(57)【要約】【課題】２つ以上の色差格子パターンを利用して２つの副情報を主画像情報に重畳させることで、得られる記録物の偽変造耐性を向上させることができる画像処理装置および画像処理方法を提供する。【解決手段】画像入力装置１１により顔画像などの多階調画像を入力する。画像処理部１６は、入力された画像情報に対し第１の副情報を埋め込む第１副情報埋込処理を行ない、その後、第１の副情報が埋め込まれた画像情報に対し第２の副情報を埋め込む第２副情報埋込処理を行なう。こうして第１の副情報および第２の副情報が埋め込まれた画像情報はプリンタ１２へ送られる。プリンタ１２は、第１の副情報および第２の副情報が埋め込まれた画像情報を記録媒体上に記録することにより記録物Ｐ２を得る。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主画像情報を入力する画像入力手段と、
第１の副情報により第１の色差格子パターンを変調する第１の変調手段と、
この第１の変調手段により変調された第１の色差格子パターンを前記画像入力手段により入力された主画像情報に対し重畳する第１の重畳手段と、
第２の副情報により前記第１の色差格子パターンとは異なる第２の色差格子パターンを変調する第２の変調手段と、
この第２の変調手段により変調された第２の色差格子パターンを前記第１の重畳手段により第１の色差格子パターンを重畳した主画像情報に対し重畳する第２の重畳手段と、
を具備したことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記第１の副情報および第２の副情報は文字や幾何学模様などの２値画像であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記主画像情報はカラー階調画像であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記第１の色差格子パターンおよび第２の色差格子パターンはパターンを構成する画素の数が異なっていることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記第１の色差格子パターンおよび第２の色差格子パターンは、互いに異なった補色関係である２色の色情報で構成されていることを特徴する請求項１記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記第１の色差格子パターンおよび第２の色差格子パターンは、少なくともいずれか一方が不可視状態で重畳されることを特徴する請求項１記載の画像処理装置。
【請求項７】
第１の副情報により第１の色差格子パターンを変調する第１の変調工程と、
主画像情報に対し前記第１の変調工程により変調された第１の色差格子パターンを重畳する第１の重畳工程と、
第２の副情報により前記第１の色差格子パターンとは異なる第２の色差格子パターンを変調する第２の変調工程と、
前記第１の重畳工程により第１の色差格子パターンを重畳した主画像情報に対し前記第２の変調工程により変調された第２の色差格子パターンを重畳する第２の重畳工程と、
を具備したことを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
第１の副情報により変調された第１の色差格子パターンと、第２の副情報により変調された前記第１の色差格子パターンとは異なる第２の色差格子パターンとを主画像情報に対し重畳した画像情報を記録したことを特徴とする記録物。
【請求項９】
前記第１の色差格子パターンおよび第２の色差格子パターンは、少なくともいずれか一方が不可視状態で重畳されていることを特徴する請求項８記載の記録物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主画像情報（人物の顔画像など）に対して別の付加的な副情報（セキュリティ情報など）を重畳するための画像処理装置および画像処理方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、上記画像処理装置および画像処理方法を用いて作成された記録物に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、情報の電子化やインターネットの普及に伴って、画像の偽造や変造防止のために電子透かし、電子署名などの技術が重要視されるようになってきた。特に、主画像情報に付加的な副情報を不可視状態で埋め込む電子透かし技術は、ＩＤカードなどの個人認証媒体や著作権情報を埋め込んだ写真に対する不正コピー、偽造、改ざん対策として提案されている。
【０００４】
たとえば、印刷物へ出力される画像データに対して、人間が感知しにくい高い空間周波数成分および色差成分の特性を利用してデータを埋め込む電子透かし挿入方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。  
