(57)【要約】【課題】スケーリングや回転等の攻撃によって弱まった透かし情報を演算量や回路規模の増大を伴うことなく正確に検出する。【解決手段】入力画像信号１０からＨＰＦまたはＢＰＦを用いた特定周波数成分抽出器１１で特定周波数成分信号を抽出し、位相変換器１２により特定周波数成分信号に対して位相変換（位相シフト）を行い、相関演算器１３により位相変換後の特定周波数成分信号と入力画像信号１０との相関演算を行い、この相関演算の結果から透かし情報推定器１４により入力画像信号１０に埋め込まれている透かし情報を検出する。【選択図】　　図１
2004064319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号に埋め込まれている透かし情報を検出する電子透かし検出方法において、
前記入力画像信号から特定周波数成分信号を抽出し、
前記特定周波数成分信号に対して位相変換を行い、
位相変換後の特定周波数成分信号と前記入力画像信号との相関演算を行い、
該相関演算の結果から前記透かし情報を検出する電子透かし検出方法。
【請求項２】
入力画像信号に埋め込まれている透かし情報を検出する電子透かし検出方法において、
前記入力画像信号の自己相関関数を求め、
前記自己相関関数から自己相関信号を求めて該前記自己相関信号から特定周波数成分信号を抽出し、
前記特定周波数成分信号から前記透かし情報を検出する電子透かし検出方法。
【請求項３】
入力画像信号に埋め込まれている透かし情報を検出する電子透かし検出方法において、
前記入力画像信号の自己相関関数を求め、
前記自己相関関数から自己相関信号を求めて該自己相関信号を第１の期間にわたり累積して第１の累積信号を生成し、
前記第１の累積信号から特定周波数成分信号を抽出し、
前記特定周波数成分信号を振幅で正規化して正規化特定周波数成分信号を生成し、
前記正規化特定周波数成分信号を前記第１の期間より長い第２の期間にわたり累積して第２の累積信号を生成し、
前記第２の累積信号から前記透かし情報を検出する電子透かし検出方法。
【請求項４】
入力画像信号に埋め込まれている透かし情報を検出する電子透かし検出装置において、
前記入力画像信号から特定周波数成分信号を抽出する手段と、
前記特定周波数成分信号に対して位相変換を行う手段と、
位相変換後の特定周波数成分信号と前記入力画像信号との相関演算を行う手段と、
前記相関演算の結果から前記透かし情報を検出する手段と
を具備する電子透かし検出装置。
【請求項５】
入力画像信号に埋め込まれている透かし情報を検出する電子透かし検出装置において、
前記入力画像信号の自己相関関数を求める手段と、
前記自己相関関数から自己相関信号を求めて該前記自己相関信号から特定周波数成分信号を抽出する手段と、
前記特定周波数成分信号から前記透かし情報を検出する手段と
を具備する電子透かし検出装置。
【請求項６】
入力画像信号に埋め込まれている透かし情報を検出する電子透かし検出装置において、
前記入力画像信号の自己相関関数を求める手段と、
前記自己相関関数から自己相関信号を求めて該自己相関信号を第１の期間にわたり累積して第１の累積信号を生成する手段と、
前記第１の累積信号から特定周波数成分信号を抽出する手段と、
前記特定周波数成分信号を振幅で正規化して正規化特定周波数成分信号を生成する手段と、
前記正規化特定周波数成分信号を前記第１の期間より長い第２の期間にわたり累積して第２の累積信号を生成する手段と、
前記第２の累積信号から前記透かし情報を検出する手段と
を具備する電子透かし検出装置。
【請求項７】
電子透かし検出処理の少なくとも一部をプロセッサによって行うように構成された請求項５または６記載の前記電子透かし検出装置であって、
前記プロセッサの処理能力に応じて前記自己相関関数を求める手段の単位時間当たりの演算量及び前記第２の累積期間の少なくとも一方を変更する手段をさらに具備する請求項５または６記載の電子透かし検出装置。
【請求項８】
前記自己相関関数を求める手段は、前記入力画像信号と該入力画像信号に対する位相変換後の画像信号との相関演算を行って該自己相関関数を求める請求項５または６記載の電子透かし検出装置。
【請求項９】
追加しました
前記自己相関を求める手段の前段に配置され、前記入力画像信号に対して画像回転を施す手段をさらに具備する請求項５または６記載の電子透かし検出装置。
【請求項１０】
前記入力画像信号に対して画像回転を施す手段は、前記入力画像信号の読み込むラインを徐々にシフトさせ、画像の斜め方向に前記入力画像信号を読み出すことで前記画像回転を行う請求項９記載の電子透かし検出装置。
【請求項１１】
前記入力画像信号に対して画像回転を施す手段は、前記入力画像信号の読み込むラインのシフト量の変更を所定の画素数の整数倍の位置で行う請求項９記載の電子透かし検出装置。
【請求項１２】
前記透かし情報を検出する手段は、前記第２の累積信号を前記第２の期間に応じて変更される閾値によりレベル判定して前記透かし情報を検出する請求項６記載の電子透かし検出装置。
【請求項１３】
