(57)【要約】【課題】低周波数領域の中心部分にある１つの画素のみに透かし情報を埋め込むため、その透かし情報の周波数数成分が高周波領域にまで分散される。このため、透かし情報を埋め込んだ原画像に画像圧縮を加えると、その透かし情報が消失する可能性が高くなる課題があった。【解決手段】画像入力部１１により入力された原画像の周波数成分を分析し、その分析結果を考慮して透かし情報を埋め込む中心画素を決定する中心画素決定部１３と、その中心画素の周辺に位置する周辺画素を特定する周辺画素特定部１４とを設け、その中心画素と周辺画素に透かし情報を埋め込むようにする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像を入力するとともに、その原画像を構成する画素に埋め込む透かし情報を入力する入力手段と、上記入力手段により入力された原画像の周波数成分を分析し、その分析結果を考慮して上記透かし情報を埋め込む中心画素を決定する中心画素決定手段と、上記中心画素決定手段により決定された中心画素の周辺に位置する周辺画素を特定する周辺画素特定手段と、上記中心画素決定手段により決定された中心画素と上記周辺画素特定手段により特定された周辺画素に上記透かし情報を埋め込む埋込手段とを備えた電子透かし装置。
【請求項２】
中心画素決定手段は、入力手段により入力された原画像の中で、所定の周波数より低い周波数領域を検出し、その周波数領域の中心に位置する画素を中心画素に決定することを特徴とする請求項１記載の電子透かし装置。
【請求項３】
周辺画素特定手段は、中心画素決定手段により決定された中心画素の上下左右に位置する画素を検出し、その画素を周辺画素に特定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子透かし装置。
【請求項４】
埋込手段は、中心画素及び周辺画素に透かし情報を埋め込む際、その周辺画素に埋め込む透かし情報の信号レベルをその中心画素に埋め込む透かし情報の信号レベルより低くすることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電子透かし装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像を対象とする自己同一性の証明や、その画像の注釈及び著作権保護を目的として、視覚的に認識されない透かし情報を原画像に埋め込む電子透かし装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、放送のディジタル化やネットワークのブロードバンド化によるディジタル映像の配信など、ディジタルコンテンツの流通が加速しつつある。これに伴って、これらのディジタルコンテンツの著作権を保護するため、各種の電子透かし技術の研究が盛んである。
【０００３】
現在提案されている電子透かし方式は、大別して２つの方式に分けられる。一つはベースバンド信号に透かし情報を埋め込む方式であり、他の一つはベースバンド信号を周波数領域に変換し、この変換された周波数領域にて、透かし情報を埋め込む方式である。
なお、ベースバンド信号に透かし情報を埋め込む方式の一例が特開平１１−１６４１２９号公報に開示されている。
【０００４】
図６は例えば特開平１１−１６４１２９号公報に示された従来の電子透かし装置を示す構成図であり、図において、１は原画像を入力する画像入力部、２は原画像を構成する画素に埋め込む透かし情報を入力する情報入力部、３は画像入力部１により入力された原画像の中で、所定の周波数より低い周波数の領域の中心部分を検出する低周波領域検出部、４は低周波領域検出部３により検出された中心部分に透かし情報を埋め込む情報埋込部である。
【０００５】
次に動作について説明する。
まず、画像入力部１が原画像を入力し、情報入力部２が原画像を構成する画素に埋め込む透かし情報を入力する。
低周波領域検出部３は、画像入力部１が原画像を入力すると、その原画像の中で、所定の周波数より低い周波数領域を検出し、その周波数領域の中心部分に位置する画素を検出する。
ここで、原画像の周波数成分を分析して、所定の周波数より低い周波数領域の中心部分を検出するに際して、例えば、図形の連結性解析、ラベリング、距離変換、面積、周囲長、ある軸を基準にしたモーメントなどの技術を用いて中心部分を検出することも可能であるが、ここでは、畳み込み積分を離散化した積和演算を行う論理フィルタを用いて低周波領域を検出している。
【０００６】
図７は低周波領域を検出する論理フィルタの一例を示すフィルタ形状図であり、図において、黒く塗りつぶされている部分の画素の輝度がそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｈであるとすると、低周波領域検出部３は、下記に示すような各輝度間の演算を実行し、その演算結果Ｚが閾値Ｖより大きいか否かを判定する。
