(57)【要約】【課題】合成に用いた手順を逆に辿ることなく、電子透かしを抽出できるように、且つ、圧縮処理やフィルタリング、幾何学的改変が加えられても合成された電子透かしが除去されにくいように電子透かしを埋め込み、また抽出すること。【解決手段】独立性評価部５と、透かしベクトル修正部６と、線形結合ベクトル生成部７とを備え、互いに独立な画像ベクトルと透かしベクトルを線形結合して得られた線形結合ベクトルを用いて、埋め込み部８で画像データを修正して電子透かしを合成するように構成することで、合成画像データから電子透かしを抽出する際には、合成に用いた手順を逆に辿ることなく、混合ベクトルを取得した後に、混合ベクトルを独立成分分析の手法により透かしベクトルを分離して、認証情報の判定を行なうように構成する。【選択図】図１
2005217457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｌ組（Ｌ≧２）の互いに独立なベクトルを線形結合することで、デジタルデータに認証情報データを埋め込む電子透かし合成装置であって、前記デジタルデータからベクトルｖ１を取得する手段と、前記認証情報データからベクトルｖ２を取得する手段と、前記ベクトルｖ１と、前記ベクトルｖ２の独立性を評価する関数Ｆ(ｖ１、ｖ２)を用いて、前記関数Ｆ(ｖ１、ｖ２)が閾値以上、または、以下の場合、前記関数Ｆ(ｖ１、ｖ２)が前記閾値以下または以上になるまで、繰り返し、前記ベクトルｖ１、または、前記ベクトルｖ２を修正する手段と、前記ベクトルｖ１と、前記ベクトルｖ２を線形結合して、新たにベクトルｖ３と、ベクトルｖ４を生成する手段と、前記ベクトルｖ３と、前記ベクトルｖ４を用いて、前記デジタルデータに前記認証情報データを電子透かしとして埋め込んだ電子透かし合成デジタルデータを取得する手段とを備える電子透かし合成装置。
【請求項２】
コンピュータに、Ｌ組（Ｌ≧２）の互いに独立なベクトルを線形結合することで、デジタルデータに認証情報データを埋め込む手段を実行させるための電子透かし合成プログラムであって、前記デジタルデータからベクトルｖ１を取得する手段と、前記認証情報データからベクトルｖ２を取得する手段と、前記ベクトルｖ１と、前記ベクトルｖ２の独立性を評価する関数Ｆ(ｖ１、ｖ２)を用いて、前記関数Ｆ(ｖ１、ｖ２)が閾値以上、または、以下の場合、前記関数Ｆ(ｖ１、ｖ２)が前記閾値以下、または、以上になるまで、繰り返し、前記ベクトルｖ１、または、前記ベクトルｖ２を修正する手段と、前記ベクトルｖ１と、前記ベクトルｖ２を線形結合して、新たにベクトルｖ３と、ベクトルｖ４を生成する手段と、前記ベクトルｖ３と、前記ベクトルｖ４を用いて、前記デジタルデータに前記認証情報データを電子透かしとして埋め込んだ電子透かし合成デジタルデータを取得する手段を実行させるための電子透かし合成プログラム。
【請求項３】
デジタルデータからｍ種類（ｍ≧２）のベクトルｗ１、ｗ２、．．．、ｗｍを取得する手段と、前記ベクトルｗ１、ｗ２、．．．、ｗｍを独立成分分析して、互いに独立なｎ種類（２≦ｎ≦ｍ）の復元ベクトルｘ１、ｘ２、．．．、ｘｎを取得する手段と、前記復元ベクトルｘ１、ｘ２、．．．、ｘｎをそれぞれ正規化して、正規化復元ベクトルｙ１、ｙ２、．．．、ｙｎを取得する手段と、前記正規化復元ベクトルｙ１、ｙ２、．．．、ｙｎから、それぞれ第１から第ｎの分離データを生成する手段と、前記第１から第ｎの分離データの中から電子透かしデータを選択する手段とを備える認証情報判定装置。
【請求項４】
前記デジタルデータは、請求項１に記載の電子透かし合成装置、または、請求項２に記載の電子透かし合成プログラムにより、合成された合成デジタルデータであることを特徴とする請求項３に記載の認証情報判定装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の認証情報判定装置であって、選択した電子透かしデータが認証情報データであるか否かを判定する手段を、更に、備える認証情報判定装置。
