(57)【要約】【課題】画像圧縮データの改ざん検出を可能にする技術を提供する。【解決手段】デジタル画像信号を周波数変換して複数の周波数成分に分解する。複数の周波数成分から選択した第１の周波数領域中の係数の特徴情報を算出する。第１の周波数領域と異なる領域から選択した第２の周波数領域の係数を所定の規則で操作することにより、特徴情報を埋め込む。複数の周波数成分を表す周波数係数を所定の符号化処理を行って画像圧縮データを生成する。【選択図】　図１
2004135265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に、前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力する情報埋め込み部とを備える情報埋め込み装置。
【請求項２】
デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力する周波数変換部と、
前記周波数変換部が出力する周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
前記周波数変換部が出力する周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力する情報埋め込み部とを備える情報埋め込み装置。
【請求項３】
デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力する周波数変換部と、
前記周波数変換部が出力する周波数係数を量子化して量子データを出力する量子化部と、
前記量子化部が出力する量子データのうち、第１の周波数領域に属する量子データに基づいて特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
前記量子化部が出力する量子データのうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する量子データに、前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力する情報埋め込み部とを備える情報埋め込み装置。
【請求項４】
前記情報埋め込み部が出力する埋め込みデータを符号化して画像圧縮データを生成する画像符号化部をさらに備える、請求項１から３記載の情報埋め込み装置。
【請求項５】
前記周波数変換は、離散ウェーブレット変換、サブバンド分割、離散コサイン変換、またはフーリエ変換のいずれかである請求項１から４記載の情報埋め込み装置。
【請求項６】
前記特徴情報は、基になる値を固有に表現できる情報である請求項１から５記載の情報埋め込み装置。
【請求項７】
前記特徴情報は、基になる値のハッシュ値である請求項１から５記載の情報埋め込み装置。
【請求項８】
前記第１の周波数領域と前記第２の周波数領域は、最高周波数領域よりも周波数が低い領域である請求項１から７記載の情報埋め込み装置。
【請求項９】
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数と
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域及び前記第２の周波数領域とは異なる第３の周波数領域に属する周波数係数との両方に、
前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力する情報埋め込み部とを備える情報埋め込み装置。
【請求項１０】
デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力する周波数変換部と、
前記周波数変換部が出力する周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
前記周波数変換部が出力する周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数と
前記周波数変換部が出力する周波数係数のうち、前記第１の周波数領域及び前記第２の周波数領域とは異なる第３の周波数領域に属する周波数係数との両方に、
前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力する情報埋め込み部とを備える情報埋め込み装置。
【請求項１１】
デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力する周波数変換部と、
前記周波数変換部が出力する周波数係数を量子化して量子データを出力する量子化部と、
前記量子化部が出力する量子データのうち、第１の周波数領域に属する量子データに基づいて特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
前記量子化部が出力する量子データのうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する量子データと
前記量子化部が出力する量子データのうち、前記第１の周波数領域及び前記第２の周波数領域とは異なる第３の周波数領域に属する量子データとの両方に、
前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力する情報埋め込み部とを備える情報埋め込み装置。
【請求項１２】
前記情報埋め込み部が出力する埋め込みデータを符号化して画像圧縮データを生成する画像符号化部をさらに備える、請求項９から１１記載の情報埋め込み装置。
【請求項１３】
前記第１の周波数領域は、最高周波数領域よりも周波数が低い領域である請求項９から１２記載の情報埋め込み装置。
【請求項１４】
前記第２の周波数領域は、最高周波数領域よりも周波数が低い領域である請求項９から１３記載の情報埋め込み装置。
【請求項１５】
前記第３の周波数領域は、最低周波数領域よりも周波数が高い領域である請求項９から１３記載の情報埋め込み装置。
【請求項１６】
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて第１の特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に基づいて第２の特徴情報を抽出する特徴情報抽出部と、
前記第１の特徴情報と前記第２の特徴情報とを比較して改ざんの有無を判定する改ざん判定部とを備える改ざん検出装置。
【請求項１７】
画像圧縮データを復号して周波数係数を出力する画像復号部をさらに備え、
前記特徴情報算出部は、前記画像復号部が出力する周波数係数に基づいて第１の特徴情報を算出し、
前記特徴情報抽出部は、前記画像復号部が出力する周波数係数に基づいて第２の特徴情報を算出する請求項１６記載の改ざん検出装置。
【請求項１８】
前記改ざん判定部は、前記第１の特徴情報と前記第２の特徴情報とを比較し、一致する場合には、改ざんされていないと判定する請求項１６から１７記載の改ざん検出装置。
【請求項１９】
前記特徴情報は、基になる値を固有に表現できる情報である請求項１６から１８記載の改ざん検出装置。
【請求項２０】
前記特徴情報は、基になる値のハッシュ値である請求項１６から１９記載の改ざん検出装置。
【請求項２１】
前記周波数係数は、前記画像復号部が画像圧縮データを復号する過程で出力される量子化された周波数成分のデータである請求項１７記載の改ざん検出装置。
【請求項２２】
前記第１の周波数領域と前記第２の周波数領域は、最高周波数領域よりも周波数が低い領域である請求項１６から２１記載の改ざん検出装置。
【請求項２３】
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて第１の特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に基づいて第２の特徴情報と
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域及び前記第２の周波数領域とは異なる第３の周波数領域に属する周波数係数に基づいて第３の特徴情報と
を抽出する特徴情報抽出部と、
