(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン要素値をもつパターン要素を複数有するデジタル認証パターンであってメッセージを含むデジタル認証パターンを作成する方法であって、前記デジタル認証パターンは、該デジタル認証パターンが関連付けられているオブジェクトのデジタル表現のコピー関係の、透かしに基づかない判定を許容するものであり、当該方法は：
選択手段によって、前記メッセージの諸メッセージ要素を表す前記パターン要素の集合を選択し、
前記選択されたパターン要素の集合に属するあるパターン要素について、設定手段によって、前記メッセージ要素を表すための前記パターン要素のパターン要素値を設定することを、前記メッセージ要素を表すための前記パターン要素の値を設定することが前記コピー関係を判定することにおける前記デジタル認証パターンの有用性を実質的に不変のままにするような仕方で行う、
ことを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記設定手段が、前記デジタル認証パターンのエントロピーが実質的に不変であるような仕方で前記パターン要素の値を設定することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記メッセージ要素が、あるメッセージ要素値範囲に属するメッセージ要素値を指定し、前記設定手段が、前記選択されたパターン要素の集合に属する前記パターン要素のパターン要素値を設定することを、前記パターン要素値が前記範囲に属するメッセージ要素値を表すような仕方で行う、ことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、前記設定手段が、前記選択されたパターンの要素の集合に属する前記パターン要素内の前記パターン要素値を鍵を使って設定することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３記載の方法であって、前記選択されたパターン要素の集合に属する前記パターン要素のパターン要素値が、パターン要素値の少なくとも二つの範疇のうちの一つに属しており、パターン要素値の範疇は前記メッセージ要素値を表すものであり、前記設定手段は、前記選択されたパターン要素の集合に属する前記パターン要素のパターン要素値に、前記メッセージの前記メッセージ要素値のために必要とされる範疇を与える、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記の諸パターン要素値が二つの範疇に属することを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記設定手段が、前記選択されたパターン要素に属するパターン要素値を、前記パターン要素値の範疇を示すために大きさにおいて反転させることを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記メッセージが鍵を使ってエンコードされることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記選択する動作において、前記メッセージ要素を表すパターン要素の集合を選択するために鍵が使用されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記パターン要素が前記デジタル認証パターンが関連付けられているデジタル表現の一つまたは複数の基本要素であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
プロセッサによって実行されたときに該プロセッサに請求項１記載の方法を実行させるためのプログラムを記憶した記憶装置。
【請求項１２】
パターン要素値をもつパターン要素を複数含むデジタル認証パターンに含まれるメッセージを読む方法であって、前記デジタル認証パターンは、該デジタル認証パターンが関連付けられているオブジェクトのデジタル表現のコピーの、透かしに基づかない検出を許容するものであり、前記パターン要素は、パターン値が前記メッセージのメッセージ要素を表すパターン要素の集合を含んでおり、前記パターン値は前記メッセージ要素を表すよう設定されており、その設定は、前記パターン要素の値を設定することによって前記オブジェクトの関連付けられたデジタル表現のコピー関係を判定することにおける前記デジタル認証パターンの有用性が実質的に不変のままであるような仕方で行われており、当該方法は：
選択手段によって、パターン要素値が前記メッセージの諸メッセージ要素を表すパターン要素の集合を選択し、
前記選択された集合中の各パターン要素について、比較手段によって、前記選択された集合の諸パターン要素を、可能なメッセージ要素値を有する等価な諸パターン要素と比較して前記選択された集合におけるメッセージ要素のメッセージ要素値を決定する、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記メッセージを含む等価デジタル認証パターンを生成手段によって生成し、
前記メッセージを含む前記デジタル認証パターンは、前記デジタル認証パターンに関連付けられたデジタル表現のコピー関係を検出するよう、生成された等価デジタル認証パターンと比較可能であることを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記生成する動作において、前記等価デジタル認証パターンが、その中でメッセージ要素を表していないパターン要素の諸集合を、メッセージ要素を表すパターン要素の諸集合で置き換えることによって生成されることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
メッセージ要素が所定の範囲内の値を指定し、前記可能な値が前記範囲内の値である、
ことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
請求項１２記載の方法であって、前記選択する動作において、選択が鍵を使ってされることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の方法であって、前記メッセージ要素を表す諸パターン要素値が少なくとも二つの範疇に属しており、パターン要素値範疇は、そのパターン要素によって表されるメッセージ要素の値を示す、ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
メッセージ要素を表す前記諸パターン要素値が二つの範疇に属することを特徴とする、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記範疇の一つが、前記パターン要素の値を反転させることによって前記パターン要素値において示されていることを特徴とする、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
あるメッセージ要素がパターン要素の複数の集合において反復されており、当該方法がさらに、
前記反復されているメッセージ要素を表すパターン要素のそれぞれについて、前記反復されているメッセージ要素を表すパターン要素を、前記メッセージ要素の可能な値のそれぞれを表すパターン要素と比較して、前記反復されているメッセージ要素の各候補値について前記パターン要素に関するスコアを決定し、
前記メッセージ要素の各可能な値について、前記複数のパターン要素からのスコアを累積し、
前記メッセージ要素の可能な値についての累積されたスコアに基づいて、前記反復されているメッセージ要素を含むパターン要素について決定される前記複数の候補値から前記反復されたメッセージ要素の値を決定することを含むことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項２１】
請求項１２記載の方法を実施するプログラムが記憶されていることを特徴とする記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〈関連出願への相互参照〉
本出願は、本出願と同一発明者による、2004年1月6日に出願された米国仮出願60/534,520「Visible  Authentication  Patterns  for  Printed  Documents―Extensions  II」からの優先権を主張する。本出願はさらに、ピカード（Picard）、チャオ（Zhao）、ソーワース（Thorwirth）の2004年11月12日に出願された米国S.N.10/514,271「Visible  Authentication  Patterns  for  Printed  Documents」を参照によってその全体においてあらゆる目的について組み込む。米国S.N.10/514,271は2003年11月27日にWO03/098540として公開されたPCT/US03/15168の米国国内段階である。本特許出願の詳細な説明は、米国S.N.10/514271のかなりの部分を含んでいる。本出願の詳細な説明における新たな事項は〈VAPの位置の検出〉と題する節から始まる。
〈発明の分野〉
本発明は、一般には印刷された文書におけるセキュリティ特徴（security  feature）に、より特定的には印刷された文書における可視的認証パターンに関する。可視的認証機能はオリジナルの印刷文書を該印刷文書のコピーから区別し、文書における改変を検出し、隠されたおよび／または目に見えるメッセージを伝えるために使うことができる。
【背景技術】
【０００２】
可視的認証パターン（VAP:  Visible  Authentication  Pattern）は、印刷文書が改変されているかどうかを、または該文書がオリジナルであるかコピーであるかを決定するために使うことができる。VAPはデジタル文書の一部分におけるノイズ様パターンである。VAPは文書の真正性を決定するために使われるが、それは、アナログ形から作られたデジタル記録の一部分をアナログ形の前記部分のオリジナルデジタル表現と比較して記録された部分と該部分のオリジナルデジタル表現との間の相違（または類似）の度合いを決定し、その相違（または類似）の度合いを使って前記アナログ形がオリジナルアナログ形であるかどうかを決定することにより行われる。
【０００３】
VAPおよびその使用は前述した米国特許出願10/514,271の手段である。VAPについてのさらなる経験の結果、いくつかの領域における改良がもたらされるに至っている：
・オリジナルからコピーを区別するというVAPの属性に影響することなくVAP内に情報を保存する；
・VAPを文書のイメージの中に位置付けるのにVAPのエントロピーを使う；
・文書にVAPを組み込むことの美観上の影響を軽減する；
・VAPが多様な印刷およびスキャン処理にかけられうるものであり、そうした処理がVAPのオリジナルのアナログコピー上およびオリジナルでないアナログ形上での見え方を修正することになるという事実に対処する；
・デジタルからアナログへ、およびアナログからデジタルへの変換を含むその他の用途において、およびさらにはデジタルからデジタルへのコピーにおいてVAPの類似物を使用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらおよびその他の領域に関して改良されたVAPを提供することがここに開示される発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ある側面では、本発明の目的は、デジタル認証パターンのエントロピーに対する最小限の影響をもってデジタル認証パターンにメッセージを組み込むための技術によって達成される。その技術では、VAP内のパターン要素のいくつかの集合がメッセージのメッセージ要素を担う。一つのメッセージ要素を担う、パターン要素の各集合において、諸パターン要素の値はそのメッセージ要素を表すように設定される。パターン要素が設定される仕方は、パターン要素のエントロピーおよびその他の所望の属性に対する影響が最小限になるような仕方である。本発明のこの側面は、諸メッセージについてデジタル認証パターンを作成するための、そして前記諸メッセージを読むための方法および装置ならびに本技術を使って作成されるメッセージを含むデジタル認証パターンを含む。
【０００６】
別の側面では、本発明の目的は、コピー検出パターンを含んでいるアナログ形がオリジナルのアナログ形であるかどうかを、そのアナログ形のオリジナルのコピー検出パターンの表現を参照することなく決定するための方法によって達成される。本技術はアナログ文書上のコピー検出パターンをスキャンしてコピー検出パターンのデジタル表現を作成し、該デジタル表現の一つまたは複数のグローバル属性を使用して前記アナログ形がオリジナルのアナログ形であるかどうかの少なくとも予備的決定をする。
【０００７】
さらなる側面はデジタル表現どうしの間のコピー関係を決定するための技術である。デジタル表現のそれぞれは、コピー処理によってもたらされる改変に敏感な部分を含んでおり、本技術は該デジタル表現の一方からの前記部分をコピー処理によってもたらされる改変を取り入れるように修正して、該デジタル表現のもう一方からの前記部分とより比べやすくする。前記修正がなされてから前記部分どうしが比較されて、前記デジタル表現どうしの間のコピー関係が決定される。
【０００８】
さらなる諸側面は以下のことを含む：
・ある文書についての、該文書中に分散された単位に細分された視覚認証パターン；
・視覚認証パターンの位置特定をするのに視覚認証パターンのエントロピーを使う技術；
・アナログ信号についての、デジタル‐アナログ変換およびアナログ‐デジタル変換によってもたらされる変形に敏感なコピー検出信号の表現を含むデジタル表現；
・データが誤り訂正を有する第一の部分と、データが誤り訂正を有さず、データがデジタル表現のデジタルコピーを作成する処理によってもたらされる改変に敏感な第二の部分とを含むデジタル表現。
【０００９】
本発明のその他の目的および利点は、以下の詳細な記述および図面を熟読することで、本発明が関係する当業者には明らかとなるであろう。
【００１０】
図面における参照番号は３桁以上である。下２桁の数字は、残りの数字によって示される図面の内部における参照番号である。たとえば、参照番号２０３をもつ項目は図２における項目２０３として最初に現れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の詳細な記述は、〈VAPと他のセキュリティ技術との組み合わせ〉の節までは上述したピカード、チャオ、ソーワースの「Visible  Authentication  Patterns  for  Printed  Documents」米国S.N.10/514,271から取られている。その特許出願において説明されているように、文書におけるデジタル透かしの一つの用途は、印刷‐スキャン処理の結果生じる修正を検出し、それにより文書がオリジナルであるかコピーであるかを決定することであった。もう一つの用途は、文書が改変されているかどうかを検出することであった。これらの透かしの用途両方の特性は、透かしの存在または不在に基づいており、透かしの内容に基づくものではないということである。
【００１２】
〈可視的認証パターン〉
アナログ形の真正性を決定するために単に透かしの存在が使われるときは、透かしはコンテンツなしのパターンとして使用されている。パターンがコンテンツをもたないので、もはや不可視である必要はなく、可視的要素として文書に追加されることができる。以下では認証のために使われる可視的パターンは可視的認証パターン（visible  authentication  pattern）またはVAPと称される。VAPは可視的なので透かしよりもずっと検出が用意であり、オリジナル文書のコピーの結果生じる劣化の量はよりよく推定される。しかし、不可視透かしの認証機能のすべてを実行し、それに加えて当該文書の消費者にその文書の真正性が保護されていることを知らせることもできる。
【００１３】
〈用語〉
この詳細な説明において、デジタル表現とアナログ形の間との間の関係を明確にするため、以下の用語を用いる。
・オブジェクトの〈デジタル表現〉（digital  representation）とは、当該オブジェクトがデジタル処理システム内に保存され、デジタル処理システムによって操作されることができるようなオブジェクトの形である。オブジェクトは、文書、画像、オーディオ、ビデオ、もしくは他のいかなるメディアであってもよく、またこれらを構成要素として含んでいてもよい。これらについてデジタル表現を作成することができる。
・デジタル表現の〈アナログ形〉（analog  form）とは、デジタル表現がディスプレイ、プリンタ、スピーカー、バーナー（コンパクトディスクまたはDVDディスク）、型彫もしくは浮き出し装置のようなアナログデバイスに出力されるときに結果として生じるオブジェクトまたは構成要素の形である。
・アナログ形の〈デジタル記録〉（digital  recording）とは、アナログ形から作成されるデジタル表現である。デジタル記録が作成される仕方はメディアに依存する。たとえば、文書または画像についてはデジタル記録はその文書または画像のアナログ形から作成されたイメージをデジタル化することによって行われる。
・〈オリジナル〉（original）デジタル表現とは、権限のある誰かによって作成または再生成されたデジタル表現である。〈オリジナル〉アナログ形はオリジナルデジタル表現から作成されたアナログ形である。
・〈非オリジナル〉（non-original）デジタル表現とは、アナログ形をデジタル式に記録することによって作成されたデジタル表現である。〈非オリジナル〉（non-original）アナログ形とは、アナログ形の非オリジナルデジタル表現から、またはアナログ形を複写機でコピーすることによって作成される。