【請求項６】
コンピュータに、デジタルデータからｍ種類（ｍ≧２）のベクトルｗ１、ｗ２、．．．、ｗｍを取得する手段と、前記ベクトルｗ１、ｗ２、．．．、ｗｍを独立成分分析して、互いに独立なｎ種類（２≦ｎ≦ｍ）の復元ベクトルｘ１、ｘ２、．．．、ｘｎを取得する手段と、前記復元ベクトルｘ１、ｘ２、．．．、ｘｎをそれぞれ正規化して、正規化復元ベクトルｙ１、ｙ２、．．．、ｙｎを取得する手段と、前記正規化復元ベクトルｙ１、ｙ２、．．．、ｙｎから、それぞれ第１から第ｎの分離データを生成する手段と、前記第１から第ｎの分離データの中から電子透かしデータを選択する手段とを実行させるための認証情報判定プログラム。
【請求項７】
前記デジタルデータは、請求項１に記載の電子透かし合成装置、または、請求項２に記載の電子透かし合成プログラムにより、合成された合成デジタルデータであることを特徴とする請求項６に記載の認証情報判定プログラム。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の認証情報判定プログラムであって、コンピュータに、選択した電子透かしデータが認証情報データであるか否かを判定する手段を、更に、実行させるための認証情報判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像やオーディオなどのデジタルコンテンツに電子透かしを合成する電子透かし埋め込み装置及びその方法、合成されたデジタルコンテンツから埋め込まれた電子透かしを抽出し、認証情報を判定する電子透かし抽出装置及びその方法に関し、とくに、複数の信号が混合された観測信号から統計的独立性に基づき信号を分離する独立成分分析を利用して認証を行なう画像データ処理装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
近年、放送や映画などの映像のデジタル化に加え、コンシューマ向けデジタル機器の低価格化、高性能化が進み、デジタル映像が多くの人にとって身近なものになってきた。また、インターネットのブロードバンド化、カメラ付き携帯電話の急速な普及に伴い、今後、デジタル映像コンテンツ流通が本格化することが期待されている。そのような背景の下、画像やオーディオなどのデジタルコンテンツの著作権を保護するための一手法として、デジタルデータに人間に知覚されないように著作権情報等のデータを埋め込む電子透かし技術の研究が盛んに行なわれている（非特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００３】
画像に電子透かしを合成する代表的な方法としては、例えば、画像の画素値（空間領域）に直接認証情報等を埋め込む方法と、離散コサイン変換やウェーブレット変換の変換係数（周波数領域）に認証情報等を埋め込む方法があり、いずれの方法についても数多くの合成手法が提案されている。これらの手法により合成された画像から元の電子透かしを抽出する際には、いずれの方法においても原則的に、合成に用いた手順を逆に辿ることにより行なっている。
【非特許文献１】松井甲子雄著「電子透かしの基礎」森北出版、１９９８年８月