前記透かし情報を検出する手段は、少なくとも二つの検出方法により前記透かし情報の検出を行い、該少なくとも二つの検出方法による検出結果の一致・不一致を調べ、一致していれば透かし情報有り、不一致であれば透かし情報無しと判定する請求項５または６記載の電子透かし検出装置。
【請求項１４】
前記正規化特定周波数成分信号を前記第１の期間より長くかつ前記第２の期間より短い第３の期間にわたり累積して第３の累積信号を生成する手段をさらに具備し、
前記透かし情報を検出する手段は、前記第３の累積信号から前記透かし情報の仮検出を行って該仮検出の結果を一定回数蓄積し、該蓄積した仮検出の結果の過半数が一致しているか否かにより、前記第２の累積信号からの前記透かし情報の検出結果の有効・無効を決定する請求項６記載の電子透かし検出装置。
【請求項１５】
前記自己相関関数を求める手段は、前記入力画像信号の画素を間引いて自己相関演算を行うことにより前記自己相関関数を求める請求項５または６記載の電子透かし検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば記録媒体を介して提供されるディジタル動画像信号の不正な複製を防止するのに有効な電子透かし検出方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルＶＴＲ、あるいはＤＶＤ（ディジタルバーサタイルディスク）のようなディジタル画像データを記録及び再生する装置の普及により、これらの装置で再生が可能な数多くのディジタル動画像が提供されるようになってきている。またインターネット、放送衛星、通信衛星等を介したディジタルテレビ放送を通じて様々なディジタル動画像が流通し、ユーザは高品質のディジタル動画像を利用することが可能となりつつある。
【０００３】
ディジタル動画像は、ディジタル信号レベルで簡易に高品質の複製を作成することが可能であり、何らかの複製禁止あるいは複製制御を施さない場合には、無制限に複製されるおそれがある。従って、ディジタル動画像の不正な複製（コピー）を防止し、あるいは正規ユーザによる複製の世代数を制御するために、ディジタル動画像に複製制御のための情報を付加し、この付加情報を用いて不正な複製を防止し、複製を制限する方法が考えられている。
【０００４】
このようにディジタル動画像に別の付加情報を重畳する技術として、電子透かし（ｄｉｇｉｔａｌ　ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ）が知られている。電子透かしは、ディジタルデータ化された音声、音楽、動画、静止画等のコンテンツに対して、コンテンツの著作権者や利用者の識別情報、著作権者の権利情報、コンテンツの利用条件、その利用時に必要な秘密情報、あるいは上述した複製制御情報などの情報（これらを透かし情報と呼ぶ）を知覚が容易ではない状態となるように埋め込み、後に必要に応じて透かし情報をコンテンツから検出することによって利用制御、複製制御を含む著作権保護を行なったり、二次利用の促進を行うための技術である。
【０００５】
電子透かしの一つの方式として、スペクトラム拡散技術を応用した方式が知られている。この方式では、以下の手順により透かし情報をディジタル動画像に埋め込む。
［ステップＥ１］画像信号にＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ　Ｎｏｉｓｅ）系列を乗積してスペクトラム拡散を行う。
［ステップＥ２］スペクトル拡散後の画像信号を周波数変換（例えばＤＣＴ変換）する。
［ステップＥ３］特定の周波数成分の値を変更することで透かし情報を埋め込む。
［ステップＥ４］逆周波数変換（例えばＩＤＣＴ変換）を施す。
［ステップＥ５］スペクトル逆拡散を施す（ステップＥ１と同じＰＮ系列を乗積する）。
【０００６】
一方、こうして透かし情報が埋め込まれたディジタル動画像からの透かし情報の検出は、以下の手順により行う。
［ステップＤ１］画像信号にＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ　Ｎｏｉｓｅ）系列（ステップＥ１と同じＰＮ系列）を乗積してスペクトル拡散を行う。
［ステップＤ２］スペクトル拡散後の画像信号を周波数変換（例えばＤＣＴ変換）する。
［ステップＤ３］特定の周波数成分の値に着目し、埋め込まれた透かし情報を抽出する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
不正利用の防止を目的として電子透かしを適用する場合、ディジタル著作物に対して通常に施されると想定される各種の操作や意図的な攻撃によって、透かし情報が消失したり改竄されたりしないような性質（ロバスト性）を持つ必要がある。透かし情報を埋め込んだディジタル画像に対して透かし情報を検出できなくする攻撃としては、画像の切り出し、スケーリング（拡大／縮小）及び回転等が考えられる。
【０００８】