また、光学フィルタで確認できる電子透かしの印刷装置が知られている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００５】
これらの電子透かし埋め込み処理方式では、  
(1) 人間の視覚特性を利用  
・画像の周波数が高くなるほど階調識別能力が低下  
・輝度情報よりも色差情報の方が判別困難  
(2) 補色の関係  例…赤色＋シアン色＝無彩色（白）（加法混色の場合）
(3) 高周波キャリアパターン画像に補色の関係及び色差情報を適用（色差変調処理）
を用いることにより、画質劣化を招くことなく、主画像情報に副情報（副画像情報）を不可視状態で埋め込むことを可能にしている。
【０００６】
上記(2)の例でいえば、赤色とシアン色（＝緑色＋青色）は、加法混色の場合、補色の関係にあり、赤色とシアン色とが隣り合っていても人間の目には判別しにくく無彩色に見える。
【０００７】
上記(3)の例のように、高周波キャリアパターン画像は、図４に示すように、赤色リッチな画素２とシアン色リッチな画素３とが繰り返し配置された色差格子パターン１で構成され、人間の目ではこれらの細かな色差の違いを識別できず、色差量はプラスマイナス「０」と判断してしまう人間の視覚特性を利用している。
【０００８】
もし、上記電子透かし技術を適用した画像が記録された記録物の真偽判定が必要になった場合は、上記特許文献等に記載されている復元処理を鍵情報を利用して行ない、不可視状態で記録されていた副情報を復元することにより、真偽判定が行なわれる。  
詳しくは、まず、スキャナやカメラ等の入力デバイスを用いて、カードなどの記録物に記録された、色差情報として副情報を埋め込んだ合成画像情報をデジタル情報として読取る。次に、鍵情報の特定周波数の情報に応じた周波数成分を有するデジタルフィルタを合成画像情報に施すことにより、色差情報として埋め込まれた副情報を復元する。最後に、復元により得られた結果から真偽判定を行なう。  
【特許文献１】特開平９−２４８９３５号公報
【特許文献２】特開２００１−２６８３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記特許文献では、１種類の副情報を主画像情報に重畳する方法が開示されている。この方式では、副情報のサイズが主画像情報のサイズで規定されてしまい、副情報のサイズを大きくすることが困難である。また、副情報を１種類のみ重畳するため、記録物を調査すれば、副情報が入っていることに気づき、偽造や変造を招いてしまう。
【００１０】
このような問題を解決するため、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の画像情報に第１の副情報を埋め込んだ後、プリンタのインクの色であるシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色に変換し、この４色の画像情報を使って第２の副情報を埋め込む方法が提案されている（特開２００５−１５９４３８号公報参照）。
【００１１】
しかし、この方式では、ブラックインクが必要となり、ブラックインクがないプリンタでは使えない。また、２つの副情報が埋め込まれた画像を有する記録物から第２の副情報を復元する場合、一般的なスキャナやカメラなどには搭載されていない赤外光を照射する必要があり、復元装置が大掛かりなものになってしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、２つ以上の色差格子パターンを利用して２つの副情報を主画像情報に重畳させることで、得られる記録物の偽変造耐性を向上させることができる画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、偽変造耐性の向上が図れる記録物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】
【００１４】
本発明の画像処理装置は、主画像情報を入力する画像入力手段と、第１の副情報により第１の色差格子パターンを変調する第１の変調手段と、この第１の変調手段により変調された第１の色差格子パターンを前記画像入力手段により入力された主画像情報に対し重畳する第１の重畳手段と、第２の副情報により前記第１の色差格子パターンとは異なる第２の色差格子パターンを変調する第２の変調手段と、この第２の変調手段により変調された第２の色差格子パターンを前記第１の重畳手段により第１の色差格子パターンを重畳した主画像情報に対し重畳する第２の重畳手段とを具備している。
【００１５】
本発明の画像処理方法は、第１の副情報により第１の色差格子パターンを変調する第１の変調工程と、主画像情報に対し前記第１の変調工程により変調された第１の色差格子パターンを重畳する第１の重畳工程と、第２の副情報により前記第１の色差格子パターンとは異なる第２の色差格子パターンを変調する第２の変調工程と、前記第１の重畳工程により第１の色差格子パターンを重畳した主画像情報に対し前記第２の変調工程により変調された第２の色差格子パターンを重畳する第２の重畳工程とを具備している。