・〈文書〉は、印刷処理によって生成される任意のアナログ形という特別な意味を与えられる。それには、語のより普通の意味での文書、ラベル、包装材および自らに印されたオブジェクトが含まれる。〈印刷〉はここでの用法では刻印または浮き出しのような処理も含む。無理のない類推ができる限りにおいて、以下で文書について述べられるすべてのことは、他のメディアにも適用しうる。たとえば、オーディオのアナログ形はVAPのオーディオ等価物である可聴的認証パターンを含みうる。
【００１４】
〈可視的認証パターンの作成：図１〉
可視的認証パターンのジレンマは、パターンが可視的でありながら、偽造を試みる者が出たときに、そのパターンを修正して真正でない文書を認証するようにできてはならないということである。この目的は、ある好ましい実施形態においては、パターンをノイズ様（noisy）とすることによって達成される。すなわち、そのパターンを較正するピクセルの値の大半が見かけ上ランダムに決められているようにするのである。パターンがノイズ様であるので、そのパターンのデジタル表現を構成するピクセルがどのような値をもつべきかを言い当てることは、そのパターンのオリジナルデジタル表現を利用することなくしては不可能である。他方、VAPのオリジナルデジタル表現が与えられれば、文書からのVAPのデジタル記録をそのVAPのオリジナルデジタル表現と比較して、記録されたVAPがそのVAPのオリジナルデジタル表現に比べてどのように改変されているかを決定し、その差から問題の文書がどのように改変されているかを決定できる。以下においてより詳細に見るように、検出できる改変は、オリジナルでない文書の作成にかかわる改変および文書中の情報の改変に関わる改変が含まれる。
【００１５】
図１は、可視的認証パターンを作成し、それを文書中に挿入する一つの方法を示している。３つのステップがある：
・１０１で、パターンのデジタル表現を生成する
・１０７で、認証パターンに可視的なロゴまたはキャプションを追加する任意的ステップ
・１１３で、認証パターンを文書に挿入する
パターン１０５のオリジナルデジタル表現は、そのパターンのピクセルがランダム性の強い成分をもつ値を有しているように見える結果を生じるいかなる方法で生成されることもできる。パターン１０５のデジタル表現は灰色階調パターンであってもよいし、カラーのピクセルを用いてもよい。パターンを生成するために鍵を用いることが特に有用である。鍵１０３は、パターン中のピクセルに与えられる値の系列を生成する擬似乱数発生器のためのシードとして使用される。鍵の使用はのちに詳しく説明する。パターン１０５のオリジナルデジタル表現は、パターン１０５を含む文書をスキャンすることによって作成されるデジタル表現内でそのパターンを位置指定する助けとなる成分も含んでいることができる。パターン１０５では、黒い枠１０６がこの機能を実行する。
【００１６】
可視的ロゴまたはキャプション１０９をパターン１０５のオリジナルデジタル表現に追加することによって、パターン１０５のノイズ様性を損なうことなくパターンのオリジナルデジタル表現１１１を作成することができる。ランダムに決められる必要があるのは、パターンを構成するピクセルの値の一部だけだからである。よって、ロゴまたはキャプションのパターン１０５上への重ね合わせは、そのロゴまたはキャプションをなすピクセルの値を値のランダム性を保ちつつロゴまたはキャプションが見えるようにするように操作することによって行うことができる。たとえば、パターン１０５が灰色階調パターンである場合、キャプションまたはロゴは、そのキャプションまたはロゴのピクセルをオリジナルのランダムな値に比べて一様に暗くしたり明るくしたりすることによって作ることができる。この技法は、画像に可視的透かしを加えることに似ているが、パターン１０５のノイズ様性を保存する点で違っている。
【００１７】
ひとたびパターンのオリジナルデジタル表現１１１が作成されたら、これは１１３に示されるように、文書のオリジナルデジタル表現１１５に挿入される。文書１１７がオリジナルデジタル表現１１５から印刷されるとき、文書１１７は印刷された可視的認証パターン１１９を含んでいる。もちろん、文書はすでに印刷された素材がある基礎上に印刷されてもよい。
【００１８】
〈文書認証のための可視的認証パターンの使用：図２、図３〉
印刷されたVAP１１９を含む文書が認証されるとき、以下のことが起こる：
・印刷されたVAP１１９が文書中で検出される
・検出された印刷されたVAP１１９のデジタル記録が作成される
・印刷されたVAPのデジタル記録が、そのVAPのオリジナルデジタル表現と比較される
・比較に基づいて真正性が決定される。
印刷されたVAPのデジタル記録がそのVAPのオリジナルデジタル表現と比較される仕方は、行われる認証の種類に依存する。さらに、所与の文書の認証は、デジタル記録とオリジナルデジタル表現との間でいくつかの異なる種類の比較がなされることを含みうる。たとえば、小切手の金額欄の可視的認証パターンのデジタル記録は、まずその小切手が偽造であるかどうかを決定し、次に金額欄の金額が改変されているかどうかを決定するために、オリジナルデジタル表現と比較されうる。
【００１９】
図２は、ある好ましい実施形態における、印刷されたVAPの検出と、そのVAPのデジタル記録の作成とを示している。いずれも、メディアセック・テクノロジーズ（MediaSec  Technologies）から市販されている「スキャンリード（Scanread）」アプリケーションプログラムを使って行われる。文書の一部を検出し、そのデジタル記録を作成する他のアプリケーションを用いることもできる。スキャンリード２０１は、黒枠１０６を使用して印刷された文書１１７内での可視的認証パターン１１９の存在を検出し、次いで可視的認証パターン１１９のデジタル記録２０３を作成する。図３は、VAP１１９のデジタル記録２０３とオリジナルデジタル表現１１１とを使って真正性を判定するプログラムの一般的なフローチャート３０１である。VAPのオリジナルデジタル表現１１１はオリジナルそのものでもよいし、オリジナルのコピーでもよいし、あるいは最初のオリジナルデジタル表現と厳密に同じ仕方で作成された新しいオリジナルデジタル表現１１１でもよい。これらの方法のいずれによって得られたオリジナルデジタル表現も、もちろん厳密に等価であり、どの方法を使うかは実装上の問題に関わる事項であり、VAPのオリジナルデジタル表現を保存しておくコスト、VAPのオリジナルデジタル表現をネットワークを通じて送信するコスト、オリジナルデジタル表現を必要とされるたびに生成するコストなどによる。
【００２０】
３０３で開始され、３０５でデジタル記録２０３とオリジナルデジタル表現１１１の特徴が比較される。どの特徴が比較され、どのように比較されるかは、行われる認証の種類に依存する。デジタル記録２０３とオリジナルデジタル表現１１１との差がある閾値を越えていれば（３０７）、認証上の問題があることになり、分枝３０９に進む。閾値も、行われている認証の種類に依存する。分枝３０９では、３１１において問題の存在が認証を行っているアプリケーションプログラムに示される。有用な場合には、該プログラムは比較についての情報も提供してもよい（３１５）。情報の種類および情報が提供される方法は、やはり認証の種類に依存する。たとえば、金額欄の金額が改変されているらしい場合には、プログラムは、可視的認証パターンのデジタル記録において、オリジナルデジタル表現のピクセルのどれが改変されているらしいかを示す画像を表示してもよい。前記の差が閾値を超えていなければ、分枝３１７に進む。そこでは、認証上の問題が検出されなかったという事実が認証を行っているアプリケーションプログラムに示される。両分枝および前記プログラムは３２１で終了する。
【００２１】
〈オリジナル文書を非オリジナル文書から区別するための可視的認証パターンの使用：図４、図５〉
可視的認証パターンが文書を認証するために使用されうる一つの方法は、ある文書がオリジナル、すなわちオリジナルデジタル表現から印刷されたものであるか、非オリジナルである、すなわち文書から複写機でコピーされたり非オリジナルデジタル表現つまり文書の許諾されていないデジタル記録から作成されたデジタル表現から印刷されたものであるかを判定することによってである。可視的認証パターンがこのように使用できる理由は、文書をそのデジタル表現から印刷して文書のデジタル記録から文書のデジタル表現を作成したり、文書を複写機でコピーしたりすることは、そうした印刷、デジタル記録またはコピーの処理がいかに精密であろうとも、常に可視的認証パターンの情報の損失につながるということである。その結果として、可視的認証パターンのオリジナルデジタル表現を該可視的認証パターンをある文書から記録することによって作成されたデジタル表現と比較することによって、その文書がオリジナルであるか非オリジナルであるかを判定することができるのである。オリジナル文書の場合、可視的認証パターンは一度印刷され、一度デジタル式に記録されただけのはずである。非オリジナル文書の場合は、可視的認証パターンは、非オリジナル文書を作成するもとになったオリジナル文書を生成するために一度印刷されてデジタル式に記録され、次いで、非オリジナル文書が複写機でコピーされたのか再び印刷してデジタル記録されたのかといった作成方法によるが、非オリジナル文書の可視的認証パターンにおける、オリジナル文書の可視的認証パターンにおけるよりも大きな情報の損失につながる。
【００２２】
基本的な技法は図４に詳細に示されている。４０１は、オリジナル文書について、可視的認証パターンを使用する認証がどのようにはたらくかを示している。当該文書のオリジナルデジタル表現４０３はオリジナル可視的認証パターン（ovap:  original  visible  authentication  pattern）４０５を含んでいる。オリジナルデジタル表現４０３は次いで４０７で印刷されて、オリジナルアナログ形４０９を生じる。印刷処理は、アナログ形４０９内のオリジナルアナログ可視的認証パターン（oavap:  original  analog  visible  authentication  pattern）に損失loss1を引き起こす。認証部４２１がアナログ形４０９を認証するとき、認証部はoavap４１１のデジタル記録を作成し、損失loss2を生じる。記録（recording）はroavap４１５として示されている。認証部４２１は次いで比較部４１７を用いてovap４０５をroavap４１５と比較する。両者の間の差はloss1とloss2の和である。これは、他の仕方で損なわれていないいかなるroavap４１５をovap４０５と比較するときにもいえることで、その程度の大きさの差は、アナログ形４０９が実際にオリジナルアナログ形であることの信頼できる指標である。
【００２３】
４２０には、非オリジナル文書について認証がどのようにはたらくかが見られる。オリジナル文書と非オリジナル文書の違いは、非オリジナル文書は当該文書のオリジナルデジタル表現４０３から直接でなく、オリジナル文書４０９をデジタル記録する（４２２）ことによる当該文書の非オリジナルデジタル表現４２３から印刷されたということである。デジタル記録の結果として、デジタル表現４２３内の非オリジナル可視的認証パターンは、図４ではloss3と示されている追加的な情報損失を受けている。非オリジナルアナログ形４２９がデジタル表現４２３から印刷される（４２７）とき、非オリジナルアナログ視覚認証パターン（non-original  analog  visual  authentication  pattern）４３１にはloss4と示される別の損失が生じる。非オリジナルアナログ形４２９が認証部４２１によって上記したように認証にかけられ、noavap４３１から作成されたrnoavap４３５がovap４０５と比較されるとき、loss3とloss4の効果のため、ovap４０５とrnovap４３５の間の差は、ovap４０５とroavap４１５の間にあったよりも大きな差となる。非オリジナルアナログ形４２９内のnoavap４３１は常に追加的な損失loss3およびloss4を受けるので、このより大きな差は非オリジナル文書の信頼できる指標である。
【００２４】
非オリジナルアナログ形４２９はもちろん、オリジナルアナログ形を記録して（４２２）非オリジナルデジタル表現４２３を作ってからデジタル表現４２３を印刷して（４２７）非オリジナルアナログ形４２９を生成するという処理によるほか、いかなる複写機のコピー処理によって生成されることもできる。オリジナルアナログ形４０９の像を取り込んでその像から非オリジナルアナログ形４２９を印刷するという処理は、損失loss3およびloss4といった追加的な損失を引き起こし、結果としてこのようにして生成されたrnoavap４３５はやはりroavap４２５に比べてoavap４０５に似ていないことになる。
【００２５】
もちろん、非オリジナルデジタル表現４２３がそれ自身非オリジナルデジタル表現から作成された場合には、rnovap４３５は、複写機のコピーまたはその非オリジナルデジタル表現の印刷およびデジタル記録から生じる追加的な損失をも含むことになる。もちろん、loss1およびloss2が固定値であるとすれば、検出器は、当該文書がオリジナルであるか非オリジナルであるかを常に正しく判定できる。しかし、一般には各損失についていくらかの変動が生じる。たとえばオリジナルによっては他のものよりよい品質（忠実度）で印刷できることもある。このため、統計的なアプローチを採用すべきであるように思われる。
【００２６】
〈オリジナル文書と非オリジナル文書との区別の詳細：図６、図７〉
認証技術の良さもその信頼性次第である。検出誤差の確率を最小にする鍵は、ある文書から記録された視覚認証パターン（visual  authentication  pattern）がその視覚認証パターンのオリジナルデジタル表現からどれだけ「違って」いるかを測定する方法である。選ばれる測定方法は、非オリジナル文書を作成する処理によって影響されるVAP属性に基づくものでなければならず、オリジナル文書を非オリジナル文書から明確に区別するものでなければならない。
【００２７】
一つのアプローチは、複写機のコピー、記録および印刷処理をフィルタ、より具体的には低域通過フィルタと考えることである。そうすれば印刷および記録処理によって高周波は低周波よりも大きく減衰を受け、「記録および印刷」または複写機コピーのステップごとにさらなる情報を失うことになる。記録および印刷または複写機コピー処理がほとんど全エネルギーを保存する低周波については、非オリジナル文書のVAPはオリジナル文書のVAPに比べ著しく少ない情報をもつことはないかもしれない。極端な高周波はやはり役に立たないかもしれない。その周波数では最初にVAPが印刷されたときにそのVAPのエネルギーのほとんどが失われてしまうので、結果として、オリジナル文書のVAPでさえこれらの周波数からはきわめて乏しい情報しか含んでいないのである。したがって、検出器によって使用される周波数については、適切な選択および／または重み付けをする必要がある。比較のための周波数の選択と並んで文書がオリジナルであるか非オリジナルであるかを判定するための閾値の選択は、典型的にはオリジナル文書からのVAPに対して比較ソフトウェアをトレーニングすることによって行われる。
【００２８】
ここで、上記した技術は特別な視覚認証パターンを必要とするものではないことを指摘しておくべきだろう。その代わりに文書全体またはその一部がパターンとして使われることもできる。しかし、多くの文書は、文書がオリジナルであるか複製であるかを判定するために必要なエネルギーレベルの情報を含んでいないことがあるので、適正なエネルギーレベルの情報を含んでいる視覚認証パターンを使うほうがいいのである。以下では、そのような視覚認証パターンはコピー検出パターン（copy  detection  pattern）あるいはCDPと称される。CDP中の情報は適切な周波数に分散されている。ある好ましい実施形態では、CDPのオリジナルデジタル表現は鍵によって擬似ランダムに生成され、結果としてその鍵を利用できるプログラムはいつでもCDPのオリジナルデジタル表現の新しいコピーを作成できる。この鍵は秘密にしたり、信頼された者にのみ明かすこともできる。コピー検出パターンはセキュリティで保護すべき文書に挿入または印刷される。ある好ましい実施形態では、ある文書からのコピー検出パターンの解析は、その文書のCDPをデジタル記録し、鍵を使ってそのCDPのオリジナルデジタル表現の新しいコピーを生成し、前記記録されたCDPを前記CDPのオリジナルデジタル表現と比較することによって行われる。他の実施形態では、記録されたCDPは単に、そのCDPのオリジナルデジタル表現のあらかじめ存在しているコピーと比較される。
【００２９】
〈本技法において使用されるアルゴリズム〉
本節は、（１）CDPのオリジナルデジタル表現を生成し、（２）ある文書からCDPを検出および抽出し、（３）CDPのオリジナルデジタル表現を記録されたCDPと比較し、（４）CDPがオリジナルであるか非オリジナルであるかを判定する、ために使用される諸アルゴリズムを記載する。アルゴリズム（４）においてCDPが比較される仕方およびCDPがオリジナルであるか非オリジナルであるかを判定するための閾値は、アルゴリズム（３）をトレーニングデータ収集に使用するトレーニングプロセスによって決定される。
【００３０】
CDPのオリジナルデジタル表現の生成
オリジナル文書を作成するもとになったデジタル表現のソースと同定されうるコピー検出パターンのデジタル表現（pattern_img）を作成するためには関数make_patternが使用される。make_patternはノイズ様の灰色階調またはカラーのパターンを生成する。パターンには文書中での検出を容易にするための黒枠が加えられてもよい。CDPは任意的にロゴも表示してもよい。ロゴは典型的には最低周波数帯域に影響するので、検出に対する影響は限定的となる。典型的な値はパラメータの説明において与える。
pattern_img＝make_pattern(type,height,width,key,filename,border,logo_img,logo_weight)
パターン生成のためのパラメータ