【非特許文献２】「日経エレクトロニクス」日経ＢＰ社、１９９７年２月２４日（Ｐ１４９−１６２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電子透かしを合成した後に圧縮処理やフィルタリング、幾何学的改変が加えられると、合成に用いた手順を逆に辿るだけでは元の電子透かしを抽出できなくなる。更に、電子透かしを合成した手順を逆に辿って抽出を行なう手法では、電子透かしを抽出する処理を解析することにより、画像データのどこにどのように電子透かしが合成されているか推定され、画質劣化を最小限に抑えながら電子透かしを取り除き、不正に利用される恐れもある。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、合成に用いた手順を逆に辿ることなく電子透かしを抽出でき、且つ、圧縮処理やフィルタリング、幾何学的改変が加えられても合成された電子透かしが除去されにくい電子透かしの合成装置及びその方法ならびに電子透かし抽出装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明にかかる合成装置は、認証したいデジタルコンテンツと統計的に独立な認証情報（電子透かしデータ）を生成した後に、両者を線形結合して合成し、判定装置は、合成された画像コンテンツと認証情報が統計的に独立であるという性質を利用して分離を行なう。
【０００７】
上記課題を解決するための手段について具体的に述べる前に、まず、独立成分分析について概要を説明する。
【０００８】
ｍ種類のベクトルｓ１、 ｓ２、...、 ｓｍがあり、ベクトルsを式１で与えるとする。
【０００９】
ｓ ＝ (ｓ１、ｓ２、...、ｓｍ)T                            （式１）
ここで、Ｔは転置を表す。また、ｓの各成分は平均値が０であるとする。この時、sの各成分が互いに統計的に独立である場合、式２が成り立つ。
【００１０】
Ｐ(ｓ) ＝ Ｐ（ｓ１）Ｐ（ｓ２）・・・Ｐ（ｓｍ）             （式２）
ここで、確率分布Ｐ（ｓ）はベクトルｓの確率分布、また、確率分布Ｐ(ｓｋ)（１≦ｋ≦ｍ）は、ベクトルｓの第ｋ成分ベクトルｓｋの確率分布を表す。
【００１１】
一方、式１の成分ベクトルが線形結合されたｎ種類のベクトルｘ１、ｘ２、...、 ｘｎからなるベクトルｘを式３で定義する。
【００１２】
ｘ ＝ (ｘ１、ｘ２、...、ｘｎ)T                           (式３)
すると、式４の関係が成り立つ。
【００１３】
ｘ ＝ Ａｓ                                              (式４)
ここで、線形作用素Ａはベクトルsの成分ベクトルｓ１、ｓ２、...、ｓｍの混合の程度を表す。独立成分分析とは、線形作用素Ａに関する先験情報を持たずに、ベクトルｓの成分ベクトルｓ１、ｓ２、...、ｓｍが互いに独立であることだけを利用して式５により、混合ベクトルｘを混合前の互いに独立なベクトルｙに分離するための手法である。
【００１４】
ｙ ＝ Ｗｘ                                             (式５)
ここで、ベクトルｙは式６で表され、成分ベクトルｙ１、ｙ２、...、ｙｍは、それぞれベクトルｓ１、ｓ２、...、ｓｍのどれかに対応するものである。
【００１５】
ｙ ＝ (ｙ１、ｙ２、...、ｙｍ)T                        (式６)
これを踏まえ、上記課題を解決するために本発明の電子透かし合成装置は、
Ｌ組（Ｌ≧２）の互いに独立なベクトルを線形結合することで、デジタルデータに認証情報データを埋め込む電子透かし合成装置であって、前記デジタルデータからベクトルｖ１を取得する手段と、前記認証情報データからベクトルｖ２を取得する手段と、前記ベクトルｖ１と前記ベクトルｖ２の独立性を評価する関数Ｆ（ｖ１、ｖ２）を用いて前記関数Ｆ（ｖ１、ｖ２）が閾値以上または以下の場合、前記関数Ｆ（ｖ１、ｖ２）が前記閾値以下または以上になるまで繰り返し前記ベクトルｖ１または前記ベクトルｖ２を修正する手段と、前記ベクトルｖ１と前記ベクトルｖ２を線形結合して新たにベクトルｖ３とベクトルｖ４を生成する手段と、前記ベクトルｖ３と前記ベクトルｖ４を用いて前記デジタルデータに前記認証情報データを電子透かしとして埋め込んだ電子透かし合成デジタルデータを取得する手段とを備える。
