(57)【要約】【課題】透かし埋め込みによる文書画像の画質低下を抑えることが可能な透かし埋め込み装置を提供する。【解決手段】入力画像に所定の埋め込み情報を表す透かしパターンを埋め込む透かし埋め込み装置であって、入力画像上において、埋め込み情報を符号化した符号の各々に対応する透かしパターンが配置される透かし領域を決定する透かし領域決定部１１０と、透かし領域の入力画像に基づいて、符号の各々に対応付けられる透かしパターンを決定する透かしパターン決定部１２０と、符号と透かしパターンとの対応付けに基づいて透かしパターンを透かし領域に配置し、入力画像に埋め込む透かし埋め込み部１３０と、を備えることを特徴とする、透かし埋め込み装置１００が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像に所定の埋め込み情報を表す透かしパターンを埋め込む透かし埋め込み装置であって、
入力画像上において、埋め込み情報を符号化した符号の各々に対応する透かしパターンが配置される透かし領域を決定する透かし領域決定部と、
前記透かし領域の前記入力画像に基づいて、前記符号の各々に対応付けられる前記透かしパターンを決定する透かしパターン決定部と、
前記符号と前記透かしパターンとの対応付けに基づいて前記透かしパターンを前記透かし領域に配置し、前記入力画像に埋め込む透かし埋め込み部と、
を備えることを特徴とする、透かし埋め込み装置。
【請求項２】
前記透かしパターン決定部は、
前記符号の元数以上の前記透かしパターンを生成する透かしパターン生成部と、
前記透かし領域の前記入力画像と、生成された前記透かしパターンの各々との相関値を測定する相関測定部と、
前記相関値に基づいて、前記透かしパターン生成部によって生成された前記透かしパターンの中から各符号に対応する前記透かしパターンを選択して割り当てる透かしパターン割当部と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の透かし埋め込み装置。
【請求項３】
前記透かしパターン割当部は、全ての前記透かし領域の前記相関値の和が最大となる前記透かしパターンと前記符号との組み合わせに基づいて、前記透かしパターンを割り当てることを特徴とする、請求項２に記載の透かし埋め込み装置。
【請求項４】
前記透かしパターン決定部は、
前記透かしパターン割当部による割り当ての結果、前記透かし領域の前記入力画像と、前記透かし領域に配置される前記符号に対応する前記透かしパターンとの相関値が低い場合に、前記透かし領域に配置される前記透かしパターンを変更する透かしパターン変更部をさらに含むことを特徴とする、請求項２または３のいずれかに記載の透かし埋め込み装置。
【請求項５】
前記透かしパターン変更部は、前記透かしパターンの読み取り時の符号誤り許容値に基づいて、変更される前記透かしパターンの数に上限を設けることを特徴とする、請求項４に記載の透かし埋め込み装置。
【請求項６】
前記透かしパターン変更部は、変更される前記透かしパターンの代わりに何も埋め込まないことを特徴とする、請求項４または５のいずれかに記載の透かし埋め込み装置。
【請求項７】
前記透かしパターン決定部は、
前記透かし領域の前記入力画像の画像特徴に基づいて前記透かし領域に配置される前記符号に対応する前記透かしパターンを生成する透かしパターン生成部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の透かし埋め込み装置。
【請求項８】
前記透かしパターン決定部は、
前記透かし領域における前記入力画像の画像特徴を、前記透かし領域に配置される前記符号毎に集計する画像特徴集計部と、
集計された前記画像特徴から、各符号に対応する前記透かしパターンの特徴量を算出するパターン特徴算出部と、
をさらに含み、
前記透かしパターン生成部は、前記パターン特徴算出部によって算出された前記特徴量に基づいて前記透かしパターンを生成することを特徴とする、請求項７に記載の透かし埋め込み装置。
【請求項９】
前記パターン特徴算出部は、
前記各符号に対応する前記透かしパターンの特徴量が、前記符号間で一定以上の差を持つように前記特徴量を補正することを特徴とする、請求項８に記載の透かし埋め込み装置。
【請求項１０】
前記透かしパターン生成部は、同一の前記符号に対し、前記透かし領域における前記入力画像に応じて異なる透かしパターンを生成することを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載の透かし埋め込み装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷媒体上に透かしを埋め込むために用いられる透かし埋め込み装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子データに任意の情報を埋め込む「電子透かし」技術を用いて、紙等の印刷媒体に印刷された文書に対しても、機密情報やコピー・偽造防止のための情報を埋め込む技術が考案されている。このような技術は、印刷文書にデジタル情報を付加して管理するためや、印刷文書の改ざん検知など幅広い用途に用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、文書の背景に所定の方法で画素のパターン（ドットパターン）を配置した透かし入り画像を印刷することにより、機密情報等を埋め込んだ印刷文書（透かし入り文書）を作成する方法が開示されている。透かし入り画像が印刷された透かし入り文書を受け取った側は、その文書をスキャナ等で読み取り、読み取った画像から透かし情報を検出することにより、埋め込まれている機密情報を取得する。
【０００４】