このような攻撃を受けた画像が入力された場合、従来の技術では、まず、透かし情報の検出時に埋め込み時のステップＥ１で用いたＰＮ系列を推定する処理を行って、ＰＮ系列の同期を回復した後、ステップＤ１〜Ｄ３の処理を行って、埋め込まれた透かし情報を抽出する。しかしながら、画像信号だけからＰＮ系列の同期を回復するには、複数の候補で処理を試みて、うまく検出できたものを採用するという探索を行う必要がある。このために、演算量や回路規模が増加するという問題がある。また、攻撃を受けた画像では透かし情報が弱まっており、スケーリングや回転が分かり、それに対応した検出を行っても透かし情報が検出できなくなるとい問題がある。
【０００９】
本発明は、スケーリングや回転等の攻撃によって弱まった透かし情報を演算量や回路規模の増大を伴うことなく、より正確に検出できる電子透かし検出方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の一つの態様によると、入力画像信号に埋め込まれている透かし情報を検出するために、入力画像信号から特定周波数成分信号を抽出し、該特定周波数成分信号に対して位相変換を行い、位相変換後の特定周波数成分信号と前記入力画像信号との相関演算を行い、該相関演算の結果から透かし情報を検出する。
【００１１】
このようにすると、入力画像信号に対する位相変換量を変化させながら相関演算を行うことによって、スケーリング攻撃を受けた入力画像信号からの透かし情報の検出が可能となる。
【００１２】
本発明の他の態様では、入力画像信号の自己相関関数を求め、該自己相関関数から自己相関信号を求めて該自己相関信号から特定周波数成分信号を抽出し、該特定周波数成分信号から透かし情報を検出する。自己相関関数は、入力画像信号と入力画像信号に対する位相変換後の画像信号との相関演算を行うことで求められる。自己相関係数を求める前に、入力画像信号に対して画像回転を施してもよい。これらの場合、自己相関係数を求める際の位相変換量や、入力画像信号に対する画像回転量を変化させながら自己相関演算を行うことによって、スケーリング攻撃や回転攻撃を受けた入力画像信号からの透かし情報の検出を行うことができる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様では、入力画像信号の自己相関関数を求め、該自己相関関数から自己相関信号を求めて該自己相関信号を第１の期間にわたり累積して第１の累積信号を生成し、該第１の累積信号から特定周波数成分信号を抽出し、該特定周波数成分信号を振幅で正規化して正規化特定周波数成分信号を生成し、該正規化特定周波数成分信号を第１の期間より長い第２の期間にわたり累積して第２の累積信号を生成し、該第２の累積信号から透かし情報を検出する。
【００１４】
上記と同様に、入力画像信号に対する位相変換量や画像回転量を変化させながら自己相関演算を行うことによって、スケーリング攻撃や回転攻撃を受けた入力画像信号からの透かし情報の検出を行うことが可能である。さらに、自己相関信号を累積して特定周波数成分信号を抽出することにより、特定周波数成分信号抽出のためのフィルタ演算回数を削減して、透かし情報の検出性能を落とさずに検出コストを低減できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る電子透かし検出装置の構成を示す。図１の電子透かし検出装置には、これと対となる図示しない電子透かし埋め込み装置によって生成された埋め込み済み画像信号が記録媒体あるいは伝送媒体を介して、入力の埋め込み済み画像信号１０として与えられる。
【００１６】
ここで、対となる電子透かし埋め込み装置について簡単に説明しておくと、電子透かし埋め込み装置では、まず埋め込み対象の入力画像信号は特定周波数成分抽出器に入力され、特定の周波数成分、例えば比較的高い周波数成分の信号が抽出される。特定周波数成分抽出部から出力される特定周波数成分信号は、位相変換器によって入力画像信号に埋め込みべきディジタル情報である透かし情報によって予め定められた固有の位相変換量の位相変換が施される。位相変換器によって位相変換を受けた特定周波数成分信号は、ディジタル加算器からなる透かし情報重畳部に埋め込み信号として供給され、入力画像信号に重畳されることによって、透かし情報が埋め込まれた埋め込み済み画像信号が生成される。
【００１７】
すなわち、特定周波数成分抽出部によって抽出された特定周波数成分信号は、位相変換器によって電子透かし埋め込み装置に固有の位相変換を受けると共に、位相変換量が透かし情報によって制御されるため、透かし情報重畳部においては透かし情報が埋め込み対象の入力画像信号に埋め込まれることになる。こうして生成された埋め込み済み画像信号は、例えばＤＶＤシステムのようなディジタル画像記録再生装置によって記録媒体に記録されたり、あるいはインターネット、放送衛星、通信衛星等の伝送媒体を介して伝送される。
【００１８】
図１に説明を戻すと、埋め込み済み画像信号１０は２分岐され、特定周波数成分抽出器１１の入力と相関演算器１３の一方の入力に与えられる。特定周波数成分抽出器１１は、上述した対となる電子透かし埋め込み装置で用いられている特定周波数成分抽出器と同じ周波数領域のディジタルフィルタ、例えば所定のカットオフ周波数を有するＨＰＦ（ハイパスフィルタ）、あるいは所定の通過域中心周波数を有するＢＰＦ（バンドパスフィルタ）であり、入力動画像信号１０から特定の周波数成分、例えば比較的高い周波数成分の信号を抽出する。
