(57)【要約】 【課題】電子透かしで埋め込む情報の数が多くなっても、ひとつの埋め込みパターンを用意するだけで多数の電子透かしパターンを容易に生成できるようにすると共に、埋め込み情報を容易に検出すること。【解決手段】電子透かしパターン生成部４は、埋め込み情報格納部１０から送られてくる埋め込み情報に対応する位置情報で示される元パターン記憶部６内のランダムパターン上の領域を切り出して電子透かしパターンを生成し、これを元画像格納部１２から送られてくる画像データに埋め込む。これにより、電子透かしで埋め込む情報の数が多くなっても、ひとつの埋め込みパターンを用意するだけで多数の電子透かしパターンを容易に生成できるようにすると共に、埋め込み情報を容易に検出することができる。【選択図】図１  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込み情報に対応した電子透かしパターンをデータに埋め込む電子透かしパターン埋め込み装置であって、
前記電子透かしパターンを同一パターンの一部分として生成する電子透かしパターン生成手段を具備する、
ことを特徴とする電子透かしパターン埋め込み装置。
【請求項２】
前記電子透かしパターン生成手段は、前記生成する電子透かしパターンの前記同一パターン上の位置情報と前記埋め込み情報を対応付けることを特徴とする請求項１記載の電子透かしパターン埋め込み装置。
【請求項３】
前記生成する電子透かしパターンの前記同一パターン上の位置情報と前記埋め込み情報を対応付ける際に、前記位置情報の出現頻度が分散するように前記対応付けを行うことを特徴とする請求項２記載の電子透かしパターン埋め込み装置。
【請求項４】
前記埋め込み情報がｎビットである場合、これをｐ＋ｑ＝ｎとなるようにｐビットとｑビットに分け、さらに、Ｋ，Ｌを定数とした場合、前記位置情報の座標を（Ｋｐ，Ｌｑ）とすることを特徴とする請求項２記載の電子透かしパターン埋め込み装置。
【請求項５】
データに埋め込む電子透かしパターンを生成する電子透かしパターン生成方法であって、
前記電子透かしパターンを同一パターンの一部分として生成する、
ことを特徴とする電子透かしパターン生成方法。
【請求項６】
同一パターンの一部分から生成された電子透かしパターンが埋め込まれたデータから埋め込み情報を検出する電子透かしパターン検出装置であって、
前記データの本来の位置とのずれを取得する位置ずれ取得手段と、
前記データと前記パターンとの相関をとって前記データと前記同一パターンとの相関関係が最も高い前記パターン上の位置を検出する検出手段と、
前記取得された位置ずれ量により前記検出された位置を補正する補正手段と、
前記補正された位置に対応する埋め込み情報を決定する情報決定手段と、
を具備することを特徴とする電子透かしパターン検出装置。
【請求項７】
同一パターンの一部分から生成された電子透かしパターンが埋め込まれたデータから埋め込み情報を検出する電子透かしパターン検出装置であって、
前記データの本来の位置とのずれを取得する位置ずれ取得手段と、
前記取得された位置ずれ量により前記データの位置を補正する補正手段と、
前記補正されたデータと前記パターンとの相関をとって前記データと前記同一パターンとの相関関係が最も高い前記パターン上の位置を検出する検出手段と、
前記検出された位置に対応する埋め込み情報を決定する情報決定手段と、
を具備することを特徴とする電子透かしパターン検出装置。
【請求項８】
前記位置ずれ検出手段は前記データに予め挿入されたマークを検出し、この検出位置と本来の前記マークを挿入した位置との違いにより前記位置ずれ量を取得することを特徴とする請求項６または７記載の電子透かしパターン検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像や音楽などの様々なデータに電子透かし（Watermark）パターンを埋め込む電子透かしパターン埋め込み装置及び電子透かしパターン生成方法、並びに電子透かしパターンが埋め込まれたデータから埋め込みパターンを検出する電子透かしパターン検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットなどの通信ネットワークやデジタル衛星放送或いはＤＶＤ等の記録媒体を通して容易に且つ高品質の画像や音楽などのデジタルコンテンツ情報が手に入るようになってきた。それに伴い、所謂デジタル著作物についての不正な複製（コピー）による著作権の侵害が問題となっている。