【００１６】
本発明の記録物は、第１の副情報により変調された第１の色差格子パターンと、第２の副情報により変調された前記第１の色差格子パターンとは異なる第２の色差格子パターンとを主画像情報に対し重畳した画像情報を記録したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、２つ以上の色差格子パターンを利用して２つの副情報を主画像情報に重畳させることで、得られる記録物の偽変造耐性を向上させることができる画像処理装置および画像処理方法を提供できる。  
また、本発明によれば、偽変造耐性の向上が図れる記録物を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  
図１は、本発明に係る画像処理装置および画像処理方法が適用される画像処理システムの構成を概略的に示すものである。この画像処理システムは、大きく分けて画像入力手段としての画像入力装置１１、記録手段としてのプリンタ１２、各種処理を行なう計算機１３、および、これら画像入力装置１１、プリンタ１２と計算機１３とを通信可能に接続する双方向通信手段１４，１５によって構成されている。
【００１９】
画像入力装置１１は、写真（印刷物）Ｐ１上の顔画像などの多階調画像をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のデジタル画像として入力するもので、たとえば、デジタルカメラ、ビデオカメラやフラットベッドスキャナなどで構成されている。本実施の形態では、たとえば、スキャナを用いている。
【００２０】
プリンタ１２は、多階調画像や文字などの２値画像を記録媒体に記録することで、ＩＤカードなどの個人認証媒体として用いられる記録物Ｐ２を出力するものであり、本実施の形態では専用のプリンタとしている。
【００２１】
計算機１３は、画像入力装置１１によって入力された画像情報に対して、人間の肉眼で不可視状態で副情報を埋め込むことにより合成画像情報を作成する副情報埋め込み処理などを行なう画像処理手段としての画像処理部１６を有している。  
ここに、計算機１３は、たとえば、パーソナルコンピュータ（以降、単にパソコンと略称する）であってもよいし、ＣＰＵ、半導体メモリ、ハードディスク装置、画像キャプチャーボードなどから構成される専用のボードであってもよく、本実施の形態ではパソコンを用いている。  
なお、本実施の形態における画像処理部１６は、パソコンで動作するアプリケーションプログラムの一部によって構成されている。
【００２２】
双方向通信手段１４，１５は、たとえば、ＵＳＢやＳＣＳＩなどの信号を双方向に通信できる手段であればなんでもよく、本実施の形態ではＵＳＢ２．０を用いている。
【００２３】
以下、このように構成された画像処理システムの全体的な処理動作について図２に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２４】
まず、画像入力装置１１により顔画像などの多階調画像を入力する（ステップＳ１）。ここで、多階調画像は、たとえば、写真（印刷物）Ｐ１上のカラー顔画像とするが、これに限定されるものではない。入力された画像情報は、計算機１３の画像処理部１６に入力される。
【００２５】
画像処理部１６は、入力された画像情報に対し第１の副情報を埋め込む第１副情報埋込処理を行なう（ステップＳ２）。次に、画像処理部１６は、第１の副情報が埋め込まれた画像情報に対し第２の副情報を埋め込む第２副情報埋込処理を行なう（ステップＳ３）。こうして第１の副情報および第２の副情報が埋め込まれた画像情報はプリンタ１２へ送られる。
【００２６】
プリンタ１２は、第１の副情報および第２の副情報が埋め込まれた画像情報を記録媒体上に記録することにより記録物Ｐ２を得る（ステップＳ４）。ここで、ステップＳ２の第１の副情報埋込処理、ステップＳ３の第２の副情報埋込処理は、副情報を埋め込むべき対象が異なるだけで、埋め込みに関する処理は同じ内容となっている。
【００２７】
次に、画像処理部１６において副情報を画像情報に埋め込むための埋め込み処理（ステップＳ２，Ｓ３の処理）について詳細に説明する。
【００２８】
図３は、画像処理部１６内の要部構成を示しており、平滑処理部２１、位相変調処理部２２、色差変調処理部２３、および、重畳処理部２４を有していて、これらはパソコンで動作するアプリケーションプログラムの一部である。なお、当該埋め込み処理については、たとえば、特開平１１−１６８６１６公報や特開２００１−２６８３４６公報などに記述された電子透かし処理手法を適用することができる。
【００２９】
主画像情報（被埋め込み画像情報）２５は、副情報２６が重畳される画像情報であり、個人認証媒体では所有者の顔画像に相当する。これは、１画素当たり２４ビット（Ｒ、Ｇ、Ｂ各８ビット）の情報を持っている。  
副情報（埋め込み画像情報）２６は、埋め込む情報を２値画像情報に変換したもので、個人認証媒体では例えば識別番号（ＩＤ番号）などに相当する。これは、１画素あたり１ビットの情報を持っている。  