【００１９】
特定周波数成分抽出器１１から出力される特定周波数成分信号は、位相変換器１２によって予め定められた範囲の位相変換量の位相変換が施される。具体的には、位相変換器１２はディジタル位相シフタによって実現される。図２は、位相変換器１２による位相シフトの様子を示す図であり、この例では特定周波数成分信号が波形を保って単純に位相シフトされる。位相シフト量は、連続的あるいは段階的に制御される。
【００２０】
位相変換器１２によって位相変換を受けた特定周波数成分信号は、相関演算器１３の他方の入力に与えられる。相関演算器１３からは、位相変換器１２によって位相変換を受けた特定周波数成分信号と埋め込み済み画像信号１０との相互相関値（相関係数）が出力される。相関演算器１３からの出力である相関係数は、透かし情報推定器１４に入力される。
【００２１】
透かし情報推定器１４は、図３に示されるように相互相関値のピークを探索することによって透かし情報を推定して検出する。位相変換器１２による位相シフト量に対する相互相関値の変化を見た場合、ある位相シフト量の位置にピークが現れ、このピークの極性が透かし情報を表す。すなわち、埋め込み済み画像信号１０がスケーリング攻撃を受けていると、特定周波数成分信号の持つ位相シフト量が電子透かし埋め込み装置において特定周波数成分信号に与えられた位相シフト量と異なった値になる。
【００２２】
そこで、本実施形態においては位相変換器１２の位相シフト量を連続的あるいは段階的に制御し、それに伴い透かし情報推定器１４によって相関演算器１３から出力される相互相関値のピークを探索し、探索されたピークの極性から透かし情報を推定して検出する。相関相関値のピークは、透かし情報の値に応じて正・負のいずれかの値をとり、例えば図３の例では正の場合は透かし情報は“１”、負の場合は透かし情報は“０”と判定される。このようにして、透かし情報推定器１４から検出された透かし情報１５が出力される。
【００２３】
このように本実施形態によると、埋め込み済み画像信号から特定周波数成分信号を抽出し、この特定周波数成分信号の位相変換を行い、位相変換後の特定周波数成分信号と埋め込み済み画像信号との相互相関演算を行って透かし情報を検出する。この場合、位相変換量（位相シフト量）を変化させながら相関演算を行うことで、相互相関値（相関係数）のピークが探索できるので、スケーリング攻撃を受けた埋め込み済み画像信号からも容易に透かし情報の検出が可能となる。
【００２４】
（第２の実施形態）
次に、図４を用いて本発明の第２の実施形態に係る電子透かし検出装置について説明する。図４の電子透かし検出装置には、図１の電子透かし検出装置と同様に、対となる電子透かし埋め込み装置によって生成された埋め込み済み画像信号が記録媒体あるいは伝送媒体を介して入力の埋め込み済み画像信号１０として与えられる。この埋め込み済み画像信号１０は２分岐され、位相変換器１２と相関演算器１３の一方の入力に与えられる。位相変換器１２により位相変換を受けた埋め込み済み画像信号は相関演算器１３の他方の入力に与えられ、ここで埋め込み済み画像信号１０との相関演算が行われることにより、自己相関関数が生成される。自己相関関数は、特定周波数成分抽出器１６に入力される。
【００２５】
特定周波数成分抽出器１６は、図１中に示した特定周波数成分抽出器１１と同様のＨＰＦまたはＢＰＦからなり、自己相関関数から自己相関信号を求め、さらに自己相関信号から特定周波数成分を抽出して出力する。特定周波数成分抽出器１６から出力される特定周波数成分信号は透かし情報推定器１７に入力され、そのピークが探索される。
【００２６】
特定周波数成分信号のピークは、透かし情報に応じて正・負のいずれかの値をとる。透かし情報推定器１７では、例えば特定周波数成分信号のピークが正の場合は透かし情報“１”、負の場合は透かし情報“０”と判定される。このようにして、透かし情報推定器１７から検出された透かし情報１４が出力される。移相変換器１２の位相シフト、相関演算器１３の相関演算及び特定周波数成分抽出器１６のフィルタリングが線形演算の場合、本実施形態の電子透かし検出装置は図１に示した電子透かし検出装置と等価である。
【００２７】
本実施形態によれば、埋め込み済み画像信号の自己相関関数から自己相関信号を求め、自己相関信号から特定周波数成分信号を抽出し、抽出された特定周波数成分信号から透かし情報を検出することにより、自己相関関数を求める際に入力画像信号に対して付与する位相シフト量を変化させながら相関演算を行うことで、自己相関信号の特定周波数成分のピークが探索できるので、スケーリング攻撃を受けた埋め込み済み画像信号から透かし情報の検出が可能となる。
【００２８】
（第３の実施形態）