前記第１の特徴情報と前記第２の特徴情報と前記第３の特徴情報のうち、いずれか２つ以上の特徴情報を比較し、改ざんの有無を判定する改ざん判定部とを備える改ざん検出装置。
【請求項２４】
画像圧縮データを復号して周波数係数を出力する画像復号部をさらに備え、
前記特徴情報算出部は、前記画像復号部が出力する周波数係数に基づいて第１の特徴情報を算出し、
前記特徴情報抽出部は、前記画像復号部が出力する周波数係数に基づいて第２の特徴情報及び第３の特徴情報を算出する請求項２３記載の改ざん検出装置。
【請求項２５】
前記改ざん判定部は、前記第１の特徴情報と前記第２の特徴情報とを比較し、一致する場合には、改ざんされていないと判定する請求項２３から２４記載の改ざん検出装置。
【請求項２６】
前記改ざん判定部は、前記第１の特徴情報と前記第３の特徴情報とを比較し、一致する場合には、前記画像圧縮データが改ざんされていないと判定する請求項２３から２５記載の改ざん検出装置。
【請求項２７】
前記改ざん判定部は、前記第１の特徴情報と前記第２の特徴情報との比較結果と、前記第１の特徴情報と前記第３の特徴情報との比較結果を用いて、改ざんの有無を判定する請求項２３から２６記載の改ざん検出装置。
【請求項２８】
前記第１の周波数領域は、最高周波数領域よりも周波数が低い領域である請求項２３から２７記載の改ざん検出装置。
【請求項２９】
前記第２の周波数領域は、最高周波数領域よりも周波数が低い領域である請求項２３から２８記載の改ざん検出装置。
【請求項３０】
前記第３の周波数領域は、最低周波数領域よりも周波数が高い領域である請求項２３から３０記載の改ざん検出装置。
【請求項３１】
前記第２の周波数領域は前記第１の周波数領域よりも高い周波数を持ち、
前記第３の周波数領域は前記第２の周波数領域よりも高い周波数を持ち、
前記改ざん判定部は、
前記第１の特徴情報と前記第２の特徴情報とが一致し、かつ、前記第１の特徴情報と前記第３の特徴情報とが一致しないとき、改ざんはなく、かつ、画像処理が行われたものと判定する請求項２３から３０記載の改ざん検出装置。
【請求項３２】
デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力する周波数変換部と、
前記周波数変換部が出力する周波数係数を量子化して量子データを出力する量子化部と、
前記量子化部が出力する量子データのうち、第１の周波数領域に属する量子データに基づいて特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
前記量子化部が出力する量子データのうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する量子データに、前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力する情報埋め込み部と、
前記情報埋め込み部が出力する埋め込みデータを符号化して画像圧縮データを生成する画像符号化部を備える符号化装置。
【請求項３３】
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて特徴情報を算出するステップと、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に、前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力するステップとを含む情報埋め込み方法。
【請求項３４】
デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力するステップと、
出力された周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて特徴情報を算出するステップと、
出力された周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力するステップとを含む情報埋め込み方法。
【請求項３５】
デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力するステップと、
出力された周波数係数を量子化して量子データを出力するステップと、
出力された量子データのうち、第１の周波数領域に属する量子データに基づいて特徴情報を算出するステップと、
出力された量子データのうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する量子データに、前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力するステップとを含む情報埋め込み方法。
【請求項３６】
前記周波数変換は、離散ウェーブレット変換、サブバンド分割、離散コサイン変換、またはフーリエ変換のいずれかである請求項３３から３５記載の情報埋め込み方法。
【請求項３７】
前記特徴情報は、基になる値のハッシュ値である請求項３３から３６記載の情報埋め込み方法。
【請求項３８】
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて特徴情報を算出するステップと、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数と
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域及び前記第２の周波数領域とは異なる第３の周波数領域に属する周波数係数との両方に、
前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力するステップとを含む情報埋め込み方法。
【請求項３９】
デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力するステップと、
出力された周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて特徴情報を算出するステップと、
出力された周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数と
出力された周波数係数のうち、前記第１の周波数領域及び前記第２の周波数領域とは異なる第３の周波数領域に属する周波数係数との両方に、
前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力するステップとを含む情報埋め込み方法。
【請求項４０】
デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力するステップと、
出力された周波数係数を量子化して量子データを出力するステップと、
前記量子データのうち、第１の周波数領域に属する量子データに基づいて特徴情報を算出するステップと、
前記量子データのうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する量子データと
前記量子データのうち、前記第１の周波数領域及び前記第２の周波数領域とは異なる第３の周波数領域に属する量子データとの両方に、
前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力するステップとを含む情報埋め込み方法。
【請求項４１】
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて第１の特徴情報を算出するステップと、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に基づいて第２の特徴情報を抽出するステップと、
前記第１の特徴情報と前記第２の特徴情報とを比較して改ざんの有無を判定する改ざん判定ステップとを含む改ざん検出方法。
【請求項４２】
前記第１の特徴情報と前記第２の特徴情報とを比較し、一致する場合には、改ざんされていないと判定する請求項４１記載の改ざん検出方法。
【請求項４３】
前記特徴情報は、基になる値のハッシュ値である請求項４１から４２記載の改ざん検出方法。
