(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既定のパターンを有するパターン画像信号を発生するパターン画像発生手段と、
前記パターン画像信号に対し第１の画像信号により変調を施してパターン変調画像信号を生成する変調手段と、
前記パターン変調画像信号を所定の色差量を乗じた後に第２の画像信号に重畳する重畳手段と、
この重畳手段から出力される画像信号を入力して画像を記録する記録手段と
を備えることを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】
既定の不規則パターンを有するパターン画像信号を発生するパターン画像発生手段と、
前記パターン画像信号に対し第１の画像信号により変調を施してパターン変調画像信号を生成する変調手段と、
前記パターン変調画像信号をインク濃度信号に変換する変換手段と、
前記インク濃度信号に従って誤差拡散法により前記パターン変調画像信号を第２の画像信号に重畳する重畳手段と、
この重畳手段から出力される画像信号を入力して画像を記録する記録手段と
を備えることを特徴とする画像記録装置。
【請求項３】
各画素毎に所定の色差量に与えるゲインの値を既定のパターンで配列したパターン画像信号を発生するパターン画像発生手段と、
前記パターン画像信号に対し第１の画像信号により変調を施してパターン変調画像信号を生成する変調手段と、
前記パターン変調画像信号を前記所定の色差量を乗じた後にカラー画像信号からなる第２の画像信号に重畳する重畳手段と、
この重畳手段から出力される画像信号を入力して画像を記録する記録手段と
を備えることを特徴とする画像記録装置。
【請求項４】
各画素毎に所定の色差量に与えるゲインの値を既定の不規則パターンで配列したパターン画像信号を発生するパターン画像発生手段と、
前記パターン画像信号に対し第１の画像信号により変調を施してパターン変調画像信号を生成する変調手段と、
前記パターン変調画像信号をインク濃度信号に変換する変換手段と、
前記インク濃度信号に従って誤差拡散法により前記パターン変調画像信号を第２の画像信号に重畳する重畳手段と、
この重畳手段から出力される画像信号を入力して画像を記録する記録手段と
を備えることを特徴とする画像記録装置。
【請求項５】
既定のパターンを有するパターン画像信号を発生するパターン画像発生工程と、
前記パターン画像信号に対し第１の画像信号により変調を施してパターン変調画像信号を生成する変調工程と、
前記パターン変調画像信号を所定の色差量を乗じた後に第２の画像信号に重畳する重畳工程と、
この重畳工程から得られる画像信号を入力して画像を記録する記録工程と
を備えることを特徴とする画像記録方法。
【請求項６】
既定の不規則パターンを有するパターン画像信号を発生するパターン画像発生工程と、
前記パターン画像信号に対し第１の画像信号により変調を施してパターン変調画像信号を生成する変調工程と、
前記パターン変調画像信号をインク濃度信号に変換する変換工程と、
前記インク濃度信号に従って誤差拡散法により前記パターン変調画像信号を第２の画像信号に重畳する重畳工程と、
この重畳工程から得られる画像信号を入力して画像を記録する記録工程と
を備えることを特徴とする画像記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理装置に係り、特に主たる画像に別の付加的な画像を重畳して記録するための画像記録装置及び画像記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ある画像に他の付加情報（主として画像）を重畳して、付加情報を見えない状態で画像と共に記録する技術は、例えば顔写真などの画像が記録されたＩＤカード、ロゴマークや印影などが画像として記録された書類その他の記録物の改竄、偽造を防止する上で有効である。記録画像に付加情報を重畳する方法として、従来より以下に挙げる方式が知られている。
【０００３】
（１）「カラー濃度パターンによる画像へのテキストデータの合成符号化法」、画像電子学会誌、１７−４（１９８８），ｐｐ１９４−１９８（文献１）には、擬似階調表現されたディジタル画像に情報を重畳する方法が開示されている。この方式では濃度を擬似階調表現する際に、同じ濃度を複数通りの階調パターンで表現できる自由度を利用して付加情報を重畳する。
【０００４】
（２）小松他：「文書画像通信におけるディジタル透かしの提案と署名への応用」、信学論Ｊ７２−Ｂ−１，ｐｐ２０８−２１８（文献２）では、第２の画像に所定の変換を施したものを第１の画像にディジタル的に重畳する。この方法では、第２の画像の低周波数成分を高周波数成分に変換することにより、第２の画像は人間には見えないか、ノイズ状の無意味なものとして観測される。これら第１の画像と第２の画像の重畳画像に所定の第２の変換を施すことにより、第２の画像を復元できる。
【０００５】
（３）特開平４−２９４８６２（文献３）では、カラー複写機のハードコピー出力から、記録した複写機などを特定できる方式について開示している。この方式では、ハードコピー出力に重ねて黄色の小さいドットパターンを記録する。このドットパターンは複写機の型番などの条件に応じた形状となっている。このハードコピー出力をスキャナなどで読み取り、重ねて記録したドットパターンを抽出して所定の信号処理を行うことにより、記録した複写機を同定できる。
【０００６】
（４）特開平７−１２３２４４（文献４）は、付加情報をカラー画像に高周波数の色差信号として重畳する方法を開示している。この方式では付加情報をコード化し、コードに対応した高空間周波数ピークを持つ色差成分を原画像に重畳して記録している。高空間周波数の色差成分は人間に見えにくいので、重畳した付加情報はほとんど原画像を劣化させない。また、一般の画像には高周波の色差成分はほとんど含まれないので、記録画像を読み取り、信号処理によって高周波の色差成分を抽出することにより、重畳した付加情報を再生することができる。
【０００７】
（５）画像への付加情報の重畳ではないが、類似の例として六浦：「復号処理の簡易な画像暗号化方式」、信学論Ｊ７２−Ｂ−１，１２（文献５）の方式が知られている。この方式は２つのランダムな画像を形成し、これらを重ねると有意な画像が現れるというものである。しかし、有意な画像の上に目に見えない形の情報を重畳するものではない。
【０００８】
（６）岡：「情報の視覚的暗号化」、１９９５年電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ大会予稿Ａ−１２３（文献６）では、ある画像を擬似階調表現するに際し、特定の領域だけ互いに異なる濃度階調表現のパターンを持つような２枚の画像を作成し、２枚の画像を重ねると特定の領域が濃く表われるという方式を提案している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上に挙げた公知技術のうち、（１）および（２）の技術はディジタル画像に別の付加情報を重畳するものであるが、ディジタル信号上で重畳操作を行うものであり、ハードコピー出力を対象としたものではない。また、重畳した付加情報を抽出するのに複雑な信号処理や演算処理が必要となり、簡易に付加情報を再生することは難しい。さらに、これらの方式で作成した画像をハードコピー記録を組み合わせることは可能であるが、記録と読み取りの動作を行うことにより、重畳した付加情報は著しく劣化してしまい、付加情報の復元は困難である。
【００１０】
（３）および（４）の技術は、ハードコピー画像を対象としたものであるが、重畳した付加情報の再生を行うために、画像の読取りと信号処理や演算を行う必要があり、やはり重畳した付加情報を簡易に再生することは困難であった。
【００１１】
（５）の技術では、記録物上にシートを重ねることにより、情報を簡易に再生することはできるが、これは単独ではランダムな画像であり、有意な画像に別の情報を重畳することに用いることはできない。
【００１２】
（６）の技術では、重ねる２枚の画像が対になっており、対になっていない画像を重ねないと情報を再生することができない。すなわち、複数の画像に対して情報を再現しようとすると、その枚数分の対応する画像を用意しておく必要がある。
【００１３】
本発明は、複雑な信号処理を必要としない簡易な操作により、ハードコピーに重畳された画像を再生できるように記録するための画像記録装置及び画像記録方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は付加的に記録すべき画像により既定のパターン画像信号を変調して得られるパターン変調画像信号を本来の画像に重畳して記録するようにしたことを骨子とする。
【００１５】
