(57)【要約】【課題】透かし情報が容易に視認されないように透かし情報の埋め込みを行う。【解決手段】符号化部は、Ｍ系列符号を３次元に配置した３次元Ｍ系列符号C[z][y][x]（M[z]）を用いて透かし情報W[z]を符号化した埋込情報V[z]を生成し、これを動画像信号の一部に埋め込む。【選択図】図５
2008219315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ系列符号を３次元に配置した３次元Ｍ系列符号を用いて透かし情報を符号化し、当該符号化した透かし情報を３次元信号に埋め込む符号化手段を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
前記３次元Ｍ系列符号は、３次元を構成する３軸のうち、第１軸にＭ系列符号を反復配置し、このＭ系列符号の符号長Ｌに対して素となる２つの異なる値をm、nとすると、このm、nの周期毎にそれぞれ符号をシフトさせたＭ系列符号を第２軸及び第３軸に配置してなることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記３次元信号は複数の２次元画像信号が時間軸上に配置された動画像信号であり、
前記符号化手段は、前記２次元画像信号の主走査方向、副走査方向及び時間軸方向のそれぞれに３次元Ｍ系列符号の３軸を割り当てて、前記透かし情報を埋め込むことを特徴とする請求項１又は２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記符号化手段は、前記２次元画像信号について周波数変換を行う際に、前記透かし情報を埋め込むことを特徴とする請求項３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の信号処理装置により符号化され、透かし情報が埋め込まれた３次元信号に対し、Ｍ系列符号を３次元に配置した３次元Ｍ系列符号を用いて前記透かし情報が埋め込まれた領域を検出するとともに、当該３次元Ｍ系列符号を用いて透かし情報を復号する復号化手段を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
Ｍ系列符号を３次元に配置した３次元Ｍ系列符号を用いて透かし情報を符号化し、当該符号化された透かし情報を３次元信号に埋め込むことを特徴とする埋込方法。
【請求項７】
前記３次元Ｍ系列符号は、３次元を構成する３軸のうち、第１軸にＭ系列符号を反復配置し、このＭ系列符号の符号長Ｌに対して素となる２つの異なる値をm、nとすると、このm、nの周期毎にそれぞれ符号をシフトさせたＭ系列符号を第２軸及び第３軸に配置してなることを特徴とする請求項６に記載の埋込方法。
【請求項８】
前記３次元信号は複数の２次元画像信号が時間軸上に配置された動画像信号であり、
前記２次元画像信号の主走査方向、副走査方向及び時間軸方向のそれぞれに３次元Ｍ系列符号の３軸を割り当てて、前記透かし情報を埋め込むことを特徴とする請求項６又は７に記載の埋込方法。
【請求項９】
前記２次元画像信号について周波数変換を行う際に、前記透かし情報を埋め込むことを特徴とする請求項８に記載の埋込方法。
【請求項１０】
請求項６〜９の何れか一項に記載の埋込方法により透かし情報が埋め込まれた３次元信号に対し、Ｍ系列符号を３次元に配置した３次元Ｍ系列符号を用いて前記透かし情報が埋め込まれた領域を検出するとともに、当該３次元Ｍ系列符号を用いて透かし情報の復号化を行うことを特徴とする復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透かし情報を３次元信号に埋め込む、またはその埋め込まれた透かし情報を復号する信号処理装置、透かし情報を３次元信号に埋め込む埋込方法及びその埋め込まれた透かし情報の復号化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真贋判定のために電子透かし情報を埋め込む方法が多く開発されている。
例えば、電子透かし情報を動画像信号等の３次元信号に埋め込む方法として、Ｍ系列符号を用いる例がある（例えば、特許文献１参照）。この方法は、Ｍ系列符号によってランダムノイズ化した電子透かし情報を生成し、時間軸上にわたる複数のフレーム画像信号の同一の位置に同一の電子透かし情報を埋め込むものである。Ｍ系列符号の自己相関性の高さを利用し、復号側で透かし情報が埋め込まれた位置をＭ系列符号によって検出することを可能としたものである。
