(57)【要約】【課題】信頼性の高い検出が可能で、しかも画質に及ぼす影響を抑制した状態で電子透かし信号を画像信号に重畳できる信号処理装置を提供する。【解決手段】変調部２４が、画像特性検出部２３から入力したデジタルビデオ信号ＤＶ０１の特性検出データＰを基に、人間の視覚特性を考慮して、デジタルビデオ信号ＤＶ０２に対応した画像内で電子透かし信号ＷＭ２に対応した画像が視覚困難になるように、且つ、埋め込み強度制御部２７から入力した埋込強度指定データＣを基に、電子透かし信号ＷＭ２が所定の範囲の埋込強度（重畳強度）でデジタルビデオ信号ＤＶ０１に重畳されるように、電子透かし信号ＷＭ１を変調して電子透かし信号ＷＭ２を生成する。【選択図】　図２
2004056224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の画像信号の特性を検出して特性検出信号を生成する特性検出手段と、
前記第１の画像信号に電子透かし信号を重畳して得られる第２の画像信号に対応した画像内で前記電子透かし信号に対応した画像が視覚困難になるように、前記特性検出信号に基づいて電子透かし信号を変調する変調手段と、
前記変調手段で変調された前記電子透かし信号を前記第１の画像信号に重畳して前記第２の画像信号を生成する重畳手段と
を有する信号処理装置。
【請求項２】
前記第２の画像信号に重畳された前記電子透かし信号の強度を検出する強度検出手段と、
前記強度検出手段が検出した強度を基に、前記電子透かし信号が所定の強度で前記第１の画像信号に重畳されるように、前記電子透かし信号の強度を前記変調手段に指定する強度指定手段と
を有し、
前記変調手段は、前記強度指定手段で指定された強度になるように前記電子透かし信号を変調する
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記特性検出手段は、第１の画像信号のエッジデータの検出を行い、前記エッジデータを示す前記特性検出信号を生成し、
前記変調手段は、前記特性検出信号を基に、前記第１の画像信号に応じた画像のエッジ部分に、前記電子透かし信号が重畳されるように、前記電子透かし信号を変調する
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記特性検出手段は、第１の画像信号の動きデータの検出を行い、前記動きデータを示す前記特性検出信号を生成し、
前記変調手段は、前記特性検出信号を基に、前記第１の画像信号内の画像パターンの動きに前記電子透かし信号が追従するように、前記電子透かし信号を変調する
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記強度指定手段は、前記第２の画像信号に重畳された前記電子透かし信号の強度が所定の範囲になるまで、前記電子透かし信号の強度を繰り返し前記変調手段に指定する
請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項６】
第１の画像信号に内在する第１の電子透かし信号を検出する検出手段と、
指定された強度になるように第２の電子透かし信号を変調して第３の電子透かし信号を生成する変調手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記第１の電子透かし信号の強度を検出し、前記第１の画像信号に前記第３の電子透かし信号を重畳して得られる第２の画像信号に対応した画像内で前記第３の電子透かし信号に対応した画像が視覚困難になるように、検出された前記強度に基づいて、前記変調手段に前記強度を指定する強度指定手段と、
前記第３の電子透かし信号を前記第１の画像信号に重畳して前記第２の画像信号を生成する重畳手段と
を有する信号処理装置。
【請求項７】
前記強度指定手段は、前記第１の画像信号と所定の検出用信号とを用いて演算を行って得られた演算値と、前記第１の電子透かし信号が前記第１の画像信号に重畳されているか否かを判断するための基準値との差分を基に、前記変調手段に前記強度を指定する
請求項６に記載の信号処理装置。
【請求項８】
第１の画像信号の特性を検出して特性検出信号を生成する特性検出手段
をさらに有し、
前記変調手段は、前記特性検出信号に基づいて、前記第２の電子透かし信号を変調して前記第３の電子透かし信号を生成する
請求項６に記載の信号処理装置。
【請求項９】
第１の画像信号の特性を検出して特性検出信号を生成する第１の工程と、
前記第１の画像信号に電子透かし信号を重畳して得られる第２の画像信号に対応した画像内で前記電子透かし信号に対応した画像が視覚困難になるように、前記特性検出信号に基づいて電子透かし信号を変調する第２の工程と、
前記第２の工程で変調された前記電子透かし信号を前記第１の画像信号に重畳して前記第２の画像信号を生成する第３の工程と
を有する信号処理方法。
【請求項１０】
前記第２の画像信号に重畳された前記電子透かし信号の強度を検出する第４の工程と、
前記第４の工程で検出した強度を基に、前記電子透かし信号が所定の強度で前記第１の画像信号に重畳されるように、前記電子透かし信号の強度を指定する第５の工程と
をさらに有し、
前記第２の工程は、前記第５の工程で指定された強度になるように前記電子透かし信号を変調する
請求項９に記載の信号処理方法。
【請求項１１】
前記第５の工程は、前記第２の画像信号に重畳された前記電子透かし信号の強度が所定の範囲になるまで、前記電子透かし信号の強度を繰り返し指定する
請求項１０に記載の信号処理方法。
【請求項１２】
第１の画像信号に内在する第１の電子透かし信号を検出する第１の工程と、
指定された強度になるように第２の電子透かし信号を変調して第３の電子透かし信号を生成する第２の工程と、
前記第１の工程の検出結果に基づいて前記第１の電子透かし信号の強度を検出し、前記第１の画像信号に前記第３の電子透かし信号を重畳して得られる第２の画像信号に対応した画像内で前記第３の電子透かし信号に対応した画像が視覚困難になるように、検出された前記強度に基づいて、前記第２の工程で用いられる前記強度を指定する第３の工程と、
前記第３の電子透かし信号を前記第１の画像信号に重畳して前記第２の画像信号を生成する第４の工程と
を有する信号処理方法。
【請求項１３】
前記第３の工程は、前記第１の画像信号と所定の検出用信号とを用いて演算を行って得られた演算値と、前記第１の電子透かし信号が前記第１の画像信号に重畳されているか否かを判断するための基準値との差分を基に、前記強度を指定する
請求項１２に記載の信号処理方法。
【請求項１４】
第１の画像信号の特性を検出して特性検出信号を生成する第５の工程
をさらに有し、
前記第２の工程は、前記特性検出信号に基づいて、前記第２の電子透かし信号を変調して前記第３の電子透かし信号を生成する
