(57)【要約】【課題】位相不変量を用いた電子透かし方式において、False positiveの発生確率を低く抑えることのできる電子透かし検出装置を提供すること。【解決手段】透かし成分抽出部３２は、画像分割部３１により対象コンテンツを複数に分割して得られる複数の小領域からそれぞれ当該小領域に含まされた透かし成分を抽出し、立体角計算部３３は各透かし成分から各小領域の立体角を計算し、分散計算部３４はこれら立体角の分散を計算し、閾値判定部３５は分散と閾値との比較処理に基づいて、対象コンテンツに電子透かしが含まされているか否かを判断する。対象コンテンツに電子透かしが含まされていると判断されれば、透かし値計算部３７は、透かし値を計算する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象となるデジタル・コンテンツから該コンテンツに含まされた電子透かしを検出する電子透かし検出装置において、
前記デジタル・コンテンツを分割して得られる複数の小領域のうちの全部又は一部の小領域の内容に基づいて、それぞれ、当該小領域に含まされた、前記透かしの値の算出の基礎となる値を取得する取得手段と、
取得された前記基礎となる値の分散を算出する手段と、
算出された前記分散と閾値との比較処理に基づいて、前記デジタル・コンテンツに前記電子透かしが含まされているか否かを判断する判断手段とを備えたことを特徴とする電子透かし検出装置。
【請求項２】
前記判断手段により前記デジタル・コンテンツに前記電子透かしが含まされていると判断された場合に、前記取得手段により前記透かしの値の算出に必要な全ての前記小領域についてそれぞれ取得された前記基礎となる値に基づいて、前記電子透かしの値を算出する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の電子透かし検出装置。
【請求項３】
算出された前記電子透かしの値又はこれを更に変換して得られる値を出力する手段を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の電子透かし検出装置。
【請求項４】
前記出力する手段は、前記電子透かしの値として特定の値が得られた場合には、前記デジタル・コンテンツに前記電子透かしが含まされていない旨を示す情報を出力することを特徴とする請求項３に記載の電子透かし検出装置。
【請求項５】
前記特定の値は０であることを特徴とする請求項４に記載の電子透かし検出装置。
【請求項６】
前記判断手段により前記デジタル・コンテンツに前記電子透かしが含まされていないと判断された場合に、前記デジタル・コンテンツに前記電子透かしが含まされていない旨を示す情報を出力する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の電子透かし検出装置。
【請求項７】
前記判断手段は、前記閾値を一つ用いるものであり、前記分散が、該閾値以下である場合に、前記デジタル・コンテンツに前記電子透かしが含まされていると判断し、前記分散が該閾値を超えている場合に、前記デジタル・コンテンツに前記電子透かしが含まされていないと判断することを特徴とする請求項１に記載の電子透かし検出装置。
【請求項８】
前記分散を算出するために供される前記小領域は、前記透かしの値の算出に必要な全ての前記小領域又はそのうちから予め定められた方法で選択された一部のものであることを特徴とする請求項７に記載の電子透かし検出装置。
【請求項９】
前記透かしの値の算出に必要な全ての前記小領域のうちから、前記分散を算出するために供さすべき前記小領域を選択する選択手段と、
この選択手段により未だ選択されていない未選択の小領域が存在するか否かを判定する判定手段とを更に備え、
前記判断手段は、前記閾値として、第１の閾値と、該第１の閾値より小さい第２の閾値と、該第１の閾値より大きい第３の閾値とを用いるものであり、前記分散が、該第２の閾値以下である場合に、前記デジタル・コンテンツに前記電子透かしが含まされていると判断し、前記分散が、該第３の閾値を超えている場合に、前記デジタル・コンテンツに前記電子透かしが含まされていないと判断し、
前記選択手段は、未だ前記選択が行われていない場合、又は前記判断手段による前記判断において前記分散が該第２の閾値を超えており且つ第３の閾値以下である状態であり、且つ、前記判定手段により未選択の小領域が存在すると判定された場合に、実行されるものであり、当該回においては、その前の回において選択した小領域の数よりも多い数の小領域を選択することを特徴とする請求項１に記載の電子透かし検出装置。
【請求項１０】
前記判断手段は、前記判断手段による前記判断において前記分散が前記第２の閾値を超えており且つ前記第３の閾値以下である状態であり、且つ、前記判定手段により未選択の小領域は存在しないと判定された場合に、前記分散が、前記第１の閾値以下であるときは、前記デジタル・コンテンツに前記電子透かしが含まされていると判断し、前記分散が前記第２の閾値を超えているときは、前記デジタル・コンテンツに前記電子透かしが含まされていないと判断することを特徴とする請求項９に記載の電子透かし検出装置。
【請求項１１】
前記選択手段は、前記透かしの値の算出に必要な全ての前記小領域のうちから、ランダムな方法で、前記分散を算出するために供さすべき前記小領域を選択することを特徴とする請求項９または１０に記載の電子透かし検出装置。
【請求項１２】
前記選択手段は、前記透かしの値の算出に必要な全ての前記小領域のうちから、一定の条件を満たす小領域群ごとに一つずつ、前記分散を算出するために供さすべき前記小領域を選択することを特徴とする請求項９または１０に記載の電子透かし検出装置。
【請求項１３】
前記閾値を前記電子透かしの利用目的に応じて設定する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１ないし１２に記載の電子透かし検出装置。
【請求項１４】
前記閾値を前記デジタル・コンテンツの特徴に応じて設定する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１ないし１２に記載の電子透かし検出装置。
【請求項１５】
