(57)【要約】【課題】情報を埋め込む際のコンテナ信号の品質劣化を抑制しつつ、埋め込み密度を高くして抽出情報の信頼度を向上させ、埋め込み処理が簡易に行えるようにする。【解決手段】測定部２００は、埋め込む前のコンテンツデータを一定間隔の区間に区切り、区間ごとの特徴量を測定する。総合判定部２０１では、コンテナ信号の全区間について特徴量の測定結果を周期ごとに合計して統計をとり、合計値が所定数を超える区間をデータの埋め込みに適した区間と総合判定する。位相方向決定部２０２では、位相と方向を変えた種々の埋め込みデータと総合判定結果とを比較し、最も一致数の多い埋め込みデータを決定する。類似度測定部２０３では、決定した埋込データ列とコンテナ信号とを区間ごとに比較して類似度を測定し、埋め込み判定部２０４で値が一致する場合のみ信号変調部２０５で信号変調処理を実行し、コンテナ信号に埋め込みデータを埋め込む。【選択図】        図３
2008118396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテンツデータを一定間隔の区間に区切り、連接する所定の複数区間を１周期とし、その１周期に対応させた埋め込みデータに基づいて前記コンテンツデータを変調する情報埋込装置であって、
前記コンテンツデータの区間ごとに特徴量を測定する測定手段と、
前記測定手段による測定結果に基づいて全コンテンツデータを周期ごとに合計した統計をとり、埋め込みに適した区間を総合判定する総合判定手段と、
前記総合判定手段による総合判定結果に最も類似した前記埋め込みデータの位相と方向とを決定する位相方向決定手段と、
前記位相方向決定手段により決定された埋め込みデータと前記コンテンツデータとを区間ごとに類似度を測定する類似度測定手段と、
前記類似度測定手段により測定した区間ごとの類似度に応じて前記埋め込みデータを埋め込むか否かを判定する埋め込み判定手段と、
前記埋め込みデータを埋め込む場合に信号変調を行う信号変調手段と
を備え、前記埋め込みデータに基づいて前記コンテンツデータを変調することにより埋め込みデータをコンテンツデータに不可分に埋め込むことを特徴とする情報埋込装置。
【請求項２】
前記埋め込みデータは、１周期の中に埋め込む埋め込み情報に加えて、埋め込み情報中に出現しない複数の異なる冗長データを挿入して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の情報埋込装置。
【請求項３】
前記測定手段は、区間ごとのコンテンツデータ波形と埋め込みデータ波形との相互相関を測定するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の情報埋込装置。
【請求項４】
前記測定手段は、区間ごとのコンテンツデータの周波数特性を測定するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の情報埋込装置。
【請求項５】
コンテンツデータを一定間隔の区間に区切り、連接する所定の複数区間を１周期とし、その１周期に対応させた埋め込みデータに基づいて前記コンテンツデータを変調する情報埋込方法であって、
前記コンテンツデータの区間ごとに特徴量を測定する測定ステップと、
前記測定ステップによる測定結果に基づいて全コンテンツデータを周期ごとに合計した統計をとり、埋め込みに適した区間を総合判定する総合判定ステップと、
前記総合判定ステップによる総合判定結果に最も類似した前記埋め込みデータの位相と方向とを決定する位相方向決定ステップと、
前記位相方向決定ステップにより決定された埋め込みデータと前記コンテンツデータとを区間ごとに類似度を測定する類似度測定ステップと、
前記類似度測定ステップにより測定した区間ごとの類似度に応じて前記埋め込みデータを埋め込むか否かを判定する埋め込み判定ステップと、
前記埋め込みデータを埋め込む場合に信号変調を行う信号変調ステップと
を含み、前記埋め込みデータに基づいて前記コンテンツデータを変調することにより埋め込みデータをコンテンツデータに不可分に埋め込むことを特徴とする情報埋込方法。
【請求項６】