請求項１２に記載の信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子透かし信号を画像信号に重畳する信号処理装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスク等の記録媒体や、放送局等より衛星波や地上波、ケーブル等の媒体を介して伝送されるコンテンツデータ等について、いわゆる電子透かしにより著作権の保護を図る方法が提案されている。この方法は、ビデオ信号やオーディオ信号等の再生に影響を与えない程度の微小な信号レベルにより、著作権に関するデータの変調信号等をビデオ信号やオーディオ信号等に重畳して記録するものである。画像、音声、データ等様々なデジタルコンテンツデータが劣化のない状態でコピーされたり配信されたりする可能性のあるデジタルネットワーク時代において、電子透かし技術はコンテンツデータ自身に情報を埋め込むことにより著作権を保護することのできる有力な技術である。
【０００３】
例えばデジタルビデオ信号等の画像信号において、電子透かしを実現する手法について説明する。ここでは画像信号の持つ統計的な性質に基づいて、ＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ　Ｎｏｉｓｅ）系列の乱数データを基本パターンとして電子透かしを埋め込む場合について考える。簡単のため輝度信号のフレーム画像データを水平サイズ８画素、垂直サイズ６画素とする。
そして、ＰＮ系列の乱数データＰＮを、例えば、下記式（１）のように規定する。
【０００４】
【数１】
2004056224.tif 000003
【０００５】
この乱数データＰＮは統計的に総和が０になるように生成される。次に電子透かしデータＤＣをこのような性質を持つ乱数データＰＮによりスペクトラム拡散する。すなわち電子透かしデータＤＣの極性が“１”の場合には、乱数データＰＮのパターンをそのまま使用することにより、電子透かし信号ＷＭは、下記式（２）のように規定される。
【０００６】
【数２】
2004056224.tif 000004
【０００７】
また電子透かしデータＤＣの極性が“０”の場合には、乱数データＰＮのパターンを反転したものを使用することにより、電子透かし信号ＷＭは、下記式（３）のように規定される。
【０００８】
【数３】
2004056224.tif 000005
【０００９】
なお、電子透かしデータＤＣが複数の情報ビットから構成される場合には、例えば輝度信号に応じたフレーム画像を適当な小領域に分割し、各情報ビットをそれぞれの小領域に対応させればよい。また、例えば互いに直交するような複数の異なる電子透かしパターンを使用し、各情報ビットをそれぞれの電子透かしパターンに対応させればよい。また、これらの手法を組み合わせて使用してもよい。
【００１０】
一方、デジタルビデオ信号等の画像信号において、近接する輝度信号は同程度の画素値を持つという性質から、輝度信号のデジタルビデオ信号ＤＶ１（フレーム画像データ）を、下記式（４）のように規定する。
【００１１】
【数４】
2004056224.tif 000006
【００１２】
電子透かしの埋め込みは、デジタルビデオ信号ＤＶ１に電子透かし信号ＷＭを加算することによって実現する。電子透かしデータＤＣの極性が“１”の場合には、電子透かしを埋め込んだデジタルビデオ信号ＤＶ２は、下記式（５）で示される。
【００１３】
【数５】
2004056224.tif 000007
【００１４】
このようにして電子透かしを埋め込んだデジタルビデオ信号ＤＶ２から、電子透かしデータＤＣを検出するためには、埋め込み時と同一のＰＮ系列の乱数データＰＮを使用する。
元の輝度信号のフレーム画像データＤＶ１と乱数データＰＮとの内積値Ｐ１は、下記式（６）で示される。
【００１５】
【数６】
2004056224.tif 000008
【００１６】
画像信号の持つ統計的な性質から内積値Ｐ１は０近傍の値となる。これに対して電子透かしを埋め込んだデジタルビデオ信号ＤＶ２と乱数データＰＮとの内積値Ｐ２は、電子透かしデータＤＣの極性が“１”の場合には、下記式（７）で示される。
【００１７】
【数７】
2004056224.tif 000009
【００１８】
一方、デジタルビデオ信号ＤＶ２と乱数データＰＮとの内積値Ｐ２は、電子透かしデータ情報ＤＣの極性が“０”の場合には、下記式（８）で示される。
【００１９】
【数８】
2004056224.tif 000010
【００２０】
上記内積値Ｐ２の絶対値は、乱数データＰＮ自身の内積値ＰＮ２近傍の値となる。元のデジタルビデオ信号ＤＶ１と乱数データＰＮの内積値Ｐ１および、電子透かしを埋め込んだデジタルビデオ信号ＤＶ２と乱数データＰＮの内積値Ｐ２を様々な画像に対して計算すると、内積値Ｐ１およびＰ２の分布は、図１１に示すような確率密度関数で表現することができる。したがって、下記式（９）に示すように、適当な非負の閾値ＴＨを設定することにより、デジタルビデオ信号ＤＶ２から電子透かしデータＤＣを検出することができる。
【００２１】
【数９】
2004056224.tif 000011
【００２２】
実際に電子透かしを実現する際には、電子透かし検出の信頼性と、電子透かしの画質に及ぼす影響の２点が重要なポイントである。
電子透かしの有無を正確に判別するためには、図１１における“電子透かしあり”の場合の確率密度関数と、“電子透かしなし”の場合の確率密度関数の分離を精度良く行うような閾値ＴＨを設定しなければならない。しかし実際には確率密度関数の裾野が重なり合い、電子透かしの有無を正確に判別できるような閾値ＴＨの選択は難しい。
電子透かしが埋め込まれていないのに“電子透かしあり”と判断されてしまう確率を特にＦａｌｓｅ　Ｐｏｓｉｔｉｖｅと呼び、健全なコンテンツデータ流通を保証するためには極めて小さいＦａｌｓｅ　Ｐｏｓｉｔｉｖｅ値が要求される。したがって電子透かし検出の信頼性を向上するためには、下記式（１０）に示すように、非負のスカラー量Ｃを用いて電子透かしの埋め込み強度を大きくし、下記式（１１）に示すように、電子透かしを埋め込んだデジタルビデオ信号ＤＶ２と乱数データＰＮの内積値Ｐ２を十分に大きくすればよい。
【００２３】
【数１０】
2004056224.tif 000012
【００２４】
【数１１】
2004056224.tif 000013
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
電子透かし検出の信頼性と電子透かしの画質に及ぼす影響とはトレードオフの関係にあり、検出精度を向上するために電子透かしの埋め込み強度を大きくすると画質の劣化が無視できないものになり、画質に及ぼす影響を抑制するために電子透かしの埋め込み強度を小さくすると検出の信頼性が確保できなくなる。
電子透かしの重畳・検出に際しては様々な方式が提案されているが、信頼性の高く安定した検出特性と劣化を知覚できないレベルの画質特性は未だ達成されておらず、これらを両立した電子透かし埋め込み方法を効果的に実現する必要がある。
【００２６】