【特許文献１】特開平１１−９８４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記の方法では、複数のフレーム画像信号にわたり、同一の位置に同一の透かし情報を埋め込むため、フレーム画像上に変化のないノイズパターンが現れることとなり、視認されやすくなる可能性がある。
【０００４】
本発明の課題は、透かし情報が容易に把握されないように透かし情報の埋め込みを行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、信号処理装置において、
Ｍ系列符号を３次元に配置した３次元Ｍ系列符号を用いて透かし情報を符号化し、当該符号化した透かし情報を３次元信号に埋め込む符号化手段を備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の信号処理装置において、
前記３次元Ｍ系列符号は、３次元を構成する３軸のうち、第１軸にＭ系列符号を反復配置し、このＭ系列符号の符号長Ｌに対して素となる２つの異なる値をＭ、Ｎとすると、このＭ、Ｎの周期毎にそれぞれ符号をシフトさせたＭ系列符号を第２軸及び第３軸に配置してなることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の信号処理装置において、
前記３次元信号は複数の２次元画像信号が時間軸上に配置された動画像信号であり、
前記符号化手段は、前記２次元画像信号の主走査方向、副走査方向及び時間軸方向のそれぞれに３次元Ｍ系列符号の３軸を割り当てて、前記透かし情報を埋め込むことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の信号処理装置において、
前記符号化手段は、前記２次元画像信号について周波数変換を行う際に、前記透かし情報を埋め込むことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、信号処理装置において、
請求項１〜４の何れか一項に記載の信号処理装置により符号化され、透かし情報が埋め込まれた３次元信号に対し、Ｍ系列符号を３次元に配置した３次元Ｍ系列符号を用いて前記透かし情報が埋め込まれた領域を検出するとともに、当該３次元Ｍ系列符号を用いて透かし情報を復号する復号化手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、埋込方法において、
Ｍ系列符号を３次元に配置した３次元Ｍ系列符号を用いて透かし情報を符号化し、当該符号化された透かし情報を３次元信号に埋め込むことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の埋込方法において、
前記３次元Ｍ系列符号は、３次元を構成する３軸のうち、第１軸にＭ系列符号を反復配置し、このＭ系列符号の符号長Ｌに対して素となる２つの異なる値をＭ、Ｎとすると、このＭ、Ｎの周期毎にそれぞれ符号をシフトさせたＭ系列符号を第２軸及び第３軸に配置してなることを特徴とする。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の埋込方法において、
前記３次元信号は複数の２次元画像信号が時間軸上に配置された動画像信号であり、
前記２次元画像信号の主走査方向、副走査方向及び時間軸方向のそれぞれに３次元Ｍ系列符号の３軸を割り当てて、前記透かし情報を埋め込むことを特徴とする。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の埋込方法において、
前記２次元画像信号について周波数変換を行う際に、前記透かし情報を埋め込むことを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、復号化方法において、
請求項６〜９の何れか一項に記載の埋込方法により透かし情報が埋め込まれた３次元信号に対し、Ｍ系列符号を３次元に配置した３次元Ｍ系列符号を用いて前記透かし情報が埋め込まれた領域を検出するとともに、当該３次元Ｍ系列符号を用いて透かし情報の復号化を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１、６に記載の発明によれば、ランダム性、均等性、自己相関性の高いＭ系列符号を３次元に配置した３次元Ｍ系列符号を用いて符号化することにより、３次元状にランダムな符号列として透かし情報を埋め込むことが可能となる。これにより、３次元信号の再生時に透かし情報が一定のノイズパターンとして現れるのを回避することができ、透かし情報が容易に把握されないように図ることができる。また、このように埋め込まれた３次元の透かし情報は、３次元Ｍ系列符号との相関性（同期位置で完全一致となり、自己相関が高く、１ビットでも符号の同期がずれるとほぼ無相関になるという特徴）があるため、復号側で３次元Ｍ系列符号を用いることにより３次元信号から透かし情報を容易に検出することが可能となるとともにその検出精度も向上する。