すなわち、本発明に係る画像記録装置は、既定のパターンを有するパターン画像信号を発生するパターン画像発生手段と、前記パターン画像信号に対し第１の画像信号により変調を施してパターン変調画像信号を生成する変調手段と、前記パターン変調画像信号を所定の色差量を乗じた後に第２の画像信号に重畳する重畳手段と、この重畳手段から出力される画像信号を入力して画像を記録する記録手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る画像記録装置は、既定の不規則パターンを有するパターン画像信号を発生するパターン画像発生手段と、前記パターン画像信号に対し第１の画像信号により変調を施してパターン変調画像信号を生成する変調手段と、前記パターン変調画像信号をインク濃度信号に変換する変換手段と、前記インク濃度信号に従って誤差拡散法により前記パターン変調画像信号を第２の画像信号に重畳する重畳手段と、この重畳手段から出力される画像信号を入力して画像を記録する記録手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る一つの態様による画像記録装置は、各画素毎に所定の色差量に与えるゲインの値を既定のパターンで配列したパターン画像信号を発生するパターン画像発生手段と、このパターン画像信号に対し第１の画像信号により変調を施してパターン変調画像信号を生成する変調手段と、このパターン変調画像信号を前記所定の色差量を乗じた後にカラー画像信号からなる第２の画像信号に重畳する重畳手段と、この重畳手段から出力される画像信号を入力して画像を記録する記録手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の他の態様による画像記録装置は、各画素毎に所定の色差量に与えるゲインの値を既定の不規則パターンで配列したパターン画像信号を発生するパターン画像発生手段と、このパターン画像信号に対し第１の画像信号により変調を施してパターン変調画像信号を生成する変調手段と、このパターン変調画像信号をインク濃度信号に変換する変換手段と、このインク濃度信号に従って誤差拡散法によりパターン変調画像信号を第２の画像信号に重畳する重畳手段と、この重畳手段から出力される画像信号を入力して画像を記録する記録手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明を画像合成記録／再生装置に適用した第１の実施形態について説明する。本装置は、２つの画像を合成して記録し、再生する装置である。さらに詳しくいうと、２つの画像の合成は第１の画像を第２の画像に埋め込むことによって行われる。そして、記録される合成画像は、通常の方法で人間が観察すると、ほぼ第２の画像と同様に見えて第１の画像は見えず、特殊な装置や方法によってのみ第１の画像が再生されて見えるようにする。以下の説明では、便宜上、このように画像合成を行うことを第１の画像を第２の画像に「埋め込む」と表現し、第１の画像を「埋込み画像」、第２の画像を「被埋込み画像」とそれぞれ呼ぶことにする。また、埋込み画像を人間が見えるようにする操作を「再生する」と表現するものとする。
【００２４】
図１に、本実施形態に係る画像合成記録装置の構成を示す。この画像合成記録装置はＣＰＵ１０１、画像メモリ１０２、画像入力部１０３、プログラムメモリ１０４および画像記録部１０５よりなり、これらは全てバス１０６により接続されている。ＣＰＵ１０１、画像メモリ１０２、画像入力部１０３およびプログラムメモリ１０４によって画像処理部１０７が構成される。
【００２５】
この画像合成記録装置の動作を簡単に説明すると、まず画像入力部１０３を通して被埋込み画像および埋込み画像を画像メモリ１０２の所定の領域にそれぞれ書込む。そして、以下に示すアルゴリズムに基づき、これらの画像に計算処理を施して合成画像を作成し、この合成画像を画像記録部１０５でカラーハードコピーとして記録する。
【００２６】
これら一連の処理は、全てプログラムメモリ１０４内に格納されたプログラムに従ってＣＰＵ１０１により行われる。なお、処理には専用の装置を用いてもよいが、パーソナルコンピュータなどの汎用の計算機を用いてもよい。この場合、画像メモリ１０２とプログラムメモリ１０４は同一のメモリを領域を分けて利用するのが一般的である。
【００２７】
次に、本装置の入力画像である被埋込み画像および埋込み画像の構成と、画像処理の内容や意味について詳細に説明する。
【００２８】
入力画像は通常、計算機での表現に用いられるのと同様に、直交座標系の各格子点上で濃度の定義されたディジタル情報として表現される。ここでは、直交座標系の２軸をｘ軸、ｙ軸とし、便宜上それぞれ横、縦と表現する。
【００２９】
本実施形態では、埋込み画像は図形や文字などのモノクロ２値画像を用いる。画素（ｘ，ｙ）の濃度値をＲ（ｘ，ｙ）と表わす。一方、被埋込み画像にはフルカラー画像を用い、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分の画素値をＰｒ（ｘ，ｙ），Ｐｇ（ｘ，ｙ），Ｐｂ（ｘ，ｙ）と表わす。これらの画素値はＰｒ＝０，Ｐｇ＝０，Ｐｂ＝０の場合に黒、Ｐｒ＝１，Ｐｇ＝１，Ｐｂ＝１の場合に白をそれぞれ表わすことにする。
【００３０】
次に、本実施形態における画像処理のアルゴリズムについて詳細に説明する。処理手順を図２のフローチャートに示す。
【００３１】
［第１ステップ（パターン発生）］
まず、第１ステップＳ１１でパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）を発生する。パターン画像は、埋込み画像により変調されて被埋込み画像に重畳される画像であり、人間の目に感じにくい空間周波数の高い画像であることが望ましい。
【００３２】
本実施形態では、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）として図３に示すような市松模様のパターン画像を用いる。ここでは、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の各画素を１または−１という数値で表わしているが、その物理的意味は、各画素毎に所定の色差量（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）に与えるゲインである。このようなパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）を色差パターン画像という。図３に示すパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）は、ゲイン１およびゲイン−１の画素を（４×４）画素を単位として市松状に配列したパターン画像であり、その生成式を式（１）に示す。
【００３３】
（ｉｎｔ（ｘ／２）＋ｉｎｔ（ｙ／２））ｍｏｄ２＝０
ならばＱ（ｘ，ｙ）＝−１
（ｉｎｔ（ｘ／２）＋ｉｎｔ（ｙ／２））ｍｏｄ２＝１
ならばＱ（ｘ，ｙ）＝１                                      （１）
ここで、ｉｎｔ（ｘ）はｘの整数部分をとる演算、ｘ  ｍｏｄ  ｙはｘをｙで割ったときの剰余を表わす演算である。このパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）は直流成分が０で、低周波成分も小さい画像、すなわち空間周波数の高い画像となる。
【００３４】
［第２ステップ（パターン変調）］
次に、第２ステップＳ１２で埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）によってパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）に変調を施す。この際、まず埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）を式（２）に従って平滑化フィルタにより処理し、平滑化埋込み画像Ｒ′（ｘ，ｙ）を得る。
【００３５】
【数１】
0003547892.tif 000002
【００３６】
ただし、ｘｉ，ｙｉ，Ａｉは平滑化フィルタのカーネルを表わす。本実施形態では、図４（ａ）に示すようなカーネルの（５×５）画素の平滑化フィルタを用いる。すなわち、−２≦ｘｉ，ｙｉ≦２であり、Ａ（ｘｉ，ｙｉ）＝１／２５である。
【００３７】
この平滑化埋込み画像Ｒ′（ｘ，ｙ）によって、式（３）に従いパターン画像Ｑ′（ｘ，ｙ）の変調を行い、パターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）を得る。
【００３８】
Ｑ′（ｘ，ｙ）＝Ｑ（ｘ，ｙ）・（−２・Ｒ′（ｘ，ｙ）＋１）  （３）
この処理により、パターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）として、Ｒ′＝１の領域ではパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の−１倍、すなわちパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）を反転した画像が得られ、Ｒ′＝０の領域ではパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）そのものがパターン変調画像となる。Ｒ′が１と０の間の値をとる領域では、パターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）はこれらの間の中間的な値となる。Ｒ′は平滑化された信号なので、埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）のエッジ領域で１と０の間をとる。従って、以上の処理により埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）の画素値に応じて振幅の極性が反転し、エッジ部では振幅がなだらかに変化する画像がパターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）として得られる。
