(57)【要約】      （修正有）【課題】電子透かし埋め込み画像の画質維持、耐性の確保、電子透かし検出の高速化をバランスよく解決する電子透かし埋め込み方法、及び電子透かし検出方法を提供する。【解決手段】画像の中に１つ以上の特定小領域を設け、特定小領域には注目点に対して対称性のある基本領域を２つ以上含み、特定小領域を避けて電子透かしを画像に埋め込むことにより電子透かし埋め込み画像を作成する。また、電子透かしが埋め込まれていない特定小領域の形状を検出し、特定小領域の重心位置を注目点として計算し、１つ以上の前記注目点に対応する画像内の位置に基づいて画像の幾何変形補正を行うことにより、特定小領域以外の場所から電子透かし検出を行う。【選択図】図１
2014165617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク、メモリ、入出力手段を備えた計算機における電子透かし埋め込み方法において、
画像を入力するステップと、
前記画像の中に１つ以上の特定小領域を設け、前記特定小領域には注目点に対して対称性のある基本領域を２つ以上含み、前記特定小領域を避けて電子透かしを前記画像に埋め込むステップと、
により、電子透かし埋め込み画像を作成することを特徴とした電子透かし埋め込み方法。
【請求項２】
ディスク、メモリ、入出力手段を備えた計算機における電子透かし検出方法において、  画像を入力するステップと、
電子透かしが埋め込まれていない特定小領域の形状を検出するステップと、
前記特定小領域の重心位置を注目点として計算するステップと、
１つ以上の前記注目点に対応する前記画像内の位置に基づいて前記画像の幾何変形補正を行うステップと、
特定小領域以外の場所から電子透かし検出を行うステップと、
を備えることを特徴とする電子透かし検出方法。
【請求項３】
請求項１記載の電子透かし埋め込み方法であって、
あらかじめ定めてメモリに格納しておく電子透かしパラメータであって、埋め込み情報を示す１つ以上の電子透かし小ブロック、１つ以上の注目点座標、１つ以上の基本形状、  マスク位置情報、を参照するステップと、
前記原画像を前記電子透かし小ブロックのサイズでブロックに分割し、前記ブロックと前記基本形状の相関値を計算し、前記相関値に基づいて基本形状のひとつを選択するステップと、
特定小領域を示すマスクであって、前記選択した前記基本形状を前記マスク内に複写し、前記注目点から点対称の位置に前記基本形状を複写して、２つの前記基本形状を含む前記マスクを１つ以上作成するステップと、
前記マスク位置情報および前記マスクを用いて、前記特定小領域を避けながら電子透かし小ブロックを原画像に埋め込むことによって、電子透かし埋め込み画像を作成するステップと、
前記電子透かし埋め込み画像の前記特定小領域の位置において、前記相関値に基づいて調整強度を計算するステップと、
電子透かし小ブロックの要素値の符号を反転させて符号反転要素値を計算するステップと、
前記符号反転要素値および前記調整強度に基づく加算値を前記電子透かし埋め込み画像に反映するステップと、
を備えたことを特徴とする電子透かし埋め込み方法。
【請求項４】
請求項２記載の電子透かし検出方法であって、
あらかじめ定めてメモリに格納しておく電子透かしパラメータであって、埋め込み情報を示す１つ以上の電子透かし小ブロック、マスク位置情報、を参照するステップと、
検査対象画像を前記電子透かし小ブロックのサイズで複数のブロックに分割し、前記ブロックと前記電子透かし小ブロックの相関値集合を計算するステップと、
前記相関値集合における重心位置を計算し、前記重心位置に対して前記相関値の分布が対称であることを自己相関計算によって確認するステップと、
前記重心位置に対応する点であって、検査対象画像における注目点の座標を計算するステップと、
１つ以上の注目点座標とマスク位置情報を用いて、電子透かし埋め込み画像に加えられた幾何変形変換処理を推定するステップと、
前記幾何変形変換処理の逆変換処理を前記検査対象画像に施すステップと、
を備えたことを特徴とする電子透かし検出方法。
【請求項５】
請求項１に記載の電子透かし埋め込み方法であって、
電子透かしを埋め込まない特定小領域の形状が円形あるいは長方形であることを特徴とする電子透かし埋め込み方法。
【請求項６】
請求項２に記載の電子透かし検出方法であって、
電子透かしが埋め込まれていない特定小領域の形状が円形あるいは長方形であることを特徴とする電子透かし検出方法。
【請求項７】
請求項１に記載した電子透かし埋め込み方法であって、
電子透かしを埋め込まない特定小領域の形状を、原画像の絵柄と似た形状となるよう作成するステップと、
特定小領域周辺の情報埋め込み位置での電子透かし強度を強めるステップと、