本発明は、信頼性の高い検出が可能で、しかも画質に及ぼす影響を抑制した状態で電子透かし信号を画像信号に重畳できる信号処理装置およびその方法を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明の信号処理装置は、第１の画像信号の特性を検出して特性検出信号を生成する特性検出手段と、前記第１の画像信号に電子透かし信号を重畳して得られる第２の画像信号に対応した画像内で前記電子透かし信号に対応した画像が視覚困難になるように、前記特性検出信号に基づいて電子透かし信号を変調する変調手段と、前記変調手段で変調された前記電子透かし信号を前記第１の画像信号に重畳して前記第２の画像信号を生成する重畳手段とを有する。
【００２８】
第１の発明の信号処理装置の作用は以下のようになる。
特性検出手段が、第１の画像信号の特性を検出して特性検出信号を生成する。そして、変調手段が、前記第１の画像信号に電子透かし信号を重畳して得られる第２の画像信号に対応した画像内で前記電子透かし信号に対応した画像が視覚困難になるように、前記特性検出信号に基づいて電子透かし信号を変調する。
そして、重畳手段が、前記変調手段で変調された前記電子透かし信号を前記第１の画像信号に重畳して前記第２の画像信号を生成する。
【００２９】
第１の発明の信号処理装置は、好ましくは、前記第２の画像信号に重畳された前記電子透かし信号の強度を検出する強度検出手段と、前記強度検出手段が検出した強度を基に、前記電子透かし信号が所定の強度で前記第１の画像信号に重畳されるように、前記電子透かし信号の強度を前記変調手段に指定する強度指定手段とを有し、前記変調手段は、前記強度指定手段で指定された強度になるように前記電子透かし信号を変調する。
【００３０】
第２の発明の信号処理装置は、第１の画像信号に重畳された第１の電子透かし信号を検出する検出手段と、指定された強度になるように第２の電子透かし信号を変調して第３の電子透かし信号を生成する変調手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記第１の電子透かし信号の強度を検出し、前記第１の画像信号に前記第３の電子透かし信号を重畳して得られる第２の画像信号に対応した画像内で前記第３の電子透かし信号に対応した画像が視覚困難になるように、検出された前記強度に基づいて、前記変調手段に前記強度を指定する強度指定手段と、前記第３の電子透かし信号を前記第１の画像信号に重畳して前記第２の画像信号を生成する重畳手段とを有する。
【００３１】
第２の発明の信号処理装置の作用は以下のようになる。
検出手段が、第１の画像信号に内在する第１の電子透かし信号を検出する。
そして、変調手段が、強度指定手段によって指定された強度になるように第２の電子透かし信号を変調して第３の電子透かし信号を生成する。
そして、重畳手段が、前記第３の電子透かし信号を前記第１の画像信号に重畳して前記第２の画像信号を生成する。
この過程で、強度指定手段が、前記検出手段の検出結果に基づいて前記第１の電子透かし信号の強度を検出する。
そして、前記強度指定手段が、前記第１の画像信号に前記第３の電子透かし信号を重畳して得られる第２の画像信号に対応した画像内で前記第３の電子透かし信号に対応した画像が視覚困難になるように、検出された前記強度に基づいて、前記変調手段に前記強度を指定する。
【００３２】
第２の発明の信号処理装置は、好ましくは、第１の画像信号の特性を検出して特性検出信号を生成する特性検出手段をさらに有し、前記変調手段は、前記特性検出信号に基づいて、前記第２の電子透かし信号を変調して前記第３の電子透かし信号を生成する。
【００３３】
第３の発明の信号処理方法は、第１の画像信号の特性を検出して特性検出信号を生成する第１の工程と、前記第１の画像信号に電子透かし信号を重畳して得られる第２の画像信号に対応した画像内で前記電子透かし信号に対応した画像が視覚困難になるように、前記特性検出信号に基づいて電子透かし信号を変調する第２の工程と、前記第２の工程で変調された前記電子透かし信号を前記第１の画像信号に重畳して前記第２の画像信号を生成する第３の工程とを有する。
【００３４】
第４の発明の信号処理方法は、第１の画像信号に内在する第１の電子透かし信号を検出する第１の工程と、指定された強度になるように第２の電子透かし信号を変調して第３の電子透かし信号を生成する第２の工程と、前記第１の工程の検出結果に基づいて前記第１の電子透かし信号の強度を検出し、前記第１の画像信号に前記第３の電子透かし信号を重畳して得られる第２の画像信号に対応した画像内で前記第３の電子透かし信号に対応した画像が視覚困難になるように、検出された前記強度に基づいて、前記第２の工程で用いられる前記強度を指定する第３の工程と、前記第３の電子透かし信号を前記第１の画像信号に重畳して前記第２の画像信号を生成する第４の工程とを有する。
【００３５】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
本実施形態は、第１および第３の発明に対応している。
以下、本発明の実施形態に係わる著作権保護システムについて説明する。
図１は、本実施形態の著作権保護システム１０１の全体構成図である。
図１に示す著作権保護システム１０１では、例えば、ビデオソースであるデジタルビデオ信号ＤＶ０１を放送局等に設置された伝送装置から衛星波や地上波、ケーブル等の媒体を介して送信する場合に、伝送装置内の電子透かし埋込装置１が、デジタルビデオ信号ＤＶ０１に電子透かしデータＤＣ０を付加（重畳）して生成したデジタルビデオ信号ＤＶ０２を送信する。
電子透かしデータＤＣ０はビデオソースの著作権情報等を示し、例えば、“ＣｏｐｙＯｎｃｅ”（１回コピー可）を示している。
また、電子透かし埋込装置１は、例えば、”ＮｅｖｅｒＣｏｐｙ”（コピー不可）を示す電子透かしデータＤＣ０をデジタルビデオ信号ＤＶ０１に付加したデジタルビデオ信号ＤＶ０５を光ディスク８に記録する。
【００３６】
デジタルビデオ信号ＤＶ０２がセットトップボックス等により受信されると、例えば、録画機器２に内蔵された電子透かし検出装置３によって、デジタルビデオ信号ＤＶ０２に埋め込まれた電子透かし信号ＤＣ０が検出され、検出された電子透かし信号ＤＣ０が“ＣｏｐｙＯｎｃｅ”（１回コピー可）を示す場合に、録画機器２に内蔵された電子透かし書換装置４により、電子透かし信号ＤＣ０を書き換えたデジタルビデオ信号ＤＶ０４を光ディスク５に記録する。
ここで書き換えられた電子透かし信号ＤＣ０はビデオソースの著作権情報等により構成され、“ＮｏＭｏｒｅＣｏｐｙ”（これ以上のコピー禁止）を示す。
【００３７】
録画機器６は、このようにして得られた光ディスク５，８に記録されたデジタルビデオ信号ＤＶ０４，ＤＶ０５を再生して、当該デジタルビデオ信号に重畳された電子透かし信号ＤＣ０を検出し、電子透かし信号ＤＣ０が“ＮｏＭｏｒｅＣｏｐｙ”あるいは”ＮｅｖｅｒＣｏｐｙ”を示す場合には、再生したデジタルビデオ信号を光ディスク７に記録するのを中止し、これによりコピー世代を管理する。
【００３８】
著作権保護システム１０１では、電子透かし埋込装置１が、順次入力されるデジタルビデオ信号ＤＶ０１に対して画像の動き検出を行って生成した動きベクトルＭＶ、並びにデジタルビデオ信号ＤＶ０１に対してエッジ検出を行って生成したエッジデータＥＤのうち、少なくとも一方を示す特性検出データＰを生成する。
