交関数系のタイプを推定してパラメータを適当に試みて直交関数展開を行い，その展開係数値から埋め込んだ電子透かしの輝度成分を捉えたとしても，この推定値は真の値から変動している．従って，この推定値から真の間接パラメータ値p1, p2, ・・・, pn の値を得ることは困難だからである．
【００２８】
従って，対立主張者が提示する埋め込み済み画像110の特徴量は，権利者が開示する直接，間接パラメータとそれらに基づいて得られる特徴量と比べて整っておらず，透かし情報103の信号を捉えているとは言い難い．このような手続きを行って検証の効力が間接パラメータにより強化される．
【００２９】
(図３)は，直交関数系に含ませるパラメータの値に任意性を十分持たせるための画像配置図の説明図である．
【００３０】
すなわち，(図３)は，(数６)の直交関数を用いる場合，x=gm,  y=hn となるときに関数値が値１をとるため，パラメータ値gm, hn を選択するときに原画像との相性を考慮して決める必要があること，また，(数７)の複素直交関数系を使用する場合，q1, q2, ・・・, qn が１次以上のm次関数のゼロ点になること，z=0が2次以上の関数のゼロ点になることに注意する必要があることを軽減し，より任意にパラメータ値を決めることができる画像配置を示す説明図である．
【００３１】
長方形の原画像108は，単位円301の中心を座標原点とする直角座標系において，単位円内第１象限302から第４象限までのどれか一つに収める．原画像108が収まっている象限以外の３つの象限には，自由に任意点を設定することができ，それらの点の座標値を任意パラメータとすればよい．
【産業上の利用可能性】
【００３２】
原画像の著作権を正当に行使するために，その画像にまつわる著作権情報を透かし情報として表し，それを電子透かしとして原画像に埋め込むことにより得られる埋め込み済み画像を利用者に譲渡もしくは貸与するサービスに本発明を利用することができる．もしその画像が不正に流通した場合，正当な権利者がその埋め込み済み画像の真正性を証明する手段として本発明を利用することができる．
【符号の説明】
【００３３】
101: 間接パラメータを決定する操作
{p1, p2, ・・・,pn}:  間接パラメータ
102: 埋め込みに使用する直交関数系1022を決定する操作
m1, m2, ・・・,mm: 選択された直交関数系の次数
1022: 埋め込みに使用する直交関数系
f(m1, x, y, p1,・・・, pn)
f(m2, x, y, p1, ・・・, pn)
・・・
f(mm, x, y, p1, ・・・, pn)
103:  m個の透かし情報
104: バイアスを調整する操作
105: 透かし基底画像
106: 電子透かし
107: 埋め込み直接パラメータを決定する操作
108: 原画像
109: 埋め込み操作
110: 埋め込み済み画像
201: 輝度レベルとバイアス調整操作
202: 内積計算操作
203: 透かし情報の検出結果
301: 単位円
302: 第１象限
２: 第２象限
３: 第３象限
４: 第４象限
【図１】
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【図２】
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【図３】
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