を備えたことを特徴とした電子透かし埋め込み方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子透かし埋め込み方法および電子透かし検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子透かし埋め込み画像を印刷した印刷物をカメラ撮影し、撮影画像から電子透かしを検出する場合がある。このとき、ユーザのカメラ操作に起因して、印刷物は幾何的に変形して撮影される。電子透かし検出処理に入力する画像は必ずしも電子透かし埋め込み画像とは限らないので、入力画像を検査対象画像と呼ぶ。検査対象画像は、電子透かし埋め込み画像に対して、回転やスケーリングなどの幾何変形が加わった画像となりうる。従って、電子透かし検出時には幾何変形が加わった状態の画像から電子透かしを正確に検出する処理が欠かせない。
【０００３】
特許文献１には、電子透かしの埋め込まれた間隔を情報として扱う、即ち、画素間の相関関係へ情報埋め込みとその情報検出に関する技術を開示されている。
【０００４】
特許文献２には、電子透かしを回転対象に配置し、回転探索をせずに回転耐性を確保する技術が開示されており、埋め込み情報とは別に幾何変形補正用の電子透かしを埋め込んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９０２８６３号
【特許文献２】特許第３９４９６７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術では、（Ａ）電子透かし埋め込み画像の画質維持、（Ｂ）画像処理耐性の確保、（Ｃ）電子透かし検出時の処理高速化、という３つの課題をそれぞれバランスよく解決することは困難であった。なぜならば、これらの課題は相互にトレードオフ関係にあり、どれかひとつの課題を解決すると、他の課題に対する性能を低下させがちであるからである。
【０００７】
例えば、特許文献１記載の技術では（Ａ）は解決出来ても（Ｂ）と（Ｃ）の解決は困難であり、特許文献２記載の技術では（Ｂ）（Ｃ）は解決出来ても、回転耐性確保用の電子透かしが起こす画質劣化のため（Ａ）の解決は困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、これら３つの課題に対応して、性能を全体的に底上げさせる電子透かし埋め込み方法および電子透かし検出方法を提供することである。本発明のさらに別の目的は、小さな画像サイズにも対応した電子透かし埋め込み方法および電子透かし検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を備える。
【００１０】
即ち、ディスク、メモリ、入出力手段を備えた計算機における電子透かし埋め込み方法において、画像を入力するステップと、画像の中に１つ以上の特定小領域を設け、特定小領域には注目点に対して対称性のある基本領域を２つ以上含み、特定小領域を避けて電子透かしを前記画像に埋め込むステップと、により、電子透かし埋め込み画像を作成する。
【００１１】
また、ディスク、メモリ、入出力手段を備えた計算機における電子透かし検出方法において、画像を入力するステップと、電子透かしが埋め込まれていない特定小領域の形状を検出するステップと、特定小領域の重心位置を注目点として計算するステップと、１つ以上の注目点に対応する画像内の位置に基づいて前画像の幾何変形補正を行うステップと、特定小領域以外の場所から電子透かし検出を行うステップと、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、（Ａ）電子透かし埋め込み画像の画質維持、（Ｂ）画像処理耐性の確保、（Ｃ）電子透かし検出時の処理高速化、という３つの課題をバランスよく解決することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電子透かし埋め込み、検出方法をプログラム実装した計算機システムを示す図である。
【図２】マスクを用いて特定小領域を避けながら電子透かし埋め込みを行う処理フローを示す図である。
【図３】特定小領域を点対称に配置する特定小領域用マスク作成処理フローを示す図である。
【図４】電子透かしを埋め込まない特定小領域の形状と埋め込み処理の関係説明図を示す図である。
【図５】特定小領域検知結果に基づき幾何変形補正を行う電子透かし検出処理フローを示す図である。
【図６】特定小領域の評価、判定処理フローを示す図である。
【図７】特定小領域の形状と、特定小領域の評価判定処理の関係を示す図である。（ａ）は、検査対象画像に幾何変形がない場合で、かつ、注目点のある場所を走査した場合を示す。（ｂ）は、検査対象画像に幾何変形がある場合で、かつ、注目点のある場所を走査した場合を示す。（ｃ）は、検査対象画像に幾何変形がある場合で、かつ、注目点のない場所を走査した場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態の概要は以下の通りである。
【００１５】
ＣＰＵ、ディスク、メモリ、入力手段、出力手段を備えた計算機において、電子透かし埋め込みシステムは、前記メモリ上に電子透かし埋め込み処理、特定小領域用マスク作成処理、統括制御処理画像利用処理の処理方法をプログラム実装したモジュールを備え、前記ＣＰＵの制御によって処理を実行する。
【００１６】