次に、図５を用いて本発明の第３の実施形態に係る電子透かし検出装置について説明する。図５の電子透かし検出装置には、図１の電子透かし検出装置と同様に、対となる電子透かし埋め込み装置によって生成された埋め込み済み画像信号が記録媒体あるいは伝送媒体を介して入力の埋め込み済み画像信号１０として与えられる。この埋め込み済み画像信号１０は２分岐され、位相変換器１２の入力と相関演算器１３の一方の入力に与えられる。位相変換器１２により位相変換を受けた埋め込み済み画像信号は、相関演算器１３の他方の入力に与えられ、ここで埋め込み済み画像信号１０との相関演算が行われることにより、自己相関関数が生成される。
【００２９】
相関演算器１３からの自己相関関数は、第１の相関累積器２０に入力される。第１の相関累積器２０は、自己相関関数から自己相関信号を求め、例えば数ライン、１フィールド、数フィールド、１フレーム、数フレームなどの画像の特性が大きく変化しない短い第１の期間にわたって自己相関信号を累積して第１の累積信号を出力する。相関累積器２０は、自己相関関数を第１の期間にわたり累積して第１の累積信号を出力すると、リセットされる。
【００３０】
相関累積器２０から出力される第１の累積信号は、特定周波数成分抽出器２１に入力され、特定周波数成分が抽出されることにより、特定周波数成分信号が出力される。特定周波数成分信号は正規化器２２に入力され、入力される画像の特性の影響を抑えるために振幅で正規化される。正規化器２２で正規化された特定周波数成分信号は、第２の相関累積器２３に入力される。
【００３１】
第２の相関累積器２３は、第１の相関累積器２０の累積期間である第１の期間より長い第２の期間にわたって、正規化された特定周波数成分信号を累積して第２の累積信号を出力する。第２の期間は、例えば１５秒、３０秒、１分のように選ばれる。相関累積器２３は、正規化された特定周波数成分信号を第２の期間にわたり累積して第２の累積信号を出力すると、リセットされる。第２の累積信号信号は透かし情報推定器２４に入力され、ここでピークが探索されることによって検出された透かし情報１５が出力される。
【００３２】
本実施形態によれば、埋め込み済み画像信号の自己相関関数から自己相関信号を求め、この自己相関信号を累積した後に特定周波数成分信号を抽出し、抽出された特定周波数成分信号を振幅について正規化してから再び累積し、累積された正規化特定周波数成分信号から透かし情報を検出する。この場合、入力信号位相シフト量を変化させながら自己相関演算を行うことで、自己相関信号の特定周波数成分のピークが探索できるので、スケーリング攻撃を受けた埋め込み済み画像信号から透かし情報の検出が可能となる。さらに、入力画像信号と特定周波数成分抽出器でフィルタをかけた画像信号との相互相関を累積する場合と比べて、自己相関を累積して特定周波数成分抽出器でフィルタ処理を施すことで、フィルタ演算回数が削減できるので、透かし情報の検出性能を落とさずに透かし情報の検出コストを低減することができる。
【００３３】
（第４の実施形態）
図６に、本発明の第４の実施形態に係る電子透かし検出装置の要部の構成を示す。図６の電子透かし検出装置では、図５に示した電子透かし検出装置に演算量制御器２５が追加されている。本実施形態は、電子透かし検出装置の処理の一部または全部を、汎用ＣＰＵや専用ＣＰＵあるいはＤＳＰ（ディジタル信号プロセッサ）などのプロセッサを用いてソフトウェア処理によって実現する場合を想定している。演算量制御器２５は、プロセッサの処理能力（ＣＰＵ性能）を表す情報を例えばＯＳ（オペレーティングシステム）から取得する。ここでいうプロセッサの処理能力とは、プロセッサがもともと持っている性能、あるいはプロセッサの時々刻々と変化する処理能力（スループット）であり、これらの両者を含んでいてもよい。
【００３４】
ここで、プロセッサの処理能力が不足していれば、演算量制御器２５によって相関演算器１３の単位時間当たりの演算量が減少するように相関演算器１３の制御が行われる。より具体的には、相関演算器１３は画像信号の画素単位、ライン単位、フィールド単位、あるいはフレーム単位などで周期的にＯＮ／ＯＦＦされることにより、演算量が制御される。
【００３５】
相関演算器１３の演算量を減らすと、第２の相関累積器２３での自己相関信号の特定周波数成分信号の累積量が減少するので、電子透かしの検出性能が低下する。そこで、累積量を確保するために相関累積器２３の累積期間（第２の期間）を制御する。例えば、相関演算器１３を１ライン毎にＯＮ／ＯＦＦして相関演算を１ライン毎に行うようにすると、単位時間当たりの演算量は半分になるが、相関値の累積量も半分になってしまうので、相関累積器２３の累積期間を２倍にして、相関演算器１３の演算量制御を行わない場合と同じ量だけ累積してから透かし情報の検出を行う。
【００３６】
このようにすることで、もともと性能の低いプロセッサを用いた場合や、プロセッサの処理能力が電子透かし検出処理以外の処理等のために一定値以下に低下した場合でも、プロセッサに大きな負荷をかけることなく電子透かし検出が可能になる。逆に、プロセッサの処理能力に余裕があれば、相関演算をＯＦＦにする頻度を減らして累積量を増やすことで、検出性能を向上させることができる。
【００３７】