請求項５に記載された情報埋込方法をコンピュータで実行させることを特徴とする情報埋込プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報埋込装置、情報埋込方法及び情報埋込プログラムに関し、より詳しくは、電子透かし技術を用いてコンテンツデータに著作権者情報やアクセス者情報などの埋め込みデータを不可分に埋め込む情報埋込装置、情報埋込方法及び情報埋込プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルコンテンツデータの不正利用を抑止するための著作権者情報、あるいは、機密データの不正流出を抑止するためのアクセス者情報等をコンテンツデータ本体（以下、コンテナ信号ともいう）に不可分に埋め込む電子透かし技術が注目されている。
【０００３】
この電子透かし技術は、画像や音声などのコンテンツデータに埋め込む情報が表現する所定の変化を知覚されない程度に加える埋込処理と、埋め込み後のデータから所定の変化を検出して情報を取り出す抽出処理とによって構成されている。まず、従来の情報埋込処理について説明する。ここでは、１次元信号を用いて説明するが、画像データのような２次元信号であっても原理は同じである。
【０００４】
例えば、埋込処理前のコンテナ信号波形（図７−１参照）は、一定間隔（Ｔｓ）の区間で区切られ、連接する所定の複数区間（ここでは２区間）を１周期（Ｔ）として扱われる。この一周期に対応させた埋め込みデータ列は、シンボルとも言われ、複数ビットのデータ（ここでは２ｂｉｔ、値は１０進表記で２）であって、１周期内のどの区間にどのビットを対応させるかは固定とする。ここでは左の区間に最上位ｂｉｔ（ＭＳＢ）の１、右の区間に最下位ｂｉｔ（ＬＳＢ）の０を対応させている。つまり、図７−１に示す例では、４つの区間に左から順番に「１、０、１、０」を埋め込もうとしている。
【０００５】
埋め込み波形（図６参照）の波長（Ｔｅ）は、Ｔｅ＜Ｔｓ（区間）の関係にあり、図７−１に示すコンテナ信号波形の１区間（長さＴｓ）の一部（長さＴｅ）をこの埋め込み波形に近づけることで情報を埋め込むものである。例えば、図６に示す埋め込み波形を“１”とし、この波形を振幅方向に反転した波形を“０”として埋め込みデータ１ｂｉｔを表現させる。埋め込みデータに応じてコンテナ信号波形を変化させた例（図７−２参照）としては、左の２区間に「１と０」が挿入されている。しかし、図７−１の右端区間のように、フラットなコンテナ信号波形を埋め込み波形に近づけようとすると、大きな変化が加わるため、品質低下を招くことになる。
【０００６】
そこで、従来は、埋め込みを停止する方法と、埋め込み波形を選択する方法の２種類の方法がとられている。前者は、同じデータを繰り返し埋めるようにした上で、品質低下となる区間に限って情報の埋め込みを停止する方法である。また、後者は、埋め込み周波数成分を複数種類用意し、コンテナ信号の周波数特性に合わせて１つを選択する方法である（特許文献１の図５２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１-３１３８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１４は、従来の情報埋め込み処理の主要フローチャートである。図１４の類似度測定処理（ステップ５０１）は、コンテナ信号波形と埋込波形との類似度を測定する処理であり、コンテナ信号波形（図７−１参照）から波長Ｔｅの局所波形を少しずつシフトさせながら切り出し、埋込波形（図６参照）との類似度を測定する。この類似度としては、相互相関や差分などがある。
【０００９】
続く、ステップＳ５０２では、埋込判定処理が行われ、例えば該当区間の相互相関値と所定しきい値とを比較することにより、信号変調を実行するか停止するかを判定する。信号変調を停止する場合は、信号変調処理は行われない。信号変調処理は、コンテナ信号波形の一部を、埋込波形に近づける処理である（図７−２の左２区間を参照）。実空間でそのまま埋込波形に置換しても、両信号を振幅方向に線形補間した波形で置換してもよいし、周波数空間で係数を変化させてもよい。
【００１０】
このように、埋め込みを停止する方法では、埋め込みを停止する区間と停止しない区間とが繰り返しのどこかにあれば情報欠落とはならない。例えば、図７−２に示す例では、右２区間で埋め込みを停止しているが、左２区間で同じシンボルデータを埋めているので情報欠落とはならない。
【００１１】
しかしながら、この埋め込みを停止する方法は、埋め込み個所を減らすことになるため、埋め込み密度が低くなるという問題があった。これは、コンテナ信号を一定長とすれば、埋め込みデータ量が少なくなることになり、伝播過程での情報欠落に備えて同じデータを繰り返し埋めるのであれば、その繰り返し回数が少なくなる、つまり抽出情報の信頼度が低くなるという問題がある。
