(57)【要約】【課題】  前処理装置により生成した画像データが改ざんされたことを後処理装置により検出する画像改ざん検出システムを提供する。【解決手段】  前処理装置では、前処理空間周波数領域変換手段２が空間領域の画像を空間周波数領域の画像へ変換し、誤り検出可能符号データ生成手段３が当該画像の全体或いは一部を除く残りの部分を用いて誤り検出可能な符号を生成し、誤り検出可能符号データ付加手段４が当該符号を当該画像に付加し、空間領域変換手段５が当該画像を空間領域の画像へ変換する。後処理装置では、後処理空間周波数領域変換手段が当該空間領域の画像を空間周波数領域の画像へ変換し、誤り検出可能符号データ検出手段が当該画像に付加された誤り検出可能な符号を検出し、画像データ改ざん有無検出手段が当該符号を用いて当該画像に誤りがあるか否かを検出する。【選択図】  図１
2005198158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前処理装置により生成した画像データが改ざんされたことを後処理装置により検出する画像改ざん検出システムであって、
前処理装置は、空間領域の画像データを空間周波数領域の画像データへ変換する前処理空間周波数領域変換手段と、
前処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データの全体或いは一部を除く残りの部分を用いて誤り検出可能な符号データを生成する誤り検出可能符号データ生成手段と、
誤り検出可能符号データ生成手段により生成された誤り検出可能な符号データを前処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データに付加する誤り検出可能符号データ付加手段と、
誤り検出可能符号データ付加手段により誤り検出可能な符号データが付加された画像データを空間領域の画像データへ変換する空間領域変換手段と、を備え、
後処理装置は、前処理装置により生成された誤り検出可能な符号データが付加された空間領域の画像データを空間周波数領域の画像データへ変換する後処理空間周波数領域変換手段と、
後処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データに付加された誤り検出可能な符号データを検出する誤り検出可能符号データ検出手段と、
誤り検出可能符号データ検出手段により検出された誤り検出可能な符号データを用いて後処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データに誤りがあるか否かを検出することで当該画像データが改ざんされたか否かを検出する画像データ改ざん有無検出手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像改ざん検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の画像改ざん検出システムにおいて、
前処理装置の誤り検出可能符号データ生成手段は、前処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データの一部を除く残りの部分を用いて誤り検出可能な符号データを生成し、
前処理装置の誤り検出可能符号データ付加手段は、誤り検出可能符号データ生成手段により生成された誤り検出可能な符号データを前処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データの当該一部のデータに加算する或いは当該一部のデータと置換する、
ことを特徴とする画像改ざん検出システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の画像改ざん検出システムにおいて、
画像データは、複数のフレームの画像データから構成される動画像データであり、
前処理装置の誤り検出可能符号データ生成手段及び誤り検出可能符号データ付加手段は、各フレームの画像データを複数のブロックに分割した態様で処理を行い、
また、前処理装置の誤り検出可能符号データ付加手段は、誤り検出可能符号データ生成手段により生成された誤り検出可能な符号データを、前処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データに対して、フレーム毎に異なる位置に付加する、
ことを特徴とする画像改ざん検出システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像改ざん検出システムにおいて、
後処理装置は、誤り検出可能符号データ検出手段により検出された誤り検出可能な符号データを用いて後処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データに含まれる誤りを訂正する画像データ誤り訂正手段を備えた、
ことを特徴とする画像改ざん検出システム。
【請求項５】
前処理装置により生成した画像データが改ざんされたことを後処理装置により検出する画像改ざん検出システムであって、
前処理装置は、空間領域の画像データについて誤り検出可能な符号データで置換する一部のデータと残りの部分のデータとを識別する前処理画像データ部分識別手段と、
前処理画像データ部分識別手段により識別された当該残りの部分のデータを用いて誤り検出可能な符号データを生成する誤り検出可能符号データ生成手段と、
誤り検出可能符号データ生成手段により生成された誤り検出可能な符号データを前処理画像データ部分識別手段により識別された当該一部のデータと置換する誤り検出可能符号データ置換手段と、を備え、
後処理装置は、前処理装置により生成された誤り検出可能な符号データが付加された空間領域の画像データについて誤り検出可能な符号データが置換された一部のデータと残りの部分のデータとを識別する後処理画像データ部分識別手段と、
後処理画像データ部分識別手段により識別された当該一部のデータから特定される誤り検出可能な符号データを用いて、後処理画像データ部分識別手段により識別された当該残りの部分のデータに誤りがあるか否かを検出することで当該空間領域の画像データが改ざんされたか否かを検出する画像データ改ざん有無検出手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像改ざん検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、制作された画像に改ざんが加えられたか否かを検出する画像改ざん検出システムに関し、特に、画像の改ざんを効果的に検出する画像改ざん検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、静止画像や動画像が重要な証拠写真として用いられる場合が多い。例えば、銀行などの自動支払い機や一般店舗内の監視カメラにおける犯罪者の特定や、Ｘ線写真などの医療画像による医療診断への適用などが挙げられる。一方で、画像処理のデジタル化に伴い、何ら原画像から画質劣化を生じさせないで、原画像を意図的に修正、改ざんすることが可能になってきている。このため、与えられた画像が原画像であるのか、或いは、手を加えられた画像であるのかを識別できることが、画像を証拠として採用するか否かの判断に際して、極めて重要となる（例えば、特許文献１〜２参照。）。
【０００３】
原画像に手を加えることを事前に阻止する従来技術として、暗号技術がある。暗号技術では、原画像に鍵をかけ、その鍵を所有している人しか原画像を解読することができないようにする。しかしながら、何らかの不正な手段で鍵を盗んで原画像を解読してしまえば、その後に原画像を改ざんすることは容易に可能であり、これでは本質的な対策にはならない。また、原画像を見るために常に鍵を要することは、使い勝手上で不便をきたす。