このように本実施形態によると、プロセッサの処理能力が低いときには相関演算器の単位時間当たりの演算量を減らすと共に、第２の相関累積器の単位時間当たりの累積量を減らして累積期間を延ばすことで、透かし情報の検出性能を維持したまま単位時間当たりの演算量を削減することができ、またプロセッサの処理能力に余裕があるときは、相関演算器の演算量及び第２の相関累積器の単位時間当たりの累積量を増やすことで、透かし情報の検出性能を上げることができるという利点がある。
【００３８】
（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態に係る電子透かし検出装置の要部の構成を示している。図７の電子透かし検出装置では、回転変換された画像信号の電子透かしを検出するために、図３の電子透かし検出装置の初段に、入力される埋め込み済み画像信号１０に対して画像回転操作を施す画像回転器２６を挿入した構成となっている。画像回転器２６は、埋め込み済み画像信号１０の画像を所定の角度回転させた画像に相当する画像信号を出力する。これにより、回転攻撃を受けた埋め込み済み画像信号１０からも透かし情報を検出することができる。
【００３９】
（第６の実施形態）
図８に、本発明の第６の実施形態に係る電子透かし検出装置の要部の構成を示す。図８の電子透かし検出装置では、第５の実施形態と同様に回転攻撃を受けた入力画像信号からの透かし情報の検出を行うために、図５の電子透かし検出装置に、相関演算器１３の画像信号読み込み時のラインシフト量を設定するライン制御器２７を追加した構成となっている。相関演算器１３は入力される埋め込み済み画像信号を一時的に蓄えるバッファメモリを備えており、このバッファメモリから画像信号を読み出すときのラインシフト量がライン制御器２７によって制御される。
【００４０】
図９は画像の一部であり、１１４は各画素を表している。通常の電子透かし検出装置の相関演算器では、符号１１１で示されるようにライン方向について相関演算を行うが、本実施形態では回転された埋め込み済み画像信号に対しては、相関演算器１３は符号１１２で示されるように、例えば所定画素数毎に読み込むラインをシフトさせて、画像の斜め方向に埋め込み済み画像信号を読み込むことにより、画像の斜め方向に相関演算を行う。すなわち、相関演算器１３は黒丸を付した画素１１３を順次読み込んで相関演算を行う。
【００４１】
画像の回転角度が小さいθ≒０のときは、ｃｏｓθ≒１，ｓｉｎθ≒ｔａｎθ≒θであるので、第５の実施形態のように実際に画像の回転変換を行わなくとも回転に相当する位置を読み出すことができる。従って、本実施形態によると演算量を増加させずに、埋め込み済み画像信号の読み込み位置を変えるだけで、回転攻撃を受けた埋め込み済み画像信号からの透かし情報の検出を行うことが可能となる。
【００４２】
ライン制御器２７は、このために所定の回転角度に応じたラインシフト量を相関演算器１３に対して設定する。ラインシフト量の変更を所定の画素数ｎ（例えば、８画素）の整数倍の位置で行うようにすると（例えば、図９の例では黒丸を付した画素１１３に示される８画素の位置としている）、相関演算器１３の入力部にあるバッファメモリ上の埋め込み済み画像信号データに効率良くアクセスできるので、高速に回転に対する埋め込み済み画像信号からの電子透かし検出が可能となる。
【００４３】
このように本実施形態では、入力画像信号の読み込むラインを徐々にずらしてゆくことで、画像の回転を近似できるので、読み込みアドレス生成部のみの変更で、演算量、バッファメモリのメモリバンド幅及び回路規模の増大を伴うことなく、回転攻撃を受けた入力画像信号からの透かし情報を検出することが可能となる。さらに、ラインシフト量を変更する位置をバッファメモリのワード幅に合わせて制限することで、メモリアクセス効率が向上するので、高速な回転攻撃を受けた入力画像信号からの透かし情報の検出を容易に行うことができるという利点がある。
【００４４】
（透かし情報推定器の具体例１）
次に、図５の電子透かし検出装置における透かし情報推定器２４の具体例について図１０を用いて説明する。透かし情報推定器２４は、この例では閾値設定器３１、透かし検出器３２及び透かし判定器３３を有する。
閾値設定器３１は、前段の相関累積器２３から累積期間の情報を取得し、累積期間に応じて図１１に示すように透かし情報の検出判定の閾値を変化させて透かし判定器３３に与える。一方、透かし検出器３２は前段の第２の相関累積器２３からの第２の累積信号（自己相関信号の特定周波数成分を正規化して累積した信号）を入力して透かし情報の検出を行い、透かし情報とレベル（第２の累積信号のピークの振幅の絶対値）を透かし判定器３３に出力する。
【００４５】
透かし判定器３３は、閾値設定器３１から与えられる閾値と透かし検出器３２から与えられるレベルの比較を行う。すなわち、透かし判定器３３はレベルが閾値以上であれば透かし情報が検出されたと判断し、透かし検出器３２から入力される透かし情報を出力する。一方、レベルが閾値未満であれば透かし判定器３３は透かし情報が埋め込まれていないと判断し、「透かし無し」という情報を出力する。閾値は、基本的には累積期間が長くなるほど閾値が低くなるように設定されるが、逆でもよい。透かし判定器３３の判定は、予め定められた間隔（例えば１５秒、３０秒、１分など）毎に、その期間に応じた閾値で行ってもよいし、累積しながらその都度連続的に変化する閾値で行ってもよい。