【００３９】
図５に、埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）、平滑化埋込み画像Ｒ′（ｘ，ｙ）、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）およびパターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）の関係を示す。ただし、図５では便宜上、画像を１次元で表わしている。
【００４０】
なお、上記説明ではパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）に対して平滑化埋込み画像Ｒ′（ｘ，ｙ）により振幅変調を施したが、他の例として式（４−１）で表されるような位相変調を用いてもよい。
【００４１】
Ｑ′（ｘ，ｙ）＝Ｑ（ｘ＋ｇ（Ｒ′（ｘ，ｙ）），ｙ）      （４−１）
ただし、ｇ（ｘ）はｘ＝０の場合に０、ｘ＝１の場合に３、０＜ｘ＜１の場合に１をとる関数
このように位相変調を行った場合、Ｒ′＝１の領域ではパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）が４画素だけｘ軸方向にシフトし、Ｒ′＝０の領域ではパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）そのものがパターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）となる。パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）は４画素を周期とするｘ軸対称な周期画像なので、４画素シフトと振幅の−１倍は同じ意味となる。従って、この位相変調による処理結果と先に示した振幅変調による処理結果は、Ｒ′が０，１の部分では等価となり、Ｒ′の値が中間値をとる埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）のエッジ部分だけ異なることになる。この位相変調処理では、エッジ部分で位相がなだらかに変化する画像が得られる。
【００４２】
図６は、この位相変調処理の場合の埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）、平滑化埋込み画像Ｒ′（ｘ，ｙ）、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）およびパターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）の関係を図５と同様に１次元で表わした図である。
【００４３】
また、上記説明はｘ軸方向への位相変調の例であるが、式（４−２）に示すようにｙ軸方向への位相変調を行ってもよい。
【００４４】
Ｑ′（ｘ，ｙ）＝Ｑ（ｘ，ｙ＋ｇ（Ｒ′（ｘ，ｙ）））      （４−２）
埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）の平滑化は、図４（ａ）に示したような（５×５）画素の縦横対称な２次元の参照領域による平滑化に限るものではない。例えば、図４（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、参照領域が縦横非対称な矩形や１次元の矩形、矩形でない形でもよい。さらに、図４（ｅ）に示すような重みつき平滑化でもよい。特に、この処理を後述するパイプライン方式のハードウェアで行う場合は、少ない容量のラインメモリで構成できる図４（ｂ）（ｃ）などの方式で平滑化を行う方が回路コストを低くできる。
【００４５】
［第３ステップ（パターン重畳）］
次に、第３ステップＳ１３でパターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）を被埋込み画像に重畳する。本実施形態ではこの重畳処理として単純な加算演算を行っている。前述したように、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）は色差量（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）に与えるゲインなので、被埋込み画像をＰｉ（ｘ，ｙ）（ｉ＝ｒ，ｇ，ｂ）とし、パターン変調画像Ｑ′（ｘ，ｙ）を色差量（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）を乗じてから被埋込み画像をＰｉ（ｘ，ｙ）に加算する。ここで、色差量（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）は明度が０または概略０になり、強度が概略人間の視覚限界以下になるように設定する。例えば、（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）＝（０．２，０．２，−０．４）という値を用いる。これについては後で詳しく述べる。そして、加算結果が濃度値の定義範囲（０，１）を越える場合は、定義範囲の最小値または最大値にクリッピングする。
【００４６】
この第３ステップＳ１３での重畳処理を式（５）に示す。ただし、重畳結果であるパターン重畳画像をＯｉ（ｘ，ｙ）（ｉ＝ｒ，ｇ，ｂ）と表わす。
【００４７】
Ｏｒ（ｘ，ｙ）＝Ｐｒ（ｘ，ｙ）＋Ｑ′（ｘ，ｙ）・Ｖｒ
Ｏｇ（ｘ，ｙ）＝Ｐｇ（ｘ，ｙ）＋Ｑ′（ｘ，ｙ）・Ｖｇ
Ｏｂ（ｘ，ｙ）＝Ｐｂ（ｘ，ｙ）＋Ｑ′（ｘ，ｙ）・Ｖｂ
もしＯｒ（ｘ，ｙ）≧１ならば、Ｏｒ（ｘ，ｙ）＝１
もしＯｒ（ｘ，ｙ）＜０ならば、Ｏｒ（ｘ，ｙ）＝０
Ｏｇ，Ｏｂも同様                                        （５）
［第４ステップ（色補正）］
次に、第４ステップＳ１４において、ＲＧＢの色成分で表現されたパターン重畳画像Ｏｉ（ｘ，ｙ）を画像記録部１０５でＣ，Ｍ，Ｙ３色のインク量を制御するために用いるインク量信号ＯＣ，ＯＭ，ＯＹに変換する。この変換は、従来より色修正技術として広く知られている。ここでは、式（６−１）（６−２）に従って色修正処理を行う。式（６−１）中のマトリクスＡｃｒ，Ａｃｇ，Ａｃｂ，Ａｍｒ，Ａｍｇ，Ａｍｂ，Ａｙｒ，Ａｙｇ，Ａｙｂは、画像記録部１０５で使用する各インクの色度に依存する値であり、画像記録部１０５に適した値に選ばれる。
【００４８】
【数２】
0003547892.tif 000003
【００４９】
なお、最初からＹＭＣベースで処理を行えば、この第４ステップＳ１４の処理は省くことができる。
【００５０】
以上が本実施形態における画像合成の一連の処理であり、この処理の後、画像記録部１０５でインク量信号ＯＣ，ＯＭ，ＯＹに応じてカラー画像をハードコピーとして記録する。これにより、パターン重畳画像Ｏｒ′，Ｏｇ′，Ｏｂ′とほぼ同じＲＧＢ成分を持つカラー画像が所定の記録物（記録紙）上に記録される。画像記録部１０５としては、例えば昇華型の熱転写方式プリンタが用いられる。昇華型熱転写方式は、画素毎に１００階調以上に濃度制御ができ、容易にフルカラー記録が可能である。
【００５１】
画像記録部１０５には、これ以外にも例えば銀塩写真方式を用いてもよいし、インクジェット方式、溶融型の熱転写方式などの２値記録に適した記録系を用いてもよい。ただし、２値記録プリンタを用いる場合は、階調を表現するために誤差拡散法や組織ディザ法などの擬似階調処理を行う必要がある。これらの処理を行うと、プリンタの記録密度に近い高空間周波数の画像情報は乱れたり欠落するので、パターン画像の空間周波数よりも十分に記録密度の高い記録系を用いる必要がある。
【００５２】
以上の説明では、一連の画像合成処理をソフトウェア処理で実現したが、ハードウェアで実現することも可能である。
【００５３】
図７に、前述した一連の画像合成処理をハードウェアで実現する画像合成記録装置の構成を示す。画像処理部は、埋込み画像と被埋込み画像を格納する２つの画像メモリ７０１，７０２、パターン発生部７０３、パターン変調部７０４およびパターン重畳部７０５からなり、これらに画像記録部７０６が組み合わせられて画像合成記録装置が構成される。
【００５４】
まず、パターン発生部７０３からパターン画像信号として例えば色差パターン画像信号７５３が発生される。そして、パターン変調部７０４において第１の画像メモリ７０１から出力された埋込み画像信号７５１に従って、色差パターン画像７５３に例えば式（４−１）または（４−２）で示される位相変調が施されることにより、パターン変調画像信号７５４が生成される。次に、パターン重畳部７０５によりパターン変調画像信号７５４が第２の画像メモリ７０２から出力された被埋込み画像信号７５２に重畳され、パターン重畳画像信号７５５が生成される。そして、このパターン重畳画像信号７５５が色修正部７０６によってインク量信号７５６に変換された後、画像記録部７０７に入力され、ハードコピー画像が出力される。