【請求項４４】
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて第１の特徴情報を算出するステップと、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に基づいて第２の特徴情報と
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域及び前記第２の周波数領域とは異なる第３の周波数領域に属する周波数係数に基づいて第３の特徴情報と
を抽出するステップと、
前記第１の特徴情報と前記第２の特徴情報と前記第３の特徴情報のうち、いずれか２つ以上の特徴情報を比較し、改ざんの有無を判定するステップとを含む改ざん検出方法。
【請求項４５】
前記第１の特徴情報と前記第２の特徴情報とを比較し、一致する場合には、改ざんされていないと判定する請求項４４記載の改ざん検出方法。
【請求項４６】
前記第１の特徴情報と前記第３の特徴情報とを比較し、一致する場合には、前記画像圧縮データが改ざんされていないと判定する請求項４４から４５記載の改ざん検出方法。
【請求項４７】
前記第１の特徴情報と前記第２の特徴情報との比較結果と、前記第１の特徴情報と前記第３の特徴情報との比較結果を用いて、改ざんの有無を判定する請求項４４から４６記載の改ざん検出方法。
【請求項４８】
前記第２の周波数領域は前記第１の周波数領域よりも高い周波数を持ち、
前記第３の周波数領域は前記第２の周波数領域よりも高い周波数を持ち、
前記第１の特徴情報と前記第２の特徴情報とが一致し、かつ、前記第１の特徴情報と前記第３の特徴情報とが一致しないとき、改ざんはなく、かつ、画像処理が行われたものと判定する請求項４４から４６記載の改ざん検出方法。
【請求項４９】
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて特徴情報を算出するステップと、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に、前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力するステップとを含む情報埋め込みプログラムを記録した記録媒体。
【請求項５０】
デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力するステップと、
出力された周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて特徴情報を算出するステップと、
出力された周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力するステップとを含む情報埋め込みプログラムを記録した記録媒体。
【請求項５１】
デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力するステップと、
出力された周波数係数を量子化して量子データを出力するステップと、
出力された量子データのうち、第１の周波数領域に属する量子データに基づいて特徴情報を算出するステップと、
出力された量子データのうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する量子データに、前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力するステップとを含む情報埋め込みプログラムを記録した記録媒体。
【請求項５２】
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて特徴情報を算出するステップと、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数と
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域及び前記第２の周波数領域とは異なる第３の周波数領域に属する周波数係数との両方に、
前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力するステップとを含む情報埋め込みプログラムを記録した記録媒体。
【請求項５３】
デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力するステップと、
出力された周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて特徴情報を算出するステップと、
出力された周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数と
出力された周波数係数のうち、前記第１の周波数領域及び前記第２の周波数領域とは異なる第３の周波数領域に属する周波数係数との両方に、
前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力するステップとを含む情報埋め込みプログラムを記録した記録媒体。
【請求項５４】
デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力するステップと、
出力された周波数係数を量子化して量子データを出力するステップと、
前記量子データのうち、第１の周波数領域に属する量子データに基づいて特徴情報を算出するステップと、
前記量子データのうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する量子データと
前記量子データのうち、前記第１の周波数領域及び前記第２の周波数領域とは異なる第３の周波数領域に属する量子データとの両方に、
前記特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力するステップとを含む情報埋め込みプログラムを記録した記録媒体。
【請求項５５】
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて第１の特徴情報を算出するステップと、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に基づいて第２の特徴情報を抽出するステップと、
前記第１の特徴情報と前記第２の特徴情報とを比較して改ざんの有無を判定する改ざん判定ステップとを含む改ざん検出プログラムを記録した記録媒体。
【請求項５６】
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて第１の特徴情報を算出するステップと、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に基づいて第２の特徴情報と
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、前記第１の周波数領域及び前記第２の周波数領域とは異なる第３の周波数領域に属する周波数係数に基づいて第３の特徴情報と
を抽出するステップと、
前記第１の特徴情報と前記第２の特徴情報と前記第３の特徴情報のうち、いずれか２つ以上の特徴情報を比較し、改ざんの有無を判定するステップとを含む改ざん検出プログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報埋め込み装置、改ざん検出装置及びそれらの関連技術に関するものである。特に、本発明は、デジタル画像信号を画像圧縮する場合に、画像圧縮データが改ざんされているか否か判定するための特徴情報を電子透かしとして埋め込み、検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、防犯などのセキュリティ上の観点から、監視システムの需要が拡大している。特に、監視用記録装置の分野では、ユーザーは、長時間録画ができること、画質が高いことを強く求めている。
【０００３】
このため、デジタル化した画像データを画像圧縮し、デジタルのまま記録するデジタルディスクレコーダーが、急速に普及している。
【０００４】
