(57)【要約】【課題】  イメージスキャナで読み取られたカードに電子透かしの形態で埋め込まれているデータが高いエラー耐性をもって検出されることを可能とする。【解決手段】  周波数領域において、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点及びＤ点により回転角度を検出し、その回転角度により位置１−１乃至１−１０を補正する。３つの円にある同一番号の位置の値の間で多数決を取ることにより、各ビットの値を求め、１であるビットの数が所定数であるか否かによりエラー検出をする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数領域において、画像の回転角を検出するための非ゼロの周波数成分を生成するステップと、
前記周波数領域において、第１の所定数の候補位置のうち挿入すべきデータにより相互に組み合わされる位置であって前記第１の所定数より少ない第２の所定数のものに非ゼロの周波数成分を生成するステップと、
生成された前記非ゼロ周波数成分を合わせて周波数領域から空間領域に変換するステップと、
原画像に前記変換により得た画像を加算又は減算するステップと、
を備えることを特徴とする電子透かし挿入方法において、
前記第１の所定数の候補位置の組を複数設け、ある組に属するある番号の候補位置と原点とを結ぶ直線上に他の組に属する前記ある番号と同一の番号の候補位置が重ならないようにすることを特徴とする電子透かし挿入方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電子透かし挿入方法において、
前記第１の所定数の候補位置の組を複数設け、ある組に属するある番号の候補位置と原点とを結ぶ直線上に他の組に属する全ての番号の候補位置が重ならないようにすることを特徴とする電子透かし挿入方法。
【請求項３】
請求項１に記載の電子透かし挿入方法において、
前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分は、複数の非ゼロ周波数成分を含み、ある非ゼロ周波数成分と原点を結ぶ直線上に他の非ゼロ周波数成分が重ならないことを特徴とする電子透かし挿入方法。
【請求項４】
請求項１に記載の電子透かし挿入方法において、
前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分は、複数の非ゼロ周波数成分を含み、ある非ゼロ周波数成分と原点を結ぶ直線に直交する直線上に他の非ゼロ周波数成分が重ならないことを特徴とする電子透かし挿入方法。
【請求項５】
請求項１に記載の電子透かし挿入方法において、
前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分は、第１の半径の円に配置される非ゼロ周波数成分と第２の半径の円に配置される非ゼロ周波数成分とを含むことを特徴とする電子透かし挿入方法。
【請求項６】
画像より１以上の画像ブロックを得るステップと、
前記１以上の画像ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換するステップと、
前記１以上の画像ブロックの各周波数成分を基に、各周波数成分の振幅を得るステップと、
前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分を検出することにより前記画像の回転角度を検出するステップと、
各周波数成分の振幅の周波数領域における位置を前記回転角度により補正するステップと、
前記周波数領域において、前記補正が行われた各周波数成分の振幅を基に、第１の所定数の候補位置のうちデータにより相互に組み合わされる位置であって前記第１の所定数より少ない第２の所定数のものに挿入されている非ゼロの周波数成分を検出することにより前記データを検出するステップと、
を備える電子透かし検出方法において、
前記第１の所定の候補位置の組は複数設けられており、
前記検出のステップにおいては、前記第１の所定数の候補位置のうちの各位置毎に組の間で多数決をとることにより各位置毎の値を検出す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６に記載の電子透かし検出方法において、
前記多数決をとることにより所定値であることが検出された位置の数が前記第２の所定数であるか否かをみることにより、エラー検出をするステップを更に備えることを特徴とする電子透かし検出方法。
【請求項８】
請求項６に記載の電子透かし検出方法において、
ある組に属するある番号の候補位置と原点とを結ぶ直線上に他の組に属する前記ある番号と同一の番号の候補位置が重なっていないことを特徴とする電子透かし検出方法。
【請求項９】
請求項８に記載の電子透かし検出方法において、
ある組に属するある番号の候補位置と原点とを結ぶ直線上に他の組に属する全ての番号の候補位置が重なっていないことを特徴とする電子透かし検出方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の電子透かし検出方法において、
前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分は、第１の半径の円に配置される非ゼロ周波数成分と第２の半径の円に配置される非ゼロ周波数成分とを含み、
前記回転角度を検出するステップは、前記第１の半径の円にある周波数成分のうちの振幅順で上位所定数の非ゼロ周波数成分と前記第２の半径の円にある周波数成分のうちの振幅順で上位所定数個の非ゼロ周波数成分を基に行うことを特徴とする電子透かし検出方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電子透かし検出方法において、
前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分のうちのある非ゼロ周波数成分と原点を結ぶ直線上に他の非ゼロ周波数成分が重ならず、また、ある非ゼロ周波数成分と原点を結ぶ直線に直交する直線上に他の非ゼロ周波数成分が重ならず、