このようにして作成された透かし入り印刷文書においては、文字と透かしとが重なる部分では透かしが読み取れず、従って、その部分の情報は読み取り不可能になることがある。このような場合に対処する技術として、透かし情報に冗長性を持たせることで全体として正しい情報を読み取ることができるようにする方法がある。例えば、同一情報を表わすドットパターンを繰り返し埋め込むことによって透かし情報に冗長性を持たせている。
【０００５】
また、特許文献２には、透かし埋め込みにあたって、画質や透かしの強度を考慮して透かしのパラメータを決定する方法が開示されている。これは、透かし埋め込み時の画質の劣化及び透かし耐性を測定し、入力パラメータに従って最適な透かし強度を出力する方法である。
【０００６】
【特許文献１】特許第３６２８３１２号公報
【特許文献２】特許第３３９７１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載されたような透かしは、対象となる文書画像に重畳されて埋め込まれるため、透かしの印刷パラメータによっては印刷された文書の外観に悪影響を与える恐れがある。一方、特許文献２に開示されているような方法を用いれば、透かしの画質や品質を考慮して透かしを変化させることが可能であるが、入力される文書画像に対して透かしの強度を一律で変化させるため、画質の向上に対する効果には限界がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、透かし埋め込みによる文書画像の画質低下を抑えることが可能な、新規かつ改良された透かし埋め込み装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、入力画像に所定の埋め込み情報を表す透かしパターンを埋め込む透かし埋め込み装置であって、入力画像上において、埋め込み情報を符号化した符号の各々に対応する透かしパターンが配置される透かし領域を決定する透かし領域決定部と、透かし領域の入力画像に基づいて、符号の各々に対応付けられる透かしパターンを決定する透かしパターン決定部と、符号と透かしパターンとの対応付けに基づいて透かしパターンを透かし領域に配置し、入力画像に埋め込む透かし埋め込み部と、を備える透かし埋め込み装置が提供される。
【００１０】
かかる構成により、各透かしパターンが埋め込まれる位置の入力画像に応じて、埋め込みに用いる透かしパターンを決定することができる。これにより、透かし埋め込みによる文書画像の画質低下を抑えることが可能となる。
【００１１】
また、透かしパターン決定部は、符号の元数以上の透かしパターンを生成する透かしパターン生成部と、透かし領域の入力画像と、生成された透かしパターンの各々との相関値を測定する相関測定部と、上記相関値に基づいて、透かしパターン生成部によって生成された透かしパターンの中から各符号に対応する透かしパターンを選択して割り当てる透かしパターン割当部と、を含むようにしてもよい。これにより、予め生成された透かしパターンの中から、配置位置の入力画像に近い透かしパターンを選択して配置することが可能となり、透かし埋め込みによる画質低下を抑えることができる。
【００１２】
また、透かしパターン割当部は、全ての前記透かし領域の相関値の和が最大となる透かしパターンと符号との組み合わせに基づいて、透かしパターンを割り当てるようにしてもよい。これにより、入力画像全体に対して最も画質に対する影響が小さくなるように透かしパターンの配置を設定することができる。
【００１３】
また、透かしパターン決定部は、透かしパターン割当部による割り当ての結果、透かし領域の入力画像と、透かし領域に配置される符号に対応する透かしパターンとの相関値が低い場合に、透かし領域に配置される透かしパターンを変更する透かしパターン変更部をさらに含むようにしてもよい。これにより、入力画像の局所的な特徴に対して適合するように透かしパターンを埋め込むことが可能となる。
【００１４】
また、透かしパターン変更部は、透かしパターンの読み取り時の符号誤り許容値に基づいて、変更される透かしパターンの数に上限を設けるようにしてもよい。これにより、透かしパターンを変更した部分が透かし読み取り時に符号誤りとなっても、読み取り側で符号誤り訂正が行われ、正常に透かし読み取りができるようになる。
【００１５】
また、透かしパターン変更部は、変更される透かしパターンの代わりに何も埋め込まないようにしてもよい。あるいは、何も情報を持たないダミーパターンを埋め込むようにしてもよい。
【００１６】
また、透かしパターン決定部は、透かし領域の入力画像の画像特徴に基づいて透かし領域に配置される符号に対応する透かしパターンを生成する透かしパターン生成部を含むようにしてもよい。これにより、入力画像毎に画像特徴に応じた透かしパターンを埋め込むことが可能となり、画質低下防止に対してより高い効果を得ることができる。
【００１７】
また、透かしパターン決定部は、透かし領域における入力画像の画像特徴を、透かし領域に配置される符号毎に集計する画像特徴集計部と、集計された画像特徴から、各符号に対応する透かしパターンの特徴量を算出するパターン特徴算出部と、をさらに含み、透かしパターン生成部は、パターン特徴算出部によって算出された特徴量に基づいて透かしパターンを生成するようにしてもよい。これにより、入力画像毎にその画像との相関の高い透かしパターンを生成して埋め込むことができる。従って、より透かし埋め込み画像を入力画像に近づけることができ、画質の劣化の少ない透かし埋め込みが可能となる。
【００１８】
また、パターン特徴算出部は、各符号に対応する透かしパターンの特徴量が、符号間で一定以上の差を持つように特徴量を補正するようにしてもよい。これにより、符号毎に生成される透かしパターンの特徴量の差が明確になり、符号読み取り時に読み取りエラー等が発生しないようにすることができる。