色差格子パターン２７は、格子状のパターンであり、副情報２６を復元する際の鍵情報として用いる。これは、１画素当たり１ビットの情報を持っている。
【００３０】
最初に、平滑化処理部２１において、副情報２６の黒画素を「１」、白画素を「０」として平滑化処理を行なう。ここでは、画像の横方向（ｘ方向）に対して複数画素の領域を切り出して、重み平均を取る。
【００３１】
次に、位相変調処理部２２において、平滑化処理部２１における平滑化処理の結果を基に色差格子パターン２７に対し位相変調を行なう。ここでは、２×２（黒あるいは白が交互に存在している）の画素パターンを９０度右方向に回転させている。
【００３２】
次に、色差変調処理部２３において、位相変調処理部２２における位相変調結果を基に所定の色差量ΔＣｄを用いて色差変調処理を行なう。この場合、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３成分を別々に計算する。たとえば、色差格子パターン２７が図４に示すような赤色リッチな画素２とシアン色リッチな画素３とが繰り返し配置された色差格子パターン１である場合、赤色リッチな画素２に対応する部分はＲデータを＋ΔＣｄ、Ｇ，Ｂデータを−ΔＣｄとし、シアン色リッチな画素３に対応する部分はＲデータを−ΔＣｄ、Ｇ，Ｂデータを＋ΔＣｄとする。
【００３３】
次に、重畳処理部２４において、色差変調処理部２３における色差変調処理結果と主画像情報２５とから重畳処理を行なうことにより、合成画像情報２８を作成する。詳しくは、色差変調処理結果のＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの値を主画像情報２５のＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの値に足し合わせる。
【００３４】
以上説明した埋め込み処理を２回繰り返し行なうことにより、主画像情報２５に対し２種類の副情報を重畳することが可能となる。２種類の副情報が重畳された合成画像情報２８は、プリンタ１２に送られて記録媒体上に記録され、記録物Ｐ２が得られる。
【００３５】
図５、図６は、本実施の形態に係る変調された第１の色差格子パターンの画素配列および第１の副情報を示している。図５の太い破線で囲む部分は第１の色差格子パターン４を示しているが、網点で示す画素４ａと斜線で示す画素４ｂが５画素ずつ交互に並んだパターンとなっており、１０画素×２ラインの構成になっている。後述する第２の色差格子パターン７は４画素×２画素であるが、第１の色差格子パターン４より細かくなっている。
【００３６】
人間の視覚特性は、解像度が低くなると識別できる画素間の階調差が少なくなっていくことが知られており、色差量もこの特性に応じた値にする必要がある。このため、解像度が荒い第１の色差量はなるべく小さくする必要ある。本実施の形態では、不可視状態で第１の副情報を埋め込めるようにするため、色差量ΔＣｄは「１２」とした。
【００３７】
また、網点で示す画素４ａと斜線で示す画素４ｂは互いに補色関係となっており、本実施の形態では網点で示す画素４ａは赤色リッチ、斜線で示す画素４ｂは赤色の補色であるシアン色リッチとした。
【００３８】
また、後述する副情報の復元に用いる周波数フィルタの特性から第１の色差格子パターン４と第２の色差格子パターン７とでは、網点で示す画素４ａと斜線で示す画素４ｂの画素数（第１の色差格子パターン４では「５」）の整数倍にはならない方が好ましい。整数倍になっていると、周波数領域における信号のピークがかち合う場合があるからである。本実施の形態のように、「２」と「５」など、偶数と奇数の組合わせが望ましい。
【００３９】
図５の色差格子パターン群５ａ，５ｂは、それ以外の色差格子パターン群と９０度位相がずれた状態になっている。図６は第１の副情報６の一例であるが、黒色（斜線で示す）のセル６ａと白色のセル６ｂからなる２値画像となっている。図５の色差格子パターン群５ａ，５ｂは、図６の黒のセル６ａに対応した位置となっている。つまり、本実施の形態では、色差格子パターンの位相を変調することにより、第１の副情報６を主画像情報に重畳させている。
【００４０】
図７、図８は、本実施の形態に係る変調された第２の色差格子パターンの画素配列および第２の副情報を示している。図７の太い破線で囲む部分は第２の色差格子パターン７を示しているが、網点で示す画素７ａと斜線で示す画素７ｂが２画素ずつ交互に並んだパターンとなっている。
【００４１】
前述の通り、第２の色差格子パターン７は第１の色差格子パターン４よりも細かくなっているため、色差量をより大きくすることが可能となっている。本実施の形態では、不可視状態で第２の副情報を埋め込めるようにするため、色差量ΔＣｄは「２４」とした。
【００４２】
また、網点で示す画素７ａと斜線で示す画素７ｂは互いに補色関係となっており、本実施の形態では網点で示す画素７ａは青色リッチ、斜線で示す画素７ｂは青色の補色であるイエロー色リッチとし、第１の色差格子パターン４とは異なる補色関係にした。こうすることで、記録物から２つの副情報を復元する際に、分離がより容易になるという利点がある。