前記回転角度を検出するステップは、前記上位所定数の非ゼロ周波数成分のうち、原点について相互に直交する２つの直線と前記第１の半径の円又は前記第２の円との交点に存在するものを削除するステップを備えることを特徴とする電子透かし検出方法。
【請求項１２】
周波数領域において、画像の回転角を検出するための非ゼロの周波数成分を生成する手段と、
前記周波数領域において、第１の所定数の候補位置のうち挿入すべきデータにより相互に組み合わされる位置であって前記第１の所定数より少ない第２の所定数のものに非ゼロの周波数成分を生成する手段と、
生成された前記非ゼロ周波数成分を合わせて周波数領域から空間領域に変換する手段と、
原画像に前記変換により得た画像を加算又は減算する手段と、
を備えることを特徴とする電子透かし挿入装置において、
前記第１の所定数の候補位置の組を複数設け、ある組に属するある番号の候補位置と原点とを結ぶ直線上に他の組に属する前記ある番号と同一の番号の候補位置が重ならないようにすることを特徴とする電子透かし挿入装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電子透かし挿入装置において、
前記第１の所定数の候補位置の組を複数設け、ある組に属するある番号の候補位置と原点とを結ぶ直線上に他の組に属する全ての番号の候補位置が重ならないようにすることを特徴とする電子透かし挿入装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の電子透かし挿入装置において、
前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分は、複数の非ゼロ周波数成分を含み、ある非ゼロ周波数成分と原点を結ぶ直線上に他の非ゼロ周波数成分が重ならないことを特徴とする電子透かし挿入装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の電子透かし挿入装置において、
前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分は、複数の非ゼロ周波数成分を含み、ある非ゼロ周波数成分と原点を結ぶ直線に直交する直線上に他の非ゼロ周波数成分が重ならないことを特徴とする電子透かし挿入装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の電子透かし挿入装置において、
前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分は、第１の半径の円に配置される非ゼロ周波数成分と第２の半径の円に配置される非ゼロ周波数成分とを含むことを特徴とする電子透かし挿入装置。
【請求項１７】
画像より１以上の画像ブロックを得る手段と、
前記１以上の画像ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換する手段と、
前記１以上の画像ブロックの各周波数成分を基に、各周波数成分の振幅を得る手段と、
前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分を検出することにより前記画像の回転角度を検出する手段と、
各周波数成分の振幅の周波数領域における位置を前記回転角度により補正する手段と、
前記周波数領域において、前記補正が行われた各周波数成分の振幅を基に、第１の所定数の候補位置のうちデータにより相互に組み合わされる位置であって前記第１の所定数より少ない第２の所定数のものに挿入されている非ゼロの周波数成分を検出することにより前記データを検出する手段と、
を備える電子透かし検出装置において、
前記第１の所定の候補位置の組は複数設けられており、
前記検出の手段においては、前記第１の所定数の候補位置のうちの各位置毎に組の間で多数決をとることにより各位置毎の値を検出することを特徴とする電子透かし検出装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の電子透かし検出装置において、
前記多数決をとることにより所定値であることが検出された位置の数が前記第２の所定数であるか否かをみることにより、エラー検出をする手段を更に備えることを特徴とする電子透かし検出装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の電子透かし検出装置において、
ある組に属するある番号の候補位置と原点とを結ぶ直線上に他の組に属する前記ある番号と同一の番号の候補位置が重なっていないことを特徴とする電子透かし検出装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の電子透かし検出装置において、
ある組に属するある番号の候補位置と原点とを結ぶ直線上に他の組に属する全ての番号の候補位置が重なっていないことを特徴とする電子透かし検出装置。
【請求項２１】
請求項１７に記載の電子透かし検出装置において、
前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分は、第１の半径の円に配置される非ゼロ周波数成分と第２の半径の円に配置される非ゼロ周波数成分とを含み、
前記回転角度を検出する手段は、前記第１の半径の円にある周波数成分のうちの振幅順で上位所定数の非ゼロ周波数成分と前記第２の半径の円にある周波数成分のうちの振幅順で上位所定数個の非ゼロ周波数成分を基に行うことを特徴とする電子透かし検出装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の電子透かし検出装置において、
前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分のうちのある非ゼロ周波数成分と原点を結ぶ直線上に他の非ゼロ周波数成分が重ならず、また、ある非ゼロ周波数成分と原点を結ぶ直線に直交する直線上に他の非ゼロ周波数成分が重ならず、