【００１９】
また、透かしパターン生成部は、同一の符号に対し、透かし領域における入力画像に応じて異なる透かしパターンを生成するようにしてもよい。これにより、入力画像の局所的な画像特徴に応じて、より適合する透かしパターンを埋め込むことができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、透かし埋め込みによる文書画像の画質低下を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
（従来の方法における問題点）
従来より、透かし埋め込みにおいて、文字と透かしとが重なる部分の透かしが読み取れなくなることを防止するための方法として、例えば、同一情報を表わすドットパターンを繰り返し埋め込んで透かし情報に冗長性を持たせる方法等が考案されている。一方、文書背景の広範囲に網掛け等がされている場合や、写真やイラストが大きく入っている場合には、透かし情報の持つ冗長性を超えて情報が壊れてしまうことがあり、十分に読み取り可能な透かしを埋め込むことが困難な場合がある。
【００２３】
このような場合に対処する技術として、特願２００５−３２６３７１（以下、特許文献３という）に記載された方法がある。この方法によれば、文書画像上の網掛けを検出し、検出した網掛けを同じ画素密度をもつ透かしドットパターンに置き換えることによって、網掛けが広範囲に及ぶ文書であっても読み取り可能な透かしを埋め込むことができる。具体的には、網掛けの点を検出し、点の周期性を測定することで網掛けの画素密度を測定し、それと同じ画素密度を持つ透かしパターンで網掛けを置き換える。
【００２４】
上記特許文献３の方法では、網掛けの置き換えに用いられるのは情報を持った透かしドットパターンであるため、元の網掛けパターンよりも単位サイズが大きく、さらに、情報を保持するためにパターン中のドット密度が局所的に偏在している。この現象は、濃度の濃い部分で特に顕著である。透かしの埋め込みによって文書画像の外観に悪影響を与える恐れがあることは、既に述べた通りであるが、特許文献３の方法を用いた場合、入力画像の濃度の濃い部分や微細な描画がされている部分の再現性がさらに悪化し、画質が低下する場合がある。
【００２５】
本発明は、上記のような場合においても、入力画像の画質低下を抑える効果を得られる方法を提供するものである。本発明では、入力画像の透かし埋め込み位置における画像特徴に適した透かしパターンを選択あるいは生成することで、透かし埋め込みによる画質の低下を抑える方法を提供する。また、透かしパターンを対応する透かし符号単位で変更することにより、入力画像の局所的な特徴により適合する透かしパターンを埋め込むことを可能にする。
【００２６】
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態にかかる透かし埋め込み装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる透かし埋め込み装置１００の概略構成を示すブロック図である。
【００２７】
（透かし埋め込み装置１００）
本実施形態にかかる透かし埋め込み装置１００は、図１に示すように、透かし領域決定部１１０と、透かしパターン決定部１２０と、透かし埋め込み部１３０とにより構成される。また、透かしパターン決定部１２０は、さらに、透かしパターン生成部１２１と、相関測定部１２２と、透かしパターン割当部１２３とを含んで構成される。
【００２８】
本実施形態にかかる透かし埋め込み装置１００は、作成された透かしパターンと入力画像上の符号配置位置の画像との相関を測定し、測定された相関値に応じて入力画像上に配置される符号に対応する透かしパターンを選択することを特徴とする。以下、図１を参照して、透かし埋め込み装置１００の各部について説明する。
【００２９】
（入力画像１０）
入力画像１０は、文書が紙に印刷された状態を表示した画像であって、透かしが埋め込まれる画像データである。ここでは、入力画像１０は、白黒の二値画像であるものとして説明するが、カラーの多値画像であってもよい。以下の説明において、「輝度レベル」と記載する箇所を「色情報及び輝度レベル」と読み替えることにより、カラー画像の場合にも適用可能である。
【００３０】
（埋め込み情報２０）
埋め込み情報２０は、入力画像１０に埋め込まれる機密情報や改ざん検出等に用いられる情報であり、文字や音声等の各種データがＮ元符号に変換されたものである。Ｎは１以上の任意の整数であるが、本実施形態では、Ｎ＝４とし、埋め込み情報２０は、Ｃ０〜Ｃ３の４つの符号により符号化されたものとして説明する。また、埋め込み情報２０は、誤り耐性を考慮して冗長化されて符号化されてもよい。
【００３１】
（透かし領域決定部１１０）
透かし領域決定部１１０は、Ｎ元符号化された埋め込み情報２０の符号列を入力画像１０上に配置したときの、各符号に対応する透かしパターンの配置位置を決定する機能部である。透かし領域決定部１１０の処理について図２を参照して説明する。図２は、透かし領域決定部１１０により行われる処理を説明するための説明図である。
【００３２】
まず、透かし領域決定部１１０は、図２に示す入力画像１０ａのように、入力画像上の透かし埋め込み開始位置Ｘ（透かし埋め込み開始座標点）を基準として、入力画像１０を透かしパターン１つ当りの大きさの領域に分割する。透かし埋め込み開始位置が、入力画像の原点座標ではなく、オフセット座標を持っている場合には、オフセット座標値を開始位置として領域を分割する。
【００３３】