【００１６】
請求項２、７に記載の発明によれば、３次元状に、つまり３次元を構成する３軸の方向の他、そのうちの２軸によって構成される斜め方向においてもＭ系列符号を配置することができる。
【００１７】
請求項３、８に記載の発明によれば、３次元信号として動画像信号に３次元Ｍ系列符号によって符号化された透かし情報を埋め込むことができる。
【００１８】
請求項４、９に記載の発明によれば、透かし情報の埋込が与える３次元信号への影響を軽減することができる。
【００１９】
請求項５、１０に記載の発明によれば、３次元Ｍ系列符号によって符号化され、埋め込まれた３次元の透かし情報は、３次元Ｍ系列符号との相関性（同期位置で完全一致となり、自己相関が高く、１ビットでも符号の同期がずれるとほぼ無相関になるという特徴）があるため、３次元Ｍ系列符号を用いて復号することにより、３次元信号から透かし情報を容易に検出することが可能となる。また、３次元状に、３軸方向でそれぞれ同期位置を検出することが、Ｍ系列符号の自己相関の特徴（符号の同期位置で完全一致となり自己相関が高く、１ビットでも同期がずれるとほぼ無相関になるという特徴）から可能となるので、透かし情報の検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
〈第１実施形態〉
第１実施形態では、３次元にＭ系列符号を配置した３次元Ｍ系列符号を用いて符号化した透かし情報を、３次元信号である動画像信号に埋め込む例を説明する。
【００２１】
まず、構成を説明する。
図１に、第１実施形態における信号処理装置１の構成を示す。
図１に示すように、信号処理装置１は符号化系１０と復号化系２０から構成されている。符号化系１０は、Ａ／Ｄ変換部１１、符号化部１２、メモリ１３、出力処理部１４等から構成されており、復号化系２０は、復号化部２１、メモリ２２、再生処理部２３、Ｄ／Ａ変換部２４等から構成されている。
【００２２】
符号化系１０の各部について説明する。
Ａ／Ｄ変換部１１は、入力される動画像信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、符号化部１２に出力する。
【００２３】
符号化部１２は、Ｍ系列符号を３次元に配置した３次元Ｍ系列符号を用いて動画像信号（デジタル信号）に透かし情報を埋め込む。
メモリ１３は、３次元Ｍ系列符号等、符号化部１２における処理で必要なデータ等を記憶する。
【００２４】
ここで、Ｍ系列符号について説明する。
Ｍ系列符号は疑似乱数数列の一つであり、その周期が最長となる系列をいう。その長さＬは、Ｌ＝２ｎ−１で表される。
Ｍ系列符号の特徴は、符号のランダム性と均等性、自己相関の高さにある。
これらの特徴について、ｎ＝３、つまりＬ＝２３−１＝７の周期による１次元のＭ系列符号「０１００１１１」の例で説明する。
【００２５】
Ｍ系列符号「０１００１１１」は、０と１の符号が含まれる割合がほぼ同じであり、複数のＭ系列符号を並べるとランダムな符号０、１の配列となる。しかし、ランダム性を有しながらもその配列は一定のパターンを構成しており、均等性も併せ持っている。
【００２６】
例えば、図２（ａ）に示すように上記Ｍ系列符号を連続的に並べると、ランダムな符号０、１の配列となる。この配列から１ビットおきに符号を抽出しても、３ビットおきに符号を抽出しても、その抽出した符号の配列はやはりＭ系列符号を構成する。
【００２７】
また、自己相関性の高さは図２（ｂ）から分かる。図２（ｂ）に示すように、Ｍ系列符号と同じ符号列との排他論理和は、全て０となる。また、Ｍ系列符号とＭ系列符号の０、１を反転させた符号列との排他論理和は、全て１となる。これに対し、Ｍ系列符号自身をビットシフトさせた符号はＭ系列符号となるという特徴がある。そのため、元のＭ系列符号とそれをビットシフトさせた符号との排他論理和は、そのシフト量が符号長Ｌの整数倍でない限り、符号の同期位置がずれるため１と０の符号が混在することとなる。符号長Ｌが奇数であることからその１と０の符号の個数は１つしか違わず、もとのＭ系列符号とはほぼ無相関となる。すなわち、Ｍ系列符号は同じ符号列と同期したとき、或いはＭ系列符号を反転させた符号列と同期したとき、高い相関性が見いだせるが、その他の場合は無相関となる。
【００２８】
このようなＭ系列符号の特性を利用し、Ｍ系列符号を３次元に配置した３次元Ｍ系列符号を構成する。