前記電子透かしの値は位相不変量であることを特徴とする請求項１ないし１４に記載の電子透かし検出装置。
【請求項１６】
前記位相不変量はホモトピー不変量であることを特徴とする請求項１５に記載の電子透かし検出装置。
【請求項１７】
前記取得手段は、各々の前記小領域について、それぞれ、当該小領域に含まされた、前記透かしの値の成分となるベクトルを抽出し、抽出した該ベクトルから、当該小領域に係る立体角を算出し、算出した該立体角を前記基礎となる値とするものであることを特徴とする請求項１５または１６に記載の電子透かし検出装置。
【請求項１８】
前記デジタル・コンテンツは、静止画データ若しくは動画像データ又は音声データを含むものであることを特徴とする請求項１ないし１７に記載の電子透かし検出装置。
【請求項１９】
対象となるデジタル・コンテンツから該コンテンツに含まされた電子透かしを検出する電子透かし検出装置における電子透かし検出方法において、
前記デジタル・コンテンツを分割して得られる複数の小領域のうちの全部又は一部の小領域の内容に基づいて、それぞれ、当該小領域に含まされた、前記透かしの値の算出の基礎となる値を取得するステップと、
取得された前記基礎となる値の分散を算出するステップと、
算出された前記分散と閾値との比較処理に基づいて、前記デジタル・コンテンツに前記電子透かしが含まされているか否かを判断するステップとを有することを特徴とする電子透かし検出方法。
【請求項２０】
対象となるデジタル・コンテンツから該コンテンツに含まされた電子透かしを検出する電子透かし検出装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムにおいて、
前記プログラムは、
前記デジタル・コンテンツを分割して得られる複数の小領域のうちの全部又は一部の小領域の内容に基づいて、それぞれ、当該小領域に含まされた、前記透かしの値の算出の基礎となる値を取得するステップと、
取得された前記基礎となる値の分散を算出するステップと、
算出された前記分散と閾値との比較処理に基づいて、前記デジタル・コンテンツに前記電子透かしが含まされているか否かを判断するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル・コンテンツから、位相不変量を利用した電子透かしを検出する電子透かし検出装置、電子透かし検出方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子透かし(digital watermarking)は、デジタル・データ化された静止画データ、動画データ、音声データ、音楽データ等のコンテンツ（デジタル・コンテンツ）に対して、コンテンツの著作権者や利用者の識別情報、著作権者の権利情報、コンテンツの利用条件、その利用時に必要な秘密情報、コピー制御情報などの情報(これらを透かし情報と呼ぶ)を、知覚が容易ではない状態となるように含ませ、後に必要に応じて透かし情報をコンテンツから検出することによって利用制御、コピー制御を含む著作権保護を行ったり、二次利用の促進を行うなどのための技術である。
【０００３】
このような透かし情報（に対応する透かし値であって知覚が容易ではない状態のもの）を含むコンテンツは、一旦流通におかれると、透かし情報を消失又は改竄させようとするユーザの意図的な攻撃によって（又はユーザが意図しなくても何らかの原因によって）、そのコンテンツの内容に改変が加えられることがあるので、電子透かしでは、たとえコンテンツの内容に改変が加えられても、これに含まれる透かし情報の消失や改竄を防ぐことができる技術が重要になる。
【０００４】
画素位置の移動を伴うＳｔｉｒＭａｒｋ攻撃や一旦アナログに戻してから再度デジタル化するＤ−Ａ−Ｄ−変換などの局所的変形に対する耐性を持った電子透かしとして、局所的な幾何学的変形の下で不変な位相不変量(topological invariant)を利用する電子透かし方式（位相電子透かし方式）がある（特許文献１参照）。この位相電子透かしは、コンテンツ生成装置側では、デジタル・コンテンツに含ませる透かし情報に対応する位相不変量に応じて、デジタル・コンテンツの内容のうち透かし情報を含ませるために供される部分を変更することによって、透かし情報を含ませたコンテンツを生成し、電子透かし検出装置側では、デジタル・コンテンツの内容のうち透かし情報を含ませるために供された部分に基づいて、該コンテンツに含まされた位相不変量を検出し、この位相不変量に対応する透かし情報を出力するものである。
【特許文献１】特許第３４３１５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電子透かし検出にあたって、対象となったコンテンツに透かし情報が含まれていなくても、該コンテンツの内容のうち透かし情報を含ませるために供されることになっている部分から、偶然、透かし情報に対応する透かし値が検出されることがある。従って、対象となるコンテンツとして、透かし情報が含まれているものと透かし情報が含まれていないものとが混在し得る場合には、対象となったコンテンツに透かし情報が含まれていないにもかかわらず、透かし情報が含まれていると誤判定されることがある（この誤判定をFalse positiveと呼ぶ）。
【０００６】
しかしながら、従来の位相電子透かし方式では、検出した透かし値（位相不変量）が、コンテンツに含まれている透かし情報に基づいて得られたものか、又はコンテンツに透かし情報が含まれていないにもかかわらず偶然得られたものかについて判別する手法が知られていない。
【０００７】
また、例えばスペクトラム拡散を用いた電子透かし方式では、相関値を用いた判別によってFalse positiveを低く抑える手法が知られているが、この手法は、スペクトラム拡散を用いた電子透かし方式に特化したものであり、この手法を位相電子透かし方式に適用することは困難である。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、位相不変量を用いた電子透かし方式において、False positiveの発生確率を低く抑えることのできる電子透かし検出装置、電子透かし検出方法及び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】