【００１６】
更に、上記課題を解決するために本発明の認証情報判定装置は、
デジタルデータからｍ種類（ｍ≧２）のベクトルｗ１、ｗ２、．．．、ｗｍを取得する手段と、前記ベクトルｗ１、ｗ２、．．．、ｗｍを独立成分分析して互いに独立なｎ種類（２≦ｎ≦ｍ）の復元ベクトルｘ１、ｘ２、．．．、ｘｎを取得する手段と、前記復元ベクトルｘ１、ｘ２、．．．、ｘｎとをそれぞれ正規化して正規化復元ベクトルｙ１、ｙ２、．．．、ｙｎを取得する手段と、前記正規化復元ベクトルｙ１、ｙ２、．．．、ｙｎからそれぞれ第１から第ｎの分離データを生成する手段と、前記第１から第ｎの分離データの中から電子透かしデータを選択する手段とを備える。
【００１７】
このような処理構成により、次のように電子透かし埋め込みをすることができる。デジタルデータから生成されるデジタルデータベクトルまたは認証情報データから生成される電子透かしデータベクトルを修正することにより統計的独立性を確保した後に線形結合により混合させて視覚的に知覚されないように、且つ、混合されたベクトルから独立成分分析により電子透かしデータが分離できるようにデジタルデータに埋め込むことができる。
【００１８】
また、次のように電子透かしデータの抽出ができる。ｍ種類（ｍ≧２）のベクトルｗ１、ｗ２、．．．、ｗｍを取得した後は、一般的なブラインド信号源分離問題として、電子透かし埋め込み手順の逆を辿ることなく、一般的な独立成分分析の手法により、ベクトル分離のためのパラメータ情報を一切必要とせずに電子透かしの抽出が行なえる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電子透かし合成装置またはコンピュータに電子透かし合成手段を実行させるためのプログラムによれば、統計的独立性を評価し、デジタルデータから生成されるデジタルデータベクトルまたは認証情報データから生成される電子透かしデータベクトルを修正することにより、統計的に独立な前記デジタルデータベクトルと前記電子透かしベクトルを線形結合により混合させて視覚的に知覚されないように、且つ、混合されたベクトルから独立成分分析により電子透かしデータが分離できるようにデジタルデータに埋め込むことができる。
【００２０】
また、本発明の認証情報判定装置またはコンピュータに認証情報判定手段を実行させるためのプログラムによれば、ｍ種類（ｍ≧２）のベクトルｗ１、ｗ２、．．．、ｗｍを取得した後は、一般的なブラインド信号源分離問題として、電子透かし埋め込み手順の逆を辿ることなく、一般的な独立成分分析の手法により、ベクトル分離のためのパラメータ情報を一切必要とせずに電子透かしの抽出が行なえ、電子透かしデータの埋め込み及び抽出に用いるパラメータ情報が流出するのを防止でき、どのように電子透かしが合成されているかを推定して電子透かしを取り除かれ、不正に利用される可能性を低下させることができる。
【００２１】
更に、電子透かしを合成した後に、デジタルデータに圧縮処理やフィルタリング、幾何学的改変等の処理が加えられても、独立成分分析により、改変による変化ベクトルを分離でき、分離した電子透かしデータの信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（実施の形態）
ここでは、電子透かしを埋め込むデジタルデータを水平Ｍ画素、垂直Ｎ画素の画像データとし、水平解像度、垂直解像度がともに、電子透かし埋め込みを行なう画像の６分の１の画像を認証情報データとして合成する例を示すが、認証情報として用いる画像データの解像度は任意の大きさでよい。また、電子透かしを埋め込む対象のデジタルデータは画像である必要はなく、例えば、オーディオなどでも構わない。また、認証情報データも、画像データに限らない。
