(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子透かし強度をパラメータとして指定できる電子透かしアルゴリズムを用いて、画像に応じて自動的に電子透かし強度を調節し、電子透かしを挿入するシステムであって、
入力画像の特徴量を計算して、画像の種類あるいは画像の特徴量の類似性によって予め定められたカテゴリに分類し、入力画像カテゴリインデックス値を出力するカテゴリ分類手段と、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像に対して、画像処理や画像圧縮によって生じ得るアタックの程度を調節するパラメータであるアタックパラメータを変化させて、アタックを実行し、得られた画像に対して電子透かしの検出を行い、得られた検出結果を集計して、前記カテゴリのインデックスである予め定められたカテゴリインデックス値、電子透かし強度の使用範囲をサンプルして得られる予め定められた電子透かし強度値、
アタックでの使用が想定されるアタックパラメータの範囲をサンプルして得られる予め定められたアタックパラメータ値毎に電子透かしの検出率を算出し、第１の検出率データとして出力する検出率算出手段と、
前記第１の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値、電子透かし強度値に対する検出率を選択して得られる一連の検出率データから、アタック後の画像の画質を表す被アタック画像画質評価値を被アタック画像画質の想定範囲においてサンプルし、サンプルして得られる予め定められた被アタック画像画質評価値の各々に対して、複数の被アタック画像の画質の実測によって、アタックパラメータの分布を算出し、その算出結果を記述した情報を用いて前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対する検出率を算出する検出率換算を行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算手段と、
前記第２の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値、電子透かし強度値に対する検出率を選択して得られる一連の検出率データから、被アタック画像画質評価値に対する検出率の変化を表す検出率曲線を求め、前記検出率曲線に対して、加重平均や検出率閾値超過区間長の算出など、検出率曲線を１つの値にマッピングする統計処理を行うことによって、電子透かしのアタックに対する耐性を表す値である耐性評価値を求める耐性評価値算出を行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して耐性評価値を算出し、第２の耐性評価値データとして出力する耐性評価値算出手段と、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像を透かし挿入前の画像と比較して、電子透かし挿入画像の画質劣化の度合いを表す画質劣化度を、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して算出し、第２の画質劣化度データとして出力する画質劣化度算出手段と、
前記第２の耐性評価値データと前記第２の画質劣化度データを前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値毎にまとめ、画質劣化度と耐性評価値とカテゴリインデックスと電子透かし強度との関係を記述した表であり、カテゴリインデックス値と電子透かし強度値とから、対応する耐性評価値と画質劣化度とを求める表である電子透かし特性表を作成して出力する特性表生成手段と、
前記電子透かし特性表を蓄積し、前記入力画像カテゴリインデックス値と入力される電子透かし強度データとから、対応する画質劣化度と耐性評価値とを求め、第１の画質劣化度データと第１の耐性評価値データとして出力する蓄積手段と、
前記予め定められた電子透かし強度値を前記電子透かし強度データとして前記蓄積手段へ出力し、その結果として前記蓄積手段から出力される前記第１の画質劣化度データと前記第１の耐性評価値データとから、入力される電子透かし強度の制約情報に基づいて、画質劣化度と耐性評価値とを用いて構成される目的関数を最大化、もしくは最小化する電子透かし強度を求め、最適電子透かし強度値として出力する電子透かし強度算出手段と、
入力される埋め込みデータを電子透かし信号に変換し、前記最適電子透かし強度値によって前記電子透かし信号の強度を制御し、前記入力画像に前記電子透かし信号を挿入し、電子透かし挿入画像を生成して出力する電子透かし挿入手段と、
を有することを特徴とする電子透かし挿入システム。
【請求項２】
電子透かし強度をパラメータとして指定できる電子透かしアルゴリズムを用いて、画像に応じて自動的に電子透かし強度を調節し、電子透かしを挿入するシステムであって、
入力画像の特徴量を計算して、画像の種類あるいは画像の特徴量の類似性によって予め定められたカテゴリに分類し、入力画像カテゴリインデックス値を出力するカテゴリ分類手段と、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像に対して、画像処理や画像圧縮によって生じ得るアタックの程度を調節するパラメータであるアタックパラメータを変化させて、アタックを実行し、得られた画像に対して電子透かしの検出を行い、得られた検出結果を集計して、前記カテゴリのインデックスである予め定められたカテゴリインデックス値、電子透かし強度の使用範囲をサンプルして得られる予め定められた電子透かし強度値、
アタックでの使用が想定されるアタックパラメータの範囲をサンプルして得られる予め定められたアタックパラメータ値毎に電子透かしの検出率を算出し、第１の検出率データとして出力する検出率算出手段と、
前記第１の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値、電子透かし強度値に対する検出率を選択して得られる一連の検出率データから、アタック後の画像の画質を表す被アタック画像画質評価値を被アタック画像画質の想定範囲においてサンプルし、サンプルして得られる予め定められた被アタック画像画質評価値の各々に対して、複数の被アタック画像の画質の実測によって、アタックパラメータの分布を算出し、その算出結果を記述した情報を用いて前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対する検出率を算出する検出率換算を行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算手段と、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像を透かし挿入前の画像と比較して、電子透かし挿入画像の画質劣化の度合いを表す画質劣化度を、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して算出し、第２の画質劣化度データとして出力する画質劣化度算出手段と、
前記第２の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値に対する検出率を選択して得られる一連の検出率データから、被アタック画像画質評価値と電子透かし強度とに対する検出率の変化を表す検出率曲面を記述するパラメータである検出率記述パラメータを求める検出率記述パラメータ算出と、前記第２の画質劣化度データの中でカテゴリインデックスが同じである一連の画質劣化度データから、電子透かし強度に対する画質劣化度の変化を表す画質劣化度曲線を記述するパラメータである画質劣化度記述パラメータを求める画質劣化度記述パラメータ算出とを行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値の各々に対して検出率記述パラメータと画質劣化度記述パラメータを算出し、電子透かし特性パラメータデータとして出力する電子透かし特性抽出手段と、
前記電子透かし特性パラメータデータを前記予め定められたカテゴリインデックス値毎にまとめ、カテゴリインデックスと画質劣化度記述パラメータと検出率記述パラメータとの関係を記述した表であり、カテゴリインデックス値から、画質劣化度記述パラメータと検出率記述パラメータとを求める表である電子透かし特性パラメータ表を作成して出力する特性パラメータ表生成手段と、
前記電子透かし特性パラメータ表を蓄積し、前記入力画像カテゴリインデックス値に対して、対応する画質劣化度記述パラメータと検出率記述パラメータとを求め、前記入力画像カテゴリインデックス値に対する画質劣化度記述パラメータから画質劣化度曲線を求めて、入力される電子透かし強度データに対する画質劣化度である第１の画質劣化度データを算出するとともに、前記入力画像カテゴリインデックス値に対する検出率記述パラメータから、前記電子透かし強度データに対する被アタック画像画質評価値と検出率との関係を表す検出率曲線を求め、入力される耐性評価値算出パラメータに基づいて、前記検出率曲線に対して、加重平均や検出率閾値超過区間長の算出など、検出率曲線を１つの値にマッピングする統計処理を行って、前記電子透かし強度データに対する耐性評価値である第１の耐性評価値データを算出し、前記第１の画質劣化度データと前記第１の耐性評価値算出データとを出力する電子透かし特性算出手段と、
前記予め定められた電子透かし強度値を前記電子透かし強度データとして前記電子透かし特性算出手段へ出力し、その結果として前記電子透かし特性算出手段から出力される前記第１の画質劣化度データと前記第１の耐性評価値データとから、入力される電子透かし強度の制約情報に基づいて、画質劣化度と耐性評価値とを用いて構成される目的関数を最大化、もしくは最小化する電子透かし強度を求め、最適電子透かし強度値として出力する電子透かし強度算出手段と、
入力される埋め込みデータを電子透かし信号に変換し、前記最適電子透かし強度値によって前記電子透かし信号の強度を制御し、前記入力画像に前記電子透かし信号を挿入し、電子透かし挿入画像を生成して出力する電子透かし挿入手段と、
を有することを特徴とする電子透かし挿入システム。
【請求項３】
電子透かし強度をパラメータとして指定できる電子透かしアルゴリズムを用いて、画像に応じて自動的に電子透かし強度を調節し、電子透かしを挿入するシステムにおいて、電子透かし強度を計算する際に用いる電子透かし特性表を生成するシステムであって、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像に対して、画像処理や画像圧縮によって生じ得るアタックの程度を調節するパラメータであるアタックパラメータを変化させて、画像処理や画像圧縮によって生じ得るアタックを実行し、得られた画像に対して電子透かしの検出を行い、得られた検出結果を集計して、画像の種類あるいは画像の特徴量の類似性によって予め定められたカテゴリのインデックスである予め定められたカテゴリインデックス値、電子透かし強度の使用範囲をサンプルして得られる予め定められた電子透かし強度値、アタックでの使用が想定されるアタックパラメータの範囲をサンプルして得られる予め定められたアタックパラメータ値毎に電子透かしの検出率を算出し、第１の検出率データとして出力する検出率算出手段と、
前記第１の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値、電子透かし強度値に対する検出率を選択して得られる一連の検出率データから、アタック後の画像の画質を表す被アタック画像画質評価値を被アタック画像画質の想定範囲においてサンプルし、サンプルして得られる予め定められた被アタック画像画質評価値の各々に対して、複数の被アタック画像の画質の実測によって、アタックパラメータの分布を算出し、その算出結果を記述した情報を用いて前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対する検出率を算出する検出率換算を行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算手段と、