【００５５】
この画像合成記録装置の動作をさらに詳しく説明すると、まず第１および第２の画像メモリ７０１，７０２には埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）および被埋込み画像Ｐ（ｘ，ｙ）がそれぞれ記憶されている。第１の画像メモリ７０１に記憶されている埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）は２値画像であり、１画素当たり１ビットで表わされる。第２の画像メモリ７０１に記憶される被埋込み画像Ｐ（ｘ，ｙ）はＲＧＢ各８ビットのフルカラー画像であり、１画素につき計２４ビットで表わされる。
【００５６】
パターン発生部７０３は、パターン画像信号７５３を発生する。パターン画像は前述した通り色差パターン画像信号であり、式（１）に従って発生される。
【００５７】
パターン変調部７０４は、例えば３本のラインメモリ７１１、１５個のラッチ群７１２、加算器７１３および２つの乗算器７１４，７１５よりなる。第１の画像メモリ７０１から出力された埋込み画像信号７５１は、ラインメモリ７１１およびラッチ群７１２で遅延される。ラッチ群７１２の各ラッチ出力は（５×３）画素の矩形領域内の信号であり、これらが加算器７１３で加算された後、第１の乗算器７１４に入力され、パターン画像信号７５３に乗じられる。この第１の乗算器７１４の乗算出力に対して、さらに第２の乗算器７１５で３つのパラメータの組Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂが乗じられる。ここでは、１つの画素の信号につき３回の乗算が行われ、これら３つの乗算結果が時系列のＲＧＢ信号からなるパターン変調画像信号７５４としてパターン重畳部７０６へ出力される。
【００５８】
パターン重畳部７０６は、加算器７１６とクリッピング回路７１７よりなる。まず、加算器７１６によってパターン変調部７０４からのパターン変調画像信号７５４に第２の画像メモリ７０２からの被埋込み画像信号７５２が加算される。パターン変調画像信号７５４および被埋込み画像信号７５２は共にＲＧＢの時系列信号であり、加算器７１６では同じ成分同士がそれぞれ加算される。この加算器７１６の加算結果がクリッピング回路７１７によりクリッピングされ、パターン重畳画像信号７５５として出力される。すなわち、クリッピング回路７１７は加算器７１６の加算結果が０より小さい場合は出力を０に、２５５より大きい場合は出力を２５５にする操作を行う。
【００５９】
パターン重畳部７０５から出力されたパターン重畳画像信号７５５はＲＧＢの３色成分を持つ信号であり、色修正部７０６により画像記録部７０７でのインク量を表わすインク量信号７５６に変換される。色修正部７０６は、例えばルックアップテーブルを用いる。このテーブルは式（６−１），（６−２）に従って予め計算され、メモリに格納されている。
【００６０】
このようにハードウェアによっても、容易に前記の画像合成処理を実現することが可能である。ハードウェアを用いると比較的高速に信号処理を行うことができるので、短時間で大量の枚数の画像を作成する場合、特に有効である。
【００６１】
次に、以上の処理によって記録された被埋込み画像と埋込み画像との合成画像（パターン重畳画像）の性質について説明する。この合成画像は、視覚的にはほぼ被埋込み画像と同じに見える画像となり、埋込み画像の情報は全くもしくはほとんど見えない情報となっている。
【００６２】
被埋込み画像のＲＧＢ色成分をＰｒ（ｘ，ｙ），Ｐｇ（ｘ，ｙ），Ｐｂ（ｘ，ｙ）とし、埋込み画像をＲ（ｘ，ｙ）、平滑化埋込み画像をＲ′（ｘ，ｙ）（＝Ｒ（ｘ，ｙ）＊ＬＰＦ（ｘ，ｙ））とすると、合成画像のＲＧＢ成分Ｏｒ（ｘ，ｙ），Ｏｇ（ｘ，ｙ），Ｏｂ（ｘ，ｙ）は、式（７）で表わされる。
【００６３】
0003547892.tif 000004
次に、このようにして記録された合成画像の明度成分Ｏｙおよび色差成分Ｏｃを考える。ここでは明度成分Ｏｙ、色差成分Ｏｃを式（８）で定義する。
【００６４】
Ｏｙ（ｘ，ｙ）＝Ｋｒ・Ｏｒ（ｘ，ｙ）＋Ｋｇ・Ｏｇ（ｘ，ｙ）＋Ｋｂ・Ｏｂ（ｘ，ｙ）
Ｏｃ（ｘ，ｙ）＝Ｏｒ（ｘ，ｙ）−Ｏｇ（ｘ，ｙ）              （８）
明度成分Ｏｙは明るさを表わし、色差成分Ｏｃは色の強さを表わす。色差成分Ｏｃには独立な２種類の成分があるが、ここでは一方の成分のみを扱っている。（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）はＲＧＢ成分のそれぞれの明度を表わす係数であり、（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）＝（０．１８，０．８１，０．０１）である。
【００６５】
これら明度成分Ｏｙおよび色差成分ＯｃのスペクトルＦｏｙ（ｆｘ，ｆｙ）、Ｆｏｃ（ｆｘ，ｆｙ）は、式（９−１）（９−２）で表わされる。
【００６６】
0003547892.tif 000005
ただし、ｆｘ，ｆｙはそれぞれｘ軸方向、ｙ軸方向の空間周波数を表わす。またＦｒ′，Ｆｑ，Ｆｐｙ，Ｆｐｃは、それぞれ平滑化埋込み画像Ｒ′、パターン画像Ｑ、被埋込み画像Ｐの明度成分と色差成分のフーリエ変換である。さらに、Ｖｙ，Ｖｃは前述した色差量の明度成分、色差成分である。
【００６７】
ここで、色差量Ｖの明度成分Ｖｙは０または０に十分近くなるように設定してあるので、式（９−１）の第２項は０または略０となる。
【００６８】
図８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、式（９−２）上のＦｐｃ，Ｆｒ′，Ｆｑ，Ｆｏｃを模式的に表わした図である。通常の画像の色差成分のスペクトルＦｐｃ（ｆｘ，ｆｙ）は、図８（ａ）に示すように低周波数成分にパワーが集中しており、高周波数成分は極めて低い。一方、図８（ｂ）の実線で示すように平滑化埋込み画像Ｒ′は、同破線で示すように埋込み画像Ｒの高周波数成分が削られている。パターン画像Ｑは、図８（ｃ）に示すように高周波数成分のみを持つ。従って、式（９−２）で表わされる合成画像の色差成分のスペクトルは、図８（ｄ）に示すように低周波数成分が中心である第１項と高周波数成分が中心である第２項に分離される。
【００６９】
また、図９（テレビジョン画像工学ハンドブック第１編３章の図１・７６より引用）に示すように、人間の視覚特性は特に高周波数の色差成分については感度が低いことが知られている。従って、式（９−２）の第２項はほとんど人間には見えない。このため合成画像は明度成分、色差成分とも式（９）の第１項のみが観測される。すなわち、合成画像は被埋込み画像に等しく見える。
【００７０】
このように本実施形態によって合成され記録される画像は、視覚的には被埋込み画像とほぼ同じ画像で、埋込み画像の成分は高空間周波数の色差成分になるため、ほとんど目に見えなくなる。また、埋込み画像の平滑化処理により通常の画像の色差成分Ｆｐ１（ｆｘ，ｆｙ）の高周波数成分が低下するため、埋込み画像とパターン画像との畳込みにより低周波数へシフトする成分がなくなる。
【００７１】
次に、上述のようにして記録した合成画像から埋込み画像を再生する再生装置について、具体的に説明する。
【００７２】
図１０は、再生装置の一構成例を示した図である。合成画像が記録された記録物（記録紙）１１００を再生装置本体１０００に、記録物１１００の上端と右端が再生装置本体１０００の装填部上端１００１と右端１００２に接触するように装填して固定する。これにより、再生用シート１００３と記録物１１００上の画像とが所定の位置関係に保持される。そして、再生装置本体１０００に連結された再生用シート１００３を記録物１１００の上に重ね、このシート１００３を通して記録物１１００上の画像を観察することにより、埋込み画像が被埋込み画像の上に重なって見えるように構成されている。
【００７３】
なお、再生装置は図１０に示したような構成に限られず、記録物１１００上の合成画像と再生用シート１００３の相対位置を固定できれば、どのような構造でもよい。また、再生用シート１００３を記録物１１００に対して固定せずに、１次元または２次元に自由に手で動かせるようにして、記録物１１００上の埋め込み画像を再生したい位置にシート１００３を合わせるような構造でもよい。さらに、再生用シート１００３と記録物１１００との間隙が大きいと、埋込み画像の再生コントラストが低くなるので、間隙が例えば１ｍｍ以内になるように再生用シート１００３を上から剛性のある透明板で押さえる構造にしてもよい。
【００７４】
次に、再生用シート１００３の構成と埋込み画像の再生の原理について説明する。再生用シート１００３は、例えばプラスチックなどの透明なフィルム状の薄い媒体よりなり、その媒体上に所定のパターンが形成されている。
【００７５】
この再生用シート１００３上のパターンとしては、合成画像作成時のパターン、すなわち図２の第１ステップＳ１１で発生されるパターン画像のパターン（図７のパターン発生部７０３で発生されるパターン画像のパターン）に対応して適当な透過率分布をもたせたものを用いる。再生用シート１００３のＲＧＢ透過率分布Ｔｒ（ｘ，ｙ），Ｔｇ（ｘ，ｙ），Ｔｂ（ｘ，ｙ）を式（１０）に示す。ここで、（Ｗｒ０，Ｗｇ０，Ｗｂ０）および（Ｗｒ１，Ｗｇ１，Ｗｂ１）は、それぞれ対応するパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の値が１および−１の画素のＲＧＢ透過率を表わし、本実施形態では式（１１−１）に示すように白（透明）と黒の２色を用いている。