図１は本発明の電子透かし埋め込み方法の処理構成図を示す。図１において、画像データ入力部１では、電子透かしを埋め込む画像データが取り込まれ、画像ベクトル生成部２では、画像データ入力部１で取り込まれた画像データから画像ベクトルを取得する。
透かし画像データ入力部３では、認証情報データとして用いる透かし画像データが取り込まれ、透かしベクトル生成部４では、透かし画像データ入力部３で取り込まれた透かし画像データから透かしベクトルを取得する。
独立性評価部５では、画像ベクトルと透かしベクトルの独立性を評価し、透かしベクトル修正部６では、独立性評価部５での評価値が閾値以上の場合に透かしベクトルを修正する。線形結合ベクトル生成部７では、独立性評価値が閾値未満の場合に、画像ベクトルと透かしベクトルを線形結合することで２種類の新たな線形結合ベクトルを取得する。
埋め込み部８では、生成された２種類の線形結合ベクトルを用いて、画像データ入力部１から入力された画像データを修正して電子透かしを埋め込み、合成画像データ出力部９で、電子透かし画像を合成した画像を出力する。
【００２４】
以上のように構成された処理構成図について、図２に示すフローチャートを用いてその動作を説明する。
【００２５】
第１に画像データ入力部１、透かし画像データ入力部３に、それぞれ電子透かしを埋め込むＭ×Ｎ画素の画像データ、認証情報として埋め込むＭ'×Ｎ'画素の透かし画像データを読み出しておく（Ｓ１）。ここで、Ｍ'＝Ｍ／６、Ｎ'＝Ｎ／６である（演算子／は商の整数部を表す）。
【００２６】
次に、読み出した画像データをウェーブレット変換して得られた変換係数を用いて画像ベクトルｖ１を取得する（Ｓ２〜Ｓ３）。具体的な手順は、以下に示すとおりである。
【００２７】
まず、画像データを２×２画素単位でウェーブレット変換する。画像に対するウェーブレット変換は、画像信号に対して１次元ローパスフィルタおよび１次元ハイパスフィルタをそれぞれ水平方向、垂直方向の順に走査させて実現する。これにより、画像は４つの多重解像度成分に分割される（図３）。図３において、ＬＬは低周波成分、ＬＨは垂直方向の高周波成分、ＨＬは水平方向の高周波成分、ＨＨは斜め方向の高周波成分に対応する。なお、逆変換はウェーブレット変換後の変換係数に対して、１次元ローパスフィルタおよび１次元ハイパスフィルタをそれぞれ垂直方向、水平方向の順に走査させて実現する。これにより、原画像と同じ解像度の復元画像を得ることができる。
【００２８】
次に、得られた変換係数のうち、ＬＬ成分のみを用いたＬＬ成分画像を取得し（Ｓ２）、このＬＬ成分画像を３×３画素のブロックに分割し、左上のブロックから、水平方向にｍ番目（０≦ｍ＜Ｍ／２）、垂直方向にｎ番目（０≦ｎ＜Ｎ／２）の３×３画素のブロックの中心画素（座標（３ｍ＋１、３ｎ＋１））を第（ｍ＋ｎ×Ｍ'）成分とする画像ベクトルｖ１を取得する（Ｓ３）。
【００２９】
次に、透かし画像データ入力部３に入力された透かし画像データの輝度値を取得し、座標（ｍ'、ｎ'）の輝度値を第（ｍ'＋ｎ'×Ｍ'）成分とする透かしベクトルｖ２を生成する（Ｓ４）。
【００３０】
次に、ステップＳ２〜Ｓ４で得られた画像ベクトルｖ１と透かしベクトルｖ２の独立性を評価する（Ｓ５）。なお、評価関数は、式２を元に以下に示すように定義する。
【００３１】
Ｆ（ｖ１、ｖ２）＝ΣΣＰij（ｖ１、ｖ２）ｌｏｇ2Ｐij（ｖ１、ｖ２）
−ΣＰi（ｖ１）ｌｏｇ2Ｐi（ｖ１）
−ΣＰi（ｖ２）ｌｏｇ2Ｐi（ｖ２）         （式７）
ここで、確率Ｐij（ｖ１、ｖ２）は、画像ベクトルｖ１と透かしベクトルｖ２の各成分値の組み合わせがｉとｊの確率を表す。また、確率Ｐi（ｖ１）、確率Ｐi（ｖ２）は、画像ベクトルｖ１の成分値、透かしベクトルｖ２の成分値がそれぞれｉである確率を表す。
【００３２】