【０００３】
そこで、デジタルコンテンツについての不正なコピーによる著作権侵害に対処するため、デジタルコンテンツに複製制御のための複製情報を付加し、コンテンツの記録再生時に複製制御情報を読み取り、読み取られた制御情報にしたがった処理を実行することにより不正なコピーを防止することが行われている。
【０００４】
このデジタルコンテンツに複製制御の方法のひとつとして、電子透かし処理技術がある。電子透かしは、通常のコンテンツ（画像データ又は音声データ）の再生状態では視覚あるいは知覚困難であり、電子透かしの検出、埋め込みは特定のアルゴリズムの実行、または特定のデバイスによる処理によってのみ可能となっている（例えば特許文献１参照）。この電子透かしによってコンテンツなどのデジタルデータに埋め込まれる情報としては、上述の複製制御情報に限らず、様々な情報の埋め込みが可能である。
【０００５】
電子透かしでｎ種類の情報を埋め込むための方法の一つとして、互いに無相関のｎ個の電子透かしパターンを用意し、いずれか１つのパターンを埋め込む方法がある。例えば、３種類の情報を埋め込む場合について図９を参照して説明する。ここではパターンＡ，Ｂ，Ｃと３つ用意し、それぞれに情報を対応付ける。例えば、パターンＡには「コピー可」、パターンＢには「コピー不可」、パターンＣには「１回コピー可」という情報を対応づけておけば、埋め込み時にパターンＡを埋め込んでおけば、検出時にはパターンＡのみが検出されるので「コピー可」という情報を読み取ることが出来る。
【０００６】
図１０に埋め込み手順を示す。ステップ１０１では埋め込みたい情報を決定する。ステップ１０２では先に決められた埋め込み情報に対応する埋め込みパターンを選択する。ステップ１０３では選択した埋め込みパターンを埋め込み対象データに埋め込む。
【０００７】
図１１に検出手順を示す。ステップ２０１ではまだ相関演算を行っていない電子透かしパターンを１つ選択する。ステップ２０２では先に選択した電子透かしパターンを用いて検出対象データに対して相関演算を行う。ステップ２０３では相関演算がすべての電子透かしパターンに対して終了していなければステップ２０１に戻り、終了していればステップ２０４に進む。ステップ２０４では得られた相関演算結果から埋め込まれていると判断できる電子透かしパターンがあれば、それに対応する情報を検出情報とし、そのような電子透かしパターンが無い場合は検出情報なしとする。
【特許文献１】特開２００２−３４４７２０号公報  （第１３−１４頁、第２２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記方法では埋め込む情報の数が多くなると以下の理由で実現が困難になる。たとえば１６ビットすなわち２16種類の情報を埋め込むためには２16個のパターンを用意する必要があり、これではパターンの作成に手間と時間がかかる。仮に２16個のパターンを用意して埋め込んだとしても、検出時には２16個のパターンについてそれぞれ相関をとって検出を試みなければならず、これに長時間かかるため、実用的でないことが分かる。
【０００９】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、電子透かしで埋め込む情報の数が多くなっても、ひとつの埋め込みパターンを用意するだけで多数の電子透かしパターンを容易に生成して埋め込むことができる電子透かしパターン埋め込み装置及び電子透かしパターン生成方法、並びに相関演算を１回行うだけで埋め込みパターンを容易に検出することができる電子透かしパターン検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するため、埋め込み情報に対応した電子透かしパターンをデータに埋め込む電子透かしパターン埋め込み装置であって、前記電子透かしパターンを同一パターンの一部分として生成する電子透かしパターン生成手段を具備することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、データに埋め込む電子透かしパターンを生成する電子透かしパターン生成方法であって、前記電子透かしパターンを同一パターンの一部分として生成することを特徴とする。
【００１２】
このように本発明では、埋め込み情報と１対１対応する位置情報を生成し、この位置情報で決定される範囲のパターンを共通のひとつのパターンから切り出して電子透かしパターンを生成し、これを画像や音楽などのデータに埋め込む。これにより、埋め込み情報が多ビットであっても対応する多数の電子透かしパターンを容易且つ短時間に生成することができる。
