(57)【要約】【課題】割符画像や復号画像の擬似濃度を広いダイナミックレンジに保つために分散された輝度誤差成分が割符画像および復号画像上で目立たないようにする。【解決手段】割符用原画像G1,G2および秘密画像Sの画素の輝度p(g1,g2,s)を線形変換して輝度p(g1,g2,s)とする(S10)。これが擬似濃淡表現できない輝度の組み合わせの場合、擬似濃淡表現できる組み合わせの輝度pc(g1c,g2c,sc)を求める(S11)。ここで分散された輝度誤差成分e(eg1, eg2, es)にローパスフィルタを適用(S12)した後、割符用原画像および秘密画像P(G1,G2,S)の画素の輝度に加算して割符生成用原画像および割符生成用秘密画像P′(G1′，G2′，S′)を生成する。割符生成用原画像および割符生成用秘密画像P′(G1′，G2′，S′)を元に割符画像の画素配置を決定する。【選択図】図１
2008219488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の割符用原画像と秘密画像を元に擬似濃淡表現により割符画像を生成する割符画像生成装置において、
複数枚の割符用原画像および秘密画像の画素の輝度の組み合わせが、複数枚の擬似濃淡表現された割符画像を元にした復号画像上で秘密画像の輝度を擬似濃淡表現できないものとなる場合、それを可能とする輝度誤差成分を求め、該輝度誤差成分を複数枚の割符用原画像および秘密画像の画素に分散させることにより、複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像を生成する割符生成用画像生成手段と、
前記割符生成用画像生成手段により生成された複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像を元に、複数枚の割符画像がそれぞれ割符生成用原画像に近い画像を擬似濃淡表現し、また、複数枚の割符画像の組み合わせによる復号画像が割符生成用秘密画像に近い画像を擬似濃淡表現するように画素配置を決定して、擬似濃淡表現された複数枚の割符画像を生成する画素配置決定手段を備え、
前記割符生成用画像生成手段は、前記輝度誤差成分を補正した後に複数枚の割符用原画像および秘密画像の画素に分散させることにより複数枚の割符画像および復号画像上で輝度誤差成分が目立たないようにすることを特徴とする割符画像生成装置。
【請求項２】
前記割符生成用画像生成手段は、輝度誤差成分にローパスフィルタを適用し、ローパスフィルタを適用した後の輝度誤差成分を複数枚の割符用原画像および秘密画像の画素の輝度に加算することにより、複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の割符画像生成装置。
【請求項３】
前記割符生成用画像生成手段は、輝度誤差成分にローパスフィルタを適用した結果、生成される複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像の画素の輝度の組み合わせが、擬似濃淡表現できる画素の輝度の組み合わせでないものとなる場合、それらを擬似濃淡表現できる輝度の組み合わせとする輝度誤差成分を再度求め、これにより求められた輝度誤差成分に再度ローパスフィルタを適用して複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像を生成することを特徴とする請求項２に記載の割符画像生成装置。
【請求項４】
前記割符生成用画像生成手段は、生成される複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像の画素の輝度の組み合わせが、それらの画像の画素の輝度を擬似濃淡表現できる輝度値範囲の上限値よりも一定値だけ小さく、あるいは下限値よりも一定値だけ大きくなるマージンを持つように、輝度誤差成分を分散させることを特徴とする請求項２に記載の割符画像生成装置。
【請求項５】
前記割符生成用画像生成手段は、前記複数枚の割符用原画像および秘密画像の少なくとも１枚において、注目画素の周辺領域の輝度誤差成分が急峻なエッジを持つ場合、該注目画素には他の画素より大きなマージンを持たせることを特徴とする請求項４に記載の割符画像生成装置。
【請求項６】
前記割符生成用画像生成手段は、注目画素の周辺領域の輝度誤差成分が急峻なエッジを持つ場合、該輝度誤差成分に対しては他の領域の輝度誤差成分より強くぼかすローパスフィルタを適用することを特徴とする請求項２に記載の割符画像生成装置。
【請求項７】
前記割符生成用画像生成手段は、注目画素の周辺領域の輝度誤差成分が急峻なエッジを持ち、かつ該輝度誤差成分が加算される前の割符用原画像または秘密画像が平坦な領域に対しては、そうでない領域より輝度誤差成分を強くぼかすローパスフィルタを適用することを特徴とする請求項２に記載の割符画像生成装置。
【請求項８】
前記割符生成用画像生成手段は、注目画素の周辺領域の輝度誤差成分が急峻なエッジを持つ場合、その輝度誤差成分の分散元となった割符用原画像または秘密画像の対応領域に対してもローパスフィルタを適用することを特徴とする請求項２に記載の割符画像生成装置。
【請求項９】