【００７６】
Ｔｒ（ｘ，ｙ）＝０．５（Ｗｒ０−Ｗｒ１）・Ｑ（ｘ，ｙ）＋０．５（Ｗｒ０＋Ｗｒ１）
Ｔｇ（ｘ，ｙ）＝０．５（Ｗｒ０−Ｗｇ１）・Ｑ（ｘ，ｙ）＋０．５（Ｗｒ０＋Ｗｇ１）
Ｔｂ（ｘ，ｙ）＝０．５（Ｗｒ０−Ｗｂ１）・Ｑ（ｘ，ｙ）＋０．５（Ｗｒ０＋Ｗｂ１）
（１０）
（Ｗｒ０，Ｗｇ０，Ｗｂ０）＝（０，０，０）
（Ｗｒ１，Ｗｇ１，Ｗｂ１）＝（１，１，１）            （１１−１）
図１１に、この再生用シート１００３の透過率分布パターンを示す。図でＷは透明の部分、Ｋは不透明の部分を表わし、ＷおよびＫの部分はそれぞれ図３に示したパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）のゲイン−１およびゲイン１の画素に対応している。このような透過率パターンを持つ再生用シート１００３を記録物１１００の上に重ねることにより、シート１００３上のパターンと記録物１１００上の合成画像のパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の成分との干渉が起こり、埋込み画像は被埋込み画像に重畳した黄／青の色差画像として観察される。
【００７７】
また、再生用シート１００３の他の例として、式（１１−２）に示すように図１１のＷ，Ｋの部分をそれぞれＹ，Ｂの色を透過させる部分に置き換えた構成とてもよい。この場合、埋込み画像は被埋込み画像に重畳したモノクロの濃淡画像として観察される。
【００７８】
（Ｗｒ０，Ｗｇ０，Ｗｂ０）＝（１，１，０）
（Ｗｒ１，Ｗｇ１，Ｗｂ１）＝（０，０，１）            （１１−２）
このような再生用シート１００３は、前述した画像合成記録装置の記録系で作成してもよいし、全く独立した記録系で作成してもよい。ただし、記録系によって記録密度に差がある場合もあるので、画像合成記録装置と同じ記録系で再生用シート１００３を作成した方が精度が得られやすい。
【００７９】
上述した再生用シート１００３を記録物１１００上に重ねると、埋込み画像として埋込まれた高周波数の色差情報が低周波領域にシフトし、人間の目に見えるようなる。以下、この理由について具体的に説明する。
【００８０】
合成画像のＲＧＢ反射率Ｏｒ，Ｏｇ，Ｏｂは、前述の式（７）で表わされる。従って、記録物１１００上に再生用シート１００３を重ねることにより観測される画像のＲＧＢ反射率をＳｒ，Ｓｇ，Ｓｂとすると、これらは式（１２）で表わされる。ただし、Ｇ成分およびＢ成分はＲ成分と同様なので省略した。
【００８１】
0003547892.tif 000006
ここで、式（１２）の第１項、第２項および第３項のスペクトル分布の模式図を図１２（ａ）（ｂ）および（ｃ）にそれぞれ示す。第１項は被埋込み画像そのものに再生用シート１００３を重ねた画像と等価な画像であり、第３項は高周波数の色差成分となるので、視覚的には見えない。一方、第２項は埋込み画像に色度（Ｖｒ・（Ｗｒ０−Ｗｒ１），Ｖｇ・（Ｗｇ０−Ｗｇ１），Ｖｂ（Ｗｂ０−Ｗｂ１））を乗じたものである。本実施形態ではこれは色差成分であるが、埋込み画像と同じ周波数に復調されているので、目に見える画像となる。従って、第１項である被埋込み画像に埋込み画像で色度変調された画像を加算した画像が観察されることになる。
【００８２】
また、再生用シート１００３として、式（１１−２）で表されるパターンのシートを用いた場合には、（Ｖｒ・（Ｗｒ０−Ｗｒ１），Ｖｇ・（Ｗｇ０−Ｗｇ１），Ｖｂ・（Ｗｂ０−Ｗｂ１））はモノクロ成分となるので、被埋込み画像に埋込み画像で濃度変調されたパターン変調画像を加算した画像が観察されることになる。
【００８３】
以上述べたように、本実施形態の画像合成記録装置によると、被埋込み画像と視覚的にほぼ同じで、画質劣化なしに別の画像（埋込み画像）を埋込んだ合成画像を記録することができ、さらにこの合成画像が記録された記録物上に所定の再生用シートを重ねることにより、複雑な信号処理を必要とすることなく、埋込み画像を簡単に視覚的に認識できるように再生することが可能となる。
【００８４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態ではパターン画像および再生用シートとして規則パターンを用いたのに対し、本実施形態は不規則パターンを用いている点が異なる。本実施形態による画像合成記録装置の基本構成は第１の実施形態と同じであるが、処理手順がやや異なっている。
【００８５】
以下、第１の実施形態との相違点を中心に、第２の実施形態による画像合成記録装置の処理手順を図１３に示すフローチャートにより説明する。
【００８６】
［第１ステップ（パターン発生）］
まず、第１ステップＳ２１でパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）を発生する。第１の実施形態では、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）は規則的な構造のパターン画像であったが、本実施形態では不規則パターン画像またはこれを拡大した画像を用いる。
【００８７】
不規則パターン画像としては、（１）  直流分および低周波数スペクトルが０で、高周波数成分の強度が強いこと、（２）  埋込み画像から容易にパターン画像の構造を推定できないこと、の二つの条件を満たしていることが望ましい。本実施形態では、以下に示すように２次元マルコフ確率過程により不規則パターン画像を生成する。すなわち、注目画素（ｘ，ｙ）の周囲の既に決定した画素値Ｑ（ｘ＋ａｘｉ，ｙ＋ａｙｉ）の関数ｆとして推移確率Ｐｒｏｂを定義し、この確率Ｐｒｏｂでパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の値を１または−１に決める。これを式（１３）に示す。ただし、Ｐｒｏｂ［Ｑ（ｘ，ｙ），ａ］は、Ｑ（ｘ，ｙ）＝ａとなる確率である。
【００８８】
Ｐｒｏｂ［Ｑ（ｘ，ｙ），１］＝ｆ（Ｑ（ｘ＋ａｘｉ，ｙ＋ａｙｉ））
Ｐｒｏｂ［Ｑ（ｘ，ｙ），−１］＝１−ｆ（Ｑ（ｘ＋ａｘｉ，ｙ＋ａｙｉ））
（１３）
（ｘ，ｙ）を適当に走査しながら、この処理を繰り返すことによって、２値の不規則パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の全画像を発生する。本実施形態で用いた関数ｆを式（１４）に示す。
【００８９】
【数３】
0003547892.tif 000007
【００９０】
図１４（ａ）（ｂ）に、こうして生成された２値の不規則パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の自己相関関数およびパワースペクトルを示す。ただし、図１４では簡単のためにｘ軸方向の成分のみを表わしている。同図に示すように、このパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）は低い空間周波数ではパワーがほぼ０で、高い周波数にパワーが集中した画像となる。
【００９１】
ここでは計算機上で確率画像を生成するために、Ｍ系列などの疑似乱数を用いる。すなわち、０からＮ−１までの範囲の値を一様な確率でとる疑似乱数Ｄを１画素に１つずつ発生させ、式（１５）によりパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の値を決定すればよい。
【００９２】
Ｄ／Ｎ≧ＰｒｏｂならばＱ（ｘ，ｙ）＝１
Ｄ／Ｎ＜ＰｒｏｂならばＱ（ｘ，ｙ）＝−１                  （１５）
この場合、疑似乱数の種と関数ｆだけを記憶しておけば、一意に同じパターン画像を発生でき、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）そのものを記憶しておく必要はなくなる。
【００９３】
なお、上記説明ではパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）をマルコフ過程により生成しているため、計算量が多くなる。そこで、乱数を直接用いてパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の画素値を決定してもよい。また、誤差拡散処理により生ずるパターンを用いてもよい。前者はホワイトノイズとなり、その直流分や低い周波数成分が必ずしも小さい値にならないが、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の生成の計算が非常に簡易になる。また、後者では低周波成分が小さくなるとともに、決定論的に画像を計算できるため、乱数の発生処理が不要となる。
【００９４】
［第２ステップ（パターン変調）］
［第３ステップ（パターン重畳）］
［第４ステップ（色修正］