【００１２】
また、上記した埋め込み波形を選択する方法は、特許文献１の図５２に示すように、埋め込み周波数成分を複数種用意し、コンテナ信号の周波数特性に合わせて１つを選択するものである。この方法を用いれば品質低下を防ぐことができるが、選択結果情報がコンテナ信号とは別に必要となることから、処理が煩雑になるという問題があった。そこで、この選択結果情報を不要とすれば、抽出処理において選択結果を推定する必要があるが、この推定処理を行う場合も処理が煩雑化するという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、情報を埋め込む際のコンテナ信号の品質劣化を抑制しつつ、埋め込み密度を高くして抽出情報の信頼度を向上させ、埋め込み処理を簡易に行うことのできる情報埋込装置、情報埋込方法及び情報埋込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】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、発明は、コンテンツデータを一定間隔の区間に区切り、連接する所定の複数区間を１周期とし、その１周期に対応させた埋め込みデータに基づいて前記コンテンツデータを変調する情報埋込装置であって、前記コンテンツデータの区間ごとに特徴量を測定する測定手段と、前記測定手段による測定結果に基づいて全コンテンツデータを周期ごとに合計した統計をとり、埋め込みに適した区間を総合判定する総合判定手段と、前記総合判定手段による総合判定結果に最も類似した前記埋め込みデータの位相と方向とを決定する位相方向決定手段と、前記位相方向決定手段により決定された埋め込みデータと前記コンテンツデータとを区間ごとに類似度を測定する類似度測定手段と、前記類似度測定手段により測定した区間ごとの類似度に応じて前記埋め込みデータを埋め込むか否かを判定する埋め込み判定手段と、前記埋め込みデータを埋め込む場合に信号変調を行う信号変調手段とを備え、前記埋め込みデータに基づいて前記コンテンツデータを変調することにより埋め込みデータをコンテンツデータに不可分に埋め込むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記埋め込みデータは、１周期の中に埋め込む埋め込み情報に加えて、埋め込み情報中に出現しない複数の異なる冗長データを挿入して構成されていることが望ましい。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記測定手段は、区間ごとのコンテンツデータ波形と埋め込みデータ波形との相互相関を測定するものであることが望ましい。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記測定手段は、区間ごとのコンテンツデータの周波数特性を測定するものであることが望ましい。
【００１８】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、コンテンツデータを一定間隔の区間に区切り、連接する所定の複数区間を１周期とし、その１周期に対応させた埋め込みデータに基づいて前記コンテンツデータを変調する情報埋込方法であって、前記コンテンツデータの区間ごとに特徴量を測定する測定ステップと、前記測定ステップによる測定結果に基づいて全コンテンツデータを周期ごとに合計した統計をとり、埋め込みに適した区間を総合判定する総合判定ステップと、前記総合判定ステップによる総合判定結果に最も類似した前記埋め込みデータの位相と方向とを決定する位相方向決定ステップと、前記位相方向決定ステップにより決定された埋め込みデータと前記コンテンツデータとを区間ごとに類似度を測定する類似度測定ステップと、前記類似度測定ステップにより測定した区間ごとの類似度に応じて前記埋め込みデータを埋め込むか否かを判定する埋め込み判定ステップと、前記埋め込みデータを埋め込む場合に信号変調を行う信号変調ステップとを含み、前記埋め込みデータに基づいて前記コンテンツデータを変調することにより埋め込みデータをコンテンツデータに不可分に埋め込むことを特徴とする。