前記回転角度を検出する手段は、前記上位所定数の非ゼロ周波数成分のうち、原点について相互に直交する２つの直線と前記第１の半径の円又は前記第２の円との交点に存在するものを削除する手段を備えることを特徴とする電子透かし検出装置。
【請求項２３】
請求項１７乃至２２に記載の電子透かし検出装置と、
前記電子透かし検出装置により所定のデータが検出されたときに前記画像の複写を禁止する手段と、
を備えることを特徴とする複写装置。
【請求項２４】
コンピュータに請求項１乃至５の何れか１項に記載の電子透かし挿入方法を行わせるための電子透かし挿入プログラム。
【請求項２５】
コンピュータに請求項６乃至１１の何れか１項に記載の電子透かし検出方法を行わせるための電子透かし検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データに電子透かしを挿入するための電子透かし挿入方法、その装置及びそのプログラム並びに電子透かしが挿入された画像データから電子透かしを検出するための電子透かし検出方法、その装置及びそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像データに電子透かしを挿入する技術が開発され、著作権等を有する者等を特定する情報、著作物等の利用を許諾する場合の利用方法及び条件に関する情報等を電子透かしの形態で画像データに挿入することが実用化されてきている。
【０００３】
通常は電子透かしは電子データの形態で挿入され、検出されるが、印刷にも対応した電子透かしも登場してきている。これは、電子透かしが挿入された画像データが印刷された場合であっても、印刷された画像データから電子透かしを検出できるようにしたものである。
【０００４】
例えば、縮尺が不定であり、回転していて、解像度が低く、手振れが生じていて、信号対雑音比が悪く、コントラストも悪い画像であっても電子透かしの形態で埋め込まれたデータを安定して検出することを可能とするロバストな電子透かし挿入方法、その装置及びそのプログラム並びに電子透かし検出方法、その装置およびそのプログラムを提供することを目的とした発明が発明され、特許文献１で公開されている。
【０００５】
一方、近年、ゲームセンター等で子供達を相手にしたカードを利用したゲーム機が登場してきている。このゲーム機で利用するカードにはバーコードの形態で情報が書き込まれており、ゲーム機のカードリーダでそのバーコードを読み取り、ゲーム機は、その情報を利用してゲームを実行する。
【特許文献１】特開２００４−１５３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、ゲーム機で利用するカードにバーコードの形態で情報を書き込む代わりに特許文献１に記載されている発明に従って、カードに電子透かしの形態で情報を書き込むことが提案されている。そうすれば、沢山の情報をカードに書き込むことができ、また、カードの体裁が低下しない。
【０００７】
しかし、カードに電子透かしの形態で書き込まれている情報を読み取るためには、イメージスキャナでカードに印刷されている画像を読み取る必要があるのであるが、読み取られた画像をフーリエ変換すると、周波数領域において特有なノイズが発生する。すなわち、画像の絵柄は線や帯を含むものが多いが、このような線や帯は、周波数領域においては、原点を起点とする放射線に並んだ周波数成分となる。また、カードは必ずしも正しい方向で読み取られるとは限らず、傾いた状態で読み取られる場合もある。この様な場合には、カードの輪郭が読み取られることとなるが、このようにして読み取られた輪郭も、周波数領域においては、原点を起点とする放射線に並んだ周波数成分となる。また、カードの２辺は９０度を構成するので、周波数領域において、原点を起点とし、相互に９０度の角度を成す放射線に周波数成分が発生する。更に、離散フーリエ変換の特性によるものと考えられるが、周波数領域においてＸ軸及びＹ軸に沿って周波数成分が発生する。
【０００８】
このように余分な周波数成分が存在すると、これらがノイズ成分となり、本来検出するべき電子透かしを検出できない場合が生ずる。つまり、本来検出するべき電子透かしがノイズに埋まってしまう場合もあり、ノイズが誤って電子透かしとして検出されてしまう場合もある。
【０００９】
そこで、本発明は、イメージスキャナで読み取られたカードに電子透かしの形態で埋め込まれているデータが高いエラー耐性をもって検出されることを可能とする電子透かし挿入方法、電子透かし挿入装置及び電子透かし挿入プログラム並びに電子透かし検出方法、電子透かし検出装置及び電子透かし検出プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点によれば、周波数領域において、画像の回転角を検出するための非ゼロの周波数成分を生成するステップと、前記周波数領域において、第１の所定数の候補位置のうち挿入すべきデータにより相互に組み合わされる位置であって前記第１の所定数より少ない第２の所定数のものに非ゼロの周波数成分を生成するステップと、生成された前記非ゼロ周波数成分を合わせて周波数領域から空間領域に変換するステップと、原画像に前記変換により得た画像を加算又は減算するステップと、を備えることを特徴とする電子透かし挿入方法において、前記第１の所定数の候補位置の組を複数設け、ある組に属するある番号の候補位置と原点とを結ぶ直線上に他の組に属する前記ある番号と同一の番号の候補位置が重ならないようにすることを特徴とする電子透かし挿入方法が提供される。
【００１１】
上記の電子透かし挿入方法において、前記第１の所定数の候補位置の組を複数設け、ある組に属するある番号の候補位置と原点とを結ぶ直線上に他の組に属する全ての番号の候補位置が重ならないようにしてもよい。
【００１２】