前記割符生成用画像生成手段は、割符用原画像および秘密画像の画素に分散させる輝度誤差成分の割合を、割符画像および復号画像のうちのどの画像の階調再現性を重視するかの重み付けに応じて変えることを特徴とする請求項１に記載の割符画像生成装置。
【請求項１０】
複数枚の割符用原画像と秘密画像を元に擬似濃淡表現により割符画像を生成するために、コンピュータを、
複数枚の割符用原画像および秘密画像の画素の輝度の組み合わせが、複数枚の擬似濃淡表現された割符画像を元にした復号画像上で秘密画像の輝度を擬似濃淡表現できないものとなる場合、それを可能とする輝度誤差成分を求め、該輝度誤差成分を複数枚の割符用原画像および秘密画像の画素に分散させることにより、複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像を生成する割符生成用画像生成手段、
前記割符生成用画像生成手段により生成された複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像を元に、複数枚の割符画像がそれぞれ割符生成用原画像に近い画像を擬似濃淡表現し、また、複数枚の割符画像の組み合わせによる復号画像が割符生成用秘密画像に近い画像を擬似濃淡表現するように画素配置を決定して、擬似濃淡表現された複数枚の割符画像を生成する画素配置決定手段として機能させ、
前記割符生成用画像生成手段は、前記輝度誤差成分を補正した後に複数枚の割符用原画像および秘密画像の画素に分散させることにより複数枚の割符画像および復号画像上で輝度誤差成分が目立たないようにすることを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
前記割符生成用画像生成手段は、輝度誤差成分にローパスフィルタを適用し、ローパスフィルタを適用した後の輝度誤差成分を複数枚の割符用原画像および秘密画像の画素の輝度に加算することにより、複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像を生成することを特徴とする請求項１０に記載のプログラム。
【請求項１２】
前記割符生成用画像生成手段は、輝度誤差成分にローパスフィルタを適用した結果、生成される複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像の画素の輝度の組み合わせが、擬似濃淡表現できる画素の輝度の組み合わせでないものとなる場合、それらを擬似濃淡表現できる輝度の組み合わせとする輝度誤差成分を再度求め、これにより求められた輝度誤差成分に再度ローパスフィルタを適用して複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像を生成することを特徴とする請求項１１に記載のプログラム。
【請求項１３】
前記割符生成用画像生成手段は、生成される複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像の画素の輝度の組み合わせが、それらの画像の画素の輝度を擬似濃淡表現できる輝度値範囲の上限値よりも一定値だけ小さく、あるいは下限値よりも一定値だけ大きくなるマージンを持つように、輝度誤差成分を分散させることを特徴とする請求項１１に記載のプログラム。
【請求項１４】
前記割符生成用画像生成手段は、前記複数枚の割符用原画像および秘密画像の少なくとも１枚において、注目画素の周辺領域の輝度誤差成分が急峻なエッジを持つ場合、該注目画素には他の画素より大きなマージンを持たせることを特徴とする請求項１３に記載のプログラム。
【請求項１５】
前記割符生成用画像生成手段は、注目画素の周辺領域の輝度誤差成分が急峻なエッジを持つ場合、該輝度誤差成分に対しては他の領域の輝度誤差成分より強くぼかすローパスフィルタを適用することを特徴とする請求項１１に記載のプログラム。
【請求項１６】
前記割符生成用画像生成手段は、注目画素の周辺領域の輝度誤差成分が急峻なエッジを持ち、かつ該輝度誤差成分が加算される前の割符用原画像または秘密画像が平坦な領域に対しては、そうでない領域より輝度誤差成分を強くぼかすローパスフィルタを適用することを特徴とする請求項１１に記載のプログラム。
【請求項１７】
前記割符生成用画像生成手段は、注目画素の周辺領域の輝度誤差成分が急峻なエッジを持つ場合、その輝度誤差成分の分散元となった割符用原画像または秘密画像の対応領域に対してもローパスフィルタを適用することを特徴とする請求項１１に記載のプログラム。
【請求項１８】
前記割符生成用画像生成手段は、割符用原画像および秘密画像の画素に分散させる輝度誤差成分の割合を、割符画像および復号画像のうちのどの画像の階調再現性を重視するかの重み付けに応じて変えることを特徴とする請求項１０に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、割符画像生成装置およびプログラムに関し、特に、複数枚の割符用原画像および秘密画像の画素の輝度の組み合わせが、複数枚の擬似濃淡表現された割符画像を元にした復号画像上で秘密画像の輝度を擬似濃淡表現できないものとなる場合、割符用原画像および秘密画像に輝度誤差成分を分散してその表現を可能にするとともに、該輝度誤差成分が割符画像および復号画像上で目立たないようにすることができる割符画像生成装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