前記第２の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値、電子透かし強度値に対する検出率を選択して得られる一連の検出率データから被アタック画像画質評価値に対する検出率の変化を表す検出率曲線を求め、前記検出率曲線に対して、加重平均や検出率閾値超過区間長の算出など、検出率曲線を１つの値にマッピングする統計処理を行うことによって、電子透かしのアタックに対する耐性を表す値である耐性評価値を求める耐性評価値算出を行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して耐性評価値を算出し、第２の耐性評価値データとして出力する耐性評価値算出手段と、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像を透かし挿入前の画像と比較して、電子透かし挿入画像の画質劣化の度合いを表す画質劣化度を、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して算出し、第２の画質劣化度データとして出力する画質劣化度算出手段と、
前記第２の耐性評価値データと前記第２の画質劣化度データを前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値毎にまとめ、電子透かし特性表を作成して出力する特性表生成手段と、
を有することを特徴とする電子透かし特性表生成システム。
【請求項４】
前記検出率換算手段は、
アタックパラメータが選択される確率の密度関数を記述する情報であるアタックパラメータ選択確率情報と、アタックパラメータが一定という条件下での被アタック画像画質評価値の頻度分布を記述する情報である画質評価値頻度分布情報とを有しており、
前記アタックパラメータ選択確率情報と前記画質評価値頻度分布情報とから、アタックパラメータと被アタック画像画質評価値との結合確率の、被アタック画像画質評価値の生起確率に対する比を求め、前記比に基づいて、被アタック画像画質評価値が一定という条件下でのアタックパラメータの頻度分布を記述する情報であるアタックパラメータ頻度分布情報を算出して出力するアタックパラメータ頻度分布算出手段と、
前記アタックパラメータ頻度分布情報から前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対するアタックパラメータ頻度分布を求め、前記第１の検出率データの中で、カテゴリインデックス、電子透かし強度が同じ値である一連の検出率データから、アタックパラメータに対する検出率の変化を表す検出率推移関数を求め、前記アタックパラメータ頻度分布と前記検出率推移関数との積に基づく値を、アタックパラメータに対して積分演算することにより、前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対する検出率を算出する検出率換算を行って、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算値算出手段と、
を有することを特徴とする請求項３記載の電子透かし特性表生成システム。
【請求項５】
前記検出率換算手段は、
被アタック画像画質評価値をアタックパラメータに変換する関数である画質評価値アタックパラメータ変換関数を記述する画質評価値アタックパラメータ変換情報を有しており、
前記画質評価値アタックパラメータ変換情報から前記画質評価値アタックパラメータ変換関数を求め、前記予め定められた被アタック画質評価値各々に対応するアタックパラメータ値を算出して等価アタックパラメータ値とし、前記第１の検出率データの中で、カテゴリインデックス、電子透かし強度が同じ値である一連の検出率データから、アタックパラメータに対する検出率の変化を表す検出率推移関数を求め、前記検出率推移関数を用いて、前記等価アタックパラメータ値各々に対する検出率を、対応する前記予め定められた被アタック画質評価値の検出率として算出する検出率換算を行って、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算値算出手段を有することを特徴とする請求項３記載の電子透かし特性表生成システム。
【請求項６】
電子透かし強度をパラメータとして指定できる電子透かしアルゴリズムを用いて、画像に応じて自動的に電子透かし強度を調節し、電子透かしを挿入するシステムにおいて、電子透かし強度を計算する際に用いる電子透かし特性パラメータ表を生成するシステムであって、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像に対して、画像処理や画像圧縮によって生じ得るアタックの程度を調節するパラメータであるアタックパラメータを変化させて、画像処理や画像圧縮によって生じ得るアタックを実行し、得られた画像に対して電子透かしの検出を行い、得られた検出結果を集計して、画像の種類あるいは画像の特徴量の類似性によって予め定められたカテゴリのインデックスである予め定められたカテゴリインデックス値、電子透かし強度の使用範囲をサンプルして得られる予め定められた電子透かし強度値、アタックでの使用が想定されるアタックパラメータの範囲をサンプルして得られる予め定められたアタックパラメータ値毎に電子透かしの検出率を算出し、第１の検出率データとして出力する検出率算出手段と、
前記第１の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値、電子透かし強度値に対する検出率を選択して得られる一連の検出率データから、アタック後の画像の画質を表す被アタック画像画質評価値を被アタック画像画質の想定範囲においてサンプルし、サンプルして得られる予め定められた被アタック画像画質評価値の各々に対して、複数の被アタック画像の画質の実測によって、アタックパラメータの分布を算出し、その算出結果を記述した情報を用いて前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対する検出率を算出する検出率換算を行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算手段と、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像を透かし挿入前の画像と比較して、電子透かし挿入画像の画質劣化の度合いを表す画質劣化度を、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して算出し、第２の画質劣化度データとして出力する画質劣化度算出手段と、
前記第２の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値である一連の検出率データから、被アタック画像画質評価値と電子透かし強度とに対する検出率の変化を表す検出率曲面を記述するパラメータである検出率記述パラメータを求める検出率記述パラメータ算出と、前記第２の画質劣化度データの中でカテゴリインデックスが同じである一連の画質劣化度データから、電子透かし強度に対する画質劣化度の変化を表す画質劣化度曲線を記述するパラメータである画質劣化度記述パラメータを求める画質劣化度記述パラメータ算出とを行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値の各々に対して検出率記述パラメータと画質劣化度記述パラメータを算出して電子透かし特性パラメータデータとして出力する電子透かし特性抽出手段と、
前記電子透かし特性パラメータデータを前記予め定められたカテゴリインデックス値毎にまとめ、電子透かし特性パラメータ表を作成して出力する特性パラメータ表生成手段と、
を有することを特徴とする電子透かし特性パラメータ表生成システム。
【請求項７】
前記検出率換算手段は、
アタックパラメータが選択される確率の密度関数を記述する情報であるアタックパラメータ選択確率情報と、アタックパラメータが一定という条件下での被アタック画像画質評価値の頻度分布を記述する情報である画質評価値頻度分布情報とを有しており、
前記アタックパラメータ選択確率情報と前記画質評価値頻度分布情報とから、アタックパラメータと被アタック画像画質評価値との結合確率の、被アタック画像画質評価値の生起確率に対する比を求め、前記比に基づいて、被アタック画像画質評価値が一定という条件下でのアタックパラメータの頻度分布を記述する情報であるアタックパラメータ頻度分布情報を算出して出力するアタックパラメータ頻度分布算出手段と、
前記アタックパラメータ頻度分布情報から前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対するアタックパラメータ頻度分布を求め、前記第１の検出率データの中で、カテゴリインデックス、電子透かし強度が同じ値である一連の検出率データから、アタックパラメータに対する検出率の変化を表す検出率推移関数を求め、前記アタックパラメータ頻度分布と前記検出率推移関数との積に基づく値を、アタックパラメータに対して積分演算することにより、前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対する検出率を算出する検出率換算を行って、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算値算出手段と、
を有することを特徴とする請求項６記載の電子透かし特性パラメータ表生成システム。
【請求項８】
前記検出率換算手段は、
被アタック画像画質評価値をアタックパラメータに変換する関数である画質評価値アタックパラメータ変換関数を記述する画質評価値アタックパラメータ変換情報を有しており、
前記画質評価値アタックパラメータ変換情報から前記画質評価値アタックパラメータ変換関数を求め、前記予め定められた被アタック画質評価値各々に対応するアタックパラメータ値を算出して等価アタックパラメータ値とし、前記第１の検出率データの中で、カテゴリインデックス、電子透かし強度が同じ値である一連の検出率データから、アタックパラメータに対する検出率の変化を表す検出率推移関数を求め、前記検出率推移関数を用いて、前記等価アタックパラメータ値各々に対する検出率を、対応する前記予め定められた被アタック画質評価値の検出率として算出する検出率換算を行って、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算値算出手段を有することを特徴とする請求項６記載の電子透かし特性パラメータ表生成システム。
【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挿入システム並びに電子透かし特性表生成システム及び電子透かし特性パラメータ表生成システムに関し、特に情報を電子透かしに変換して画像に挿入する電子透かし挿入システム並びにこれに用いる電子透かし特性表及び電子透かし特性パラメータ表を生成するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電子透かしシステムは、例えば文献「１９９８年１０月、１９９８年映像メディア処理シンポジウム  第３回シンポジウム資料、４７〜４８頁、Ｉ−３．０４電子透かしのアタックに対する耐性評価値算出とその応用」で記述されているように、電子透かし強度を自動的に決定し、電子透かしを挿入することを目的として用いられている。
【０００３】