上記の電子透かし挿入方法において、前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分は、複数の非ゼロ周波数成分を含み、ある非ゼロ周波数成分と原点を結ぶ直線上に他の非ゼロ周波数成分が重ならないようにしてもよい。
【００１３】
上記の電子透かし挿入方法において、前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分は、複数の非ゼロ周波数成分を含み、ある非ゼロ周波数成分と原点を結ぶ直線に直交する直線上に他の非ゼロ周波数成分が重ならないようにしてもよい。
【００１４】
上記の電子透かし挿入方法において、前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分は、第１の半径の円に配置される非ゼロ周波数成分と第２の半径の円に配置される非ゼロ周波数成分とを含んでいてもよい。
【００１５】
本発明の第２の観点によれば、画像より１以上の画像ブロックを得るステップと、前記１以上の画像ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換するステップと、前記１以上の画像ブロックの各周波数成分を基に、各周波数成分の振幅を得るステップと、前記周波数領域において、前記各周波数成分の振幅を基に、前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分を検出することにより前記画像の回転角度を検出するステップと、各周波数成分の振幅の周波数領域における位置を前記回転角度により補正するステップと、前記周波数領域において、前記補正が行われた各周波数成分の振幅を基に、第１の所定数の候補位置のうちデータにより相互に組み合わされる位置であって前記第１の所定数より少ない第２の所定数のものに挿入されている非ゼロの周波数成分を検出することにより前記データを検出するステップと、を備える電子透かし検出方法において、前記第１の所定の候補位置の組は複数設けられており、前記検出のステップにおいては、前記第１の所定数の候補位置のうちの各位置毎に組の間で多数決をとることにより各位置毎の値を検出することを特徴とする電子透かし検出方法が提供される。
【００１６】
上記の電子透かし検出方法は、前記多数決をとることにより所定値であることが検出された位置の数が前記第２の所定数であるか否かをみることにより、エラー検出をするステップを更に備えていてもよい。
【００１７】
上記の電子透かし検出方法において、ある組に属するある番号の候補位置と原点とを結ぶ直線上に他の組に属する前記ある番号と同一の番号の候補位置が重なっていないようにしてもよい。
【００１８】
上記の電子透かし検出方法において、ある組に属するある番号の候補位置と原点とを結ぶ直線上に他の組に属する全ての番号の候補位置が重なっていないようにしてもよい。
【００１９】
上記の電子透かし検出方法において、前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分は、第１の半径の円に配置される非ゼロ周波数成分と第２の半径の円に配置される非ゼロ周波数成分とを含み、前記回転角度を検出するステップは、前記第１の半径の円にある周波数成分のうちの振幅順で上位所定数の非ゼロ周波数成分と前記第２の半径の円にある周波数成分のうちの振幅順で上位所定数個の非ゼロ周波数成分を基に行ってもよい。
【００２０】
上記の電子透かし検出方法において、前記画像の回転角度を検出するための非ゼロ周波数成分のうちのある非ゼロ周波数成分と原点を結ぶ直線上に他の非ゼロ周波数成分が重ならず、また、ある非ゼロ周波数成分と原点を結ぶ直線に直交する直線上に他の非ゼロ周波数成分が重ならず、前記回転角度を検出するステップは、前記上位所定数の非ゼロ周波数成分のうち、原点について相互に直交する２つの直線と前記第１の半径の円又は前記第２の円との交点に存在するものを削除するステップを備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、多数決によりデータを検出するので、エラー耐性が強くなる。
【００２２】
また、本発明によれば、多数決の結果に対して総数チェックをしているので、更にエラー耐性が強くなる。
【００２３】
更に、本発明によれば、ノイズの特性を考慮して非ゼロ周波数成分の配置を決定しているので、エラー耐性が強くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２５】
［パターン］
図１は、本発明の実施形態による電子透かしの周波数領域におけるパターンを示す図である。なお、図１は、周波数領域のうちの第１象限と第２象限のみを表し、第３象限及び第４象限を省略しているが、これは、周波数成分の振幅は周波数領域の原点について点対称に分布するからである。
【００２６】
図１に示すように、周波数領域には、回転角内円、円グループ１及び回転角外円が存在する。
【００２７】
回転角内円及び回転角外円には、図２の黒丸で示すように非ゼロ周波数成分が配置される。すなわち、回転角内円には、非ゼロ周波数成分Ｃ及びＤが配置され、回転角外円には、非ゼロ周波数成分Ａ及びＢが配置される。電子透かしからデータを検出する場合には、前処理として、非ゼロ周波数成分Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを基にして、画像の回転角度を検出する。回転角度検出用の非ゼロ周波数成分Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを図２に示すように配置した理由については後述する。
【００２８】