必須：
１．type：生成される乱数値の型。たとえば‘randn’（ガウス分布N(0,1)）、‘rand’（等確率分布）、‘randint’（二値の＋1または−1の分布）またはMD5やSHAアルゴリズム（0〜255の数字）。乱数値は次いで、灰色階調またはカラーの画像を作成するために使用される。
２．height：パターンの高さのピクセル数（たとえば104）。
３．width：パターンの幅のピクセル数（たとえば304）。
４．key：整数値の秘密の鍵またはパスワード。乱数発生器のためのシードとして使用。
オプション：
５．filename：パターン画像が保存されるファイルの名前。
６．位置合わせ記号（たとえばパターン画像の辺上に加えられる黒枠、パターン画像の四隅に加えられる点）
７．logo_img：背景ロゴとして使用されるべき画像。パターン画像の大きさに自動的に縮尺される。
８．logo_weight：パターン画像上に重ね合わされるロゴ画像のエネルギーに重み付けするための０と１の間の値（たとえば0.2）。
パターン生成アルゴリズムの使用例
１．特定の領域（たとえば、カラーRGBモードにおけるDCT輝度領域または空間的領域）内でパターンを生成する：
pattern＝generate_pattern(type,height,width,key);
２．ステップ１における領域が空間的領域でない（たとえば逆DCT）場合、パターンを空間領域に変換する：
pattern_img＝transform(pattern);
３．必要ならピクセル値pを切り上げて整数値0＜p＜255にする。
４．ロゴをパターンとたとえば次の混合関数により合成する。
【００３１】
pattern_img＝(1−logo_weight)*pattern_img＋logo_weight*logo_img;
５．位置合わせ記号（たとえば黒枠）を追加する。
６．画像を出力する。
パターン画像は赤青緑またはYUVのような複数成分／チャネルからなっていてもよく、上述したステップ１および２において記載されているように生成されうる。
【００３２】
CDPをロゴまたはバックグラウンド画像と合成するためには、さまざまな混合関数を採用できる。たとえば、CDPにバーコード（画像）がマージされるとき、CDPはバーコードの黒い領域のみを置換し、白い領域は手つかずのままとする。
【００３３】
いかなる形（丸、楕円など）のパターン画像も生成できる。単純なアプローチは、１と０からなる二次元配列によって表される任意の形を定義する「形状マスク」を使うことである。長方形パターン画像に「形状マスク」を適用することによっていかなる形でも作成できる。
文書からのVAPの検出および抽出
この実装では、認証される文書のデジタル記録が作成され、該デジタル記録の中でVAPを位置特定するためにVAP上の黒枠が使用される。黒枠は移行領域において強い輝度変動を生じ、これは容易に検出できる。VAPの位置を決定するためのその他の技術（たとえば文書内の既存の特徴、黒い点など）も使用されうる。ひとたびVAPが検出されたら、そのVAPのオリジナルデジタル表現と比較しやすいデジタル表現が作成される。そのデジタル表現は記録されたVAPである。
【００３４】
VAPのオリジナルデジタル表現および記録されたVAPは、次の関数を使って比較される。該関数は、記録されたVAPがそのVAPのオリジナルデジタル表現にどれだけ「近い」かを示す指数を測定する。そのVAPのオリジナルデジタル表現は、検出器のメモリ内に保存されていることもできるし、あるいは、オリジナルデジタル表現を作成するのに使われたパラメータとmake_pattern(..)関数が検出器に利用可能であれば改めて生成されることもできる。パターンをロゴと合成するときに使われた任意的なパラメータは要求されないこともある。ロゴは一般にパターンの属性にほんのわずかしか影響しないからである。その比較を行う関数がanalyze_patternであり、これはResultsを返し、実際に適用されるシナリオに依存して種々のパラメータを取り得る。
【００３５】
Results＝analyze_pattern(type,height,width,key,...,test_img);
あるいは
Results＝analyze_pattern(orig_img,test_img);
パラメータおよび出力
１．type,  height,  width,  key：これらはパターン生成について説明した通り。
２．test_img：文書から抽出されたテストパターン画像
３．orig_img：パターンのオリジナルデジタル表現
４．Results：解析の全結果を含む。たとえば、画像の種々の要素（種々の周波数、種々の領域、種々のカラーチャネルなど）について計算された相関または統計の種々の指標を含みうる。
【００３６】
以下の例は、オリジナルデジタル・パターンが改めて生成されるアルゴリズムのステップおよび該アルゴリズムのために必要とされるサブ関数を示す。
１．（任意的）試験CDPから黒枠を除去。
２．テストパターン画像をそれがもともと生成されたときの領域、たとえば8×8のブロックDCTに変換する：
test_pattern＝transform(test_img);
３．オリジナルCDPを改めて生成：
pattern＝make_pattern(type,height,width,key);
４．（任意的）下記のように、テストCDPをオリジナルCDPと局所的に同期させる。（任意的）オリジナルCDPとのよりよい相関を生じさせるために、ある種の画像フィルタ（先鋭化など）をテストCDPに適用する。
５．必要であれば、オリジナルCDPとテストCDPを、比較が行われることになっている領域（たとえば8×8ブロックDCT）に変換する。比較は、たとえば空間領域と周波数領域など、二つ以上の領域で行うこともできることを注意しておく。
６．変換された領域における各チャネルについてオリジナルCDPとテストCDPとの間の類似性のいくつかの測定値を計算する。たとえば、パターンがカラーRGB領域で生成および記録されている場合、解析は8×8ブロックのDCT領域で行われる。その際、２つのパターンを比較するのは192通り（すなわち8×8×3）の組み合わせがありうるので、よって192の類似性測定が実行されうる。類似性の指標そのものもいくつかの方法で計算できる。たとえば、値を区分けして相関が比較的高いもののみを保持することによって、破損しているかもしれないテストCDPの領域を排除するなどである。すべての類似性指標または他の画像特徴に基づく指標を集めて組み合わせることによって、テストCDPの品質、あるいはオリジナルCDPへの「近さ」の一つまた複数の指数が測定される。組み合わせ関数は異なる入力を組み合わせるいかなる関数でもよい。たとえば、オリジナルCDPとテストCDPとの間のよりよい弁別指標である特徴により大きな重みまたは重要性を割り当てることによって複数の類似性指標を組み合わせる関数である。
【００３７】
すでに上で説明したように、コピー処理は常にオリジナルCDPを劣化させ、一般に近さまたは品質の種々の指標はアナログ形から記録されたCDPについてはより低くなることが期待される。しかし、統計的変動のため、あるテストCDPがオリジナルアナログ形から記録されたものか、非オリジナルアナログ形から記録されたものかを判定することにおいては、種々の指標の十分な選択および組み合わせがより効果的でありうる。
【００３８】
図６は、オリジナルCDPと認証の対象とされる文書からのテストCDPにおける、さまざまな周波数（６０３で示す）のエネルギーの間の相関（６０５で示す）を、30の周波数帯域について示している。期待されるように、エネルギーの間の相関は、コピー処理においてほとんど情報が失われない低周波数帯において最高であり、一回の印刷動作でさえもほとんどの情報の損失を引き起こしてしまう高周波数帯域において最低である。中間周波数帯においてオリジナル文書からのCDPについて平均的に期待されるよりも相関が著しく低い場合には、そのCDPはオリジナルではなく、したがって認証されている文書もオリジナルではないことになる。これは、図６のプロットについてあてはまる。つまり図６は、認証されている文書がオリジナルではないことを示しているのである。
【００３９】
前記相関値だけでは文書がオリジナルアナログ形であるか非オリジナルアナログ形であるかを決定するのに十分でないときには、その他の画像特徴も考慮されることができる。オリジナルCDPとテストCDPとの間の相関値を生成するために使用されうる追加的な画像特徴としては：
・色ヒストグラム
・エッジ、線および輪郭
・他の領域（フーリエ領域またはウェーブレット領域など）における周波数
・明るさおよびコントラスト
CDPがオリジナル文書からのものか非オリジナル文書からのものかの検出
関数detect_patternはanalyze_patternによって返された結果を解析し、CDPがオリジナル文書からのものであるか非オリジナル文書からのものであるかを示す値Outputを返す。
【００４０】
Output＝detect_pattern(Results,Parameters)
Results：スカラー値またはベクトル。関数analyze_patternの出力。
【００４１】
Parameters：当該検出関数の振る舞いを調整するために必要とされる値。その用途の要求および検出実行時の条件に依存しうる。
【００４２】
Output：さまざまな出力値が可能である。最も単純な形では、Outputは３つの値ORIGINAL、NON-ORIGINALまたはPROCESSING-ERRORをとりうる。この最後の出力はパターンの記録状態が悪いときに起こりうる。Outputはより詳細な情報を返してもよい。たとえば、NON-ORIGINALはさらに、非オリジナル文書からのテストパターンがどのようにして生成されたか（たとえば、複製（duplication）、複写機コピー、改めて生成など）を示すこともできる。Outputはさらに品質または近さの指数を提供することができる。
【００４３】
単純な検出関数のためのアルゴリズムの例は次の通り：
１．analyze_patternによって返されるさまざまなResultsの値を組み合わせてスカラー値Sを得る。これを行う一つの方法は、返されたResultsを合計することによってSを作ることであろう。
２．S＞T1であれば出力はORIGINALで、そうでなくてS＞T2であれば出力はNON_ORIGINALで、いずれでもなければ出力はPROCESSING  ERRORである。
ここで、T1およびT2は、典型的にはトレーニングプロセスを通じて得られる２つのスカラーパラメータであり、典型的にはT1＞T2である。
【００４４】
文書からのCDPのオリジナルCDPとの局所的再同期
文書から記録されたCDPをオリジナルCDPと比較するため、記録されたCDPはオリジナルCDPと同期されなければならない。これを行う一つの方法は、記録されたCDP内のオリジナルと同期するための同期点、たとえば黒枠１０６を使用することである。ひとたび両CDPが同期されれば、それらの間の比較はピクセルごとまたはブロックごとに実行される。
【００４５】
CDPの文書中への印刷において、あるいは文書からのCDPのデジタル記録において誤りがあった場合、両CDPはこの方法によっては完全には同期できない。たとえば、オリジナルCDPと文書から記録されたCDPとの間には１ピクセルよりも小さな位置のずれがあるかもしれない。さらに、そのずれはパターンに沿って変化していることもありうる：場合によっては、記録されたCDPの上側部分がオリジナルCDPに比べて下方にずれ、下側部分が上方にずれることも（そしてもちろんその逆も）ありうる。こうしたずれは気づくのが困難であることがあり、一貫して起こらないこともあり、記録されたパターン中で局所的に変化することもありうる。これらは一般にプリンタにおけるわずかな不安定性によって引き起こされるが、記録装置における同様の不安定性によって引き起こされることもありうる。
【００４６】
これらの予測不能なサブピクセルのずれは検出器のパフォーマンスを低下させうる：これらの整列不良のため、オリジナル文書からのCDPが非オリジナル文書からのものであると検出されることもありうる。オリジナル文書からのこうした「病的」CDPを扱う、そして一般にはCDP検出の安定性を改善する一つの方法は、CDPを局所的に再同期させることによって局所的整列不良を補正することである。局所的再同期を実行するためにはいくつかの方法があるが、一般的な発想は、記録されたCDPそのものを局所的再同期のために使用するということである。
【００４７】
局所的再同期を実行するための一つの方法は、オリジナルCDPをブロックに分割し（ブロックは重なり合わないことが好ましいが、重なり合いがあってもよい）、記録されたCDPのどのブロックがオリジナルCDPの所与のブロックと最もよい一致をもつかを見出すことである。整列不良がなかったら、所与のブロックと最もよく一致する記録されたCDPのブロックは、その所与のブロックがオリジナルCDPにおいて有していたのと同じ位置を記録されたCDPにおいて占めているはずである。たとえば、オリジナルCDPの位置(80,80)で始まり位置(89,89)で終わる10×10ブロックに対する最良一致が記録されたCDPの(80,80)から(89,89)の対応するブロックであるなどである。しかし、整列不良があると、最良一致は(81,80)から(90,89)のブロックとであることもありえる（ずれが１ピクセル右の場合）。このような場合、記録されたパターンは、(81,80)から(90,89)のブロックを１ピクセル左にずらして位置(80,80)から(89,89)に移す。同じ発想は記録されたCDPにおける各ブロックに適用することができて、「局所的に再同期された」CDPを生成しうる。
【００４８】
局所的再同期はいくつかのパラメータおよび関数を必要とする。第一に、オリジナルCDPの各ブロックと記録されたCDPの同じ大きさのブロックとの間の距離の尺度を定義しなければならない。この目的のための便利な尺度は、標準相関係数である。オリジナルCDPを分割するブロックの大きさを設定することも必要である：典型的には8×8または16×16の大きさのブロックを使うことができるが、一般にはサイズN×Mのブロックが使用されうる。先述したように、ブロックは重なり合っていてもよく、その場合には相続くブロック間の重なりの量を定義する必要がある。設定すべきもう一つのパラメータは探索範囲または探索領域である：対応する位置から始まってどのくらい遠くまでアルゴリズムで一致ブロックをさがすべきだろうか？これはパラメータnを用いて設定される。ここで、オリジナルCDPの位置(x,y)において始まるブロックについて、0＜i＜nとして位置(x±i,y±i)のすべてのブロックがテストされる。
【００４９】
局所再同期を行う前にデジタルCDPおよび記録されたCDPのスケールを変更することも可能である。これにより、より粒度の細かい一致が許容される。たとえば、両CDPのスケールを２倍にすることによって、0.5ピクセルのずれを復元できる。そして最後に、同期アルゴリズムは再同期されたCDPに対してそれ以上改良が見出されなくなるまで逐次的に適用することができる。
【００５０】
ひとたび再同期が実行されたら、再同期された記録されたCDPとオリジナルCDPとの間の任意の類似性指標／距離を実行することができる。単純な相関あるいは局所周波数解析が、可能性としてはトレーニングセットに基づくパラメータを用いて実行されうる。しかし、これらの指標は、典型的にはCDP全体に対するある量の平均を作るものであるが、ある種の用途において生じうるスキャンされたCDPへのある局所的損傷に対しては必ずしも堅牢でないことがある。たとえば、いくつかの場合では、CDPのある領域は印刷状態が悪いことがあり、あるいはひっかき傷、書き込みまたは水によって損なわれていることがある。他の場合では、スキャン装置がスキャンされたCDPにゆがみを挿入したかもしれない：その問題は典型的には給紙装置について文書が正しく挿入されないときに生じる。こうした種類のゆがみに対してCDPをより堅牢にするため、より堅牢な類似性指標が使用されうる：そのような指標の一つが、メジアン局所相関係数である。この場合、相関係数がCDPの各ブロックについて計算され、すべての局所的相関係数のメジアンが計算される。ここで、平均の代わりにメジアンを計算することにより、局所的改変に対して検出器が著しく堅牢になる。CDP中の破損した領域がより多い場合に対処するため、局所的相関係数のうち、破損していないと想定できる上位２０％だけの平均を計算することも可能である。ある実装では、この種の「偏った」平均を計算する手続きは、各周波数チャネルに、および任意的には異なる複数の色チャネルに別個に適用される。もちろん、以上の同期技術はCDPについてのみならず、オリジナル視覚認証パターンと同期される必要のあるいかなる記録された可視的認証パターンについても適用されうる。
【００５１】
〈CDPの用途〉
CDPは、オリジナル文書を非オリジナル文書から区別することが有用であるいかなる状況においても使用することができる。CDPは、該CDPのデジタル記録がそのCDPのオリジナルデジタル表現と比較可能なよう該CDPを十分な忠実度をもって印刷するいかなるプロセスによって印刷されてもよい。パターンは、特定の複写機コピー、スキャンまたは印刷技術によって作成される非オリジナル文書を検出するために特別に適応されてもよい。CDPの具体的な用途としては：
１．ブランド保護のためにパッケージ材にCDPを印刷する
２．コピー検出のために小切手および通貨にCDPを印刷する
３．証明書、契約書などを含む有価文書に、該文書がオリジナルであるかコピーであるかを検証するためにCDPを印刷する
４．ホログラム上にCDPを印刷する
５．航空機／自動車部品または薬品のような有価物のラベルにCDPを印刷する
より一般に、CDPは文書に対してどのような処理が適用されたかを決定することが望ましいいかなる用途においても使用することができる。パターンはもちろん関心のある処理を最もよく検出するための必要に応じて変わりうる。
【００５２】