電子透かし埋め込みシステムは、入力手段を用いて原画像と、電子透かし埋め込み情報を入力し、電子透かし埋め込み画像を出力する。電子透かし埋め込み処理では、原画像に電子透かし埋め込み情報を示す符号化を施した電子透かしを作成する。特定小領域用マスク作成処理では、注目点に対して対称となる形状に特定小領域を設け、特定小領域を避けて情報埋め込み位置を配置する。情報埋め込み位置に電子透かしを埋め込む。特定小領域には電子透かしを埋め込まない。
【００１７】
サービスシステムは印刷やコンテンツ配信などのサービスを提供する本実施例の応用システムである。サービスシステムは、電子透かし埋め込み画像を入力し、サービスに使う形式に変換出力する。変換された電子透かし埋め込み画像は、視聴端末あるいは視聴媒体として出力され、ユーザはこれを視聴できる。
【００１８】
ＣＰＵ、ディスク、メモリ、入力手段、出力手段を備えた計算機あるいはスマートフォンにおいて、電子透かし検出システムは、前記メモリ上に統括制御処理、電子透かし検出処理、特定小領域の評価判定処理の処理方法をプログラム実装したモジュールを備え、前記ＣＰＵの制御によって処理を実行する。
【００１９】
電子透かし検出システムは、カメラなどの入力手段を用いて画像をメモリ上に読み込む。入力画像は必ずしも電子透かし埋め込み画像とは限らないので、読み込まれた画像を検査対象画像と呼ぶ。電子透かし検出システムは、検査対象画像に対して電子透かし検出処理を行う。
【００２０】
特定小領域の評価判定処理は、検査対象画像内の小領域が電子透かしの無い特定小領域かどうかを調べる評価値を用いて、評価値の重心位置を計算する。重心位置に対して評価値が対称となる位置を特定小領域の注目点として検出する。
【００２１】
電子透かし検出処理では、検出された複数の注目点に生じた幾何変形を推定する。さらに、対応する逆幾何変形変換を検査対象画像に施すことによって、幾何変形補正する。幾何変形補正された検査対象画像の情報埋め込み位置から電子透かし埋め込み情報を検出する。検出に成功すれば、電子透かし埋め込み情報が復号化され、出力手段を用いて検出結果として出力する。
【００２２】
一つの観点に従った上記態様によって得られる効果は以下のとおりである。
【００２３】
上記態様により、電子透かし埋め込み画像を画質維持しつつ、電子透かし検出時の処理高速化、回転スケーリングなどの画像処理耐性の確保が可能な電子透かし埋め込み、検出方法を提供できる。さらに、応用システムでは、電子透かし埋め込み画像を印刷するなどした媒体の画質維持ができる。さらに、スマートフォンやビデオカメラ等のカメラ撮影画像からの電子透かし検出を行う時に、端末実装の省メモリ化、処理高速化、使い勝手向上に寄与する。
【００２４】
人の目には、まとまった図形をつなげて見ようとする認知心理が働く。従来の幾何変形用の電子透かしは規則的な形状を備えるため、その規則性が目に付きやすく、電子透かし埋め込み画像の画質劣化につながりやすかった。上記態様では、幾何変形用の電子透かしを用いないことによって、原画にその分の加工をしないため、従来よりも画質が維持できる。さらに、電子透かしを埋め込まない場所の規則性については、ランダム形状を含めた多種多様な図形を利用することができるため、原画像の絵柄との調和が取れる模様を描くなどによって、人の目に知覚されにくい。すなわち、従来よりも画質維持できる。
【００２５】
画像は矩形状の画像形状であり、その中に円形の模様を描くと、直径が画像サイズを超えられないため、画像面積を効率よく使用できない。上記態様では、ランダム状を含めた多種多様な対称図形を利用することにより、画像面積を効率よく使用できるため、より小さな画像サイズの画像に対する埋め込み、検出処理を高速に効率よくできる。さらに、原画の絵柄に適合した模様を描くことによって画質維持ができる。本実施形態では、幾何変形補正用の電子透かしを埋め込まないため、その分、原画像が劣化されず、（Ａ）電子透かし埋め込み画像の画質を維持したまま、（Ｂ）画像処理耐性の確保、（Ｃ）電子透かし検出時の処理高速化も図ることが可能となる。
【００２６】
本明細書が開示する技術は、処理するソフトウェア、装置、サービス、システム、コンテンツ、媒体およびその応用用途に適用可能である。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２８】
図１は、電子透かし埋め込み、検出方法をプログラム実装した計算機システムを示す図である。
【００２９】
ＣＰＵ１０１、ディスク１０２、メモリ１０３、入力手段１０４、出力手段１０５を備えた計算機において、電子透かし埋め込みシステム１０６は、メモリ１０３上に電子透かし埋め込み処理１０７、特定小領域用マスク作成処理１０８、統括制御処理１０９、画像利用処理１１０の処理方法をプログラム実装したモジュールを備え、ＣＰＵ１０１の制御によって処理を実行する。
【００３０】
電子透かし埋め込みシステム１０６は、入力手段１０４を用いて原画像１１１と、電子透かし埋め込み情報１１２を入力し、電子透かし埋め込み画像１１３を出力する。特定小領域用マスク作成処理１０８では、マスク１２３を作成し、注目点に対して対称となる形状に特定小領域１１４を設け、特定小領域を避けて情報埋め込み位置１１５を配置する。電子透かし埋め込み処理１０７では、原画像１１１に電子透かし埋め込み情報１１２を示す符号化を施した電子透かしを作成し、情報埋め込み位置１１５に電子透かしを埋め込む。特定小領域には電子透かしを埋め込まない。