次に、図２の入力画像１０ｂに示すように、Ｎ元符号化された埋め込み情報２０を表す符号列の各符号を、分割された各領域（以下、透かし領域という）に割り当てる。ここで、埋め込み情報２０は、入力画像１０を透かしパターンの大きさで分割してできたマトリクスとして入力画像１０上に配置されるものと考えることができる。これにより、各透かし領域に対応する符号が求められる。
【００３４】
（透かしパターン決定部１２０）
透かしパターン決定部１２０は、上述したように、透かしパターン生成部１２１と、相関測定部１２２と、透かしパターン割当部１２３とを含んで構成され、Ｃ０〜Ｃ３の各符号に対応する透かしパターンを決定する機能部である。ここで、図３及び図４は、透かしパターン決定部１２０により行われる処理を説明するための説明図である。以下、図３及び図４を参照しながら、透かしパターン決定部１２０の各部について説明する。
【００３５】
（透かしパターン生成部１２１）
透かしパターン生成部１２１は、埋め込み情報を符号化するために用いられるＮ元符号を表すＮ個以上の透かしパターンを生成する機能部である。本実施形態においては、図３に示すような４つの透かしパターンＳ０〜Ｓ３が生成されるものとする。透かしパターンは、例えば、上述の特許文献１（特許第３６２８３１２号公報）に記載の技術を用いて生成される。同文献に開示された透かしパターンは、ドット（黒画素）の配列によって任意の波長と方向を持つ波を表現したものである。なお、同文献に開示された透かしパターン生成技術は、本実施形態にかかる透かしパターン生成部１２１において用いられる透かしパターン生成技術の一例に過ぎないため、詳細な説明を省略する。また、透かしパターン生成部１２１を実現するにあたり、他の透かしパターン生成技術を採用してもよいことは言うまでもない。
【００３６】
（相関測定部１２２）
相関測定部１２２は、各透かし領域における入力画像１０と、透かしパターン生成部１２１によって生成されたＮ個以上の全ての透かしパターンとの相関演算を行う機能部である。相関演算には、例えば、以下の数式１を用いることができる。数式１により算出された一致度Ｍの値が大きければ、即ち、相関が高いと判断される。
Ｍ＝Σ（Ｐｋ（ｘ，ｙ）・Ｓｋ（ｘ，ｙ））／Ｎ      ・・・（数式１）
【００３７】
ここで、Ｐｋは、透かし領域における入力画像を表し、Ｓｋは、透かしパターンの画像を表す。また、上記演算を行う前に、Ｐｋ及びＳｋは、正規化を行って輝度レベルを揃えてもよい。あるいは、上述の特許文献３（特願２００５−３２６３７１）に記載された方法にあるように、輝度レベルを反映した透かしパターンを用いることにより、透かし領域の画像Ｐｋと同輝度のパターンＳｋを用いてもよい。
【００３８】
図３は、入力画像１０中の１つの透かし領域Ｐ０について相関を測定した例を示したものである。相関測定部１２２は、透かし領域Ｐ０に対し、全ての透かしパターンＳ０〜Ｓ３との相関を数式１のような計算を行うことにより測定する。測定された相関値は、透かし領域Ｐ０と、各透かしパターンとの適合度として算出される。図３の例では、透かしパターンＳ０〜Ｓ３との適合度は、それぞれ、０．２、０．５、０．１、０．３と算出される。従って、透かし領域Ｐ０との適合度（相関値）が最も高いのは、透かしパターンＳ１であることが分かる。
【００３９】
（透かしパターン割当部１２３）
透かしパターン割当部１２３は、相関測定部１２２によって測定された相関値に基づいて、各符号に対し透かしパターンを割り当て、埋め込みに使用する符号と透かしパターンとの組み合わせを決定する機能部である。組み合わせ決定方法は、例えば、符号と透かしパターンとの全ての組み合わせについて、各透かし領域の相関値を合計したものをその組み合わせの適合度として算出し、適合度が最大である組み合わせを用いるとしてもよい。このとき、相関値によって重み付けを行い、重み付けされた相関値の合計値により適合度を算出してもよい。ここで、Ｎ元符号の符号に対し、生成された透かしパターンがＭ種類である（但し、Ｎ≦Ｍ）とすると、Ｎ＝Ｍの場合、組み合わせ数は、Ｎ！となる。Ｎ＜Ｍの場合、組み合わせ数はＭＰＮ＝Ｍ！／（Ｍ−Ｎ）！となる。
【００４０】
図４は、透かしパターン割当部１２３により行われる符号−透かしパターンの組み合わせ決定の処理過程で算出される計算結果の一例を示したものである。透かしパターン割当部１２３は、まず、図４の表４０に示すように、透かし領域に対応する符号Ｃ０〜Ｃ３毎に各透かしパターンＳ０〜Ｓ３との相関値を集計して適合度を算出する。図４の例では、例えば、符号Ｃ０が配置される領域と各透かしパターンＳ０〜Ｓ３との適合度は、それぞれ０．１、０．３、０．２、０．１であることが分かる。
【００４１】
次いで、透かしパターン割当部１２３は、符号Ｃ０〜Ｃ３と透かしパターンＳ０〜Ｓ３との全ての組み合わせについて上記の適合度を合計して、符号−透かしパターンの組み合わせ適合度を計算する。かかる計算による計算結果を示したものが、図４の表４２である。このようにして計算された適合度のうち、値が最大となる符号−透かしパターンの組み合わせを検出する。図４の表４２の例では、適合度が１．３となる組み合わせが、適合度最大として検出される。このようにして検出された適合度最大となる組み合わせが、表４４に示すように、最適な符号−透かしパターンの組み合わせとして決定される。即ち、透かしパターン割当部１２３は、符号Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３にそれぞれ透かしパターンＳ０、Ｓ２、Ｓ３及びＳ１を割り当てることを決定する。
【００４２】
（透かし埋め込み部１３０）