【００１９】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、上記した情報埋込方法をコンピュータで実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、測定手段によりコンテンツデータの区間ごとの特徴量を測定し、その測定結果に基づいて総合判定手段により全コンテンツデータを周期ごとに合計した統計をとって、埋め込みに適した区間の総合判定を行い、その総合判定結果に最も類似した埋め込みデータの位相と方向を位相方向決定手段により決定する。決定した埋め込みデータとコンテンツデータとを類似度測定手段により区間ごとに類似度を測定し、その類似度に応じて埋め込みデータを区間ごとに埋め込むか否かを埋め込み判定手段により判定する。埋め込む場合は、信号変調手段により埋め込みデータに基づいてコンテンツデータを信号変調することで埋め込む。このように、コンテンツデータに埋め込みデータを埋め込む前に、全コンテンツデータの区間ごとに特徴量を測定して、統計を取り、総合判定することにより、埋め込みに適した総合判定結果が得られる。この総合判定結果は、埋め込みデータを埋め込む際の最適パターンであるため、埋め込みデータが総合判定結果に最も近くなるように位相と方向が決定される。位相と方向の決まった埋め込みデータとコンテンツデータとを区間ごとに比較し、一致している区間のみデータの埋め込み処理が行われる。このため、コンテンツデータの品質劣化を抑えつつ、埋め込み密度を高くすることによって、抽出情報の信頼度が向上し、コンテンツデータと埋め込みデータを扱うだけでよいため、埋め込み処理が簡易に行えるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明にかかる情報埋込装置、情報埋込方法及び情報埋込プログラムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態）
図１は、本発明の情報埋込装置を含むシステム構成図であり、図２は、図１の情報埋込装置及び情報抽出装置の構成ブロック図であり、図３は、図２のＣＰＵあるいは信号処理部における機能構成ブロック図であり、図４は、本実施の形態にかかる情報埋め込み処理の主要フローチャートであり、図５は、本実施の形態にかかる情報抽出処理の主要フローチャートであり、図６は、埋め込みデータの波形図であり、図７−１は、埋め込み前のコンテナ信号の波形図であり、図７−２は、埋め込み後のコンテナ信号の波形図であり、図８−１は、埋め込み前の相互相関波形図であり、図８−２は、埋め込み後抽出時における相互相関波形図であり、図９は、種々の埋め込みデータ列を示す図であり、図１０は、全コンテンツデータを周期ごとに合計した統計図であり、図１１は、図１０の統計により埋め込みに適した区間の総合判定結果を示す図であり、図１２は、図１１の総合判定結果から導かれる本発明の埋め込みデータ列を示す図であり、図１３は、埋め込みデータ列の位相と方向を変えて組み合わせた全パターン図である。
【００２３】
図１に示す情報埋込装置と情報抽出装置とを含むシステムは、情報埋込装置１０に画像信号などのコンテンツデータが入力されると、コンテンツデータ本体（コンテナ信号）に対して別の情報（例えば、ユーザＩＤ情報）を埋め込む処理が行われ、出力装置２０によって利用に即した形態へ変換（例えば、プリンタにより紙５０に印刷）される。
【００２４】
一方、入力装置３０は、紙５０に印刷された画像から情報抽出可能な信号へと変換（例えば、スキャナにより画像データを読み取って電子化）され、情報抽出装置４０によって埋め込まれた情報の抽出処理が行われる。
【００２５】
このようにして、コンテンツデータには、不正利用を防止するための著作権者情報、あるいは機密データの不正流出を防止するためのアクセス者情報などが埋め込みデータとして埋め込まれる。しかし、上記した埋込処理から抽出処理までコンテナ信号が伝播する間に、外部からさまざまな変化（攻撃）が加わると、埋め込んだデータが欠落する可能性がある。
【００２６】
そこで、１つのコンテナ信号には、同一のデータが繰り返し埋め込まれる。つまり、同一のデータをｎ個所に埋め込み、各個所でデータが失われる確率をｐとすると、データ欠落の発生確率は「ｐ＾ｎ」となり、ｎの増大に伴って不具合が減少するという原理である。例えば、図９の埋込データ列に示すような８ｂｉｔのデータ（以下、シンボルという）を繰り返したデータ列を埋め込めば、図９の誤りデータ列に示すように一部誤って抽出されたとしても（図中の下線付き数字が誤り）、同じ位相のデータで多数決を取ることによって、正しいシンボル（０ｘＣ４）が得られる。