次に、得られた評価値を閾値と比較し(Ｓ６)、評価値が閾値以上の場合、透かしベクトルｖ２を修正する(Ｓ７)。
【００３３】
ステップＳ５からステップＳ７の処理は、評価値が閾値未満になるまで繰り返す。具体的には以下のとおりである。
【００３４】
まず、Ｋ回目の処理におけるベクトルｖ２の修正は、ベクトルｖ２の各成分のうち、式８により定まる第ｋ成分（０≦ｋ＜Ｍ'×Ｎ'）のみとし、修正値ｖ２k'は式９で定義する。
【００３５】
ｋ＝（Ｋ／（２×ｖ＋１））％（Ｍ'×Ｎ'）                      （式８）
ｖ２k'＝ｖ２kORG＋（（Ｋ−１）％（２×ｖ＋１））−ｖ           （式９）
ここで、ｖ２kORGはステップＳ４で取得した透かしベクトルｖ２の第ｋ成分、ｖはベクトルｖ２の要素を修正幅の上限値であり、演算子％は剰余を求める演算子を表す。
【００３６】
次に、修正値ｖ２k'ベクトルｖ２を第ｋ成分とした場合の評価値を算出し、評価値が算出済最小評価値以上の場合は、ベクトルｖ２の第ｋ成分を評価値算出前の値に戻し、算出済最小評価値より小さい場合は、ベクトルｖ２の第ｋ成分を修正値ｖ２k'、 算出済最小評価値を算出した評価値にそれぞれ置き換える。
【００３７】
これらの処理で、算出済最小評価値が閾値未満になった時点で、ステップ５からステップ７の処理を終了し、画像ベクトルｖ１と修正後の透かしベクトルｖ２を線形結合した２種類のベクトルｖ３とベクトルｖ４を生成する（Ｓ８）。その際のベクトルｖ３とベクトルｖ４の第ｋ成分は、ベクトルｖ１とベクトルｖ２の第ｋ成分ｖ１k、ｖ２kを用いて、以下のように設定する。
【００３８】
ｖ３k＝（１＋α）×ｖ１k−β×ｖ２k    （式１０）
ｖ４k＝（１−α）×ｖ１k＋β×ｖ２k    （式１１）
ここで、αは埋め込み強度、βは画質の劣化を抑えるためのパラメータである。
【００３９】
最後に、ベクトルｖ３とベクトルｖ４を用いて画像データを修正する。その手順は、以下のとおりである。
【００４０】
まず、ＬＬ成分画像の座標（３ｍ＋１、３ｎ＋１）の値をベクトルｖ３の第（ｍ＋ｎ×Ｍ'）成分の値と置き換える(Ｓ９)。次に、ベクトルｖ４の第（ｍ＋ｎ×Ｍ'）成分の値とＬＬ成分画像の座標（３ｍ＋１、３ｎ＋１）の近傍８画素の平均値の差を、近傍８画素に加算する(Ｓ１０)。次に、修正後のＬＬ画像データをウェーブレット変換後のＬＬ成分と置き換え、２×２画素ごとに逆ウェーブレット変換する(Ｓ１１)。最後に、取得した合成画像データを出力する(Ｓ１２)。
次に、認証情報判定装置または、認証情報判定手段を実現するためのプログラムの処理例について説明する。
【００４１】
図４は本発明の認証情報判定装置または認証情報判定手段を実行させるためのプログラムの処理構成図を示し、合成画像データ入力部１１では、電子透かしが合成された合成画像データを取り込み、混合ベクトル取得部１２では、合成画像データ入力部１１で取り込まれた合成画像データから２種類の混合ベクトルを取得する。
ベクトル分離部１３では、混合ベクトル取得部１２で取得された２種類の混合ベクトルを独立成分分析して、２種類の互いに独立したベクトルを分離取得する。ベクトル正規化部１４では、独立成分分析で得られたベクトル要素の大きさの任意性を解決するために、ベクトル分離部１３で取得した２種類の互いに独立したベクトルを正規化し、画像データ再構築部１５では、正規化した２種類の互いに独立したベクトルからそれぞれ画像データを再構成する。
透かし画像選択部１６では、合成画像と比較することにより、再構成された２種類の画像データから透かし画像を選択し、認証情報判定部１７では、選択した透かし画像データが認証情報であるか否かを認証情報判定用データ入力部１８から入力されたデータを用いて判定する。
【００４２】
以上のように構成された処理構成図について、図５に示すフローチャートを用いてその動作を説明する。