【００３１】
サービスシステム１１１は印刷やコンテンツ配信などのサービスを提供する本実施例の応用システムである。サービスシステム１１１は、電子透かし埋め込み画像１１３を入力し、サービスに使う形式に変換出力する。変換された電子透かし埋め込み画像は、視聴端末１１２あるいは視聴媒体として出力され、ユーザはこれを視聴できる。
【００３２】
ＣＰＵ１１３、ディスク１１４、メモリ１１５、入力手段１１６、出力手段１１７を備えた計算機あるいはスマートフォンにおいて、電子透かし検出システム１１８は、メモリ１１５上に統括制御処理１１９、電子透かし検出処理１２０、特定小領域の評価判定処理１２１の処理方法をプログラム実装したモジュールを備え、ＣＰＵ１１３の制御によって処理を実行する。各プログラムは、必要なときに、機器接続インタフェースと上記計算機が利用可能な媒体を介して、他の装置から上記記憶装置に導入されてもよい。媒体とは、たとえば、機器接続インタフェースに着脱可能な記憶媒体、または通信媒体（すなわち有線、無線、光などのネットワーク、または当該ネットワークを伝搬する搬送波やディジタル信号）を指す。
【００３３】
電子透かし検出システム１１８は、カメラなどの入力手段１１６を用いて画像をメモリ１１５上に読み込む。入力画像は必ずしも電子透かし埋め込み画像１１３とは限らないので、読み込まれた画像を検査対象画像１２１と呼ぶ。電子透かし検出システム１１８は、検査対象画像１２１に対して電子透かし検出処理１２０を行う。
【００３４】
特定小領域の評価判定処理１２１は、検査対象画像１２１内の小領域が電子透かしの無い特定小領域１１４かどうかを調べる評価値を用いて、評価値の重心位置を計算する。重心位置に対して評価値が対称となる位置を特定小領域の注目点として検出する。
【００３５】
電子透かし検出処理１２０では、検出された複数の注目点に生じた幾何変形を推定する。さらに、対応する逆幾何変形変換を検査対象画像１２２に施すことによって、幾何変形補正する。幾何変形補正された検査対象画像の情報埋め込み位置から電子透かし埋め込み情報を検出する。検出に成功すれば、電子透かし埋め込み情報が復号化され、出力手段１１７を用いて検出結果として出力する。
【００３６】
なお、電子透かし埋め込み処理１０７において、あらかじめ定めておくパラメータ、共有するパラメータは、統括制御処理１０９が入力手段１０４を用いて、ユーザや別システムの出力から入力してもよいし、ディスク１０２、メモリ１０３に格納しておいて利用してもよい。電子透かし埋め込み処理１０７は、画像の編集加工ができる画像利用処理１１０と組み合わせ利用してもよい。電子透かし検出処理１２０においても同様である。
【００３７】
なお、入力手段１１６はユーザ操作、通信の受信、カメラ等の画像入力を含む。出力手段１１７は、ユーザへの情報提示、通信の送信、ディスプレイ、プリンタ等の画像出力を含む。出力先をさらに別のシステムに接続し、電子透かし埋め込み情報に関係付けられた別のサービスをユーザに提供してもよい。電子透かし埋め込み処理１０７と電子透かし検出処理１２０は、同一の計算機内で動作してもよいし、別のサーバ計算機内で動作してもよい。
【００３８】
電子透かし埋め込み方法と検出方法の基本原理について、数１、数２を用いて説明する。なお、本実施例では、多種多様な電子透かし埋め込み、検出方法が利用可能である。変換領域への埋め込みや、量子化パラメータの制御などの別の方法を用いてもよい。
【００３９】
あらかじめ、長さｄの擬似乱数配列Ｍを準備し、埋め込み方法と検出方法で共有する。同じ長さｄで原画像をｎ個のブロックに分割する。そのｉ番目のブロックを示す配列Ｙｉに対して、この電子透かしを加算重畳して埋め込む。このとき、電子透かし埋め込み画像で対応する１ブロックを示す配列Ｙ’ｉは、電子透かし埋め込み強度をｓｉとして、数１の計算で得られる。
【００４０】
【数１】
2014165617.tif 000003
【００４１】
電子透かしの検出は、同じ擬似乱数配列Ｍと電子透かし埋め込み画像の相関計算によって得られる評価値νを用いる。評価値νは数２の計算で得られる。
【００４２】
【数２】
2014165617.tif 000004
【００４３】
評価値νが１に近ければ相関性が高く、電子透かしが存在すると判定できる。すなわち、評価値νとあらかじめ定めた正のしきい値との比較によって、電子透かしの有無が判定できる。１ビット情報の埋め込みにおいては、０を示す擬似乱数配列Ｍ０と、１を示す擬似乱数配列Ｍ１の２つを用いて、２回判定すればよい。Ｍ１、Ｍ２が０から離れた評価値νとなる点を利用して１回判定でもよい。画像を領域分割して、同じ方法を繰り返すことによって多ビットの情報を埋め込むことができる。さらに同じ電子透かしを多数埋め込んでおき、検出時に加算集計することによって、電子透かし検出がより安定化する。
【００４４】
なお、後の説明において、電子透かし小ブロックは、長さｄの擬似乱数配列Ｍの１例であり、全体マスクで指定される情報埋め込み位置には電子透かし小ブロックとしてＭ１かＭ２かあるいは両方が原画像に重畳され、特定小領域の位置には電子透かしが重畳されない。