電子透かしを挿入すると画質が劣化し、この度合いは電子透かし強度が大きい程大きい。一方、アタックに対する耐性は、電子透かし強度が大きいほど高くなる。このように、電子透かし挿入後の画質とアタックに対する耐性とはトレードオフの関係にある。この関係は、画像の内容や種類に依存して変化する。このため、電子透かし挿入の際には、画像毎に適した電子透かし強度を算出し、電子透かしを挿入する必要がある。
【０００４】
電子透かしの挿入により、画質が劣化する度合いを画質劣化度Ｄとし、電子透かしのアタックに対する耐性を数値化したものを耐性評価値Ｖとすると、上記文献では、数１の目的関数Ｚを最大化する電子透かし強度を、最適な電子透かし強度として求めている。
【０００５】
【数１】
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ここにａは、耐性評価値Ｖと画質劣化度Ｄとが目的関数Ｚに寄与する割合を調節するパラメータである。具体的には、各電子透かし強度に対して耐性評価値Ｖと画質劣化度Ｄとを計算しておき、各電子透かし強度に対して数１の目的関数値を算出し、これを最大化する電子透かし強度を求めている。各電子透かし強度に対する耐性評価値Ｖと画質劣化度Ｄの値は、画像の種類によって異なるため、この種類毎に耐性評価値Ｖ及び画質劣化度Ｄの値を予め算出しておき、入力画像の種類に応じて選択して用いるようにすれば、入力画像に適した電子透かし強度を算出できるようになる。
【０００６】
以後は、各画像の種類（カテゴリ）に対して、各電子透かし強度に対する画質劣化度Ｄと耐性評価値Ｖとの関係を記述した表のことを電子透かし特性表と呼ぶことにする。
【０００７】
図２０は、上述の原理に基づいて最適な電子透かし強度を決定し、画像に電子透かしを挿入する電子透かし挿入システムの構成を示すブロック図である。
【０００８】
図において、カテゴリ分類部３は、入力画像の属するカテゴリを求め、カテゴリインデックスを蓄積装置１へ出力する。蓄積装置１は、カテゴリ分類部３から出力されるカテゴリインデックスと、電子透かし強度算出部４から出力される電子透かし強度とから、対応する画質劣化度と耐性評価値とを求め、電子透かし強度算出部４へ出力する。
【０００９】
カテゴリ分類部３では、画像の特徴量を計算し、得られる特徴量に基づいて入力画像がどのカテゴリに属するか判定し、そのカテゴリを示すカテゴリインデックスを出力する。具体的には、カテゴリ分類部内では、カテゴリの境界を与える特徴量の値を保持しており、それらと算出された特徴量とを比較し、分類する。この特徴量は、例えば、画像全体のアクティビティ（交流周波数成分の平均値）や、ＪＮＤ（Ｊｕｓｔ  Ｎｏｔｉｃｅａｂｌｅ  Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）の平均値、用いられている色の数、エントロピ等が考えられる。
【００１０】
または、このカテゴリが、医療用画像、ＣＧ、アニメーション等の画像の種類を判別するものであり、画像の特徴量から自動的に画像の種類を推定したり、あるいは、ユーザがカテゴリを明示的に指示できるようなっていても良い。
【００１１】
電子透かし強度算出部４は、電子透かし強度を蓄積装置１へ出力し、その結果として蓄積装置１から出力される画質劣化度と耐性評価値と、ユーザから入力される電子透かし強度制約情報とに基づいて、最適電子透かし強度を決定して電子透かし挿入部２へ出力する。電子透かし挿入部２は、埋め込みデータを電子透かしに変換し、電子透かし強度算出部４から出力される最適電子透かし強度で入力画像に電子透かしを挿入し、電子透かし挿入画像を出力する。また、蓄積装置１には、入力装置５を介して電子透かし特性表生成システム１２１０が接続されている。
【００１２】
入力装置５は、電子透かし特性表生成システムから出力される電子透かし特性表データを受け、蓄積装置に出力する装置である。すなわち、電子透かし特性表生成システムから送られてくる電子透かし特性表データを受信し、蓄積装置１に蓄積するのである。
【００１３】
また、電子透かし特性表データは、一旦フロッピディスクやＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク等の記録媒体に記録される。入力装置５はこれらの記録媒体を読取る装置であっても良い。さらにまた、その記録媒体は、サーバ装置等に備えられているハードディスク等の記憶装置であり、入力装置はこの記憶装置からネットワークを介してデータを読込む装置であっても良い。
【００１４】
電子透かし特性表生成システム１２１０は、画質劣化度算出部１１、検出率算出部１２、耐性評価値算出部１２１１、特性表生成部１２１２とから構成されている。画質劣化度算出部１１は、画質劣化度を算出して特性表生成部１２１２へ出力する。検出率算出部１２は検出率を算出し、耐性評価値算出部１２１１へ出力する。耐性評価値算出部１２１１は、検出率算出部１２から出力される検出率から耐性評価値を算出し、特性表生成部１２１２へ出力する。特性表生成部１２１２は、画質劣化度算出部１１から出力される画質劣化度と、耐性評価値算出部１２１１から出力される耐性評価値とから電子透かし特性表を生成し、入力装置５へ出力する。
【００１５】
次に、図２０のシステムの動作について説明する。
【００１６】
入力された画像は、カテゴリ分類部３に入力される。カテゴリ分類部３では、画像の特徴量を計算し、得られる特徴量に基づいて入力画像がどのカテゴリに属するか判定し、そのカテゴリを示すカテゴリインデックスを出力する。カテゴリ分類部３から出力されたカテゴリインデックスは、蓄積装置１へ入力される。
【００１７】
蓄積装置１には、電子透かし特性表が蓄積されている。蓄積装置１では、電子透かし強度算出部４から入力される電子透かし強度と、カテゴリ分類部３から出力されたカテゴリインデックスとから、対応する画質劣化度と耐性評価値とを電子透かし強度算出部４へ出力する。
【００１８】
電子透かし強度算出部４では、入力画像がシステムに入力され、カテゴリ分類部３でカテゴリインデックスが算出された後に、ユーザによって入力される電子透かし強度制約情報に基づいて最適電子透かし強度が算出される。ここで、数１に示されている目的関数を最大にする電子透かし強度が選択される。すなわち、蓄積装置１へ出力する各電子透かし強度に対応して蓄積装置１から出力される画質劣化度と耐性評価値とから、数１の目的関数値を算出し、これを最大にする電子透かし強度を求める。ユーザによって入力される電子透かし強度制約情報は、電子透かし挿入画像の画質の下限値であったり、耐性評価値の下限値であったり、あるいは、数１のパラメータａであったりし、これも電子透かし挿入強度の決定に用いられる。
【００１９】
電子透かし強度算出部４から出力される最適電子透かし強度は、電子透かし挿入部２へ入力される。電子透かし挿入部２では、入力される埋め込みデータを電子透かし信号に変換し、電子透かし強度算出部４から出力される最適電子透かし強度で、入力画像に電子透かしが挿入される。そして、得られた画像は電子透かし挿入画像として出力される。
【００２０】
電子透かし挿入アルゴリズムは、電子透かしの挿入時に、ユーザが電子透かし強度、あるいはそれに類するものをパラメータとして指定できるようになっているアルゴリズムであれば、任意のアルゴリズムを用いることができる。例えば、特開平９−１９１３９４号公報や文献「１９９７年１２月、アイ・イー・イー・イー・トランザクションズ・オン・イメージプロセッシング、第ＩＰ−６巻、第１２号、１６７３〜１６８７頁（ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＩＭＡＧＥ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ，ＶＯＬ．ＩＰ−６，ＮＯ．１２，１９９７）」に記載されている方式を用いることができる。
【００２１】
一方、蓄積装置１に蓄積される電子透かし特性表は、電子透かし特性表生成システム１２１０で生成され、入力装置５を介して蓄積装置１へ入力される。次に、電子透かし特性表生成システム１２１０の動作について説明する。
【００２２】
画質劣化度算出部１１では、予めカテゴリ分類されている複数の画像に対し、電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像を電子透かし挿入前の画像と比較して、画質の劣化量が算出される。そして、得られた画質劣化量をカテゴリインデックス、電子透かし強度毎に集計して、画質劣化度を算出する。
【００２３】
ここで、画質劣化度算出部１１の動作について図２１を参照して説明する。同図は、画質劣化度算出部１１の動作を示すフローチャートである。同図において、画質劣化度算出部１１は、まず予めカテゴリ分類されている複数の画像に対し、電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入する（ステップＳ１１１）。次に、この電子透かし挿入で得られた画像を電子透かし挿入前の画像と比較して、画質の劣化量を算出する（ステップＳ１１２）。そして、この算出された画質劣化量をカテゴリインデックス、電子透かし強度毎に集計して、画質劣化度を算出する（ステップＳ１１３）。
【００２４】
検出率算出部１２では、予めカテゴリ分類されている複数の画像に対し、電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像に対して画像処理や画像符号化などで生じ得るアタックを実行する。アタックは、アタックの程度を調節するパラメータであるアタックパラメータを変化させて実行する。次に、各アタックパラメータに対して得られた画像に対して電子透かしの検出を試み、電子透かしが検出できたかできないか、あるいは、どの程度検出できたかという検出結果を求め、数値化する。そして、電子透かしの検出結果を、カテゴリインデックス、電子透かし強度、アタックパラメータ毎に集計して、検出率を算出する。
【００２５】
ここで、検出率算出部１２の動作について図２２を参照して説明する。同図は、検出率算出部１２の動作を示すフローチャートである。同図において、検出率算出部１２は、まず予めカテゴリ分類されている複数の画像に対し、電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入する（ステップＳ１２１）。
【００２６】
次に、この電子透かし挿入で得られた画像に対して画像処理や画像符号化などで生じ得るアタックを実行する（ステップＳ１２２）。このアタックは、アタックの程度を調節するパラメータであるアタックパラメータを変化させて実行する。
【００２７】
さらに、各アタックパラメータに対して得られた画像に対して電子透かしの検出を試み、電子透かしが検出できたかできないか、あるいは、どの程度検出できたかという検出結果を求め、数値化する（ステップＳ１２３）。そして、電子透かしの検出結果を、カテゴリインデックス、電子透かし強度、アタックパラメータ毎に集計して、検出率を算出する（ステップＳ１２４）。
【００２８】
検出率算出部１２から出力される検出率は、耐性評価値算出部１２１１へ入力される。耐性評価値算出部１２１１では、検出率をアタックパラメータの関数と考え、この関数に関して統計処理を行うことで耐性評価値を算出する。
【００２９】
アタックパラメータと検出率との関係から耐性評価値を算出する方法には、いくつか考えられる。上記文献に従って重み付け加算によって算出する場合には、
【００３０】
【数２】
0003573009.tif 000003
によって耐性評価値ｖを算出する。ここに、ｒ（ｘ）はアタックパラメータがｘのときの電子透かしの検出率であり、ｗ（ｘ）は、重み付け関数である。なお、加重平均以外の統計処理を行っても良い。
【００３１】