次に、第２ステップＳ２２、第３ステップＳ２３および第４ステップＳ２４でパターンの変調、パターンの重畳および色修正を順次行い、最後に得られた合成画像を記録するが、これらの処理は第１の実施形態と同じであるので、説明は省略する。ただし、パターンは不規則であり、周期性をもたないので、パターン変調処理では第１の実施形態で例示したような周期パターンを前提とした位相変調は用いない。
【００９５】
以上の処理によって、被埋込み画像と埋込み画像を合成した合成画像が記録される。第１の実施形態と同様に、この合成画像は視覚的にはほぼ被埋込み画像と同じに見える画像となり、埋込み画像の情報は全く、もしくはほとんど見えない情報となっている。
【００９６】
次に、本実施形態で得られる合成画像の性質について具体的に説明する。
合成画像のＲＧＢ各色成分Ｏｒ（ｘ，ｙ），Ｏｇ（ｘ，ｙ），Ｏｂ（ｘ，ｙ）とその明度成分Ｏｙ（ｘ，ｙ）および色差成分Ｏｃ（ｘ，ｙ）は、第１の実施形態と同様に式（７）（８）で表わされる。また、明度成分Ｏｙ（ｘ，ｙ）、色差成分Ｏｃ（ｘ，ｙ）のスペクトルＦｏｙ（ｆｘ，ｆｙ），Ｆｏｃ（ｆｘ，ｆｙ）は、式（９−１）（９−２）で表わされる。パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）のスペクトルＦｑの内容のみが実施形態１と異なっている。
【００９７】
第１の実施形態と同様に、色差量Ｖの明度成分ＶＹは０または０に十分近くなるように設定してあるので、式（９−１）の第２項は０となる。また、図１４に示すようにＦｑも低周波数成分が小さく設計してあるので、ＦｑとＦｒ＋δの畳込みである式（９−２）の第２項は低い周波数成分の極めて弱い信号となる。すなわち、合成画像の色差成分の低周波成分への式（９−２）の第２項の寄与は極めて小さい。前述したように、高周波数の色差成分は視覚感度が低いので、合成画像にはほとんど第１項の成分、すなわち被埋込み画像しか観測されない。
【００９８】
図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に、式（９−２）のＦｐｃ，Ｆｒ′，ＦｑおよびＦｏｃのスペクトル分布を示す。
【００９９】
本実施形態ではＦｑの低周波成分が完全には０でないので、第１の実施形態に比べ埋込み画像Ｒ（ｘ，ｙ）の低い周波数成分への寄与は大きくなるが、作成するパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）である不規則パターンの低周波成分は関数ｆにより制御できるので、これを適当に設定することにより、十分見えなくなるように設計することが可能である。一方、規則パターンの乱れは検知されやすいので、この面ではパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）に不規則パターンを用いることにより、この影響は小さくなる。
【０１００】
次に、第２の実施形態で記録された合成画像から埋込み画像を再生する方法について説明する。本実施形態においても第１の実施形態と同様な方法で埋込み情報の再生を行う。ただし、再生用シート１００３としては第１の実施形態とは異なり、第２の実施形態の画像合成記録装置で用いたパターン画像と全く同じ構造のシートを用いる。
【０１０１】
本実施形態で用いる再生用シート１００３のＲＧＢ透過率分布Ｔｒ（ｘ，ｙ），Ｔｇ（ｘ，ｙ），Ｔｂ（ｘ，ｙ）を式（１６）に示す。これは第１の実施形態で示した式（１０）と同じ形であるが、パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）が異なるため、その内容は異なる。
【０１０２】
Ｔｒ（ｘ，ｙ）＝０．５（Ｗｒ０−Ｗｒ１）・Ｑ（ｘ，ｙ）＋０．５（Ｗｒ０＋Ｗｒ１）
Ｔｇ（ｘ，ｙ）＝０．５（Ｗｇ０−Ｗｇ１）・Ｑ（ｘ，ｙ）＋０．５（Ｗｇ０＋Ｗｇ１）
Ｔｂ（ｘ，ｙ）＝０．５（Ｗｂ０−Ｗｂ１）・Ｑ（ｘ，ｙ）＋０．５（Ｗｂ０＋Ｗｂ１）
（１６）
また、パラメータＷｒ０，Ｗｒ１，Ｗｇ０，Ｗｇ１，Ｗｂ０，Ｗｂ１の値およびその変形例を式（１７−１）（１７−２）に示す。
【０１０３】
（Ｗｒ０，Ｗｇ０，Ｗｂ０）＝（０，０，０）
（Ｗｒ１，Ｗｇ１，Ｗｂ１）＝（１，１，１）            （１７−１）
（Ｗｒ０，Ｗｇ０，Ｗｂ０）＝（１，１，０）
（Ｗｒ１，Ｗｇ１，Ｗｂ１）＝（０，０，１）            （１７−２）
第１の実施形態と同様に、このような再生用シート１００３を図１０に示したように記録物１１００上に重ねることによりパターン同士の干渉が起こり、埋込み画像が被埋込み画像に重畳した黄／青の色差画像として観察される。
【０１０４】
次に、本の実施形態における埋込み画像の再生原理について説明する。合成画像が記録された記録物上に再生用シート１００３を重ねた場合の合成したＲＧＢ反射率をＳｒ，Ｓｇ，Ｓｂとすると、これらは第１の実施形態と同様に表わされる。本実施形態においてもＱ（ｘ，ｙ）２  は常に１なので、Ｓｒ（ｘ，ｙ）は式（１２）と同様に式（１８）で表わされる。
【０１０５】
0003547892.tif 000008
図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）に、式（１８）の第１項、第２項、第３項のスペクトル分布を示す。第１の実施形態と同様に、第１項は被埋込み画像そのものに再生用シート１００３を重ねた画像と等価な画像となり、第３項は高周波数の色差成分となるので視覚的には見えない。一方、第２項は埋込み画像に色度（Ｖｒ・（Ｗｒ０−Ｗｒ１），Ｖｇ・（Ｗｇ０−Ｗｇ１），Ｖｂ・（Ｗｂ０−Ｗｂ１））をかけたものであり、目に見える画像となる。従って、第１項である被埋込み画像に埋込み画像で色度変調された画像が加算した画像が観察される。
【０１０６】
また、再生用シート１００３として式（１１−２）で表されるパターンのシートを用いた場合には、（Ｖｒ・（Ｗｒ０−Ｗｒ１），Ｖｇ・（Ｗｇ０−Ｗｇ１），Ｖｂ・（Ｗｂ０−Ｗｂ１））はモノクロ成分となるので、被埋込み画像に埋込み画像で濃度変調された画像を加算した画像が観察されることになる。
【０１０７】
このように本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、被埋込み画像と視覚的にほぼ同じで、画質劣化なしに別の画像（埋込み画像）を埋込んだ合成画像を記録することができる。さらに、この合成画像が記録された記録物上に所定の再生用シートを重ねることにより、複雑な信号処理を必要とすることなく、簡単に視覚的に認識できるように再生することができる。
【０１０８】
本実施形態は、さらに第１の実施形態にはない以下の利点として、パターン画像に不規則パターン画像を用いることから、合成画像から埋込み画像のパターンを推定することが困難であるため、第三者が合成画像からパターン情報を推定して、独自に合成画像の作成や、埋込み画像の再生を行うことが困難となる。従って、本実施形態は特定の人間だけに画像合成や再生を許容するような用途に適している。
【０１０９】
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る第３の実施形態について説明する。第１および第２の実施形態では、パターン変調画像の埋込みを加算処理により行っているのに対し、本実施形態は疑似階調処理により埋込みを行っている点が異なる。また、本実施形態では画像記録系に２値記録系であるインクジェットプリンタを用いている。
【０１１０】
本実施形態の画像合成記録装置も第１の実施形態と基本的に同じ構成であり、処理手順のみ異なる。以下、図１７に示すフローチャートを用いて処理手順について詳しく説明する。
【０１１１】
［第１ステップ（パターン発生）］
まず、第１ステップＳ３１でパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）を作成する。このパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）としては、第２の実施形態と同様な不規則パターンを作成する。
【０１１２】
［第２ステップ（パターン変調］
次に、第２ステップＳ３２で埋込み画像によるパターン画像の変調を行う。この点も第２の実施形態と同じであるので、詳細は省略する。
【０１１３】
［第３ステップ（色修正）］
本実施形態では、次に第３ステップＳ３３でＲＧＢで表現された被埋込み画像Ｐｒ，Ｐｇ，ＰｂをＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）３色のカラーインクの制御量を表わすインク濃度信号Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｙに変換する色修正処理を行う。この色修正処理の変換は第１の実施形態の色修正処理と同様であり、式（１９−１）（１９−２）に従って行われる。
【０１１４】
【数４】
0003547892.tif 000009
【０１１５】
［第４ステップ（パターン重畳）］
次の第４ステップＳ３４では、色修正処理により得られたインク濃度信号Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｙに基づき、誤差拡散法によりパターン変調画像の重畳を行う。このパターン重畳処理は第１および第２の実施形態と大きく異なるので、詳しく説明する。この処理は従来の誤差拡散法などに代表されする疑似階調法と類似している。ただし、疑似階調特有のパターン構造が前記の画像パターンと近くなるように制御する。