【００１３】
また、本発明は、同一パターンの一部分から生成された電子透かしパターンが埋め込まれたデータから埋め込み情報を検出する電子透かしパターン検出装置であって、前記データの本来の位置とのずれを取得する位置ずれ取得手段と、前記データと前記パターンとの相関をとって前記データと前記同一パターンとの相関関係が最も高い前記パターン上の位置を検出する検出手段と、前記取得された位置ずれ量により前記検出された位置を補正する補正手段と、前記補正された位置に対応する埋め込み情報を決定する情報決定手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、同一パターンの一部分から生成された電子透かしパターンが埋め込まれたデータから埋め込み情報を検出する電子透かしパターン検出装置であって、前記データの本来の位置とのずれを取得する位置ずれ取得手段と、前記取得された位置ずれ量により前記データの位置を補正する補正手段と、前記補正されたデータと前記パターンとの相関をとって前記データと前記同一パターンとの相関関係が最も高い前記パターン上の位置を検出する検出手段と、前記検出された位置に対応する埋め込み情報を決定する情報決定手段とを具備することを特徴とする。
【００１５】
このように本発明では、埋め込まれた電子透かしパターンが同一パターンの一部分から生成されたものであるため、電子透かしパターンが埋め込まれたデータと前記同一パターンとの相関を１回とるだけで、電子透かしパターンを検出でき、これに対応する埋め込み情報を検出することができる。また、位置ずれ補正を行うことにより、同一パターンから切り出される電子透かしパターンの領域を小さくでき、多ビット情報に対応するより多数の電子透かしパターンを生成することができ、しかも、この電子透かしパターンを用いた場合、その検出精度を損なうことを防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電子透かしパターンを同一パターンの一部分として生成することにより、電子透かしで埋め込む情報の数が多くなっても、ひとつの埋め込みパターンを用意するだけで多数の電子透かしパターンを容易に生成することができる。
また、電子透かしパターンが埋め込まれた画像や音楽データから埋め込まれた情報を検出する際に、電子透かしパターンが埋め込まれた画像や音楽データとひとつのパターンとの相関を１回取ればよいため、埋め込まれた情報を短時間且つ容易に検出することができる。
さらに、上記効果により電子透かしによる情報埋め込み技術を多ビット情報に適用して、多ビット情報を容易に画像や音楽データに電子透かしパターンとして埋め込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
電子透かしで埋め込む情報の数が多くなっても、ひとつの埋め込みパターンを用意するだけで多数の電子透かしパターンを容易に生成して埋め込むことができると共に、相関演算を１回行うだけで埋め込みパターンを容易に検出する目的を、電子透かしパターンを同一パターンの一部分として生成することによって実現した。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電子透かしパターン埋め込み装置を示したブロック図である。電子透かしパターン埋め込み装置５０は、基本的には、埋め込み対象画像データに電子透かしパターンを埋め込む電子透かしパターン埋め込み部２、電子透かしパターンを生成する電子透かしパターン生成部４、電子透かしパターンを生成する際の元となるひとつの大きなランダムパターン図形データ（以降ランダムパターンと称する）保持している元パターン記憶部６及び埋め込み情報とランダムパターン上の位置を対応付ける規則を保持しているパターン生成規則記憶部８とから成り、これに、埋め込み情報を格納する埋め込み情報格納部１０と電子透かしパターンが埋め込まれる対象の元画像データを格納する元画像格納部１２と電子透かしパターンを埋め込んだ画像を格納する処理画像格納部１４を備えている。但し、特許請求の範囲の電子透かしパターン生成手段は電子透かしパターン生成部４に相当する。
【００１９】
次に本実施の形態による１６ビットの埋め込み情報に対する埋め込みパターンの生成方法について図３のフローチャートを参照して説明する。埋め込み情報格納部１０に格納されている埋め込み情報は１６ビットの多ビット情報であるとする。また、元パターン記憶部６には図２に示すような大きなランダムパターンが保持されているものとする。