図３に、３次元Ｍ系列符号の例を示す。
この３次元Ｍ系列符号は、３次元の３軸をx（第１軸）、y（第２軸）、z（第３軸）として、x方向に１次元のＭ系列符号「０１００１１１」を反復配置し、その符号列を２ビット単位で左にシフトさせながら、y方向に反復して配置したものを、さらにＭ系列符号を４ビット単位で左にシフトさせながらz方向に展開させたものである。Z方向における各xy平面で２次元に配置されたＭ系列符号を２次元Ｍ系列符号M[z]（z=0〜6）とする。
【００２９】
３次元Ｍ系列符号をC[z][y][x]、y方向における符号のシフト量をm、z方向における符号のシフト量をnで表すと、３次元Ｍ系列符号C[z][y][x]は次の式で求めることができる。
C[z][y][x]=mls[(x+my+nz)mod7]
ここで、mls[]は１次元Ｍ系列符号の各符号１ビットを示す。符号長L=7のＭ系列符号「０１００１１１」の例では、mls[0]=0、mls[1]=1、mls[2]=0、mls[3]=0、mls[4]=1、mls[5]=1、mls[6]=1である。
また、modは剰余を表し、mod7は符号長７の剰余を表す。
また、m、n(m≠n)は符号長Ｌに対し互いに素の関係となる値である。
【００３０】
このようなC[z][y][x]を求めることにより、３次元にＭ系列符号を配置することが可能となる。例えば、図４に示すようにy=6におけるzx平面（図３の各M[z]の最下行の符号列を取り出したもの）では、x方向、z方向、何れもＭ系列符号を構成している。ここで、３次元にＭ系列符号を配置できるとはxyz方向だけでなく、xy平面、yz平面、zx平面の各平面上の斜め４５度方向においてもＭ系列符号となることを意味している。すなわち、m、nだけでなく、m±1、n±1、m±n、m±n±1も、符号長Ｌと素の関係となれば、斜め４５度方向での符号の並びがＭ系列符号となる。
【００３１】
図３の例では、x方向で１ビット符号をシフト、y方向で２ビット符号をシフト、z方向で４ビット符号をシフトさせることにより、xy平面上で斜め４５度の方向においては、x方向の±１、y方向の±２のビットシフト量の組み合わせから、±１又は±３だけビットシフトしたＭ系列符号となる。このように、１、m、nの数字の和や差の組み合わせによって±７となる、つまり符号長Ｌ＝７と一致する数字となる場合を除き、３次元における斜め４５度方向を含む１３方向中１２方向において、符号の配列がＭ系列符号を構成することとなる。
【００３２】
なお、符号長Ｌが大きい場合、１、m、nの和や差の組み合わせの値がなるべく大きくなるようにすることが好ましい。例えばＬ＝２５−１＝３１の場合、Ｌが素数であり、m、nとして２、４に限らず、２、５、或いは３と７といったような大きい値をとることとしてもよい。大きい値をとることによりz方向で隣接する符号同士の相関がなくなり、画像への影響が小さくなるという効果が得られるからである。
【００３３】
例えば、m=5、n=14の場合、z方向に１だけ変移したときの隣接符号のさらに隣接符号、つまり-2≦x≦2、-2≦y≦2、z=1の範囲で、x+my+nzの取り得る値が、すべてLと素の値となることから、C[0][0][0]及びC[0][0][1]の同一z方向での隣接符号、さらにその隣接符号ともほぼ無相関となることが、Ｍ系列符号の特徴からわかる。
【００３４】
逆に、隣接する符号間に相関がある場合には、z方向での変移に伴い、２次元Ｍ系列符号が移動しているかのように見える。
例えば、L=7では、x=y=zとなるx、y、z方向にだけは、C[z][y][x]が同一値をとるので、z方向に１すすむごとに(x,y)から(x+1,y+1)に移動しているかのように見え、動画像信号の再生時にはノイズパターンとなって視認されやすくなる。
【００３５】
次に、上記３次元Ｍ系列符号C[z][y][x]を用いた透かし情報の埋め込み方法について説明する。
動画像信号は図５に示すように時間軸上に２次元のフレーム画像を配したものであるので、時間軸をz方向、フレーム画像の主走査方向をx方向、副走査方向をy方向として３次元Ｍ系列符号C[z][y][x]を適用する。
図５に示すように、連続するフレーム画像の同一位置に透かし情報を埋め込む（図５において黒色で示す領域が透かし情報の埋込位置を示す）ことにより、動画像信号の３次元領域に透かし情報を埋め込むこととなる。
【００３６】
ここでは、動画像信号の０≦x≦１３、０≦y≦１３、０≦z≦３の３次元領域に、図６に示す透かし情報W[z］（０≦z≦３）を埋め込む例を説明する。