デジタルデータを、市販の画像処理ソフトウェアを用いて、改ざん（例えば、編集・加工など）することは、容易である。
【０００５】
なお、以上の説明は、監視用記録装置やデジタルディスクレコーダーを例にしているが、本発明は、これらの用途に限定されず、画像処理を実施する技術に広く適用できる。
【０００６】
デジタル画像に改ざんが加えられているか否か判定できる改ざん検出技術を確立することが求められている。従来、その対策の一つとして知られているものに電子認証技術がある。
【０００７】
図１３は、従来の電子認証の手順の概要を示す。図１３において、送信装置は、オリジナルのデジタル画像にハッシュ関数を適用しハッシュ値を得る。また、送信装置は、このハッシュ値に基づいてデジタル画像を圧縮し、ダイジェストを生成する。
【０００８】
次に、送信装置は、このダイジェストを、送り手の秘密鍵で暗号化する。そして、送信装置は、オリジナルのデジタル画像と暗号化されたダイジェストとの両方のデータを、ネットワークを介して、受信装置に送信する。
【０００９】
受信装置は、ネットワークを介して、この両方のデータを受信する。受信装置は、受信したデジタル画像を、ハッシュ値により圧縮し、第１のダイジェストを作成する。また、受信装置は、受信したダイジェストを、送り手の公開鍵により復号し、第２のダイジェストを作成する。
【００１０】
そして、受信装置は、第１のダイジェストと第２のダイジェストとを比較し、これらが、同一であれば改ざんがないと判定し、同一でなければ改ざんがあると判定する。
【００１１】
ところが、上述の電子認証において、送信装置は、オリジナルのデジタル画像と暗号化されたダイジェストとの、２種類のデータを、受信装置へ送信しなければならない。
【００１２】
デジタル画像が大量に存在するときは、デジタル画像とダイジェストとの対応関係を管理するデータ管理装置が、事実上必要不可欠である。
【００１３】
このようなデータ管理装置に替えて、従来より、電子透かしを用いた手法が知られている。電子透かしとは、デジタル画像データの内部に、人間の目では知覚できないように、デジタル情報を埋め込む技術である。
【００１４】
このような電子透かし技術を用いた改ざん検出方法が提案されている。例えば、特許文献１（特開平１０−１６４５４９号公報）は、画像認証システムを開示する。
【００１５】
以下、図１４を参照しながら、このシステムについて簡単に説明する。デジタルカメラなどにおいて撮影された対象の画像データＤ（図１４（ａ）参照）は、ハッシュ値を生成するための画像領域Ｄ１と、生成されたハッシュ値Ｈを埋め込む画像領域Ｄ２とに分割される（図１４（ｂ）参照）。
【００１６】
ダイジェスト計算部（図示せず）は、画像領域Ｄ１のデータからハッシュ値Ｈを計算し、デジタルカメラごとに異なる秘密鍵で暗号化するなどして、画像領域Ｄ２にハッシュ値Ｈを埋め込む。
【００１７】
一方、図１４（ｃ）に示すように、検証装置は、画像領域Ｄ１のデータから第１のハッシュ値Ｈ１を生成する。
【００１８】
また、検証装置は、画像領域Ｄ２から埋め込まれているハッシュ値Ｈ２を抽出し、抽出された第２のハッシュ値Ｈ２を公開鍵を用いて復号する。
【００１９】
そして、検証装置は、第１のハッシュ値Ｈ１と第２のハッシュ値Ｈ２とを比較することにより、画像データＤが改ざんされているか判定する。
【００２０】
また、特許文献２（特開平１１−３４１２６８号公報）の技術は、圧縮デジタル画像を部分的にデコードし、データブロックの係数に基づきハッシュ値を埋め込むか否かを判定しながら、全てのブロックからハッシュ値を計算する。
【００２１】
次に、この技術は、再度、圧縮デジタル画像を部分的にデコードし、埋め込むべきブロックの係数とハッシュ値との１ビットを置き換えて透かしビットを埋め込む。
【特許文献１】特開平１０−１６４５４９号公報
【特許文献２】特開平１１−３４１２６８号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の技術は、画素空間において処理を行っている。このため、画素空間において、画像データが変化する処理（例えば、画像符号化等）を行うと、その処理の前後で、第１のハッシュ値Ｈ１と第２のハッシュ値Ｈ２とが、全く異なる値となってしまうから、ハッシュ値の比較による検証が不可能である。したがって、この技術は、画像圧縮されたデジタル画像の改ざん検出に適用できない。
【００２３】
また、特許文献２の技術は、ハッシュ値の埋め込みのために、画像圧縮データを二度もデコードすることを前提とする。しかも、この技術では、通常用いられる量子化テーブルの変数値を、少なくとも一係数分変更しなければならない。したがって、改ざん検出のための処理が非常に複雑である。
【００２４】
さらに、これらの従来技術では、故意の改ざん（例えば、画像の一部をすり替えたりする変更）と、悪意はないが一般的に行われる非可逆的な画像処理による変更とを、区別することができない。
【００２５】
本発明は、簡易な手順で画像圧縮データの改ざん検出を可能にする技術を提供することを第１の目的とする。
【００２６】
本発明は、画像符号化と親和性がある技術を提供することを第２の目的とする。
【００２７】
本発明は、画像圧縮データを完全に復号しなくとも、改ざんを検出できる技術を提供することを第３の目的とする。
【００２８】
さらに、本発明は、故意の改ざんと非可逆的な画像処理とを区別できる技術を提供することを第４の目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の情報埋め込み装置は、デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に、特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力する情報埋め込み部とを備える情報埋め込み装置。
【００３０】
請求項２記載の情報埋め込み装置は、デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力する周波数変換部と、
周波数変換部が出力する周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
周波数変換部が出力する周波数係数のうち、第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力する情報埋め込み部とを備える。
【００３１】
請求項３記載の情報埋め込み装置は、デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数を出力する周波数変換部と、
周波数変換部が出力する周波数係数を量子化して量子データを出力する量子化部と、
量子化部が出力する量子データのうち、第１の周波数領域に属する量子データに基づいて特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
量子化部が出力する量子データのうち、第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する量子データに、特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力する情報埋め込み部とを備える。
【００３２】
これらの構成により、画像圧縮プロセスの途中において、特徴情報が埋め込まれる。即ち、デコードを繰り返す必要はなく、より簡易な手順で画像圧縮データの改ざん検出が可能になる。
【００３３】
また、画素空間ではなく、特定の周波数領域に特徴情報が埋め込まれるので、画素空間における画像処理を行っても、特徴情報が失われにくい。
【００３４】
さらに、画像圧縮プロセスの中に、特徴情報の埋め込みプロセスを無理なく挿入できるから、画像圧縮プロセスと特徴情報の埋め込みプロセスとが、良好な親和性を有する。
【００３５】
請求項４記載の情報埋め込み装置では、情報埋め込み部が出力する埋め込みデータを符号化して画像圧縮データを生成する画像符号化部をさらに備える。
【００３６】