図１に示すように、円グループ１には、エリア１が配置される。エリア１には、図３に示すように非ゼロ周波数成分又はゼロ周波数成分が配置される。ここで、ゼロ周波数成分が配置されるとは、非ゼロ周波数成分が配置されないことである。円グループ１は、要素円１、要素円２及び要素円３を含む。図３に示すように、要素円１の１０個の位置１−１乃至１−１０のうちの５個の位置に非ゼロ周波数成分が配置され、そのうちの残りの５個の位置にゼロ周波数成分が配置される。非ゼロ周波数成分を配置する５個の位置は、埋め込もうとするデータの値に応じて決定する。従って、１０Ｃ５＝２５２通りのデータを埋め込むことができる。同様に、要素円２の１０個の位置１−１乃至１−１０のうちの５個の位置に非ゼロ周波数成分が配置され、そのうちの残りの５個の位置にゼロ周波数成分が配置され、要素円３の１０個の位置１−１乃至１−１０のうちの５個の位置に非ゼロ周波数成分が配置され、そのうちの残りの５個の位置にゼロ周波数成分が配置される。
【００２９】
要素円１乃至要素円３の間で、同一の番号を付した位置には、同一のデータが配置される。すなわち、例えば、要素円１の位置１−１に非ゼロ周波数成分が配置される場合には、要素円２の位置１−１及び要素円３の位置１−１にも非ゼロ周波数成分が配置され、要素円１の位置１−１にゼロ周波数成分が配置される場合には、要素円２の位置１−１及び要素円３の位置１−１にもゼロ周波数成分が配置される。他の位置についても同様である。
【００３０】
また、同一の番号の位置の周波数領域の極座標で見た位相は、各要素円毎に異なる。従って、ある要素円のある番号の位置と原点を結ぶ直線上には、他の要素円のその番号の位置が存在しない。
【００３１】
更に、番号の組合せをどのように選んでも、ある要素円のある番号の位置と原点を結ぶ直線上には、他の要素円のある番号の位置が存在しない。すなわち、周波数領域において原点から伸びる放射線上には２以上の非ゼロ周波数成分又はゼロ周波数成分が存在することはない。
【００３２】
更に、同一の番号の位置の要素円間の周波数領域における位相差は、約６０度であり、これは約１８０度を３等分した値である。すなわち、同一番号の位置の周波数領域における位相が均等に分布するようにしている。これは、インターリーブ長をできるだけ長くするためである。
【００３３】
このように非ゼロ周波数成分又はゼロ周波数成分を配置する位置を選択することにより、周波数領域において、原点から伸びる放射線に沿ったバーストエラーに対する高い誤り訂正能力及び高い誤り検出能力を得られる。原画像の内容に線又は帯が含まれる場合が多く、このような場合には、周波数領域において、原点から伸びる放射線に沿った非ゼロ周波数成分が多数発生する。また、カードが傾いた状態で読み取られた場合には、カードの輪郭が斜めに読み取られ、このような場合にも、周波数領域において、原点から伸びる放射線に沿った非ゼロ周波数成分が多数発生する。従って、周波数領域において、原点から伸びる放射線に沿ったバーストエラーに対する誤り訂正能力及び誤り検出能力を高めることは、有効なことである。
【００３４】
図４は、図１に示すパターンに比べて、エリアの数を増やしたパターンである。図１に示すパターンでは、エリアの数が１つであり、１０Ｃ５＝２５２通りのデータしか表すことができないが、図４に示すパターンでは、エリアの数が６つであり、（１０Ｃ５）＾６＝２５２＾６＝２．５６１×１０＾１４通りのデータを表すことができる。図４は、エリアの配置を説明のために模式的に表したものであり、実際のエリアの形状は異なる。例えば、エリア２及びエリア３は円グループ２に混在し、エリア２に含まれる位置２−１乃至２−１０及びエリア３に含まれる位置３−１乃至３−１０は、図５に示すように配置される。これは、インターリーブ長をできるだけ長くするためである。
【００３５】
［角度検出方法］
次に、図２に示すようなパターンを用いて画像回転角度を検出する方法について図６等を参照して説明する。
【００３６】
図６を参照すると、まず、回転角外円から振幅が大きい順に４つの振幅の点を選択する（ステップＳ３０１）。次に、回転角内円から振幅が大きい順に４つの振幅を選択する（ステップＳ３０３）。次に、ステップＳ３０１で検出した回転角外円の４つの点についてステップＳ３０７を繰り返す（ステップＳ３０５）。ステップＳ３０７では、現在着目している点を点Ａ又は点Ｂ（図２参照）とした場合に、ステップＳ３０１及びＳ３０３で選んだ点のうちの３個又は４個の点が回転角度検出用パターンの４つの点Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤのうちの３個又は４個の点に一致するかどうか判断する。そうであれば（ステップＳ３０７でＹＥＳ）、その３個又は４個の点より回転角度を検出する（ステップＳ３０９）。
【００３７】
ステップＳ３０５の繰返しの最中に、ステップＳ３０７においてＹＥＳとならなかった場合には、ステップＳ３１１に進み、処理対象から外すべき処理対象外点をマーキングする。すなわち、ステップＳ３０７においてＹＥＳとならなかったことは、ステップＳ３０１、ステップＳ３０３又はその両者で選択した点には、ノイズである点が含まれている可能性がある。そして、ノイズは、相互に直交する２軸上に分布するノイズである可能性が高い。そこで、ステップＳ３０１、ステップＳ３０３又はその両者で選択した点のうち、図７に示すような５種類のパターンのうちの何れかのパターンを形成する３個又は４個の点をノイズ点（処理対象外点）としてマーキングする。
【００３８】
次に、マーキングした点を除いて、回転角外円から振幅が大きい順に４つの振幅の点を選択する（ステップＳ３１３）。次に、マーキングした点を除いて、回転角内円から振幅が大きい順に４つの振幅を選択する（ステップＳ３１５）。次に、ステップＳ３１３で検出した回転角外円の４つの点についてステップＳ３２１９を繰り返す（ステップＳ３１７）。ステップＳ３１９では、現在着目している点を点Ａ又は点Ｂ（図２参照）とした場合に、ステップＳ３１３及びＳ３１５で選んだ点のうちの３個又は４個の点が回転角度検出用パターンの４つの点Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤのうちの３個又は４個の点に一致するかどうか判断する。そうであれば（ステップＳ３１９でＹＥＳ）、その３個又は４個の点より回転角度を検出する（ステップＳ３２１）。