透かし情報W[z]は、x方向、y方向において１４×１４画素の領域をもつ４つの２次元画像が、z方向に展開されたものである。z方向において最初と最後の位置にある透かし情報W[0]、W[3]については、復号化側で透かし情報W[z]を検出しやすいようにその値が全て０又は１となるように構成されている。その中間にある透かし情報W[1]、W[2]については画像を含むこととしてもよく、図６に示す例では十字形の画像を含むよう構成されている。
【００３７】
埋め込みは、透かし情報W[z]を直接動画像信号に埋め込むのではなく、これを図６に示す３次元Ｍ系列符号C[z][y][x] (0≦z≦3)によって符号化した埋込情報V[z]を生成し、この埋込情報V[z]を動画像信号に埋め込む。なお、図６中、３次元Ｍ系列符号C[z][y][x]は、３次元Ｍ系列符号C[z][y][x]のz=0、1、2、3における２次元Ｍ系列符号M[0]、M[1]、M[2]、M[3]により表している。
【００３８】
符号化部１２は、図６に示す透かし情報W[z]と２次元Ｍ系列符号M[z]との排他論理和を埋込情報V[z]とする。埋込情報V[z]はフレーム毎に生成する。すなわち、透かし情報W[0]と２次元Ｍ系列符号M[0]との排他論理和が埋込情報V[0]であり、透かし情報W[1]と２次元Ｍ系列符号M[1]との排他論理和が埋込情報V[1]、透かし情報W[2]と２次元Ｍ系列符号M[2]との排他論理和が埋込情報V[2]、透かし情報W[3]と２次元Ｍ系列符号M[3]との排他論理和が埋込情報V[3]である。
このように埋込情報V[z]を用いることにより、透かし情報W[z]の符号の配列を３次元状にランダム化して動画像信号に埋め込むことができ、視認されにくい態様で透かし情報W[z]を埋め込むことができる。
【００３９】
符号化部１２は、図５に示すように、動画像信号のフレーム画像のうち任意の４枚に上記生成した埋込情報V[z]をそれぞれ埋め込む。フレーム画像上における埋込位置は任意だが、４枚のフレーム画像とも共通の位置に埋め込む。埋込情報V[z]を埋め込む際、符号化部１２はフレーム画像において埋込情報V[z]が対応する各画素がもつ画素値の最下位１ビットと、埋込情報V[z]の各画素値の１ビットとを置き換える。
このようにして透かし情報W[z]が埋め込まれた動画像信号は、出力処理部１４に出力される。
【００４０】
出力処理部１４は、符号化部１２から出力された符号化後の動画像信号に対し、出力に必要な処理を行う。例えば、ＤＶＤ等の記録媒体に記録する場合、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）による符号化処理等を施す。
【００４１】
次に、復号化系２０における各部について説明する。
復号化部２１では、上記の符号化部１２の処理によって透かし情報W[z]が埋め込まれた動画像信号から、当該透かし情報W[z]の埋込位置を検出するとともに、当該透かし情報W[z]を復号化する。
まず、復号化部２１は、メモリ２２から３次元Ｍ系列符号C[z][y][x]を読み出す。そして、入力された動画像信号の最初のフレーム画像について、３次元Ｍ系列符号C[z][y][x]を構成する２次元Ｍ系列符号M[0]を走査する。走査する毎に２次元Ｍ系列符号M[0]と対応する画像領域の画素値の最下位ビットを抽出し、この最下位ビットと、２次元Ｍ系列符号M[0]との排他論理和を求める。Ｍ系列符号は自己相関性が高いことから排他論理和が全て０であれば透かし情報W[0]である。よって、上記のように２次元Ｍ系列符号M[0]の走査により排他論理和が全て０となる領域を検出する。
【００４２】
排他論理和が全て０となる領域が検出されれば、透かし情報W[0]が検出されたとして、その次のフレーム画像において先のフレーム画像で透かし情報W[0]が検出されたのと同じ位置の領域において２次元Ｍ系列符号M[1]との排他論理和を求め、透かし情報W[1]を検出する。さらに次のフレーム画像、その次のフレーム画像でも順次２次元Ｍ系列符号M[2]、M[3]との排他論理和を求め、透かし情報W[2]、W[3]を検出する。
【００４３】
復号化部２１は、動画像信号と、当該動画像信号から検出された透かし情報W[z]とを再生処理部２３に出力する。
再生処理部２３は、動画像信号の再生に必要な処理を行う。このとき、透かし情報W[z]を視認可能とする処理を行ってもよい。例えば、透かし情報W[z]を動画像信号の一部と置き換える等の処理を行う。これにより、動画像信号の再生時に十字形の画像が現れ、この画像の有無により動画像信号の真贋判定が可能となる。
【００４４】
Ｄ／Ａ変換部２４では、入力された動画像信号及び透かし情報W[z]（デジタル信号）をアナログ信号に変換し、外部の表示装置等へ出力する。