【００２７】
しかし、コンテナ信号に対する変化（攻撃）の種類は、埋込データ列のデータ誤りだけではなく、図９に示すような切取データ列（データの切り取り）や反転データ列（データの回転）なども考えられる。このため、図９の切取データ列に示すように、埋込データ列の先頭の３ｂｉｔが切り取られると、埋め込みの位相がずれてしまい、誤ったシンボル（０ｘ２６）を抽出することが起こり得る。
【００２８】
また、図９の反転データ列に示すように、埋込データ列の並びが反転すると、埋め込みの方向が狂ってしまい、誤ったシンボル（０ｘ２３）を抽出することが起こり得る。これらの問題は、図９の比較例埋込データ列に示すように、「２、３」の特定データ（冗長データ）をシンボルに付加する方法で解決することができる（ここでは、０，１，２，３の４値変調埋め込みの例）。
【００２９】
この特定データは、複数の異なるデータ「２、３」で構成することにより、シンボル自体を回転非対象とすることができる。また、特定データは、埋め込み情報であるシンボル中に出現するデータ「１、０」以外のデータ「２、３」で構成することにより、切り取りによる位相のずれを防止することができる。このように、埋め込みデータに基づいて埋め込みの位相ずれや、埋め込みの方向回転を情報抽出側で補正できるということは、埋め込み側において埋め込みの位相や方向をコンテナ信号ごとに変えたとしても判別できることを意味する。
【００３０】
そこで、本発明は、上記の特定データが付加された埋め込みデータの位相と方向とをコンテナ信号の特性に合わせて決定し、その埋め込みデータとコンテナ信号の類似度を区間ごとに測定し、その類似度に応じて埋め込みデータを埋め込むか否かを判定しながら信号変調することにより、コンテナ信号の品質劣化を抑制しつつ、埋め込みデータの埋め込み密度をできるだけ高くすることで、信頼性を向上させる点に特徴がある。
【００３１】
本発明にかかる図１の情報埋込装置１０及び情報抽出装置４０の内部構成は、図２に示すように、ＣＰＵ１００、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）のような回路でデータを高速に処理する信号処理部１０１、ＣＰＵ１００のプログラムやデータを記憶させるＲＯＭ（あるいは、ＨＤＤ）１０２、処理データや実行プログラムなどを展開する作業メモリとしてのＲＡＭ１０３、操作部（スイッチ、ボタン等）と表示部（ＬＥＤ、ＬＣＤ等）からなる操作・表示部１０４、及び外部装置や記憶メディア（ＩＣカード、ＣＤ、ＤＶＤ等）とのＩ／Ｆ（バス、イーサネット（登録商標）、電話回線、無線等）であって、コンテナ信号の入出力を行う外部Ｉ／Ｆ部１０５などによって構成されている。
【００３２】
本発明にかかる情報埋込処理は、図２の信号処理部１０１のＡＳＩＣ等によるハードウェア処理、あるいは、ＣＰＵ１００によるソフトウェア処理で実施することができる。このため、図３に示す信号処理部１０１あるいはＣＰＵ１００の機能構成ブロック図を用いて、本発明の情報埋込装置１０の構成および動作について説明する。
【００３３】
〔情報埋込装置〕
情報埋込装置１０の信号処理部１０１（ＣＰＵ１００ではソフトウェアによる機能ブロック図となる）は、図３に示すように、測定部２００、総合判定部２０１、位相方向決定部２０２、類似度測定部２０３、埋め込み判定部２０４、信号変調部２０５などを備えている。
【００３４】
まず、測定部２００は、埋め込みデータを埋め込む前のコンテンツデータを一定間隔の区間に区切り、区間ごとの特徴量を測定するものである。特徴量としては、種々のものが考えられるが、ここでは相互相関と周波数特性について説明する。なお、特徴量は、相互相関と周波数特性に限定されない。
【００３５】
相互相関とは、コンテンツデータ（コンテナ信号）の波形と埋め込みデータの波形との類似度を意味する。コンテナ信号の波形から埋め込みデータと同じ波長Ｔｅの局所波形を少しずつシフトさせながら切り出して、埋め込みデータの波形との類似度を測定するものである。類似度としては、相互相関や差分などがある。相互相関を式で表すと、
ΣＸ（ｎ）＊Ｙ（ｎ）
となる。また、差分を式で表すと、
Σ｜Ｘ（ｎ）−Ｙ（ｎ）｜  または
Σ｛Ｘ（ｎ）−Ｙ（ｎ）｝＊｛Ｘ（ｎ）−Ｙ（ｎ）｝