CDPは以下の用途のためにも使用されうる：
１．印刷品質のベンチマークテスト
CDPを読むとき、CDPのデジタル記録の品質指数が計算される。この品質指数は印刷品質、紙／基礎の品質またはデジタル化／スキャン（装置）の品質によって変わる。CDP品質指数はその後ある種の印刷処理、ある種の基礎またはある種のスキャナの品質を定量化するために使用することができる。
２．品質管理
同様に、CDP読み取り器は、自動品質管理のために印刷製造工程において使用されることができる。手動検査に対するCDPの利点は、自動化された、客観的な、精密な品質の尺度を与えるということである。
３．追跡
CDPは、プリンタ、紙、カメラならびに使用および摩耗に関連した構造および特性を有する。原理的には、CDP解析は文書の全般的な「履歴」――どのように印刷され、どのような「摩損」を被ってきたか――を決定できる。
〈VAPの実装の詳細〉
文書中でのVAPの形態
アナログ形における改変を検出するためにVAPを使う上で必要とされることのすべては、アナログ形の中にその目的のためのパターンをもつ領域があり、アナログ形から記録されたそのパターンと比較できるそのパターンのオリジナルデジタル表現があるということである。よって、場合によっては、アナログ形の中にもともと存在しているパターンを当該技術のために使用することも可能である。ただし、より普通には、VAPが新しいアナログ形のデザインの一部として含められる。もちろんアナログ形におけるVAPを隠す必要はなく、実際、場合によっては、不正なアナログ形が検出できるという安心感を顧客に与えるためにその存在が宣伝されることもありうる。他方、VAPはいかなる形でもよく、よってアナログ形の他の特徴に組み込むことも容易にできる。図８は２つの例を示している。８０１は、バーでVAPを構成するバーコードを示している。８０３にはVAPを含んでいるロゴがある。もちろん文書中に二つ以上のVAPがあってもよく、二つ以上のVAPは位置を共有していてもよい。このことは、各パターンに、全パターンの重みの合計が１になるような重みをかけた値を付与することによってできる。たとえば：
Final_pattern＝a*pattern1＋(1−a)*pattern2    （0＜a＜1）
多重パターンの一つの用途は、各当事者が契約書に署名するなどして交渉におけるある段階を終えるときに自分のパターンを追加するという契約書の認証である。
【００５３】
一つの文書上の異なるいくつかの場所に、典型的には異なる鍵を用いて生成されたいくつかのCDPを挿入することも可能である。これにより、複数の当事者が他の当事者のCDPを検証すること（そしてその結果それを複製すること）はできずに自分のCDPを検証することは可能になる。異なるいくつかの鍵を使って一つのCDPを生成することさえ可能である（それぞれの鍵がCDPの異なる空間的領域または周波数領域を支配するなど）。これにより異なる複数の当事者がそのCDPを検証することができる。このようにして、一当事者が自分の鍵を流出させても、その鍵はそのCDPの厳密な複製を作成するのに十分ではなく（すべての鍵が必要）、セキュリティは危殆化されない。これは「秘密分散」の概念の類似物である。
【００５４】
VAPの位置合わせ
好ましい実施形態は黒い四角１０６をVAPのための位置合わせとして用いる。しかし、他の多くの位置合わせ法が可能である。たとえば、パッケージにすでに表示されている枠、バーコードなどといった可視的パターンをOCRのほかVAPの位置特定のために使用することもできる。紫外線マークまたは2004年8月24日に発行された米国特許6,782,2116、チャオその他「Apparatus  and  methods  for  improving  detection  of  watermarks  in  content  that  has  undergone  a  lossy  transformation」において議論されているいかなる技術をも使用することができる。また、記録されたVAPのフーリエ・メリン変換を求めて、それを当該VAPのオリジナルデジタル表現と一致させてもよい。
【００５５】
用途によっては、VAPのデジタル記録の向きが正しいかどうか、あるいは上下がさかさま（180度回転）であるかどうかを読む前に知るのが難しい。VAPを一度読んでから解析がうまくいかなかったら上下の向きが逆になるように回転して再び解析するといった必要を回避するため、対称的なVAPを設計することが可能である。下側部分が上側部分の鏡像になっているのである。その場合、VAPはその上下の向きにはかかわりなく解析できる。
【００５６】
VAPのパターンの属性
パターンは灰色階調パターンであってもよく、またカラーパターンであってもよい。後者の場合、たとえばRGBおよびYUVなど、異なるいくつかの色チャネルを用いることができる。パターンはまた、空間的、ウェーブレット、DFTまたはDCT領域といったさまざまな周波数領域において生成されることもできる。
【００５７】
VAPの生成
VAPのノイズ様性、すなわちランダム性は、偽造者および捏造者がVAPに取り組むのを困難にしているものである。VAPを生成するのは、ランダムまたは擬似ランダムなパターンを生成できるいかなる技術でもよい。好ましい実施形態では、生成は擬似乱数発生器にある値を提供することによって行われる。擬似乱数発生器はその値に対して一意的な乱数列を発生させる。よってその値は、そのパターンの新たなコピーを生成するために使用されうる鍵の役割をする。種々の実施形態において種々の擬似乱数発生器が使用されうる。生成される乱数の確率的頻度値は種々の確率分布から取ることができる。鍵は、解析が実行されるVAP中での位置を決定するのにも使われることができる。鍵がそのような他の情報を含んでいてもよいことは、のちに議論する、他の情報を担うためのVAPの使用において説明される。用途によっては、パターンをデザインするために使用される鍵は他の者に明かされなくてもよい。その場合、鍵を配送するには、たとえば非対称鍵すなわち公開鍵‐秘密鍵ペアなどのいかなる有用な方法を使用してもよい。
【００５８】
パターンは、ロゴをパターンに加えたりその逆をしたりしてロゴと合成されてもよい。ロゴはいかなる既存の画像または文書でもよく、それには他の目的のための画像（二次元バーコード、透かし入り画像など）も含まれる。パターンに、あるいはロゴにフィルタ処理のような何らかの処理を適用して、ロゴが記録されたVAPとそのVAPのオリジナルデジタル表現との比較に干渉するのが最小限になるようにすることも可能である。
【００５９】
VAPの印刷
VAPによって提供される認証の品質は、VAPが文書上に印刷される忠実度に完全に依存している。印刷工程の終わりに「品質管理」ステップを追加してVAPの忠実度を保証すれば、認証誤りは軽減できる：
１．印刷されたVAP一つ一つが自動検証工程に渡され、その認証パターンがオリジナルとして認識されるために要求される最低限の品質を有しているかどうかが検査される。
２．品質が最低限の品質に満たなければ、警告が発され、その認証パターンを含む文書／パッケージは印刷し直される。
３．そのような検証は、印刷品質またはプリンタによって導入される誤りについての「品質管理」の役割もすることができる。
【００６０】
VAPの生成は印刷技術に適応されることができる。たとえば、レーザープリンタ印刷で二値ドットのみが使用される場合、二値ドットのVAPを生成することでそのプリンタの機能をよりよく使用することができる。また、プリンタの色空間内においてVAPがより充実して生成され、印刷されてもよい。ある種のプリンタが特定のインク（たとえばCMYK）を使用する場合、RGB領域よりもその領域においてVAPを生成することがより有効でありうる。VAPが二値ドットのみを生成できるレーザー刻印器によって金属に刻印される場合、二値VAPを生成することがより理にかなっている。
【００６１】
他の情報を担うためのVAPの使用
以下では他の情報を担うためにVAPを使うための３つのアプローチについて議論する：VAPのある領域を情報を保持するためにリザーブしておくこと、オリジナルVAPを作成するために使用される鍵を生成するために他の情報を使用すること、およびVAPに透かしを加えること、である。透かしを加えることの不都合な点は、非オリジナルアナログ形やVAPの修正を検出するというVAPの機能が低下するということである。
【００６２】
VAPのある領域を情報を保持するためにリザーブする
VAPのある領域（たとえば8×8ブロック）を情報を保持するためにリザーブすることができる。そうした領域では、VAPの構造／特性は真正性を検証するために実際に使用されはせず、若干の情報ビットを保存するために使用される。こうした領域は鍵を使って擬似ランダムに選択されることができるので、鍵を持たないエンティティがVAP内のある領域が実際に情報を保存するために使用されているのかVAPの真正性を決定するために使用されているのかを見分けることはできない。情報を保存するために使用される領域では、VAPのある構造／特性が情報のあるビット値（０または１）に対応できる。これらのビット依存の構造／特性はもちろん変動し、それは鍵によって決定される。リザーブされる領域およびそこに含まれる情報は生成されたVAPの一部であることを注意しておく。よって、これらは真正でない文書を検出するというVAPの機能を劣化させるものではない。リザーブ領域の一つの用途は、VAPを生成するために使用された鍵を保存することである。
【００６３】
VAPの鍵を生成するために情報を使用する
この議論は以下の記号を使用する：VAPは鍵Pを用いて生成され、検出される。リザーブ領域に関して前述したように、あるいは透かしに関して後述するように、パターン中にメッセージを埋め込むためにもう一つの別の鍵Sを使用したい場合がありうる。鍵Sを使ってVAP中にメッセージMが埋め込まれる。最終的に追加的な情報Iは、文書上でパターン内もしくはパターン外に可視的に印刷されていたり（シリアル番号、バーコードなど）、もしくは不可視的に紫外線でコードされていたり、または外部ソースから取得されたりすることができる。
固定パターン鍵
ある実施形態では、VAP生成鍵は固定されたPである。標準的なオフセット印刷技術については、個々のパッケージ／製品／文書について動的にパターンを変更する機能はもたないので、典型的にはこれがあてはまる。鍵は上述したように秘密にされてもよいし、あるいは他のセキュリティ特徴に組み込まれてもよい。たとえば、文書上に紫外線インクで印刷することもできる。固定パターン鍵はブランド保護または文書保護全般のために使用できる。
【００６４】
可変パターン鍵
もう一つの実施形態では、VAPの鍵は秘密鍵Sおよび何らかの別の情報Iに依存する。この別の情報Iは文書上に（パターン内またはパターン外に）表示されていてもよいし、外部ソースから取得されてもよい。文書からの情報はたとえば、シリアル番号、テキスト、バーコードなどでありうる。外部ソースからの情報はたとえば、VAPに関連付けられており、そのVAPを含む文書が真正であるかどうかを検査している人物に既知である値でありうる。このパターン鍵は、秘密鍵および情報Iというパラメータのいかなる任意の関数P＝f(S,I)であってもよい。単純な関数は２つのパラメータの連結または和などであるが、２つのパラメータの組み合わせのハッシュ値などのような他の多くの関数も可能である。検出時において、印刷された情報Iが適切な技術――バーコード読み取り器やOCRなど――を用いて抽出される。次いでパターン鍵がP＝f(S,I)として生成され、そのパターンが解析される。典型的な用途としては、デジタル印刷を用いたブランド保護が含まれる。
VAP中の透かし
任意の透かし入れ技術を使って、VAP中に可視的または不可視的な透かしを埋め込むことが可能である。透かしは複数の目的の役に立つ。透かしは、いかなる情報を含んでいてもよく、それは上記のように単一のビットのみでもよく、あるいはパターンの位置合わせを補助することもできる。透かしの検出は、VAPを生成するのに使用された鍵を用いてもよいし、あるいは別の鍵を用いることで読み取りが別のユーザーまたは別のユーザーグループに限られるようにすることもできる。のちに説明する第三の可能性は、透かしによって伝えられるメッセージを、VAPを生成するのに使われた鍵を導出するために使用することである。
【００６５】
VAPにデジタル透かしが埋め込まれるとき、VAPはわずかに修正されることになる。結果として、同じVAPが真正性検証のために使用されるとき、その目的のための信頼性が低下する可能性がある。代替として、デジタル透かしは、上に説明したように情報を保存するためにリザーブされているVAP中の領域に埋め込まれることができる。
透かしと鍵
別の実施形態では、パターン生成鍵Pは秘密鍵Sおよびコピー検出パターンの中にデジタル透かしとして埋め込まれるメッセージMから導出される。この場合、Mは上で議論した可変パターン鍵を生成するために使われた情報Iの代わりとなる。生成時において、パターン鍵は秘密鍵SとメッセージMとのいかなる関数g(M,S)であってもよい。パターンは通例の仕方で生成され、次いで透かしがパターンに挿入される。この透かしは、秘密鍵Sをパラメータとして使ってメッセージMをエンコードしている。検出時には、まず透かしメッセージMを秘密鍵Sを用いてパターンから読み取らねばならない。ひとたびMがわかれば、パターン鍵P＝g(M,S)が導出され、パターンが解析される。
【００６６】
この用途の枠組みでは、パッケージ上に印刷されたより多くの情報を抽出するために補助的な技術は必要とされない。しかし、ここに記した原理の範囲内でパッケージ上の情報Iを使用する方法はいくつか可能である。たとえば、秘密鍵Sを情報Iと組み合わせて使って透かし入れ鍵Wを生成することができる。すなわち、h(S,I)＝Wである。これはパターン中にメッセージを埋め込むのに使われる。すると、パターン鍵は以前と同じようにして生成され、P＝f(M,W)＝f(M,h(S,I))となる。一般に、VAPは透かし入れ技術およびその他の読み取り技術（たとえばOCRまたはバーコード読み取り器）と組み合わせ、異なるいくつかのレベルの検証をもたらしてもよい。
VAPの比較
記録されたVAPがどのようにしてVAPのオリジナルデジタル表現と比較されるかは、VAPがどのようにして作成され、何を目的としているかに依存する。いくつかの広く適用可能な変形には、文書にどんな処理が適用されてきたかについてより多くの手がかりを得るため、あるいはセキュリティ特徴のために、ある複数の領域を評価することが含まれる。上記したように、VAPは二つ以上の認証パターンを含んでいてもよく、異なるいくつかのパターンが異なるいくつかのグループによって解析されうる。
【００６７】
VAPが有意に比較できるには、CDPについて上述したように、オリジナル文書から記録されたVAPを用いて比較プログラムを「トレーニング」する必要がある場合がある。トレーニングによって、真正性が調べられている文書から記録されたVAPが真正であるかどうかを判定するための閾値が確立される。閾値の意味はもちろん、どのような種類の改変を検出するためにそのVAPが使われているかに依存する。オリジナル文書が印刷される仕方がVAP比較に影響するような形で変わるときには必ず再トレーニングが必要とされる。トレーニングは、いくつかのVAPを１枚の紙に印刷し、シートをスキャンし、そのスキャンをトレーニングソフトウェアに与えることによって自動的に実行できる。
【００６８】
もう一つの実施形態では、テストVAPのデジタル記録を対応するデジタル表現と比較してその品質指数を測定する代わりに、デジタル記録を別のVAPのデジタル記録（典型的にはスキャンされたオリジナルVAP）と比較することも可能である。
【００６９】
VAP解析を実行する環境
VAP解析を行うために必要とされるのは、文書からVAPを記録して記録されたVAPを作成するための装置、そのVAPのオリジナルデジタル表現のコピー、および記録されたVAPをそのVAPのオリジナルデジタル表現と比較できるプロセッサである。記録器およびプロセッサは互いにローカルであってもよいし、あるいはネットワークによって接続されていてもよい。ネットワークは構内ネットワーク（LAN）でもよいし、あるいは広域ネットワーク（WAN）でもよい。ローカル環境の例は、スキャナをもつパソコンに含まれるプロセッサ、解析コードのコピーおよびVAPのオリジナルデジタル表現のコピーである。VAPのオリジナルデジタル表現のコピーはダウンロードされるのでも、ローカルにあらかじめ保存されているのでも、あるいは鍵を使ってローカルに生成されるのでもよい。解析の結果はパソコンの表示装置上に出力される。
【００７０】
ネットワーク環境においては、スキャン、解析およびVAPのオリジナルデジタル表現は、ネットワークを介していかなる仕方で分散していてもよい。VAPのオリジナルデジタル表現のセキュリティを維持し、ローカルレベルで必要とされる装置を簡略化する一つの分散形態は、スキャンがWANに接続されている装置において行われるというものである。文書上のVAPがスキャンされて記録されたVAPが生成されると、記録されたVAPはWAN内で解析コードおよびそのVAPのオリジナルデジタル表現が利用可能になっている位置に送られる。オリジナルデジタル表現は保存されていてもよいし、オンデマンドで再生成されてもよい。解析はその位置において行われ、解析の結果だけがWANを介してスキャンのために使われた装置に返される。ネットワーク環境一般において、記録されたVAP内で担われている、あるいは記録されたVAPとともに送られる情報は、解析で使用するための情報を取得するために使われる。たとえば、文書はシリアル番号を含んでいることがあり、シリアル番号が記録されたVAPと一緒に解析を行う位置に送られる。VAPとシリアル番号との間に関連付けがあれば、シリアル番号はその位置またはネットワーク上のほかのどこかにあるデータベースに与えられ、記録されたVAPと比較されるべきVAPのオリジナルデジタル表現のための鍵か、あるいはVAPのオリジナルデジタル表現のコピーそのものを取得することができる。上述したように、シリアル番号は、VAPを含んでいたバーコード中でVAP中の可視的透かしとして指定されることもできるし、文書からOCRで読み取ることもできるし、あるいはスキャンを行う人物によって入力されるのでもよい。