【０００９】
本発明は、対象となるデジタル・コンテンツから該コンテンツに含まされた電子透かしを検出する電子透かし検出装置において、前記デジタル・コンテンツを分割して得られる複数の小領域のうちの全部又は一部の小領域の内容に基づいて、それぞれ、当該小領域に含まされた、前記透かしの値の算出の基礎となる値を取得する取得手段と、取得された前記基礎となる値の分散を算出する手段と、算出された前記分散と閾値との比較処理に基づいて、前記デジタル・コンテンツに前記電子透かしが含まされているか否かを判断する判断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
なお、装置に係る本発明は方法に係る発明としても成立し、方法に係る本発明は装置に係る発明としても成立する。  
また、装置または方法に係る本発明は、コンピュータに当該発明に相当する手順を実行させるための（あるいはコンピュータを当該発明に相当する手段として機能させるための、あるいはコンピュータに当該発明に相当する機能を実現させるための）プログラムとしても成立し、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体としても成立する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、位相不変量を用いた電子透かし方式において、False positiveの発生確率を低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１に、本発明の実施形態に係る電子透かし検出装置が適用されるシステムの概念図を示す。
【００１４】
電子透かし埋込装置（コンテンツ生成装置）１は、処理の対象となるデジタル・コンテンツと、これに埋め込むべき透かし情報（又は透かし情報に対応する位相不変量）とを入力し、該コンテンツに含ませる透かし情報に対応する位相不変量に応じて、該コンテンツの内容のうち透かし情報を含ませるために供される部分を変更することによって、透かし情報を含ませたコンテンツを生成して出力するものである。電子透かし埋込装置１は、例えば、コンテンツ提供側のシステムに備えられ、管理される。
【００１５】
なお、位相電子透かしにおいて、対象コンテンツに含ませる透かし情報に対応する位相不変量に応じて、該対象コンテンツの内容のうち透かし情報を含ませるために供される部分を変更することを、電子透かしを埋め込むとも言う。
【００１６】
この透かし情報を含ませたコンテンツ（以下、透かし有コンテンツとも呼ぶ）と、透かし情報を含まないコンテンツ（以下、透かし無コンテンツとも呼ぶ）とが、記憶媒体や通信媒体などを媒介とした流通経路２を経て流通する。その際、流通経路２では、コンテンツに対してＳｔｉｒＭａｒｋ攻撃やＤ−Ａ−Ｄ−変換などの局所的変換がなされることがある（局所的変換は、ユーザの故意によってなされることもあるし、ユーザの故意あるいは認識なくしてなされることもある）。
【００１７】
電子透かし検出装置３は、検出の対象となるデジタル・コンテンツを入力し、まず、該コンテンツが透かし有コンテンツと透かし無コンテンツのいずれであるかを判別するために、対象となるデジタル・コンテンツの内容のうち透かし情報を含ませるために供されることになっている部分に基づいて、該コンテンツに透かし情報が含まれるか否かを判断し、そして、含まれていると判断した場合（すなわち、透かし有コンテンツであると判断した場合）には、該コンテンツの内容のうち透かし情報を含ませるために供された部分に基づいて、該コンテンツに含まされた位相不変量を検出し、この位相不変量に対応する透かし情報を出力し（その際、透かし情報が含まれている旨又は透かし有コンテンツである旨を併せて明示的に出力してもよい。）、一方、含まれていないと判断された場合（すなわち、透かし無コンテンツであると判断した場合）には、透かし情報が含まれていない旨又は透かし無コンテンツである旨）を出力するものである。電子透かし検出装置３は、例えば、コンテンツ利用時の著作権保護を目的としてユーザ側のコンテンツ利用装置に内蔵される場合や、コンテンツ提供側が流通を経たコンテンツから電子透かしを検出することを目的としてコンテンツ提供側に備えられる場合がある。
【００１８】
なお、何らかの情報から、対象コンテンツが透かし有コンテンツと透かし無コンテンツのいずれであるかが判明している場合には、判断処理を省略する、というように構成することも可能である。
【００１９】
電子透かし埋込装置１は、特許第３４３１５９３号公報に記載されたもの又はこれに相当するものを用いることができる。また、本実施形態の電子透かし検出装置３の「透かし有コンテンツから、該コンテンツに含まされた位相不変量を検出し、この位相不変量に対応する透かし情報を出力する」部分については、特許第３４３１５９３号公報に記載されたもの又はこれに相当するものを用いることができる。なお、この場合、対象コンテンツが、電子透かし埋込装置１で生成された透かし有コンテンツの場合、流通経路２においてコンテンツに対してＳｔｉｒＭａｒｋ攻撃やＤ−Ａ−Ｄ−変換などがなされても、電子透かし検出装置３は、透かし情報を正しく検出することができる。
【００２０】
本実施形態の電子透かし検出装置３の「コンテンツに透かし情報が含まれるか否かを判断する」部分については後で詳しく説明する。
【００２１】
本実施形態では、透かし有コンテンツがデジタル・コンテンツとして流通し、電子透かし検出装置３にはデジタル・コンテンツが入力される場合を想定して説明するが、例えば、透かし有コンテンツがデジタル・コンテンツとして流通し、流通過程でアナログ・コンテンツに変換されて電子透かし検出装置３に入力される場合なども、電子透かし検出装置３に、入力されたアナログ・コンテンツをデジタル・コンテンツに変換する機能を搭載することで、想定することが可能となる。
【００２２】
電子透かし埋込装置１は、ソフトウェア（プログラム）としてもハードウェアとしても実現可能である。同様に、電子透かし検出装置３は、ソフトウェア（プログラム）としてもハードウェアとしても実現可能である。  