【００４３】
２種類の副情報を重畳した画像を記録した記録物から画像情報をスキャナなどで読取った場合、補色関係が赤色とシアン色であった第１の副情報は赤色の画像情報に強く入っているが、補色関係が青色とイエロー色であった第２の副情報は青色の画像情報に強く入っている。このため、第１の副情報を復元するときは赤色の画像情報を主に用い、第２の副情報を復元するときは青色の画像情報を主に用いることができる。
【００４４】
図７の色差格子パターン群８ａ，８ｂなどは、その隣の色差格子パターン群と９０度位相がずれた状態になっている。図８は第２の副情報９の一例であるが、黒色のセル（斜線で示す）９ａと白色のセル９ｂからなる２値画像となっている。図７の色差格子パターン群８ａ，８ｂは、図８の黒のセル９ａに対応した位置となっている。つまり、本実施の形態では、色差格子パターンの位相を変調することにより、第２の副情報９も主画像情報に重畳させている。
【００４５】
図９は、作成された記録物Ｐ２の具体例を示している。記録物Ｐ２は、たとえば、個人認証用の顔画像３０ａおよび文字画像（個人管理情報等）３０ｂが記録されたＩＤカードなどの個人認証媒体である。個人認証媒体は偽変造対策を施す必要があるため、顔画像３０ａには第１の色差格子パターン４を変調して第１の副情報（破線で示す星印）３１が不可視状態で重畳されている。さらに、第２の色差格子パターン７を変調して第２の副情報（一点破線で示すハート形パターン）３２が不可視状態で重畳されている。ここで、顔画像３０ａはカラー画像である。また、第１の副情報３１である星印、および、第２の副情報３２であるハート形パターンは、それぞれ２値画像である。  
なお、上記例では、第１の副情報３１および第２の副情報３２が共に不可視状態で重畳される場合を示したが、いずれか一方が可視状態で重畳されてもよい。
【００４６】
図１０は、上記したように作成された記録物Ｐ２の顔画像３０ａをスキャナなどの画像入力装置で読込み、その読取った画像情報を空間周波数領域に変換したときの信号を模式的に示している。横軸は画像横方向の空間周波数を示し、縦軸は画像縦方向の空間周波数を示している。点在する円形状の信号は、それぞれ第１の色差格子パターン４、第２の色差格子パターン７の信号であり、同図の通り、それぞれは分離できている。
【００４７】
第１の色差格子パターン４の信号に対応する周波数のバンドパスフィルタを読込み画像情報にかけてやることで、第１の副情報６のみを復元することが可能となる。また、第２の色差格子パターン７の信号に対応する周波数のバンドパスフィルタを読込み画像情報にかけてやることで、第２の副情報９を復元することが可能となる。
【００４８】
本実施の形態に係る記録物Ｐ２は、第１の副情報６および第２の副情報９の両方が復元された場合にのみ、真性である。いずれか一方の副情報だけ、あるいは両方の副情報が復元されない場合は、偽物ということになる。
【００４９】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、主画像情報に対して別の付加的な副情報を重畳する際、２つ以上の色差格子パターンを利用して２つの副情報を主画像情報に重畳させることにより、得られる記録物の偽変造耐性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る画像処理装置および画像処理方法が適用される画像処理システムの構成を概略的に示すブロック図。
【図２】図１の画像処理システムの全体的な処理動作について説明するフローチャート。
【図３】図１における画像処理部内の要部構成を概略的に示すブロック図。
【図４】色差格子パターンの一例を示す模式図。
【図５】第１の色差格子パターンの画素配列を説明する模式図。
【図６】第１の副情報を説明する模式図。
【図７】第２の色差格子パターンの画素配列を説明する模式図。
【図８】第２の副情報を説明する模式図。
【図９】作成された記録物の具体例を示す模式図。
【図１０】作成された記録物の顔画像を読取った画像情報の周波数信号を示す模式図。
【符号の説明】
【００５１】
４…第１の色差格子パターン、６…第１の副情報、７…第２の色差格子パターン、９…第２の副情報、１１…画像入力装置（画像入力手段）、１２…プリンタ（記録手段）、１３…計算機、１４，１５…双方向通信手段、１６…画像処理部（画像処理手段）、２１…平滑処理部、２２…位相変調処理部、２３…色差変調処理部、２４…重畳処理部、２５…主画像情報、２６…副情報、２７…色差格子パターン。
【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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【図１０】
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