【００７１】
VAPの画像を取り込むためにカメラ（ウェブカメラ、ビデオカメラなど）を使うこともできる。この場合、VAP検出器は一枚の画像を入力として受け取るだけではなく、複数の画像の定常的なストリームを受け取る。複数の画像によって与えられる追加的情報は潜在的に解析において非常に有用となりうる。しかし、一枚の画像を解析するために必要とされる時間は画像と画像の間の時間よりも著しく長いので、画像のストリームの使用は最適化されることができる。たとえば、正しい読みのための属性（良好な鮮鋭さ、VAP全体が映像内に含まれている）を有するように見える画像がストリームから選択されて解析のために使用されることができる。
【００７２】
VAPと他のセキュリティ技術との組み合わせ
VAPはアナログ形のセキュリティを高めることを目標とする他の諸技術と組み合わせることができる。たとえば、VAPはデジタル透かしのような隠し情報埋め込み技術と、一次元もしくは二次元バーコードのような機械可読情報と、ホログラムと、あるいはアナログ形に適用可能なその他いかなる技術と一緒に使うこともできる。諸技術間の関係はさまざまである。たとえば、二次元バーコードは独立した情報を含んでいてもよいし、あるいはパターン解析のために必要とされる秘密鍵を含んでいてもよいし、逆にVAPが二次元バーコードをデコードするために必要とされる鍵を保持していてもよいし、あるいは二次元バーコードがVAPを含んでいてもよい。
【００７３】
〈VAPの位置の検出〉
アナログ形がスキャンされるとき、スキャン開始の時点ではVAPがどこにあるかは常に知ることができるわけではない。その理由はいろいろありえるが、VAPを使うアプリケーションが種々のフォーマットの文書および／または種々の位置におかれたVAPをサポートしなければならないから、文書をスキャナ上に載せるエンドユーザーが文書の置き方を知らない、文書の画像の取り込みに携帯型カメラ／カメラを具備したコンピュータが使われている、画像取り込みには本来的な人間的変動があるから、あるいは単にスキャンごとに自然な変動があり、VAPに近い文書中のパターンがVAPに干渉するから、などである。ある「最悪ケースのアプリケーション」では、レターサイズのアナログ形の全領域がスキャンされるときに、そのアナログ形の上でVAPは潜在的にはどこにでも、いかなる向きでも位置している可能性があるというものである。
【００７４】
しかしながら、アナログ形の中でVAPを位置特定するためには、VAPの一般的な統計的属性を利用することができる。VAPを他の多くの画像特徴または文書特徴から区別する属性は、そのヒストグラムの広がりである。VAPはノイズ様であるので、オリジナルデジタルVAPのピクセル値（灰色階調画像については256、二値画像については2、カラー画像については24ビット以上）のそれぞれは、一般に等確率であり、あるいは特定の分布をもつこともできる。VAPの印刷およびスキャンはそのピクセル値の分布を修正するが、こうしてもたらされる修正は高度に特異的である。較正プロセスにおいてある数のVAPを印刷してスキャンすることにより、アナログ形からスキャンされるVAPにおけるピクセル値の平均的な分布の推定であるヒストグラムを作ることができる。図１３はそのような一つの分布１３０１を示しており、以下では「テンプレートヒストグラム」と呼ぶことにする。VAPのノイズ様の性質のため、テンプレートヒストグラムにおけるピクセル値の分布は一般に文書一般のピクセル値の分布よりもずっと広い。
【００７５】
文書のスキャン画像は、典型的には50×50ピクセルのサイズのブロックに分割できる。300dpiでスキャンするレターサイズのスキャナについては、3300×2550ピクセルのスキャンされた画像は66×51=3366のブロックに分割される。これら3366個のブロックのそれぞれのヒストグラムが計算され、テンプレートヒストグラムとの相関がとられる。文書のほとんどの部分が非ランダムな性質であることから期待されるように、スキャンされたアナログ形の画像におけるほとんどのブロックがテンプレートヒストグラムとの相関が０に近いのに対し、VAPの諸ブロックはテンプレートヒストグラムと著しい正の相関をもつということが経験的に観察されている。テンプレートヒストグラムとの相関が最高のブロックが一般にVAPに属すると想定されることができる。特に近隣のブロックも高い相関を示す場合はそうである。そのVAPに属する近隣ブロックをすべて検出するために局所探索アルゴリズムを適用することができ、次いでVAPを含む領域がトリミングされ、復元関数への入力として与えられる。
【００７６】
上記のアプローチは、テンプレートヒストグラムを生成するために所与の印刷‐スキャン環境の十分な知識を有することを必要とする。そのような知識を有することが常に可能とは限らず、その場合、VAPの特徴的な高エントロピーがVAPを検出するために使用されることができる。ここで用いているエントロピーとは、灰色階調画像のあるブロック中のあるピクセルが多数の異なる値のうちのある一つを有する確率である。たとえばプリント（印刷されたテキストまたはグラフィック）を含むブロックにおいて、ピクセルは典型的には２つの値のまわりに集中する。すなわち、紙面を表しているなら白に近く、プリントを表しているなら黒に近く、よってあるピクセルが多数の値のうちの一つをもつ確率は低く、エントロピーも小さい。デジタル表現におけるVAPがノイズ様であるため、VAP内のピクセルが多数の値のうちの一つをもつ確率は高く、VAPのエントロピーは高くなる。デジタル表現におけるVAPのエントロピーは印刷‐スキャンによって減少するが、VAPをもつ領域がスキャンされた領域において最高のエントロピーをもつ領域であり続けるということはしばしば成り立つ。したがって、スキャンされた画像の各領域におけるエントロピーを測定して、最高のエントロピーをもつ領域を選択することによって、VAPの位置をテンプレートヒストグラムを使うことなく導出することが可能である。
【００７７】
場合によっては、VAPを含むデジタル表現が他の模様の多い領域を含んでいて、そうした領域の模様、したがってエントロピーが印刷‐スキャンの間を通じてよく保存されているため、このアプローチはうまくいかなくなる。この場合、そのような領域を検出することを回避するための一つの方法は、エントロピーの計算にはいってくる可能なピクセル値の集合に対して何らかの制約を設けることである。たとえば、VAPがしばしばスキャンされた画像における0から150の間のピクセル値を有するとした場合、150を超える輝度をもつピクセルはすべてエントロピーの計算から排除することができる。もちろん、模様のある領域における値の範囲とは異なる値の範囲をもつようにVAPを明示的に設計することもできる。
【００７８】
VAPの他の諸属性、たとえばそのサイズ、他のセキュリティ特徴に対するその位置、またはそれが特定のインクで印刷されているという属性は、VAP領域を非VAP領域からさらに弁別するための追加的な因子として使うことができる。
【００７９】
この方法は低品質の複製または偽造を見出すのには役に立たないかもしれない。VAP属性が大きく乱されうるからである。その場合、ある別のアプローチは、VAPが一般に画像の他のいかなる部分よりもずっと多くの動的特徴を有するという事実を利用する。ある（たとえば50×50ピクセルの）領域の「動的特徴」を測定するためには、あるピクセルと近傍にある各ピクセルとの間の平均差を測定することができる。
【００８０】
使用されるいかなる方法についても、ひとたびあるブロックがVAPの一部であると同定されれば、今度はそのブロックのまわりで探索を行ってやはりそのVAPに属する他のすべての隣接ブロックをみつけることが必要である。所与の属性をもつ連結したブロックの集合を見出すためにはいかなる局所探索アルゴリズムを使うこともできる。ここで、前記属性とは、そのブロックが上記した関数に対して「有意な」出力を有するということである。
【００８１】
〈非オリジナルデジタル表現および非オリジナルアナログ形のCDPを使った検出：図１０、図１１〉
印刷およびスキャンの効果は、本質的には、ある文書および該文書のCDPの各ピクセル値にある量のランダムノイズを加えることに対応していると見ることができる。アナログ形はいつでも印刷およびスキャンされたあとで評価されるので、オリジナルアナログ形に対するよりも非オリジナルアナログ形に対して印刷およびスキャン処理によって加えられるノイズが多いことが期待される。このため、一般に、オリジナルアナログ形と非オリジナルアナログ形の間の区別をすることが、CDPのデジタルオリジナルとスキャンされたアナログ形からのCDPとの間の空間領域における単純な差を測定することによって可能である。CDPが非オリジナルアナログ形からである場合、より大きな距離が期待されることになる。列iおよび行jに位置するピクセルx(i,j)およびy(i,j)はそれぞれデジタルオリジナルおよびテストパターンのピクセル値であるとすると、デジタルオリジナルとテストパターンとの間の距離の指標は：
D＝Σ_j  Σ_i  ｜x(i,j)−y(i,j)｜p／(N*M)
ここで、pは任意の正数で、NおよびMはパターンの幅および高さのピクセル数である。上述したように、距離Dは常にオリジナルに対するほうが複製に対するよりも高くなる。
【００８２】
上記の指標が複製をオリジナルから区別するために最適に近いことを数学的に証明することが可能であるが、それはアナログ形からのCDPの何らかの処理なしには適用できない。その理由は、印刷およびスキャンがアナログ形のピクセル値の非線形変換につながるということである。これらの変換はプリンタおよびスキャナによって変わり、印刷／スキャンパラメータによって変わることさえある。一般に、アナログ形からのCDPピクセル値のスペクトルは、印刷、スキャンのシーケンスによって圧縮され、アナログ形のCDPのスペクトルからの極端な値がオリジナルデジタル表現からのCDPよりもずっとまれになる。
【００８３】
しかし、この問題は、アナログ形からのCDPにヒストグラム変換関数を適用することによって克服できる。ヒストグラム変換関数は、アナログ形からのCDPのそれぞれの個別のピクセルを修正して、そのヒストグラムがオリジナルデジタル表現からのCDPのヒストグラムと等価になるようにする。この変換関数は一般に、較正ステップにおいて印刷されたCDPの集合を使って推定される。変換関数は一般に固定であり、アナログ形からの各CDPに適用される。図１０は例としてのヒストグラム変換関数を１００１で示している。図１１は、そのヒストグラム関数をアナログ形からのCDPに適用することの効果を示している。オリジナルデジタル表現からのCDPは１１０１で示されている。アナログ形からスキャンされたCDPは１１０３で示されている。CDP１１０３を変換関数の適用によって補正したものが１１０５で示されている。図１１から明らかなように、補正されたCDP１１０５はCDP１１０３よりもオリジナルデジタル表現からのCDP１１０１にずっと近くなっている。
【００８４】
アナログ形内のCDPの平均輝度は典型的には若干の変動がある。スキャナにおける異なる照明条件および／または紙に噴射されるインクの量の相違のためである。この変動は自然に起こるもので、制御することはできない。この変動の効果を最小化するため、オリジナルデジタル表現からのCDPについての平均輝度を決定し、スキャンされたCDPの実際の輝度を決定し、それからスキャンされたCDP内の各ピクセルに固定値を足すか引くかしてその平均輝度がオリジナルデジタル表現からのCDPの平均輝度と等しくなるようにすることができる。たとえば、オリジナルデジタル表現からのCDP内のピクセルの平均値が127であり、スキャンされたCDP内のピクセル輝度の平均値が実際に118であったとすると、スキャンされたCDP内の各ピクセルに9が加算される。このピクセル輝度の調整は典型的にはヒストグラム変換の前に適用される。
【００８５】
この変換が適用されたのち、アナログ形からのCDPのピクセル値がオリジナルデジタル表現からのCDPのピクセル値と同じスペクトルをもつことになる。したがってそれらは比較可能であり、式１が適用できる。ヒストグラム変換関数をf()とすると、距離Dは次式で与えられる。
【００８６】
D＝Σ_j  Σ_i  ｜x(i,j)−f(y(i,j))｜p／(N*M)
注：この距離関数はほんの一例であり、他のいくつかの距離関数も使用されうる。
【００８７】
たとえば、変換はアナログ表現の代わりにデジタル表現に適用することもできる。
【００８８】
D＝Σ_j  Σ_i  ｜g(x(i,j))−y(i,j)｜p／(N*M)
印刷‐スキャン環境の変動への対処
いくつかの用途では、アナログコピーを印刷するために使われる印刷‐スキャン環境における非常に多くの変化がある。その変化が生じる理由としては、次のようなものがある：
・CDPを含むアナログ形が異なるプリンタで印刷された
・アナログ形が異なる紙または基礎上に印刷されたか、CDP上に異なる層がかぶせられた
・アナログ形をスキャンするために異なるスキャナが使用された
・アナログ形の異なる物理的処置
異なるアナログ形のCDPのこのような変化をもたらす用途の一例は、異なる属性の紙でできている異なる種類の封筒にCDPを印刷し、時に異なるプリンタでCDPを印刷することさえある郵便料金メーターである。
【００８９】
そのような用途では、ヒストグラム変換関数は、上述した属性のそれぞれの組み合わせによって影響されうる。誤ったヒストグラム変換関数の適用は一般に、アナログ形からのCDPとオリジナルデジタル表現からのCDPとの間の距離のゆがみを生じる。その際、一つの解決策は、いくつかのヒストグラム変換関数を使い、アナログ形からのCDPを検証するときにはヒストグラム変換関数のそれぞれをCDPに適用し、オリジナルデジタル表現からのCDPへの最小距離を有するヒストグラム変換関数によって修正されたアナログ形からのCDPを見出し、この修正されたCDPのみをオリジナルデジタル表現からのCDPと比較する。他のパラメータが特定のプリンタ‐紙‐スキャナ組み合わせに依存している場合（たとえば閾値）、「最良の」ヒストグラム変換関数の選択は前記他のパラメータの選択を含意することになる。
【００９０】
不安定な印刷‐スキャン環境の影響は、他の方法でも最小化できる。アナログ形からのCDPそれぞれについて一つの変換関数が生成されることができるとして、一つの用途のための可能なヒストグラム変換関数の集合を考えると、自然な変化を統合するためには種々の方法がある。一つの解決策は、各ピクセルについての標準偏差を測定し、次いでそれを、アナログ形からのCDPとオリジナルデジタル表現からのCDPとの間の距離を測定するときに考慮される規格化因子として使用することからなる。もう一つの解決策は、各ピクセル輝度の典型的な値についての上限と下限を推定し（たとえば、輝度100は90から110の間の典型的な値を有するべきである一方、輝度40は２倍の幅の20から60の間の典型的な値を有することができるなど）、これらの限界値の外にあるピクセルにより厳しいペナルティを課すことからなる。さらにもう一つの解決策は、その用途内で起こりうる種々の変換関数のスペクトルを忠実に表す種々の変換関数の集合を有し、毎回、最も妥当な、すなわちアナログ形からのCDPとオリジナルデジタル表現からのCDPとの間の最小距離を生じるものを使用することからなる。
【００９１】
より保守的な解決策さえも可能である。一つはあらかじめ推定されたパラメータを使用せずに、アナログ形からのCDPに基づいてそれらを推定することである。これは、変形に対してより大きな許容を認めるが、このアプローチには二つの潜在的な限界がある。
・パラメータがアナログ形からのCDPに対して推定されるため、オリジナルデジタル表現からのCDPの典型的なヒストグラムに従わない、従って非オリジナルアナログ形であるかもしれないアナログ形に対してより大きな許容を認める。
・パラメータはアナログ形からのCDP一つだけから推定されるため、パラメータ推定の精度が下がることが予想できる。たとえば、255の等確率の輝度値をもつ10000ピクセルCDPについて、平均では輝度値１つあたりの標本値は40個未満であり、自然な統計的変動によりいくつかの輝度値のもつ標本値は40個より著しく少なくなる。
【００９２】
第一の問題は種々の方法で対処できる。一つは、標準的なアプローチのようにあらかじめ推定された変換関数をもつが、それをアナログ形からのCDPを変換するのに使うのではなく、CDPアナログ形のために推定される変換関数への距離を測るためだけに使うことである。変換関数どうしの間の距離の一つの可能な指標は：
D(f′,f)＝1/256  *  Σ（lum=0からlum=255）｜f′(lum)−f(lum)｜
ここで、f′(.)およびf(.)はそれぞれ自己推定された変換関数および平均変換関数である。各ピクセルについて自然な変動に対応する規格化因子g(lum)を入れることも可能である。たとえば：
D(f′,f)＝1/256  *  Σ（lum=0からlum=255）｜f′(lum)−f(lum)｜/g(lum)
この距離は、決定にはいってくることのできる追加的な証拠として使用されうる。たとえば、アナログ形からの２つの異なるCDPは、オリジナルデジタル表現からCDPへの距離に自己推定されたパラメータ変換を用いれば78という同じ類似度を有することがありうる。しかし、それらの自己推定された変換関数は、平均変換関数へは異なる距離を有することがありうる。たとえば第一のCDPについてはDn(f′,f)＝2.5、第二のCDPについてはD(f′,f)＝0.5などである。第一のCDPについての距離が大きいことが、そちらが（高品質にもかかわらず）非オリジナルアナログ形であると判定するために使用されうる。一方、同じ品質指数について、第二のCDPはオリジナルアナログ形と考えられうる。
【００９３】