画質劣化度算出部１１から出力される画質劣化度と、耐性評価値算出部から出力される耐性評価値とは、特性表生成部１２１２へ入力される。特性表生成部１２１２では、カテゴリインデックス、電子透かし強度毎に画質劣化度と耐性評価値とをまとめることによって、電子透かし特性表が生成される。得られた電子透かし特性表は、入力装置５へ出力される。入力装置５へ入力された電子透かし特性表は、蓄積装置１に蓄積される。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の電子透かし挿入システムは、画像に応じて電子透かし強度を自動的に決定し、電子透かしを挿入することができる。しかしながら、上述した従来システムは、以下の問題点を有する。
【００３３】
第１の問題点は、アタック毎に耐性評価値の算出法を変える必要があることである。アタックパラメータはアタック毎に異なるためである。
【００３４】
アタックがＪＰＥＧ圧縮であれば、アタックパラメータは画質を制御するパラメータであり、アタックが雑音付加であれば、雑音の標準偏差や雑音付加後の画像のＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ、信号対雑音比）などの雑音強度を制御するパラメータである。このように、アタックによってアタックパラメータが異なるため、耐性評価値算出パラメータをアタック毎に適切に設定する必要がある。例えば、加重平均によって耐性評価値を算出する際には、用いる重み付け関数を、アタック毎に設計する必要がある。また、ユーザが耐性評価値の算出過程をカスタマイズする場合には、ユーザはアタック毎に耐性評価値算出のパラメータを調整する必要があり、ユーザの負担が増大する。
【００３５】
第２の問題点は、検出率をアタックパラメータに対して統計処理して耐性評価値を算出すると、適切な耐性評価値が算出できないおそれがあることである。アタックパラメータとアタック後に得られる画像の画質との相関は、必ずしも高くないためである。
【００３６】
アタック後の画像に対する価値は、アタック後の画像の画質によって変化し、これに伴って透かしの検出結果の重要性も変化すると考えられる。よって、アタック後の画質によって、重み付け関数値などの耐性評価値算出パラメータを制御できることが望ましい。しかし、アタックパラメータと画質との相関は必ずしも高くなく、アタック後の画質に対する評価を、耐性評価値に適切に反映させることは困難である。
【００３７】
本発明は上述した従来の欠点を解決するためになされたものであり、その目的はアタックの種類によらず、統一の基準によって電子透かしの耐性評価値を算出でき、アタック後の画質に対する評価を適切に反映させた耐性評価値を用いて電子透かし強度を自動調節して電子透かしを挿入する電子透かし挿入システム、並びに、この電子透かしシステムにおいて電子透かし強度の制御に用いる電子透かし特性表及び電子透かし特性パラメータ表を生成するシステムを提供することである。
【００３８】
【課題を解決する手段】
本発明による電子透かし挿入システムは、電子透かし強度をパラメータとして指定できる電子透かしアルゴリズムを用いて、画像に応じて自動的に電子透かし強度を調節し、電子透かしを挿入するシステムであって、
入力画像の特徴量を計算して、画像の種類あるいは画像の特徴量の類似性によって予め定められたカテゴリに分類し、入力画像カテゴリインデックス値を出力するカテゴリ分類手段と、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像に対して、画像処理や画像圧縮によって生じ得るアタックの程度を調節するパラメータであるアタックパラメータを変化させて、アタックを実行し、得られた画像に対して電子透かしの検出を行い、得られた検出結果を集計して、前記カテゴリのインデックスである予め定められたカテゴリインデックス値、電子透かし強度の使用範囲をサンプルして得られる予め定められた電子透かし強度値、
アタックでの使用が想定されるアタックパラメータの範囲をサンプルして得られる予め定められたアタックパラメータ値毎に電子透かしの検出率を算出し、第１の検出率データとして出力する検出率算出手段と、
前記第１の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値、電子透かし強度値に対する検出率を選択して得られる一連の検出率データから、アタック後の画像の画質を表す被アタック画像画質評価値を被アタック画像画質の想定範囲においてサンプルし、サンプルして得られる予め定められた被アタック画像画質評価値の各々に対して、複数の被アタック画像の画質の実測によって、アタックパラメータの分布を算出し、その算出結果を記述した情報を用いて前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対する検出率を算出する検出率換算を行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算手段と、
前記第２の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値、電子透かし強度値に対する検出率を選択して得られる一連の検出率データから、被アタック画像画質評価値に対する検出率の変化を表す検出率曲線を求め、前記検出率曲線に対して、加重平均や検出率閾値超過区間長の算出など、検出率曲線を１つの値にマッピングする統計処理を行うことによって、電子透かしのアタックに対する耐性を表す値である耐性評価値を求める耐性評価値算出を行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して耐性評価値を算出し、第２の耐性評価値データとして出力する耐性評価値算出手段と、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像を透かし挿入前の画像と比較して、電子透かし挿入画像の画質劣化の度合いを表す画質劣化度を、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して算出し、第２の画質劣化度データとして出力する画質劣化度算出手段と、
前記第２の耐性評価値データと前記第２の画質劣化度データを前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値毎にまとめ、画質劣化度と耐性評価値とカテゴリインデックスと電子透かし強度との関係を記述した表であり、カテゴリインデックス値と電子透かし強度値とから、対応する耐性評価値と画質劣化度とを求める表である電子透かし特性表を作成して出力する特性表生成手段と、
前記電子透かし特性表を蓄積し、前記入力画像カテゴリインデックス値と入力される電子透かし強度データとから、対応する画質劣化度と耐性評価値とを求め、第１の画質劣化度データと第１の耐性評価値データとして出力する蓄積手段と、
前記予め定められた電子透かし強度値を前記電子透かし強度データとして前記蓄積手段へ出力し、その結果として前記蓄積手段から出力される前記第１の画質劣化度データと前記第１の耐性評価値データとから、入力される電子透かし強度の制約情報に基づいて、画質劣化度と耐性評価値とを用いて構成される目的関数を最大化、もしくは最小化する電子透かし強度を求め、最適電子透かし強度値として出力する電子透かし強度算出手段と、
入力される埋め込みデータを電子透かし信号に変換し、前記最適電子透かし強度値によって前記電子透かし信号の強度を制御し、前記入力画像に前記電子透かし信号を挿入し、電子透かし挿入画像を生成して出力する電子透かし挿入手段と、
を有することを特徴とする。
【００３９】
本発明の他の電子透かし挿入システムは、電子透かし強度をパラメータとして指定できる電子透かしアルゴリズムを用いて、画像に応じて自動的に電子透かし強度を調節し、電子透かしを挿入するシステムであって、
入力画像の特徴量を計算して、画像の種類あるいは画像の特徴量の類似性によって予め定められたカテゴリに分類し、入力画像カテゴリインデックス値を出力するカテゴリ分類手段と、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像に対して、画像処理や画像圧縮によって生じ得るアタックの程度を調節するパラメータであるアタックパラメータを変化させて、アタックを実行し、得られた画像に対して電子透かしの検出を行い、得られた検出結果を集計して、前記カテゴリのインデックスである予め定められたカテゴリインデックス値、電子透かし強度の使用範囲をサンプルして得られる予め定められた電子透かし強度値、
アタックでの使用が想定されるアタックパラメータの範囲をサンプルして得られる予め定められたアタックパラメータ値毎に電子透かしの検出率を算出し、第１の検出率データとして出力する検出率算出手段と、
前記第１の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値、電子透かし強度値に対する検出率を選択して得られる一連の検出率データから、アタック後の画像の画質を表す被アタック画像画質評価値を被アタック画像画質の想定範囲においてサンプルし、サンプルして得られる予め定められた被アタック画像画質評価値の各々に対して、複数の被アタック画像の画質の実測によって、アタックパラメータの分布を算出し、その算出結果を記述した情報を用いて前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対する検出率を算出する検出率換算を行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算手段と、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像を透かし挿入前の画像と比較して、電子透かし挿入画像の画質劣化の度合いを表す画質劣化度を、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して算出し、第２の画質劣化度データとして出力する画質劣化度算出手段と、
前記第２の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値に対する検出率を選択して得られる一連の検出率データから、被アタック画像画質評価値と電子透かし強度とに対する検出率の変化を表す検出率曲面を記述するパラメータである検出率記述パラメータを求める検出率記述パラメータ算出と、前記第２の画質劣化度データの中でカテゴリインデックスが同じである一連の画質劣化度データから、電子透かし強度に対する画質劣化度の変化を表す画質劣化度曲線を記述するパラメータである画質劣化度記述パラメータを求める画質劣化度記述パラメータ算出とを行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値の各々に対して検出率記述パラメータと画質劣化度記述パラメータを算出し、電子透かし特性パラメータデータとして出力する電子透かし特性抽出手段と、
前記電子透かし特性パラメータデータを前記予め定められたカテゴリインデックス値毎にまとめ、カテゴリインデックスと画質劣化度記述パラメータと検出率記述パラメータとの関係を記述した表であり、カテゴリインデックス値から、画質劣化度記述パラメータと検出率記述パラメータとを求める表である電子透かし特性パラメータ表を作成して出力する特性パラメータ表生成手段と、
前記電子透かし特性パラメータ表を蓄積し、前記入力画像カテゴリインデックス値に対して、対応する画質劣化度記述パラメータと検出率記述パラメータとを求め、前記入力画像カテゴリインデックス値に対する画質劣化度記述パラメータから画質劣化度曲線を求めて、入力される電子透かし強度データに対する画質劣化度である第１の画質劣化度データを算出するとともに、前記入力画像カテゴリインデックス値に対する検出率記述パラメータから、前記電子透かし強度データに対する被アタック画像画質評価値と検出率との関係を表す検出率曲線を求め、入力される耐性評価値算出パラメータに基づいて、前記検出率曲線に対して、加重平均や検出率閾値超過区間長の算出など、検出率曲線を１つの値にマッピングする統計処理を行って、前記電子透かし強度データに対する耐性評価値である第１の耐性評価値データを算出し、前記第１の画質劣化度データと前記第１の耐性評価値算出データとを出力する電子透かし特性算出手段と、