透かし埋め込み部１３０は、透かしパターン決定部１２０によって決定された符号と透かしパターンとの組み合わせに基づいて、透かしを入力画像１０に埋め込み、透かし入り画像３０を出力する。機能部である。透かし埋め込みには、例えば、特許文献３に記載された方法を用いてもよい。同文献に開示された透かし埋め込み方法は、入力画像を構成する各画素について、背景画像を構成する画素か否かを判定し、背景画像を構成すると判定された画素を除去された画像に対して透かしパターンを埋め込むようにしたものである。なお、同文献に開示された透かし埋め込み技術は、本実施形態にかかる透かし埋め込み部１３０において用いられる透かし埋め込み技術の一例に過ぎないため、詳細な説明を省略する。また、透かし埋め込み部１３０を実現するにあたり、他の透かし埋め込み技術を採用してもよいことは言うまでもない。
【００４３】
以上、透かし埋め込み装置１００の構成について説明した。なお、透かし領域決定部１１０、透かしパターン決定部１２０、及び透かし埋め込み部１３０の各部は、上述した各機能を実行可能なプログラムモジュールをコンピュータ等の情報処理装置にインストールしたソフトウェアで構成されてもよいし、あるいは、上述した各機能を実行可能なプロセッサ等のハードウエアで構成されてもよい。
【００４４】
（透かし埋め込み処理の一例）
次に、図５に基づいて、本実施形態にかかる透かし埋め込み装置１００により実行される透かし埋め込み処理の一例を説明する。図５は、本実施形態に係る透かし埋め込み装置１００により実行される透かし埋め込み処理の流れを示すフローチャートである。
【００４５】
まず、ステップＳ１５０において、透かし領域決定部１１０は、図２に示す入力画像１０ａのように、入力画像１０を透かしパターン１つ当りの大きさの透かし領域に分割する。次いで、ステップＳ１５２において、図２に示す入力画像１０ｂのように、埋め込み情報２０を表す符号列の各符号を各透かし領域に割り当てる。これにより、各透かし領域に対応する符号が求められる。
【００４６】
次いで、ステップＳ１５４において、透かしパターン生成部１２１は、埋め込み情報を符号化するために用いられる符号を表す透かしパターンＳ０〜Ｓ３を生成する。透かしパターンＳ０〜Ｓ３は、例えば、上述の特許文献１（特許第３６２８３１２号公報）に記載の技術を用いて生成されてもよく、他の透かしパターン生成技術を用いて生成されてもよい。なお、ここでは、透かし領域の決定処理（ステップＳ１５０及びＳ１５２）後に透かしパターンを生成するものとしたが、逆の順序により実行されてもよい。即ち、ステップ１５４は、ステップＳ１５０の前に実行されてもよく、あるいは、同時に実行されてもよい。
【００４７】
次いで、ステップＳ１５６において、相関測定部１２２は、各透かし領域における入力画像と、透かしパターンＳ０〜Ｓ３との相関演算を行う。相関演算には、例えば、上述した数式１を用いることができる。数式１により算出された一致度Ｍの値が大きければ、即ち、相関が高いと判断される。
【００４８】
相関演算を行う前に、透かし領域における入力画像と透かしパターンの画像とは、それぞれ正規化を行って輝度レベルを揃えてもよい。あるいは、特許文献３に記載された方法にあるように、輝度レベルを反映した透かしパターンを用いることにより、透かし領域の画像と同輝度の透かしパターンを用いてもよい。
【００４９】
ステップＳ１５８で、全ての透かし領域に対して上記相関測定処理を行ったか否かを判定し、まだ、処理が終わっていない透かし領域があれば、ステップＳ１５６に遷移し、それらの透かし領域についても相関測定処理（ステップＳ１５６）を行う。このようにして、上記相関測定処理を繰り返し、全ての透かし領域について、透かしパターンＳ０〜Ｓ３との相関を測定する。
【００５０】
全ての透かし領域について相関測定処理が終了したらステップＳ１６０に遷移し、透かしパターン割当部１２３が、符号と透かしパターンとの適合度を算出する。具体的には、例えば図４の表４０に示すように、透かし領域に対応する符号Ｃ０〜Ｃ３毎に各透かしパターンＳ０〜Ｓ３との相関値を集計して適合度を算出する。さらに、符号Ｃ０〜Ｃ３と透かしパターンＳ０〜Ｓ３との全ての組み合わせについて上記の適合度を合計して、符号−透かしパターンの組み合わせ適合度を計算する。
【００５１】
次いで、ステップＳ１６２で、透かしパターン割当部１２３は、ステップＳ１６０の計算結果から、適合度の値が最大となる符号と透かしパターンの組み合わせを、透かし埋め込みに用いる組み合わせとして決定する。
【００５２】
次いで、ステップＳ１６４で、透かし埋め込み部１３０は、ステップＳ１６２で決定された符号と透かしパターンとの組み合わせを用いて、入力画像１０に符号化された埋め込み情報２０を埋め込み、透かし入り画像３０を出力する。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態にかかる透かし埋め込み装置１００によれば、入力画像と透かしパターンとの相関値が最も高くなるように透かしパターンと符号との対応付けを行うため、透かし埋め込み後の画像において画質の低下を抑えることが可能となる。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２の実施形態にかかる透かし埋め込み装置について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態にかかる透かし埋め込み装置２００の概略構成を示すブロック図である。
【００５５】
（透かし埋め込み装置２００）
本実施形態にかかる透かし埋め込み装置２００は、図６に示すように、透かし領域決定部２１０と、透かしパターン決定部２２０と、透かし埋め込み部２３０とにより構成される。また、透かしパターン決定部２２０は、さらに、透かしパターン生成部２２１と、相関測定部２２２と、透かしパターン割当部２２３と、透かしパターン変更部２２４とを含んで構成される。
【００５６】