そして、電子透かし埋込装置１が、特性検出データＰを基に、人間の視覚特性を考慮して、デジタルビデオ信号ＤＶ０２に対応した画像内で電子透かし信号に対応した画像が視覚困難になるように、且つ、後述する処理で得られた埋込強度指定データを基に、電子透かし信号が所定の範囲の埋込強度（重畳強度）でデジタルビデオ信号に重畳されるように、電子透かし信号を変調し、当該変調によって得られた電子透かし信号を重畳したデジタルビデオ信号ＤＶ０２を生成する。
【００３９】
また、電子透かし埋込装置１が同様に、デジタルビデオ信号ＤＶ０５を生成する。
また、電子透かし書換装置４も同様に、書き換えた電子透かし信号を変調し、当該変調された電子透かし信号をデジタルビデオ信号ＤＶ０２に重畳してデジタルビデオ信号ＤＶ０４を生成する。
【００４０】
〔電子透かし埋込装置１〕
図２は、図１に示す電子透かし埋込装置１の機能ブロック図である。
図２に示すように、電子透かし埋込装置１は、例えば、ＰＮ生成部２１、乗算部２２、画像特性検出部２３、変調部２４、加算部２５、電子透かし検出部２６および埋め込み強度制御部２７を有する。
画像特性検出部２３が本発明の特性検出手段に対応し、変調部２４が本発明の変調手段に対応し、加算部２５が本発明の重畳手段に対応している。
また、電子透かし検出部２６および埋め込み強度制御部２７が、本発明の強度指定手段に対応している。
【００４１】
ＰＮ生成部２１は、ＰＮ系列の乱数データＰＮを生成し、これを乗算部２２に出力する。
乗算部２２は、乱数データＰＮを用いて電子透かしデータＤＣ０をスペクトラム拡散して電子透かし信号ＷＭ１を生成し、これを変調部２４に出力する。
これにより、解析困難な電子透かしパターンＷＭ１が生成される。
【００４２】
画像特性検出部２３は、順次入力されるデジタルビデオ信号ＤＶ０１（本発明の第１の画像信号）のフレーム画像データに対して画像の動き検出を行って生成した動きベクトルＭＶ、並びに当該フレーム画像データに対してエッジ検出を行って生成したエッジデータＥＤのうち、少なくとも一方を示す特性検出データＰ（本発明の特性検出信号）を変調部２４に出力する。
画像特性検出部２３による動き検出は人間の視覚特性を考慮した画像分析手法を基に行われ、動画像符号化の国際標準規格ＭＰＥＧ２（Ｍｏｖｉｎｇ　Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｅｘｐｅｒｔｓ　Ｇｒｏｕｐ−２）やサンプリングレート変換等に用いられる。
【００４３】
変調部２４は、画像特性検出部２３から入力した特性検出データＰを基に、人間の視覚特性を考慮して、デジタルビデオ信号ＤＶ０２に対応した画像内で電子透かし信号ＷＭ２に対応した画像が視覚困難になるように、且つ、埋め込み強度制御部２７から入力した埋込強度指定データＣを基に、電子透かし信号ＷＭ２が所定の範囲の埋込強度（重畳強度）でデジタルビデオ信号ＤＶ０１に重畳されるように、電子透かし信号ＷＭ１を変調して電子透かし信号ＷＭ２を生成し、これを加算部２５に出力する。
【００４４】
具体的には、変調部２４は、特性検出データＰが示す動きベクトルＭＶを基に、デジタルビデオ信号ＤＶ０１が静止している場合には電子透かしパターンＷＭ１も静止させ、デジタルビデオ信号ＤＶ０１が動きベクトルＭＶで動いている場合には電子透かしパターンＷＭ１も動きベクトルＭＶで動かすように変調する。すなわち、変調部２４は、電子透かしのパターンを、デジタルビデオ信号内の画像パターンに追従させるように電子透かしパターンＷＭ１を変調する。これにより、デジタルビデオ信号ＤＶ０１に重畳されたときに、電子透かしパターンを人間の目に感知しにくくできる。
【００４５】
また、変調部２４は、特性検出データＰが示すエッジデータＥＤを基に、人間の目が平坦部分などの低周波領域での変化には敏感であるが、エッジ部分などの高周波領域での変化には鈍感であることを利用して、電子透かしパターンを目立ちやすい平坦部分から目立ちにくいエッジ部分に配分あるいは再配分するように、電子透かし信号ＷＭ１を変調して電子透かし信号ＷＭ２を生成する。
【００４６】
また、変調部２４は、埋込強度指定データＣが示す埋込強度を達成するように、電子透かし信号ＷＭ１を変調して電子透かし信号ＷＭ２を生成する。
【００４７】
加算部２５は、変調部２４から入力した電子透かし信号ＷＭ２をデジタルビデオ信号ＤＶ０１に加算（重畳）してデジタルビデオ信号ＤＶ０１’（本発明の第２の画像信号）を生成し、これを電子透かし検出部２６に出力する。
【００４８】
電子透かし検出部２６は、デジタルビデオ信号ＤＶ０１’に重畳された電子透かし信号ＷＭ２を検出し、検出結果を示す検出結果信号ＤＣ’と、デジタルビデオ信号ＤＶ０１’とを埋め込み強度制御部２７に出力する。
埋め込み強度制御部２７は、検出結果信号ＤＣ’およびデジタルビデオ信号ＤＶ０１’を基に、デジタルビデオ信号ＤＶ０１’に重畳された電子透かし信号ＷＭ２の強度を検出する。
具体的には、電子透かし検出部２６は、例えば、下記式（１２）に相当する演算を行って内積値Ｐ２を得て、当該内積値Ｐ２と、電子透かし信号の埋込の有無を判断する閾値ＴＨとの差分を生成し、当該差分を検出強度として用いる。
【００４９】
【数１２】
2004056224.tif 000014
【００５０】
埋め込み強度制御部２７は、上述した検出強度を基に、デジタルビデオ信号ＤＶ０１’内の電子透かし信号ＷＭ２が所定の範囲（所定の収束条件を満たす範囲）の検出強度を満たしているか否かを判断し、所定の検出強度を満たしていると判断した場合にはデジタルビデオ信号ＤＶ０１’をデジタルビデオ信号ＤＶ０２として図１に示す電子透かし検出装置３に出力する。
一方、埋め込み強度制御部２７は、デジタルビデオ信号ＤＶ０１’内の電子透かし信号ＷＭ２が上記所定の範囲の検出強度を満たしていないと判断すると、当該所定の範囲の検出強度を満たす電子透かし信号ＷＭ２を生成するように、変調部２４における電子透かし信号ＷＭ２の埋込強度を指定する埋込強度指定データＣを生成し、これを変調部２４に出力する。
すなわち、埋め込み強度制御部２７は、上述したようにして得た検出強度を基に、目標とする検出強度で電子透かし信号ＷＭ２が重畳されたデジタルビデオ信号ＤＶ０２を得るのに必要な埋込強度を予測し、目標とする検出強度を達成する方向に当該埋込強度を改良する（収束させる）ように、埋込強度指定データＣを生成する。
ここで、変調部２４、加算部２５、電子透かし検出部２６および埋め込み強度制御部２７により、デジタルビデオ信号ＤＶ０１に重畳される電子透かし信号ＷＭ２の埋込強度が再帰的に反復して指定される。
【００５１】
変調部２４による電子透かし信号の埋込強度を「Ｃ」とすると、デジタルビデオ信号ＤＶ０１’，ＤＶ０１と、電子透かし信号ＷＭ１との間には、以下式（１３）で示される。
また、変調部２４、加算部２５、電子透かし検出部２６および埋め込み強度制御部２７による再帰処理による、電子透かし信号の埋込強度と検出強度との関係は、例えば、図３に示される。
【００５２】
【数１３】
2004056224.tif 000015
【００５３】
図３において、横軸が電子透かし信号の埋込強度を示し、縦軸が電子透かし信号の検出強度を示している。