【００４５】
以上のように、第１実施形態によれば、符号長Ｌに対し素となるm、nの組み合わせによって３次元にＭ系列符号を配置することにより、３次元状にランダム性、均等性、自己相関性の高い３次元Ｍ系列符号を構成する。この３次元Ｍ系列符号を用いて透かし情報を符号化した埋込情報を生成し、動画像信号に埋め込む。これにより、透かし情報を直接埋め込むのではなく、３次元にランダムな符号列として動画像信号に埋め込むことができ、透かし情報が把握されにくい態様で埋込が可能となる。
【００４６】
また、このように埋め込まれた埋込情報は、３次元Ｍ系列符号と符号の同期位置がずれたときに自己相関がほぼ無相関になるという特徴から、復号側で３次元Ｍ系列符号との相関性を検出することにより、容易に埋込位置を検出できる。さらに、３次元において相関性が高いので、３次元状に相関性を見ることにより透かし情報の検出精度を向上させることができる。
【００４７】
〈第２実施形態〉
第２実施形態では、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）による周波数変換を行う際に透かし情報を埋め込む例について説明する。
【００４８】
図７に、第２実施形態に係る信号処理装置２を示す。なお、第１実施形態における信号処理装置１と同一の構成部には同一の符号を付し、異なる機能部分のみを説明する。
図７に示すように、信号処理装置２は符号化系１０と復号化系２０とに分かれており、符号化系１０はＡ／Ｄ変換部１１、ブロック化部１５、ＤＣＴ部１６、符号化部１２、メモリ１３、出力処理部１４等から構成されている。また、復号化系２０はブロック化部２５、復号化部２１、メモリ２２、逆ＤＣＴ部２６、再生処理部２３、Ｄ／Ａ変換部２４等から構成されている。
【００４９】
まず、符号化系１０の各部について説明するが、Ａ／Ｄ変換部１１、出力処理部１４については第１実施形態と同様の機能であるので、ここでは説明を省略する。
ブロック化部１５は、Ａ／Ｄ変換部１１から入力された動画像信号（デジタル信号）を構成する各フレーム画像を、所定サイズのブロック毎に分割する。ここでは、フレーム画像の主走査方向及び副走査方向において８×８画素毎のブロックに分割することとする。ブロック化部１５は、分割したブロック毎の画像信号をＤＣＴ部１６に出力する。
【００５０】
ＤＣＴ部１６は、ブロック化部１５から入力されたブロック毎の画像信号に対し２次元ＤＣＴ演算を行って、ブロック毎に６４のＤＣＴ係数を求める。求めたＤＣＴ係数はブロック毎に符号化部１２に出力される。
【００５１】
符号化部１２は、ＤＣＴ部１６から入力されるＤＣＴ係数を量子化テーブルを用いて量子化し、この量子化後の係数値を用いて透かし情報を埋め込む。
ここでは、図６に示す透かし情報W[z]（０≦z≦３）を埋め込む例を説明する。
透かし情報W[z]は、第１実施形態と同様に直接透かし情報W[z]を埋め込むのではなく、図６に示す３次元Ｍ系列符号C[z][y][x]を用いて透かし情報W[z]を符号化した埋込情報V[z]を生成してこれを埋め込む。よって、符号化部１２はまずメモリ１３から３次元Ｍ系列符号C[z][y][x]を読み出し、透かし情報W[z]に対応する埋込情報V[z]を生成しておく。埋込情報V[z]の生成方法は第１実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００５２】
以下、具体的に埋込方法を説明する。
符号化部１２は、図８に示すようにz方向に展開される各フレーム画像にそれぞれ埋込情報V[z]を埋め込むが、８×８画素の１ブロックにつき埋込情報V[z]の１画素分の画素値０又は１の１ビットを埋め込む。つまり、図６に示す１４×１４画素の埋込情報V[z]を埋め込むには、１フレーム画像につき１４×１４のブロックが必要となる。
【００５３】
図９は、１ブロックにおけるＤＣＴ係数を示す図である。低周波成分から高周波成分まで分けられたＤＣＴ係数のうち、最も低周波の成分をＤＣ係数、その他をＡＣ係数という。図９に示すブロックの図では、点線で示すようにジグザクに走査したときのＤＣＴ係数をTxy[k]（k=0〜63。添え字のx、yはブロックのx方向及びy方向の位置を示す）で表すと、Txy[0]はＤＣ係数であり、Txy[1]〜Txy[63]はＡＣ係数である。
埋込情報V[z]の埋込は、ＡＣ係数の中でも最も高周波であるＡＣ係数Txy [63]を、埋込情報V[z]の１ビットに置き換えることにより行う。高周波成分はもともと係数値が０であることが多く、この係数値を置き換えても元の画像には影響が小さいからである。例えば、図８の３フレーム目のフレーム画像の２列３行目に位置するブロック（図８中、丸で囲むブロック）については、そのブロックのＡＣ係数T23 [63]を、埋込情報V[3]の２列３行目の位置にある画素値「１」に置き換える。