また、原画像に手を加えられたか否かを事後に検出（検知）する従来技術として、画像データのフォーマットを定めて、あらかじめ原画像の特徴を記述した何らかの情報を例えばヘッダとして画像データに付加しておく技術がある。しかしながら、改ざん前に画像データとヘッダとを何らかの装置で分離できてしまうと、原画像の改ざんに合わせてヘッダも改ざんすることで改ざんの検出を不能にすることが可能であり、これでは本質的な対策にはならない。
また、原画像の特徴を記述する情報として、例えば、Ｈａｓｈ関数により得られるＨａｓｈ値を用いる例があるが（例えば、特許文献１参照。）、Ｈａｓｈ関数は複雑な演算を必要とするため、動画像に対してリアルタイムでＨａｓｈ値を得ることが困難な場合もある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８９４３５号公報
【特許文献２】特開２００２−２７１６０９号公報
【非特許文献１】江藤、金子監修、「誤り訂正符号とその応用」、オーム社発行
【非特許文献２】松井甲子雄、映像情報メディア学会誌、２０００年４月号、ｐ．５６５−５６６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、従来では、画像の改ざんを検出するための効果的なシステムの開発が強く望まれていた。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、画像に改ざんが加えられたか否かを効果的に検出することができる画像改ざん検出システムを提供することを目的とする。
更に具体的には、本発明では、例えば、原画像の特徴を記述した情報が画像のどこかに付加されているか否かが第三者により画像を見ただけでは知覚できず、且つ、画像が改ざんされた後においてもあらかじめ付加されていた特徴情報が消失しないで残存しており、且つ、意図的に付加情報を書き替えることが困難であるような画像改ざん検出システムを実現する。また、具体的には、本発明では、例えば、動画像についても、リアルタイムで容易に得られるような原画像の特徴を記述する情報を用いて、画像の改ざんを検出することを実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像改ざん検出システムでは、次のような構成により、前処理装置により生成した画像データが改ざんされたことを、後処理装置により検出する。
すなわち、前処理装置では、前処理空間周波数領域変換手段が、空間領域の画像データを空間周波数領域の画像データへ変換する。誤り検出可能符号データ生成手段が、前処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データの全体或いは一部を除く残りの部分を用いて、誤り検出可能な符号データを生成する。誤り検出可能符号データ付加手段が、誤り検出可能符号データ生成手段により生成された誤り検出可能な符号データを、前処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データに付加する。空間領域変換手段が、誤り検出可能符号データ付加手段により誤り検出可能な符号データが付加された画像データを、空間領域の画像データへ変換する。
【０００７】
また、後処理装置では、後処理空間周波数領域変換手段が、前処理装置により生成された誤り検出可能な符号データが付加された空間領域の画像データを、空間周波数領域の画像データへ変換する。誤り検出可能符号データ検出手段が、後処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データに付加された誤り検出可能な符号データを検出する。画像データ改ざん有無検出手段が、誤り検出可能符号データ検出手段により検出された誤り検出可能な符号データを用いて、後処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データに誤りがあるか否かを検出することで、当該画像データが改ざんされたか否かを検出する。
【０００８】
従って、誤り検出可能な符号データが空間周波数領域において付加された空間領域の画像データが前処理装置により生成され、当該空間領域の画像データが改ざんされた場合には、当該空間領域の画像データが改ざんされたことが後処理装置により検出されるため、誤り検出可能な符号データを例えば電子透かし情報のように画像データに付加することにより、画像に改ざんが加えられたか否かを効果的に検出することができる。
具体的には、例えば、原画像の特徴を記述した情報が画像のどこかに付加されているか否かが第三者により画像を見ただけでは知覚できず、且つ、画像が改ざんされた後においてもあらかじめ付加されていた特徴情報が消失しないで残存しており、且つ、意図的に付加情報を書き替えることが困難であるような画像改ざん検出を実現することができる。また、具体的には、例えば、動画像についても、リアルタイムで容易に得られるような原画像の特徴を記述する情報を用いて、画像の改ざんを検出することができる。
【０００９】
ここで、処理対象となる画像データとしては、種々なものが用いられてもよく、例えば、静止画像データが用いられてもよく、或いは、動画像データが用いられてもよい。
また、空間領域の画像データとしては、例えば、Ｘ−Ｙ直交座標平面上の画像データが用いられ、また、空間周波数領域の画像データとしては、例えば、（Ｘ方向への空間周波数−Ｙ方向への空間周波数）直交座標平面上の画像データが用いられる。なお、文字Ｘ、Ｙは、説明の便宜上で用いたものであり、特に限定は無く、他の文字が用いられてもよい。
【００１０】
また、空間周波数領域の画像データの全体を用いて誤り検出可能な符号データを生成する態様や、空間周波数領域の画像データの一部を除く残りの部分を用いて誤り検出可能な符号データを生成する態様としては、種々な態様が用いられてもよく、例えば、空間周波数領域の画像データを構成する所定の単位領域毎にそれぞれ誤り検出可能な符号データを生成するような態様が用いられてもよく、或いは、空間周波数領域の画像データの全体をまとめて誤り検出可能な符号データを生成するような態様が用いられてもよい。
また、それぞれの誤り検出可能な符号データを生成するために用いられる画像データ部分としては、種々な部分が用いられてもよい。
【００１１】
また、誤り検出可能な符号データとしては、種々な符号データが用いられてもよく、例えば、誤り検出符号のデータを用いることができる。なお、一般に、誤り検出符号のデータは、誤り訂正能力も有しており、誤り訂正符号のデータとして利用することも可能である。
また、誤り検出可能な符号データを空間周波数領域の画像データに付加する態様としては、種々な態様が用いられてもよく、例えば、当該画像データの一部に誤り検出可能な符号データを加算して当該加算結果を当該一部のデータとする態様や、或いは、当該画像データの一部を誤り検出可能な符号データへ置き換える態様などを用いることができる。
【００１２】
また、後処理装置において空間周波数領域の画像データに付加された誤り検出可能な符号データを検出する仕方としては、例えば電子透かし技術に関して一般的に知られているような種々な仕方が用いられてもよく、例えば、当該画像データを解析して検出する仕方や、或いは、前処理装置などから誤り検出可能な符号データの付加状態に関する情報を受けて当該情報に基づいて検出する仕方などを用いることができる。
また、後処理装置では、通常、空間周波数領域の画像データに誤りがあることが検出された場合には当該画像データが改ざんされたことを検出し、空間周波数領域の画像データに誤りが無いことが検出された場合には当該画像データが改ざんされていないことを検出する。
【００１３】
なお、前処理装置と後処理装置とは、例えば、別体で構成されてもよく、或いは、一体で構成されてもよい。