割符画像とは、その複数枚を画素ごとにブール演算することで秘密画像を復号できるものを意味する。つまり、割符画像とは、一枚または所定枚数に満たない枚数の割符画像からは秘密画像が復号されないが、所定枚数の割符画像を互いの画素位置を合わせて重畳すると、秘密画像が復号されるものである。
【０００３】
図３は、割符画像の重畳による秘密画像の復号を概念的に示す説明図である。同図に示すように、例えば、割符画像W1,W2,・・・,Wnが黒画素を0、白画素を1として擬似濃淡表現されている場合、これらの割符画像W1,W2,・・・,Wnの複数枚を画素ごとにブール演算(AND,OR,NORあるいはXORなど)して重畳画像(復号画像)Tを生成する。秘密画像Sは、重畳画像Tとして復号される。
【０００４】
従来の割符画像生成手法は、画素配置決定部だけを用いる手法、輝度変更部と画素配置決定部を用いる手法に大別できる。
【０００５】
特許文献１、２、３や非特許文献１には、画素配置決定部だけを用いて割符画像を生成する手法が記載されている。この手法は、基本的に、割符用原画像がダイナミックレンジの広いグレースケール画像であり、秘密画像が２値や３値のシンプルな画像である場合を対象としている。この場合、重畳画像上では、秘密画像のコントラストが視認できる程度でよく、その輝度が正確に表現されなくてもよいため、輝度変更部を備える必要はない。
【０００６】
一方、非特許文献２、３、４には、輝度変更部と画素配置決定部を用いて割符画像を生成する手法が記載されている。この手法は、割符用原画像と秘密画像が共にグレースケール画像である場合を対象とし、割符画像および重畳画像としてグレースケール画像を擬似濃淡表現することを意図している。この手法によれば、重畳画像上で割符画像を見えにくくすることができ、割符画像を自然画像とすることができ、また、秘密画像に自然画像を用い、それを良好に復号できるが、そのためには、輝度変更処理を行って、割符用原画像および秘密画像のダイナミックレンジを画像全体に渡ってある程度保つ必要がある。
【０００７】
図４は、輝度変更部と画素配置決定部を用いて割符画像を生成する従来構成を示すブロック図である。同図には割符用原画像G1,G2,・・・,Gn、割符画像W1,W2,・・・,Wnを図示しているが、以下では、割符用原画像をG1,G2、秘密画像をSとし、それらの画像を元に割符画像W1,W2を生成する場合を例にあげて説明する。
【０００８】
まず、割符用原画像G1,G2および秘密画像Sを輝度変更部41に入力し、人の視覚特性を考慮したローパスフィルタを適用する。輝度変更部41からは、割符用原画像G1,G2、秘密画像Sにそれぞれ対応した割符生成用原画像G1′,G2′および割符生成用秘密画像S′が出力される。次に、割符生成用原画像G1′,G2′および割符生成用秘密画像S′を画素配置決定部42に入力する。
【０００９】
画素配置決定部42は、割符生成用原画像G1′，G2′および割符生成用秘密画像S′を元に、そこで生成される割符画像W1,W2がグレースケール(多値)の割符生成用原画像G1′,G2′に近い擬似濃淡表現の画像となるように、また、割符画像W1,W2の組み合わせによる重畳画像Tにローパスフィルタ(人の視覚特性)を適用した場合に、グレースケール(多値)の割符生成用秘密画像S′に近い擬似濃淡表現の画像が復号される(人が重畳画像Tを見た場合に割符生成用秘密画像S′に近い画像が視認される)ように、画素配置を決定して、割符画像W1,W2を生成する。割符画像W1,W2は、一般的には白黒の２値画像であり、割符画像W1,W2が組み合わされた重畳画像Tも一般的には白黒の２値画像である。
【００１０】
非特許文献４の輝度変更部41では、割符用原画像G1,G2および秘密画像Sの各画素の輝度をそれぞれ、g1′=a1*g1+b1、g2′=a2*g2+b2、s′=a3*s+b3により線形変換し、各々の画像のダイナミックレンジと最小値を変更して割符生成用原画像G1′，G2′および割符生成用秘密画像S′を生成する。ここで、大文字は画像を示しており、小文字は各画像の画素の輝度値を示している。そして、割符生成用原画像G1′，G2′および割符生成用秘密画像S′をそのまま画素配置決定部42に入力する。
【００１１】
非特許文献４の画素配置決定部42は、割符生成用原画像G1′，G2′および割符生成用秘密画像S′の画素の輝度が擬似濃淡表現により高精度に再現されるように画素を配置する。この画素配置は、ブルーノイズ特性と呼ばれる視覚的に良好な特性を持ち、エッジを保存しやすくし、入力画像サイズと出力画像サイズが変わらないようにする。
【００１２】
一方、非特許文献３の輝度変更部41では、割符画像や重畳画像上に他の画像の一部が少々見えることは許容し、画像のコントラストを狭くしすぎず、見えやすさを高めるため、割符用原画像G1,G2および秘密画像Sの各画素の輝度をそれぞれ、g1′=a1*g1+b1、g2′=a2*g2+b2、s′=a3*s+b3により線形変換し、その後、輝度誤差成分を分散する処理を行う。
【００１３】