【００２０】
電子透かしパターン生成部４は、埋め込み情報に対して各埋め込みパターンを個別に生成するのではなく、図２に示した大きなランダムパターンから一部分を切り出すことで各埋め込みパターンを生成する。電子透かしパターン生成部４は埋め込み情報格納部１０から送られてくる埋め込むべき１６ビットのデータをパターン生成規則記憶部８から得られる情報に基づきランダムパターン上の座標に変換する。一例として１６ビットのデータを２つの８ビットデータｐ、ｑに分ける。したがって、ｐは０〜２8 −１（８ビットデータ）、ｑは０〜２8 −１（８ビットデータ）となる。但し、上記例では、１６ビットデータを８ピットと８ビットに分けたが、例えば７ビットと９ビットのように他の分け方をすることも可能である。
【００２１】
次に電子透かしパターン生成部４は、Ｋ・ｐとＬ・ｑの演算をして、座標（Ｋ・ｐ，Ｌ・ｑ）を求める（ステップＳ１）。但し、Ｋ，Ｌは定数である。このように決定される座標に相当する部分（図中、ｍ，ｎで囲まれた四角い領域）を元パターン記憶部６内の図２に示したランダムパターンから切り出し、このパターン１００を前記１６ビットの埋め込み情報を表す電子透かし埋め込みパターンとする（ステップＳ２）。
【００２２】
電子透かしパターン埋め込み部２は、上記のように生成された電子透かしパターンを元画像格納部１２から送られてきた画像データに埋め込む（ステップＳ３）。こうして電子透かしパターンが埋め込まれた画像データは処理画像格納部１４に送られて格納される。
【００２３】
本実施の形態によれば、多ビット情報に対応する電子透かしパターンを画像データに埋め込んで多数の情報を埋め込む際に、埋め込み情報に対応してひとつの大きなランダムパターンから電子透かしパターンを切り出して、これを埋め込みパターンとすることにより、多数の情報に１対１対応した多数の電子透かしパターンを個別に用意することなく容易に多数の情報に１対１対応した多数の電子透かしパターンを生成することができる。
【００２４】
また、図２から明らかなように本実施の形態では、Ｋ＜ｍ，Ｌ＜ｎであればパターンが重複して定義されるのでパターンに必要なデータサイズを従来方式より小さくすることができ、その分、ひとつの大きなランダムパターンからより多数の電子透かしパターンを切り出すことができる。例えば、従来方式のデータサイズをＳ１、本例のデータサイズをＳ２とするとＳ１＝ｍ×ｎ×２16で、Ｓ２＝（Ｋ×（２8 −１）＋ｍ）（Ｌ×（２8 −１）＋ｎ）である。たとえば、ｍ＝ｎ＝６４、Ｋ＝Ｌ＝４とするとＳ１／Ｓ２＝２２８であるから本例は従来方式に比べて１／２２８のデータサイズとすることができる。
【００２５】
また、上記した実施の形態では、座標に対応するデータをそのまま埋め込み情報としたが、図４に示すように別に対応規則を設けて情報を対応付けてもよい。たとえば１６ビット情報のうち００００ｈと０００１ｈの出現頻度が高い情報を埋め込む場合、００００ｈに対して８Ｆ７Ｄｈを対応付ける。これにより、００００ｈと０００１ｈに対応する電子透かしパターンのように、電子透かしパターンの切り出し位置が隣接する電子透かしパターンを用いる頻度をかえることにより、埋め込み情報検出の信頼性を上げることが出来る。
【００２６】
さらに、埋め込む情報がビット列ではなく意味づけ情報の場合でも図５に示すように対応付けを行うことで本実施の形態を適用することができる。これらの対応規則はパターン生成規則記憶部８に格納される。
【実施例２】
【００２７】
図６は本発明の第２の実施の形態に係る電子透かしパターン検出装置の構成を示したブロック図である。電子透かしパターン検出装置６０は、相関演算部３０、位置ずれ情報取得部３２、位置情報補正部３４、埋め込み情報決定部３６、パターン生成規則記憶部３７及び元パターン記憶部３８を有している。但し、特許請求の範囲の位置ずれ取得手段は位置ずれ情報取得部３２に相当し、検出手段は相関演算部３０に相当し、補正手段は位置情報補正部３４に相当し、情報決定手段は埋め込み情報決定部３６に相当する。
【００２８】