また、前処理装置や後処理装置としては、種々な装置或いはシステムなどとして構成されてもよく、例えば、前処理装置及び後処理装置を別体或いは一体で画像処理装置として構成することや、前処理装置を有線或いは無線の送信装置として構成して後処理装置を有線或いは無線の受信装置として構成することや、前処理装置の機能及び後処理装置の機能の両方を有した有線或いは無線の通信装置を構成することなどができる。
【００１４】
本発明に係る画像改ざん検出システムでは、一構成例として、次のような構成とした。
すなわち、前処理装置の誤り検出可能符号データ生成手段は、前処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データの一部を除く残りの部分を用いて、誤り検出可能な符号データを生成する。また、前処理装置の誤り検出可能符号データ付加手段は、誤り検出可能符号データ生成手段により生成された誤り検出可能な符号データを、前処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データの当該一部のデータに加算する或いは当該一部のデータと置換する。
【００１５】
従って、空間周波数領域の画像データの一部に対して、当該一部を除く残りの部分を用いて生成された誤り検出可能な符号データを付加することにより、当該画像データの全体として良好な誤り検出を行うことができる。例えば、画像データの一部に対して、当該一部を除く残りの部分（例えば、大部分）から生成した誤り検出可能な符号データを付加する場合に、画像データの一部及び当該一部を除く残りの部分から全ての画像データが形成されることにより、画像データの全てを無駄なく誤り検出に使用することが実現される。
ここで、誤り検出可能な符号データを加算或いは置換により付加する空間周波数領域の画像データの一部や、当該一部を除く残りの部分としては、それぞれ種々な部分が用いられてもよく、例えば、当該一部として高周波数の成分を用いて、当該一部を除く残りの部分として他の全ての成分（低周波数の成分、或いは、比較的に低周波数であるとみなされる成分）を用いるようなことができる。
【００１６】
本発明に係る画像改ざん検出システムでは、一構成例として、次のような構成とした。
すなわち、画像データは、複数のフレームの画像データから構成される動画像データである。
また、前処理装置の誤り検出可能符号データ生成手段及び誤り検出可能符号データ付加手段は、各フレームの画像データを複数のブロックに分割した態様で、処理を行う。
また、前処理装置の誤り検出可能符号データ付加手段は、誤り検出可能符号データ生成手段により生成された誤り検出可能な符号データを、前処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データに対して、フレーム毎に異なる位置に付加する。
【００１７】
従って、各フレームの画像データを複数のブロックに分割して、誤り検出可能な符号データの生成処理や、誤り検出可能な符号データの付加処理を行うことにより、比較的小さいブロック単位での誤り検出を実現することができる。
また、誤り検出可能な符号データを、フレーム毎に、画像データ中の異なる位置（成分）に付加することにより、例えば、画像データに付加される誤り検出可能な符号データを目立たなくさせることや、第三者により解読されてしまうことを防止することができる。
【００１８】
ここで、各フレームの画像データを複数のブロックに分割する態様や、複数のブロックに関して誤り検出可能な符号データを生成する態様や、複数のブロックに関して誤り検出可能な符号データを付加する態様としては、それぞれ、種々な態様が用いられてもよい。
また、誤り検出可能な符号データをフレーム毎に異なる位置に付加する態様としては、種々な態様が用いられてもよく、例えば、誤り検出可能な符号データが付加される位置が、所定の数のフレームの周期で繰り返されるようなパターンを用いることができる。
【００１９】
本発明に係る画像改ざん検出システムでは、一構成例として、後処理装置では、画像データ誤り訂正手段が、誤り検出可能符号データ検出手段により検出された誤り検出可能な符号データを用いて、後処理空間周波数領域変換手段により変換された空間周波数領域の画像データに含まれる誤りを訂正する。
従って、誤り検出可能であって誤り訂正能力を有する符号データを用いて、改ざんや伝送誤りや記録誤りなどによって画像データに発生した誤りを訂正することができる。
【００２０】
ここから、空間周波数領域での処理に代わって、空間領域での処理について述べる。
上記目的を達成するため、本発明に係る画像改ざん検出システムでは、次のような構成により、前処理装置により生成した画像データが改ざんされたことを、後処理装置により検出する。
すなわち、前処理装置では、前処理画像データ部分識別手段が、空間領域の画像データについて、誤り検出可能な符号データで置換する一部のデータと、残りの部分のデータとを識別する。誤り検出可能符号データ生成手段が、前処理画像データ部分識別手段により識別された当該残りの部分のデータを用いて、誤り検出可能な符号データを生成する。誤り検出可能符号データ置換手段が、誤り検出可能符号データ生成手段により生成された誤り検出可能な符号データを、前処理画像データ部分識別手段により識別された当該一部のデータと置換する。
【００２１】
また、後処理装置では、後処理画像データ部分識別手段が、前処理装置により生成された誤り検出可能な符号データが付加された空間領域の画像データについて、誤り検出可能な符号データが置換された一部のデータと、残りの部分のデータとを識別する。画像データ改ざん有無検出手段が、後処理画像データ部分識別手段により識別された当該一部のデータから特定される誤り検出可能な符号データを用いて、後処理画像データ部分識別手段により識別された当該残りの部分のデータに誤りがあるか否かを検出することで、当該空間領域の画像データが改ざんされたか否かを検出する。
【００２２】
従って、空間領域の画像データの一部のデータを、当該一部を除く残りの部分のデータを用いて生成される誤り検出可能な符号データへ置換して、誤り検出可能な符号データが付加された画像データが前処理装置により生成され、当該画像データが改ざんされた場合には、当該画像データに含まれる誤り検出可能な符号データを用いて当該改ざんが後処理装置により検出されるため、誤り検出可能な符号データを例えば電子透かし情報のように画像データに付加することにより、画像に改ざんが加えられたか否かを効果的に検出することができる。
【００２３】
ここで、空間領域の画像データについて、誤り検出可能な符号データで置換する（或いは、置換された）一部のデータと、残りの部分のデータとを識別する仕方としては、種々な仕方が用いられてもよく、例えば、あらかじめ当該一部と当該残りの部分とが設定されていて、当該設定の内容に基づいて識別するような仕方を用いることができる。
また、空間領域の画像データについて、誤り検出可能な符号データで置換する一部のデータと、残りの部分のデータとしては、それぞれ種々な部分のデータが用いられてもよく、例えば、当該一部のデータとして当該画像データを構成する所定の画素データの最下位ビットのデータを用いることができる。
また、空間領域の画像データについて誤り検出可能な符号データで置換する一部を除いた残りの部分のデータを用いて誤り検出可能な符号データを生成する態様としては、種々な態様が用いられてもよい。
【００２４】