本実施形態にかかる透かし埋め込み装置２００は、上述した第１の実施形態と比較して、透かしパターン決定部２２０に透かしパターン変更部２２４をさらに備え、透かしパターンと符号との組み合わせを決定する際に、符号誤りを一部許容して各符号に割り当てる透かしパターンを変更するようにした点が異なる。
【００５７】
なお、本実施形態にかかる透かし埋め込み装置２００は、透かしパターン変更部２２４以外の構成要素については、第１の実施形態にかかる透かし埋め込み装置１００の該当する構成要素と実質的に同一の機能を有するものであるため、重複説明を省略する。以下、第１の実施形態との相違点である透かしパターン変更部２２４について説明する。
【００５８】
（透かしパターン変更部２２４）
透かしパターン変更部２２４は、透かしパターン割当部２２３による符号と透かしパターンとの対応付けの結果、相関値が特に低くなる透かし領域について、相関値が高くなるように対応する透かしパターンを変更する機能部である。透かしパターンが変更された場合、変更された透かし領域に対応する符号は、透かし読み取り時に符号誤りとなる。従って、透かしパターン変更部２２４は、変更する透かしパターンの数を、透かし読み取り時の符号誤り訂正能力の範囲内に制限し、透かし読み取りが可能になるようにする。
【００５９】
図７〜９を参照して、透かしパターン変更部２２４による処理について説明する。図７は、本実施形態にかかる透かし埋め込み装置２００により実行される透かし埋め込み処理の流れを示すフローチャートである。図８及び図９は、透かしパターン変更部２２４により行われる処理を説明するための説明図である。
【００６０】
なお、図７に示すステップＳ２５０〜Ｓ２６２の処理は、第１の実施形態にかかる処理のステップＳ１５０〜Ｓ１６２と実質的に同一であるため、重複説明を省略する。以下、透かしパターン変更部２２４により行われるステップＳ２６４以降の処理について説明する。
【００６１】
まず、ステップＳ２６４で、透かしパターン変更部２２４は、ステップＳ２６２において決定された符号と透かしパターンとの組み合わせに基づいて入力画像１０上に透かしパターンを配置した場合に、画像と透かしパターンとの相関値が低くなる透かし領域を低相関領域として抽出する。入力画像と透かしパターンとの相関値は、ステップＳ２５６で測定した値を使用する。例えば、図８に示す例によると、相関値が最も小さい値（＝０．１）となる透かし領域が低相関領域として抽出される。図８の例では、網掛けされた部分に該当する８個の透かし領域が低相関領域として抽出される。
【００６２】
ここで、抽出される透かし領域の数は、例えば、透かし読み取り時の符号誤り訂正能力の一定比率以下となるようにしてもよい。あるいは、抽出する低相関領域の数を一定の閾値以下に制限してもよい。また、符号誤りを分散させるため、入力画像中の一定範囲内から抽出される低相関領域の数を閾値以下に制限してもよい。
【００６３】
次いで、ステップＳ２６６において、透かしパターン変更部２２４は、ステップＳ２６４で抽出された低相関領域の透かしパターンを変更する。変更後のパターンには、例えば、ステップＳ２５６で測定した相関値が最も高いパターンを用いるようにしてもよい。
【００６４】
図９を参照して、例えば、透かし領域Ｐ１に配置される符号がＣ０である場合の例を用いて説明する。このとき、ステップＳ２６２において決定された符号−パターンの対応付けによると、Ｃ０に対応付けられた透かしパターンはＳ０であり、従って、透かし領域Ｐ１に埋め込まれる透かしパターンはＳ０となる。ここで、ステップＳ２５６で測定された透かし領域Ｐ１と各透かしパターンとの相関値を参照すると、透かし領域Ｐ１と透かしパターンＳ０との相関値は０．１であるため、透かし領域Ｐ１は低相関領域として抽出されることになる。
【００６５】
ここで、透かし領域Ｐ１と各透かしパターンとの相関値を参照すると、透かし領域Ｐ１と最も相関値の高い透かしパターンは、相関値＝０．５のＳ２であることが分かる。従って、透かしパターン変更部２２４は、透かし領域Ｐ１に埋め込まれる透かしパターンをＳ０からＳ２に変更する。
【００６６】
また、透かしパターン変更部２２４は、透かしパターンを変更する代わりに、該当する領域に透かしパターンを埋め込まないようにしてもよい。あるいは、何も情報を持たないダミーパターンを埋め込むようにしてもよい。このとき、ダミーパターンには、透かしを埋め込んだ周辺の領域との画質の差が目立たないように、透かしパターンに類似した特徴を有するパターンを用いてもよい。
【００６７】
次いで、ステップＳ２６８で、入力画像１０に透かしパターンを埋め込み、透かし入り画像３０を出力する。
【００６８】
以上、透かし埋め込み装置２００の構成及び処理について説明した。このように、第２の実施形態によれば、透かし読み取り時に訂正可能な範囲で埋め込む透かしパターンを変更し、符号誤りを許容した透かし埋め込みを行うことによって、より入力画像との相関の高い透かしパターンを埋め込むことができ、画質低下に対する効果を向上させることができる。
【００６９】
（第３の実施形態）
次に、図１０を参照して、本発明の第３の実施形態にかかる透かし埋め込み装置について説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態にかかる透かし埋め込み装置３００の概略構成を示すブロック図である。
【００７０】
（透かし埋め込み装置３００）
本実施形態にかかる透かし埋め込み装置３００は、図１０に示すように、透かし領域決定部３１０と、透かしパターン決定部３２０と、透かし埋め込み部３３０とにより構成される。また、透かしパターン決定部３２０は、さらに、画像特徴集計部３２１と、パターン特徴算出部３２２と、透かしパターン生成部３２３とを含んで構成される。
【００７１】