ここで、画像符号化処理は、一般に可逆性を持つ。この構成により、画像符号化処理の直前において、特徴情報が埋め込まれる。したがって、圧縮後においても、埋め込まれた特徴情報が欠落しない。
【００３７】
請求項５記載の情報埋め込み装置では、周波数変換は、離散ウェーブレット変換、サブバンド分割、離散コサイン変換、またはフーリエ変換のいずれかである。
【００３８】
この構成により、画像データの全てを表す周波数成分が得られ、画像データの一部のみが改ざんされた場合でも、改ざんを検知するのは容易である。
【００３９】
請求項６記載の情報埋め込み装置では、特徴情報は、基になる値を固有に表現できる情報である。
【００４０】
この構成により、基になる値と特徴情報とが固有の関係を持つため、特徴情報が、改ざん判定の明確な指標となる。
【００４１】
請求項７記載の情報埋め込み装置では、特徴情報は、基になる値のハッシュ値である。
【００４２】
この構成により、広く使用されているハッシュ値が特徴情報として使用され、実装が容易である。
【００４３】
請求項８記載の情報埋め込み装置では、第１の周波数領域と第２の周波数領域は、最高周波数領域よりも周波数が低い領域である。
【００４４】
ここで、最高周波数領域よりも周波数が低い領域、特に、低周波領域の周波数係数は、非可逆的な画像処理では変化しにくい。この構成により、変化しにくい領域に、特徴情報が埋め込まれるから、画像の改ざんと非可逆的な画像処理との区別が容易になる。
【００４５】
請求項１６記載の改ざん検出装置は、デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて第１の特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に基づいて第２の特徴情報を抽出する特徴情報抽出部と、
第１の特徴情報と第２の特徴情報とを比較して改ざんの有無を判定する改ざん判定部とを備える。
【００４６】
この構成により、画像圧縮データの復号プロセスの途中において、特徴情報の抽出と改ざん判定とを行える。
【００４７】
請求項３１記載の改ざん検出装置は、デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域に属する係数に基づいて第１の特徴情報を算出する特徴情報算出部と、
デジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する周波数係数に基づいて第２の特徴情報とデジタル画像信号を周波数変換して得られる周波数係数のうち、第１の周波数領域及び第２の周波数領域とは異なる第３の周波数領域に属する周波数係数に基づいて第３の特徴情報と
を抽出する特徴情報抽出部と、
第１の特徴情報と第２の特徴情報と第３の特徴情報のうち、いずれか２つ以上の特徴情報を比較し、改ざんの有無を判定する改ざん判定部とを備え、
第２の周波数領域は第１の周波数領域よりも高い周波数を持ち、
第３の周波数領域は第２の周波数領域よりも高い周波数を持ち、
改ざん判定部は、
第１の特徴情報と第２の特徴情報とが一致し、かつ、第１の特徴情報と第３の特徴情報とが一致しないとき、改ざんはなく、かつ、画像処理が行われたものと判定する。
【００４８】
この構成により、第１の特徴情報と第２の特徴情報とが一致し、かつ、第１の特徴情報と第３の特徴情報とが一致しない場合があり得るため、故意の改ざんと画像処理による画像の変化とを区別できる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００５０】
（第１の実施の形態）
【００５１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る情報埋め込み装置のブロック図である。図１に示すように、本形態の情報埋め込み装置は、周波数変換部１０１と量子化部１０２と特徴情報算出部１０３と情報埋め込み部１０４と画像符号化部１０５を備える。この情報埋め込み装置は、画像符号化部１０５を備えるので、符号化装置でもある。
【００５２】
周波数変換部１０１は、デジタル画像信号を周波数変換して周波数係数（係数データ）を出力する。
【００５３】
周波数変換部１０１における周波数変換は、離散ウェーブレット変換、サブバンド分割、離散コサイン変換、またはフーリエ変換のいずれかとすることができる。
【００５４】
量子化部１０２は、周波数変換部１０１が出力する係数データを量子化して量子データ（量子化された周波数係数）を出力する。
【００５５】
量子化部１０２における量子化処理は、周波数係数を一定のビット数のデータに置き換える操作であれば、任意に選択できる。例えば、複数の周波数係数をまとめてベクトル量子化してもよい。
【００５６】
特徴情報算出部１０３は、量子化部１０２が出力する量子データのうち、第１の周波数領域に属する量子データに基づいて特徴情報を算出する。
【００５７】
特徴情報算出部１０３が算出する特徴情報は、基になる値を固有に表現できる情報であり、本形態では、基になる値のハッシュ値とする。
【００５８】
本形態では、特徴情報をハッシュ値としたが、これに限定したものではない。例えば、周波数係数値の１つの変更に対して、全く異なる値に変わる特徴情報であれば何でもよい。
【００５９】
情報埋め込み部１０４は、量子化部１０２が出力する量子データのうち、第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域に属する量子データに、特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力する。
【００６０】
第１の周波数領域と第２の周波数領域は、最高周波数領域よりも周波数が低い、最低周波数領域または中低域周波数領域である。第１の周波数領域と第２の周波数領域については、後に詳述する。
【００６１】
画像符号化部１０５は、情報埋め込み部１０４が出力する埋め込みデータを符号化して画像圧縮データを生成する。
【００６２】
次に、図２を参照しながら、周波数変換として、離散ウェーブレット変換を使用する場合について説明する。図２（ａ）は、原画像を示し、図２（ｂ）は、離散ウェーブレット変換後の周波数係数を示す。
【００６３】
図２（ｂ）において、右側あるいは下側が周波数が高く、左側あるいは上側は周波数が低い。周波数成分ＨＨ１は、最高周波数領域に属し、周波数成分ＬＬ２は、最低周波数領域に属する。また、周波数成分ＨＬ２、ＬＨ２、ＨＨ２は、中低周波数領域に属する。
【００６４】
なお、図２（ｂ）には、２次のウェーブレット変換による周波数係数を示しているが、３次など他の次数を用いても良い。
【００６５】
上述したように、特徴情報算出部１０３は、量子化部１０２で量子化された複数の周波数成分から第１の周波数領域を選択する。ここで、本形態では、最低周波数領域（周波数成分ＬＬ２）を第１の周波数領域として選択する。
【００６６】
したがって、特徴情報算出部１０３は、周波数成分ＬＬ２の係数データから所定の演算により特徴情報を算出する。
【００６７】
また本形態では、中低周波数領域（周波数成分ＨＬ２、ＬＨ２、ＨＨ２）を第２の周波数領域として選択し、周波数成分ＨＬ２、ＬＨ２、ＨＨ２に、所定の規則で、特徴情報（ハッシュ値Ｈ）を埋め込む。
【００６８】
ここで、低周波領域の周波数係数は、非可逆的な画像処理では変化しにくい。画像処理により変化しにくい領域に、特徴情報を埋め込んでいるので、特徴情報を欠落から保護できる。
【００６９】
次に、図３を参照しながら、周波数変換として、離散コサイン変換（ＤＣＴ）を使用する場合について説明する。
【００７０】
画像の符号化方式として、ＪＰＥＧやＭＰＥＧが使用される場合には、離散コサイン変換（ＤＣＴ）を用いたほうがより好ましい。なぜなら、既にＤＣＴ／ＩＤＣＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ　ＤＣＴ）のための変換要素が実装済であることが多いから、既存の回路又は要素を転用でき、規模拡大を防止できるからである。
【００７１】
さて、図３（ａ）は、原画像を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）に矩形で示すブロック（８×８画素）が変換された後のＤＣＴ係数を示す。