また、空間領域の画像データに対して誤り検出可能な符号データを付加する構成についても、空間周波数領域の画像データに対して誤り検出可能な符号データを付加する構成について述べたのと同様な構成を適用することが可能である。例えば、誤り検出可能な符号データを画像データに付加する態様として誤り検出可能な符号データと画像のデータとを加算する態様を用いることや、画像データとして動画像データを用いることや、１フレームの画像データを複数のブロックに分割して処理することや、フレーム毎に画像データ中の異なる位置に誤り検出可能な符号データを付加することや、誤り検出可能な符号データを用いて誤り訂正することなどが可能である。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、空間周波数領域での処理について、本発明に係る画像改ざん検出システムによると、前処理装置では、空間領域の画像データを空間周波数領域の画像データへ変換し、当該変換された空間周波数領域の画像データの全体或いは一部を除く残りの部分を用いて誤り検出可能な符号データを生成し、当該生成された誤り検出可能な符号データを前記変換された空間周波数領域の画像データに付加し、当該誤り検出可能な符号データが付加された画像データを空間領域の画像データへ変換し、後処理装置では、前処理装置により生成された誤り検出可能な符号データが付加された空間領域の画像データを空間周波数領域の画像データへ変換し、当該変換された空間周波数領域の画像データに付加された誤り検出可能な符号データを検出し、当該検出された誤り検出可能な符号データを用いて前記変換された空間周波数領域の画像データに誤りがあるか否かを検出することで当該画像データが改ざんされたか否かを検出することにより、前処理装置により生成した画像データが改ざんされたことを後処理装置により検出するようにしたため、誤り検出可能な符号データを例えば電子透かし情報のように画像データに付加することにより、画像に改ざんが加えられたか否かを効果的に検出することができる。
【００２６】
また、空間領域での処理について、本発明に係る画像改ざん検出システムによると、前処理装置では、空間領域の画像データについて誤り検出可能な符号データで置換する一部のデータと残りの部分のデータとを識別し、当該識別された当該残りの部分のデータを用いて誤り検出可能な符号データを生成し、当該生成された誤り検出可能な符号データを当該識別された当該一部のデータと置換し、後処理装置では、前処理装置により生成された誤り検出可能な符号データが付加された空間領域の画像データについて誤り検出可能な符号データが置換された一部のデータと残りの部分のデータとを識別し、当該識別された当該一部のデータから特定される誤り検出可能な符号データを用いて当該識別された当該残りの部分のデータに誤りがあるか否かを検出することで当該空間領域の画像データが改ざんされたか否かを検出することにより、前処理装置により生成した画像データが改ざんされたことを後処理装置により検出するようにしたため、誤り検出可能な符号データを例えば電子透かし情報のように画像データに付加することにより、画像に改ざんが加えられたか否かを効果的に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
本実施例に係る画像改ざん検出システムでは、原画像の特徴を記述する情報（特徴情報）として誤り検出符号を用い（例えば、非特許文献１参照。）、且つ、当該特徴情報を原画像へ付加する技術として電子透かし技術を用いる（例えば、非特許文献２参照。）。
【００２８】
まず、電子透かし技術について詳しく説明する。
例えば、非特許文献２には、電子透かしの代表的な手法が示されている。
図６（Ａ）〜（Ｄ）に示される電子透かしの概念的な様子の一例を参照して、電子透かしの代表的な手法を説明する。
（１）図６（Ａ）に示されるように、空間位置（例えば、Ｘ−Ｙ直交座標平面上）の画像を縦、横２画素ずつの、合計４画素よりなるブロックに分割する。ここで、図示されるように、これら４画素の振幅をＩ００、Ｉ１０、Ｉ０１、Ｉ１１とする。なお、Ｉｍｎについて、Ｉに付加した２つの添字ｍ、ｎのうち、ｍは図６（Ａ）、（Ｄ）における水平方向の場所（左から右へと数値が大きくなる）を表しており、ｎは垂直方向の場所（上から下へと数値が大きくなる）を表している。
【００２９】
（２）これら４画素の振幅を、式１〜式４に従って、４つの空間周波数（例えば、Ｘ方向への空間周波数−Ｙ方向への空間周波数）の成分ｗ００、ｗ１０、ｗ０１、ｗ１１へ変換する。当該変換により得られる空間周波数の画像は、図６（Ｂ）のように示される。なお、ｗｍｎについて、ｗに付加した２つの添字ｍ、ｎのうち、ｍは図６（Ｂ）、（Ｃ）における水平方向の場所（左から右へと数値が大きくなる）を表しており、ｎは垂直方向の場所（上から下へと数値が大きくなる）を表している。
【００３０】
【数１】
2005198158.tif 000003
【００３１】
【数２】
2005198158.tif 000004
【００３２】
【数３】
2005198158.tif 000005
【００３３】
【数４】
2005198158.tif 000006
【００３４】
なお、これら４つの空間周波数成分ｗ００、ｗ１０、ｗ０１、ｗ１１から４つの空間位置成分Ｉ００、Ｉ１０、Ｉ０１、Ｉ１１への逆変換は、式５〜式８により実現される。
【００３５】
【数５】
2005198158.tif 000007
【００３６】
【数６】
2005198158.tif 000008
【００３７】
【数７】
2005198158.tif 000009
【００３８】
【数８】
2005198158.tif 000010
【００３９】
ここで、図６（Ｂ）に示される４画素よりなるブロックに対して、例えば、１ビットの透かし情報を加えるとする。また、情報の振幅としては、“０”値の情報に対しては振幅０であり、“１”値の情報に対しては振幅ｂであるとする。また、透かし情報は空間周波数のどの成分にも加え得るが、ここでは、透かし効果が大きい成分ｗ１１に加えるとする。
なお、非特許文献２に示されるように、例えば、ｗ０１には振幅ａを加えてｗ１０には振幅ｃを加えるなどというように、振幅ｂとは別に振幅ａ、ｃを加えて合計３ビットの透かし情報を埋め込むことも可能ではあるが、ここでは説明を簡易化するためにｗ１１にのみ振幅ｂを加える場合を示す。
（３）すなわち、透かし情報が“１”である場合には、図６（Ｃ）に示されるように、本来の空間周波数ｗ１１は式９のように変形する。
【００４０】
【数９】
2005198158.tif 000011
【００４１】
（４）式９に示される（ｗ１１＋ｂ）とｗ００、ｗ１０、ｗ０１を用いて、図６（Ｄ）に示されるように、画素の振幅へ逆変換すると、式１０〜式１３に示されるように変換される。
【００４２】
【数１０】
2005198158.tif 000012
【００４３】
【数１１】
2005198158.tif 000013
【００４４】
【数１２】
2005198158.tif 000014
【００４５】
【数１３】
2005198158.tif 000015
【００４６】
すなわち、透かし情報が“０”である場合には本来の画素の値が完全に復元されるが、透かし情報が“１”である場合には、４画素にｂの成分が分散される。且つ、垂直、水平方向ともに、隣接画素間で逆極性になっているため、ｂの振幅が小さい限り、原画像への妨害としては検出できにくい。つまり、第三者には気付かないように、ｂが透かし情報として、画像に埋め込まれていることになる。
一方、ｗ１１成分に透かし情報が埋め込まれているかもしれないことを知っている当事者にとっては、図６（Ｄ）に示されるように得られた画像の４画素の値から、式１４の計算をすると、（ｗ１１＋ｂ）が得られる。そして、本来において画像が有するｗ１１の値に対して、式１５のように設定しておけば、ｂの存在を識別することができる。
【００４７】
【数１４】
2005198158.tif 000016
【００４８】
【数１５】
2005198158.tif 000017
【００４９】
実際には、いかなる場合においてもｗ１１＜ｂを満足するようにｂの値を設定しようとすると、ｂが大きくなって、透かし情報の存在が画像を見ただけで分かってしまうようなこともある。このため、なるべくｂを小さく設定する手法として、いくつかのブロックに同一の情報ｂを埋め込んで、ブロック毎の識別結果の多数決をとることなどによりｂの存在を判定する手法がある。