電子透かし埋込装置１および電子透かし検出装置３をコンテンツ提供側で用いる場合には、それらを一体化して実現することも可能である。  
電子透かし検出装置３をユーザ側のコンテンツ利用装置に内蔵する場合には、ユーザにより電子透かし検出装置３に対する操作や解析あるいは攻撃などができないように安全に作り込んでおくのが望ましい。
【００２３】
なお、以下で示す構成図は、装置の機能ブロック図としても成立し、また、ソフトウェア（プログラム）の機能モジュール図あるいは手順図としても成立するものである。
【００２４】
本実施形態では、デジタル・コンテンツの一例として主に（静止）画像データを対象とした場合を例にとって説明する。もちろん、他のメディアのデータを対象とすることも可能である。なお、ＳｔｉｒＭａｒｋ攻撃やＤ−Ａ−Ｄ−変換などの局所的変形は、例えば、静止画の場合には静止画データの幾何学的変形であり、音声の場合には音声データの時間軸方向の変形である。また、動画像については、フレーム単位で処理する場合には、局所的変形は、静止画と同様にデータの幾何学的変形であり、複数フレームにわたって時間的位置を考慮して処理する場合にはデータの幾何学的変形および時間軸方向の変形（時空間的変形）である。
【００２５】
ここでは、本実施形態の具体例で用いる位相電子透かし方式について簡単に説明しておく。なお、この方式の詳細については、特許第３４３１５９３号公報で位相不変量の一例としてホモトピー不変量(homotopy invarinat)を例にとって詳しく説明されている。
【００２６】
本実施形態の具体例で用いる位相電子透かし方式は、透かし情報に対応する位相不変量を対象となるデジタル・コンテンツに含ませる（対象コンテンツから得られる位相不変量が透かし情報に対応する値になるように、対象コンテンツの内容のうち透かし情報を含ませるために供される部分を変更すること（より具体的には例えば対象画像コンテンツの特定の画素の画素値を操作することなど）によって、ＳｔｉｒＭａｒｋ攻撃やＤ−Ａ−Ｄ−変換などの局所的変形に対して耐性を持つようにしたものである。
【００２７】
位相電子透かし方式では、局所的な幾何学的変形を同相写像とみなすことで、電子透かしを位相不変量と関連付ける。この局所的な幾何学的変形に対するロバスト性を実現するために、位相的電子透かし方式では、局所的な幾何学的変形の下で不変な位相不変量（例えば、ホモトピー類）を電子透かしとして埋め込む。この考え方を、対象コンテンツが画像である場合を例にとって、図２の概念図に表す。
【００２８】
例えば、図２の２次元平面（基底空間）の左上を原点にとると、ホモトピー類ｎ＝１の場合には、該画像の外周（端部）が図２の２次元球面（対象空間）の（０，０，１）すなわち北極にあたる部分に対応し、該画像の中心が図２の２次元球面の（０，０，−１）すなわち南極にあたる部分に対応し、その間は、連続的に対応することになる。すなわち、基底空間での赤道周りでの１周が、対象空間での赤道周りでの１周に対応する。ホモトピー類ｎ＝−１の場合にも、同様であるが、対象空間での赤道周りでの１周が、ｎ＝１の場合に比べて逆回りになる。また、ｎ＝２または−２の場合には、基底空間での赤道周りでの１周が、対象空間での赤道周りでの２周に対応する。すなわち、基底空間での赤道周りでの１周が、対象空間での赤道周りでの何周に対応するかを示す整数値（周回方向も考慮した値）が、位相不変量である。
【００２９】
対象コンテンツを画像コンテンツとし、位相不変量としてホモトピー類を用いた場合、具体的には例えば、画像の幅をＷ、画像の高さをＨとして、対象となるコンテンツ画像を図３のように縦Ｈ個×横Ｗ個（Ｈ×Ｗは複数）の小領域ブロックに分割し（各小領域ブロックは１画素又は複数画素からなる）、画像の左上の画素を(x,y)=(0,0)、透かし情報に対応する透かし値（位相不変量の値）をｎとし、  
θ=2arctan[2/|tan2(π/2)(x/W-1/2)+ tan2(π/2)×(y/H-1/2)|]      （式１）  
cosφ=tan2(π/2)×(x/W-1/2)/|tan2(π/2)×(x/W-1/2)+tan2(π/2)×(y/H-1/2)|  （式２）  
sinφ=tan2(π/2)×(y/H-1/2)/|tan2(π/2)×(x/W-1/2)+ tan2(π/2)×(y/H-1/2)|  （式３）  
とすると、  
(X,Y,Z)=(sinθ cos nφ, sinθ sin nφ, cosθ)  （式４）  
とするホモトピー類に属する関数が得られる。
【００３０】
電子透かし埋込装置側では、この関数を、対象となる画像に埋め込む。すなわち、例えば、対象となる画像における図３の各小領域ブロックに、この関数の値として与えられる、当該小領域ブロックに対する透かし成分となるベクトルff（ｘ，ｙ）＝（Ｘxy，Ｙxy，Ｚxy）を含ませるように、当該小領域ブロックの所定の画素の値の変更を行う。その際、例えば、画像の全領域を用いる方法の他に、画像の一部の領域（例えば、画像の中央部分）のみを用いる方法などがあり、あるいは、画素値の全ビットを用いる方法の他に、画素値の一部のビット（例えば、特定の中間のビットプレーンの領域）のみを用いる方法などあるが、詳しくは特許第３４３１５９３号公報に開示されている。
【００３１】
これに対して、電子透かし検出側では、まず、対象となる画像を電子透かし埋め込み時と同様の方法で複数の小領域ブロックに分割し（図３の例の場合、縦Ｈ個×横Ｗ個の小領域ブロックに分割し）、各小領域ブロックから、透かし成分となるベクトルff（ｘ，ｙ）＝（Ｘxy，Ｙxy，Ｚxy）を抽出する。
【００３２】
次に、以下の式より各小領域ブロックから立体角を計算する。  
各小領域ブロックの立体角は、  
ff(ｘ，ｙ)・（△x ff(ｘ，ｙ)×△y ff(ｘ，ｙ))  （式５）  
で求められる。  
ここで、×は外積を・は内積を表しており、  
ｘ≠Ｗ−１のとき  ：  △x ff(ｘ，ｙ)＝ff(ｘ＋１，ｙ)−ff(ｘ，ｙ)  （式6-1）  
ｘ＝Ｗ−１のとき  ：  △x ff(ｘ，ｙ)＝ff(０，ｙ)−ff(Ｗ−１，ｙ)  （式6-2）  
ｙ≠Ｈ−１のとき  ：  △y ff(ｘ，ｙ)＝ff(ｘ，ｙ＋１)−ff(ｘ，ｙ)  （式7-1）  