埋込強度と検出強度との相関関係はデジタルビデオ信号のフレーム画像データに大きく依存するが、一般的に両者はほぼ比例関係にあり、埋込強度が大きいほど検出強度も大きくなり、埋込強度が小さいほど検出強度も小さくなる。
そこでこのようなデジタルビデオ信号に対して電子透かし信号を埋め込む際に、図３において点線で示すように目標とする検出強度の範囲を収束条件として設定し、電子透かし検出部２６が得た検出強度がこの収束条件に合致するように埋込強度を反復改良していくことにより、信頼性の高く安定した検出特性を実現することができる。
すなわち埋込強度を何らかの初期値に設定してデジタルビデオ信号に電子透かし信号を埋め込み、このデジタルビデオ信号から電子透かし信号を検出した結果、検出強度が目標範囲に達しない場合には、検出強度が大きくなる方向に埋込強度を改良する。
また、埋め込み強度制御部２７は、デジタルビデオ信号から電子透かし信号を検出した結果、検出強度が目標範囲を越えた場合には、検出強度が小さくなる方向に埋込強度を再帰処理して改良する。このようにして検出強度が再帰処理の終了条件（収束条件）に合致するまで埋込強度の改良を繰り返し、目標とする検出強度を与える最適な埋込強度により電子透かし信号を埋め込んだデジタルビデオ信号を出力すればよい。
【００５４】
これにより、デジタルビデオ信号に対して電子透かし信号を埋め込む際に、十分な検出強度が確保できないフレーム画像データに対して埋込強度を再帰処理していくことにより、信頼性の高い検出強度を実現することができ、フレーム方向の検出強度のばらつきを抑えて安定した検出特性を実現することが可能になる。また、検出強度が過大に確保されているフレーム画像データに対して埋込強度を反復改良していくことにより、過剰な埋め込み量を低減して画質の劣化を抑制することが可能になる。
【００５５】
なお、上述した再帰処理の終了条件としては、目標とする検出強度の範囲の他に、再帰回数の上限を設定することにより所定の演算時間内に処理を完了するように制御することもできる。
また再帰処理時の補正量としては、固定値により埋込強度を改良する他に、目標とする検出強度への収束を加速するような可変値により埋込強度を改良するように制御することもできる。
これは例えば、目標とする検出強度と現在の検出強度との差分に比例するような補正量を用いることにより、収束条件から遠い場合には粗く、収束条件から近い場合には細かくといった具合に適応的に埋込強度の補正量を制御し、目標とする検出強度への収束を加速するものである。
上述したように、埋め込み強度制御部２７は、所定の検出強度が達成されるまで埋込強度を反復改良するように埋込強度指定データＣを出力する。
変調部２４は、画像特性検出部２３が出力する特性検出データＰおよび埋め込み強度制御部２７が出力する埋込強度指定データＣに基づいて電子透かし信号ＷＭ１を変調し、人間の視覚特性を考慮しかつ目標とする検出強度を達成する方向に改良した埋込強度により生成した電子透かし信号ＷＭ２を出力する。
【００５６】
デジタルビデオ信号ＤＶ０２は、前述したように、変調されて放送されたり、光ディスク８に書き込まれる。
【００５７】
以下、図２に示す電子透かし埋込装置１の動作例を説明する。
図４は、当該動作例を説明するためのフローチャートである。
ステップＳＰ１１：
ＰＮ生成部２１が、ＰＮ系列の乱数データＰＮを生成する。
ステップＳＰ１２：
乗算部２２が、ＰＮ生成部２１が生成したＰＮ系列の乱数データＰＮを用いて、電子透かしデータＤＣ０をスペクトラム拡散して電子透かし信号ＷＭ１を生成し、これを変調部２４に出力する。
ステップＳＰ１３：
画像特性検出部２３が、デジタルビデオ信号ＤＶ０１内の連続したフレーム画像データを読み込む。
【００５８】
ステップＳＰ１４：
画像特性検出部２３が、ステップＳＰ１３で読み込んだフレーム画像データに対して画像の動き検出を行って生成した動きベクトルＭＶ、並びにデジタルビデオ信号ＤＶ０１に対してエッジ検出を行って生成したエッジデータＥＤのうち、少なくとも一方を示す特性検出データＰを変調部２４に出力する。
【００５９】
ステップＳＰ１５：
変調部２４が、画像特性検出部２３から入力した特性検出データＰを基に、人間の視覚特性を考慮して、デジタルビデオ信号ＤＶ２に対応した画像内で電子透かし信号ＷＭ２に対応した画像が視覚困難になるように、且つ、埋め込み強度制御部２７から入力した埋込強度指定データＣを基に、電子透かし信号ＷＭ２が所定の範囲の埋込強度でデジタルビデオ信号ＤＶ０１に重畳されるように、電子透かし信号ＷＭ１を変調して電子透かし信号ＷＭ２を生成し、これを加算部２５に出力する。
【００６０】
ステップＳＰ１６：
図２に示す加算部２５が、変調部２４から入力した電子透かし信号ＷＭ２をデジタルビデオ信号ＤＶ０１（フレーム画像データ）に加算（重畳）してデジタルビデオ信号ＤＶ０１’を生成し、これを電子透かし検出部２６に出力する。
ステップＳＰ１７：
電子透かし検出部２６が、デジタルビデオ信号ＤＶ０１’に重畳された電子透かし信号ＷＭ２を検出し、検出結果を示す検出結果信号ＤＣ’と、デジタルビデオ信号ＤＶ０１’とを埋め込み強度制御部２７に出力する。
そして、埋め込み強度制御部２７が、検出結果信号ＤＣ’およびデジタルビデオ信号ＤＶ０１’を基に、デジタルビデオ信号ＤＶ０１’に重畳された電子透かし信号ＷＭ２の強度を検出する。
【００６１】
ステップＳＰ１８：
埋め込み強度制御部２７が、ステップＳＰ１７で検出した強度（検出強度）が、デジタルビデオ信号ＤＶ０１’内の電子透かし信号ＷＭ２が所定の範囲（所定の収束条件を満たす範囲）の検出強度を満たしているか否か（再帰処理終了条件を満たしているか否か）を判断し、所定の検出強度を満たしていると判断した場合にはステップＳＰ２０の処理に進み、そうでない場合にはステップＳＰ１９の処理に進む。
【００６２】
ステップＳＰ１９：
埋め込み強度制御部２７が、上記所定の範囲の検出強度を満たす電子透かし信号ＷＭ２を生成するように、変調部２４における電子透かし信号ＷＭ２の埋込強度を指定する埋込強度指定データＣを生成し、これを変調部２４に出力し、ステップＳＰ１５の処理に戻る。すなわち、再帰処理を行う。
ステップＳＰ２０：
埋め込み強度制御部２７が、デジタルビデオ信号ＤＶ０１’をデジタルビデオ信号ＤＶ０２として、電子透かし検出装置３に出力したり、光ディスク８に書き込む。
ステップＳＰ２１：
電子透かし埋込装置１の図示しない制御部が、デジタルビデオ信号ＤＶ０１の入力が終了したか否かを判断し、終了したと判断した場合には処理を終了し、そうでない場合にはステップＳＰ１３の処理に戻る。
【００６３】
〔電子透かし書換装置４〕
電子透かし書換装置４は、基本的に前述した電子透かし埋込装置１と同じ構成を有し、電子透かし検出装置３で検出された電子透かしデータに基づいて、所定の電子透かしデータをデジタルビデオ信号に重畳する。
【００６４】
〔電子透かし検出装置３〕
電子透かし検出装置３は、前述したように、デジタルビデオ信号ＤＶ０２，ＤＶ０４，ＤＶ０５に重畳された電子透かし信号ＷＭ２を検出する。