また、透かし情報を原画像内に満遍なく埋め込まず、透かし情報として見え難い、画像の輪郭部に重点的に埋め込む技術もある。また、上記では静止画像についての例を示したが、動画像は連続して変化する静止画像の集団であると解釈できるので、静止画像と同一の手法を動画像に適用することもできる。動画像においては、画像内の動きのある部分に透かし情報を重点的に埋め込むことが効果的であることが知られている。
【００５０】
また、空間位置における画素の値を空間周波数の値へ変換する手法は、一般に直交変換と呼ばれ、例えば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）や、或いは、離散コサイン変換（ＤＣＴ）や、Ｗａｖｅｌｅｔ変換などが用いられる。
また、上記の例では、垂直、水平２画素ずつの４画素を１つのブロックの単位にした場合を示したが、ＪＰＥＧやＭＰＥＧなどの画像データ圧縮に多用されるＤＣＴでは、垂直、水平８画素ずつの６４画素を１つのブロックにする例も多い。ＪＰＥＧやＭＰＥＧでは、画像データ圧縮手法の一つとしてＤＣＴを用いることから、透かし情報の埋め込みのためにわざわざＤＣＴを施さなくとも、既存のＤＣＴを利用して透かし情報を埋め込むことができる。
【００５１】
次に、誤り検出符号について詳しく説明する。
誤り検出符号とは、Ａワード（或いは、ビット）の原データに対して、Ｂワード（或いは、ビット）の誤り検出符号を生成して、合計（Ａ＋Ｂ）ワード（或いは、ビット）の中に発生した誤りの有無を検出するものである（例えば、非特許文献１参照。）。
一例として、８ビットのデータに２ビットの誤り検出符号を付加して、全体で１０ビットのデータとする場合を考える。
この場合、１０ビットで表現できる１０２４種類の値の中から、８ビットで表現できる２５６種類の値のみを使用することから、残りの７６８種類の値はデータとして本来は存在し得ない。この性質を利用すると、１０ビットの中に２ビットの誤りが発生しても確実に検出することができる。
【００５２】
なお、具体的な誤り検出符号としては、様々な種類があるが、画像のように画素（ワード）の概念が明確なシステムに対しては、ワード単位の処理に適するリードソロモン符号が多用されている。例えば、画像のデジタル記録であるＶＴＲ（Video Tape Recorder）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などが好例である。
ここで、従来の誤り検出符号の適用例においては、誤りの発生原因がランダム雑音などであり、少量の誤りが発生する確率が高く、多量の誤りが同時に発生する確率は低かった。これに対して、本実施例のように、画像の改ざんを符号誤りとして解釈するときには、極端な場合には全画素のデータが誤る場合も想定しなければならないが、本実施例は、このような場合についても効果を発揮することができる。
【００５３】
また、上記のように、８ビットに付加した２ビットの誤り検出符号では、１０ビット中の２ビットの誤りを検出することができるが、同一の符号により１０ビット中に発生する１ビットの誤り（つまり、検出可能な誤りの１／２の誤り）を訂正することができることが知られている。このように、誤り検出と誤り訂正は、本質的には同一の原理に基づいており、符号が有する機能を誤り検出に用いるか、或いは誤り訂正に用いるかは、上記のような画像記録の例では、再生画像の処理方法に依存する。
このため、本実施例では、誤り検出符号（誤り検出機能を有する符号）と称して説明を行うが、誤り訂正符号（誤り訂正機能を有する符号）と称しても、同義或いは同様な機能を含むものである。
また、このような誤り検出符号の生成および誤りの検出、訂正などの動作については、高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ：High-Definition TeleVision）などのように高速の動画像に対してもリアルタイムで実現する技術が、上記したＶＴＲやＤＶＤにおいて確立されている。
【実施例１】
【００５４】
本発明の第１実施例に係る画像改ざん検出システムを説明する。
本例の画像改ざん検出システムは、画像に誤り検出符号から成る電子透かし情報を加える前処理装置と、誤り検出符号から成る電子透かし情報が加えられた画像から元の画像を再生する後処理装置から構成されている。前処理装置と後処理装置とは、一体化されていてもよく、或いは、別体とされていてもよい。例えば、前処理装置により処理した画像を記録媒体に記録しておいて後処理装置により当該画像を当該記録媒体から読み出すことや、前処理装置により処理した画像を後処理装置へ伝送することなどができる。
図１には、本例の前処理装置の構成例を示してある。なお、本例では、説明を簡易化するために、まずは白黒の静止画像をカメラ１で撮影する場合を例として説明する。
本例の前処理装置は、画像ａ１を撮像するカメラ１と、空間位置の画像における画素の振幅の成分（Ｉ成分）を空間周波数の成分（ｗ成分）へ変換する空間周波数変換器２と、誤り検出符号を生成する誤り検出符号器３と、符号を加算する加算器４と、空間周波数の成分（ｗ成分）を空間位置の画像における画素の振幅の成分（Ｉ成分）へ変換する空間周波数逆変換器５を備えている。
【００５５】
本例の前処理装置により行われる動作の一例を示す。
画像ａ１がカメラ１により撮影され、カメラ１に内蔵されたＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換器が用いられて当該画像がデジタル値としてカメラ１から出力される。例えば、水平方向にＭ画素、垂直方向にＮ画素に標本化され、且つ、各標本点の画素としては振幅がＫビットで２進符号化されたデジタル原画像データａ２（例えば、図６（Ａ）に示されるような画像）となる。これらの｛（Ｍ×Ｎ）画素×Ｋ｝ビットの画像データは、空間周波数変換器２によりＩ成分からｗ成分へ変換される（例えば、図６（Ｂ）に示されるような画像）。
ｗ成分は、例えば、ｗ００、ｗ１０、ｗ０１より成る低周波成分ａ３と、ｗ１１よりなる高周波成分ａ４から構成される。低周波成分ａ３は誤り検出符号器３に入力され、誤り検出符号器３では当該低周波成分ａ３に基づいて誤り検出符号ａ５が生成される。誤り検出符号ａ５は加算器４により高周波成分ａ４と加算されて、当該加算結果及び低周波成分ａ３が空間周波数逆変換器５に入力される（例えば、図６（Ｃ）に示されるような画像）。空間周波数逆変換器５では、当該加算結果と低周波成分ａ３から、誤り検出符号ａ５が原画像データａ２の中に電子透かしとして挿入された電子透かし付き画像ａ６が生成される（例えば、図６（Ｄ）に示されるような画像）。
【００５６】
なお、電子透かし付き画像ａ６を見ても、上述した電子透かし技術の効果により、そこに電子透かしとして誤り検出符号が挿入されているかどうかは、第三者には認識することができず、単なる原画像として見えるだけである。
電子透かし付き画像ａ６は、以後は、例えば、蓄積装置に保存され、或いは、伝送装置で伝送されるなどする。
また、蓄積や伝送の間に、故意に、電子透かし付き画像ａ６に改ざんが加えられる場合がある。ここで、改ざんとしては、原画像の一部を削除する或いは別の新たな画像へ置換する、拡大縮小する、回転するなどの空間構造的な改ざんや、或いは、画像をぼかすような空間周波数的な改ざんや、画像を白つぶれ、黒つぶれにするなどの振幅的な改ざんなどが考えられる。これらのいかなる改ざんも、（Ｍ×Ｎ）画素から成る原画像の全ての、或いは、その中のいずれかの画素の周波数成分に振幅変化をもたらす。すなわち、原画像データａ２を構成する周波数成分に符号誤りが生じた場合と同一の現象をもたらす。
【００５７】
図２には、本例の後処理装置の構成例を示してある。本例の後処理装置では、上記のような本例の電子透かし付き画像ａ６の性質を利用している。