本実施形態にかかる透かし埋め込み装置３００は、上述した第１、第２の実施形態と比較して、透かしパターン決定部３２０において、予め生成された透かしパターンと入力画像との相関を求める代わりに、入力画像の画像特徴によって透かしパターンを動的に生成するようにした点が異なる。
【００７２】
なお、本実施形態にかかる透かし埋め込み装置３００は、透かしパターン決定部３２０以外の構成要素については、第１及び第２の実施形態にかかる透かし埋め込み装置の該当する構成要素と実質的に同一の機能を有するものであるため、重複説明を省略する。以下、第１及び第２の実施形態との相違点である透かしパターン決定部３２０について説明する。
【００７３】
（透かしパターン決定部３２０）
透かしパターン決定部３２０は、上述したように、画像特徴集計部３２１と、パターン特徴算出部３２２と、透かしパターン生成部３２３とを含んで構成され、Ｃ０〜Ｃ３の各符号に対応する透かしパターンを動的に生成する機能部である。以下、透かしパターン決定部３２０の各部について説明する。
【００７４】
（画像特徴集計部３２１）
画像特徴集計部３２１は、透かし領域の画像特徴を各透かし領域に対応する符号別に集計する機能部である。図１２は、画像特徴集計部３２１によって集計された、符号Ｃ０〜Ｃ３の集計画像を示す図である。画像特徴の集計方法は、例えば、符号Ｃが配置される透かし領域において、領域上の位置毎に画素の有無を集計し、集計画像ＰＣを生成する。ＰＣ上の各画素値ＤＰは、その位置の画素数ｋと符号Ｃが配置される透かし領域数ＨＣとから、以下の数式２によって求められる。
ＤＰ＝ｋ／ＨＣ・ＢＣ      ・・・（数式２）
【００７５】
ここで、ＢＣは、集計画像ＰＣの階調数を表す、また、画素の有無の多数決により２値画像として集計してもよい。あるいは、透かし領域毎に画像特徴の強度を測定し、強度が強いものに限定して集計してもよい。また、各透かし領域を周波数領域に変換して周波数成分で集計するなど、集計には他の画像特徴量を用いてもよい。
【００７６】
（パターン特徴算出部３２２）
パターン特徴算出部３２２は、集計された透かし領域の画像特徴から、各符号に対応する透かしパターンの画像特徴量を算出する機能部である。例えば、透かし読み取り時に、特許文献１に記載されたようなガボールフィルタを用いた透かし読み取りを行う場合は、各符号の集計画像を周波数解析することによりパターン特徴を抽出する。図１３は、パターン特徴算出部３２２により行われる、パターン特徴量を算出する処理の一例を説明するための説明図である。図１３に示すように、パターン特徴算出部３２２は、例えば符号Ｃ０の集計画像から、最も強いドットの整列方向の方向ベクトルＰＶを符号Ｃ０に対応する透かしパターンのパターン特徴量として算出し、透かしパターン生成部３２３に与える。
【００７７】
また、パターン特徴算出部３２２は、算出された各符号のパターン特徴量に対し、符号間で十分な差があるか否かを検査し、差が小さいと判断される場合には、特徴量を補正して出力する。例えば、特許文献１に記載されたようなガボールフィルタを用いた透かし読み取りを行う場合は、パターン特徴量は、ドット（黒画素）の整列方向によって表現されるため、最も特徴量の多いパターンを基準として、他の符号のパターンのドット整列方向の差が均等になるように補正を行ってもよい。図１４は、パターン特徴算出部３２２により行われる、パターン特徴量を補正する処理の一例を説明するための説明図である。図１４に示す例では、符号Ｃ０のドット整列方向の方向ベクトルを基準として、他の符号Ｃ１〜Ｃ３の方向ベクトルの差が互いに均等になるように補正を行っている。
【００７８】
また、符号数Ｎの場合に、Ｎ個の符号から任意の２つの符号を選択したときの全ての組み合わせ（Ｃａ，Ｃｂ｜ａ，ｂ＝０，…，Ｎ）において、ドット整列ベクトル方向の差Ｒａｂが一定値ＴＨＲ以下である場合、Ｒａｂ＝ＴＨＲとなるように整列方向を補正するようにしてもよい。
【００７９】
（透かしパターン生成部３２３）
透かしパターン生成部３２３は、パターン特徴算出部３２２より出力される各符号のパターン特徴量を用いて、各符号に対応する透かしパターンを生成する機能部である。図１５は、透かしパターン生成部３２３により行われる透かしパターン生成処理の一例を説明するための説明図である。例えば、パターン特徴算出部３２２より出力される特徴量が、ドット（黒画素）の整列方向及び位置であった場合、図１５に示すように、出力された方向ベクトルに沿ってドットを整列させた透かしパターンを生成する。また、図１５に示す透かしパターンの例のように、パターンの見た目の均質さを向上させるために、周波数成分を表す画素（方向ベクトルに沿って整列されたドット）以外の部分に画素を分散させて配置してもよい。あるいは、特許文献３に記載の方法にあるように、輝度レベルを反映した透かしパターンを生成してもよい。また、同一の符号に対し、それぞれの透かし領域における入力画像に応じた異なる透かしパターンを生成するようにしてもよい。
【００８０】
次に、図１１に基づいて、本実施形態にかかる透かし埋め込み装置３００により実行される透かし埋め込み処理の一例を説明する。図１１は、本実施形態に係る透かし埋め込み装置３００により実行される透かし埋め込み処理の流れを示すフローチャートである。
【００８１】
ステップＳ３５０及びＳ３５２は、第１の実施形態にかかる透かし埋め込み処理のステップＳ１５０及びＳ１５２と実質的に同一の処理であるため、重複説明を省略する。
【００８２】
ステップＳ３５４において、画像特徴集計部３２１は、透かし領域の画像特徴を各透かし領域に対応する符号別に集計する。画像特徴の集計方法は、例えば、符号Ｃが配置される透かし領域において、領域上の位置毎に画素の有無を集計し、上述した数式２を用いて集計画像ＰＣを生成する。
【００８３】