図５は、電子透かし検出装置３の機能ブロック図である。
図５に示すように、電子透かし検出装置３は、例えば、ＰＮ生成部４１、内積演算部４２および比較判定部４３を有する。
ＰＮ生成部４１は、前述したＰＮ生成部２１と同じＰＮ系列の乱数データＰＮを生成し、これを内積演算部４２に出力する。
内積演算部４２は、入力したデジタルビデオ信号ＤＶ０２，ＤＶ０４，ＤＶ０５に対して乱数データＰＮとの内積値を計算し、内積値Ｓを出力する。
比較判定部４３は、この内積値Ｓを最適に設定した閾値と比較することにより、電子透かし情報ＤＣ０の有無、さらには埋め込まれた電子透かしデータＤＣ０の極性を判定する。
すなわち、比較判定部４３は、非負の閾値ＴＨを用いて、下記式（１４）で示される判定基準で判定を行い、判定した電子透かしデータＤＣ０を出力する。
【００６５】
【数１４】
2004056224.tif 000016
【００６６】
以下、図５に示す電子透かし検出装置３の動作例を説明する。
図６は、当該動作例を説明するためのフローチャートである。
ステップＳＰ５１：
ＰＮ生成部４１が、ＰＮ生成部２１と同じＰＮ系列の乱数データＰＮを生成し、これを内積演算部４２に出力する。
ステップＳＰ５２：
内積演算部４２が、入力したデジタルビデオ信号ＤＶ０２，ＤＶ０４，ＤＶ０５内のフレーム画像データを読み込む。
ステップＳＰ５３：
内積演算部４２が、ステップＳＰ５２で読み込まれたフレーム画像データに対して、ステップＳＰ５１で入力された乱数データＰＮとの内積値を計算し、内積値Ｓを比較判定部４３に出力する。
【００６７】
ステップＳＰ５４：
比較判定部４３が、ステップＳＰ５３で入力した内積値Ｓを最適に設定した閾値と比較することにより、電子透かし情報ＤＣ０の有無、さらには埋め込まれた電子透かしデータＤＣ０の極性を判定（検出）する。
ステップＳＰ５５：
比較判定部４３が、ステップＳＰ５４で判定（検出）した電子透かしデータＤＣ０を出力する。
ステップＳＰ５６：
電子透かし検出装置３が、デジタルビデオ信号ＤＶ０２，ＤＶ０４，ＤＶ０５の入力が終了したか否かを判断し、終了したと判断した場合には処理を終了し、そうでない場合にはステップＳＰ５２の処理に戻る。
【００６８】
図１に示す録画機器２では、電子透かし検出装置３において検出された電子透かしデータＤＣ０が”ＣｏｐｙＯｎｃｅ”を示す場合に、電子透かし書換装置４に”ＮｏＭｏｒｅＣｏｐｙ”を示すように指示する。
また、録画機器６は、電子透かし検出装置３において検出された電子透かしデータＤＣ０が”ＮｅｖｅｒＣｏｐｙ”を示す場合に、光ディスク５，８から読み出したデジタルビデオ信号ＤＶ０４，ＤＶ０５を光ディスク７に記録することを禁止する（コピー制限する）。
【００６９】
以下、図１に示す著作権保護システム１０１の全体動作例を説明する。
例えば、ビデオソースであるデジタルビデオ信号ＤＶ０１を放送局等より衛星波や地上波、ケーブル等の媒体を介して送信される。
そして、電子透かし埋込装置１が、デジタルビデオ信号ＤＶ０１に電子透かしデータＤＣ０を付加して生成したデジタルビデオ信号ＤＶ０２を送信する。
電子透かしデータＤＣ０はビデオソースの著作権情報等を示し、例えば、“ＣｏｐｙＯｎｃｅ”（１回コピー可）を示している。
また、電子透かし埋込装置１は、例えば、”ＮｅｖｅｒＣｏｐｙ”を示す電子透かしデータＤＣ０をデジタルビデオ信号ＤＶ０１に付加したデジタルビデオ信号ＤＶ０５を光ディスク８に記録する。
このとき、電子透かし埋込装置１が、電子透かし信号ＤＣ０を用いて電子透かし信号ＷＭ１を生成すると共に、デジタルビデオ信号ＤＶ０１の動きベクトルＭＶを検出する。
そして、電子透かし埋込装置１が、当該動きベクトルＭＶに基づいて、デジタルビデオ信号ＤＶ０１に電子透かし信号ＷＭを重畳した信号による画像内で電子透かし信号ＷＭによる画像が視覚困難になるように、電子透かし信号ＷＭを変調し、当該電子透かし信号ＷＭをデジタルビデオ信号ＤＶ０１に重畳してデジタルビデオ信号ＤＶ０２を生成して送信する。
また、電子透かし埋込装置１が同様に、デジタルビデオ信号ＤＶ０５を生成して光ディスク８に記録する。
【００７０】
デジタルビデオ信号ＤＶ０２がセットトップボックス等により受信されると、例えば、録画機器２に内蔵された電子透かし検出装置３によって、デジタルビデオ信号ＤＶ０２に埋め込まれた電子透かしデータＤＣ０が検出され、検出された電子透かしデータＤＣ０が“ＣｏｐｙＯｎｃｅ”を示す場合に、録画機器２に内蔵された電子透かし書換装置４により、電子透かし信号ＤＣ０を書き換えたデジタルビデオ信号ＤＶ０４を光ディスク５に記録する。
ここで書き換えられた電子透かし信号ＤＣ０はビデオソースの著作権情報等により構成され、“ＮｏＭｏｒｅＣｏｐｙ”（コピー禁止）を示す。
【００７１】
一方、録画機器６は、このようにして得られた光ディスク５，８に記録されたデジタルビデオ信号ＤＶ０４，ＤＶ０５を再生して、前述したように、当該デジタルビデオ信号に付加された電子透かしデータＤＣ０を検出し、電子透かし信号ＤＣ０が“ＮｏＭｏｒｅＣｏｐｙ”あるいは”ＮｅｖｅｒＣｏｐｙ”を示す場合には、再生したデジタルビデオ信号を光ディスク７に記録するのを中止し、これによりコピー世代を管理する。
【００７２】
以上説明したように、電子透かし埋込装置１および電子透かし書換装置４によれば、入力したデジタルビデオ信号を処理する際に、画像特性検出部２３が、順次入力されるデジタルビデオ信号ＤＶ０１に対して画像の動き検出を行って生成した動きベクトルＭＶ、並びにデジタルビデオ信号ＤＶ０１に対してエッジ検出を行って生成したエッジデータＥＤのうち、少なくとも一方を示す特性検出データＰを変調部２４に出力する。そして、変調部２４が、特性検出データＰを基に、人間の視覚特性を考慮して、デジタルビデオ信号ＤＶ２に対応した画像内で電子透かし信号ＷＭ２に対応した画像が視覚困難になるように、且つ、埋め込み強度制御部２７から入力した埋込強度指示データＣを基に、電子透かし信号ＷＭ２が所定の範囲の埋込強度（重畳強度）でデジタルビデオ信号ＤＶ０１に重畳されるように、電子透かし信号ＷＭ１を変調して電子透かし信号ＷＭ２を生成する。
そのため、電子透かし埋込装置１および電子透かし書換装置４によれば、人間の目に感知しにくくなるようにデジタルビデオ信号に電子透かし信号を重畳することが可能になり、電子透かしが画質に及ぼす影響を効果的に抑制することができる。
【００７３】
電子透かし埋込装置１および電子透かし書換装置４によれば、変調部２４が埋め込み強度制御部２７からの埋込強度指示データＣが示す埋込強度を達成するように、電子透かし信号ＷＭ１を変調して電子透かし信号ＷＭ２を生成する。
そのため、電子透かし埋込装置１および電子透かし書換装置４によれば、電子透かし信号ＷＭ２が過剰な埋込強度でデジタルビデオ信号ＤＶ０２に埋め込まれることを回避でき、デジタルビデオ信号ＤＶ０２の画像の画質を適切に保持できる。また、所定の検出強度で検出可能な形態で電子透かし信号ＷＭ２が埋め込まれたデジタルビデオ信号ＤＶ０２を生成することができ、電子透かし信号ＷＭ２の検出の信頼性を高めることができる。
【００７４】