本例の後処理装置は、空間位置の画像における画素の振幅の成分（Ｉ成分）を空間周波数の成分（ｗ成分）へ変換する空間周波数変換器１１と、誤り検出符号ｂ４を識別する識別器１２と、誤り検出復号を行う誤り検出復号器１３を備えている。
本例の後処理装置により行われる動作の一例を示す。
原画像データａ２から改ざんされた可能性のある受信画像データｂ１が、空間周波数変換器１１により再度Ｉ成分からｗ成分へ変換されて、高周波成分ｂ２と低周波成分ｂ３に分離される。高周波成分ｂ２には、本来の画像の高周波成分ｗのほかに、誤り検出符号が含まれており、つまり、本来の画像の高周波成分ｗと誤り検出符号との和となっている。
識別器１２は、画像データの高周波成分ｂ２から誤り検出符号ｂ４を識別する。ここで、改ざんがなければ、低周波成分ｂ３と誤り検出符号ｂ４は、原画像の低周波成分ａ３と誤り検出符号ａ５に一致しているが、改ざんがあれば、符号誤りと等価な何らかの変化が生じている。
低周波成分ｂ３と誤り検出符号ｂ４は誤り検出復号器１３に入力され、誤り検出復号器１３では受信画像データｂ１に誤り、すなわち、改ざんがあったかどうかを示す検出結果（改ざん検出結果）ｂ５を出力する。
【００５８】
図３（Ａ）〜（Ｃ）には、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示される数値とは異なる態様として、より現実的なブロックの数値例を示してある。
本例では、図３（Ａ）に示されるように水平６４０画素、垂直４８０画素で１フレームとなる画像を例にとる。これを水平１０分割、垂直１５分割し、水平６４画素、垂直３２画素より成る誤り検出ブロックとする。誤り検出ブロックに含まれる２０４８画素（ワード）に対して、８ワードの誤り検出符号を生成する。
次に、図３（Ｂ）に示されるように、誤り検出ブロックを水平４分割、垂直２分割した、１６画素四方の中間ブロックを考える。この１中間ブロックあたりに１ワードの誤り検出符号を挿入する。
更に、図３（Ｃ）に示されるように、中間ブロックを水平２分割、垂直２分割すると、水平８画素、垂直８画素の基礎ブロックが得られる。
ここで、画素を８ビットとし、すなわち、誤り検出符号の１ワードも８ビットとすると、１基礎ブロックあたりに２ビットの誤り検出符号を挿入すればよい。
【００５９】
図6（Ａ）〜（Ｄ）に示される電子透かしの原理例では、２画素四方の基礎ブロックに対して空間周波数成分ｗ１１に１ビットを挿入したが、本例では、８画素四方の基礎ブロックに対して２ビットを挿入する。このために、例えば、２ビットを挿入する空間周波数成分としてｗ７７、ｗ６６を選ぶこととし、これらを高周波成分ａ４として扱う。同時に、例えば、ｗ７７、ｗ６６以外の全ての成分を低周波成分ａ３として扱う。
なお、確実に誤り検出符号を識別するために、あらかじめ画像のｗ７７、ｗ６６の成分を除去してしまって、誤り検出符号ａ５のみをｗ７７、ｗ６６の成分とみなすような構成とすることも可能である。ただし、この構成では、ｗ７７、ｗ６６の成分の除去に伴い、ある程度の原画像の劣化が生じる。
【００６０】
上記のように、本例では、１誤り検出ブロックに含まれる３２個の基礎ブロック内の３２組のｗ７７、ｗ６６を用いて、６４ビット、すなわち８ワードの誤り検出符号ａ５を挿入することができる。
そして、後処理では、上記した前処理とは逆に、１誤り検出ブロックから８ワードの誤り検出符号ｂ４を抽出し、当該誤り検出符号ｂ４を用いて１誤り検出ブロックの２０４８画素中に符号誤りが存在するかどうかを周波数領域で判定する。本例では、画像の１フレームは１５０の誤り検出ブロックよりなるが、このうち１ブロックでも誤りを含んでいれば、この画像は改ざんされていると判定する。この判定のためには、例えば、これら１５０種の誤り検出結果の和（ＯＲ）を取ればよい。
本例では、８ワードの誤り検出符号を用いたため、１誤り検出ブロックの２０４８画素中にある任意の３２基礎ブロックまでの改ざんを確実に検出することができる。また、３２基礎ブロック以上の改ざんについては、改ざんした結果が誤りのない符号に一致して当該改ざんを見落とす可能性もあるが、この見落としの確率は、２の８乗すなわち２５６分の１（＝１／２５６）であり、更に、画面内で改ざんが１誤り検出ブロックの範囲内を越える場合もあり、改ざん結果の和（ＯＲ）をとることで、この見落としの確率は更に低下する。
【００６１】
なお、画像中の電子透かしの知覚されにくさ、電子透かしとして埋め込まれた誤り検出符号の抽出の確実さ、改ざんがあった場合における検出見落としの低さなどは、相互にトレードオフの関係にあり、いずれを重視するかによって、上記のパラメータには種々の組み合わせがあり得る。
また、本例では、白黒の静止画像を例にしたが、同一の構成や動作を動画像に適用することもできる。また、カラー画像の場合には、カラー信号を構成する輝度信号と２つの色差信号のうちで、例えば、輝度信号に電子透かし情報を埋め込む態様が効果的である。
また、本例では、例えば、電子透かし情報を埋め込む画素位置を、隣接フレーム間でずらすことにより、電子透かし情報を見えにくくすることができる。また、このようにすると、電子透かし情報の埋め込みアルゴリズムを第三者により見破られにくいといった効果も得られる。例えば、電子透かし情報を埋め込む空間周波数成分をｗ７７、ｗ６６の成分に固定することなく、次のフレームはｗ７７、ｗ７６の成分、その次のフレームはｗ７７、ｗ６７の成分などというように、高周波成分ａ４の中で任意の２つの成分を周期的に選択して電子透かし情報の埋め込みの対象とするような構成としてもよい。
【００６２】
なお、図１に示される本例の画像改ざん検出システムの前処理装置では、空間周波数変換器２の機能により前処理空間周波数領域変換手段が構成されており、誤り検出符号器３の機能により誤り検出可能符号データ生成手段が構成されており、加算器４の機能により誤り検出可能符号データ付加手段が構成されており、空間周波数逆変換器５の機能により空間領域変換手段が構成されている。
また、図２に示される本例の画像改ざん検出システムの後処理装置では、空間周波数変換器１１の機能により後処理空間周波数領域変換手段が構成されており、識別器１２の機能により誤り検出可能符号データ検出手段が構成されており、誤り検出復号器１３の機能により画像データ改ざん有無検出手段が構成されている。
【実施例２】
【００６３】
本発明の第２実施例に係る画像改ざん検出システムを説明する。
上記した第１実施例では、画像の周波数領域に電子透かし情報を埋め込んだが、本例では、他の構成例として、画素の振幅を表す最下位のビットを電子透かし情報へ置き換える構成例を示す。
例えば、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示される場合では、図３（Ｂ）に示される１６画素四方の中間ブロックに１ワード（本例では、８ビット）の誤り検出情報を埋め込むことから、図３（Ｃ）に示される８画素四方の基本ブロックの６４画素のうち、特定の２画素の最下位ビットを誤り検出符号の２ビットへ置き換える。
【００６４】
一例として、画素の振幅であるＩ００とＩ０４の中の最下位ビットを置き換えの対象とする。この程度の置き換えをしても、画像中の電子透かし情報を検出することはできない。つまり、６４画素中の６２画素については１ワード中の８ビット全てを用いて画像を表現しており、残りの２画素のみが上位の７ビットで表現しているため、当該２画素中の最下位ビットの消失に伴う画像の劣化はわずかであり、また、当該２画素中の最下位ビットが画像と無関係な電子透かし情報となっても、それによる雑音の発生もわずかである。