【００４５】
図２は、マスクを用いて特定小領域を避けながら電子透かし埋め込みを行う処理フローを示す図である。
【００４６】
ステップ２０１において、特定小領域を点対称に配置する特定小領域用マスク作成処理１０８を実行する。
【００４７】
ステップ２０２において、読み込んだ原画像において、原画像の画素位置が、マスクで指定した情報埋め込み位置か、あるいは、特定小領域の位置かを判定する。以降の処理について、画像全体の処理が済むまで繰り返し制御を行う。
【００４８】
ステップ２０３において、処理対象の位置が情報埋め込み位置であれば、電子透かしを埋め込む。埋め込み情報はあらかじめ定めておく。あるいは、タイマーや乱数等を用いて自動生成する。あるいは入力手段を用いて入力する。埋め込み情報は符号化してビット列（０１０１１１．．．など）に変換して利用する。
【００４９】
埋め込み情報のビット値に対応した電子透かし小ブロックを用意し、電子透かし小ブロックの値を原画像の対応する位置に重畳する。重畳に際しては、電子透かし小ブロックの値が示す変化量に、電子透かし強度を乗じた値を、原画像に加算することによって電子透かし埋め込み画像を得る。なお、電子透かし強度は原画像を解析して視聴の邪魔にならないように設定する。
【００５０】
ステップ２０４において、処理対象の位置が特定小領域の位置であれば、電子透かしを埋め込まない。電子透かしを埋め込まないことによって、電子透かし埋め込み画像が原画像と同じなので、特定小領域の位置ではほぼ完全に画質維持ができる。ただし、原画像が元々電子透かし小ブロックと似た絵柄の場合には、情報を埋め込んでいないにも関わらず、相関計算をベースとした電子透かし検出処理でノイズとなりうる。この場合には、電子透かし埋め込み画像の特定小領域に微小な調整を行ってもよい。
【００５１】
その調整方法を説明する。原画像の特定小領域にあるブロックと電子透かし小ブロックの相関値を計算する。相関値をあらかじめ指定したしきい値と比較し、相関が大きければ出力画像の微小な調整を行う。相関を低減する方法には色々な技術が利用できる。相関値を電子透かし小ブロックのサイズで除算した値を調整強度と定める。電子透かし小ブロックの構成要素値に−１を乗算して、電子透かし小ブロックと逆相関を示す調整ブロックを作成する。あらかじめ定めた調整パラメータと調整ブロックと調整強度とを乗算した値を原画像に加算することによって、電子透かし埋め込み画像を調整する。調整強度が電子透かし強度と比べて小さいので、調整後の特定小領域の位置は、情報埋め込み位置よりも画質維持できる。
【００５２】
ステップ２０５において、画像全体の処理が済んだかを確認し、繰り返し制御を行う。
ステップ２０６において、電子透かし埋め込み画像を出力する。なお、出力画像に対して画像処理を施し、さらに電子透かし検出処理を施すことによって、電子透かしが検出できるかを検証してもよい。多様な回転スケーリング等を試して安定的に検出できる場合に、電子透かし埋め込み画像出力を行う。安定的に検出できなければ、原画像を解析する最初の処理２０１に戻って、別のパラメータを試してもよい。
【００５３】
図３は、特定小領域を点対称に配置する特定小領域用マスク作成処理１０８の処理フローを示す図である。図４は、電子透かしを埋め込まない特定小領域の形状と埋め込み処理の関係説明図を示す図である。これらの図を用いて、電子透かし埋め込み処理を詳細に説明する。
【００５４】
ステップ３０１において、原画像１１３を読み込む。さらに、画像コンテンツを解析して、絵柄の特性に合ったマスク基本形状４０１をあらかじめ用意した複数のデータから選択、あるいはそれらを変形利用するための絵柄特性情報を作成する。マスク基本形状４０１は任意の図形でもよく、多様な効果のある図形を組み合わせ利用できる。コンテンツごとに変えてもよいし、特定小領域ごとに変えてコンテンツ内に複数種類のマスク基本形状４０１を用いてもよい。
【００５５】
ステップ３０２において、あらかじめ格納しておいた複数種類のマスク基本形状４０１のデータと、原画像１１３との相関を調べて、相関の高いあるいは低いマスク基本形状を選択する。相関の高いマスクは画質維持に効果があるので、ステップ２０３で用いる電子透かし強度４０７等を標準値より強く設定することによって、耐性を確保できる。相関の低いマスクは耐性確保に効果があるので、電子透かし強度を標準値より弱く設定することによって、画質を維持できる。なお、電子透かし強度４０７は、特定小領域の近くの情報埋め込み位置にある電子透かしの強度を定義するものである。
【００５６】
例えば、円形は回転に対して不変量を備える。矩形は画像コンテンツと相似性が高いので画像内での収納効率が高く、従来よりも小さな画像に対する電子すかし埋め込みを可能とする。また、太線などの低周波数特性を持つ形状では、周波数フィルター処理に対する耐性が向上する効果が得られる。図形をまとめて見ようとする人の目の特性があるので、乱数状の形状は知覚されにくくなり、画質維持に寄与する。形状以外にも色を変えてもよい。
【００５７】