【００７２】
図３（ｂ）において、横軸ｉあるいは縦軸ｊが「７」に近いほど周波数が高く、横軸ｉあるいは縦軸ｊが「０」に近いほど周波数が低い。（ｉ，ｊ）＝（０，０）なる係数は、直流（ＤＣ）係数であり、それ以外は、全て交流（ＡＣ）係数である。係数（７，７）は、最高周波数領域に属し、係数（０，０）は、最低周波数領域に属する。
【００７３】
離散コサイン変換を用いた場合、全てのブロック（８×８画素）において、第１の周波数領域としてＤＣ係数を除く６３個のＡＣ係数を、第２の周波数係数としてＤＣ係数を、選択するとよい。あるいは、第１の周波数領域としてＤＣ係数を使用し、第２の周波数領域としてＡＣ係数でＤＣ係数の近傍にあるものを使用することもできる。
【００７４】
なお、埋め込み手法自体は、周知の技術を用いることができるが、図４に示すようなビットプレーンを使用することもできる。
【００７５】
図４は、本発明の第１の実施の形態におけるビットプレーンと特徴情報との関係図である。図２（ｂ）に示した周波数係数ＬＬ２、．．．、ＨＨ１は、図２（ｂ）の紙面と平行なｘｙ平面に対して、高さ成分ｚを有する。
【００７６】
図４に示すように、この高さ成分ｚが、ｎ（例えば、ｎ＝８等）ビットで表現されるとき、ＬＳＢ（又はＭＳＢ）を１枚目のビットプレーンＰ１に割り当て、同様に、ＭＳＢ（又はＬＳＢ）をｎ枚目のビットプレーンＰｎに割り当てる。
【００７７】
このようにして、特徴情報を、該当するビットプレーンに埋め込むことができる。そうしても、本形態に包含される。そして、ビットプレーンの使用形態は種々考えられるが、例えば、特徴情報をＭＳＢのビットプレーン（第１の周波数係数として使用）から求め、ＭＳＢの次のビットプレーン（第２の周波数係数として使用）に特徴情報を埋め込むようにするとよい。
【００７８】
以下、図５を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る情報埋め込み装置の動作について説明する。図５は、本発明の第１の実施の形態に係る情報埋め込み装置のフローチャートである。
【００７９】
まず、ステップ１にて、周波数変換部１０１は、入力されるデジタル画像信号を周波数変換する。
【００８０】
次に、ステップ２にて、量子化部１０２は、周波数変換部１０１で出力された周波数係数を所定の規則に従う量子化ステップサイズで量子化処理を行う。
【００８１】
次に、ステップ３にて、特徴情報算出部１０３は、第１の周波数領域の係数に基づいて特徴情報（ハッシュ値Ｈ）を算出する。
【００８２】
次に、ステップ４にて、情報埋め込み部１０４は、特徴情報算出部１０３が算出した特徴情報（ハッシュ値Ｈ）を、第１の周波数領域と異なる領域である第２の周波数領域中の係数に、所定の規則で操作して埋め込む。
【００８３】
次に、ステップ５にて、画像符号化部１０５は、複数の周波数成分を表す周波数係数を符号化し画像圧縮データを生成する。
【００８４】
以上のように、本発明の第１の実施の形態に係る情報埋め込み装置は、デジタル画像信号を周波数変換した周波数係数から直接ハッシュ値を算出し、所定の規則に基づき周波数係数を操作することにより、ハッシュ値を周波数係数に埋め込む。
【００８５】
これにより、画像符号化の過程で埋め込みが可能であることから、より簡易な手順で画像圧縮データの改ざん検出を可能であり、画像符号化との親和性がある。
【００８６】
なお、複数の周波数成分から周波数領域を選択する手法は、本形態で説明した組み合わせ以外にも、第１の周波数領域と第２の周波数領域が相異なる組み合わせを選択すれば、これに限定されない。例えば、第１の周波数領域としてＬＬ２を、第２の周波数係数としてＨＨ２を選択するような組み合わせでもよい。つまり、複数の周波数成分から全てを選択する必要はない。
【００８７】
（第２の実施の形態）
【００８８】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る改ざん検出装置のブロック図である。本形態の改ざん検出装置３００は、実施の形態１の情報埋め込み装置に対応するものであり、第１の特徴情報および第２の特徴情報は、基になる値のハッシュ値である。
【００８９】
図６に示すように、本形態の改ざん検出装置３００は、画像復号部３０１と特徴情報算出部３０２と特徴情報抽出部３０３と改ざん判定部３０４を備える。
【００９０】
画像復号部３０１は、画像圧縮データを復号して周波数係数（量子データ）を出力する。即ち、画像復号部３０１は、周波数係数を出力できさえすれば十分であって、必ずしも、逆量子化部や可変長復号部等を備えていなくとも良い。
【００９１】
この周波数係数は、画像圧縮データを復号する過程で出力される量子化された周波数成分のデータである。
【００９２】
また、第１の周波数領域と第２の周波数領域は、最高周波数領域よりも周波数が低い領域、中低周波数領域が望ましい。
【００９３】
特徴情報算出部３０２は、画像復号部が出力する周波数係数（量子データ）に基づいて第１の特徴情報を算出し、改ざん判定部３０４へ出力する。
【００９４】
特徴情報抽出部３０３は、画像復号部が出力する周波数係数（量子データ）に基づいて第２の特徴情報を算出し、改ざん判定部３０４へ出力する。
【００９５】
改ざん判定部３０４は、第１の特徴情報と第２の特徴情報とを比較して改ざんの有無を判定する。より具体的には、改ざん判定部３０４は、第１の特徴情報と前記第２の特徴情報とを比較し、一致する場合には、改ざんされていないと判定する。
【００９６】
なお、改ざん判定部３０４の判定結果は、本形態の改ざん検出装置３００の外部に位置する、主メモリ４００へ格納された後、表示制御部４０１に制御されるディスプレイ４０２に表示される。
【００９７】
以下、図７を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る改ざん検出装置の動作について説明する。図７は、本発明の第２の実施の形態に係る改ざん検出装置のフローチャートである。
【００９８】
まず、ステップ１１にて、画像復号部３０１は、画像圧縮データを所定の復号化処理を行い、量子データを、特徴情報算出部３０２と特徴情報抽出部３０３とに出力する。
【００９９】
次に、ステップ１２にて、特徴情報算出部３０２は、量子データのうち、第１の周波数領域に属する成分に基づいて演算し、第１の特徴情報を算出する。
【０１００】
なお、特徴情報としては、第１の周波数領域全体の係数データから計算したハッシュ値Ｈ１とする。
【０１０１】
次に、ステップ１３にて、特徴情報抽出部３０３は、量子データのうち、第２の周波数領域に属する成分から、第２の特徴情報を抽出する。
【０１０２】
次に、ステップ１４にて、改ざん判定部３０４は、特徴情報算出部３０２で算出した第１の特徴情報と、特徴情報抽出部３０３で抽出した第２の特徴情報とを、比較し、これらの特徴情報が一致する場合には、対象の画像圧縮データが改変されていないと判定する。
【０１０３】
一方、改ざん判定部３０４は、第１の特徴情報と第２の特徴情報とが一致しない場合には、画像圧縮データが改ざんされていると判定する。
【０１０４】
改ざん判定部３０４の判定結果は、メモリ４００に一旦格納された後、表示制御部４０１を経てディスプレイ４０２に表示される。
【０１０５】
以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る改ざん検出装置によれば、画像圧縮データを所定の復号化処理する過程において出力される周波数成分から直接、改ざん判定を行うことができる。
【０１０６】
これにより、より簡易な手順で画像圧縮データの改ざん検出が可能になり、しかも、完全な復号なしに、改ざん検出をおこなうことができる。
【０１０７】
（第３の実施の形態）
【０１０８】
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る情報埋め込み装置のブロック図である。図８に示すように、本形態の情報埋め込み装置は、周波数変換部１０１と量子化部１０２と特徴情報算出部１０３と情報埋め込み部７０１と画像符号化部１０５を備える。