これらにより、デジタルネットワーク時代のコンテンツ配信において、画質劣化の少なく信頼性の高い著作権保護システムを構築することが可能になる。
【００７５】
第２実施形態
本実施形態は、第２および第４の発明に対応している。
上述した第１実施形態では、電子透かし埋込装置１および電子透かし書換装置４において、図２に示すように、埋め込み強度制御部２７によって再帰的に埋込強度を変調部２４に指示する場合を例示したが、本実施形態では、デジタルビデオ信号ＤＶ０１に内在する電子透かし信号の検出強度を基に、電子透かし信号ＷＭ２の埋込強度を指定する場合を説明する。
本実施形態の著作権保護システムは、電子透かし埋込装置１および電子透かし書換装置４の代わりに、電子透かし埋込装置１ａおよび電子透かし書換装置４ａを用いる点を除いて、第１実施形態で説明した図１に示す著作権保護システム１０１と基本的に同じ構成を有している。
電子透かし書換装置４ａは、基本的に電子透かし埋込装置１ａと同じ構成を有している。
【００７６】
図７は、図１に示す電子透かし埋込装置１ａの機能ブロック図である。
図７に示すように、電子透かし埋込装置１ａは、例えば、ＰＮ生成部２１、乗算部２２、画像特性検出部２３、変調部１２４、加算部１２５、電子透かし検出部１２６および埋め込み強度制御部１２７を有する。
図７において、図２と同じ符号を付したＰＮ生成部２１、乗算部２２および画像特性検出部２３は第１実施形態で説明したものと同じである。
電子透かし検出部１２６が本発明の検出手段に対応し、埋め込み強度制御部１２７が本発明の強度指定手段に対応し、変調部１２４が本発明の変調手段に対応し、加算部１２５が本発明の重畳手段に対応している。
【００７７】
変調部１２４は、埋め込み強度制御部１２７からの埋込強度指定データＣ１を用いる点を除いて、第１実施形態で説明した変調部２４と基本的に同じ処理を行って、乗算部２２から入力した電子透かし信号ＷＭ１を変調して電子透かし信号ＷＭ２を生成し、これを加算部１２５に出力する。
【００７８】
加算部１２５は、変調部１２４から入力した電子透かし信号ＷＭ２をデジタルビデオ信号ＤＶ０１に加算（重畳）してデジタルビデオ信号ＤＶ０２を生成し、これを出力する。
【００７９】
電子透かし検出部１２６は、デジタルビデオ信号ＤＶ０１に内在する電子透かし信号ＷＭ３を検出し、その検出結果を示す検出結果信号ＤＣ３を埋め込み強度制御部１２７に出力する。
埋め込み強度制御部１２７は、検出結果信号ＤＣ３を基に、デジタルビデオ信号ＤＶ０１に内在する電子透かし信号ＷＭ３の強度を検出する。
具体的には、電子透かし検出部１２６は、例えば、下記式（１５）に相当する演算を行って内積値Ｓを得て、当該内積値Ｓと、電子透かし信号の埋込の有無を判断する閾値ＴＨとの差分を生成し、当該差分を検出強度として用いる。
【００８０】
【数１５】
2004056224.tif 000017
【００８１】
埋め込み強度制御部１２７は、上述した検出強度を基に、デジタルビデオ信号ＤＶ０１に検出可能に電子透かし信号ＷＭ２を埋め込む（重畳する）ための最小の埋込強度を予測し、当該予測した埋込強度を指定する埋込強度指定データＣ１を生成し、これを変調部１２４に出力する。これにより、デジタルビデオ信号ＤＶ０２の画質に及ぼす影響を低減した電子透かし信号の埋込特性を実現できる。
【００８２】
図８は、電子透かし検出時における埋込強度と検出閾値との関係の説明に供する略線図である。
デジタルビデオ信号ＤＶ０１のフレーム画像データと乱数データＰＮとの内積値の分布Ａ１、並びに電子透かし信号ＷＭ２が重畳されたデジタルビデオ信号ＤＶ０１’のフレーム画像データと乱数データＰＮの内積値の分布Ａ２は、図８に示すような確率密度関数で表現することができる。
図８において、適当な非負の閾値ＴＨを設定することにより、電子透かし信号が埋め込まれたデジタルビデオ信号ＤＶ０２から電子透かし情報（ＤＣ）が検出される。
【００８３】
図８に示すように、電子透かし信号の埋め込み前のデジタルビデオ信号ＤＶ０１のフレーム画像データの上記内積値は、分布Ａ１に示されるように０を中心に位置するが、分布Ａ１はデジタルビデオ信号ＤＶ０１のフレーム画像データの特性に大きく依存するため０からかけ離れた内積値をとることがある。
ここで、図８に示す例では、内積値０のデジタルビデオ信号ＤＶ０１を“電子透かしあり”と判断するためには最小で（ＴＨ−０）の埋込強度が必要であるが、例えば内積値Ｓのデジタルビデオ信号ＤＶ０１を同様に“電子透かしあり”と判断するためには最小で（ＴＨ−Ｓ）の埋込強度があれば十分である。
このように、（ＴＨ−Ｓ）の埋込強度でデジタルビデオ信号ＤＶ０１に電子透かし信号ＷＭ２を埋め込めば、内積値０の画像信号に比して、より少ない埋込強度で、検出の信頼性を確保しつつ、画質を向上できる。
【００８４】
この場合には、埋め込み強度制御部１２７は、上述した検出強度（内積値）と検出閾値ＴＨとを基に、デジタルビデオ信号ＤＶ０１に検出可能に電子透かし信号ＷＭ２を埋め込む（重畳する）最小の埋込強度（ＴＨ−Ｓ）を予測し、当該予測した埋込強度を指定する埋込強度指定データＣ１を生成し、これを変調部１２４に出力する。
【００８５】
このような埋込強度指定データＣ１を基に変調部１２４で生成された電子透かし信号ＷＭ２が重畳されたデジタルビデオ信号ＤＶ０２の内積値の分布Ａ３は、例えば、図９に示すようになる。
本実施形態の電子透かし埋込装置１ａおよび電子透かし書換装置４ａによれば、デジタルビデオ信号ＤＶ０１に必要最小限の埋込強度で電子透かし信号ＷＭ２を埋め込むことができ、電子透かし信号の検出の高い信頼性を保持しながら、画質の劣化を抑制することができる。
【００８６】
以下、図７に示す電子透かし埋込装置１ａの動作例を説明する。
図１０は、当該動作例を説明するためのフローチャートである。
ステップＳＰ３１：
ＰＮ生成部２１が、ＰＮ系列の乱数データＰＮを生成する。
ステップＳＰ３２：
乗算部２２が、ＰＮ生成部２１が生成したＰＮ系列の乱数データＰＮを用いて、電子透かしデータＤＣ０をスペクトラム拡散して電子透かし信号ＷＭ１を生成し、これを変調部１２４に出力する。
ステップＳＰ３３：
画像特性検出部２３が、デジタルビデオ信号ＤＶ０１内の連続したフレーム画像データを読み込む。
【００８７】
ステップＳＰ３４：
画像特性検出部２３が、ステップＳＰ３３で読み込んだフレーム画像データに対して画像の動き検出を行って生成した動きベクトルＭＶ、並びにデジタルビデオ信号ＤＶ０１に対してエッジ検出を行って生成したエッジデータＥＤのうち、少なくとも一方を示す特性検出データＰを変調部１２４に出力する。
【００８８】
ステップＳＰ３５：
電子透かし検出部１２６が、デジタルビデオ信号ＤＶ０１に内在する電子透かし信号ＷＭ３を検出し、その検出結果を示す検出結果信号ＤＣ３を埋め込み強度制御部１２７に出力する。
埋め込み強度制御部１２７が、検出結果信号ＤＣ３を基に、デジタルビデオ信号ＤＶ０１に内在する電子透かし信号ＷＭ３の強度を検出する。
ステップＳＰ３６：