となる。上式中のＸ（ｎ）はコンテナ信号の波形であり、Ｙ（ｎ）は埋め込みデータの波形を示している。後者の差分の方が計算は簡単であるが、差分の場合は、Ｙ（ｎ）の埋め込みデータの波形と、その反転波形の２つを計算する必要がある点で処理時間を要する。例えば、図８−１は、信号変調処理前のコンテナ信号と埋め込みデータとの相互相関を示すもので、相互相関波形が所定値（Ｒｅ）を超えていれば（Ａ部分は正のピーク）、その区間はデータ１の埋め込みに適した区間と判定し、所定値（−Ｒｅ）を下回っていれば（Ｂ，Ｃ部分は負のピーク）、その区間はデータ０の埋め込みに適した区間と判定される。
【００３６】
また、周波数特性とは、コンテナ信号波形から１区間（Ｔｓ）の局所波形を切り出して、これをフーリエ変換するものである。人間の弁別力は、高周波信号になる程低くなるため、ビジーな領域で信号変調したとしても知覚されにくく、品質劣化とはならない。よって、高周波係数が所定値を超えていれば、その区間はデータの埋め込みに適した区間と判定することができる。
【００３７】
総合判定部２０１は、コンテナ信号の全区間について特徴量の測定を行って、その判定結果を周期ごとに合計した統計をとり、合計値が所定数（ｍ）を超える区間をデータの埋め込みに適した区間として総合判定を行うものである。例えば、図９の比較例埋込データ列のように、１０区間＝１周期としてデータを埋め込む場合について説明する。図１０は、相互相関測定で判定したデータ１、０の埋め込みに適した区間数を総合計したものである。図１０に示すように、合計値が所定数（ｍ）を超える区間は、データの埋め込みに適した区間と判定する。すなわち、図１０の一番左の第１区間、６番目の第６区間、７番目の第７区間がデータ１の埋め込みに適した区間であり、８番目の第８区間、１０番目の第１０区間がデータ０の埋め込みに適した区間である。これにより、総合判定結果は、図１１のようになる。
【００３８】
位相方向決定部２０２は、位相と方向を変えた種々の埋め込みデータパターンと総合判定結果とを比較して、最も一致数の多い埋め込みデータパターンを決めるものである。本実施の形態の埋込データ列は、１周期＝１０区間であり、埋め込みの位相は１０種類あって、１次元信号なので埋め込みの方向は２種類存在する。このため、図１３に示すように、合計２０種の埋め込みデータパターンを考えることができる。図１３の各埋め込みデータパターンの右に添えた数字が、図１１の総合判定結果との一致数を表している。一致数が最大の５となるパターン（図１３の左列の上から４番目）を最適な埋め込みの位相・方向と決定し、これに基づいて図１２に示すような本発明の埋込データ列が作成される（図４のステップＳ３００）。
【００３９】
このように、本発明に特徴的な構成である位相方向決定部２０２は、埋め込み対象であるコンテナ信号に埋込データ列を可能な限り適合させることにより、情報を埋め込む際のコンテナ信号の品質劣化を抑制しつつ、埋め込み密度を高くして、抽出情報の信頼度を向上させることができる。そのため、埋め込み処理前にコンテナ信号を区間ごとに特徴量を測定し（測定部２００）、その結果を周期ごとに合計して統計をとり（総合判定部２０１）、周期ごとのコンテナ信号の特徴に最も近くなるように埋込データ列の位相と方向とが決定される（位相方向決定部２０２）。
【００４０】
次に、類似度測定部２０３は、位相と方向が決まった埋込データ列とコンテナ信号とを区間ごとに比較して類似度を測定するものである（図４のステップＳ３０１）。この類似度測定は、ここでは比較対象である区間ごとの値が一致しているか否かを見るものである。
【００４１】
埋め込み判定部２０４は、上記類似度測定部２０３において埋込データ列とコンテナ信号とを区間ごとに比較し、値が一致する場合は埋め込みを行い、値が異なる場合は埋め込みを行わないように判定するものである（ステップＳ３０２）。すなわち、値が一致して埋め込みを行うと判定された区間では、信号変調処理が実行され（図４のステップＳ３０３）、値が異なって埋め込みを行わないと判定された区間では、信号変調処理を行わない。
【００４２】
信号変調部２０５は、コンテナ信号の波形の一部を埋込データ列の波形に近づける処理を行うものである。実空間でそのまま埋込波形に置換してもよく、両信号を振幅方向に線形補間した波形で置換してもよく、また、周波数空間で係数を変化させるようにしてもよい。例えば、図７−２の左２区間では、「１と０」の信号変調処理が実行され、右２区間では、信号変調処理が停止された例を示している。