【０１１６】
第４ステップＳ３４では、インク濃度信号のＹ成分Ｐｙ、Ｍ成分ＰｍおよびＣ成分Ｐｃについて同じ処理を行うので、ここでは代表してＹ成分Ｐｙについてのみ説明を行う。第４ステップＳ３４は、以下の４つのサブステップＳ３４−１，Ｓ３４−２，Ｓ３４−３，Ｓ３４−４からなる。
【０１１７】
［サブステップＳ３４−１］
まず、式（２０）に示すように、被埋込み画像Ｐｙ（ｘ，ｙ）に累積誤差信号Ｅ′Ｙ（ｘ，ｙ）を加算する。累積誤差信号Ｅ′Ｙ（ｘ，ｙ）は２値化による量子化誤差を補正するためのもので、その生成法については後述する。
【０１１８】
Ｐ′Ｙ（ｘ，ｙ）＝ＰＹ（ｘ，ｙ）＋Ｅ′Ｙ（ｘ，ｙ）      （２０）
［サブステップＳ３４−２］
次に、加算結果ＰＹ′を式（２１）に従い、２値化する。
ｉｆ  ＰＹ′（ｘ，ｙ）＋（２・Ｐ（ｘ，ｙ）−１）・Ｖｙ  ≧０．５  ＯＹ（ｘ，ｙ）＝１
ｉｆ  ＰＹ′（ｘ，ｙ）＋（２・Ｐ（ｘ，ｙ）−１）・Ｖｙ  ＜０．５  ＯＹ（ｘ，ｙ）＝０                  （２１）
ここで、Ｖｙは重畳する色差強度を決めるパラメータであり、Ｍ成分、Ｃ成分の場合はそれぞれＶｍ、Ｖｃを用いる。本実施形態では、（Ｖｍ，Ｖｃ，Ｖｃ）＝（＋０．２，−０．１２，−０．１２）という値を用いている。第４ステップＳ３４の誤差拡散法によるパターン重畳処理は、このサブステップＳ３４−２の部分において従来の誤差拡散法と異なっている。
【０１１９】
［サブステップＳ３４−３］
次に、式（２２）の誤差計算を行う。
ＥＹ（ｘ，ｙ）＝ＰＹ′（ｘ、ｙ）−Ｏｙ（ｘ，ｙ）        （２２）
ＥＹ（ｘ，ｙ）は２値化による量子化誤差を表わし、この誤差成分を入力信号にフィードバックすることにより、量子化誤差が補償される。
【０１２０】
［サブステップＳ３４−４］
次に、式（２３）により累積誤差の計算を行う。
【０１２１】
【数５】
0003547892.tif 000010
【０１２２】
ここで、ａ（ｘｉ，ｙｉ）は誤差の分配係数であり、表１の値を用いる。
【０１２３】
【表１】
0003547892.tif 000011
【０１２４】
以上の処理を画素を走査しながら繰りかえすことにより、全画像について処理を行う。また、Ｍ成分、Ｃ成分についても同様の計算を行うことにより、誤差拡散によって２値化した画像Ｏ′ｙ，Ｏ′ｍ，Ｏ′ｃが得られる。
【０１２５】
なお、ここでは誤差拡散法を用いたが、誤差拡散法に代えてディザ法などでもよい。
【０１２６】
以上が画像合成の一連の処理であり、最後に画像記録部で２値化出力画像Ｏ′Ｙ，Ｏ′Ｍ，Ｏ′Ｃに従って画像記録を行う。すなわち、Ｏｙ（ｘ，ｙ）＝１の場合は画素（ｘ，ｙ）にＹ色インクの印字を行い、Ｏｙ（ｘ，ｙ）＝０の場合は印字を行わない。これにより、マクロな領域で平均化した濃度がＯ′ｙ，Ｏ′ｍ，Ｏ′ｃで表わされる濃度とほぼ同じ画像が再現される。
【０１２７】
なお、このとき墨加刷処理を行ってもよい。墨加刷処理はＹＭＣ全ての色を記録する画素をＫ（黒）インクに置換する処理であり、インク量の低減による印字コストの低減、インクのにじみの低減、黒インクを用いることによる濃度向上などの効果がある。具体的な処理としては種々の方式が提案されているが、例えば以下の処理を行い、墨加刷処理画像のＯ″Ｙ，Ｏ″Ｍ，Ｏ″Ｃ，Ｏ″Ｋに従って記録を行えばよい。この場合、画像記録部はＹＭＣＫの４色の記録ができることが必要となる。
【０１２８】
0003547892.tif 000012
以上の一連の処理により、誤差拡散パターンとしてパターン変調画像が埋込まれる。この処理によって得られる記録画像（合成画像）は、以下のような性質を持つ。すなわち、誤差拡散処理により濃度が補償されることにより、合成画像としてマクロ的には被埋込み画像の色度とほぼ同じ色度をもつ画像が記録される。また、第２の実施形態と同様に変調パターン画像成分は視覚的に感度の低い高周波数成分が強い色差信号である。また、僅かに存在する低周波成分も、誤差拡散による濃度補償作用によりさらに低下する。このため、埋込み画像により変調されたパターン変調画像の成分はほとんど視覚的には観測できない。
【０１２９】
合成画像は誤差拡散過程の中で、パターン変調画像の強度が付加された後に２値化されているので、２値化画像はパターン変調画像との相関が極めて高くなっている。すなわち、変調パラメータ（Ｖｙ，Ｖｍ，Ｖｃ）の値に応じて、パラメータが正の場合は正の相関、負の場合は負の相関を持つ。また、パラメータの絶対値が大きいほど相関が高くなる。ここではＶｙ≧０，Ｖｍ＜０，Ｖｃ＜０なので、Ｙ成分はパターン変調画像と正の相関が高く、Ｍ，Ｃ成分はパターン変調画像と負の相関が高くなる。
【０１３０】
一方、パターン変調画像はパターン画像を埋込み画像により反転したものである。このため、埋込み画像の画像値が１の画素ではこの相関の正負が反転する。すなわち、埋込み画像の画素値が０の領域では、パターン変調画像は合成画像のＹ成分は正の相関を持ち、Ｍ，Ｃ成分とは負の相関を持つ。また、埋込み画像の画素値が１の領域ではパターン変調画像は合成画像のＹ成分と負の相関を持ち、Ｍ，Ｃ成分とは正の相関を持つ。
【０１３１】
次に、第３の実施形態によって記録された合成画像から埋込み画像を再生する方法について説明する。本実施形態においても、第２の実施形態と同様に図１０に示すように不規則パターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）に対応した透過率分布を持つ透明な再生用シート１００３を合成画像が記録された記録物１１００上に重ねることにより、埋込み画像の再生を行う。本実施形態では、再生用シート１００３として第２の実施形態で示したものと同じものを用いる。すなわち、再生用シート１００３の透過率分布Ｔｒ（ｘ，ｙ），Ｔｇ（ｘ，ｙ），Ｔｂ（ｘ，ｙ）は前記の式（１６）で表わされる。この再生用シート１００３を記録物１１００上に重ねることにより、埋込み画像がＹ−Ｂの色差信号として再生される。
【０１３２】
このような再生用シート１００３を記録物１１００上に重ねることにより、埋込み画像が再生される原理について説明する。上述したように、埋込み画像の画素値が０の領域では、パターン変調画像は合成画像のＹ成分と正の相関を持ち、Ｍ，Ｃ成分とは負の相関を持つ。また、埋込み画像の画素値が１の領域では、パターン変調画像は合成画像のＹ成分と負の相関を持ち、Ｍ，Ｃ成分とは正の相関を持つ。
【０１３３】
従って、上述した再生用シート１００３を記録物１１００上に重ねることにより、埋込み画像の画素値が０の領域ではＹインクの印字されている画素が再生用シート１００３の黒画素と重なりやすくなり、またＭインクおよびＣインクの印字されている画素は再生用シート１００３の白（透明）画素と重なりやすくなる。すなわち、マクロ的にみると埋込み画像の画素値が０の領域では、色がＭ、Ｃの合成色であるＢの方にシフトする。一方、埋込み画像の画素値が１の領域では、同様の理由でＹの方にシフトする。このため再生用シート１００３を重ねることにより、埋込み画像の画素値に応じて画像の色度がＹもしくはＢ方向にシフトするので、埋込み画像はＹ−Ｂの色差に変調された情報として再生される。
【０１３４】
以上説明したように、第３の実施形態においても第１および第２の実施形態と同様に、被埋込み画像と視覚的にほぼ同じで、画質劣化なしに別の画像（埋込み画像）を埋込んだ合成画像を記録することができる。また、この合成画像が記録された記録物上に所定の再生用シートを重ねることにより、複雑な信号処理を必要とすることなく、簡単に視覚的に認識できるように再生することができる。しかも、実施形態ではパターン画像に不規則パターンを用いているので、第２の実施形態と同様に合成画像から埋込んだパターンを推定することが困難であるという特徴を持つ。
【０１３５】
さらに、本実施形態では第１および第２の実施形態にない特徴として、２値記録で合成画像を記録することから、インクジェット記録方式のような画素毎の多値濃度の制御が容易でない記録方式のプリンタを用いた場合にも容易に適用が可能であるという利点を有する。
【０１３６】
（第４の実施形態）
次に、本発明に係る第４の実施形態について説明する。第１〜第３の実施形態では、透過率分布を持った再生用シートを記録物上に重ねることにより、埋込み画像の再生を行ったのに対し、本実施形態は厚み分布を持った光学素子により再生を行うことができるようにした点が異なる。
【０１３７】
まず、本実施形態に係る画像合成記録装置について説明する。本実施形態における画像合成記録装置の構成および処理手順は第１の実施形態と基本的に同じであり、パターン画像の構成のみがやや異なる。以下、本実施形態における処理手順を図１８に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１３８】
［第１ステップ（パターン発生）］