【００５４】
符号化部１２は、量子化に用いた量子化テーブルを復号化の際に使用させるため、当該量子化テーブルを量子化されたＤＣＴ係数とともに出力処理部１４に出力することとなるが、このとき、量子化テーブルにおいて、埋込情報V[z]と置き換えたk=63の位置の値を強制的に「１」に置き換える。このように置き換えることにより、ＡＣ係数Txy[63]の値を強制的に置き換えたために発生するノイズを抑えることができる。また、復号側では量子化テーブルにおいて「１」の値が設定されている位置kを検出することにより、埋込情報V[z]が埋め込まれた位置を特定することができる。
出力処理部１４では、入力されたＤＣＴ係数に対しハフマン符号化等を行って記録媒体等に記録したり、或いは外部装置へ伝送する。
【００５５】
次に、復号化系２０の各部について説明する。
復号化系２０では、上記の符号化部１２の処理によって透かし情報W[z]が埋め込まれた動画像信号、つまりハフマン符号化等がなされた符号化信号が入力されると、復号化を行う。なお、符号化信号は量子化や符号化に使用した量子化テーブル、符号化テーブルとともに入力されることとする。
ブロック化部２５は、入力された符号化信号を、８×８画素ごとのブロックに分割する。この処理はブロック化部１５と同様のものである。
【００５６】
復号化部２１では、符号化信号とともに入力された符号化テーブル、量子化テーブルを用いて符号化信号を復号化、逆量子化する。また、この復号化された信号に埋め込まれた透かし情報W[z]の埋込位置を検出し、当該透かし情報W[z]の復号化を行う。
【００５７】
以下、透かし情報W[z]の復号化方法について説明する。
復号化部２１では、量子化テーブルを参照し、「１」の値が設定されている位置kを検出する。上述したように、符号化部１２ではk=63の位置の値を「１」に置き換えているので、復号化部２１はk=63の位置を検出する。次いで、復号化部２１は逆量子化により得られたＤＣＴ係数Txy[k]のうち、検出した位置k=63のＡＣ係数Txy[63]を取得する。これを復号化部２１は各フレーム画像の各ブロックについて繰り返し行い、全てのフレーム画像の全てのブロックについてＡＣ係数Txy[63]を取得する。
【００５８】
ＡＣ係数Txy[63]を取得した後、復号化部２１は各ブロックのＡＣ係数Txy[63]の値を「０」に置き換える。これは、本来高周波成分であるＡＣ係数Txy[63]は０の値の場合が多いからである。復号化部２１は、置き換えた後のＤＣＴ係数Txy[k]を逆ＤＣＴ部２６に出力する。
【００５９】
一方で、復号化部２１はメモリ２２から３次元Ｍ系列符号C[z][y][x]を読み出す。復号化部２１には動画像信号の最初のフレーム画像から順にそのフレーム画像が分割されたブロック毎のＤＣＴ係数Txy[k]が入力されるので、復号化部２１は最初のフレーム画像において１４×１４のブロック単位でそれらブロックの各ＡＣ係数Txy[63]と、３次元Ｍ系列符号C[z][y][x]を構成する２次元Ｍ系列符号M[0]との排他論理和を求める。Ｍ系列符号は自己相関性が高いことから排他論理和が全て０であれば透かし情報W[0]である。よって、復号化部２１はフレーム画像において１４×１４のブロック単位でＡＣ係数Txy[63]と２次元Ｍ系列符号M[0]との排他論理和が全て０となるところを求めることにより、透かし情報W[0]が埋め込まれた位置を検出する。最初のフレーム画像で検出されない場合は、透かし情報W[0]が検出されるまで次のフレーム画像において同様の処理を繰り返す。
【００６０】
排他論理和が全て０となる領域が検出されれば、透かし情報W[0]が検出されたとして、その次のフレーム画像において先のフレーム画像で透かし情報W[0]が検出されたブロック領域と同一位置のブロック領域において２次元Ｍ系列符号M[1]とＡＣ係数Txy[63]との排他論理和を求め、透かし情報W[1]を検出する。さらに次のフレーム画像、その次のフレーム画像でも順次２次元Ｍ系列符号M[2]、M[3]との排他論理和を求め、透かし情報W[2]、W[3]を検出する。復号化部２１は検出された透かし情報W[z]を逆ＤＣＴ部２６に出力する。
【００６１】
逆ＤＣＴ部２６では、８×８画素のブロック毎に入力されるＤＣＴ係数Txy[k]の逆ＤＣＴ係数を求め、これを復元された動画像信号として再生処理部２３に出力する。なお、透かし情報w[z]はここでは特に処理は行われず、そのまま再生処理部２３に出力される。