特許文献３の画素配置決定部42は、入力画像サイズをm倍し、かつランダムに画素を配置するものであり、割符画像や重畳画像の画質が比較的悪いので、割符画像や重畳画像上に他の画像の一部が少々見えても問題は少ない。つまり、分散された輝度誤差成分はノイズに紛れて比較的目立ちにくい。しかし、割符画像や重畳画像上の輝度誤差成分がなくなるという訳ではない。
【００１４】
以下に、輝度変更部41での処理内容を具体的に説明する  あるグレースケール(多値)の濃度t1，t2を複数の白黒画素で擬似濃淡表現したとき、t1，t2の画素のハミング距離を変化させることで、擬似濃度ｔTを変化させることができる。白を1、黒を0とした時、白黒画素の組み合わせで表現しうる擬似濃度tTは、式(1)で表される。式(1)を満たす範囲は、図５の三角錐の内側となる。これについては、非特許文献３で詳細に記載されている。
【００１５】
Max(0,t1＋t2-1)≦tT≦Min(t1,t2)                                    (1)
【００１６】
割符画像W1,W2が割符用原画像G1,G2をほぼ擬似濃淡表現し、重畳画像Tが秘密画像Sをほぼ擬似濃淡表現することが望ましいが、式(1)から、重畳画像Tが表現しうる擬似濃度tTの範囲は、割符画像W1,W2の濃度t1，t2によって制限されてしまう。
【００１７】
式(1)より，t1=t2=0.5の時、0≦tT≦0.5となり、擬似濃度tTが表現可能なダイナミックレンジは広く、0.5となる。一方、t1=0またはt2=0のとき、あるいはt1=1またはt2=1のときには、それぞれ0≦tT≦0、1≦tT≦1となり、ダイナミックレンジは狭く、0となる。したがって、重畳画像Tがある程度のダイナミックレンジを持って良好に秘密画像Sを擬似濃淡表現するためには、通常、割符用原画像G1,G2のダイナミックレンジを狭くする必要がある。同様に、秘密画像Sもダイナミックレンジが最大で0.5にしかならないので、狭くする必要がある。
【００１８】
非特許文献４の輝度変更部41では、基本的に式(1)を満たすように、凸包(convex hull)などの手法を用いて割符用画像G1,G2および秘密画像Sのダイナミックレンジ(a1, a2, a3)と最小値(b1, b2, b3)を求め、これを用いて線形輝度変換を行う。
【００１９】
一方、非特許文献３の輝度変更部では、線形輝度変換した後の画素は式(1)を満たさなくともよいが、さらに式(1)との輝度誤差成分を複数枚の画像に分散する処理を行う。
【００２０】
図６は、非特許文献３における輝度変更部での処理を示すフローチャートである。以下では、割符用原画像G1,G2および秘密画像Sの画素の輝度の組み合わせを、図５に示す座標上の点として説明する。まず、入力された割符用原画像G1,G2および秘密画像Sの各画素の輝度(点p(g1,g2,s))を線形変換し、それぞれのダイナミックレンジや最小値を変更して点p(g1,g2,s)とする(S60)。
【００２１】
次に、1つの多値の入力画素をm倍の2値(白黒)画素とするが、m個の白黒画素で表現できる濃度レベルは(m+1)個であるため、点p(g1,g2,s)を(m+1)レベルで量子化して点pq(g1q,g2q,sq)とする(S61)。ここで、式(1)のt1がg1，t2がg2，ｔTがsに対応しており、量子化後に式(1)のとりうる点は各々(m+1)レベルの濃度を持つので、図５の座標上ではグリッド状の点になっている。このとき、点pq(g1q,g2q,sq)は、式(1)を満たしていない場合がある。そこで、点pq(g1q,g2q,sq)が式(1)を満たす最近傍の点pcq(g1cq, g2cq, scq)を求める(S62)。この点pcq(g1cq, g2cq, scq)を割符生成用原画像G1′，G2′および割符生成用秘密画像S′の画素の輝度とする。つまり、割符生成用原画像および割符生成用秘密画像P′(G1′，G2′，S′)をPcq(G1cq, G2cq, Scq)とする。
【００２２】
割符生成用原画像G1′，G2′および割符生成用秘密画像S′(=Pcq(G1cq, G2cq, Scq)）にはそれぞれ輝度誤差成分E(EG1q,EG2q,ESq)=Pcq(G1cq,G2cq,Scq)-Pq(G1q,G2q,Sq)が分散されて加算されており、このように輝度誤差成分が分散されることで、本来なら式(1)に含まれない線形輝度変更時のダイナミックレンジの制限を緩和することができ、ダイナミックレンジを広く保ちやすくなる。
【特許文献１】特開平９−２５２３９７号公報
【特許文献２】US Patent 6690811 B2
【特許文献３】特開２００６−２４５８８８号公報
【非特許文献１】M.S.Fu, O.C.Au,“A novel method to embed watermarkin different halftone images: data hiding by conjugate error diffusion (OHCED)”, Proc.IEEE ICME, Vol.1, pp.609-612,2003
【非特許文献２】明堂, 高木, 酒澤，滝嶋，“誤差拡散法を用いた自然画像埋め込み可能な割符生成方式”, 信学技報IE2006-2(2006-04), pp.7-12.