Ｚ＝（Ａ＋２×Ｂ＋Ｃ）／４＋（Ｄ＋Ｅ＋Ｆ）／３＋Ｇ−Ｈ
【０００７】
低周波領域検出部３は、演算結果Ｚが閾値Ｖより大きい場合、この論理フィルタの中心であるＥの画素の位置情報（低周波数領域の中心部分にある画素の位置情報）を情報埋込部４に出力する。
情報埋込部４は、低周波領域検出部３から低周波数領域の中心部分にある画素の位置情報を受けると、その中心部分にある画素に情報入力部２により入力された透かし情報を埋め込む処理を実施する。この例では、Ｅの画素に透かし情報を埋め込むようにする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子透かし装置は以上のように構成されているので、第三者による透かし情報の除去や破壊が困難な低周波数領域に透かし情報を埋め込むことができる。しかし、低周波数領域の中心部分にある１つの画素のみに透かし情報を埋め込むため、その透かし情報の周波数数成分が高周波領域にまで分散される。このため、透かし情報を埋め込んだ原画像にＪＰＥＧやＭＰＥＧなどの画像圧縮を加えると、その透かし情報が消失する可能性が高くなる課題があった。即ち、ＪＰＥＧやＭＰＥＧなどの画像圧縮は、低周波数領域のデータよりも高周波領域のデータを多めに間引くため、透かし情報の周波数数成分が高周波領域まで分散されると、画像圧縮の際に透かし情報が消失する可能性が高くなる。
なお、透かし情報の埋め込み強度を高くすれば、画像圧縮に対する耐性を強くすることができるが、原画像の画質劣化を招くことになる。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、原画像の画質劣化を招くことなく、画像圧縮が行われても透かし情報の消失を防止することができる電子透かし装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電子透かし装置は、入力手段により入力された原画像の周波数成分を分析し、その分析結果を考慮して透かし情報を埋め込む中心画素を決定する中心画素決定手段と、その中心画素決定手段により決定された中心画素の周辺に位置する周辺画素を特定する周辺画素特定手段とを設け、その中心画素決定手段により決定された中心画素と周辺画素特定手段により特定された周辺画素に透かし情報を埋め込むようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る電子透かし装置は、中心画素決定手段が入力手段により入力された原画像の中で、所定の周波数より低い周波数領域を検出し、その周波数領域の中心に位置する画素を中心画素に決定するようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る電子透かし装置は、周辺画素特定手段が中心画素決定手段により決定された中心画素の上下左右に位置する画素を検出し、その画素を周辺画素に特定するようにしたものである。
【００１３】
この発明に係る電子透かし装置は、埋込手段が中心画素及び周辺画素に透かし情報を埋め込む際、その周辺画素に埋め込む透かし情報の信号レベルを中心画素に埋め込む透かし情報の信号レベルより低くするようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電子透かし装置を示す構成図であり、図において、１１は原画像を入力する画像入力部、１２は原画像を構成する画素に埋め込む透かし情報を入力する情報入力部である。なお、画像入力部１１及び情報入力部１２から入力手段が構成されている。
１３は画像入力部１１により入力された原画像の周波数成分を分析し、その分析結果を考慮して透かし情報を埋め込む中心画素を決定する中心画素決定部（中心画素決定手段）、１４は中心画素決定部１３により決定された中心画素の周辺に位置する周辺画素を特定する周辺画素特定部（周辺画素特定手段）、１５は中心画素決定部１３により決定された中心画素と周辺画素特定部１４により特定された周辺画素に、情報入力部１２により入力された透かし情報を埋め込む情報埋込部（埋込手段）である。
なお、図２はこの発明の実施の形態１による電子透かし装置の処理内容を示すフローチャートである。
【００１５】
次に動作について説明する。
まず、画像入力部１１が原画像を入力し（ステップＳＴ１）、情報入力部１２が原画像を構成する画素に埋め込む透かし情報を入力する（ステップＳＴ２）。
中心画素決定部１３は、画像入力部１１が原画像を入力すると、その原画像の周波数成分を分析し、その分析結果を考慮して透かし情報を埋め込む中心画素を決定する（ステップＳＴ３）。具体的には、その原画像の中で、所定の周波数より低い周波数領域を検出し、その周波数領域の中心部分に位置する画素を検出する。