ｙ＝Ｈ−１のとき  ：  △y ff(ｘ，ｙ)＝ff(ｘ，０)−ff(ｘ，Ｈ−１)  （式7-2）  
である。
【００３３】
この総和ΣH ΣW ff(ｘ，ｙ)・(△x ff(ｘ，ｙ)×△y ff(ｘ，ｙ))を計算し、これが単位球何周分あるかを（１／４π）ΣH ΣW ff(ｘ，ｙ)・(△x ff(ｘ，ｙ)×△y ff(ｘ，ｙ))により求め、この値を、四捨五入などの丸め込み処理を行って整数値化することで、透かし値（位相不変量の値）を得る。
【００３４】
そして、この透かし値を、これに対応する電子透かし情報に変換して出力する。
【００３５】
さて、以下では、本実施形態の電子透かし検出装置３の「コンテンツに透かし情報が含まれるか否かを判断する」部分を中心に詳しく説明する。
【００３６】
具体例としては、対象となるデジタル・コンテンツは、画像データであるものとする。
【００３７】
まず、この判断手法の基本概念を説明する。
【００３８】
位相不変量を用いた位相電子透かし方式では、位相不変量を含ませるための関数に従って、対象となるデジタル・コンテンツにおける空間的およびまたは時間的な位置で定義される基底空間から、対象空間へのマッピングを行う。そして、透かし値（すなわち、位相不変量）は、対象空間上の透かし成分をもとにして求めることができる。
【００３９】
例えば、上記したように、２次元平面（例えば対象となる画像の２次元平面）から２次元球面（例えば上記の関数値が与える２次元球面）へとマッピングされ（図２参照）、透かし値（すなわち、位相不変量）は、この２次元球面上の立体角を計算することで得られる。
【００４０】
ところで、対象としたコンテンツが、透かし有コンテンツである場合、例えば、コンテンツ画像を複数の小領域ブロックに分割し、各小領域ブロックから透かし成分を抽出し、立体角を求めると、各小領域ブロックから得られる立体角は非常に近い値を持つ（図４参照）。これに対して、対象としたコンテンツが、透かし無コンテンツである場合、同様の処理を行っても、各小領域ブロックから得られる立体角はまちまちの値となる（図５参照）。
【００４１】
本実施形態では、この透かし有コンテンツと透かし無コンテンツとの間に見られる相違を、False positiveの判定に用いる。
【００４２】
具体的には、例えば、対象コンテンツを形成する小領域ブロックの全部又は一部につき、立体角を求め、次いで、それら立体角の分散を求め、この分散が或る閾値以下であれば、対象コンテンツには電子透かしが含まれているものと判断し、この分散が或る閾値を越えていれば、対象コンテンツには電子透かしが含まれていないものと判断する。
【００４３】
次に、本実施形態に係る電子透かし検出装置３の一構成例について説明する。
【００４４】
図６に、本実施形態に係る電子透かし検出装置３の一構成例を示す。
【００４５】
図６に示されるように、本電子透かし検出装置３は、画像分割部３１、透かし成分抽出部３２、立体角計算部３３、分散計算部３４、閾値判定部３５、立体角総和計算部３６、透かし値計算部３７を備えている。
【００４６】
本電子透かし検出装置３は、概略的には、対象コンテンツに電子透かしが含まれているか否かの判断と、対象コンテンツに電子透かしが含まれている場合におけるその検出とを、これまで説明したようにして行うものである。
【００４７】
図７に、本構成例の電子透かし検出装置３の処理手順の一例を示す。
【００４８】
画像分割部３１は、対象となるデジタル・コンテンツの画像を、複数の小領域ブロックに分割する（ステップＳ１）。
【００４９】
透かし成分抽出部３２は、対象の画像から得られる小領域ブロックの全て（又は一部）を対象として、各小領域ブロックからそれぞれ透かし成分を抽出する（ステップＳ２）。
【００５０】
立体角計算部３３は、対象小領域ブロックごとに、抽出した透かし成分をもとに立体角を計算する（ステップＳ３）。
【００５１】
分散計算部３４は、対象小領域ブロックからそれぞれ得られた立体角の分散を計算する（ステップＳ４）。
【００５２】
閾値判定部３５は、得られた分散と、判断基準となる或る閾値とを比較し、分散が閾値以下であれば、対象コンテンツには電子透かしが含まれているものと判断し、分散が或る閾値を越えていれば、対象コンテンツには電子透かしが含まれていないものと判断する（ステップＳ５）。
【００５３】
電子透かしが含まれていると判断された場合には、立体角総和計算部３６と透かし値計算部３７の処理は行わずに、その旨を示す情報を出力する。
【００５４】
電子透かしが含まれていると判断された場合には、立体角総和計算部３６は、対象の画像から得られる全ての小領域ブロックの立体角の総和を計算する（ステップＳ６）。
【００５５】
ただし、ステップＳ２，Ｓ３で、対象の画像から得られる全ての小領域ブロックのうちの一部のみを対象とする場合（画像全域を対象としない場合）には、ステップＳ６に先立って、対象としなかった残りの対象小領域ブロックのそれぞれについて、透かし成分抽出部３２により、透かし成分を抽出し、立体角計算部３３により、立体角を計算する。
【００５６】
なお、分散の計算のために、対象の画像から得られる全ての小領域ブロックのうちの一部のみを用いる場合（画像全域を対象としない場合）であっても、透かし成分抽出部３２により、全ての小領域ブロックについて透かし成分を抽出しておき、必要時に、体角計算部３３により、必要な小領域ブロックについて立体角の計算を行うようにしてもよいし、透かし成分抽出部３２及び体角計算部３３により、全ての小領域ブロックについて立体角の計算まで済ませておくようにしてもよい。
【００５７】
透かし値計算部３７は、得られた立体角の総和に対して、四捨五入などの丸め処理を行って得られた整数値を、透かし値（すなわち、位相不変量の値）として出力する（ステップＳ７）。
【００５８】
本構成例によれば、位相不変量を用いた電子透かし方式において、電子透かしが埋め込まれていないにもかかわらず、電子透かしが含まれていると誤判定して、偶然得られた透かし値を出力してしまう割合を低く抑えることができる。
【００５９】