なお、電子透かし情報の埋め込みに用いる２画素の６４画素中における位置を、最初のフレームでＩ００、Ｉ０４とし、次のフレームでＩ１０、Ｉ１４とし、その次のフレームでＩ２０、Ｉ２４とし、３２フレーム目でＩ７３、Ｉ７７とするように、フレーム毎にずらして、３２フレーム周期で元の位置Ｉ００、Ｉ０４に戻るようにすると、更に電子透かし情報を検出しにくくすることができる。具体的には、最初のフレームから３２フレームまで順に、（Ｉ００、Ｉ０４）、（Ｉ１０、Ｉ１４）、（Ｉ２０、Ｉ２４）、・・・、（Ｉ７０、Ｉ７４）、（Ｉ０１、Ｉ０５）、（Ｉ１１、Ｉ１５）、・・・、（Ｉ０２、Ｉ０６）、（Ｉ１２、Ｉ１６）、・・・、（Ｉ０３、Ｉ０７）、・・・、（Ｉ７３、Ｉ７７）となって、次に、新たな最初のフレームにおいて（Ｉ００、Ｉ０４）に戻るような順を用いることができる。
【００６５】
図４及び図５を参照して、本例の画像改ざん検出システムを構成する前処理装置及び後処理装置について説明する。
なお、本例では、上記した第１実施例の場合と異なる点について詳しく説明し、同様な点については説明を省略或いは簡略化する。
また、本例では、上記した第１実施例の図１及び図２に示した構成部分と同様な構成部分については、同一の符号を付して示す。
図４には、本例の前処理装置の構成例を示してある。
本例の前処理装置は、カメラ１と、画像中において電子透かし情報を挿入する位置を検出（分別）する透かし挿入位置検出器２１と、誤り検出符号器３と、スイッチ２２を備えている。
【００６６】
本例の前処理装置により行われる動作の一例を示す。
画像ａ１を撮影するカメラ１により得られるデジタルの原画像データａ２は、透かし挿入位置検出器２１により、電子透かし情報を挿入する位置のビット（本例では、基本ブロック中の所定の２画素の最下位ビット）ｃ２と、その他のビット（電子透かし情報の挿入位置ではないビット）ｃ１に分離される。誤り検出符号器３では、当該その他のビットｃ１を用いて、誤り検出符号ｃ３が生成される。本例では、誤り検出ブロックの２０４８画素に対して、８画素分の誤り検出符号ｃ３が得られる。誤り検出符号ｃ３は、スイッチ２２のオンオフにより、電子透かし情報の挿入位置の画像ビットと置き換えられる。当該置き換えられた誤り検出符号ｃ３のビット（一部の下位のビット）と、電子透かし情報の挿入位置ではない画像ビット（全部の上位のビット及び残りの下位のビット）を合わせた全ビットが、電子透かし情報が埋め込まれた画像（電子透かし付き画像）ｃ４となる。
【００６７】
図５には、本例の後処理装置の構成例を示してある。
本例の後処理装置は、画像中において電子透かし情報を挿入する位置を検出（分別）する透かし挿入位置検出器３１と、誤り検出復号器１３を備えている。
本例の後処理装置により行われる動作の一例を示す。
改ざんされたかもしれない画像（受信画像データ）ｄ１は、電子透かし情報が埋め込まれている位置を検出する透かし挿入位置検出器３１により、電子透かし情報の挿入位置ではないビットｄ２と電子透かし情報の挿入位置であるビット（本例では、誤り検出符号のビット）ｄ３に分離される。誤り検出復号器１３では、当該電子透かし情報の挿入位置であるビットｄ３を誤り検出符号とみなして、当該電子透かし情報の挿入位置ではないビットｄ２中の符号誤りを検出し、当該検出結果を改ざん検出結果ｄ４として出力する。
【００６８】
本例では、例えば、電子透かし情報を埋め込む画素位置を、３２フレームで一巡するように隣接フレーム間でずらすことにより、電子透かし情報を見えにくくすることができる。また、このようにすると、電子透かし情報の埋め込みアルゴリズムを第三者により見破られにくいといった効果も得られる。
なお、本例の構成では、上記した第１実施例の図１及び図２に示される構成と比べて、画像の空間周波数への変換及び空間周波数からの逆変換がないために簡単な構成となるという利点はあるが、例えば、電子透かし情報の挿入位置さえわかれば、改ざんしても検出できないようにする加工が比較的容易に為される可能性もある。また、細部についてみると、上記した第１実施例の図１及び図２に示される構成では、誤り検出符号ａ５のビットが０である場合には、電子透かし情報のある画像は完全に原画像に一致するが、本例の構成では、誤り検出符号ｃ３の値にかかわらず、誤り検出符号ｃ３が挿入される位置の最下位ビットは失われてしまうため、電子透かし情報のある画像は原画像と比べてわずかながらの画質劣化を有する。
【００６９】
また、図３に示される場合では、画像の１フレームを複数の中間ブロックに分割した後に複数の基礎ブロックに分割して、各基礎ブロック毎に誤り検出符号を生成しているが、誤り検出符号を生成するのに用いる画像領域としては種々なものが用いられてもよく、一例として、画像の１フレームの全画素を対象として、１つの誤り検出符号を生成するような構成とすることも可能である。この構成では、本例のようにブロック毎の改ざん結果の和（ＯＲ）により全体の改ざんの有無を判定することの代わりに、１つの誤り検出符号による誤り検出結果が、画像全体の改ざん検出結果に対応する。
【００７０】
なお、図４に示される本例の画像改ざん検出システムの前処理装置では、透かし挿入位置検出器２１の機能により前処理画像データ部分識別手段が構成されており、誤り検出符号器３の機能により誤り検出可能符号データ生成手段が構成されており、スイッチ２２の機能により誤り検出可能符号データ置換手段が構成されている。
また、図５に示される本例の画像改ざん検出システムの後処理装置では、透かし挿入位置検出器３１の機能により後処理画像データ部分識別手段が構成されており、誤り検出復号器１３の機能により画像データ改ざん有無検出手段が構成されている。
【実施例３】
【００７１】
本発明の第３実施例に係る画像改ざん検出システムを説明する。
上述のように、誤り検出符号と誤り訂正符号とは、本質的には同一の原理に基づく符号である。上記した第１実施例や上記した第２実施例に示されるような画像改ざん検出システムにおいては、画像の「改ざん」すなわち画像の「誤り」を検出することが最重要である。しかしながら、例えば、図３に示される場合には、１誤り検出ブロックの２０４８画素中にある１６基礎ブロックまでの改ざんであれば、これを訂正することも可能である。
このように、画像改ざん検出システムにおいて、画像の「改ざん」を検出するだけではなく、改ざんされた画像を自動的に元の画像へ訂正することも、用途によっては利点となり得る。例えば、意図的に為された大幅な改ざん以外の、小幅な改ざんや、或いは、画像の伝送や保存時に発生した小量の符号誤りなどを、このような訂正処理により訂正することが可能である。
【００７２】
そこで、本例では、上記した第１実施例の図１及び図２に示される構成や、上記した第２実施例の図４及び図５に示される構成において、更に、後処理装置では、受信画像データが改ざんされた画像（誤りが発生した画像も含む）のデータであった場合には、当該画像に挿入された誤り検出符号による誤り訂正能力の範囲内で、当該画像の改ざん（誤り）を訂正する誤り訂正機能を備えた。具体的には、一例として、図２や図５に示される後処理装置において、誤り検出復号器１３を誤り訂正復号器へ変更した構成を用いることができ、この場合、当該誤り訂正復号器からの出力としては、「改ざん検出結果」及び「改ざん訂正後の画像」といった２系統のうちの一方又は両方を出力することができる。
なお、本例では、図２や図５に示される後処理装置に備えられる誤り訂正復号器の機能により、画像データ誤り訂正手段が構成される。
【００７３】
以上の実施例（第１実施例〜第３実施例）に示されるように、本発明の一実施例に係る画像改ざん検出システムでは、例えば、デジタル化された画像の空間領域（例えば、図６（Ａ）に示されるような領域）或いは空間周波数領域（例えば、図６（Ｂ）に示されるような領域）において、当該領域に含まれる大部分の情報に対して誤り検出機能を有する符号（誤り検出符号）を形成して、当該領域に含まれる残りの一部の情報と置き換える或いは残りの一部の情報に重畳することにより、当該誤り検出機能を有する符号を原画像へ電子透かし情報として埋め込み、これにより、当該埋め込まれた誤り検出機能を有する符号を用いて符号誤りが検出された場合には、画像に改ざんがあったことを検出する。