【００１６】
ここで、原画像の周波数成分を分析して、所定の周波数より低い周波数領域の中心部分を検出するに際して、例えば、図形の連結性解析、ラベリング、距離変換、面積、周囲長、ある軸を基準にしたモーメントなどの技術を用いて中心部分を検出することも可能であるが、ここでは、畳み込み積分を離散化した積和演算を行う論理フィルタを用いて低周波領域を検出している。
図３は低周波領域を検出する論理フィルタの一例を示すフィルタ形状図であり、図において、黒く塗りつぶされている部分の画素の輝度がそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｈであるとすると、中心画素決定部１３は、例えば、下記に示すような各輝度間の演算を実行し、その演算結果Ｚが閾値Ｖより大きいか否かを判定する。
Ｚ＝（Ａ＋２×Ｂ＋Ｃ）／４＋（Ｄ＋Ｅ＋Ｆ）／３＋Ｇ−Ｈ
【００１７】
中心画素決定部１３は、演算結果Ｚが閾値Ｖより大きい場合、この論理フィルタの中心であるＥの画素の位置情報（低周波数領域の中心部分にある画素の位置情報）を周辺画素特定部１４及び情報埋込部１５に出力する。なお、中心画素決定部１３は、演算結果Ｚが閾値Ｖより小さい場合、この論理フィルタの位置をずらして、上記の演算を再実行する。
周辺画素特定部１４は、中心画素決定部１３から低周波数領域の中心部分にある画素の位置情報を受けると、その中心画素Ｅの周辺に位置する周辺画素Ｅ’を特定する（ステップＳＴ４）。図３の例では、中心画素Ｅの上下左右に位置する画素を検出し、その画素を周辺画素Ｅ’として特定している。
情報埋込部１５は、情報入力部１２から透かし情報を受けると、中心画素決定部１３により決定された中心画素Ｅと周辺画素特定部１４により特定された周辺画素Ｅ’に当該透かし情報を埋め込む処理を実施する（ステップＳＴ５）。
【００１８】
ここで、図４は原画像に埋め込まれる透かし情報の波形例を水平方向の時間軸で表しており、（Ａ）は従来の電子透かし装置による透かし情報の波形であり、（Ｂ）はこの実施の形態１の電子透かし装置による透かし情報の波形である。
透かし情報は、２値データの形で原画像に埋め込まれるが、規定の埋め込み信号レベル（埋め込み強度）をｄとすると、例えば、“１”は＋ｄのレベルが原画データに加算され、“０”は−ｄのレベルが原画データに加算される。
【００１９】
したがって、１画素当りの水平方向の幅をＴとすると、従来の電子透かし装置では、透かし情報の波形幅がＴであるが、この実施の形態１の電子透かし装置では、透かし情報の波形幅が３Ｔに広がる。
なお、周期Ｔを持つ関数のフーリエ級数展開は次式で表されるが、この実施の形態１の電子透かし装置では、透かし情報の波形幅が広がる分、透かし情報の周波数成分の高周波領域への分散を抑えることができる。
これにより、透かし情報の信号レベルを低く設定しても、画像圧縮に対する耐性を強くすることができる。
【数１】
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【００２０】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、画像入力部１１により入力された原画像の周波数成分を分析し、その分析結果を考慮して透かし情報を埋め込む中心画素を決定する中心画素決定部１３と、中心画素決定部１３により決定された中心画素の周辺に位置する周辺画素を特定する周辺画素特定部１４とを設け、中心画素決定部１３により決定された中心画素と周辺画素特定部１４により特定された周辺画素に、情報入力部１２により入力された透かし情報を埋め込むように構成したので、透かし情報の周波数成分の高周波領域への分散を抑えることができる結果、原画像の画質劣化を招くことなく、画像圧縮が行われても透かし情報の消失を防止することができる効果を奏する。
【００２１】
なお、この実施の形態１では、中心画素Ｅの上下左右に位置する４つの周辺画素Ｅ’に透かし情報を埋め込むものについて示したが、これに限る必要はなく、透かし情報を埋め込む画素の個数を増やせば、画像圧縮耐性を強くすることができる。ただし、透かし情報を埋め込む画素の個数を必要以上に増やすと、画質劣化を招くこともあるので注意が必要である。
因みに、透かし情報を埋め込む画素の個数を増やす場合には、図３の論理フィルタのサイズを拡大する方法が有利である。
【００２２】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、中心画素決定部１３が画像入力部１１により入力された原画像の中で、所定の周波数より低い周波数領域を検出し、その周波数領域の中心部分に位置する画素を中心画素に決定するものについて示したが、これに限るものではなく、例えば、中心画素決定部１３が画像入力部１１により入力された原画像の中で、所定の周波数より高い周波数領域を検出し、その周波数領域の中心部分に位置する画素を中心画素に決定するようにしてもよい。