ステップ３０３において、原画像１１３の特性を調べ、似た特性を持つマスク基本形状４０１を生成する。具体的には、まず、輝度値をフーリエ変換後に高周波数領域を除去する。次に、低周波数領域を逆フーリエ変換した後の輝度値から中央値を選択して、中央値をしきい値とした二値化処理を行う。あるいは、似ていない特性のマスク基本形状４０１を生成してもよい。最後に、生成した二値化図形をステップ３０２で選択したマスク基本形状４０１と比較して、原画像との相関値の高い方を妥当として選ぶ。また、青空が描かれた画像で空間周波数が平坦な領域に人工的な三角形が描かれると人の目に知覚されやすくなる。この場合、乱数や雲形を利用するなどの発見的ルールを用いてもよい。適切なマスク基本形状を選択利用あるいは生成することによって、電子透かし埋め込み画像１２２の画質がより維持される。
【００５８】
ステップ３０３において、さらに、マスク基本形状４０１の注目点４０２をＰ（ｘ０、ｙ０）として定める。注目点４０２は、あらかじめ定めておいたパラメータ情報をディスクから読み込むか、乱数等を用いてマスク基本形状の周辺に生成する。
【００５９】
ステップ３０４において、注目点Ｐ４０２を中心として、マスク基本形状４０２を１８０度回転させた図形と、元のマスク基本形状４０２を合成することによって、小マスク４０３を作成する。小マスク４０３内において２つのマスク基本形状は点対称に配置する。
【００６０】
なお、回転角は任意角度でもよいし注目点４０２の位置は任意でもよい。点対象でなくとも線対称や回転対称などの対称性、規則性がある位置関係であればよい。小マスク４０３は２値画像形式であり、後の処理では、０の位置を情報埋め込み位置、１の位置を特定小領域の位置と判断するよう制御する基準となる。多値画像形式でさらに細かな仕分けができるような別の小マスクを用いてもよい。
【００６１】
ステップ３０５において、あらかじめ定めておいた情報をディスクから読み込むか、乱数等を用いて生成することによって、電子透かし小ブロック４０４を生成する。電子透かし小ブロックは、任意の周波数成分を備えた任意のパターンでもよい。擬似乱数列のように加算集計時にゼロとなる特性を持つよう、符号と値を整えると、より検出が安定化する。
【００６２】
ステップ３０６において、小マスク４０３によって指定する情報埋め込み位置に電子透かし小ブロック４０４を配置することによって、大マスク４０５を作成する。小マスク４０３によって指定される特定小領域の位置には、あらかじめ定めた制御値を使う。大マスク４０５は、後に電子透かし検出処理において、注目点を検知する処理単位として１つの特定小領域の形状を示す。
【００６３】
ステップ３０６において、さらに、マスク位置情報４０６を用いて大マスク４０５を配置し、全体マスク４０８を作成する。なお、マスク位置情報４０６には計算可能な規則性があればよく、あらかじめ定めておいた座標値をディスクから読み込む方法、所定の間隔で並べる方法、三角関数出力を使う方法などがある。全体マスク４０８において２つの大マスク４０５の位置が互いに離れていれば、それらの間にさらに電子透かしを埋め込んでもよい。その場合には、電子透かし小ブロック４０４と直交性のある別のパターンを用いてもよい。
【００６４】
図５は、特定小領域検知結果に基づき幾何変形補正を行う電子透かし検出処理フローを示す図である。
【００６５】
ステップ５０１において、検査対象画像１２２を読み込む。
【００６６】
ステップ５０２において、マスク位置情報４０６、大マスク４０５のサイズ、電子透かし小ブロック情報４０４等のすべてのパラメータを電子透かし埋め込み処理１０７と共有し、メモリ上に設定する。共有方法は、統括制御１０９によって出力手段１０５から出力した情報を、統括制御１１９によって入力手段１１６を用いてディスク１１４にあらかじめ格納しておく。マスク位置情報４０６等に基づいて、複数の大マスク４０５が含まれる大きさで、検査対象画像１２２の一部を切り出してもよい。検査対象画像が小さくなると以降の処理が高速化する。
【００６７】
ステップ５０３において、特定小領域の評価判定処理１２１を行い、特定小領域の注目点位置とスケーリングパラメータを得る。その処理方法は、後に詳細に説明する。複数の特定小領域を検出し、その注目点位置に生じた幾何変形変換関数を推定する。３箇所の特定小領域が検出できれば、変換前後のＸ、Ｙ座標値を用いて幾何変形変換の不明変数が一意に推定でき、画像に加えられた回転、スケーリング、平行移動の関数を決定できる。４箇所検出できれば、投影変換を含めた画像の歪みの幾何変形変換関数が推定できる。
【００６８】
ステップ５０４において、推定した幾何変形変換の逆変換を検査対象画像１２２に施すことによって、幾何変形補正を行う。推定が正しければ、逆変換後の検査対象画像は、電子透かし埋め込み画像１１３と幾何的に等価な位置に電子透かしが埋め込まれている。
【００６９】
ステップ５０５において、情報埋め込み位置、すなわち、特定小領域以外の場所から埋め込み情報を検出する。左端から電子透かし小ブロックのサイズごとに順次走査していき、情報埋め込み位置がくれば電子透かしを検出していくことにより、０１０１１１．．．という符号列を得る。この符号列を復号化すると、埋め込み情報が再現される。全体マスク４０８を用いてもよいし、複数注目点から所定の位置関係にある情報埋め込み位置を別途定めておいて、利用してもよい。