まず、合成画像データ入力部１１に、透かし画像が合成されたＭ×Ｎ画素の合成画像データを読み出しておく（Ｓ１０１）。次に、合成画像データの輝度成分を２×２画素単位にウェーブレット変換し、得られた変換係数のうち、ＬＬ成分を取得してＬＬ成分画像を構成する（Ｓ１０２）。このＬＬ成分画像を３×３画素のブロックに分割した後に、３×３画素のブロックの中心画素（座標（３ｍ＋１、３ｎ＋１））を第（ｍ＋ｎ×Ｍ'）成分とする画像ベクトルｗ１を取得する（Ｓ１０３）。
次に、座標（３ｍ＋１、３ｎ＋１）の近傍８画素の平均値を第（ｍ＋ｎ×Ｍ'）成分とする画像ベクトルｗ２を取得し（Ｓ１０４）、画像ベクトルｗ１と画像ベクトルｗ２を独立成分分析して、２種類の互いに独立なベクトルｘ１とベクトルｘ２を取得する(Ｓ１０５) 。独立成分分析のアルゴリズムは、どのようなものであってもよい（例えば、甘利俊一・村田昇編著「独立成分分析―多変量データ解析の新しい方法―」サイエンス社（２００２年１１月）参照）。
独立成分分析により得られたベクトルｘ１とベクトルｘ２には、要素の大きさの任意性があるため、この問題を解決するため、ＬＬ成分画像の輝度分布をもとにｘ１とｘ２をそれぞれ正規化してベクトルｙ１とベクトルｙ２を取得する(Ｓ１０６)。具体的には、正規化の方法は式１２に示すとおりである。
【００４３】
ｙａ＝（２５４×（ｘａ−ＭＩＮａ））／（ＭＡＸａ−ＭＩＮａ）＋１  （式１２）
ここで、ａ＝１、２であり、ＭＩＮａ、ＭＡＸａはそれぞれ、ベクトルｘａの要素のうち最小値と最大値を表す。
そして、得られたベクトルｙ１とベクトルｙ２の第（ｍ＋ｎ×Ｍ'）成分をそれぞれ座標（ｍ、ｎ）の輝度値とする２種類のＭ'×Ｎ'画素の画像データＩ１と画像データＩ２を再構築する(Ｓ１０７)。
次に、画像データＩ１、画像データＩ２、およびＬＬ成分画像データを表示し、比較を行ない、ＬＬ成分画像とは異なる画像データを透かし画像データとして選択する（Ｓ１０８）。
【００４４】
最後に、選択した透かし画像データと認証情報画像データを並べて表示して、選択した透かし画像データが認証情報か否かを判定する(Ｓ１０９)。
以上のように本発明の実施の形態によれば、画像データと透かし画像からえられるベクトルが統計的に互いに独立であるように修正した後に線形結合して合成することにより、視覚的に知覚されず、且つ、合成された画像データから独立成分分析により透かし画像データを分離できるように画像データに埋め込むことができる。
更に、合成画像データから２種類のベクトルｗ１とｗ２を取得した後は、透かし画像の抽出を一般的なブラインド信号源分離問題に帰することができ、電子透かし埋め込み手順の逆を辿ることなく、一般的な独立成分分析の手法により、２種類のベクトルを分離するためのパラメータ情報を一切必要とせずに電子透かしの抽出が行なうことができる。
更に、電子透かしを合成した後に圧縮処理やフィルタリング、幾何学的改変が加えられた場合でも、改変による画素値の変化ベクトルを独立成分分析により、画像ベクトルや透かし画像ベクトルから分離することができる。
実験の結果では、９６０×９６０画素（Ｍ＝Ｎ＝９６０）、２５６階調の濃淡画像に対し、α＝０．０２５、β＝０．０５として透かし画像データを埋め込んだ結果、視覚的に画質の劣化を知覚することはできなかった。また、透かし画像データを合成した合成画像データに対し、ノイズ付加、またはＪＰＥＧ圧縮、または部分切り取りをした画像データからも透かしベクトルを抽出することができた。
【００４５】