この場合、低周波数領域に透かし情報を埋め込む場合と比べて、第三者による透かし情報の除去や破壊が容易になるが、透かし情報の周波数成分の高周波領域への分散を抑えることができる点では上記実施の形態１と同様であるため、画像圧縮に対する耐性を強くすることができる。
【００２３】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、情報埋込部１５が中心画素Ｅ及び周辺画素Ｅ’に透かし情報を埋め込む際、透かし情報の信号レベル（埋め込み強度）が同一であるものについて示したが（図４（Ｂ）、図５（Ｂ）を参照）、その周辺画素Ｅ’に埋め込む透かし情報の信号レベル（埋め込み強度）を中心画素Ｅに埋め込む透かし情報の信号レベルより低くするようにしてもよい（図５（Ｃ）を参照）。
【００２４】
図５の例では、周辺画素Ｅ’に埋め込む透かし情報の信号レベルを中心画素Ｅに埋め込む透かし情報の信号レベルの約１／３に設定している。
この実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様に、透かし情報の周波数成分の高周波領域への分散を抑えることができるため、画像圧縮に対する耐性を強くすることができる。また、周辺画素Ｅ’に埋め込む透かし情報の信号レベルを低くしているため、視覚上の画質劣化を抑制することができる。
【００２５】
なお、上記実施の形態１〜３では、例えば、ホームページの改竄防止等を目的として、可視の電子透かし方式に適用するものについて示したが、不可視の電子透かし方式に適用するようにしてもよい。
また、上記実施の形態１〜３では、特に言及していないが、図１における各構成部（画像入力部１１、情報入力部１２、中心画素決定部１３、周辺画素特定部１４及び情報埋込部１５）は、ハードウエアで構成してもよいし、ソフトウエアで構成してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、入力手段により入力された原画像の周波数成分を分析し、その分析結果を考慮して透かし情報を埋め込む中心画素を決定する中心画素決定手段と、その中心画素決定手段により決定された中心画素の周辺に位置する周辺画素を特定する周辺画素特定手段とを設け、その中心画素決定手段により決定された中心画素と周辺画素特定手段により特定された周辺画素に透かし情報を埋め込むように構成したので、原画像の画質劣化を招くことなく、画像圧縮が行われても透かし情報の消失を防止することができる効果がある。
【００２７】
この発明によれば、中心画素決定手段が入力手段により入力された原画像の中で、所定の周波数より低い周波数領域を検出し、その周波数領域の中心に位置する画素を中心画素に決定するように構成したので、画像圧縮耐性を顕著に高めることができる効果がある。
【００２８】
この発明によれば、周辺画素特定手段が中心画素決定手段により決定された中心画素の上下左右に位置する画素を検出し、その画素を周辺画素に特定するように構成したので、構成の複雑化を招くことなく、画像圧縮耐性を高めることができる効果がある。
【００２９】
この発明によれば、埋込手段が中心画素及び周辺画素に透かし情報を埋め込む際、その周辺画素に埋め込む透かし情報の信号レベルを中心画素に埋め込む透かし情報の信号レベルより低くするように構成したので、視覚上の画質劣化を抑制することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による電子透かし装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電子透かし装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】低周波領域を検出する論理フィルタの一例を示すフィルタ形状図である。
【図４】原画像に埋め込まれる透かし情報の波形例を水平方向の時間軸で表す説明図である。
【図５】原画像に埋め込まれる透かし情報の波形例を水平方向の時間軸で表す説明図である。
【図６】従来の電子透かし装置を示す構成図である。
【図７】低周波領域を検出する論理フィルタの一例を示すフィルタ形状図である。
【符号の説明】
１１　画像入力部（入力手段）、１２　情報入力部（入力手段）、１３　中心画素決定部（中心画素決定手段）、１４　周辺画素特定部（周辺画素特定手段）、１５　情報埋込部（埋込手段）。
【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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