第二の問題は、変換関数のためのモデルを想定することによって対処できる。たとえば、ある回帰関数、たとえば多項式回帰関数またはロジスティック回帰関数に従う変換関数である。これは、推定されるべきパラメータの数を最小化し、不連続性のないよりなめらかな関数を与える。
【００９４】
最後に、場合によっては、印刷‐スキャン属性は時間発展することがあり、および／または初期にCDP検出器を較正することが実際的でないことがある。そうした場合、ある柔軟なアプローチは、環境のパラメータがわかっていないときに最初により大きな許容を認めてそれぞれの新たなスキャンのデータを取り込み、新たなデータの追加に伴って根底にあるパラメータのより精密な推定ができるようになるにつれてその許容を漸進的に減らしていくことからなる。このアプローチは性質上一般的であり、CDP検出に関連するすべてのパラメータ（変換関数、閾値など）について有効である。新たな知識を取り入れるため、ベイズ学習が適用され、事前値（prior）に割り当てられた重要性は漸進的に減少させられる。評価によって得られる情報はデータベースに保存されることができ、異なる検証ステーション間で共有される。このアプローチは、印刷時のCDP品質に関する情報をスキャンパラメータから分離することを許容する。前記情報は検証が行われるにつれて評価され、本解決法のためのより柔軟な統合プロセスを可能にしている。
【００９５】
上記の諸方法は、諸評価方針のうちのいくつかが適用され、結果が重みをかけられることによって、アナログ形からのCDPの品質に関する最終的な決定が導かれるというシナリオにおいて組み合わせることが可能である。
【００９６】
印刷‐スキャン環境およびCDP品質に影響しうる諸属性（上記参照）についての情報は、エンコードされた機械可読な形でアナログ形の上に保存されていることができる。あるいはまた、CDP中にエンコードされることもできる。そのような場合、プリンタについてのそのような情報をCDPに組み込む一つの方法は、印刷するCDPにプリンタ（たとえばデスクトッププリンタ）を一意的に同定するコード（「プリンタ識別子」）を自動的に追加することをプリンタドライバにさせることである。スキャンおよび検証側では、CDP検出器はそのプリンタ識別子を読み、スキャナから情報（スキャナ自身もしくはリモートデータベースから得られた、またはユーザーから入力されたもの）を受信する。すると、CDP検出器は決定のために、その印刷‐スキャン環境に対応する較正データをそのプリンタ識別子およびスキャナについての情報に基づいて（ローカルまたはリモートの）データベースから得ることができる。こうして、あらゆる種類のプリンタおよびスキャナについて較正プロセスを自動化することが可能である。
【００９７】
最後に、いくつかの場合には、アナログ表現とデジタル表現との間の相関をとることができる。このようにして、アナログまたはデジタルのCDPを変換するステップを完全にスキップすることができる。一つの相関関数は次のものである：
Dc＝Σ_jΣ_i  ((x(i,j)−mean_x)*(y(i,j)−mean_y))／√(var_x  var_y)
ここで：
mean_xはx信号の平均値
mean_yはy信号の平均値
var_xはx信号の分散
var_yはy信号の分散
上に示した諸技法は、VAPの小さな諸部分に別個に適用してからグループ化して「グローバルスコア」を出力することができる。たとえば、VAPは小さなブロック（たとえば10×10ピクセル）に分割して、そのブロックに類似性または相違性の指標が適用され、ブロックについての「ブロックスコア」を計算する。次いで個々のブロックスコアが一緒に集積され、そのVAPについての全体スコアをさまざまな方法で出力する。明らかな集積法の一つは、全ブロックスコアの単純平均だが、他の指標が有利なこともありうる：たとえば、ブロックスコアは大きいものから小さいものの順に整列されて、たとえば上位25%のブロックスコアだけを使って計算した平均をグローバルスコアとするのである。あるいは、グローバルスコアは25番目の百分位のブロックスコアとして設定される。
【００９８】
算入するブロックスコアを選択することの利点は、アナログ変換によって最も影響を受けた可能性のあるVAPの領域が計算から除外できることである。VAPのスコアに影響してほしくないVAPへの改変としては：摩損、たとえばペンの書き込みや紙の折り目；VAPのある領域に影響する画像取り込みの焦点ぼけがある。これらの改変がグローバルスコアの計算から除外されないと――すなわち、これらの影響が最小化されないと――オリジナルVAPのグローバルスコアが低すぎてオリジナルとして認識されないことになりうる。
【００９９】
ここで議論した技法は、印刷およびスキャンの間に決まって起こる、より明らかでない、あるいは知覚しがたい改変に対する堅牢さをも増す。
【０１００】
オリジナルデジタル表現からのCDPを、アナログ形からのCDPとの比較に先立って印刷‐スキャン処理についての情報を使って修正する方法
典型的には、アナログ形からのCDPはオリジナルデジタル表現からのCDPに比較される。しかし、オリジナルデジタル表現からのCDPは、印刷およびスキャンがアナログ形からのCDPに及ぼす効果は考慮していない。これらの効果は典型的にはオリジナルデジタル表現からのCDPに適用される低域通過または帯域通過フィルタとして記述できる。アナログ形からのCDPを、印刷およびスキャンの効果をシミュレートするよう修正されたオリジナルデジタル表現からのCDPと比較することによって、アナログ形からの品質CDPのより精密な測定が許容されうる。たとえば、一般的な観測として、オリジナルデジタル表現からのCDPにおける低輝度のピクセルは一般に、アナログ形からのCDPにおいて低輝度をもつピクセルとして現れる。しかし、アナログ形からのCDPにおけるそのピクセルの輝度は、オリジナルデジタル表現からのCDPにおいて明るいピクセルに囲まれている場合には、暗いピクセルに囲まれている場合よりも一般に高くなる。印刷‐スキャン処理をシミュレートするようオリジナルデジタル表現からのCDPを修正することによって、アナログ形からのCDPにおけるピクセルの近傍の該ピクセルの輝度への影響を考慮に入れることができる。
【０１０１】
印刷‐スキャン処理の影響を推定するためにはいくつかの方法がある。それらは一般に三つの範疇に分類できる：
１．印刷‐スキャン処理を、多数のアナログ形からのCDPにおける各ピクセルの平均輝度値を見ることによってシミュレートできる。
２．印刷‐スキャン処理を、特定の周波数応答をもつフィルタとして推定できる。そのフィルタは次いでデジタル表現からのCDPに適用され、修正されたデジタル表現からのCDPが検出工程で使われる。
３．プリンタ、紙およびスキャナの物理的属性を知ることができ、アナログ形からのCDPのピクセル値を推定するために使うことができることがある。たとえば、熱プリンタは典型的には個々のピクセルまたは点を印刷したあと余熱をもち、この余熱が次のピクセルに影響して該次のピクセルが過剰な熱で印刷され、その結果所望よりも暗いピクセルとなることがありうる。これらの物理的効果ならびに特定の印刷およびスキャン装置に、そして紙のインク吸収属性に関わる他の多くの効果を考慮することができる。
【０１０２】
〈印刷およびスキャンの結果生じる変換についてのパラメータの取得〉
以下では、アナログ形からのCDPの印刷およびスキャンの結果として生じる変換を補償するために必要とされるパラメータを得るためのいくつかの異なる技術が開示される。これらの技術は概して二つの異なるグループに分けられる：CDPそのものまたはアナログ形にパラメータ情報を含める技術、そしてCDP検出器をトレーニングする技術である。
【０１０３】
アナログ形自身からのパラメータの取得
アナログ形のCDPからのパラメータの取得
アナログ形からのCDPを解析するために必要とされるパラメータが得られる可能性のある一つの場所はCDPそのものである。前記のように、CDPはメッセージを担うことができ、CDPに担われるメッセージ中にパラメータを含めてもよい。たとえば、アナログ形からのCDPが閾値よりも上か下かでオリジナルアナログ形からであるか非オリジナルアナログ形からであるかを判断できるよう、品質閾値をCDP内に保存することができる。ヒストグラム変換関数の仕様を保存してもよい。
【０１０４】
普遍文書認証（常に真正）：すべてのプリンタが印刷されるアナログ形一つ一つに新しいCDPを印刷する
プリンタによって提供されるCDPは、そのプリンタで印刷されるアナログ形一つ一つにデフォルトで印刷されることができる。そのプリンタで印刷されるアナログ形がCDPをもつオリジナルデジタル表現から作成される場合、そのアナログ形は二つのCDPをもつことになる：プリンタによって与えられるものと、オリジナルデジタル表現からのものである。プリンタによって与えられるCDPはもちろん、そのプリンタでそのアナログ形を印刷することから帰結する諸変換を記録しており、これらの変換を使えば、そのアナログ形に含まれるオリジナルデジタル表現からのCDPが、そのアナログ形が印刷‐スキャン‐印刷処理の結果であり、したがってオリジナルアナログ形ではないということを示しているかどうかを判定することができる。
【０１０５】
印刷処理についての情報はリモートデータベースに保存されることもでき、CDPまたは文書は、このリモートデータベースの情報に検出装置がアクセスできるようにする識別情報を含んでいてもよい。
【０１０６】
CDPと他のセキュリティ特徴
VAPは「不可視インク」を使って文書上に印刷できる。不可視インクとは、通常は人間には見えないが、電気伝導度、電気インピーダンス、電気容量またはエレクトロルミネセンスといった容易に検出できる物理的特性を有する薄い透明コーティングである。追加的に、VAPは、セキュリティ文書部門で広範な用途をもつ特殊インクで印刷することもできる。こうした特殊インクは、複数色の使用から可視光または紫外光のもとで蛍光を発するパターンを作成するための高輝度紫外光の使用まで、あらゆるものを含む。
【０１０７】
ファイバーまたはインクのような物理的なセキュリティ特徴はCDPのための鍵を含んでいてもよい。CDPはまた、ICカード、二次元バーコード、磁気カードなどのセキュリティ記憶装置と組み合わせることもできる。秘密鍵およびプリンタ属性に依存する較正データがそうした記憶装置に保存されることができる。
【０１０８】
CDPはまた、非オリジナルアナログ形に現れる「VOID（無効）」マークのような物理的、化学的または光学的コピー防止特徴とも補い合う。
【０１０９】
較正データの自動選択
プリンタまたはスキャナドライバのように、CDP読み取り器（検証器）は適切な較正データを手動または自動で選択できる。たとえば、CDPが印刷されるとき、プリンタまたはプリンタの範疇（プリンタモデル）を一意的に同定するコードがCDPに埋め込まれ、データベースまたはCDPが印刷される文書上に保存される。検証段階において、読み取り器はまずそのコードを検出し、次いで検証のための適切な較正データを選択する。検証のための閾値のようなスキャナ依存パラメータも同様の仕方で自動的に選択されることができる。
【０１１０】
自動較正――トレーニング段階
プリンタ／スキャナについての固定した設定によって定義される特定の適用のためのCDPの検出を最適化するために、その適用のためのプリントアウトのスキャンのさまざまなパラメータを評価する必要がある。たとえば、先に議論したヒストグラム変換関数はプリンタおよびスキャナの設定に依存し、判断をするために検出器によって使用される品質または類似性閾値もスキャナ設定に依存する。しかし、印刷‐スキャン処理は本来的にノイズを含み、統計的な範囲内で印刷ごと、スキャンごとに変化があるものなので、パラメータの値も統計的に推定する必要がある。しかし、パラメータを推定するために30またはそれ以上のCDPを印刷することは難しく、長く退屈で、誤りを生じやすい。よって、任意の人がそのCDPを使った複製を検出する適用を作成できるようにするためには、各適用を設定するために必要とされるこのプロセスを自動化することには明確な利点がある。
【０１１１】
統計的にパラメータを推定するプロセスを自動化する一つの方法は、いわゆる較正画像を作成することである。較正画像とは、同じデジタル表現から作成された複数のアナログ形からのCDPのいくつかのコピー、すなわち特定の鍵またはペイロードについての一つのCDPでその変動が既知のいくつかのコピー、を含むデジタル画像である。そのような画像の一つ１５０１が図１５に示されている。この画像は次いで、その適用のプリンタおよびスキャナ設定を用いて印刷およびスキャンされる。次いで、印刷された較正画像はスキャンされ、CDP較正ソフトウェアを用いて処理される。較正が成功であれば、較正ソフトウェアはその適用のパラメータおよび検出器の判断閾値を出力する。判断閾値は典型的には、まず品質指数の平均および分散を測定し、次いでこれらのデータに統計モデルをあてはめることによってたとえば10000事例に1つの誤りも生じない（統計分布が成り立つとして）ような閾値を決定する。ユーザーは、誤警告（オリジナルを複製であると検出する）の確率に対する上限をパラメータとして与えることができ、これも閾値を決定するための計算において使用される。
【０１１２】
新しい検出それぞれについての逐次学習を検出器に組み込むことができる。ある実施形態では、ユーザーは５つの異なるオリジナルアナログ表現を用いて検出器を使用するよう求められることもできる。動作モードにおいては、この判断閾値ならびにその他のパラメータおよび統計が判断のために使用され、逐次的に調整されることができる。
【０１１３】
〈アナログ形からのCDPだけを使って行う、アナログ形がオリジナルアナログ形であるかどうかのおおまかな判定〉
アナログ形とオリジナルCDPとの間の品質差を測定するためには、まず、アナログ形からのCDPをスキャンすることによって作成されるCDPのデジタル表現を復元して、アナログ形からのCDPのそのデジタル表現とオリジナルデジタルCDPとの比較が許容される形にすることが必要である。この処理は通例コスト高で、時にアナログ形の破損のため非常に困難である。場合によっては、アナログ形がオリジナルアナログ形であるか非オリジナルアナログ形であるかのおおまかな推定だけをすることが望ましいことがありうる。あるいはコスト高な相関（復元および比較）処理なしには精密な推定を行うことが単に不可能なこともある。理由は、計算コストが高すぎる、CDPが破損している、鍵またはその他の本質的なパラメータが欠けている、あるいは検出ソフトウェアがセキュリティ上の理由により利用可能になっていない、などがありうる。おおまかな推定は、アナログ形からのCDPをスキャンすることによって作成されるCDPのデジタル表現のグローバルな属性を直接測定することによって行われうる：そのグローバル属性のいくつかは、ヒストグラム分布、平均輝度、二つの相続くピクセルの間での変動の度合いの平均、二値CDPについて白黒ピクセルの密度および分布などである。これらのグローバル属性は一般に回転、スケーリングおよび並進で不変であり、よってそのようなグローバル属性を測定するためにアナログ形からCDPのデジタル表現を復元する必要がない。よって、これらの属性の測定にはオリジナルデジタルCDPもそれを生成するための鍵も必要でない。おおまかな推定は、これらのグローバル属性と、CDPのランダム性と高エントロピーに依存するある所定のCDP属性との間の類似性を比較することによって行われる。
【０１１４】
アナログ形がオリジナルアナログ形であるか非オリジナルアナログ形であるかの判断の信頼度は、こうしたグローバル属性の測定のみに基づいて判断するときはそれほど高くないが、ローエンドのデジタル画像処理装置を使って作成されたほとんどの非オリジナルアナログ形は検出できる。アナログ形からのCDPに対してグローバルな検査を実行する検出器を疑わしいアナログ形を選別するのに使い、選別されたアナログ形を、アナログ形からのCDPを復元するために必要な情報へのアクセスを有する検出器を使ったさらなる調査にかけることもできる。
【０１１５】
〈以上の技法の例としての郵便料金メーター用途〉
CDPは郵便証印のデジタル画像に自動的に挿入されることができる。その画像は次いで典型的には封筒に貼り付けられるシールに印刷されるか、あるいは直接封筒に印刷される。郵便証印からのCDPはのちにその郵便証印がオリジナルアナログ形であるか非オリジナルアナログ形であるかを自動検出するために使用されることができる。証印からのCDPを使って測定される品質指数は、郵便証印の他の機能、たとえばその証印を作成したプリンタの決定、文字のフォントの解析および／または印刷されたデジタル透かしの読み込みと組み合わされてグローバルスコアとされ、そのグローバルスコアが、その証印がオリジナルアナログ形であるかどうかを自動または手動で決定するために使われる。
【０１１６】
印刷された証印上のCDPは、疑わしい郵便証印が平台型スキャナおよび検出ソフトウェアを備えた局に持ち込まれたようなときに、法的検証のために使用することができる。該CDPは、高速スキャナ（たとえばWFOV）が各郵便証印の画像取り込みを行うときの自動検証のために使用することもできる。
【０１１７】
そのような用途においては、CDPの鍵は固定でも可変でもよい。可変の場合、鍵は（部分的に）郵便証印に含まれる他の情報、たとえば送り主名から導出されることもできる。
【０１１８】
〈情報をVAPに挿入する技法〉
すでに述べたように、VAPはメッセージを含むことができる。メッセージはVAPが作成されるときにVAPに組み込まれる。VAPはそのメッセージをもって作成されるので、異なるメッセージごとに異なるVAPが生成される結果となる。メッセージをVAPに組み込む一つの方法は、秘密鍵とメッセージをVAPを生成するのに使われる擬似乱数発生器への入力として使うことである。一般に、メッセージをVAPに組み込むのは、そのVAPのヒストグラムまたはエントロピーを保存する仕方で行うことが望ましい。メッセージをVAPに組み込むための以下に述べる方式のすべては、情報を含まないVAPと同様のヒストグラムおよびエントロピーを有する。しかし、VAPのヒストグラムまたはエントロピーを保存することは、たとえばオリジナルから複製を見分けるというVAPの機能が影響されないなど、いくつかの利点を有することができるものの、エントロピーまたはヒストグラムの保存は必須ではない。換言すれば、情報を含むVAPを作成して、エントロピーまたはヒストグラムを保存することなくそれをオリジナルから複製を見分けるために使うことも可能なのである。