埋め込み強度制御部１２７が、ステップＳＰ３５で検出した検出強度を基に、デジタルビデオ信号ＤＶ０１に検出可能に電子透かし信号ＷＭ２を埋め込む（重畳する）ための最小の埋込強度を予測し、当該予測した埋込強度を指定する埋込強度指定データＣ１を生成し、これを変調部１２４に出力する。
【００８９】
ステップＳＰ３７：
変調部１２４が、画像特性検出部２３から入力した特性検出データＰを基に、人間の視覚特性を考慮して、デジタルビデオ信号ＤＶ２に対応した画像内で電子透かし信号ＷＭ２に対応した画像が視覚困難になるように、且つ、埋め込み強度制御部１２７から入力した埋込強度指定データＣ１を基に、電子透かし信号ＷＭ２が所定の範囲の埋込強度でデジタルビデオ信号ＤＶ０１に重畳されるように、電子透かし信号ＷＭ１を変調して電子透かし信号ＷＭ２を生成し、これを加算部１２５に出力する。
【００９０】
ステップＳＰ３８：
加算部１２５が、変調部１２４から入力した電子透かし信号ＷＭ２をデジタルビデオ信号ＤＶ０１（フレーム画像データ）に加算（重畳）してデジタルビデオ信号ＤＶ０２を生成する。
ステップＳＰ３９：
加算部１２５が、ステップＳＰ３８で生成したデジタルビデオ信号ＤＶ０２を、電子透かし検出装置３に出力したり、光ディスク８に書き込む。
ステップＳＰ４０：
電子透かし埋込装置１ａの図示しない制御部が、デジタルビデオ信号ＤＶ０１の入力が終了したか否かを判断し、終了したと判断した場合には処理を終了し、そうでない場合にはステップＳＰ３３の処理に戻る。
【００９１】
上述したように、本実施形態の電子透かし埋込装置１ａおよび電子透かし書換装置４ａによれば、第１実施形態と同様、人間の目に感知しにくくなるようにデジタルビデオ信号に電子透かし信号を重畳することが可能になり、電子透かしが画質に及ぼす影響を効果的に抑制することができる。
【００９２】
電子透かし埋込装置１ａおよび電子透かし書換装置４ａによれば、電子透かし信号ＷＭ２が過剰な埋込強度でデジタルビデオ信号ＤＶ０２に埋め込まれることを回避でき、デジタルビデオ信号ＤＶ０２の画像の画質を適切に保持できる。また、所定の検出強度で検出可能な形態で電子透かし信号ＷＭ２が埋め込まれたデジタルビデオ信号ＤＶ０２を生成することができ、電子透かし信号ＷＭ２の検出の信頼性を高めることができる。
これらにより、デジタルネットワーク時代のコンテンツ配信において、画質劣化の少なく信頼性の高い著作権保護システムを構築することが可能になる。
【００９３】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
例えば、上述した実施形態では、電子透かし埋込装置自身の中に対応する電子透かし検出装置を内蔵してデジタルビデオ信号に対して電子透かしの検出を行い、この検出結果に基づいて電子透かしの埋め込み量を制御する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばそれぞれの電子透かし重畳・検出手法に固有の処理に基づいて、信頼性の高く安定した検出特性や劣化を知覚できないレベルの画質特性を実現しようとする場合に広く適用することができる。
【００９４】
また、上述した実施形態では、著作権情報を乱数データによりスペクトラム拡散することで電子透かしパターンを生成し、この電子透かしパターンをデジタルビデオ信号に加算する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、デジタルビデオ信号のベースバンド信号上で電子透かしの重畳を行う種々の電子透かし埋め込み方式、さらにはデジタルビデオ信号のビットストリーム信号上で電子透かしの重畳を行う種々の電子透かし埋め込み方式に広く適用することができる。
【００９５】
また、上述した実施形態では、著作権情報をＰＮ系列の乱数データによりスペクトラム拡散する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、統計的に総和が０になるような種々の数値パターンにより著作権情報を解析困難に変調する場合に広く適用することができる。
【００９６】
また、上述した実施形態では、著作権情報を重畳する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて種々の情報を重畳して伝送する場合に広く適用することができる。
【００９７】
また上述の実施の形態においては、放送局等よりデジタルビデオ信号を衛星波や地上波、ケーブル等の媒体を介して伝送する場合、および光ディスクにデジタルビデオ信号を記録、再生する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばインターネットを介して種々の情報を伝送する場合等に広く適用することができる。
【００９８】
また、電子透かし埋込装置１，１ａおよび電子透かし書換装置４，４ａは、図４および図１０に示す各工程の処理を記述したプログラムをデータ処理装置で実行して上述した処理を行ってもよい。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、信頼性の高い検出が可能で、しかも画質に及ぼす影響を抑制した状態で電子透かし信号を画像信号に重畳できる信号処理装置およびその方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の著作権保護システムの全体構成図である。
【図２】図２は、図１に示す電子透かし埋込装置の機能ブロック図である。
【図３】図３は、電子透かし信号の埋込強度と検出強度との関係を説明するための図である。
【図４】図４は、図２に示す電子透かし埋込装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、図１に示す電子透かし検出装置の機能ブロック図である。
【図６】図６は、図５に示す電子透かし検出装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態の電子透かし埋込装置の機能ブロック図である。
【図８】図８は、電子透かし検出時における埋込強度と検出閾値との関係の説明に供する略線図である。
【図９】図９は、電子透かし検出時における埋込強度と検出閾値との関係の説明に供する略線図である。
【図１０】図１０は、図７に示す電子透かし埋込装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１１は、従来技術の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１，１ａ…電子透かし埋込装置、３…電子透かし検出装置、４，４ａ…電子透かし書換装置、２，６…録画機器、２１…ＰＮ生成部、２２…乗算部、２３…画像特性検出部、２４，１２４…変調部、２５，１２５…加算部、２６，１２６…電子透かし検出部、２７，１２７…埋め込み強度制御部、４１…ＰＮ生成部、４２…内積演算部、４３…比較判定部
【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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