再生処理部２３は、逆ＤＣＴ部２６から入力された８×８画素のブロック毎の逆ＤＣＴ係を、フレーム画像の主走査方向（x方向）及び副走査方向（y方向）に並び替え、フレーム画像の再構成を行う。また、再生処理部２３は、動画像信号の再生に必要な処理を行う。このとき、透かし情報W[z]を視認可能とする処理を行ってもよい。例えば、透かし情報W[z]を動画像信号の一部と置き換える等の処理を行う。これにより、動画像信号の再生時に十字形の画像が現れ、この画像の有無により動画像信号の真贋判定が可能となる。
【００６２】
以上のように、第２実施形態によれば、符号長Ｌに対し素となるm、nの組み合わせによって３次元にＭ系列符号を配置することにより、３次元状にランダム性、均等性、自己相関性の高い３次元Ｍ系列符号を構成する。この３次元Ｍ系列符号を用いて透かし情報を符号化した埋込情報を生成し、動画像信号に埋め込む。これにより、透かし情報を直接埋め込むのではなく、３次元にランダムな符号列として動画像信号に埋め込むことができ、透かし情報が把握されにくい態様で埋込が可能となる。
【００６３】
また、埋込は動画像信号自体ではなく、ＤＣＴの際に得られたＤＣＴ係数に対して行うので、埋込による動画像信号への影響を軽減することができる。なお、ＤＣＴ係数のうち、視認されにくい最高周波成分であるＡＣ係数に対して埋め込むことにより、より影響を軽減することが可能である。
【００６４】
このように埋め込まれた透かし情報は、３次元Ｍ系列符号との相関性が高いことから、復号側で逆ＤＣＴを行う際に３次元Ｍ系列符号との相関性を検出することにより、容易に埋込位置を検出できる。また、３次元において相関性が高いので、３次元状に相関性を見ることにより透かし情報の検出精度を向上させることができる。
【００６５】
なお、上述した実施形態は本発明を適用した好適な一例であり、これに限定されない。
例えば、３次元信号として動画像信号に透かし情報を埋め込む例を説明したが、３次元の信号であればこれに限定されない。ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）等で得られる３次元画像信号や、音声スペクトラム等の３次元信号にも適用可能である。
【００６６】
また、本発明を複写機に適用することも可能である。
複写機に適用した場合、複数ページ分の画像について、１ページ内の画像の主走査方向及び副走査方向に、３次元Ｍ系列符号の２軸（例えば、ｘ方向、ｙ方向）を割り当て、残りの１軸（ｚ方向）を複数ページについての各ページを割り当てて、上述と同様に透かし情報の埋込を行うこととしてもよい。
【００６７】
また、図６に示す透かし情報W[z]の例では十字形の画像を含ませることとしたが、他に文字の画像としてもよいし、何ら意味の無い画像としてもこれをコードと対応付けておき、復号した際にその画像と一致するコードに置き換えることとしてもよい。
【００６８】
また、第２実施形態では、周波数変換としてＤＣＴを行う際に透かし情報を埋め込む例を説明したが、周波数変換の方法は何れでも良く、またその埋込方法も公知の手段を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１実施形態における信号処理装置１の構成を示す図である。
【図２】（ａ）Ｍ系列符号の特性を説明する図である。（ｂ）Ｍ系列符号の自己相関性の高さを説明する図である。
【図３】３次元Ｍ系列符号の一例を示す図である。
【図４】図３の３次元Ｍ系列符号において、y=6のときのzx平面における２次元Ｍ系列符号を示す図である。
【図５】３次元信号である動画像信号への透かし情報の埋込方法を説明する概念図である。
【図６】透かし情報、３次元Ｍ系列符号及び埋込情報の一例を示す図である。
【図７】第２実施形態における信号処理装置２の構成を示す図である。
【図８】３次元信号である動画像信号への透かし情報の埋込方法を説明する概念図である。
【図９】量子化テーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  信号処理装置（第１実施形態）
１０  符号化系
１２  符号化部
１３  メモリ
１４  出力処理部
２０  復号化系
２１  復号化部
２２  メモリ
２３  再生処理部
２  信号処理装置（第２実施形態）
１５  ブロック化部
１６  ＤＣＴ部
２５  ブロック化部
２６  逆ＤＣＴ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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