ところで、電子透かしが含まれていない自然画では、ほとんどのものについて、分散が大きくなる傾向にあるが、人工画像では、電子透かしが含まれていなくても、上記の立体角の分散が非常に小さくなることがある。ただし、該分散が非常に小さくなる人工画像では、透かし値として０が検出されるという特徴がある。そこで、このようなコンテンツが対象になり得る場合には、コンテンツに透かし値（位相不変量の値）として“０”を埋め込まないという方法を用いることで対処することができる。この方法で対処する場合には、電子透かし検出装置では、透かし値計算部３７において、透かし値として０が検出された場合には、電子透かしが含まれていないものとみなせばよい。図８に、このための処理（ステップＳ８）を図７の手順例に加えたものを示す。これによって、上記のようなコンテンツが対象になり得る場合には、誤検出の割合をより低減することができる。
【００６０】
なお、図７及び図８の例では、立体角総和計算部３６が立体角の分散を計算する過程で立体角の総和を計算するので、分散の計算のために、対象の画像から得られる全ての小領域ブロックを用いる場合（画像全域を対象とする場合）には、ここで計算した総和を保存しておき、立体角総和計算部３６及びステップＳ６をそれぞれ図６及び図７又は図８の例から省略することも可能である。
【００６１】
また、図７及び図８の例では、対象コンテンツから得られた透かし値（すなわち、位相不変量の値）をそのまま出力しているが、透かし値を、これに対応する透かし情報に変換して、この透かし情報（又は透かし値及び透かし情報）を出力するようにしてもよい。
【００６２】
また、閾値は、ユーザ等が適宜設定できるようにしてもよい。
【００６３】
次に、本実施形態に係る電子透かし検出装置３の他の構成例について説明する。
【００６４】
図９に、本実施形態に係る電子透かし検出装置３の他の構成例を示す。
【００６５】
図９に示されるように、本電子透かし検出装置３は、図６の構成例に、分割領域選択部３８と領域判定部３９を付加したものである。
【００６６】
本構成例の図６で説明した構成例との相違いは、図６で説明した構成例では、分散の計算対象とする小領域ブロックが固定されているのに対して、本構成例では、まず、一部の小領域ブロックのみを分散の計算対象として簡易判定を行い、簡易判定で識別できない対象コンテンツについては、逐次、計算対象とする小領域ブロックを増やして再度判定を行っていく。
【００６７】
図１０に、本構成例の電子透かし検出装置３の処理手順の一例を示す。
【００６８】
画像分割部３１は、対象となるデジタル・コンテンツたる画像を、複数の小領域ブロックに分割する（ステップＳ１１）。
【００６９】
透かし成分抽出部３２は、対象の画像から得られる小領域ブロックの全てを対象として、各小領域ブロックからそれぞれ透かし成分を抽出する（ステップＳ１２）。
【００７０】
立体角計算部３３は、各小領域ブロックについて、抽出した透かし成分をもとに立体角を計算する（ステップＳ１３）。
【００７１】
分割領域選択部３８は、分散を計算する対象とすべき複数の小領域ブロックを選択する（ステップＳ１４）。
【００７２】
この選択の方法には種々の方法があるが、例えば、対象となるコンテンツ画像から得られる全小領域ブロックのうち、予め定められた個数もしくは予め定められた比率（比率＝選択した小領域ブロック数／全小領域ブロック数）またはランダムな個数の小領域ブロックをランダムに選択する方法、あるいは、対象となるコンテンツ画像の一定の条件を満たす小領域ブロックの纏まりごとに（例えば、面積を一定とする小領域ブロック群ごとに、あるいは、画素数を一定とする小領域ブロック群ごとに、あるいは、一定の個数の小領域ブロック群ごとに）、１つずつの小領域ブロックの割合で選択する方法といったものが考えられる。なお、１つの一定の条件を満たす領域から１つの小領域ブロックを選択する方法にも、該領域に包含される複数の小領域ブロックからランダムに選択する方法、該領域に包含される複数の小領域ブロックのうちで予め定められた位置関係（例えば該領域の中央）にある小領域ブロックを選択するなど、種々の方法がある。
【００７３】
なお、ステップＳ１７からステップＳ１４に戻ってくるごとに、分割領域選択部３８は、選択すべき小領域ブロックの個数を増加させていく。各回における個数の増加のさせ方も、同じ個数ずつ増加させる方法や、増加させる個数を変化させる（例えば、ステップＳ１７から戻ってくるごとにより多く増加させる）方法など、種々の方法がある。また、初期的な選択数と、ステップＳ１７から戻ってきたときに増加させる選択数との関係についても、前者と後者を同じにする方法や、前者と後者を同じにしない方法（例えば、ステップＳ１７から戻ってきたときに増加させる選択数を、初期的な選択数より小さくする）など、種々の方法がある。
【００７４】
分散計算部３４は、選択された小領域ブロックを対象として、それらの立体角の分散を計算する（ステップＳ１５）。
【００７５】
立体角の分散の計算の仕方には種々のアルゴリズムがあるが、どのようなものを用いても構わない。なお、本構成例では、ステップＳ１５が繰り返されるごとに、立体角のサンプル数が増加していくので、前回のステップＳ１５で用いたデータを利用できるアルゴリズムを用いると効率的である。例えば、立体角の分散V＝（Σsｉ）2／T−Σ（sｉ／T）2で計算するアルゴリズム（ここで、sｉはｉ番目のサンプルの立体角、Tは当該回におけるサンプル数）では、Σsｉ2、Σ（sｉ）2を保持しておくようにすれば、それらの前回の値を利用することができる。
【００７６】
次に、閾値判定部３５において、閾値判定を行う。
【００７７】
ここで、本構成例では、Ａ＜Ｃ＜Ｂの関係にある３つの閾値Ａ，Ｂ，Ｃを用いる。閾値Ｃは、標準の閾値Ｃであり、これを中心として、電子透かしが含まれていることが十分に判別できる閾値Ａと、電子透かしが含まれていないことが十分に判別できる閾値Ｂとを用意する。
【００７８】
なお、閾値は、ユーザ等が適宜設定できるようにしてもよいが、処理中は固定されるものとする。
【００７９】
閾値判定部３５は、まず、今回対象となっている小領域ブロックから得られた分散と閾値Ａとを比較し、分散≦閾値Ａであれば、電子透かしが埋め込まれている可能性が極めて高いと判断して、透かし値を求めるために、ステップＳ１９へと進み、閾値Ｂ＜分散であれば、電子透かしが埋め込まれていない可能性が極めて高いと判断して、その旨を示す情報を出力し、閾値Ａ＜分散≦閾値Ｂであれば、分散の計算対象を増やして処理をやり直すために、ステップＳ１７へと進む（ステップＳ１６）。