【非特許文献３】M.Nakajima and Y.Yamaguchi,“Extended visual cryptography for natural images,”Journal of WSCG vol.2, pp.303-310,2002.
【非特許文献４】C.W.Wu and G.R.Thompson,“Digital watermarking and steganography via overlays of halftone images”, Proc.SPIE, Vol.5561, pp.152-163,2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
特許文献１、２、３や非特許文献１に記載された割符画像生成手法は、割符用原画像がダイナミックレンジの広いグレースケール画像であり、秘密画像が２値や３値のシンプルな画像である場合を対象としている。これでは、重畳画像上に割符用原画像が見えやすく、重畳画像上で秘密画像が視認しにくいという課題がある。
【００２４】
非特許文献４に記載された割符画像生成手法では、基本的に式(1)を満たすように凸包(convex hull)などの手法を用いて各々の画像G1,G2,Sのダイナミックレンジ(a1, a2, a3)と最小値(b1, b2, b3)を求め、線形輝度変換を行うので、ダイナミックレンジは狭くなりやすく、割符画像や重畳画像が視認しにくくなるという課題がある。非特許文献２には、輝度変更を具体的にどのように行うかは記載されていない。
【００２５】
非特許文献３に記載された割符画像生成手法では、線形輝度変換よって変更した後の画素は式(1)を満たさなくともよく、式(1)との輝度誤差成分を複数枚の画像に分散する更処理を行うので、ダイナミックレンジの制限を緩和させることができるが、分散された輝度誤差成分が割符画像や重畳画像に表れるという課題がある。
【００２６】
特に、非特許文献３の輝度変更部と非特許文献４の画素配置決定部を組み合わせた場合、非特許文献４の画素配置決定部により、割符生成用原画像および割符生成用秘密画像が高精度に再現されるように画素が配置され、分散された輝度誤差成分も高精度に再現されるので、割符画像や重畳画像上の輝度誤差成分が目立つようになる。分散された輝度誤差成分は、特にエッジや線の画像部分で目立ちやすい。
【００２７】
本発明の目的は、割符画像や復号画像の擬似濃度を広いダイナミックレンジに保つために分散された輝度誤差成分が割符画像および重畳画像(復号画像)上で目立たないようにすることができる割符画像生成装置およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記課題を解決するため、本発明は、複数枚の割符用原画像と秘密画像を元に擬似濃淡表現により割符画像を生成する割符画像生成装置において、複数枚の割符用原画像および秘密画像の画素の輝度の組み合わせが、複数枚の擬似濃淡表現された割符画像を元にした復号画像上で秘密画像の輝度を擬似濃淡表現できないものとなる場合、それを可能とする輝度誤差成分を求め、該輝度誤差成分を複数枚の割符用原画像および秘密画像の画素に分散させることにより、複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像を生成する割符生成用画像生成手段と、前記割符生成用画像生成手段により生成された複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像を元に、複数枚の割符画像がそれぞれ割符生成用原画像に近い画像を擬似濃淡表現し、また、複数枚の割符画像の組み合わせによる復号画像が割符生成用秘密画像に近い画像を擬似濃淡表現するように画素配置を決定して、擬似濃淡表現された複数枚の割符画像を生成する画素配置決定手段を備え、前記割符生成用画像生成手段は、前記輝度誤差成分を補正した後に複数枚の割符用原画像および秘密画像の画素に分散させることにより複数枚の割符画像および復号画像上で輝度誤差成分が目立たないようにする点に第１の特徴がある。
【００２９】
また、前記割符生成用画像生成手段は、輝度誤差成分にローパスフィルタを適用し、ローパスフィルタを適用した後の輝度誤差成分を複数枚の割符用原画像および秘密画像の画素の輝度に加算することにより、複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像を生成する点に第２の特徴がある。
【００３０】
また、前記割符生成用画像生成手段は、輝度誤差成分にローパスフィルタを適用した結果、生成される複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像の画素の輝度の組み合わせが、擬似濃淡表現できる画素の輝度の組み合わせでないものとなる場合、それらを擬似濃淡表現できる輝度の組み合わせとする輝度誤差成分を再度求め、これにより求められた輝度誤差成分に再度ローパスフィルタを適用して複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像を生成する点に第３の特徴がある。