【０１０９】
なお、周波数変換部１０１、量子化部１０２、特徴情報算出部１０３、及び画像符号化部１０５は、上記第１の実施の形態に係る同様の構成であるので、以下当該構成については同一の符号を付してその説明を省略し、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【０１１０】
情報埋め込み部７０１は、第２の周波数領域に属する量子データと第３の周波数領域に属する量子データとの両方に、特徴情報を埋め込み、埋め込みデータを出力する。
【０１１１】
第１の周波数領域と第２の周波数領域と第３の周波数領域は、互いに異なる領域であり、第１の周波数領域と第２の周波数領域は、低周波領域とし、第３の周波数領域は、高周波数領域とする。
【０１１２】
本形態では、図２（ｂ）において、最低周波数領域（周波数成分ＬＬ２）を第１の周波数領域として選択する。
【０１１３】
また、中低周波数領域（周波数成分ＨＬ２、ＬＨ２、ＨＨ２）を第２の周波数領域として選択し、高周波数領域（周波数成分ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ１）を第３の周波数領域として選択する。
【０１１４】
ここで、高周波数領域の周波数成分ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ１は、画像圧縮などの画像処理に対する耐性が低い。ここでいう耐性とは、画像処理後に情報が欠落しない度合いである。
【０１１５】
また、中低周波数領域の周波数成分ＨＬ２、ＬＨ２、ＨＨ３は、耐性が高い。さらに、最低周波数領域の周波数成分ＬＬ２は、耐性が最高である。
【０１１６】
ここで、画像データに対して、不可逆な画像処理等を施すと、第３の周波数領域（耐性が低い高周波数領域）の周波数成分は、変化することがあるが、第１の周波数領域（中低周波数領域）の周波数成分及び第２の周波数領域（最低周波数領域）の周波数成分は、一般に変化しない。
【０１１７】
一方、画像データに対し故意の改ざん（例えば、画像中の人物像の顔を入れ替える等）を加えると、全ての周波数領域の周波数成分が変化する。即ち、このとき、第１の周波数領域の周波数成分や第２の周波数領域の周波数成分も変化する。
【０１１８】
以上により、耐性が高い周波数領域（第１、第２の周波数領域）において変化があれば、故意の改ざんであると判定することができる。
【０１１９】
また、耐性が高い周波数領域において変化がなく、耐性が低い周波数領域（第３の周波数領域）においてのみ、変化があるときは、画像データに対して、故意の改ざんがされたのではなく、不可逆な画像処理等が施されたものであると判定できる。
【０１２０】
よって、本形態では、次のようにする。特徴情報算出部１０３は、第１の周波数領域の周波数成分ＬＬ２の量子データに基づいて特徴情報（ハッシュ値Ｈ）を算出する。
【０１２１】
情報埋め込み部７０１は、この特徴情報（ハッシュ値Ｈ）を、第２の周波数領域の周波数成分（ＨＬ２、ＬＨ２、ＨＨ２）と第３の周波数領域の周波数成分（ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ１）に埋め込む。埋め込みについては、第１の実施の形態と同様である。
【０１２２】
以下、図９を用いて、本発明の第３の実施の形態に係る情報埋め込み装置の動作について説明する。図９は、本発明の第３の実施の形態に係る情報埋め込み装置のフローチャートである。
【０１２３】
まず、ステップ２１にて、周波数変換部１０１は、入力されるデジタル画像信号を周波数変換する。
【０１２４】
次に、ステップ２２にて、量子化部１０２は、周波数変換部１０１で出力された周波数係数を所定の規則に従う量子化ステップサイズで量子化し量子データを出力する。
【０１２５】
次に、ステップ２３にて、特徴情報算出部１０３は、第１の周波数領域の周波数成分ＬＬ２の量子データに基づいて特徴情報（ハッシュ値Ｈ）を算出する。
【０１２６】
次に、ステップ２４からステップ２５にて、情報埋め込み部７０１は、この特徴情報（ハッシュ値Ｈ）を、第２の周波数領域の周波数成分（ＨＬ２、ＬＨ２、ＨＨ２）と第３の周波数領域の周波数成分（ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ１）に埋め込む。
【０１２７】
次に、ステップ２６にて、画像符号化部１０５は、特徴情報が埋め込まれた複数の周波数成分に基づいて符号化処理を行い画像圧縮データを生成する。
【０１２８】
以上のように、本発明の第３の実施の形態に係る情報埋め込み装置は、デジタル画像信号を周波数変換した周波数係数から直接ハッシュ値を算出し、所定の規則に基づき周波数係数を操作することにより、ハッシュ値を埋め込む。
【０１２９】
これにより、画像符号化プロセスの途中で特徴情報を埋め込むことができるから、より簡易な手順で画像圧縮データの改ざん検出を可能であり、画像符号化との親和性が高い。
【０１３０】
なお、複数の周波数成分から周波数領域を選択する組み合わせは、本形態で説明した組み合わせに限定されないが、第１の周波数領域と第２の周波数領域が相異なるようにする。
【０１３１】
好ましくは、第１の周波数領域は、最低周波数成分もしくは中低域周波数成分である。また、第２の周波数領域は、最低周波数成分もしくは中低域周波数成分である。さらに、第３の周波数領域は、最低周波数成分を除く中高域周波数成分である。
【０１３２】
（第４の実施の形態）
【０１３３】
図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る改ざん検出装置のブロック図である。本形態の改ざん検出装置５００は、実施の形態３の情報埋め込み装置に対応するものであり、第１の特徴情報、第２の特徴情報および第３の特徴情報は、基になる値のハッシュ値である。
【０１３４】
以下第２の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、第２の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【０１３５】
図１０に示すように、本形態の改ざん検出装置５００は、画像復号部３０１と特徴情報算出部３０２と特徴情報抽出部９０１、９０２と改ざん判定部９０３を備える。
【０１３６】
図１０において、画像復号部３０１は、画像圧縮データを復号して周波数係数を出力する。
【０１３７】
特徴情報算出部３０２は、画像復号部３０１が出力する周波数係数に基づいて第１の特徴情報を算出する。
【０１３８】
特徴情報抽出部９０１は、画像復号部３０１が出力する周波数係数に基づいて第２の特徴情報を算出し、特徴情報抽出部９０２は、画像復号部が出力する周波数係数に基づいて第３の特徴情報を算出する。
【０１３９】
改ざん判定部９０３は、第１の特徴情報と第２の特徴情報と第３の特徴情報のうち、いずれか２つ以上の特徴情報を比較し、改ざんの有無を判定する。
【０１４０】
改ざん判定部９０３は、第１の特徴情報と第２の特徴情報とが一致する場合や、第１の特徴情報と第３の特徴情報とが一致する場合には、画像圧縮データが改ざんされていないと判定する。
【０１４１】
第３の実施の形態の説明で述べたように、第２の周波数領域は第１の周波数領域よりも高い周波数を持ち、第３の周波数領域は第２の周波数領域よりも高い周波数を持つ。
【０１４２】
そして、改ざん判定部９０３は、第１の特徴情報と第２の特徴情報とが一致し、かつ、第１の特徴情報と第３の特徴情報とが一致しないとき、改ざんはなく、かつ、画像処理が行われたものと判定する。
【０１４３】
さて、本形態の改ざん検出装置は、第３の実施の形態における情報埋め込み装置に対応するものであるから、第３の実施の形態と同様に、次のように周波数領域を定める。
【０１４４】
第１の周波数領域と第２の周波数領域と第３の周波数領域は、互いに異なる領域であり、第１の周波数領域と第２の周波数領域は、低周波領域とし、第３の周波数領域は、高周波数領域とする。
【０１４５】
本形態では、図２（ｂ）において、最低周波数領域（周波数成分ＬＬ２）を第１の周波数領域として選択する。