前記予め定められた電子透かし強度値を前記電子透かし強度データとして前記電子透かし特性算出手段へ出力し、その結果として前記電子透かし特性算出手段から出力される前記第１の画質劣化度データと前記第１の耐性評価値データとから、入力される電子透かし強度の制約情報に基づいて、画質劣化度と耐性評価値とを用いて構成される目的関数を最大化、もしくは最小化する電子透かし強度を求め、最適電子透かし強度値として出力する電子透かし強度算出手段と、
入力される埋め込みデータを電子透かし信号に変換し、前記最適電子透かし強度値によって前記電子透かし信号の強度を制御し、前記入力画像に前記電子透かし信号を挿入し、電子透かし挿入画像を生成して出力する電子透かし挿入手段と、
を有することを特徴とする。
【００４０】
本発明の電子透かし特性表生成システムは、電子透かし強度をパラメータとして指定できる電子透かしアルゴリズムを用いて、画像に応じて自動的に電子透かし強度を調節し、電子透かしを挿入するシステムにおいて、電子透かし強度を計算する際に用いる電子透かし特性表を生成するシステムであって、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像に対して、画像処理や画像圧縮によって生じ得るアタックの程度を調節するパラメータであるアタックパラメータを変化させて、画像処理や画像圧縮によって生じ得るアタックを実行し、得られた画像に対して電子透かしの検出を行い、得られた検出結果を集計して、画像の種類あるいは画像の特徴量の類似性によって予め定められたカテゴリのインデックスである予め定められたカテゴリインデックス値、電子透かし強度の使用範囲をサンプルして得られる予め定められた電子透かし強度値、アタックでの使用が想定されるアタックパラメータの範囲をサンプルして得られる予め定められたアタックパラメータ値毎に電子透かしの検出率を算出し、第１の検出率データとして出力する検出率算出手段と、
前記第１の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値、電子透かし強度値に対する検出率を選択して得られる一連の検出率データから、アタック後の画像の画質を表す被アタック画像画質評価値を被アタック画像画質の想定範囲においてサンプルし、サンプルして得られる予め定められた被アタック画像画質評価値の各々に対して、複数の被アタック画像の画質の実測によって、アタックパラメータの分布を算出し、その算出結果を記述した情報を用いて前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対する検出率を算出する検出率換算を行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算手段と、
前記第２の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値、電子透かし強度値に対する検出率を選択して得られる一連の検出率データから被アタック画像画質評価値に対する検出率の変化を表す検出率曲線を求め、前記検出率曲線に対して、加重平均や検出率閾値超過区間長の算出など、検出率曲線を１つの値にマッピングする統計処理を行うことによって、電子透かしのアタックに対する耐性を表す値である耐性評価値を求める耐性評価値算出を行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して耐性評価値を算出し、第２の耐性評価値データとして出力する耐性評価値算出手段と、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像を透かし挿入前の画像と比較して、電子透かし挿入画像の画質劣化の度合いを表す画質劣化度を、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して算出し、第２の画質劣化度データとして出力する画質劣化度算出手段と、
前記第２の耐性評価値データと前記第２の画質劣化度データを前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値毎にまとめ、電子透かし特性表を作成して出力する特性表生成手段と、
を有することを特徴とする。
【００４１】
そして、前記検出率換算手段は、
アタックパラメータが選択される確率の密度関数を記述する情報であるアタックパラメータ選択確率情報と、アタックパラメータが一定という条件下での被アタック画像画質評価値の頻度分布を記述する情報である画質評価値頻度分布情報とを有しており、
前記アタックパラメータ選択確率情報と前記画質評価値頻度分布情報とから、アタックパラメータと被アタック画像画質評価値との結合確率の、被アタック画像画質評価値の生起確率に対する比を求め、前記比に基づいて、被アタック画像画質評価値が一定という条件下でのアタックパラメータの頻度分布を記述する情報であるアタックパラメータ頻度分布情報を算出して出力するアタックパラメータ頻度分布算出手段と、
前記アタックパラメータ頻度分布情報から前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対するアタックパラメータ頻度分布を求め、前記第１の検出率データの中で、カテゴリインデックス、電子透かし強度が同じ値である一連の検出率データから、アタックパラメータに対する検出率の変化を表す検出率推移関数を求め、前記アタックパラメータ頻度分布と前記検出率推移関数との積に基づく値を、アタックパラメータに対して積分演算することにより、前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対する検出率を算出する検出率換算を行って、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算値算出手段と、
を有する。
【００４２】
また、前記検出率換算手段は、
被アタック画像画質評価値をアタックパラメータに変換する関数である画質評価値アタックパラメータ変換関数を記述する画質評価値アタックパラメータ変換情報を有しており、
前記画質評価値アタックパラメータ変換情報から前記画質評価値アタックパラメータ変換関数を求め、前記予め定められた被アタック画質評価値各々に対応するアタックパラメータ値を算出して等価アタックパラメータ値とし、前記第１の検出率データの中で、カテゴリインデックス、電子透かし強度が同じ値である一連の検出率データから、アタックパラメータに対する検出率の変化を表す検出率推移関数を求め、前記検出率推移関数を用いて、前記等価アタックパラメータ値各々に対する検出率を、対応する前記予め定められた被アタック画質評価値の検出率として算出する検出率換算を行って、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算値算出手段を有しても良い。
【００４３】
本発明の電子透かし特性パラメータ表生成システムは、電子透かし強度をパラメータとして指定できる電子透かしアルゴリズムを用いて、画像に応じて自動的に電子透かし強度を調節し、電子透かしを挿入するシステムにおいて、電子透かし強度を計算する際に用いる電子透かし特性パラメータ表を生成するシステムであって、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像に対して、画像処理や画像圧縮によって生じ得るアタックの程度を調節するパラメータであるアタックパラメータを変化させて、画像処理や画像圧縮によって生じ得るアタックを実行し、得られた画像に対して電子透かしの検出を行い、得られた検出結果を集計して、画像の種類あるいは画像の特徴量の類似性によって予め定められたカテゴリのインデックスである予め定められたカテゴリインデックス値、電子透かし強度の使用範囲をサンプルして得られる予め定められた電子透かし強度値、アタックでの使用が想定されるアタックパラメータの範囲をサンプルして得られる予め定められたアタックパラメータ値毎に電子透かしの検出率を算出し、第１の検出率データとして出力する検出率算出手段と、
前記第１の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値、電子透かし強度値に対する検出率を選択して得られる一連の検出率データから、アタック後の画像の画質を表す被アタック画像画質評価値を被アタック画像画質の想定範囲においてサンプルし、サンプルして得られる予め定められた被アタック画像画質評価値の各々に対して、複数の被アタック画像の画質の実測によって、アタックパラメータの分布を算出し、その算出結果を記述した情報を用いて前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対する検出率を算出する検出率換算を行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算手段と、
複数の画像に対して電子透かし強度を変化させて電子透かしを挿入し、得られた画像を透かし挿入前の画像と比較して、電子透かし挿入画像の画質劣化の度合いを表す画質劣化度を、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して算出し、第２の画質劣化度データとして出力する画質劣化度算出手段と、
前記第２の検出率データの中から同一のカテゴリインデックス値である一連の検出率データから、被アタック画像画質評価値と電子透かし強度とに対する検出率の変化を表す検出率曲面を記述するパラメータである検出率記述パラメータを求める検出率記述パラメータ算出と、前記第２の画質劣化度データの中でカテゴリインデックスが同じである一連の画質劣化度データから、電子透かし強度に対する画質劣化度の変化を表す画質劣化度曲線を記述するパラメータである画質劣化度記述パラメータを求める画質劣化度記述パラメータ算出とを行い、前記予め定められたカテゴリインデックス値の各々に対して検出率記述パラメータと画質劣化度記述パラメータを算出して電子透かし特性パラメータデータとして出力する電子透かし特性抽出手段と、
前記電子透かし特性パラメータデータを前記予め定められたカテゴリインデックス値毎にまとめ、電子透かし特性パラメータ表を作成して出力する特性パラメータ表生成手段と、
を有することを特徴とする。
【００４４】
そして、前記検出率換算手段は、
アタックパラメータが選択される確率の密度関数を記述する情報であるアタックパラメータ選択確率情報と、アタックパラメータが一定という条件下での被アタック画像画質評価値の頻度分布を記述する情報である画質評価値頻度分布情報とを有しており、
前記アタックパラメータ選択確率情報と前記画質評価値頻度分布情報とから、アタックパラメータと被アタック画像画質評価値との結合確率の、被アタック画像画質評価値の生起確率に対する比を求め、前記比に基づいて、被アタック画像画質評価値が一定という条件下でのアタックパラメータの頻度分布を記述する情報であるアタックパラメータ頻度分布情報を算出して出力するアタックパラメータ頻度分布算出手段と、
前記アタックパラメータ頻度分布情報から前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対するアタックパラメータ頻度分布を求め、前記第１の検出率データの中で、カテゴリインデックス、電子透かし強度が同じ値である一連の検出率データから、アタックパラメータに対する検出率の変化を表す検出率推移関数を求め、前記アタックパラメータ頻度分布と前記検出率推移関数との積に基づく値を、アタックパラメータに対して積分演算することにより、前記予め定められた被アタック画像画質評価値各々に対する検出率を算出する検出率換算を行って、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算値算出手段と、