【００７０】
ステップ５０６において、検出結果出力する。
【００７１】
特定小領域の評価判定処理が注目点を検出することによって、幾何変形補正処理５０４において、従来よりも演算量が減って省リソース化、節電、高速化の効果がある。省リソース化によって、リソースの限られたハードウェアでの電子透かし処理実装が容易化する。さらに、処理高速化によって、画像を短時間に何枚も処理できるようになる。電子透かし検出に失敗して写真を何回も取り込むユーザ操作と比べて、動画として連続入力することで連続的に電子透かし検出ができるようになるため、ユーザ操作回数が減り、電子すかし検出システムの使い勝手を向上する。
【００７２】
図６は、特定小領域の評価、判定処理フローを示す図である。
【００７３】
ステップ６０１において、マスク位置情報４０６の近辺で、検査対象画像１２２から特定小領域が１つ以上含まれると推定する小領域Ｌを抽出する。推定では、マスク位置４０６を基点に、大マスク４０５のサイズに、あらかじめ定めた定数を乗じた大きさを設定する。
【００７４】
ステップ６０２において、あらかじめ定めたパラメータ範囲として、スケーリング率を８０％〜１２０％等と指定する。さらに、小領域Ｌをスケーリングして小領域Ｌ’ を生成する。スケーリングの代わりに投影変換をしてもよい。
【００７５】
ステップ６０３において、小領域Ｌ’を電子透かし小ブロック４０４の大きさに基づいて複数ブロックに分割する。さらに、各ブロックと電子透かし小ブロックとの相関値を順次計算し、二次元相関値集合Ｒ［ｎ、ｍ］を構成する。Ｒ［ｎ、ｍ］は、小領域Ｌ’の各ブロックが特定小領域であるかどうかを示す評価値の集合である。あるブロックの位置が、特定小領域にあれば相関値はゼロあるいはゼロ近くの値となり、情報埋め込み位置にあれば、１近くの値となる。すなわち、Ｒ［ｎ、ｍ］のうちのゼロ近くの値の部分集合は、電子透かしが埋め込まれていない特定小領域の形状を示す。別の領域に繰り返し同じ電子透かしを埋め込んでおけば、複数個のＲ［ｎ、ｍ］を加算集計したものを用いることによって、より電子透かし検出が安定化する。
【００７６】
なお、電子透かし小ブロック４０４の信号は円形、縦縞、横縞、乱数状などの多様な形状でよい。変換領域や周波数帯を変えた信号でもよい。電子透かし小ブロックの信号（模様、パターンともいう）をｋ種類用いる場合、ｋ種類の二次元相関値集合が生じるが、構成要素の絶対値和を平均あるいは加算することによって単一の二次元相関値集合Ｒ［ｎ、ｍ］を計算してもよい。あるいは、一連の処理をｋ回繰り返して結果を集計してもよい。
【００７７】
ステップ６０４において、Ｒ［ｎ、ｍ］をＸ軸方向に走査し、Ｒ［ｎ、ｍ］の中で走査線（ｘ＝ｘ０）の位置にある１列を評価値集合Ｒｘ［ｉ］｛ｉ＝１、２．．ｎ｝として抽出し、Ｒｘ［ｉ］の重心位置ｙを計算する。
【００７８】
ステップ６０５において、Ｒｘ［ｉ］を重心位置ｙの実数値に近い整数の位置ｊで分割して折り返すことによって鏡面状に自己相関Ｑｘを計算する。
【００７９】
ステップ６０６において、注目する位置ｊの評価値Ｑｘについて、評価値Ｑｘがｊ−１番目までの評価値より大きな値であればＱｘとｊの記録を更新し、Ｘ軸方向走査終了時に、Ｑｘが最大値となる位置ｊを得る。Ｑｘがあらかじめ定めたしきい値より大きければ、処理を中断してｙ＝ｊと定めてもよい。記述簡単化のために整数処理で表記したが、実数を用いて補完処理してもよい。
【００８０】
ステップ６０７において、Ｘ軸方向走査位置を変えて、Ｘ軸方向走査のｍ回の繰り返し処理を行う。なお、Ｒ［ｍ］［ｎ］の値は、特定小領域の注目点に対して点対象となる分布形状を示す。
【００８１】
なお、Ｒ［ｍ］［ｎ］をＹ軸方向にｍ個加算集計することによって、評価値集合Ｒｘ［ｉ］を算出しても、その重心位置は注目点を示す。その場合、Ｘ軸方向走査は必要なくなり、重心計算が１回で済むため演算負荷が小さくなり、電子透かし検出処理が高速化する。さらに、加算集計によって相関関係が強調可能となるため、電子透かし埋め込み強度や調整強度をより小さな値を用いても安定的な検出ができる。すなわち、電子透かし埋め込み画像の画質がより維持できるようになる。この画質維持の効果は、本実施例での他の構成記載箇所においても得られる。
【００８２】
ステップ６０８において、検査対象画像における注目点のＹ座標を計算する。位置ｙに対応する前記Ｙ座標は、マスク位置情報４０６、小領域Ｌ’、小領域Ｌ、および、電子透かし小ブロック４０４のサイズ等の幾何的位置関係から按分して決定する。
【００８３】
ステップ６０９において、Ｘ軸走査と同様に、Ｙ軸走査によって自己相関Ｑｙを計算し、注目点のＸ座標を決定する。
【００８４】
ステップ６１０において、評価値Ｑｘ、Ｑｙがあらかじめ定めたしきい値より大きければ、妥当と判定する比較処理を行う。
【００８５】
ステップ６１１において、評価値Ｑｘ、Ｑｙが妥当でなければ、スケーリングパラメータを変えて、小領域Ｌ’を作成しなおすよう、リスケーリング繰り返し処理を行う。
【００８６】