【００３１】
また、前記割符生成用画像生成手段は、生成される複数枚の割符生成用原画像および割符生成用秘密画像の画素の輝度の組み合わせが、それらの画像の画素の輝度を擬似濃淡表現できる輝度値範囲の上限値よりも一定値だけ小さく、あるいは下限値よりも一定値だけ大きくなるマージンを持つように、輝度誤差成分を分散させる点に第４の特徴がある。
【００３２】
また、前記割符生成用画像生成手段は、前記複数枚の割符用原画像および秘密画像の少なくとも１枚において、注目画素の周辺領域の輝度誤差成分が急峻なエッジを持つ場合、該注目画素には他の画素より大きなマージンを持たせる点に第５の特徴がある。
【００３３】
また、前記割符生成用画像生成手段は、注目画素の周辺領域の輝度誤差成分が急峻なエッジを持つ場合、該輝度誤差成分に対しては他の領域の輝度誤差成分より強くぼかすローパスフィルタを適用する点に第６の特徴がある。
【００３４】
また、前記割符生成用画像生成手段は、注目画素の周辺領域の輝度誤差成分が急峻なエッジを持ち、かつ該輝度誤差成分が加算される前の割符用原画像または秘密画像が平坦な領域に対しては、そうでない領域より輝度誤差成分を強くぼかすローパスフィルタを適用する点に第７の特徴がある。
【００３５】
また、前記割符生成用画像生成手段は、注目画素の周辺領域の輝度誤差成分が急峻なエッジを持つ場合、その輝度誤差成分の分散元となった割符用原画像または秘密画像の対応領域に対してもローパスフィルタを適用する点に第８の特徴がある。
【００３６】
さらに、前記割符生成用画像生成手段は、割符用原画像および秘密画像の画素に分散させる輝度誤差成分の割合を、割符画像および復号画像のうちのどの画像の階調再現性を重視するかの重み付けに応じて変える点に第９の特徴がある。
【００３７】
なお、本発明は、割符画像生成装置としてだけでなく、コンピュータを上記手段として機能させるプログラムとしても実現できる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、割符生成用原画像および割符生成用秘密画像を生成する際にダイナミックレンジを広く保つために分散された輝度誤差成分が複数枚の割符画像および復号画像上で目立たないように補正されるので、割符画像および復号画像上に表れるノイズ成分をなくすことができる。したがって、高画質と広いダイナミックレンジを持ち、表現力の高い割符画像を、他の画像から分散された輝度誤差成分を目立ちにくくして生成できる。これは、割符画像や重畳画像上の復号画像が高画質である場合に特に効果がある。
【００３９】
また、割符画像を組み合わせて重畳画像を生成することにより、割符画像からは予測されない全く異なる高画質の秘密画像を、割符画像を視認できない状態で復号できる。これにより、復号画像の意外性を高くすることができるので、例えば、くじやグリーティングカードといったエンターテイメントや広告などに適用することができる。
【００４０】
さらに、輝度誤差成分の目立ちやすい画像領域に対してローパスフィルタを重点的に適用したり、輝度誤差成分の目立ちやすい画像領域に対しては輝度誤差成分に加えて、元の割符用原画像や秘密画像にもローパスフィルタを適用することにより、高画質の割符画像を生成し、高画質の重畳画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明を説明する。本発明に係る割符画像生成装置は、図４と同様に、輝度変更部41と画素配置決定部42を備える。ここで、画素配置決定部42は従来のものと同様であり、輝度変更部41だけが従来のものと相違するので、以下では、主として、輝度変更処理について説明する。
【００４２】
図１は、本発明における輝度変更処理の一例を示すフローチャートである。この輝度変更処理では、非特許文献３と同様に、まず、割符用原画像G1,G2および秘密画像Sの各画素の輝度を示す点p(g1,g2,s)のダイナミックレンジや最小値を変更して点p(g1,g2,s)を得る(S10)。ここで、図５に示すように、点p(g1,g2,s)が式(1)を満たさない場合、式(1)を満たす最近傍の点pc(g1c,g2c,sc)を求める(S11)。ここでは、非特許文献３のように、量子化する必要はない。このとき、分散された輝度誤差成分e(eg1, eg2, es)は、e(eg1, eg2, es)=pc(g1c,g2c,sc)-p(g1,g2,s)となる。
【００４３】
この輝度誤差成分eg1= g1c-g1, eg2=g2c-g2, es=sc-sが割符画像や重畳画像(復号画像)上で目立つのが問題であるため、次に、輝度誤差成分e(eg1, eg2, es)のみにぼかしフィルタ(ローパスフィルタ)をかけ、点fe(feg1,feg2,fes)とする(S12)。ここで、ぼかしフィルタとしては、例えば、5&times;5〜20&times;20要素で標準偏差が１以上のガウシアンフィルタ、要素の値がすべて同じであるフィルタ、レンズフィルタなどを用いることができる。もちろん、ぼかしフィルタは、これに限られない。