【００４３】
図１の情報埋込装置１０では、上記構成部によりコンテナ信号に埋め込みデータが埋め込まれると、出力装置２０であるプリンタなどで紙５０に印刷される。
【００４４】
〔情報抽出装置〕
続いて、コンテナ信号に埋め込まれた埋め込みデータを抽出する場合は、図１の情報抽出装置４０で抽出処理する前に、印刷された紙５０を入力装置３０であるスキャナなどにより画像情報の読み取りが行われる。
【００４５】
入力装置３０で読み取られた画像情報は、情報が埋め込まれたコンテナ信号として情報抽出装置４０へ出力される。このようにして情報抽出装置４０に入力されたコンテナ信号は、伝播過程で変化（攻撃）が加わった波形が入力される可能性が高い。そこで、本実施の形態では、図２の情報抽出装置４０における信号処理部１０１のハードウェア処理、あるいはＣＰＵ１００のソフトウェア処理によって、コンテナ信号に埋め込まれた情報の抽出処理が行われる。
【００４６】
本実施の形態にかかる情報抽出処理は、図５に示すように、コンテナ信号と埋込波形との類似度（ここでは、相互相関）を測定し（ステップＳ４００）、その相関関係に基づいて埋め込まれた情報を抽出する処理である（ステップＳ４０１）。
【００４７】
類似度の測定は、情報埋込装置１０の測定部２００において説明したのと同じであるので、重複説明を省略する。まず、本実施の形態にかかる情報抽出装置４０は、図８−２に示すように、情報が埋め込まれたコンテナ信号に伝播過程で変化（攻撃）が加わった波形と埋込波形との相互相関を測定する（ステップＳ４００）。
【００４８】
そして、その測定結果に基づいてコンテナ信号に埋め込まれた情報を抽出する。例えば、図８−２に示すように、相互相関値が所定値Ｒｄ以上（Ａ点）であれば１とし、所定値−Ｒｄ以下（Ｂ点）であれば０としてデータを抽出する（ステップＳ４０１）。埋め込み直後は、所定値Ｒｄを超えていても、伝播過程での変化（攻撃）によって相互相関値の振幅が小さくなると、所定値Ｒｄを超えない局所的データ欠落区間が出てくることがある。しかし、図１２に示すように、同じデータを繰り返し埋めているので、周期ごとに多数決をとれば、局所的なデータ欠落区間があったとしてもこれを補うことが可能となり、正しいデータを抽出することができる。
【００４９】
また、埋め込みデータの位相や方向が途中で変わったとしても、同期用の特定データ（図１２の埋め込み情報中に出現しない複数の異なる冗長データ「２，３」）が埋め込まれているため、この特定データを参照することで、埋め込みデータの位相や方向の変化を読み取ることが可能となり、正しい埋め込み情報を抽出することができる。
【００５０】
〔情報埋込プログラム〕
本実施の形態の情報埋込装置で実行される情報埋込プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
【００５１】
また、本実施の形態の情報埋込装置で実行される情報埋込プログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。さらに、本実施の形態の情報埋込装置で実行される情報埋込プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
【００５２】
また、本実施形態の情報埋込プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【００５３】
また、本実施の形態の情報埋込装置で実行される情報埋込プログラムは、上述した各部（測定部、総合判定部、位相方向決定部、類似度測定部、埋め込み判定部、信号変調部）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）１００が上記記憶媒体から情報埋込プログラムを読み出して実行することにより、上記各部が主記憶装置上にロードされ、測定部、総合判定部、位相方向決定部、類似度測定部、埋め込み判定部、信号変調部が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態にかかる情報埋込装置は、コンテナ信号に埋め込みデータを埋め込む前に、コンテナ信号の区間ごとの特徴量を測定し、その結果を周期ごとに合計して統計をとって、周期ごとのコンテナ信号の特徴に最も近くなるように埋込データ列の位相と方向を決定するため、埋込データ列をコンテナ信号に可能な限り適合させることが可能となる。これによって、埋め込みデータを埋め込む際のコンテナ信号の品質劣化を抑制しつつ、埋め込み密度を高くすることが可能となり、抽出情報の信頼度を向上させることができる。