【００４６】
このように本実施形態では、累積期間を長くしたときに透かし情報の検出のための判定閾値を下げることで、透かし情報を検出できる確率が高くなるので、透かし情報検出に要する演算量や回路規模を増やすことなく、検出性能を向上させることが可能となる。
【００４７】
（透かし情報推定器の具体例２）
次に、図５の電子透かし検出装置における透かし情報推定器２４の他の具体例について図１２を用いて説明する。この例の透かし情報推定器２４は、透かし検出方法の異なる少なくとも二つの透かし検出器４１Ａ，４１Ｂと、透かし判定器４２を有する。透かし検出器４１Ａ，４１Ｂは、それぞれが独立に透かし情報の検出を行う。透かし判定器４２は、透かし検出器４１Ａ，４１Ｂのそれぞれの検出結果が一致しているかの判定を行う。
【００４８】
透かし検出器４１Ａは、自己相関信号の特定周波数成分を正規化して累積した信号を相関累積器２３から入力し、第１の検出方法を用いて透かし情報の検出を行って透かし判定器４２に出力する。透かし検出器４１Ｂも同様に、第２の検出方法を用いて透かし情報を検出して透かし判定器４２に出力する。透かし判定器４２は、二つの透かし検出器４１Ａ，４１Ｂからの透かし情報が一致しているかの比較を行い、一致していれば電子透かしが検出されたと判断し、透かし情報をそのまま出力する。一方、一致していなければ電子透かしが埋め込まれていないと判断し、「透かし無し」という情報を出力する。
【００４９】
例えば、透かし検出器４１Ａにより第１の検出方法で“Ａ”が検出され、透かし検出器４１Ｂにより第２の検出方法でも“Ａ”が検出された場合、二つの検出結果が一致しているので最終的に“Ａ”という透かし情報が検出される。一方、第１の検出方法で“Ｂ”が検出され、第２の検出方法では“Ｃ”が検出された場合、二つの検出結果が異なるので最終的な透かし情報の推定ができず、電子透かしが埋め込まれていないと判断する。検出方法が３つ以上の場合にも、本実施形態と同様の考えを適用できる。
【００５０】
このように本実施形態では、複数の検出方法での透かし情報の検出結果を比較することで、透かしの情報の正確な検出ができ、誤検出の確率を下げることが可能となる。
【００５１】
（透かし情報推定器の具体例３）
次に、透かし情報推定器２４のさらに別の具体例について図１３を用いて説明する。この例では透かし情報推定器２４の前段に、図５における第２の相関累積器２３以外に、自己相関信号の正規化特定周波数成分の累積を行う第３の相関累積器２８が前段に配置されている。透かし情報推定器２４は、透かし検出器５１、仮透かし検出器５２、仮検出器判定器５３及び透かし判定器５４を有する。
【００５２】
第２の相関累積器２３は、正規化特定周波数成分信号を第２の期間にわたり累積して、第２の累積信号を透かし検出器５１に出力する。透かし検出器５１は、透かし情報の検出を行って透かし判定器９３に出力する。新たに追加された第３の相関累積器２８は、正規化特定周波数成分信号を相関累積器２３の累積期間である第２の期間より短いｎ分の１の期間（第３の期間）にわたり累積して、累積信号を透かし仮検出器９５に出力する。
【００５３】
透かし仮検出器５２は透かし情報の仮検出を行い、仮検出結果を仮検出判定器５３に出力する。仮検出判定器５３は仮検出結果をｎ回蓄積した後、ｎ個の仮検出結果の比較を行い、ｎ個の仮検出結果の過半数が一致しているかどうかを示す判定結果を透かし判定器５４に出力する。
【００５４】
透かし判定器５４は、仮検出判定器５３からｎ個の仮検出結果の過半数が一致しているという判定結果を得た場合は、電子透かしが検出されたと判断して透かし検出器５１からの透かし情報を出力する。一方、透かし判定器５４は仮検出判定器５３からｎ個の仮検出結果の半数以下しか一致してしていないという判定結果を得た場合は、何も電子透かしが埋め込まれていないと判断し、「透かし無し」という情報を出力する。
【００５５】
例えば、検出時間が１０秒でｎ＝２の場合、最初の５秒間で“Ａ”が仮検出され、次の５秒間でも“Ａ”が仮検出された場合、仮検出結果は過半数が一致しているので、検出結果は有効となり、透かし情報が検出される。一方、最初の５秒間で“Ｂ”が仮検出され、次の５秒間では“Ｃ”が仮検出された場合、仮検出結果の過半数が一致していないので、検出結果は無効となり、電子透かしが埋め込まれていないと判断する。
【００５６】
このように本実施形態では透かし情報の時間的連続性を評価することで、透かし情報の正確な検出ができるので、誤検出の確率を下げることが可能となる。
【００５７】
（相関演算器について）
次に、これまでの実施形態で説明した電子透かし検出装置における相関演算器１３について具体的に説明する。通常、相関演算は各画素同士の乗算結果を足し合わせることによって得られる。ある信号Ｘ（ｎ）とＹ（ｎ）の相関係数Ｃは、次式で得られる。
【００５８】
【数１】
2004064319.tif 000003
【００５９】