なお、本実施の形態では、画像をウェーブレット変換した後のＬＬ成分係数に対して電子透かしを合成する例で説明したが、合成するのはＬＬ成分でなくてもよく、ウェーブレット変換を施すブロックサイズ、電子透かしを合成する処理のブロックサイズともに任意の大きさでよい。また、電子透かしを合成するのは、ウェーブレット変換の変換係数以外に、画像データの画素値に直接合成したり、離散コサイン変換等、ウェーブレット変換以外の変換係数に合成したりしても構わない。更に、独立性の評価関数、合成に用いるベクトルの取得方法、ベクトルの合成方法も本実施の形態に示したもの以外の方法でもよく、透かし画像データの選択、認証情報の判定は、画像を表示して人間が選択、判定を行なう方法以外に、人手を介せず、すべて自動的に判定させる方法でも、一方を人間が判定し、もう一方を自動的に判定させる方法を用いても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明にかかる互いに独立なベクトルを線形結合することで、デジタルデータに認証情報データを埋め込む電子透かし合成装置、またはコンピュータに互いに独立なベクトルを線形結合することで、デジタルデータに認証情報データを埋め込む手段を実行させるためのプログラム、及び独立成分分析を用いた電子透かし抽出に基づく認証情報判定装置、またはコンピュータに認証情報判定手段を実行させるためのプログラムは、統計的独立性を評価し、デジタルデータから生成されるデジタルデータベクトルまたは認証情報データから生成される電子透かしデータベクトルを修正することにより、統計的に独立な前記デジタルデータベクトルと前記電子透かしベクトルを線形結合により混合させて視覚的に知覚されないように、且つ、混合されたベクトルから独立成分分析により電子透かしデータが分離できるようにデジタルデータに埋め込むことができ、また、電子透かし埋め込み手順の逆を辿ることなく、ベクトル分離のためのパラメータ情報を一切必要とせずに、一般的な独立成分分析の手法により電子透かしの抽出が行なえ、電子透かしデータの埋め込み及び抽出に用いるパラメータ情報が流出するのを防止でき、どのように電子透かしが合成されているかを推定して電子透かしを取り除かれ、不正に利用される可能性を低下させることができ、更に、電子透かしを合成した後に、デジタルデータに圧縮処理やフィルタリング、幾何学的改変等の処理が加えられても、独立成分分析により、改変による変化ベクトルを分離でき、分離した電子透かしデータの信頼性を高めることができ、画像やオーディオなどのデジタルコンテンツに電子透かしを合成する電子透かし埋め込み装置またはコンピュータに電子透かし埋め込み手段を実行させるプログラム、及び合成されたデジタルコンテンツから埋め込まれた電子透かしを抽出し、認証情報を判定する電子透かし抽出装置またはコンピュータに電子透かし抽出手段を実行させるためのプログラム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の電子透かし埋め込み方法の処理構成図
【図２】本発明の電子透かし埋め込み方法の処理を示すフローチャート
【図３】ウェーブレット変換係数の説明図
【図４】本発明の電子透かし抽出方法の処理構成図
【図５】本発明の電子透かし抽出方法の処理を示すフローチャート
【符号の説明】
【００４８】
１    画像データ入力部
２    画像ベクトル生成部
３    透かし画像データ入力部
４    透かしベクトル生成部
５    独立性評価部
６    透かしベクトル修正部
７    線形結合ベクトル生成部
８    埋め込み部
９    合成画像データ出力部
１１    合成画像データ入力部
１２    混合ベクトル取得部
１３    ベクトル分離部
１４    ベクトル正規化部
１５    画像データ再構築部
１６    透かし画像選択部
１７    認証情報判定部
１８    認証情報判定用データ入力部
【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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