【００８０】
ステップＳ１７では、領域判定部３９により、分散を計算する対象として選択された小領域ブロックが、対象となるコンテンツ画像の全域にわたっているか否かの判定を行い、全域にわたっているならば、これ以上、分散計算対象を増やせないので、閾値Ｃとの比較を行うために、ステップＳ１８へ進み、全域にわたっていなければ、分散計算対象を増やすため、ステップＳ１４へと戻る。
【００８１】
ステップＳ１８では、閾値判定部３５により、分散と標準の閾値Ｃとを比較し、分散≦閾値Ｃであれば、電子透かしが埋め込まれていると判断して、透かし値を求めるために、ステップＳ１９へと進み、閾値Ｃ＜分散であれば、電子透かしが埋め込まれていないと判断して、その旨を示す情報を出力する。
【００８２】
ステップＳ１６で電子透かしが埋め込まれている可能性が極めて高いと判断された場合またはステップＳ１８で電子透かしが埋め込まれていると判断された場合には、ステップＳ１９において、立体角総和計算部３６は、対象の画像から得られる全ての小領域ブロックの立体角の総和を計算する。
【００８３】
ステップＳ２０では、透かし値計算部３７は、得られた立体角の総和に対して、四捨五入などの丸め処理を行って得られた整数値を、透かし値（すなわち、位相不変量の値）として出力する。
【００８４】
本構成例によれば、位相不変量を用いた電子透かし方式において、電子透かしが埋め込まれていないにもかかわらず、電子透かしが含まれていると誤判定して、偶然得られた透かし値を出力してしまう割合を低く抑えることができるとともに、誤判定の確率を上げることなく分散を計算する時間を短縮することができる。これは、電子透かしを含まないコンテンツが多く入力される場合には特に有効である。
【００８５】
なお、本構成例においても、図８を参照しながら説明したように、透かし値として０を用いないものとし、電子透かし検出装置では、透かし値計算部３７において、透かし値として０が検出された場合には、電子透かしが含まれていないものとみなすようにして、誤検出の割合をより低減するようにしてもよい。
【００８６】
また、図１０の手順例では、閾値は固定値としていたが、図１１の手順例に示すように、図１０の手順例に対して閾値を設定する処理（ステップＳ２１）を加えて、（ステップＳ２０が繰り返されることによって）分散を計算する対象とする小領域ブロックの個数が増加するにつれ、閾値Ａ、閾値Ｂともに、標準の閾値Ｃに近づいていくようにするために、閾値調整部（図示せず）は、ステップＳ２１が繰り返して実行されるごとに、閾値Ａを徐々に増加させ、閾値Ｂを徐々に減少させるように調整していくようにしてもよい。
【００８７】
また、図１０及び図１１の例では、透かし成分抽出部３２及び立体角計算部３３は、対象の画像から得られる小領域ブロックの全てを対象として、それぞれ、透かし成分の抽出及び立体角の計算を行ったが、その代わりに、図１０又は図１１において、ステップＳ１４の分割領域選択部３８による分散計算対象とすべき複数の小領域ブロックの選択を、ステップＳ１３の体角計算部３３による立体角の計算の前に移動させ、ステップＳ１３では、体角計算部３３は、対象となった小領域ブロックについてのみ立体角を計算するようにしてもよいし、ステップＳ１４を、ステップＳ１２の透かし成分抽出部３２による透かし成分の抽出の前に移動させ、ステップＳ１２，Ｓ１３では、透かし成分抽出部３２及び体角計算部３３は、それぞれ、対象となった小領域ブロックについてのみ、透かし成分の抽出及び立体角の計算を行うようにしてもよい。
【００８８】
また、図９〜図１１の例では、対象コンテンツから得られた透かし値（すなわち、位相不変量の値）をそのまま出力しているが、透かし値を、これに対応する透かし情報に変換して、この透かし情報（又は透かし値及び透かし情報）を出力するようにしてもよい。
【００８９】
以下では、対象コンテンツから得られた立体角の分散と比較する閾値の設定について説明する。
【００９０】
図１２は、様々な種類の画像サンプルを数多くとったときの透かし有コンテンツから得られる「分散」とその分散が得られるサンプルの「頻度」との関係と、透かし無コンテンツから得られる「分散」とその分散が得られるサンプルの「頻度」との関係とを経験的に予測したものである。このとき、False positiveの割合は、分散軸（横軸）と透かしなし（透かし無コンテンツ）の実線と閾値とで囲まれた部分（透かしなしの頻度分布の左側の裾の部分）の面積で表される。図１２から明らかなように、閾値を低く設定するとFalse positiveの割合は低くなり、高く設定するとFalse positiveの割合は高くなる。
【００９１】
ところで、電子透かしが含まれているにもかかわらず、電子透かしが埋め込まれていないと判断されるFalse negativeというものがある。False negativeの割合は、分散軸（横軸）と透かしあり（透かし有コンテンツ）の破線と閾値とで囲まれた部分（透かしありの頻度分布の右側の裾の部分）の面積で表される。
【００９２】
図１２において閾値Ａのケースと閾値Bのケースとを比較すると分かるように、False positiveの割合を低く抑えようと閾値を（Ａのように）低く設定すると、False negativeの割合は高くなり、False negativeの割合を低く抑えようと閾値を（Ｂのように）高く設定すると、False positive の割合は高くなる。一般に、False positiveとFalse negativeは互いにトレードオフの関係にあり、単一の方法で両方を０に近づけることは難しい。
【００９３】
電子透かしが含まれていることを厳密に検出できなくてもよいが、電子透かしが含まれていないことは確実に判定したい場合には、閾値を低めに設定するのが好ましい。逆に、電子透かしが含まれている画像はもれなく検出したい場合には、閾値を高めに設定するのが好ましい。このように閾値は用いられるシステムの目的若しくは電子透かしの利用目的に応じて使い分けられることが好ましい。
【００９４】