【０１１９】
ある実施形態では、VAPは異なる重なり合わない領域、たとえば固定サイズの隣り合うブロックに分割される。このサイズは任意であり、たとえば1×1ピクセル、4×4ピクセルまたは8×4ピクセルはみな機能する。ブロックサイズが大きすぎると、メッセージのサイズが制限される。ブロックサイズが小さすぎるとメッセージを読むのが困難になりうる。たとえば、各ブロックがメッセージの単一ビット、「１」か「０」を担うとすると、VAP中の各ピクセルは「１」を保持するピクセル範疇または「０」を保持するピクセル範疇のいずれかに属する。あるピクセルが属する範疇（category）c、その位置（position）pおよび擬似乱数発生器で使われる秘密鍵keyが、ピクセル値xを生成するための関数G、すなわち：
x＝G(key,p,c)
において使用される。二値ピクセル値については、xは0か1であり、灰色階調ピクセル値についてはxは0から255までの整数である。xのすべての値は等確率である。
【０１２０】
関数Gを二つの関数G1およびHに分解することが可能である。ここで、G1は鍵およびピクセル位置を入力としてとる擬似乱数発生器であり、Hはピクセル値をそれが属する範疇に依存して調整する関数である：
x＝H(G1(key,p),c)
ある可能な実装では、Hはそのブロックがビット「０」を含んでいるときに（すなわち換言すればその範疇cが0であるときに）ピクセル値を不変のままにするようなものである：
H(G1(key,p),‘0’)＝G1(key,p)
しかしそのブロックが「1」の値を含むときには、Hはピクセルの値を「反転」させる。すなわち、ピクセルが二値であれば、
H(G1(key,p),‘1’)＝1−G1(key,p)
ピクセルが灰色階調であれば、
H(G1(key,p),‘1’)＝255−G1(key,p)
である。
【０１２１】
ブロックがどのようにしてメッセージの要素を担えるかを記述するもう一つの方法は、２範疇B1およびB0のブロックを定義することによって一つのブロック中に１ビットが含められうるというものである。B1はビット「1」を担うブロックの範疇であり、B0はビット「0」を担う他方のブロック範疇である。B1およびB0は、B1のいかなるブロック（b1）もB0のいかなるブロック（b0）とも相関が最小限となるように定義されることが好ましい。b0またはb1のためのピクセル値を生成するための一つの単純な方法は、ビット値を鍵およびピクセル位置に加えて乱数発生器のシードとして取り入れることである。特にピクセル数の少ないブロックについてb0とb1の間の潜在的な「重なり合い」を減らすため、乱数発生器は、b0についての値がb1についての値と非常に異なるように制御されることができる。検出の際にビット値を読むためには、アナログ形からのブロックがb1およびb0に比較される。b1との相関がb0との相関よりもよければ、ビット値「1」が読まれる。そうでなければビット値「0」が読まれる。
【０１２２】
アナログ形からのブロックをb0およびb1と比較するためには多くの方法が可能であるが、一般に相関または距離指標が満足のいく結果を与える。さらに一般的には、ブロック範疇の数を２からNに増やせば、ブロックはN通りの値のうちのいずれでもエンコードしうる。ブロック範疇がN個あれば一つのブロックがlog2Nビットまでを含みうることを注意しておく。たとえば、N＝4であれば、「1」をもつブロックは、そのブロックが４つの範疇のうちのどれに属するかに依存して0から3までの値の一つをエンコードしうる。したがって、２ビットを含んでいることになる。N個の値を用いてこの技法を機能させるには、範疇において、値を表す範疇のブロックと値を表さない範疇のブロックとの間の最小の相関が要求される。また、「ブロック」の定義は、1×1ピクセルから、任意の仕方で分離したピクセル集合のいずれを表すものにも拡大できる。
【０１２３】
図１７は、メッセージが挿入されるピクセル集合の変換を示している。修正されていないピクセル値をもつブロックが１７０１で示されている。１７０２には、１７０１で示されたピクセルのブロックが値「1」をもつビットを担うように修正されたものを示している。
【０１２４】
上記の仕方で挿入された情報をもつVAPのピクセル値のヒストグラムすなわち頻度分布が不変のままであることは容易に検証できる。図１２は、１２０１には鍵“test”を用いて生成されたVAPが、１２０３には同じ鍵と追加情報（整数値123456789）を用いて生成されたVAPが、１２０５には差分画像が示されている。差分画像の黒い領域（実際には4×4ピクセルのブロック）は修正（挿入）されていないピクセル値に対応する。すなわち「0」が埋め込まれているブロックに対応する。明らかに、ノイズ様の修正された領域は「1」が埋め込まれた領域に対応している。
【０１２５】
検出を実行する一つの可能な方法は、最初のステップで、情報を含んでいないデジタルVAPを生成する。次いでスキャンされ、復元され、ヒストグラム変換されたVAPの各ブロックが（１）オリジナルデジタルVAPの対応するブロックおよび（２）同じブロックのピクセル値を反転させたものと比較される。使用する比較関数はさまざまなものがありうる：ユークリッド距離、絶対値距離などである。次いで、反転したブロックのほうが近ければ、そのブロックのビット値は「1」であり、そうでなければ「0」であると想定される。
【０１２６】
たとえば、図１７の１７０３にはアナログ形からスキャンされ、復元され、変換されたピクセルのブロックが示されている。このブロックがオリジナルデジタル表現のVAPからの対応するブロックおよび同じブロックのピクセル値を反転させたものと比較されるとき、絶対値差は：
「0」については：（|243−44|＋|228−36|＋…＋|104−172|）／16＝132.81
「1」については：（|12−44|＋|27−36|＋…＋|151−172|）／16＝22.93
である。この場合、検出されるビットは「1」である。
【０１２７】
ビットがVAP中のさまざまな場所に何度か埋め込まれる場合、各位置における「0」および「1」に対する距離を継続追跡して、ビット値についての最終的な判断への各ブロックの寄与に重みをかけることが可能である。その方法では、「0」に対して距離55.32が、「1」に対して距離51.34が見出されたブロックは、上に示した計算の、「1」を支持する証拠がずっと強い（距離22.93対132.81）ブロックよりも寄与が小さくなる。
【０１２８】
メッセージの存在がVAPの見え方に影響するため、メッセージを含むVAPがスキャンされたものは、オリジナルデジタル表現からのVAPと比較しても、そのスキャンされたVAPがオリジナルアナログコピーからのものか非オリジナルアナログコピーからのものかを判定することは、そのVAPへのメッセージ組み込みの影響を考慮に入れない限り不可能である。これは、ひとたびメッセージがわかれば、オリジナルデジタル表現からそのメッセージを用いてVAPを再生成し、次いで再生成されたメッセージをもつVAPをスキャンされたメッセージをもつVAPと比較することによってできる。場合によっては、印刷品質が低すぎるなどのためにメッセージを読むことができない。それでもVAPが破損したオリジナルであるか複製であるか、あるいはVAPのように見えるが異なる仕方で、たとえば異なる鍵を使って生成されたパターンであるかを判別したいであろう。この判別を許容するために、VAPの一部をメッセージの要素を含まないブロックとしてリザーブすることができる。このブロック部分は所与の秘密鍵について決定されすることができ、メッセージが読めなくても該部分を使って判別ができる。
【０１２９】
各ブロック中に検出される個々のビット値は、特定のメッセージを堅牢かつ安全な仕方でエンコードするために使用されうる。たとえば、VAP中に識別番号“123456789”からなるメッセージを埋め込むためには、以下の手順を使うことができる：
・メッセージを４バイトすなわち３２ビットで表す。これで232通りの整数値のいずれの表現も可能である。
・前記32ビットメッセージに誤り訂正／検出符号を追加する。(8,28)BCH符号が使用される場合、誤り訂正符号化されたメッセージは28×4＝112ビットとなる。
・VAP中で利用可能なブロック数を数える。４つのブロックに分割された100×100ピクセル画像については、これは625ブロックになる。前記112ビットのそれぞれはVAP中の５つの位置に挿入されることができる（625−112×5=65個の残ったブロックは不使用のままとしてもよいし、６回目のいくつかのビットを埋め込むために使うこともできる）。
・秘密鍵を使って、前記112ビットのストリームを攪拌してそれをVAPの擬似ランダム的に選択されたブロックに挿入する。ビット1または0を挿入するためには上記した諸方式のうちの一つを使う。
【０１３０】
VAPのアナログ表現からメッセージを検出するためには、前記のステップを概略逆順にたどればよい。これらのステップが非オリジナルVAPについても同じであることを注意しておく。
・0および1が埋め込まれたときに各ブロックにおけるVAPの値がどうなるはずかを決定する。
・アナログVAPの各ブロックについて、２つのスコアを測定する。一つはそのブロックが「1」を含んでいる可能性に対応するもの、もう一つはそのブロックが「0」を含んでいる可能性に対応するものである。
・メッセージの各ビットは概して何度か表現されるので（今の場合、112ビットは５回表現される）、そのビットが埋め込まれているいくつかの異なる位置（これらの位置は秘密鍵を用いて知ることができる）からの個々のスコアを累積する。累積されたスコアに基づいて最も可能性の高いビットを選択する。
・112ビットに誤り訂正を適用して32ビットのメッセージを得る。
・32ビットメッセージを整数値、今の場合は「123456789」に変換する。
【０１３１】
〈分散VAP〉
ある種の文書については、VAPの視覚的側面は美観上の要請と相容れないことがある。たとえば、銀行券の美観的側面は非常に重要であり、一般にこれらの文書のセキュリティ特徴は感知できないかわずらわしくないか、あるいは文書のデザインに自然になじまなければならない。VAPをそのような文書に適用する一つの方法は、それを文書全体に分散させることである。図１４は分散VAP１４０３をもつ小切手１４０１を示している。分散VAPはいくつかのVAP単位１４０５から構成されている。小切手１４０１において、各VAP単位１４０５（ｉ）は10×10ピクセルのサイズをもち、VAP単位１４０５は100ピクセルごとに規則的に分布して分散VAP１４０３をなしている。VAPユニット１４０５内のピクセルはみな合わせれば、240×100ピクセルのサイズをもつ非分散VAPと等価である。小切手１４０１のVAP単位は非常に明白であるが、より模様のあるVAP単位を使ったり、より小さなVAP単位を使ったり、および／またはVAP単位の位置をランダムにしたりすることによってずっとわかりにくくすることもできる。VAP単位が作成されるとき、その単位の諸ピクセルは、当該文書のその単位の位置における、当該文書によって与えられる背景となじむある範囲の値を与えられうる。当該文書の所与の領域におけるVAP単位の密度もVAP単位を知覚しにくくするために調整してもよい。VAP単位の位置を決めるために秘密鍵を使ってもよい。
【０１３２】
ピクセルサイズまたは点サイズのVAP単位をもつ分散VAP
分散VAPはピクセルサイズまたは点サイズのVAP単位から構成されてもよい。そのような分散VAPにおいては、ピクセルサイズまたは点サイズのVAP単位（いずれも以下では「ドット」という）はアナログ形全体に分散しており、各ドットはランダムなピクセル輝度値を有している。ドットは規則的なパターンで分散していてもよいし、あるいはランダムまたは擬似ランダムな分布を有していてもよい。分布は秘密鍵を使って決めてもよい。他のVAPの場合と同様、ドットはアナログ形が印刷されるときに印刷される。図１６はドット１６０２のランダムな分布をもつアナログ形の例１６０１を示している。擬似ランダムなドットおよびドット値のパターンは固定サイズ、たとえば2×2インチでもよく、パターンはアナログ形全体にわたってタイル状に敷き詰められてもよい。
【０１３３】
検出時には、ドット検出アルゴリズムは、アナログ形のデジタル化画像中の全部またはほとんど全部のドットを検出するために適用されうる。ドットを位置特定する技法は、2004年8月24日に発行され、ここにあらゆる目的において参照によって組み込まれる米国特許6,782,2116、チャオその他「Apparatus  and  methods  for  improving  detection  of  watermarks  in  content  that  has  undergone  a  lossy  transformation」において記載されている。ひとたびドットの集合が検出されれば、特定の属性をもつドットのグループをみつけるために検索アルゴリズムが適用される。そのような属性の一つは、ドットのピクセルの値とそのドットの位置において当該文書によって与えられる背景との関係でありうる。ひとたびそのようなドットのグループが見出され、ドットパターンの位置合わせが知られたら、アナログ形からのドットのパターンがオリジナルデジタル表現からのドットのパターンと比較されることができ、そのアナログ形について品質指数が決定できる。
【０１３４】
テキストおよびグラフィックを含む領域にわたる分散VAPの分布
分散VAPのピクセルは、図１６の１６０３に示すように、テキストまたはグラフィックを含む領域にわたって分布させることによって知覚されにくくすることができる。そのようなVAPは、分散VAPについて一般的に記述したように処理されうる。分散VAPの諸単位は、文書中の可視的透かしのような特定の視覚パターンを形成していてもよい。
【０１３５】
その他のセキュリティ特徴を含む領域にわたる分散VAPの分布
分散VAPのピクセルは、印影（pantograph）、キネグラム、ホログラムまたはマイクロテキスト（マイクロプリント）といったセキュリティ特徴を形成するために使用されることもできる。
【０１３６】
非階調プリンタを用いたVAPの印刷
ある種のプリンタは純粋に黒いピクセルしか印刷できず、0から255までの任意の可能なピクセル輝度値をもつ階調VAPを印刷する機能をもたない。そうした種類のプリンタについて、VAPピクセル値を生成するために使われる擬似乱数発生器は、ピクセル値が「0」（黒）または「1」（白）となるように設定されることができる。上で議論したアルゴリズムはすべて二値VAPにも適用できる。
【０１３７】
インクジェットまたはレーザープリンタのようなある種のプリンタは実際には、デジタル式のハーフトーン法によって一連の灰色階調を生成している。すなわち、微少な二値（黒？）の点を高解像度（たとえば1200dpi）で印刷することによってより低解像度（たとえば300dpi）の灰色階調画像を生成しているのである。こうしたプリンタについては、画像の二値表現はプリンタによって、入力された階調表現から生成され、最終的に印刷されるのは白黒画像となる。プリンタによって変換を受ける必要のある階調VAPを生成して印刷する代わりに、プリンタによってそのまま（デジタル式のハーフトーン処理なしで）印刷されるより高解像度（たとえば1200dpi）の二値VAPを生成することも可能である。
【０１３８】
より高い印刷解像度で黒ピクセルどうしの間の潜在的な干渉（主としてインクの溶融または紙によるインクの吸収によって引き起こされる）を減らすため、VAPの作成において黒対白の比率を制御することが可能である。白黒ピクセルの数がほぼ等しい通常の二値VAPについてはその比は1.0程度のはずである。比が小さくなると黒ピクセルの少ないVAPとなる。上に挙げた理由により、これはいくつかの用途についてはより適切でありうる。
【０１３９】
二値VAPを印刷するためには、適切な印刷解像度、すなわちピクセル毎インチ（PPI:  pixel  per  inch）を使用することが重要である。PPIの設定が高すぎると、プリンタおよび／または印刷媒体（すなわち紙）がそのような解像度を出すことができないことがあり、そのためオリジナルアナログ形の品質が期待より低くなることがありうる。他方、PPIの設定が低すぎると、アナログ形に印刷される各ピクセルはスキャナによって容易に拾われ、品質劣化が複製をオリジナルから見分けるためには小さすぎることになりうる。最良品質でのCDPを印刷するためには適切なPPIが選択される。したがって、PPIはしばしば、特定の用途について使用されるプリンタの解像度および印刷媒体の品質に依存することになる。
【０１４０】
最後に、二値VAPを印刷できるその他の二値印刷処理がある。たとえば、金属、ガラスプラスチックまたはその他の物質、ある種のホログラムなどのレーザー刻印である。
【０１４１】
〈視覚暗号化のためのVAPの使用〉
VAPの興味深い属性の一つは、複製をオリジナルから自動的に見分けるための用途に加えて、視覚暗号化と呼ばれるプロセスにおいて手動認証のために使用できるということである。視覚暗号化はMoni  Naor  and  Adi  Shamir,  Visual  Cryptography,  Eurocrypt  94において最初に記述されたものである。以下において、二値VAPを用いて視覚暗号化を実現する一つの可能な方法を説明する。
【０１４２】