【００３９】
ステップＳ３１７の繰返しの最中に、ステップＳ３１９においてＹＥＳとならなかった場合には、エラー終了する。
【００４０】
［データ検出方法］
次に、図３に示すようなパターンからデータを検出する方法について図８を参照して説明する。
【００４１】
まず、各エリアの各要素円毎に非ゼロ周波数成分又はゼロ周波数成分が配置される１０個の位置から５つの非ゼロ周波数成分を検出する（ステップＳ３５１、Ｓ３５３）。５つの非ゼロ周波数成分を検出するためには、周波数成分の振幅の周波数領域における位置を検出された回転角度により補正した後、各周波数成分の振幅を、非ゼロ周波数成分又はゼロ周波数成分が配置されている１０個の位置又はその位置及びその近傍の振幅のみを通す窓に通し、その後、しきい値を最大振幅から徐々に下げていき、しきい値以上の振幅を有する周波数成分が５個検出されたときに、その５個の周波数成分が非ゼロ周波数成分であるとする（図９参照）。そして、非ゼロ周波数成分の値を１とし、ゼロ周波数成分の値を０とする。
【００４２】
次に、エリア内の各位置毎に要素円間で多数決を取る（ステップＳ３５７、Ｓ３５９）。すなわち、例えば、要素円１の位置１−１の値、要素円２の位置１−１の値及び要素円３の位置１−１の値の間で多数決を取る。これを１０個の位置について行うことにより、エリア内の１０ビットのデータが得られる。
【００４３】
次に、エラー検出を行う（ステップＳ３６３）。すなわち、エリア内の１０ビットのうち５ビットの値が１であり、残りの５ビットの値が０であるか否かを判断する。そうであれば（ステップＳ３６３でＹＥＳ）、多数決によって得られた全ビット（１０ビット）の値は正しいとする（ステップＳ３６５）。そうでなければ、多数決によって得られた全ビット（１０ビット）のうち誤ったビットがあるとして、データ検出不可能（エラー検出）とする（ステップＳ３６７）。
【００４４】
図１０にデータ検出が可能である場合の例を示す。図１０に示す例では、１つの要素円の２つのビットが誤っているが、多数決により正しい値が得られ、エラー検出によっても、エラーは検出されない。
【００４５】
図１１にデータ検出が不可能である場合の例を示す。図１１に示す例では、１つの要素円に誤りが発生していないが、残りの２つの要素円に２ビットずつの誤りが発生している。多数決の結果、２つのビットは正しく検出できるが、１つのビットは誤って検出される。そして、エラー検出をすると、１の数が５ではなく、６であるので、データ検出不可能とされる。
【００４６】
図４に示すパターンの場合にも同様にエリア毎にデータを検出する。この際、５つの非ゼロ周波数成分の検出は、各エリアの各要素円の１０個の位置の周波数成分に基づいて行う。
【００４７】
［電子透かし挿入装置］
図１２は、本発明の実施形態による電子透かし挿入装置の構成を示すブロック図である。
【００４８】
図１２を参照すると、本発明の実施形態による電子透かし挿入装置は、回転角度検出用パターン生成部１０１、データ保持部１０２、データパターン生成部１０３、合成部１０４、逆離散フーリエ変換部１０５、二値化部１０６及び加算部１０７を備える。なお、これらの部分はハードウェアによって実現することもできるが、コンピュータをこれらの部分として機能させるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することによっても実現することができる。
【００４９】
次に、電子透かし挿入装置により行われる電子透かし挿入方法について、図１２及び１３を参照して説明する。
【００５０】
回転角度検出用パターン生成部１０１は、図２に示すような回転角度検出用パターンを生成する（ステップＳ１５１）。データ保持部１０２は、挿入するべきデータを保持する。データパターン生成部１０３は、データ保持部１０２に保持されているデータの値に応じて、図３又は４に示すようなデータパターンを生成する（ステップＳ１５２）。合成部１０４は、回転角度検出用パターン生成部１０１が生成した回転角度検出用パターン及びデータパターン生成部１０３が生成したデータパターンを合成して、図１に示すようなパターンを生成する（ステップＳ１５３）。逆フーリエ変換部１０５は、合成部１０４が生成した図１に示すようなパターンを逆フーリエ変換して、空間領域におけるパターン（空間領域パターン）を生成する（ステップＳ１５４）。二値化部１０６は、逆フーリエ変換部１０５が生成した空間領域パターンを二値化する（ステップＳ１５５）。加算部１０７は、二値化部１０６により二値化された空間領域パターンを原画像の黄成分の全部又は一部のブロックに加算する（ステップＳ１５６）。
【００５１】
なお、二値化部１０６を通さない空間領域パターンを原画像の黄成分に加算してもよい。また、加算部１０７を減算部に置き換え、二値化された空間領域パターン又は二値化されていない空間領域パターンを原画像の黄成分から減算してもよい。
【００５２】
［電子透かし検出装置］
図１４は、本発明の実施形態による電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。
【００５３】
図１４を参照すると、本発明の実施形態による電子透かし検出装置は、空間フィルタ２０１、ブロック化部２０２、離散フーリエ変換部２０３、振幅計算部２０４、振幅積算部２０５、回転角度検出部２０６及びデータ検出部２０７を備える。なお、これらの部分はハードウェアによって実現することもできるが、コンピュータをこれらの部分として機能させるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することによっても実現することができる。
【００５４】
次に、図１４に示す電子透かし検出装置により行われる電子透かし検出方法について、図１４及び１５等を参照して説明する。
【００５５】