【００４４】
その後、ダイナミックレンジと最小値を変更した元の割符用原画像および秘密画像P(G1,G2,S)にローパスフィルタをかけた輝度誤差成分FE(FEg1,FEg2,FEs)を加算し、画像Pfc(G1fc, G2fc, Sfc)=P(G1,G2,S)+FE(FEg1,FEg2,FEs)を求める(S13)。この画像Pfc(G1fc, G2fc, Sfc)が割符生成用原画像および割符生成用秘密画像P′(G1′，G2′，S′)となる。このように輝度誤差成分のみにローパスフィルタをかけているので、輝度誤差成分のみのエッジの成分が緩和され、輝度誤差成分の分散元や分散先の画像のエッジの成分はそのまま保存される。
【００４５】
以上のようにして生成した割符生成用原画像および割符生成用秘密画像P′(G1′，G2′，S′)を画素配置決定部42に入力し、割符画像W1,W2を生成する。画素配置決定部42は、従来と同様のものであり、例えば非特許文献２や４に記載されているように、割符画像W1,W2がそれぞれ割符生成用原画像G1′,G2′に近い擬似濃淡表現の画像となり、また、割符画像W1,W2の組み合わせによる重畳画像Tにローパスフィルタを適用した場合に割符生成用秘密画像S′に近い擬似濃淡表現の画像が復号されるように、画素配置を決定する。
【００４６】
次に、輝度誤差成分の分散を調整して輝度誤差成分が割符画像や重畳画像上ので目立たないようにする手法について説明する。図２は、輝度誤差成分の分散を調整する手法を示す概念図である。
【００４７】
輝度誤差成分にローパスフィルタを適用すると、画素によっては輝度誤差成分が式(1)を満たさないものとなってしまうことがある。図２(ａ)は、点p(g1,g2,s)の最近傍の点pc(g1c,g2c,sc)を求め、これにより分散された輝度誤差成分にローパスフィルタを適用した結果、点pfc(g1fc,g2fc,sfc)となって、式(1)が満たされなくなった状態を示している。
【００４８】
このような状態が生じるのを未然に防ぐには、図１の処理(S11)で、ある程度の余裕(マージン)を持たせた点を最近傍の点pc(g1c,g2c,sc)として求め、輝度誤差成分にローパスフィルタを適用した後でも式(1)が満たされるようにすればよい。例えば、式(1)の下限値の場合にはそれより例えば10％程度大きい値、上限値の場合にはそれより例えば10％程度小さい値の点を最近傍の点pc(g1c,g2c,sc)として採用すればよい。
【００４９】
特に、輝度誤差成分のエッジの急峻な領域では、ローパスフィルタを適用すると輝度誤差成分の値が変更されやすいので、その領域でマージンを持たせるのがよい。例えば、複数枚の割符用原画像および秘密画像の少なくとも１枚において、注目画素の周辺領域の輝度誤差成分が急峻なエッジを持つ場合、輝度誤差成分のエッジの急峻な領域では集中的に上限値、あるいは下限値から離れた点を最近傍の点pc(g1c,g2c,sc)とする。
【００５０】
輝度誤差成分のエッジが急峻どうかは、エッジ検出フィルタを利用して判定できる。例えば、各々の輝度誤差成分の画像のみにラプラシアン・ソベルのエッジ検出フィルタを適用してエッジを検出し、微小領域において、一定閾値以上のエッジと検出された画素が一定数以上存在した場合にエッジが急峻であると判定できる。
【００５１】
また、最近傍の点pc(g1c,g2c,sc)をマージンをとらずに求め、ローパスフィルタを適用した後の点fpc(g1fc,g2fc,sfc)が式(1)を満たしているか再度チェックし、点pfc(g1fc,g2fc,sfc)が式(1)を満たしていない場合には最近傍の点pc(g1fc,g2fc,sfc)をとり直して輝度誤差成分を再び分散させる処理を施してもよい。最近傍の点pc(g1fc,g2fc,sfc)をとり直したことで増加した輝度誤差成分が目立つようになる場合は、二度目の輝度誤差成分のみ、または一度目と二度目の輝度誤差成分を加算したものに対してローパスフィルタを適用すればよい。この処理を点pfc(g1fc,g2fc,sfc)が式(1)を満たす状態となるまで繰り返す。図２(ｂ)は、この状態を示している。
【００５２】
また、ローパスフィルタを適用した後の点fpc(g1fc,g2fc,sfc)が式(1)を満たす点から一定距離以上離れている場合に、上述のように処理を繰り返し、一定距離未満の輝度誤差成分は、例えば秘密画像のみに分散させるようにしてもよい。
【００５３】
上述のようにして求めた最近傍の点pfc(g1fc,g2fc,sfc)は、式(1)の下限値あるいは上限値に近接している。この場合、画素配置決定部により生成される割符画像W1,W2の画素配置のハミング距離が一意に決定されてしまい、画素配置決定部での画素配置法の自由度が小さくなり、画像が劣化したり、画像間で互いに画像が漏洩し、ある画像上に他の画像が現れるという問題が生じることがある。