まず、第１ステップＳ４１でパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）を発生する。本実施形態では、このパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）として図１９に示すようなストライプ状のパターン画像を用いる。このパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）は、色差量（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）に与えるゲインが−１の画素と１の画素をストライプ状に配列したものであり、図１９の例ではゲイン−１の画素をｙ軸方向に２列並べたものと、ゲイン１の画素をｙ軸方向に２列並べたものを交互に、すなわちｘ軸方向に４画素の周期で配列して構成されている。このパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の生成式を式（２５）に示す。
【０１３９】
もし（ｉｎｔ（ｘ／２）ｍｏｄ２＝０ならば、Ｑ（ｘ，ｙ）＝−１
もし（ｉｎｔ（ｘ／２）ｍｏｄ２＝１ならば、Ｑ（ｘ，ｙ）＝１
（２５）
［第２ステップ（パターン変調）］
［第３ステップ（パターン重畳）］
［第４ステップ（色修正］
次に、第２ステップＳ４２、第３ステップＳ４３および第４ステップＳ４４でパターンの変調、パターンの重畳および色修正を順次行い、最後に得られた合成画像を記録するが、これらの処理は第１の実施形態と全く同じであるので、説明は省略する。
【０１４０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に被埋込み画像と埋込み画像を合成した合成画像が記録される。この合成画像は視覚的にほぼ被埋込み画像と同じに見える画像となり、埋込み画像の情報は全く、もしくはほとんど見えない情報となる。
【０１４１】
次に、本実施形態で記録される合成画像から埋込み画像を再生する方法について説明する。本実施形態では埋込み画像の再生に円柱レンズアレイ、いわゆるレンティキュラーレンズをシート状に構成した光学系を用いる。
【０１４２】
図２０はレンティキュラーレンズ２０００の構成を示したもので、複数の円柱レンズを平行に並べた構造となっている。各円柱レンズの焦点は、底面２００１上にある。また、円柱レンズのピッチはパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）のｘ軸方向の周期（本実施形態では４画素）と等しくなっている。
【０１４３】
図２１に、レンティキュラーレンズ２０００を記録物２００２上の合成画像の上に重ねた場合の模式図を示す。合成画像の上に円柱レンズの円柱軸（図２１で紙面に垂直方向）と合成画像のｘ軸方向、すなわちパターン画像Ｑ（ｘ，ｙ）の周期方向が直交するように重ね、さらに対応するパターン画像のＱ（ｘ，ｙ）＝１の部分の中心が各円柱レンズの中心軸上に乗るように位置を合わせる。そして、レンティキュラーレンズ２０００の上面から観測することにより、埋込み画像が再生される。
【０１４４】
本実施形態における埋込み画像の再生原理を図２１を用いて説明する。パターン画像のＱ（ｘ，ｙ）＝１の部分が円柱レンズの中心軸と合っているので、円柱レンズ面に対して垂直方向から画像を観察すると、光は全てパターン画像のＱ（ｘ，ｙ）＝１の中心部分に集まる。このため、パターン画像のＱ（ｘ，ｙ）＝１の部分の画像が見え、Ｑ（ｘ，ｙ）＝−１の部分の画像は全く観察画像には寄与しなくなる。このため、埋込み画像の画素値Ｒ（ｘ，ｙ）が０の領域では（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）が加算した画像が見え、Ｒ（ｘ，ｙ）＝１の領域では（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）を減算した画像が見える。従って、埋込み画像に応じて色差がシフトした画像が観察される。
【０１４５】
ここで、第１の実施形態では埋込み画像のＲ（ｘ，ｙ）＝１の部分は再生用シートの黒部分に重なって見えなかったのに対し、本実施形態ではＲ（ｘ，ｙ）＝１の部分も色差シフトした色として見えるため、第１の実施形態に比べ２倍の色差コントラストが得られる。また、被埋込み画像成分はシートの黒画素により遮られることがないので、埋込み画像成分は本来の明るさで観察される。
【０１４６】
また、第１の実施形態では再生用シートと合成画像の位置を所定の関係に合わないと埋込み画像を再生することができなかったのに対し、本実施形態では再生用光学素子であるレンティキュラーレンズ２０００が合成画像に対して所定の位置関係からずれていても、視点を動かすことにより埋込み画像を再生することができる。すなわち、例えば図２２に示すようにパターン画像のＱ（ｘ，ｙ）＝１の部分が中心軸２２０１から少し右にずれている場合を考える。このような場合は、矢印２２０２の方向から観察するように視点を移すことにより、焦点位置はＱ（ｘ，ｙ）＝１の位置にシフトし、正しく埋込み画像を再生できる。
【０１４７】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に被埋込み画像と視覚的にほぼ同じであり、埋込み画像を記録できる。また、レンティキュラーレンズのような所定のシート状の再生用光学素子を重ねることにより、この埋込み画像を被埋込み画像への重畳画像として容易に再生し、視覚的に確認することができる。
【０１４８】
また、本実施形態では再生用光学素子にレンティキュラーレンズを用いているため、（１）  第１の実施形態と比べて再生コントラストが約２倍になる、（２）  再生用光学素子と合成画像の位相がずれていても、視点をずらすことにより再生コントラストが最大の位置を求めることができる、（３）  被埋込め画像もそのままの明るさで観察できる、などの優れた利点を有する。
【０１４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば第２の画像を劣化させずにその上に別の第１の画像を埋込んだ合成画像を記録することができ、また再生時には、複雑な信号処理を必要とすることなく、合成画像に対応したパターンを有するシート状の再生素子を記録物上に重ねるという簡易な操作により、容易に埋込み画像を再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る画像合成記録／再生システムの構成を示すブロック図
【図２】第１の実施形態における画像処理手順を示すフローチャート
【図３】第１の実施形態で用いる市松状パターン画像の構成を示す図
【図４】第１の実施形態における被埋込み画像を平滑化するための平滑化フィルタのカーネルを示す図
【図５】第１の実施形態における埋込み画像、平滑化埋込み画像、パターン画像およびパターン変調画像の関係の一例を示す図
【図６】第１の実施形態における埋込み画像、平滑化埋込み画像、パターン画像およびパターン変調画像の関係の関係の他の例を示す図
【図７】第１の実施形態に係る画像合成記録装置の画像処理系をハードウェアにより実現した例を示すブロック図
【図８】第１の実施形態における被埋込み画像、平滑化埋込み画像、パターン画像および合成画像の色差成分の周波数スペクトルを示す図
【図９】視覚の色度空間周波数特性を示す図
【図１０】第１の実施形態に係る再生装置の構成を示す斜視図
【図１１】図１０における再生用シートのパターン構成を示す図
【図１２】第１の実施形態において再生用シートを記録物上に重ねた画像の周波数スペクトルを示す図
【図１３】第２の実施形態における画像処理手順を示すフローチャート
【図１４】第２の実施形態で用いる不規則パターン画像の自己相関係数とパワースペクトルを示す図
【図１５】第２の実施形態における被埋込み画像、平滑化埋込み画像、パターン画像および合成画像の色差成分の周波数スペクトルを示す図
【図１６】第２の実施形態において再生用シートを記録物上に重ねた画像の周波数スペクトルを示す図
【図１７】第３の実施形態における画像処理手順を示すフローチャート
【図１８】第４の実施形態における画像処理手順を示すフローチャート
【図１９】第４の実施形態で用いるパターン画像のパターン構成を示す図
【図２０】第４の実施形態におけるシート状の再生用光学素子であるレンティキュラーレンズの構成を示す図
【図２１】第４の実施形態における埋込み画像の再生原理を示す図
【図２２】第４の実施形態において再生用光学素子と記録物上の合成画像中のパターン画像の位相がずれた場合の再生状態を示す図
【符号の説明】
１０１…ＣＰＵ
１０２…画像メモリ
１０３…画像入力部
１０４…プログラムメモリ
１０５…画像記録部
１０６…バス
１０７…画像処理部
７０１…画像メモリ
７０２…画像メモリ
７０３…パターン発生部
７０４…パターン変調部
７０５…パターン重畳部
７０６…色修正部
７０７…画像記録部
１０００…画像再生装置本体
１００３…再生用シート
１１００…記録物
２０００…レンティキュラーレンズ（再生用光学素子）
２００２…記録物
【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】
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【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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