空間フィルタ２０１は、図１６に示すような重みを有することから明らかなように、帯域通過特性を有す。電子透かしが挿入された画像の青成分（電子透かし挿入画像）に、空間フィルタ２０１が適用される（ステップＳ２５１）。これにより、図１に示すパターン以外の非ゼロ周波数成分は抑圧される。ブロック化部２０２は、空間フィルタが適用された電子透かし挿入画像を１以上のブロックにブロック化する（ステップＳ２５２）。離散フーリエ変換部２０３は、ブロック化部２０２が出力する各ブロックの電子透かし挿入画像を離散フーリエ変換して、各ブロックの各周波数成分を得る（ステップＳ２５３）。振幅計算部２０４は、各ブロックの各周波数成分の振幅を計算する（ステップＳ２５４）。振幅積算部２０５は、ブロック間で各周波数毎に振幅を積算する（ステップＳ２５５）。回転角度検出部２０６は、振幅積算部２０５が出力する各周波数成分の振幅に基づいて、画像の回転角度を検出する（ステップＳ２５６）。この回転角度の検出方法は上述したとおりである。データ検出部２０８は、振幅積算部２０５が出力する振幅及び回転角度検出部２０６が出力する回転角度に基づいてデータを検出する（ステップＳ２５７）。このデータの検出方法は上述したとおりである。
【００５６】
［角度検出用パターン］
角度検出用パターンは、既に説明したように、図２に示すようなものであるが、角度検出用パターンをこのようなものにした理由を以下に説明する。
【００５７】
角度検出用パターンは、以下の条件を満たすものとする。
【００５８】
条件１：角度検出用パターンを構成する２以上の点が同一放射線上に存在しない。
【００５９】
条件２：角度検出用パターンを構成する２以上の点が相互に原点について９０度の角度関係にない。
【００６０】
条件３：角度検出用パターンを構成する点がＸ軸及びＹ軸から離れている。
【００６１】
条件４：角度検出用パターンを構成する４つの点のうちの３つの点を基に回転角度を検出することができる。
【００６２】
条件１は、上述したように、原画像の内容に線又は帯が含まれる場合が多く、このような場合には、周波数領域において、原点から伸びる放射線に沿った非ゼロ周波数成分が多数発生し、また、カードが傾いた状態で読み取られた場合には、カードの輪郭が斜めに読み取られ、このような場合にも、周波数領域において、原点から伸びる放射線に沿った非ゼロ周波数成分が多数発生するという現象を考慮し、角度検出用パターンを構成しない点を角度検出用パターンであると誤認識してしまうことを未然に防ぐために設けた。また、仮に２以上の点が同一放射線状に存在すると、その２以上の点がＸ軸又はＹ軸と重なった場合に、その２以上の点がＸ軸上又はＹ軸上のノイズと区別が付かなくなり、残りの２以下の点より回転角度を検出しなければならなくなるが、このようなことが困難であるから条件１を設けた。
【００６３】
条件２は、カードが傾いた状態で読み取られる場合には、カードの２辺の輪郭が斜めに読み取られ、周波数領域において、原点について９０度の角度関係にある２つの放射線の上に非ゼロ周波数成分が多数発生するという現象を考慮し、角度検出用パターンを構成しない点を角度検出用パターンであると誤認識してしまうことを未然に防止するために設けた。また、仮に２以上の点が相互に原点について９０度の角度関係を形成する場合には、カードの回転によりその２以上の点が同時にＸ軸及びＹ軸に重なる場合が生じ、そのような場合にその２以上の点がＸ軸上又はＹ軸上のノイズと区別が付かなくなり、残りの２以下の点より回転角度を検出しなければならなくなるが、このようなことが困難であるから条件２を設けた。
【００６４】
条件３は、Ｘ軸上及びＹ軸上に非ゼロ周波数成分が多数発生するという現象及びカードはあまり傾かないで読み取られることを考慮し、角度検出用パターンを構成しない点を角度検出用パターンであると誤認識してしまうことを未然に防止するために設けた。
【００６５】
条件４は、角度検出用パターンが２つの点より構成されているとすると、角度検出用パターンを構成する点を角度検出用パターンを構成しない点と区別して検出することが困難であり、角度検出用パターンが３つの点より構成されているとすると、その困難性が緩和されるが、３つの点を必ずしも検出できるとは限らないので冗長に４つの点を設けることがよいので設けた。また、点を４つ設ければ、１つの点がＸ軸又はＹ軸に重なり検出できない場合であっても、残りの３つの点より回転角度を検出できる。
【００６６】
また、最外円に角度検出用パターンを構成する点を配置することとしたのは、円の半径が長いほど、角度の検出精度が高くなるからである。
【００６７】
更に、最内円に角度検出用パターンを構成する点を配置することとしたのは、以下の理由による。すなわち、最内円は、その周辺に原画像に起因するノイズが多くまた埋め込むことができるデータ量が少ないために、データを挿入する円として利用することができない。そこで、最内円よりも半径が大きい円にデータを挿入することとすると、最内円が残る。そして、最内円に角度検出用パターンを挿入する場合には前述の問題が殆ど生じない。
【００６８】
［誤訂正確率］
誤訂正の確率は、同一グループのあるビット（第１のビット）を表す３つの点のうちの２つの点で誤りが発生し、更に、そのグループの他のビット（第２のビット）を表す３つの点のうちの２つの点で誤りが発生する場合である主要な場合の生起確率で近似することができる。そうすると、第１のビットが反転すると共に、第２のビットも反転するので、サムは変わらないこととなり、サムチェックによって誤りを訂正できなくなるからである。更に多くの誤りが発生した場合の確率は無視することができる。
【００６９】
そこで、誤訂正が発生する場合の確率Ｐを次に計算する。
【００７０】
１つの点で誤りが発生する確率をＰａとすると、２つの点で誤りが発生する確率は、Ｐａ＾２となる。この確率は、１０個の候補位置から５個の非ゼロ周波数を検出する方法に従ったものであり、１つ１つの点で独立に誤りが発生する確率より低いものである。
【００７１】