ここで、ｌは信号長である。自己相関の場合、Ｙ（ｎ）＝Ｘ（ｎ）である。　図１４に、一般的な相関演算を示す。この演算は乗算と加算を画素数回行うため、多くの演算量を必要としてしまう。そこで、本実施形態では画素を間引いて演算量を減らしている。例えば、ｎ画素毎に乗算と加算を行うブロックと行わないブロックに切り替えることで、演算量を半分にする。これによって、相関係数の精度は低下するが、電子透かしの検出には十分であり、効果的に演算量が削減できる。例えば、図１５のように１画素毎に乗算と加算を行うと、相関係数Ｃは次式となる。
【００６０】
【数２】
2004064319.tif 000004
【００６１】
乗算を行う位置と行わない位置は、逆でも良い。これによって、演算量は従来の半分になる。
また、図１６のように最初の８画素乗算と加算を行い、次の８画素は乗算と加算を行わないようにする。これを交互に繰り返すと、相関係数Ｃは次式となる。
【００６２】
【数３】
2004064319.tif 000005
【００６３】
この場合も、乗算を行う位置と行わない位置は逆でも良い。これによって、演算量は従来の半分になる。
さらに、これらの二つを組み合わせて図１７のように最初の８画素は１画素毎に乗算と加算を行うが、次の８画素は乗算と加算を行わないとすると、相関係数Ｃは次式となり、演算量は従来の４分の１になる。
【００６４】
【数４】
2004064319.tif 000006
【００６５】
このように相関演算を間引くことで、相関演算に関する演算量や回路規模が減るので、透かし情報の検出性能を落とさずに検出コストを効果的に削減することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればスケーリングや回転等の攻撃に対して、演算量や回路規模の増大を伴うことなく、入力画像信号に埋め込まれた透かし情報を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図
【図２】同実施形態における位相変換器による特定周波数成分信号の位相シフトについて説明する図
【図３】同実施形態に係る電子透かし検出装置における相互相関値のピーク探索と透かし情報検出の動作例を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図
【図６】本発明の第４の実施形態に係る電子透かし検出装置の要部の構成を示すブロック図
【図７】本発明の第５の実施形態に係る電子透かし検出装置の要部の構成を示すブロック図
【図８】本発明の第６の実施形態に係る電子透かし検出装置の要部の構成を示すブロック図
【図９】回転変換された画像から電子透かしを検出する時に斜め方向に相関演算を行うことを示す図
【図１０】電子透かし検出装置に含まれる透かし推定器の第１の具体例を示すブロック図
【図１１】電子透かし検出装置に含まれる透かし推定器の第２の具体例を示すブロック図
【図１２】電子透かし検出装置に含まれる透かし推定器の第３の具体例を示すブロック図
【図１３】累積期間によって透かし情報検出の判定閾値が変化することを示す図
【図１４】一般的な相関演算の動作を示す図
【図１５】画素を１画素毎に間引いて行う相関演算の動作を示す図
【図１６】画素を８画素毎に間引いて行う相関演算の動作を示す図
【図１７】画素を８画素毎に間引き更に１画素毎に間引いて行う相関演算の動作を示す図
【符号の説明】
１０…埋め込み済み画像信号
１１…特定周波数成分抽出器
１２…位相変換器
１３…相関演算器
１４…透かし情報推定器
１５…透かし情報
１６…特定周波数成分抽出器
１７…透かし情報推定器
２０…第１の相関累積器
２１…特定周波数成分抽出器
２２…正規化器
２３…第２の相関累積器
２４…透かし情報推定器
２５…演算量制御器
２６…画像回転器
２７…ライン制御器
２８…第３の相関演算器
３１…閾値設定器
３２…透かし検出器
３３…透かし判定器
４１Ａ，４１Ｂ…透かし検出器
４２…透かし判定器
５１…透かし検出器
５２…透かし仮検出器
５３…仮検出判定器
５４…透かし判定器
１１１…通常相関演算方向
１１２…回転対応相関演算方向
１１３…回転対応相関演算に使用する画素
１１４…画素
【図１】
2004064319.tif 000007
【図２】
2004064319.tif 000008
【図３】
2004064319.tif 000009
【図４】
2004064319.tif 000010
【図５】
2004064319.tif 000011
【図６】
2004064319.tif 000012
【図７】
2004064319.tif 000013
【図８】
2004064319.tif 000014
【図９】
2004064319.tif 000015
【図１０】
2004064319.tif 000016
【図１１】
2004064319.tif 000017
【図１２】
2004064319.tif 000018
【図１３】
2004064319.tif 000019
【図１４】
2004064319.tif 000020
【図１５】
2004064319.tif 000021
【図１６】
2004064319.tif 000022
【図１７】
2004064319.tif 000023