VAPを用いて視覚暗号化を実現するためには、VAPは通常と同じ方法で作成および印刷される。印刷されたVAPをVAP0と呼ぶことにしよう。そして、正当なVAPにおいて見えるようにしたい視覚メッセージ（すなわち画像）を決める必要がある。一般に、視覚メッセージはデジタルの白黒画像であり、デジタルVAPと同じピクセルサイズである（視覚メッセージはいつでもデジタルVAPのサイズに合うよう調整できる）。この視覚メッセージ（visual  message）をVMと呼ぶことにする。そして、VAP0およびVMと同じピクセルサイズのVAPkと呼ばれる新しいVAPを生成する。このとき、各ピクセル(x,y)について：
VAPk(x,y)＝1−VAP0(x,y)    VM(x,y)＝0の場合
VAPk(x,y)＝VAP0(x,y)      VM(x,y)＝1の場合
VAPkは視覚鍵である。これをトランスペアレンシーに印刷した場合（「1」のピクセルは光が透過する）、それが印刷されたVAPの上に精密に載せられたときにメッセージをあらわにする。実際、その場合、観察者によって知覚される輝度（luminance）値をl(x,y)とすると、これは印刷されたVAPとVAP手動鍵のうちの暗いほうになる。
【０１４３】
l(x,y)＝min(VAP(x,y),VAPk(x,y))
l(x,y)はメッセージの黒い領域（VM(x,y)＝0となるところ）では常に0になり、メッセージの白い領域ではl(x,y)は印刷されたVAP(x,y)と同じ値になることは容易に検証できる。等確率の0と1の値をもつ二値VAPについては、これは、メッセージの白い領域ではl(x,y)のピクセルの50%が明るい値をもつということを意味する。全体としては、視覚メッセージは原バージョンよりはいくぶんコントラストが低下した形で観察者に見えるが、それでも見分けられるものとなる。
【０１４４】
図１８は二値VAP0  １８０１、視覚メッセージ「1234」  １８０５ならびに二値VAPと視覚メッセージから生成された視覚鍵VAPk  １８０３を示している。最後は、VAPk  １８０３をVAP0  １８０１に重ねたときに視覚メッセージが現れる様子である。
【０１４５】
〈一般原理〉
以上のVAPの諸改良に導いた業績はまた、VAPにおいて具現されるコピー〔複製〕検出に関するいくつかの一般原理をも明らかにした。VAPにおいて具現される一つの一般原理は、コピー処理によって生成される乱れを使って、デジタル表現が何回のコピー処理を経たものかを決定しうるということである。この原理の一例は、非オリジナルアナログ形を作成するのに関わった印刷およびスキャンによってもたらされる乱れを使ってアナログ形が非オリジナルであるかどうかを判定することである。下記でより詳細に説明するように、本原理のもう一つの例は、誤り訂正をもたないデジタル表現の一部分を使って、デジタル表現全体がコピー処理を何回経たかを決定することである。両方の例に本質的なのは、誤り訂正が無効である複製行為が存在するということである。関心がデジタル形とアナログ形の間の変換を含む複製行為であるような場合には、デジタル誤り訂正はアナログ領域には何の影響も持ち得ない。デジタルからデジタルへの複製の場合は、デジタル表現の一部においてデジタル誤り訂正を無効にする仕掛けをする必要がある。
【０１４６】
VAPにおいて具現されるもう一つの一般原理は、コピー検出のために使用される領域は高いエントロピーをもつランダムなパターンを有しているということである。パターンはパターン要素から構成される。パターン要素はいかなる形をもとりうるが、一般にはVAPを含むデジタル表現の基本要素である。たとえば、電子表現が画像である場合には、パターン要素はピクセルでありうるし、ビデオである場合にはパターン要素はビデオ画像を表すために使われるブロックでありうる。パターンは典型的には秘密鍵を使って生成される。パターンのランダム性とエントロピーが、複製行為によってもたらされる乱れを見ることを、よってコピー処理によってもたらされる乱れを隠すようパターンを修正することを困難にする。ランダムパターンの属性は、コピー処理によってもたらされる乱れの特性を取り入れるよう、慎重に選択される。たとえばVAPの場合、選択された属性は、一方ではコピー処理を経ても残り、他方ではそのコピー処理によって認識できるほどに影響を受ける。
【０１４７】
デジタル領域とアナログ領域の間の変換を含む複製のための認証パターン
そのような認証パターンを以下ではアナログ‐デジタル認証パターンと称する。
【０１４８】
アナログ‐デジタル認証パターンの一般原理
アナログ‐デジタル認証パターンは以下の２つの原理に基づいている：
１）非オリジナルアナログ形は常に、アナログ出力‐該アナログ出力のデジタル記録という処理を経るが、オリジナルアナログ形は単に出力されるだけである。この結果、オリジナルアナログ形と非オリジナルアナログ形との間の品質の検出可能な差が生じる。
２）アナログ‐デジタル認証パターン（ADAP:  analog-digital  authentication  pattern）は鍵により生成されるグラフィックであり、アナログ領域とデジタル領域の間の変換から帰結する諸変換に最大限に敏感となるように、そしてアナログ形からのADAPをデジタル化した表現にはたらく自動検出器がそのADAPの品質劣化の指数を測定でき、よってそのアナログ形がオリジナルアナログ形であるか非オリジナルアナログ形であるかを判定できるような形で前記諸変換を示すよう設計される。
【０１４９】
これら二つの原理が、オリジナルデジタル表現から生成されるいかなるアナログ形にも適用できることは容易に見て取れる。あらゆる場合において、アナログ形はデジタル表現から作成される。そのようないかなるアナログ形も、画像中でのVAPの機能的等価物である擬似ランダムなノイズ信号を潜在的に含んでいることができる。よって、ADAPは、異なるアナログ形におけるVAPの等価物である。同様に、CDPの等価物はコピー検出信号（CDS:  Copy  Detection  Signal）として知られることになる。
【０１５０】
VAPの場合と同じように、ADAPについて要求されることは、ADAPがアナログ形の他の内容からは区別できるということである。たとえば、電波信号について、ある種の周波数帯がADAPを担うことができる。磁気または光学式のテープ、ディスクまたはストライプといったメディアについては、そのテープ、ディスクまたはストライプの所定の領域がVAPを含むことができ、多メディアアナログ形についてはADAPは該多メディアアナログ形のあるトラック中に含まれることができる。
【０１５１】
ADAPの用途の例
偽造RFID信号検出のためのCDSの使用
電波方式認識デバイス（RFID:  Radio  Frequency  Identification  Devices）は個々の任意の品目に取り付けられ、その品目の一意的な識別情報の役割をする一意的信号を送出する。この技術は始まったばかりでありRFIDのコストはまだ高いが、特に小売り、物流および保存の分野において、この技術のさまざまな用途が現れるものと期待されている。
【０１５２】
偽造者にとって、RFIDの広範な使用は、偽造された品目が偽造された信号を発する偽造されたRFIDを持たなければならないということを意味しうる。RFID信号を偽造することは、オリジナルRFID信号を取り込んでその取り込まれたRFID信号を再現するRFIDを作成することによってなされる。
【０１５３】
非オリジナルアナログ形を検出するためにVAPが使われた状況との類似性は著しい：偽造されるべきRFID信号がオリジナルアナログ形のデジタル化された表現を作成することによって取り込まれ、デジタル化された表現が偽造（非オリジナル）のアナログ形を生成するために使われるとすると、RFID信号のオリジナルアナログ形は真正性を解析されるまでに一回のアナログ‐デジタル変換を受ける。非オリジナルアナログ形は二回のアナログ‐デジタル変換を受ける：一回は偽造アナログ形を生成する工程の間に、もう一回は真正性のために解析される前にである。追加的なアナログ‐デジタル変換は一般にRFID信号の品質または情報の追加的な損失を生じる。したがって、デジタル‐アナログ変換から帰結する変換に最大限に敏感で、RFIDによって送出されるコピー検出信号（CDS）を作成することが可能である。この信号はRFID検出器によって解析され、VAPの解析と同様にしてRFIDデバイスが本物であるか偽造であるかが検出される。
【０１５４】
信号が何回のデジタル‐アナログ変換、アナログ‐デジタル変換を経てきたかを一般的に判定するためのADAPの使用
信号がA/D変換またはD/A変換を経るたびに、変換装置は「ノイズ」を導入する。一般に、こうして導入されたノイズは「ノイズ」の特異的なパターンを有する。変換によって導入されたノイズを測定するために信号中にADAPを含め、「ノイズ」の特性を解析し、ADAPをオリジナルADAPと比較することによって、そのADAPを含むアナログ形またはデジタル表現を海賊版コピーとして扱うべきかどうかを判定でき、おそらくは海賊版コピーが作成された機構についてもなにがしかのことを決定できる。さらに、品質劣化を測定することによって、コピーの世代を算出することも可能になりうる。
【０１５５】
デジタル表現の複製防止のための「アナログの抜け穴」を塞ぐためのCDSの使用
「アナログの抜け穴」とは、アナログ手段を使って再生されることが意図されているデジタルコンテンツの複製防止方式における根本的な脆弱性のことをいう。情報がアナログ形に変換されたとき、デジタル著作権管理（DRM:  digital  right  management）情報のようなあらゆるデジタルコピープロテクト機構は無効になり、出力されるアナログ信号には何の制限もなくなる。そしてコンテンツは制限なくもとのデジタル形に再取り込みされうる。保護されるべきデジタル表現にCDSを加えることによって、（DVDプレーヤーまたはDVDレコーダーのような）装置は、自動的にCDSの品質を読んでデジタル表現がオリジナルデジタル表現であるか非オリジナルデジタル表現であるかによって許可または拒否するCDS検出器を含むことができる。CDSはさまざまな場所にさまざまな方法で設置できる。たとえば、映画の冒頭に「著作権警告」フレームとして可視的に挿入されることもできるし、分散PAPとして映画の特定の位置に目立たないように配置されることもできる。この原理は、映画館でビデオカメラを使って撮影され、変換および圧縮されてデジタルファイルにされた映画のコピーを検出するためにも使用することができる。ビデオカメラ録画も「複製」プロセスと考えられるからである。ビデオカメラで盗撮された映画を再生またはコピーしようとすると、CDS検出器を含んでいる装置は再生またはコピーを停止できる。さらに、すべてのビデオカメラがCDS挿入器を備えた場合には、そのようなCDS挿入器は録画中に自動的にある種のフレームにCDSを挿入し、同時にそのようなCDSはそのビデオカメラを一意的に識別するメッセージ（ビデオカメラのIDのような）を含んでいる。よって、ビデオカメラで盗撮された映画からは、CDS検出器はそれが複製であることを検出するのみならず、盗撮のソースをも同定する。
【０１５６】
「１回のみコピー」規定をデジタル媒体上で実施するための認証パターンの使用
オリジナル情報がコンピュータのハードディスク、デジタルテープ、コンパクトディスクまたはDVDディスクのような記録媒体にデジタル形で記録されるとき、記録装置もしくは読み取り装置または記憶媒体上の物理的な損傷（CDやDVDの擦り傷のような）によって導入される可能性のある誤りを訂正するために、追加的なディスクレベルの誤り訂正符号（リード・ソロモン符号のような）が加えられる。ディスクレベルの誤り訂正のため、その記憶媒体からは、上記の誤り訂正後はオリジナル情報と同一のデジタル表現が読まれる。よって、その記憶媒体からオリジナル情報と同一のコピーが作成されることができる。しかし、そのようなディスクレベルの誤り訂正がなければ、オリジナル情報が保存されている記憶媒体から作成されたコピーは、記録、読み取りまたは媒体自身において導入される誤りのために「劣化」を受ける。デジタル‐デジタルコピーでさえもオリジナルに対してコピーの劣化を生じるので、CDSは、ユーザーに単一のデジタルコピーを作成することを許可する「１回のみコピー」規定を実施するために使用されることができる。CDSは鍵を使って擬似ランダムな仕方で生成されうるので、CDSの内容は予測不可能となる。CDSがコピー処理によって劣化することを保証するために、それは何らの誤り訂正方式も含まない。たとえば、コンパクトディスクまたはDVDの「ユーザーデータ」セクションに挿入されたり、ビデオまたはオーディオ圧縮フォーマット（MPEG-2またはH.264のような）の「ユーザーデータ」フィールドに挿入／分散されたり、あるいはオリジナル情報の一部（映画の冒頭のビデオフレームのような）として挿入／分散されることができる。CDSは、オリジナルデジタル表現の複製が作成されるときに劣化された仕方で再現される。複製の複製が作成される場合には、CDSは２回劣化され、より低品質になる。CDSのこの品質を与えられれば、CDSの品質を自動的に読んで、CDSがそのデジタル表現がオリジナルデジタル表現であり、それ自身が非オリジナルデジタル表現ではない場合にのみ複製を作成することを許可する装置を構築することができる。そのようなコピー検出信号の使用の一つの領域は、オリジナルデジタル表現であったDVDのみ複製されることを許可した複製装置上のコピー検出器においてであろう。
【０１５７】
〈結語〉
以上の詳細な記述により当業者に対して、コピー検出信号を使って一般にあるデジタル表現がオリジナルであるか複製であるかを判定し、あるオブジェクトのアナログ形がオリジナルアナログ形であるか非オリジナルアナログ形であるかを判定する本発明人らの技術、VAPを位置特定して解析するための本出願人らの改良された技術、およびVAP中にメッセージを含めるための本出願人らの新しい技術を開示してき、さらに当業者に対して、前記技術を実施するために本発明人らにとって現在知られている最良の実施態様を開示してきた。当業者には、本出願人の技術にはここに開示された以外の数多くの実施形態が可能であることはただちに明らかとなることであろう。コピー検出パターンの基本技術はいかなるデジタル媒体と一緒にも使用されうるもので、パターン要素、サイズ、形、位置およびコピー検出パターンのパターンは、当該コピー検出パターンが一緒に使われている媒体の性質によって、そしてコピー検出パターンの目的によって決定されることになる。コピー検出信号を解析するために使用される技術も同様である。VAPまたはCDSがどのようにして追加的情報を含むか、その情報はどんなものか、そしてそれはどのようにして解析プロセスにおいて使用されるかについても、CDSが適用されている媒体の性質によって、そして用途の目的によって決定されることになる。一般に、CDSはコピー処理の結果生じる変化が検出されるいかなる状況において使用することもできる。
【０１５８】
以上の理由のすべてのため、前記の詳細な説明はあらゆる観点において例示的であって限定的なものではないと見なされるべきである。ここに開示された本発明の広がりは詳細な説明からではなく、請求項を特許諸法によって許容される最大限の広がりをもって解釈することから決定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】可視的認証パターン（VAP）が生成され、文書中に挿入される仕方の概要を示す図である。
【図２】文書からVAPがどのようにして記録されるかを示す図である。
【図３】VAPがどのようにして認証において使用できるかを概要で示すフローチャートである。
【図４】オリジナルのアナログ形とオリジナルでないアナログ形の印刷および認証の概要を示す図である。
【図５】透かし検出および改変検出のためのGUIを示す図である。
【図６】VAPのオリジナルデジタル表現および非オリジナル文書から記録されたVAPの周波数帯におけるエネルギーどうしの間の相関を示すグラフである。
【図７】VAPのオリジナルデジタル表現およびオリジナル諸文書から記録された諸VAPの周波数帯におけるエネルギーどうしの間の相関を示すグラフである。
【図８】メッセージベース鍵がどのようにして画像中にコンテンツなしの透かしを埋め込むために使えるかを示す図である。
【図９】VAPがどのようにしてバーコードやロゴに組み込まれうるかを示す図である。機能は概して固定されており、復元されたあとそれぞれの試験CDPに適用される。
【図１０】例としてのヒストグラム変換関数を示す図である。
【図１１】スキャンされた復元されたCDP上でヒストグラム変換の効果を示す図である。
【図１２】異なる鍵を用いて生成されたいくつかのCDPを示す図である。
【図１３】平均的な分布をもつ分布をもつテンプレートヒストグラムを示す図である。
【図１４】分散CDPを用いた検査の図である。
【図１５】CDPの較正画像を示す図である。
【図１６】文書全体に、あるいは文書内のオブジェクト全体に分散されたCDPを示す図である。
【図１７】メッセージが挿入されたピクセルの集合の変形を示す図である。
【図１８】VAPがどのようにして視覚暗号のために使用されうるかを示す図である。
【図１】
0004745252.tif 000002
【図２】
0004745252.tif 000003
【図３】
0004745252.tif 000004
【図４】
0004745252.tif 000005
【図５】
0004745252.tif 000006
【図６】
0004745252.tif 000007
【図７】
0004745252.tif 000008
【図８】
0004745252.tif 000009
【図９】
0004745252.tif 000010
【図１０】
0004745252.tif 000011
【図１１】
0004745252.tif 000012
【図１２】
0004745252.tif 000013
【図１３】
0004745252.tif 000014
【図１４】
0004745252.tif 000015
【図１５】
0004745252.tif 000016
【図１６】
0004745252.tif 000017
【図１７】
0004745252.tif 000018
【図１８】
0004745252.tif 000019