ステップ６１２において、評価値Ｑｘ、Ｑｙが妥当であれば、注目点のＸＹ座標、スケーリング率の判定結果を出力する。判定結果は検査対象画像の座標系における数値である。
【００８７】
ここで、回転スケーリングの可能性について、画像全画素を実際に回転スケーリングすることによって電子透かしの有無を全件探索することと比べると、マスク位置界隈の小領域のみを扱うことによって探索範囲を大幅に狭めることができる。さらに、小領域内においても、回転の可能性について画素値を探索せずに、画素値を評価値集合Ｒｘに集約した小さなデータ範囲内で探索する。さらに、評価値集合Ｒｘの加算平均を行って探索せずに重心位置を直接計算してもよい。このため、特定小領域の評価判定処理は、演算量が少なく、高速処理が可能である。
【００８８】
図７は、特定小領域の幾何的形状と、特定小領域の評価判定処理の関係を示す図である。図７を用いて、電子透かし検出時の特定小領域の評価、判定処理１２１の詳細について説明する。
【００８９】
電子透かす埋め込み画像１２３は、電子透かしを埋め込んでいる情報埋め込み位置１１５にあるブロックと、埋め込んでいない特定小領域の位置１１４にあるブロックを含む。特定小領域の位置にあるブロックは、電子透かし小ブロック４０４との相関値がゼロかゼロ近い小さい値を示す。検査対象画像１２２は、電子透かす埋め込み画像１２３が画像処理を受けたものなので、検査対象画像１２２においても、特定小領域の位置にあるブロックは、電子透かし小ブロック４０４との相関値がゼロに近い小さい値となる。
【００９０】
図７（ａ）は、電子透かし埋め込み画像１２３と検査対象画像１２２の間に回転スケーリング等の幾何変形がない場合（埋め込み直後の画像に相当）で、かつ、特定小領域の評価判定処理１２１が注目点のある場所をＸ軸方向に走査した場合に、走査線上の検査対象画像と電子透かし小ブロック４０４との相関を示す評価値集合Ｒｘ［ｉ］｛ｉ＝１、２、．ｎ｝を示す。Ｒｘ［ｉ］は、ステップ６０４の計算によって得られる。
【００９１】
図７（ａ）では、評価値集合の重心位置から見て、評価値の分布が上下均等である。このことは、重心位置に近い要素ｊを中心とする鏡面状の自己相関によって判定できる。すなわち、ステップ６０５において、Ｒｘ１＝｛Ｒｘ［ｊ］、Ｒｘ［ｊ−１］．Ｒｘ［ｊ−２］．．．｝とＲｘ２＝｛Ｒｘ［ｊ＋１］．Ｒｘ［ｊ＋２］．．．｝の相関値がどの程度１に近いかを調べればよい。この自己相関が認められれば、重心位置ｊを注目点のＹ座標相当位置として判定する。
【００９２】
図７（ａ）は注目点Ｙ座標相当位置に対して点（線）対称な位置関係なので、Ｘ軸走査線がどの位置にあっても、重心位置ｊは同じである。したがって、すべてのＸ軸走査を行う前に、あらかじめ定めたしきい値と相関値の比較によって処理を中断すれば、より高速処理可能である。
【００９３】
Ｙ軸走査時も同様である。
【００９４】
図７（ｂ）は、電子透かし埋め込み画像と検査対象画像の間に回転スケーリング等の幾何変形がある場合で、かつ、特定小領域の評価判定処理が注目点のある場所を走査した場合の評価値集合Ｒｘ［ｉ］を示す。図７（ａ）の場合と同様に、評価値集合の重心位置から見て、評価値の分布が上下均等である。ステップ６０５、ステップ６０６の処理方法として、同様の判定方法によって、重心位置を注目点として、Ｙ座標相当位置を得ることができる。
【００９５】
図７（ｃ）は、電子透かし埋め込み画像と検査対象画像の間に回転スケーリング等の幾何変形がある場合で、かつ、特定小領域の評価判定処理が注目点のない場所を走査した場合の評価値集合Ｒｘ［ｉ］を示す。この場合、図７（ｂ）のケースと異なり、評価値集合の重心位置から見て、上下非対称となる。評価値集合Ｒｘ［ｉ］の自己相関性が低くなる。図７（ｂ）のように、Ｘ軸走査線の位置が注目点の位置にあるときに自己相関の評価値Ａが最大となり、図７（ｃ）のように、別の位置関係のときに自己相関性の評価値Ｂが評価値Ａを下回ることとなる。重心位置は注目点を示すものの、ステップ６１２で出力する確信度として低い評価値と共に出力される。
【００９６】
なお、特定小領域の形状が縦長の長方形であれば、画像内の情報収納効率がよいことに加えて、幾何変形が縦方向の場合の検出感度が精度よく電子透かしを検出できる。例えば、電子透かし入り印刷物の書籍の見開きページを、スマートフォン等の携帯機器で人が自然な角度で撮影するときに、撮影画像は全体として投影変換の形状となり、見開きページの丸みを含めた複雑な歪みが生じる。本実施例は、特定小領域に自由な形状を選べるため、印刷物の一部でサイズが小さな画像への埋め込み、検出を可能とする。このため、前記撮影画像の中央部については、縦方向に圧縮する幾何変形画像として近似できる効果がある。すなわち、簡易な演算によって高速に電子透かし検出ができる。
【符号の説明】
【００９７】
１０１：ＣＰＵ、１０３：メモリ、１１３：電子透かし埋め込み画像、１１４：特定小領域位置、１２２：検査対象画像。
【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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