そして、これらの２つの誤りが同一グループの同一ビットを表す点で重複する場合の確率Ｐｂは、それらの２つの誤りが同一グループに入る場合の確率Ｐｃに、同一グループに入った２つの誤りが同一グループの同一ビットを表す点で重複する場合の確率Ｐｄである（Ｐｂ＝Ｐｃ×Ｐｄ）。
【００７２】
図４の例においては、確率Ｐｃは、あるグループの第１の円のある点に第１の誤りが発生している場合において、そのグループの第２の円の何れかの点に誤りが発生する場合の確率である１／（エリア内の要素円数×エリア数）＝１／（３×６）と、そのグループの第３の円の何れかの点に誤りが発生する場合の確率である１／（エリア内の要素円数×エリア数）１／（３×６）とを加算した２／１８である。
【００７３】
確率Ｐｄは、同一グループの同一半径の１０個の点のうちの１つの点が１から０に反転し、その１０個の点のうちの他の１つの点が０から１に反転する場合の確率である１／（５×５）＝１／２５である。この確率には、注目していた２つの誤りの他に２つの誤りが発生する場合の確率が含まれている。
【００７４】
従って、誤訂正が発生する場合の確率Ｐは、
Ｐ＝Ｐａ＾２×Ｐｂ
＝Ｐａ＾２×Ｐｃ×Ｐｄ
となる。実験値であるＰａ＝１／４８を代入すると、
Ｐ＝１／４８×１／４８×２／１８×１／２５
＝１／５１８，４００
となる。
【００７５】
［応用例］
コピー禁止コードを本発明に従って電子透かしの形態で印刷物に印刷する。そして、コピー機には、上記の実施形態による電子透かし検出装置及びコピー禁止部を設ける。そして、コピー機のスキャナ部がコピー禁止コードが印刷された印刷物を読み取ったならば、電子透かし検出装置が読み取られた印刷物からコピー禁止コードを検出し、コピー禁止部がコピー機の印刷部の動作を停止する。
【００７６】
通常のコピー機で複写することができない波長（可視光の波長以外の波長）の光のみを反射又は輻射するインクにより上記実施形態の電子透かしを印刷物に印刷する。この場合、電子透かしは加算器１０７を通さず、そのような特殊インクに直接印刷する。そうすれば、この印刷物を通常のコピー機で複写しても、電子透かしの部分を複写することができない。そうすれば、特殊インクにより印刷された電子透かしを検出することによりセキュリティチェックを行う装置を用いれば、印刷物の真贋を判定することができる。このような印刷物としては、例えば、免許証、身分証明書、パスポート、社員証等が想定できる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、データを視覚的に目立たないようにカードに印刷することに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施形態による電子透かしの周波数領域におけるパターンを示す図である。
【図２】図１に示すパターンのうちの回転角度検出用パターンを示す図である。
【図３】図１に示すパターンのうちのデータ用パターンを示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態による電子透かしの周波数領域におけるパターンを示す図である。
【図５】図４に示すパターンにうちのデータ用パターンの一部を示す図である。
【図６】本発明の実施形態による回転角度検出方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態による回転角度検出方法において、周波数領域において削除する点を表す図である。
【図８】本発明の実施形態によるデータ検出方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態によるデータ検出方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施形態によるエラー検出方法を説明するための第１の図である。
【図１１】本発明の実施形態によるエラー検出方法を説明するための第２の図である。
【図１２】本発明の実施形態による電子透かし挿入装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施形態による電子透かし挿入方法を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態による電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施形態による電子透かし検出方法を示すフローチャートである。
【図１６】図１２に示す空間フィルタのタップ係数を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０１  回転角度検出用パターン生成部
１０２  データ保持部
１０３  データパターン生成部
１０４  合成部
１０５  逆離散フーリエ変換部
１０６  二値化部
１０７  加算部（減算部）
２０１  空間フィルタ
２０２  ブロック化部
２０３  離散フーリエ変換部
２０４  振幅計算部
２０５  振幅積算部
２０６  回転角度検出部
２０７  データ検出部
【図１】
2006014170.tif 000003
【図２】
2006014170.tif 000004
【図３】
2006014170.tif 000005
【図４】
2006014170.tif 000006
【図５】
2006014170.tif 000007
【図６】
2006014170.tif 000008
【図７】
2006014170.tif 000009
【図８】
2006014170.tif 000010
【図９】
2006014170.tif 000011
【図１０】
2006014170.tif 000012
【図１１】
2006014170.tif 000013
【図１２】
2006014170.tif 000014
【図１３】
2006014170.tif 000015
【図１４】
2006014170.tif 000016
【図１５】
2006014170.tif 000017
【図１６】
2006014170.tif 000018