【００５５】
また、本実施の形態にかかる情報埋込装置によって埋め込まれた埋め込みデータは、コンテナ信号の品質劣化を抑えつつ、高い埋め込み密度でコンテナ信号に埋め込まれているため、情報抽出装置を使って抽出する際に、伝播過程でコンテナ信号に変化（攻撃）が加わったとしても、埋め込みデータとの相互相関から埋め込みデータを抽出することが可能となる。特に、局所的なデータ欠落があっても、同じ埋め込みデータを繰り返し埋め込んでいるため、埋め込みデータの抽出結果を周期ごとに多数決をとることにより、データ欠落区間を容易に補うことが可能となり、正しい埋め込みデータを抽出することができる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、図１に示すように、情報埋込装置１０、出力装置２０、入力装置３０、情報抽出装置４０をそれぞれ別構成とした例を用いて説明したが、情報埋込装置１０と情報抽出装置４０を１つの装置として構成しても良い。
【００５７】
また、本実施の形態では、図１に示す情報埋込装置１０と出力装置２０、または、情報抽出装置４０と入力装置３０を別に構成したが、それぞれを１つの装置で構成しても良い。
【００５８】
さらに、本実施の形態では、１周期内の１区間に対応させるビット数も１ｂｉｔに限定する必要はなく、複数ビット、あるいは０ｂｉｔ（無変調区間）としても良い。特に、無変調区間を設ける場合は、情報埋込装置１０の測定部２００がコンテナ信号を区間ごとに周波数特性を測定することで、特徴量を測定する場合に効果的である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係る情報埋込装置、情報埋込方法及び情報埋込プログラムは、音声データや画像データのコンテンツデータに著作権者情報やアクセス者情報などを埋め込む電子透かし技術に有用であり、特に、コンテンツデータに対して外部からさまざまな変化（攻撃）が加わる状況下で埋め込まれた情報を確実に抽出することのできる情報埋込装置、情報埋込方法及び情報埋込プログラムに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の情報埋込装置を含むシステム構成図である。
【図２】図１の情報埋込装置及び情報抽出装置の構成ブロック図である。
【図３】図２のＣＰＵあるいは信号処理部における機能構成ブロック図である。
【図４】本実施の形態にかかる情報埋め込み処理の主要フローチャートである。
【図５】本実施の形態にかかる情報抽出処理の主要フローチャートである。
【図６】埋め込みデータの波形図である。
【図７−１】埋め込み前のコンテナ信号の波形図である。
【図７−２】埋め込み後のコンテナ信号の波形図である。
【図８−１】埋め込み前の相互相関波形図である。
【図８−２】埋め込み後抽出時における相互相関波形図である。
【図９】種々の埋め込みデータ列を示す図である。
【図１０】全コンテンツデータを周期ごとに合計した統計図である。
【図１１】図１０の統計により埋め込みに適した区間の総合判定結果を示す図である。
【図１２】図１１の総合判定結果から導かれる本発明の埋め込みデータ列を示す図である。
【図１３】埋め込みデータ列の位相と方向を変えて組み合わせた全パターン図である。
【図１４】従来の情報埋め込み処理の主要フローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１０  情報埋込装置
１００  ＣＰＵ
１０１  信号処理部
１０２  ＲＯＭ（ＨＤＤ）
１０３  ＲＡＭ
１０４  操作・表示部
１０５  外部Ｉ／Ｆ部
２００  測定部
２０１  総合判定部
２０２  位相方向決定部
２０３  類似度測定部
２０４  埋め込み判定部
２０５  信号変調部
【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７−１】
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【図７−２】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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