を有することを特徴とする。
【００４５】
また前記検出率換算手段は、
被アタック画像画質評価値をアタックパラメータに変換する関数である画質評価値アタックパラメータ変換関数を記述する画質評価値アタックパラメータ変換情報を有しており、
前記画質評価値アタックパラメータ変換情報から前記画質評価値アタックパラメータ変換関数を求め、前記予め定められた被アタック画質評価値各々に対応するアタックパラメータ値を算出して等価アタックパラメータ値とし、前記第１の検出率データの中で、カテゴリインデックス、電子透かし強度が同じ値である一連の検出率データから、アタックパラメータに対する検出率の変化を表す検出率推移関数を求め、前記検出率推移関数を用いて、前記等価アタックパラメータ値各々に対する検出率を、対応する前記予め定められた被アタック画質評価値の検出率として算出する検出率換算を行って、前記予め定められたカテゴリインデックス値、前記予め定められた電子透かし強度値の各々に対して検出率データを算出し、第２の検出率データとして出力する検出率換算値算出手段を有しても良い。
【００４６】
本発明では、電子透かし挿入システムで用いる電子透かし特性表／特性パラメータ表を作成する電子透かし特性表／特性パラメータ表生成システムにおいて、検出率換算部を設けている。これによって、アタックパラメータに対する検出率を、アタック後の画像の画質評価値に対する検出率に換算している。アタックパラメータはアタックに依存して変化するが、画質評価値はアタックに依存しないため、耐性評価値を算出する際に用いる統計処理のパラメータをアタック毎に変える必要がなくなる。また、アタック後の画質評価値に対して検出率を算出することで、耐性評価値に人間の主観判断を反映させやすくなる。
【００４７】
【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。
【００４８】
図１は、本発明の電子透かし挿入システムの実施の形態を示すブロック図である。同図を参照すると、本システムの構成は、電子透かし特性表生成システム１２１０のかわりに、電子透かし特性表生成システム１０が設けられている点を除けば、図２０に示されている従来の電子透かし挿入システムの構成と同じである。電子透かし特性表生成システム１０は入力装置５に接続され、電子透かし特性表を生成して入力装置５へ出力する。
【００４９】
電子透かし特性表生成システム１０の構成は、耐性評価値算出部１２１１のかわりに耐性評価値算出部１４が設けられ、検出率換算部１３が新たに設けられている点を除けば、図２０に示されている電子透かし特性表生成システム１２１０と同様である。検出率換算部１３は検出率算出部１２から出力される検出率（以後第１の検出率と呼ぶ）を換算し、得られた検出率（以後第２の検出率と呼ぶ）を耐性評価値算出部１４へ出力する。耐性評価値算出部１４は、検出率換算部１３から出力される第２の検出率から耐性評価値を計算し、得られた耐性評価値を特性表生成部１５へ出力する。
【００５０】
次に、図１の電子透かし挿入システムの動作について説明する。
【００５１】
電子透かし特性表生成システム１０以外の部分の動作は、図２０のシステムと同様である。また、電子透かし特性表生成システム１０では、検出率換算部１３と耐性評価値算出部１４以外の部分の動作は、図２０に示されている電子透かし特性表生成システム１２１０の動作と同じである。
【００５２】
検出率算出部１２から出力される第１の検出率は、検出率換算部１３へ入力される。検出率換算部１３では、検出率算出部１２から出力される各アタックパラメータに対する検出率を換算し、アタック後の画像の画質評価値に対する検出率を算出する。
【００５３】
ここで、画質評価値は、ＰＳＮＲ（Ｐｅａｋ  Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）や、ＭＳＥ（Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）、人間の視覚特性によって重み付けしたＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）であるＷＳＮＲ（Ｗｅｉｇｈｔｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  ＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）、人間の知覚限であるＪＮＤ（Ｊｕｓｔ  Ｎｏｔｉｃｅａｂｌｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）に基づく指標、ＭＯＳ（Ｍｅａｎ  Ｏｐｉｎｉｏｎ  Ｓｃｏｒｅ）などの主観評価値など、画質を評価する指標であれば任意のものでよい。あるいは、アタックの程度を信号の劣化として捉えることが困難なアタックについては、アタック後の画像が与える違和感の値を、主観評価によって測定した値に基づいて算出される値を用いることができる。例えば、アタックが回転の場合には、アタック後の画像に対する違和感の程度を主観評価によって求め、得られた値に基づく画質評価尺度を構築して、画質評価値を求めることができる。
【００５４】
以下では、アタックパラメータｘに対する検出率をｒ（ｘ）、アタック後の画像の画質評価値Ｑに対する検出率をＲ（Ｑ）で表し、第１の検出率を算出するアタックパラメータｘｍ（ｍ＝１，…，Ｍ）、検出率換算部１２で第２の検出率を算出する画質評価値をＱｎ（ｎ＝１，…，Ｎ）とする。そして、あるカテゴリインデックス値、ある電子透かし強度に対する第１の検出率データｒ（ｘｍ）（ｍ＝１，…，Ｍ）から、予め求まったアタックパラメータと画質評価値との関係を用いて第２の検出率データＲ（Ｑｎ）（ｎ＝１，…，Ｎ）を算出する方法について説明する。
【００５５】
図２は、第１の検出率データｒ（ｘｍ）（ｍ＝１，…，Ｍ）から、第２の検出率データＲ（Ｑｎ）（ｎ＝１，…，Ｎ）を算出する手順を示したフローチャートである。まず、第２の検出率データのインデックスである変数ｎの値を１にセットする（ステップ５００）。次に、第１の検出率データｒ（ｘｍ）（ｍ＝１，…，Ｍ）から、アタックパラメータと画質評価値との関係を用いてＲ（Ｑｎ）を算出する（ステップ５０１）。この算出法の詳細については後述する。そして、インデックスｎの値をＮと比較し（ステップ５０２）、ｎがＮより小さいときはｎの値を１だけ増やして（ステップ５０３）ステップ５０１へ戻る。ｎがＮ以上の場合は処理を終了する。
【００５６】
これにより、Ｒ（Ｑｎ）（ｎ＝１，…，Ｎ）が求まる。以上の算出過程を、予め定められた各カテゴリインデックス値、各電子透かし強度値の全てに対して行い、結果は耐性評価値算出部１４へ出力される。
【００５７】
耐性評価値算出部１４では、検出率換算部１３から出力される第２の検出率から、アタック後の画像の画質評価値Ｑに対する検出率の変化を表す関数Ｒ（Ｑ）を求め、これに対して統計処理を行って耐性評価値を算出する。例えば、加重平均によって耐性評価値を算出する場合は、数３によって耐性評価値ｖを算出する。
【００５８】
【数３】
0003573009.tif 000004
ここにＷ（Ｑ）は、画質評価値に対する重み付け関数である。実際の耐性評価値計算では、検出率Ｒ（Ｑ）と重み付け関数Ｗ（Ｑ）とを離散化して算出する。例えば、Ｗ（Ｑ）の非零区間を離散化してＱｈ（ｈ＝０，…，Ｈ）に対する値を求め、
【００５９】
【数４】
0003573009.tif 000005
によって算出する。あるいは、離散化して求積する方法として、これ以外にも、シンプソン公式や台形公式などのように、被積分関数を区分近似して積分値を算出する任意の方式を用いることができる。あるいは、上述の離散化による算出のかわりに、Ｗ（Ｑ）Ｒ（Ｑ）を表す波形信号を出力し、これを積分器に通して積分値を得るようになっていてもよい。
【００６０】
以上の耐性評価値算出を、予め定められた各カテゴリインデックス値、各電子透かし強度値に対して実行し、得られた耐性評価値を特性表生成部１５へ出力する。
【００６１】
ここで、耐性評価値算出部１４の動作について図３を参照して説明する。同図は、耐性評価値算出部１４の動作を示すフローチャートである。同図において、まず検出率換算部１３から出力される第２の検出率からアタック後の画像の画質評価値Ｑに対する検出率の変化を表す関数Ｒ（Ｑ）を求める（ステップＳ１４１）。次に、この求めた関数Ｒ（Ｑ）に対して加重平均等の統計処理を行って耐性評価値を算出する（ステップＳ１４２）。
【００６２】
次に、図１の検出率換算部１３の実施の形態について図を用いて詳細に説明する。図４は、検出率換算部１３の実施の形態を示すブロック図である。アタックパラメータ頻度分布算出部２０３は、アタックパラメータ選択確率情報と画質評価値頻度分布情報とからアタックパラメータ頻度分布を算出し、出力する。検出率換算値算出部２０２は、アタックパラメータ頻度分布算出部２０３から出力されるアタックパラメータ頻度分布と図１の検出率算出部１２から出力される各アタックパラメータに対する第１の検出率とから、アタック後の画像の画質評価値に対する第２の検出率を算出し、出力する。
【００６３】
次に、図４の検出率換算部２０１の動作について説明する。図１の検出率算出部１２から出力される各アタックパラメータに対する第１の検出率は、図４に示されている検出率換算部２０１の中の、検出率換算値算出部２０２へ入力される。一方、アタックパラメータ頻度分布算出部２０３から出力される，アタック後の画像の画質評価値Ｑｎ（ｎ＝１，…，Ｎ）各々に対するアタックパラメータ頻度分布情報も、検出率換算値算出部２０２へ入力される。
【００６４】
ここで、アタックパラメータ頻度分布は、画質評価値Ｑが一定という条件下でのアタックパラメータｘの頻度分布（確率密度関数）ｐ（ｘ｜Ｑ）である。アタックパラメータ頻度分布情報は、アタックパラメータ頻度分布ｐ（ｘ｜Ｑ）を記述するための情報である。これは、アタックパラメータ頻度分布を近似する曲線のパラメータであったり、あるいは、離散化したアタックパラメータ頻度分布値であったりする。
【００６５】
検出率換算値算出部２０２では、アタックパラメータ頻度分布情報から、アタック後の画像の画質評価値Ｑｎ（ｎ＝１，…，Ｎ）各々に対するアタックパラメータ頻度分布ｐ（ｘ｜Ｑｎ）を求める。一方、各アタックパラメータｘに対する検出率ｒ（ｘｍ）（ｍ＝１，…，Ｍ）から、アタックパラメータｘ  に対する検出率の変化を表す関数ｒ（ｘ）を求め、
【００６６】
【数５】
0003573009.tif 000006
によって、第２の検出率Ｒ（Ｑｎ）（ｎ＝１，…，Ｎ）を算出する。実際には、数３の場合と同様にして、数５の値を計算する。
【００６７】
検出率換算値算出部２０２で行う、以上の処理を示したフローチャートが図５である。この処理は、図２のフローチャートのステップ５０１で行われる処理に対応する。ここでは、アタックパラメータをｘｈ（ｈ＝０，…，Ｈ）に離散化して区分求積によって数５の値を算出する。
【００６８】
まず、アタックパラメータのインデックスを表す変数ｈを０にセットする（ステップ５５０）。次に、ｐ（ｘｈ｜Ｑｎ）、ｒ（ｘｈ）を算出する（ステップ５５１）。ｐ（ｘｈ｜Ｑｎ）は、Ｑｎに対するアタックパラメータ頻度分布情報から算出する。ｒ（ｘｈ）は、第１の検出率ｒ（ｘｍ）（ｍ＝１，…，Ｍ）から算出する。そして、ｈの値をＨと比較し（ステップ５５２）、ｈがＨより小さい場合はｈの値を１だけ増やし（ステップ５５３）、ステップ５５１へ戻る。ｈがＨ以上の場合は区分求積によって数５のＲ（Ｑｎ）の値を算出する（ステップ５５４）。