【００５４】
この問題は、最終的な点pfc(g1fc,g2fc,sfc)が式(1)の下限値よりも例えば10%程度大きい値あるいは上限値よりも10%程度小さい値となるようにマージンをとるなどすれば解決できる。図２(c)は、最終的な点pfc(g1fc,g2fc,sfc)は、上限値よりもΔmarginだけ小さい値をとった状態を示している。特に、輝度誤差成分のエッジが急峻な領域では、上限値あるいは下限値よりも大きく離れるように最終的な点pfc(g1fc,g2fc,sfc)をとるのがよい。いずれか一枚でも輝度誤差成分のエッジが急峻な場合にこれを適用する。
【００５５】
注目画素の周辺領域の輝度誤差成分が急峻なエッジを持つ場合、該輝度誤差成分に対しては他の領域の輝度誤差成分より強くぼかすローパスフィルタを適用することも有効である。
【００５６】
分散された輝度誤差成分は、特に、輝度誤差成分が加算される前の割符用原画像または秘密画像が平坦な領域で目立ちやすいので、輝度誤差成分が急峻なエッジを持ち、かつ輝度誤差成分が加算される前の割符用原画像または秘密画像が平坦な領域に対して、祖でない領域より輝度誤差成分を強くぼかすローパスフィルタを適用することも有効である。つまり、割符用原画像および秘密画像のどれか１つ、あるいは２つの微小領域が平坦であり、かつ残りの画像からエッジの急峻な輝度誤差成分が該微小領域に分散されるとき、輝度誤差成分のエッジをより強くぼかすため、その領域の輝度誤差成分には特に強くローパスフィルタをかける。
【００５７】
ぼかしの程度は、フィルタサイズを大きしたり、ガウシアンフィルタのσ値を大きくするなどすることにより、強くすることができる。画像における平坦領域は、例えば、輝度誤差成分の分散先の線形輝度変換後の画像をウェーブレットなどにより周波数変換し、直流成分や低周波成分が大きい領域として判定することができる。画像にソベル、ラプラシアンなどのエッジ検出フィルタを適用し、エッジが検出されない領域として判定することもできる。
【００５８】
以上のように、輝度誤差成分を補正しても輝度誤差成分のエッジが目立つ場合には、その輝度誤差成分の分散元となった割符用原画像または秘密画像の対応領域に対してもローパスフィルタを適用してもよい。つまり、輝度誤差成分が急峻なエッジを持つ場合、その輝度誤差成分の分散元となった割符用原画像または秘密画像の対応領域に対してもローパスフィルタを適用する。
【００５９】
例えば、ある画像の輝度誤差成分にエッジ検出フィルタを適用し、他の画像にエッジ検出フィルタを適用し、輝度誤差成分のエッジと他の画像のエッジ間で絶対値の相関を算出する。輝度誤差成分のエッジと相関の高いエッジを持つ画像が輝度誤差成分の分散元の画像であるから、その画像のエッジの急峻な領域にローパスフィルタを適用する。
【００６０】
また、割符用原画像および秘密画像に分散する輝度誤差成分の割合を、割符画像および復号画像のうちのどの画像の階調再現性を重視するかの重み付けに応じて変えることができる。例えば、割符画像の画質を重視する場合には、秘密画像に分散させる輝度誤差成分の割合を増やして、式(1)を満たす組み合わせの点pc(g1c,g2c,sc)を求める。
【００６１】
以上、実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、割符画像の枚数を２枚としたが、割符画像がn枚(n≧3)の場合にも、輝度誤差成分を補正した後に分散させることにより、割符画像および復号画像上で輝度誤差成分を目立たなくすることができる。割符画像がn枚(n≧3)の場合には、式(1)に代えて式(2)を用いればよい。
【００６２】
Max(0,t1＋t2＋・・・+tn-1)≦tT≦Min(t1,t2,・・・tn)                      (2)
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る割符画像生成装置における輝度変更処理の一例を示すフローチャートである。
【図２】輝度誤差成分の分散を調整する手法を示す概念図である。
【図３】割符画像の重畳による秘密画像の復号を概念的に示す説明図である。
【図４】輝度変更部と画素配置決定部を用いて割符画像を生成する従来構成を示すブロック図である。
【図５】白黒画素の組み合わせで表現しうる擬似濃度の範囲を示す説明図である。
【図６】従来の輝度変更部での処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
41・・・輝度変更部、42・・・画素配置決定部、G1〜Gn・・・割符用原画像、S・・・秘密画像、G1′,G2′・・・割符生成用原画像、S′・・・割符生成用秘密画像、T・・・重畳画像
【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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