【０１４６】
また、中低周波数領域（周波数成分ＨＬ２、ＬＨ２、ＨＨ２）を第２の周波数領域として選択し、高周波数領域（周波数成分ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ１）を第３の周波数領域として選択する。
【０１４７】
第１の特徴情報は、特徴情報算出部３０２が、第１の周波数領域（周波数成分ＬＬ２）に基づいて計算するハッシュ値Ｈ１である。
【０１４８】
第２の特徴情報は、特徴情報抽出部９０１が、第２の周波数領域（周波数成分ＨＬ２、ＬＨ２、ＨＨ２）に基づいて計算するハッシュ値Ｈ２である。
【０１４９】
第３の特徴情報は、特徴情報抽出部９０２が、第３の周波数領域（周波数成分ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ１）に基づいて計算するハッシュ値Ｈ３である。
【０１５０】
次に、図１１を用いて、本発明の第４の実施の形態に係る改ざん検出装置の動作について説明する。図１１は、本発明の第４の実施の形態に係る改ざん検出装置のフローチャートである。
【０１５１】
まず、ステップ３１にて、画像復号部３０１は、画像圧縮データを復号し量子化された周波数係数（量子データ）を出力する。
【０１５２】
次に、ステップ３２にて、特徴情報算出部３０２は、量子データのうち、第１の周波数領域に属する成分に基づいて、第１の特徴情報（ハッシュ値Ｈ１）を算出する。
【０１５３】
次に、ステップ３３にて、特徴情報抽出部９０１は、量子データのうち、第２の周波数領域に属する成分に基づいて、第２の特徴情報（ハッシュ値Ｈ２）を算出する。
【０１５４】
次に、ステップ３４にて、特徴情報抽出部９０２は、量子データのうち、第３の周波数領域に属する成分に基づいて、第３の特徴情報（ハッシュ値Ｈ３）を算出する。
【０１５５】
次に、ステップ３５にて、改ざん判定部９０３は、これら３つの特徴情報（ハッシュ値Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）を比較し、一致する場合には、対象の画像圧縮データが改変されていないと判定する。
【０１５６】
ここで、第３の実施の形態の説明において述べたように、耐性が高い周波数領域（第１、第２の周波数領域）において変化があれば、故意の改ざんであると判定することができる。
【０１５７】
耐性が高い周波数領域において変化がなく、耐性が低い周波数領域（第３の周波数領域）においてのみ、変化があるときは、画像データに対して、故意の改ざんがされたのではなく、不可逆な画像処理等が施されたものであると判定できる。
【０１５８】
言い換えれば、
（ａ）Ｈ２＝Ｈ３＝Ｈ１ならば、改ざんなしと判定できる。
（ｂ）Ｈ２＝Ｈ１かつＨ３≠Ｈ１ならば、画像データが、故意の改ざんではなく画像処理により、変更されていると判定できる。
（ｃ）Ｈ２≠Ｈ１かつＨ３≠Ｈ１ならば、画像データが、故意に改ざんされていると判定できる。
【０１５９】
以上のように、本発明の第４の実施の形態に係る改ざん検出装置は、画像の高周波成分だけでなく、非可逆的な画像処理では比較的変化しにくい低周波成分の周波数係数にもハッシュ値を埋め込む。これにより、画像の改ざん行為と非可逆的な画像処理とが、区別できる。
【０１６０】
繰り返しになるが、以下ポイントを説明する。例えば、画像の一部を改変するような改ざん行為では、低域から高域のすべての周波数係数が変化する可能性が高いため、ハッシュ値Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３がすべて変化する。この場合は、改ざんありと判定できる。
【０１６１】
しかし、画像圧縮などの画像処理を施した場合では、高周波成分の周波数係数は変化するが、低周波数成分の周波数係数は変化しにくいため、ハッシュ値Ｈ１とハッシュ値Ｈ２は同一となり、改ざんなしと判定できる。
【０１６２】
また、ハッシュ値Ｈ１とハッシュ値Ｈ２が一致し、ハッシュ値Ｈ１とハッシュ値Ｈ３とが異なる場合は、非可逆的な画像処理が施された可能性がより高いと予想できる。したがって、画像の改ざん行為と非可逆的な画像処理とを区別できることになる。
【０１６３】
（記録媒体）
【０１６４】
図１２に示すように、第１の実施の形態から第４の実施の形態において述べた、情報埋め込み装置、符号化装置、改ざん検出装置における各構成要素をプログラムとして構築し、コンピュータ６００にインストールする、または、ネットワーク７００を介してサーバ８００に接続された記憶装置８０１からこのプログラムを流通させることも可能である。
【０１６５】
このプログラムには、周波数変換部１０１、量子化部１０２、特徴情報算出部１０３、３０２、情報埋め込み部１０４、７０１、画像符号化部１０５、特徴情報抽出部３０３、９０１、９０２、改ざん判定部３０４、９０３の全部又は一部の要素が、プロセス又はプログラムモジュール等として、実装されることになる。
【０１６６】
このプログラムは、典型的には、ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスク等の記録媒体４０７に格納され、ドライブ４０８、インターフェイス４０６を介してハードディスク４０９等の記憶装置にインストールされる。
【０１６７】
そして、ＣＰＵ４０３が、バス４０５を介して、ＲＯＭ４０４、主メモリ４００、ハードディスク４０９等をアクセスしながら、このプログラムを実行することにより、上記実施の形態に係る情報埋め込み装置、符号化装置及び改ざん検出装置が実現されることになる。
【０１６８】
【発明の効果】
本発明によれば、画像圧縮データの処理過程において、改ざん検出用情報（ハッシュ値）を埋め込むことができるので、より簡易な手順で画像圧縮データの改ざん検出を可能にする。
【０１６９】
しかも、画像符号化と親和性がある。さらに、画像圧縮データの完全な復号化を必要とせずに、改ざん検出の検証をおこなうことができる。
【０１７０】
また、画像の改ざん行為と非可逆的な画像処理とを区別できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における情報埋め込み装置のブロック図
【図２】（ａ）本発明の離散ウェーブレット変換の説明図（原画像）
（ｂ）本発明の離散ウェーブレット変換の説明図（周波数係数）
【図３】（ａ）本発明の離散コサイン変換の説明図（原画像）
（ｂ）本発明の離散コサイン変換の説明図（周波数係数）
【図４】本発明における埋め込み処理の説明図（ビットプレーン）
【図５】本発明の第１の実施の形態における情報埋め込み装置のフローチャート
【図６】本発明の第２の実施の形態における改ざん検出装置のブロック図
【図７】本発明の第２の実施の形態における改ざん検出装置のフローチャート
【図８】本発明の第３の実施の形態における情報埋め込み装置のブロック図
【図９】本発明の第３の実施の形態における情報埋め込み装置のフローチャート
【図１０】本発明の第４の実施の形態における改ざん検出装置のブロック図
【図１１】本発明の第４の実施の形態における改ざん検出装置のフローチャート
【図１２】本発明の記録媒体を使用したシステム構成の例示図
【図１３】従来の電子認証システムの概略図
【図１４】（ａ）従来の画像認証システムの動作説明図
（ｂ）従来の画像認証システムの動作説明図
（ｃ）従来の画像認証システムの動作説明図
【符号の説明】
１０１　周波数変換部
１０２　量子化部
１０３　特徴情報算出部
１０４、７０１　情報埋め込み部
１０５　画像符号化部
３０１　画像復号部
３０２　特徴情報算出部
３０３、９０１、９０２　特徴情報抽出部
３０４、９０３　改ざん判定部
【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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【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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