【００６９】
次に、アタックパラメータ頻度分布情報の算出について述べる。検出率換算値算出部２０２へ入力されるアタックパラメータ頻度分布情報は、アタックパラメータ頻度分布算出部２０３で算出される。この算出には、予め算出されてメモリ等の蓄積手段に蓄えられている、アタックパラメータ選択確率情報と画質評価値頻度分布情報とを用いる。
【００７０】
ここで、アタックパラメータ選択確率は、各アタックパラメータが生起する確率、すなわち、アタックを行う人（以後アタック実行者とよぶ）がアタック実行時に各アタックパラメータを選択する確率である。アタックパラメータ選択確率情報は、アタックパラメータ選択確率の密度関数ｐ（ｘ）を記述するための情報である。これは、アタックパラメータ選択確率の密度関数ｐ（ｘ）を近似する曲線のパラメータであったり、あるいは、アタックパラメータ選択確率の密度関数値を離散化した値であったりする。関数ｐ（ｘ）の形状は、アタック実行者のアタックパラメータ選択をモデル化して決定する。
【００７１】
一方、画質評価値頻度分布は、アタックパラメータｘが一定という条件下でのアタック後の画像の画質評価値Ｑの頻度分布ｐ（Ｑ｜ｘ）である。画質評価値頻度分布情報は、画質評価値頻度分布ｐ（Ｑ｜ｘ）を記述するための情報である。これは、画質評価値頻度分布ｐ（Ｑ｜ｘ）を近似する曲線のパラメータであったり、あるいは、画質評価値頻度分布ｐ（Ｑ｜ｘ）を離散化した値であったりする。画質評価値頻度分布ｐ（Ｑ｜ｘ）は、アタックパラメータ値をｘにセットして多数の画像にアタックを行い、得られた画像の画質評価値Ｑを算出し、さらに、得られた画質評価値Ｑの分布を求めることで算出できる。
【００７２】
以下では、アタックパラメータ頻度分布算出部２０３において、画質評価値Ｑｎに対するアタックパラメータ頻度分布情報を算出する方法について説明する。なお、ここでは、離散的なアタックパラメータ値に対してアタックパラメータ頻度分布値を求めるが、このアタックパラメータ値をｘｊ（ｊ＝１，…，Ｊ）とする。すなわち、アタックパラメータ頻度分布値ｐ（ｘｊ｜Ｑｎ）を求めるものとする。
【００７３】
図６はアタックパラメータ頻度分布算出部２０３での処理を示したフローチャートである。まず、画質評価値Ｑｎの生起確率ｐ（Ｑｎ）を求める（ステップ６０１）。これは、
【００７４】
【数６】
0003573009.tif 000007
によって算出する。実際には、数３の場合と同様にして、数６の値を計算する。
【００７５】
次に、アタックパラメータのインデックスを表す変数ｊを１にセットする（ステップ６０１）。
【００７６】
次に、アタックパラメータｘｊと画質評価値Ｑｎの結合確率ｐ（ｘｊ，Ｑｎ）を算出する（ステップ６０２）。これは、アタックパラメータ選択確率情報からアタックパラメータ選択確率の密度関数値ｐ（ｘｊ）（ｊ＝１，…，Ｊ）を求め、画質評価値頻度分布情報から、画質評価値に対する画質評価値頻度分布ｐ（Ｑｎ｜ｘｊ）（ｊ＝１，…，Ｊ）を求めて、
【００７７】
【数７】
0003573009.tif 000008
により算出する。そして、アタックパラメータ頻度分布値ｐ（ｘｊ｜Ｑｎ）を算出する（ステップ６０３）。これは、ベイズの定理により、
【００７８】
【数８】
0003573009.tif 000009
によって算出する。
【００７９】
次に、ｊをＪと比較し（ステップ６０４）、ｊがＪより小さいときは、ｊを１だけ増やして（ステップ６０６）、ステップ６０２へ戻る。ｊがＪ以上の場合は、得られたアタックパラメータ頻度分布値ｐ（ｘｊ｜Ｑｎ）（ｊ＝１，…，Ｊ）から、アタックパラメータｘに対するアタックパラメータ頻度分布ｐ（ｘ｜Ｑｎ）の変化を近似する曲線を求め、この曲線を記述するパラメータをアタックパラメータ頻度分布情報として算出し（ステップ６０５）、処理を終了する。
【００８０】
もし、アタックパラメータ選択確率の密度関数として、一様な分布を用いる場合には、アタックパラメータ選択確率情報を蓄積する必要はなくなる。この場合は、数８の代わりに
【００８１】
【数９】
0003573009.tif 000010
によって算出する。このように、アタックパラメータ選択確率の密度関数が一様の場合は、データの蓄積量、演算量を低減できる。
【００８２】
次に、図１の検出率換算部１３の他の実施の形態について説明する。図７は、検出率換算部の他の実施の形態を示すブロック図である。検出率換算値算出部２２２は、図１の検出率算出部１２から出力される第１の検出率から、メモリ等の蓄積手段に蓄積された画質評価値アタックパラメータ変換情報に基づいて、画質評価値に対する検出率を算出し、第２の検出率として出力する。
【００８３】
次に、図７の検出率換算部２２１の動作について説明する。検出率換算部２２１はメモリ等の蓄積手段を有しており、この中に画質評価値アタックパラメータ変換情報を蓄積している。画質評価値アタックパラメータ変換情報は、画質評価値からアタックパラメータを求める関数を記述するための情報である。簡単には、第２の検出率を算出する画質評価値Ｑｎ（ｎ＝１，…，Ｎ）のそれぞれに対応するアタックパラメータ（これをｘ´ｎで表す）をそのまま記述する。あるいは、画質評価値に対するアタックパラメータの変化を表す関数を求め、これを近似する曲線を求めて、この曲線を記述するパラメータを画質評価値アタックパラメータ変換情報として記述する。
【００８４】
画質評価値に対するアタックパラメータの変化を表す関数は、例えば、各アタックパラメータｘに対して画質評価値Ｑの分布を求め、この分布Ｑの平均値（あるいは、モード値、メディアン値、あるいはそれらに類する統計量）を求めることで算出できる。すなわち、算出される平均値とアタックパラメータとの関係を近似する曲線を求める。
【００８５】
図８は、図７の検出率換算値算出部２２２での処理を示すフローチャートである。この処理は、図２のフローチャートのステップ５０１で行われる処理に対応する。
【００８６】
まず、画質評価値アタックパラメータ変換情報を用いて、画質評価値Ｑｎに対応するアタックパラメータ値ｘ´ｎを求める（ステップ６５０）。次に、入力される第１の検出率ｒ（ｘｍ）（ｍ＝１，…，Ｍ）から、アタックパラメータｘと検出率ｒ（ｘ）の関係を求め、各アタックパラメータｘ´ｎ（ｎ＝１，…，Ｎ）に対する検出率ｒ（ｘ´ｎ）を、画質評価値Ｑｎに対する検出率Ｒ（Ｑｎ）として算出する（ステップ６５１）。この処理を各画質評価値Ｑｎ（ｎ＝１，…，Ｎ）に対して行い、得られた検出率Ｒ（Ｑｎ）は、第２の検出率として出力される。
【００８７】
なお、図７に示されている検出率換算部２２１は、図４に示されている検出率換算部２０１よりも簡易な構成になっている。
【００８８】
ここで、電子透かし特性表生成システム１０によって得られ、蓄積装置１に蓄積される電子透かし特性表について説明する。入力画像を分類するカテゴリの数をＫとし、Ｋ個のカテゴリのそれぞれをカテゴリインデックスｋ（ｋ＝１，…，Ｋ）で区別する。電子透かし挿入時に電子透かし強度として取り得る値をｓ（ｍ）（ｍ＝１，…，Ｍ）とする。さらに、カテゴリインデックスがｋ，電子透かし強度がｓ（ｍ）のときの画質劣化度とアタックに対する耐性評価値をそれぞれＤ（ｋ，ｍ），Ｖ（ｋ，ｍ）で表す。
【００８９】
この場合の電子透かし特性表は、例えば、図９に示されているようになる。すなわち、同図に示されている子透かし特性表においては、各カテゴリインデックス値、各電子透かし強度に対する、画質劣化量、耐性評価値が示されている。
【００９０】
次に、本発明の他の実施の形態について、図を用いて説明する。図１０は、図１のシステムを改良し、ユーザが耐性評価値を算出する過程を自由にカスタマイズできるようにした、本発明の電子透かし挿入システムの実施の形態を示すブロック図である。
【００９１】
以下では、電子透かし強度に対する画質劣化度の変化を表す曲線を画質劣化度曲線と呼び、これを記述するパラメータを画質劣化度記述パラメータと呼ぶことにする。また、アタック後の画像の画質評価値と、電子透かし強度とに対する検出率の変化を表す曲面を検出率曲面と呼び、これを記述するパラメータを検出率記述パラメータと呼ぶことにする。そして、各画像の種類に対して、画質劣化度記述パラメータと検出率記述パラメータとを記述した表のことを電子透かし特性パラメータ表と呼ぶことにする。
【００９２】
図１０のシステムの構成は、図１中の蓄積装置１の代わりに電子透かし特性算出部５０が設けられ、図１の電子透かし特性表生成システム１０のかわりに、電子透かし特性パラメータ表生成システム７０が設けられている点が図１のシステムと異なり、それ以外は図１のシステムの構成と同じである。
【００９３】
電子透かし特性算出部５０は、カテゴリ分類部３から出力されるカテゴリインデックスと、ユーザから入力される耐性評価値算出パラメータに基づき、内部に蓄積された電子透かし特性パラメータ表を用いて、電子透かし強度算出部４から出力される電子透かし強度に対応する、画質劣化度と耐性評価値とを算出し、電子透かし強度算出部４へ出力する。また、電子透かし特性算出部５０には、入力装置５を介して電子透かし特性パラメータ表生成システム７０が接続されている。
【００９４】
電子透かし特性パラメータ表生成システム７０は、画質劣化度算出部１１と、検出率算出部１２と、検出率換算部１３と、電子透かし特性抽出部７１と、特性パラメータ表生成部７５とから構成されている。
【００９５】
画質劣化度算出部１１は、画質劣化度を算出して電子透かし特性抽出部７１へ出力する。検出率算出部１２は第１の検出率を算出し、検出率換算部１３へ出力する。検出率換算部１３は、検出率算出部１２から出力される第１の検出率を換算して第２の検出率を求め、電子透かし特性抽出部７１へ出力する。電子透かし特性抽出部７１は、検出率換算部１３から出力される第２の検出率と、画質劣化度算出部１１から出力される画質劣化度とから電子透かし特性パラメータを算出し、特性パラメータ表生成部７５へ出力する。
【００９６】
ここで、電子透かし特性抽出部７１の動作について図１１を参照して説明する。同図は、電子透かし特性抽出部７１の動作を示すフローチャートである。同図において、まず、画質劣化度曲線を近似する曲線のパラメータが、各カテゴリインデックスに対して画質劣化度記述パラメータとして算出される（ステップＳ７１１）。一方、各カテゴリインデックスに対して、アタック後の画像の画質評価値と、電子透かし強度と、検出率との関係を近似する曲面のパラメータが検出率記述パラメータとして算出される（ステップＳ７１２）。なお、ステップＳ７１１とステップＳ７１２の実行される順序は逆であってもよい。
【００９７】
特性パラメータ表生成部７５は、電子透かし特性抽出部７１から出力される電子透かし特性パラメータから電子透かし特性パラメータ表を生成し、入力装置５へ出力する。
【００９８】
次に、図１０のシステムの動作について説明する。電子透かし特性算出部５０と電子透かし特性パラメータ表生成システム７０とを除く他の部分の動作は、図１に示されている電子透かし挿入システムの場合と同様である。
【００９９】
電子透かし特性算出部５０はメモリ等の蓄積手段を有しており、この中に、電子透かし特性パラメータ表を蓄積している。そして、カテゴリ分類部３から出力されたカテゴリインデックスによって、画質劣化度記述パラメータと検出率記述パラメータとを求める。画質劣化度記述パラメータから、電子透かし強度と画質劣化度との関係を表す画質劣化度曲線を求め、電子透かし強度算出部４から出力される電子透かし強度に対応する画質劣化度を求める。
【０１００】
一方、検出率記述パラメータから、電子透かし強度算出部４から出力される電子透かし強度における、画質評価値Ｑに対する検出率の変化を表す関数Ｒ（Ｑ）を求め、これに統計処理を行って耐性評価値を算出する。ここで行われる統計処理は、図１の耐性評価値算出部１４での処理と同様である。
【０１０１】