次いで、ステップＳ３５６において、パターン特徴算出部３２２は、集計された透かし領域の画像特徴から、各符号に対応する透かしパターンの画像特徴量を算出する。例えば、透かし読み取り時にガボールフィルタを用いた透かし読み取りを行う場合は、各符号の集計画像を周波数解析することによりパターン特徴を抽出する。
【００８４】
次いで、ステップＳ３５８において、パターン特徴算出部３２２は、算出された各符号のパターン特徴量に対し、符号間で十分な差があるか否かを検査する。ここで、十分に差があると判断される場合は、ステップＳ３５６で算出されたパターン特徴量を出力したステップＳ３６２へ遷移する。
【００８５】
一方、符号間でのパターン特徴量の差が小さいと判断される場合には、十分に差が大きくなるように各符号の特徴量を補正する。例えば、図１３及び１４に示すように、パターン特徴量がドット（黒画素）の整列方向によって表現される場合、最も特徴量の多いパターンを基準として、他の符号のパターンのドット整列方向の差が均等になるように補正を行う。
【００８６】
次いで、ステップＳ３６２で、透かしパターン生成部３２３は、パターン特徴算出部３２２より出力される各符号のパターン特徴量を用いて、各符号に対応する透かしパターンを生成する。例えば、パターン特徴算出部３２２より出力される特徴量が、ドット（黒画素）の整列方向及び位置であった場合、図１５に示すように、出力された方向ベクトルに沿ってドットを整列させた透かしパターンを生成する。また、図１５に示す透かしパターンの例のように、パターンの見た目の均質さを向上させるために、周波数成分を表す画素（方向ベクトルに沿って整列されたドット）以外の部分に画素を分散させて配置してもよい。
【００８７】
次いで、ステップＳ３６４で、透かし埋め込み部３３０は、ステップＳ３６２で生成された透かしパターンを用いて、入力画像１０に埋め込み情報２０を埋め込み、透かし入り画像３０を出力する。
【００８８】
以上、透かし埋め込み装置３００の構成及び処理について説明した。このように、第３の実施形態によれば、入力画像毎に、その画像との相関の高い透かしパターンを生成して埋め込むことにより、より透かし埋め込み画像を入力画像に近づけることができ、画質の劣化の少ない透かし埋め込みが可能となる。
【００８９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる透かし埋め込み装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】透かし領域決定部により行われる処理を説明するための説明図である。
【図３】透かしパターン決定部により行われる処理を説明するための説明図である。
【図４】透かしパターン決定部により行われる処理を説明するための説明図である。
【図５】第１の実施形態にかかる透かし埋め込み装置により実行される透かし埋め込み処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかる透かし埋め込み装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】同実施形態にかかる透かし埋め込み装置により実行される透かし埋め込み処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】透かしパターン変更部により行われる処理を説明するための説明図である。
【図９】透かしパターン変更部により行われる処理を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態にかかる透かし埋め込み装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】同実施形態にかかる透かし埋め込み装置により実行される透かし埋め込み処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】画像特徴集計部によって集計された符号Ｃ０〜Ｃ３の集計画像の一例を示す図である。
【図１３】パターン特徴算出部により行われる、パターン特徴量を算出する処理の一例を説明するための説明図である。
【図１４】パターン特徴算出部により行われる、パターン特徴量を補正する処理の一例を説明するための説明図である。
【図１５】透かしパターン生成部により行われる透かしパターン生成処理の一例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０    入力画像
２０    埋め込み情報
３０    透かし入り画像
１００、２００、３００    透かし埋め込み装置
１１０、２１０、３１０    透かし領域決定部
１２０、２２０、３２０    透かしパターン決定部
１３０、２３０、３３０    透かし埋め込み部
１２１、２２１    透かしパターン生成部
１２２、２２２    相関測定部
１２３、２２３    透かしパターン割当部
２２４    透かしパターン変更部
３２１    画像特徴集計部
３２２    パターン特徴算出部
３２３    透かしパターン生成部
【図１】
2008236689.tif 000003
【図２】
2008236689.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008236689.tif 000008
【図７】
2008236689.tif 000009
【図８】
2008236689.tif 000010
【図９】
2008236689.tif 000011
【図１０】
2008236689.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１３】
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