例えば、次のようなコピーガードシステムに位相電子透かしを応用する場合を考える。Copy neverの電子透かしが埋め込まれた画像ファイルを検出した場合、検出器はCopy neverの情報を制御機器に渡し、制御機器はコピーを行わないようにする。また、Copy freeの信号が埋め込まれている画像又は電子透かしが埋め込まれていない画像に対しては、検出器はCopy freeの情報を制御機器に渡し、制御機器はユーザの操作に従ってコピーを行う。
【００９５】
このようなシステムにおいて、ホームビデオなど個人の趣味による映像を制御機器にかけることが多いと予想される場面においては、この制御機器における検出器の閾値を低く設定し、ユーザの利便性を高める必要がある。逆に、海賊版コンテンツが出回り、取締りを強化しなければならないような場面においては、閾値を高く設定する必要がある。
【００９６】
また、画像の持つ特徴に応じて閾値を調整することも可能である。電子透かしの埋め込みの有無にかかわらず、画像の傾向として分散が大きくなるものは閾値を高くし、分散が小さくなるものは閾値を小さく設定するなど、閾値を適応的に変化させ、判定精度を向上させることも可能である。
【００９７】
なお、閾値の調整は、ユーザ等がマニュアルで行う方法も、システムが自動的に行う方法も可能である。前者の場合には、例えば、ユーザが、対象となったコンテンツの特性を考慮して、適当なタイミングで閾値を調整するようにしてもよい。後者の場合には、例えば、対象となったコンテンツに埋め込まれている、当該コンテンツの特徴を識別可能な情報に基づいて、当該コンテンツの特徴を取得したり、あるいは、当該コンテンツを解析することによって、当該コンテンツの特徴を求めたりしてから、該特徴に対応する閾値を、変換関数や変換テーブルなどから求めて、求めた閾値を設定するようにしてもよい。
【００９８】
このように、単一の閾値を用いるのではなく、要求するシステムや画像の特徴などに応じて閾値を変化させるようにしてもよい。これらを適応的に組み合わせることにより、精度の高い要求に沿った判定を行うことが可能となる。
【００９９】
また、本実施形態の判定方式と、他の判定方式と組み合わせることにより、より精度の高い判定を行うことも可能である。例えば、本実施形態の判定方式でFalse positiveの判定を厳密に行い、他の方式でFalse negativeの判定を厳密に行うようにすれば、検出精度を高めることができる。
【０１００】
なお、本実施形態では、対象コンテンツの画像を複数に分割して得られる小領域ブロックの全てを電子透かしの埋め込みに用いる場合を想定して説明したが、画像の一部の領域のみを電子透かしの埋め込みに用いる方法（例えば、画像の周辺部への埋め込みは行わず、画像の中央部分のみを電子透かしの埋め込みに用いる方法）もあり、この方法の場合には、画像の領域のうち、電子透かしの埋め込みに用いる領域を、処理の対象とすればよい。
【０１０１】
また、本実施形態では、デジタル・コンテンツの一例として（静止）画像データを対象とした場合を例にとって説明したが、もちろん、他のメディアのデータを対象とすることも可能である。
【０１０２】
また、本実施形態では、位相不変量を用いた位相電子透かし方式を想定して説明したが、コンテンツから得られる電子透かし成分又はこれをもとに得られる値に基づいて透かし値を求めるものであって、かつ、コンテンツから得られる透かし成分又はこれをもとに得られる値の全部又は一部の分散が、透かし有コンテンツと透かし無コンテンツとで相違するような、他の電子透かし方式でも実施可能である。
【０１０３】
なお、以上の各機能は、ソフトウェアとして記述し適当な機構をもったコンピュータに処理させても実現可能である。  
また、本実施形態は、コンピュータに所定の手順を実行させるための、あるいはコンピュータを所定の手段として機能させるための、あるいはコンピュータに所定の機能を実現させるためのプログラムとして実施することもできる。加えて該プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体として実施することもできる。
【０１０４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子透かし検出装置が適用されるシステムについて説明するための図
【図２】位相電子透かし方式について説明するための図
【図３】対象となるコンテンツ画像の複数の小領域ブロックへの分割について説明するための図
【図４】対象となるコンテンツに電子透かしが埋め込まれている場合について説明するための図
【図５】対象となるコンテンツに電子透かしが埋め込まれていない場合について説明するための図
【図６】同実施形態に係る電子透かし検出装置の一構成例を示す図
【図７】同構成例の電子透かし検出装置の処理手順の一例を示すフローチャート
【図８】同構成例の電子透かし検出装置の処理手順の他の例を示すフローチャート
【図９】同実施形態に係る電子透かし検出装置の他の構成例を示す図
【図１０】同構成例の電子透かし検出装置の処理手順の一例を示すフローチャート
【図１１】同構成例の電子透かし検出装置の処理手順の他の例を示すフローチャート
【図１２】閾値について説明するための図
【符号の説明】
【０１０６】
１…電子透かし埋込装置、２…流通経路、３…電子透かし検出装置、３１…画像分割部、３２…透かし成分抽出部、３３…立体角計算部、３４…分散計算部、３５…閾値判定部、３６…立体角総和計算部、３７…透かし値計算部、３８…分割領域選択部、３９…領域判定部
【図１】
2006140828.tif 000003
【図２】
2006140828.tif 000004
【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】
2006140828.tif 000009
【図８】
2006140828.tif 000010
【図９】
2006140828.tif 000011
【図１０】
2006140828.tif 000012
【図１１】
2006140828.tif 000013
【図１２】
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