ただし、耐性評価値算出パラメータによって、ユーザが耐性評価値算出に用いるパラメータを制御できるようになっている。例えば、数３に示されている加重平均によって耐性評価値を算出する場合には、重み付け関数ｗ（Ｑ）が耐性評価値算出パラメータとなり、ユーザがこれを予め適切に設定することで、耐性評価値の算出過程を用途に応じてカスタマイズできる。そして、得られた画質劣化度と耐性評価値は、電子透かし強度算出部４へ出力される。
【０１０２】
電子透かし特性パラメータ表生成システム７０では、電子透かし特性算出部５０内のメモリ等の蓄積手段に蓄えられるべき電子透かし特性パラメータ表が生成される。
【０１０３】
電子透かし特性パラメータ表生成システム７０内で、画質劣化度算出部１１及び検出率算出部１２は、図１の電子透かし特性表生成システム１０の場合と同様の動作をする。画質劣化度算出部１１から出力される画質劣化度は、電子透かし特性抽出部７１へ入力され、検出率算出部１２から出力される第１の検出率は、検出率換算部１３へ入力される。検出率換算部１３の動作は、図１の電子透かし特性表生成システム１０における検出率換算部１３の動作と同様である。
【０１０４】
検出率換算部１３から出力された第２の検出率は、電子透かし特性抽出部７１へ入力される。電子透かし特性抽出部７１では、画質劣化度曲線を近似する曲線のパラメータが、各カテゴリインデックスに対して画質劣化度記述パラメータとして算出される。一方、各カテゴリインデックスに対して、アタック後の画像の画質評価値と、電子透かし強度と、検出率との関係を近似する曲面のパラメータが検出率記述パラメータとして算出される。そして、得られた画質劣化度記述パラメータと検出率記述パラメータは、特性パラメータ表生成部７５へ出力される。特性パラメータ表生成部７５では、カテゴリインデックス毎に画質劣化度記述パラメータと検出率記述パラメータとをまとめて、電子透かし特性パラメータ表が生成される。得られた電子透かし特性パラメータ表は、入力装置５へ出力される。
【０１０５】
入力装置５へ入力された電子透かし特性パラメータ表は、電子透かし特性算出部５０内のメモリ等の蓄積手段に蓄積される。
【０１０６】
図１０に示されている本発明の他の実施の形態では、ユーザが用途に応じて、耐性評価値を算出する過程を自由にカスタマイズできる。また、アタックによらず、共通の耐性評価値算出パラメータを用いて耐性評価値を算出できる。このため、ユーザがアタック毎に個別に耐性評価値算出過程をカスタマイズする必要はない。
【０１０７】
【実施例】
次に、図４に示されている検出率換算部２０１の実施例について述べる。ここでは、あるカテゴリインデックス値、ある電子透かし強度値に対して第２の検出率データを算出する例と、得られた第２の検出率データから、さらに検出率記述パラメータを算出する例を示す。アタックとしてＪＰＥＧ圧縮を考え、アタックパラメータｘは、１から１００の間の値をとるＪＰＥＧ画質パラメータとする。ＪＰＥＧの場合、ハフマンテーブル、量子化テーブルの値を制御することにより、圧縮率、画質を調整するようになっており、画質パラメータはこれらの値を制御するのに用いられるパラメータである。このとき、第１の検出率を算出するアタックパラメータをｘ１＝１，ｘ２＝３５，ｘ３＝６０，ｘ４＝８０，ｘ５＝９０，ｘ６＝９４、ｘ７＝９６，ｘ８＝９８，ｘ９＝９９、ｘ１０＝１００とし、このそれぞれに対する検出率ｒ（ｘｍ）（ｍ＝１，…，１０）は、図１２に示されている通りであったとする。また、画質評価値としてＰＳＮＲ（Ｐｅａｋ  Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を用い、第２の検出率を算出する画質評価値の値を、Ｑ１＝２０，Ｑ２＝２１，…，Ｑ３１＝５０（ｄＢ）とする。アタックパラメータ選択確率の密度関数ｐ（ｘ）は一様とする。
【０１０８】
ここで、各ＰＳＮＲ値Ｑｎ、各ＪＰＥＧ画質パラメータ値ｘｊに対する画質評価値頻度分布値ｐ（Ｑｎ｜ｘｊ）が画質評価値頻度分布情報である場合を考える。この場合、頻度分布値ｐ（Ｑｎ｜ｘｊ）は、各ＪＰＥＧ画質パラメータ値ｘｊに対してアタック後の画像のＰＳＮＲ値の分布を調べることで算出できる。実際に、１０００枚の画像を用いて分布を算出した例が図１３に示されている。
【０１０９】
図１２に示されている第１の検出率に対し、図１３に示されている画質評価値頻度分布値ｐ（Ｑｎ｜ｘｊ）を用い、各画質評価値Ｑｎに対して算出した第２の検出率Ｒ（Ｑｎ）が図１４に示されている。このようにして、第２の検出率を算出できる。
【０１１０】
図１０に示されている電子透かし特性パラメータ表生成システム７０の場合は、得られた第２の検出率は電子透かし特性抽出部７１に出力され、ここで検出率記述パラメータが求められる。図１４に示されている第２の検出率と画質評価値との関係を、例えば、
【０１１１】
【数１０】
0003573009.tif 000011
で表されるロジスティック曲線で近似すると、図１５中の破線の曲線が得られる。
【０１１２】
この場合は、パラメータａ，ｂが、検出率記述パラメータとなり、図１５中の曲線では、ａ＝−０．３４７、ｂ＝１１．６４である。このようにして検出率記述パラメータを算出できる。
【０１１３】
次に、図７の検出率換算部２２１の実施例について述べる。ここでも、上述の実施例と同様に、アタックとしてＪＰＥＧ圧縮を考える。第１の検出率を算出するアタックパラメータ、第２の検出率を算出する画質評価値、アタックパラメータ選択確率の密度関数ｐ（ｘ）に対する条件は上述の実施例と同じとする。また、画質評価値アタックパラメータ変換情報は、各画質評価値Ｑｎに対応するアタックパラメータ値ｘ´ｎそのものであるとする。
【０１１４】
検出率換算部２２１に蓄積される画質評価値アタックパラメータ変換情報は、例えば、以下のようにして算出できる。まず、図１３に示されている分布の平均値を各ＪＰＥＧ画質パラメータｘｊに対して求める。実際に算出すると、図１６のようになる。この関係から、各ＰＳＮＲ値Ｑｎに対して、対応するＪＰＥＧ画質パラメータｘ´ｎを求めたものが図１７である。この対応関係を画質評価値アタックパラメータ変換情報として蓄積しておく。
【０１１５】
図１２に示されている第１の検出率に対し、図１７に示されている画質評価値アタックパラメータ変換情報を用い、各画質評価値Ｑｎに対して算出した第２の検出率Ｒ（Ｑｎ）が図１８に示されている。このようにして、第２の検出率を算出できる。
【０１１６】
図１０に示されている電子透かし特性パラメータ表生成システム７０の場合は、得られた第２の検出率は電子透かし特性抽出部７１に出力され、ここで検出率記述パラメータが求められる。図１８で得られた第２の検出率と画質評価値との関係を、例えば、数１０で表されるロジスティック曲線で近似すると、図１９の破線の曲線が得られる。この場合は、パラメータａ，ｂが、検出率記述パラメータとなり、図１９の曲線では、ａ＝−１．９１、ｂ＝５９．５６である。このようにして検出率記述パラメータを算出できる。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、アタックに依存するアタックパラメータに対して検出率の統計処理を行うのではなく、画質評価値という、共通の指標に対する検出率に換算してから統計処理を行って耐性評価値を算出することにより、アタックの種類によらず、共通の統計処理によって耐性評価値を算出できるという効果がある。この結果、重み付け関数などの統計処理に関するパラメータを、アタック毎に設計する必要がなくなり、処理が容易になる。また、耐性評価値算出部に蓄積すべきデータ量を低減できる。また、ユーザが耐性評価値算出過程をカスタマイズする場合には、各アタックに対して耐性評価値算出パラメータを設定する必要が無くなり、ユーザの負担を軽減できる。
【０１１８】
また本発明は、アタックの程度を、人間の価値判断に直結すると考えられる画質評価値に換算してから、耐性評価値を算出することにより、耐性評価値に、電子透かし検出に対する人間の価値判断を直接反映できるという効果がある。重み付け関数などのパラメータを画質評価値に対して直接設定するため、得られる耐性評価値は、従来のものに比べ、人間の主観的判断に適したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子透かし挿入システムの実施の一形態を示すブロック図である。
【図２】図１中の検出率換算部１３の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１中の耐性評価値算出部の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１中の検出率換算部１３の実施の形態を表すブロック図である。
【図５】図４中の検出率換算値算出部２０２の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】図４中のアタックパラメータ頻度分布算出部２０３の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】図１中の検出率換算部１３の実施の形態を表すブロック図である。
【図８】図７中の検出率換算部算出部２２２の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】電子透かし特性表の例を示す図である。
【図１０】本発明による電子透かし挿入システムの実施の他の形態を示すブロック図である。
【図１１】電子透かし特性抽出部の動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１又は図１０中の検出率換算部１３へ入力される第１の検出率の例を表すグラフである。
【図１３】図５中のアタックパラメータ頻度分布算出部２０３で用いられる画質評価値頻度分布情報の例を表すグラフである。
【図１４】図４中の検出率換算値算出部２０２から出力される第２の検出率の例を表すグラフである。
【図１５】図１４に示されている第２の検出率から算出された検出率記述パラメータによって、画質評価値に対する検出率の変化を表す関数Ｒ（Ｑ）を求めた例を示すグラフである。
【図１６】アタックパラメータと画質評価値との関係の例を示すグラフである。
【図１７】図７中の検出率換算値算出部２２２で用いられる画質評価値アタックパラメータ変換情報の例を表すグラフである。
【図１８】図７中の検出率換算値算出部２２２から出力される第２の検出率の例を表すグラフである。
【図１９】図１８に示されている第２の検出率から算出された検出率記述パラメータによって、画質評価値に対する検出率の変化を表す関数Ｒ（Ｑ）を求めた例を示すグラフである。
【図２０】従来の電子透かし挿入システムの実施の形態を表すブロック図である。
【図２１】図２０中の画質劣化度算出部の動作を示すフローチャートである。
【図２２】図２０中の検出率算出部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  蓄積装置
２  電子透かし挿入部
３  カテゴリ分類部
４  電子透かし強度算出部
５  入力装置
１０  電子透かし特性表生成システム
１１  画質劣化度算出部
１２  検出率算出部
１３  検出率換算部
１４  耐性評価値算出部
１５  特性表生成部
５０  電子透かし特性算出部
７０  電子透かし特性パラメータ表生成システム
７１  電子透かし特性抽出部
７５  特性パラメータ表生成部
２０１  検出率換算部
２０２  検出率換算値算出部
２０３  アタックパラメータ頻度分布算出部
２２１  検出率換算部
２２２  検出率換算値算出部
１２１０  電子透かし特性表生成システム
１２１１  耐性評価値算出部
１２１２  特性表生成部
【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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