【００７４】
また、本発明の一実施例に係る画像改ざん検出システムでは、例えば、デジタル化された画像を複数の空間ブロックに分割して、それぞれの空間ブロック毎の空間領域或いは空間周波数領域において、当該領域に含まれる大部分の情報に対して誤り検出機能を有する符号を形成して、当該領域に含まれる残りの一部の情報と置き換える或いは残りの一部の情報に重畳することにより、当該誤り検出機能を有する符号を原画像へ電子透かし情報として埋め込み、これにより、当該埋め込まれた誤り検出機能を有する符号を用いて前記した複数の空間ブロックのうちの少なくとも１つのブロックで符号誤りが検出された場合には、画像に改ざんがあったことを検出する。
【００７５】
また、本発明の一実施例に係る画像改ざん検出システムでは、例えば、デジタル化された動画像の空間領域或いは空間周波数領域において、当該領域に含まれる大部分の情報に対して誤り検出機能を有する符号を形成して、当該領域に含まれる残りの一部の情報と置き換える或いは残りの一部の情報に重畳することにより、当該誤り検出機能を有する符号を原画像へ電子透かし情報として埋め込み、これにより、当該埋め込まれた誤り検出機能を有する符号を用いて符号誤りが検出された場合には、画像に改ざんがあったことを検出する。また、好ましい構成例として、当該誤り検出機能を有する符号を埋め込む空間領域或いは空間周波数領域の位置（成分）を、隣接フレーム毎に異ならせる。
【００７６】
また、本発明の一実施例に係る画像改ざん検出システムでは、例えば、デジタル化された画像の空間領域或いは空間周波数領域において、当該領域に含まれる大部分の情報に対して誤り検出機能を有する符号を形成して、当該領域に含まれる残りの一部の情報と置き換える或いは残りの一部の情報に重畳することにより、当該誤り検出機能を有する符号を原画像へ電子透かし情報として埋め込み、これにより、当該埋め込まれた誤り検出機能を有する符号を用いて符号誤りが検出された場合には、画像に改ざんがあったことを検出し、これとともに、当該画像中の当該改ざんを訂正する。
【００７７】
従って、本発明の実施例に係る画像改ざん検出システムでは、画像の状態の変化を検出するための誤り検出符号を電子透かし情報として画像に埋め込むことにより、誤り検出符号の存在を第三者に知られることなく、画像の改ざんを検出することができる。
具体的には、例えば、原画像の特徴を記述した情報（本例では、誤り検出符号）が画像のどこかに付加されているか否かが第三者により画像を見ただけでは知覚できず、且つ、画像が改ざんされた後においてもあらかじめ付加されていた特徴情報（本例では、誤り検出を行うための誤り検出符号を含む全体の情報）が消失しないで残存しており、且つ、意図的に付加情報（本例では、誤り検出を行うための誤り検出符号を含む全体の情報）を書き替えることが困難であるような画像改ざん検出システムを実現することができる。また、具体的には、例えば、動画像についても、リアルタイムで容易に得られるような原画像の特徴を記述する情報（本例では、誤り検出符号）を用いて、画像の改ざんを検出することを実現することができる。
【００７８】
このように、本発明の実施例に係る画像改ざん検出システムでは、画像の改ざんの判定基準として誤り検出符号を用いて、当該誤り検出符号を電子透かし情報として画像に付加している。また、誤り検出符号は、画像中の種々な成分から生成されてもよく、例えば、上記した第１実施例に示した場合には空間周波数が低周波数である成分から生成され、上記した第２実施例に示した場合には空間位置の画素の輝度値（振幅）の上位のビットなどから生成される。また、電子透かし情報の挿入の方法としては、種々な方法が用いられてもよく、例えば、上記した第１実施例に示した場合には空間周波数が高周波数である成分に電子透かし情報を付加しており、上記した第２実施例に示した場合には空間位置の画素の輝度値（振幅）の下位のビットとして付加している。また、例えば、画像を複数のブロックに分けて、各ブロック毎に誤り検出符号の生成や付加などを行うことが可能であり、また、連続する複数のフレームについてフレーム毎に誤り検出符号を付加する場所を変えるようなことが可能である。
【００７９】
また、本発明の実施例に係る画像改ざん検出システムでは、例えば、画像に挿入された誤り検出符号を用いて当該画像の誤りを検出することができるとともに、当該画像の誤りを訂正することも可能であり、具体的には、通信路により画像を伝送した場合に発生した誤りや、画像を記録した場合に発生した誤りなどを訂正することも可能である。
また、例えば、誤り検出符号と比べると、Ｈａｓｈ関数を用いた場合には複雑な計算が必要となり、一部の誤り（改ざん）に対してはＨａｓｈ関数より誤り検出符号の方が誤り検出性能が高いといった利点もある。
【００８０】
ここで、本発明に係る画像改ざん検出システムや前処理装置や後処理装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々な装置やシステムとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
なお、本実施例では、主として、画像の改ざんを検出或いは訂正する装置やシステムについて説明したが、同様な構成及び動作により、画像に発生した誤りを検出或いは訂正する装置やシステムを実施することも可能である。
【００８１】
また、本発明に係る画像改ざん検出システムや前処置装置や後処理装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Read Only Memory）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施例に係る画像改ざん検出システムの前処理装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る画像改ざん検出システムの後処理装置の構成例を示す図である。
【図３】誤り検出符号の画像への埋め込み処理の一例を説明するための図であり、（Ａ）は１フレームの画像の一例を示す図であり、（Ｂ）は中間ブロックの画像の一例を示す図であり、（Ｃ）は基礎ブロックの画像の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る画像改ざん検出システムの前処理装置の構成例を示す図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る画像改ざん検出システムの後処理装置の構成例を示す図である。
【図６】電子透かしの画像への埋め込み処理の一例を説明するための図であり、（Ａ）は空間位置の画像の一例を示す図であり、（Ｂ）は空間周波数の画像の一例を示す図であり、（Ｃ）は透かしが埋め込まれた空間周波数の画像の一例を示す図であり、（Ｄ）は透かしが埋め込まれた空間位置の画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１・・カメラ、  ２、１１・・空間周波数変換器、  ３・・誤り検出符号器、  ４・・加算器、  ５・・空間周波数逆変換器、  １２・・識別器、  １３・・誤り検出復号器、  ２１、３１・・透かし挿入位置検出器、  ２２・・スイッチ、  ａ１・・画像、  ａ２・・原画像データ、  ａ３、ｂ３・・低周波成分、  ａ４、ｂ２・・高周波成分、  ａ５、ｂ４、ｃ３・・誤り検出用符号、  ａ６、ｃ４・・電子透かし付き画像、  ｂ１、ｄ１・・受信画像データ、  ｂ５、ｄ４・・改ざん検出結果、  ｃ１、ｄ２・・挿入位置ではないビット、  ｃ２、ｄ３・・挿入位置のビット、
【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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