図１の装置により電子透かしパターンが埋め込まれた画像データから埋め込み情報を検出する検出動作について説明する。まず、位置情報の補正を行わない場合は図７に示したフローチャートにしたがった動作を行う。即ち、相関演算部３０は電子透かしパターンが埋め込まれた画像データ３００と元パターン記憶部３８内の図２に示したランダムパターンとの相関をとり（ステップＳ１１）。相関が最も高いランダムパターンの座標値（ｘ，ｙ）を求める。こうして求まった座標値（ｘ，ｙ）は位置情報補正部３４をスルーして埋め込み情報決定部３６に入力される。埋め込み情報決定部３６はパターン生成規則記憶部３７から得られる情報に基づき前記座標値を埋め込み情報に変換する。ここでは第１の実施の形態で埋め込まれているとすれば、座標値（ｘ，ｙ）に対してｘ／Ｋとｙ／Ｌの演算をし、小数点以下を四捨五入した整数値をそれぞれ８ビットデータｐ，ｑとし、これら２つの８ビットデータを合わせて１６ビットデータとすれば、この１６ビットデータが前記画像データに埋め込まれている情報であると決定する（ステップＳ１２）。
【００２９】
また、上記のように埋め込み情報を検出する際に、通常は若干の位置ずれが生じる。そこで、この位置ずれにより間違った電子透かしパターンが検出されて、それにより間違った埋め込み情報が検出されないように定数Ｋ，Ｌは検出対象信号に想定される位置ずれ量によって決定される。すなわち、電子透かしパターンが埋め込まれた画像データと図２に示したランダムパターンとの相関のピークは座標（Ｋ・ｐ，Ｌ・ｑ）に出るはずであるが、位置ずれがあるとその分ずれた位置にピークが出る。これによって隣接するパターンと間違えないようにするためには、ずれ量が±ｄ以内と想定される場合はＫ≧２ｄ＋１，Ｌ≧２ｄ＋１とすれば、位置ずれがあっても、隣接する電子透かしパターンが埋め込みパターンと間違って検出される恐れがなくなる。
【００３０】
ところで、第１の実施の形態で述べたように上記のようにＫ，Ｌは出来るだけ小さいほうが望ましいが、Ｋ，Ｌの下限値は検出対象信号に想定される位置ずれ量で制限される。そこで、別に位置ずれ検出手段を持つことにより、位置ずれを補正して正しい座標を求めればよい。ここで、位置ずれ検出手段としては、（１）そのための電子透かしを別に埋め込む、（２）そのためのマーカーとなる信号を加える、（３）元画像と比較するなどがある。
【００３１】
図８は位置ずれ検出手段を用いて相関演算により求めた座標値を補正する手順を示したフローチャートである。まず、位置ずれ情報取得部３２は、電子透かしパターンが埋め込まれた画像データからマーカーとなる信号を検出し（ステップＳ２１）、この信号のずれから位置ずれ量を求めておく（ステップＳ２２）。その後、相関演算部３０が電子透かしパターンが埋め込まれた画像データ３００とランダムパターンとの相関をとって座標を求めるが（ステップＳ２３）、位置情報補正部３４により求めた座標を前記位置ずれ量により補正し、正しい位置（座標）を求める（ステップＳ２４）。埋め込み情報決定部３６はこの補正した座標より埋め込み情報を得ることにより（ステップＳ２５）、精度の高い埋め込み情報を検出することができる。
【００３２】
本実施の形態によれば、電子透かしパターンが埋め込まれた画像データから埋め込まれた情報を検出する際に、電子透かしパターンが埋め込まれた画像データとひとつの大きなランダムパターンとの相関を１回とればよいため、埋め込まれた情報を短時間且つ円滑に検出することができる。
【００３３】
また、予め位置ずれを求めておき、この位置ずれにより位置情報を補正して埋め込み情報を検出することにより、Ｋ，Ｌを十分小さくして多数の電子透かしパターン（この場合生成される電子透かしパターンの一部は隣接する電子透かしパターンと重複する部分があってもよい）を生成し、これらの電子透かしパターンを用いた場合も、電子透かしパターンの検出時の精度を損なうことがないため、正確な埋め込み情報を得ることができる。
【００３４】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。例えば図８に示した位置ずれ検出手段は、相関演算を行って得られた座標値に対して予め求めてある位置ずれ量に基づいた補正を行ったが、この補正を相関演算を行う前に行っても、同様の効果がある。この場合、電子透かしパターンとの相関をとるデータに対して相関をとる前に位置ずれ補正を行い、補正したデータと前記電子透かしパターンとの相関をとるという手順となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電子透かしパターン埋め込み装置を示したブロック図である。
【図２】図１に示した元パターン記憶部に格納されているランダムパターン平面図である。
【図３】図１に示した装置の動作手順を示したフローチャートである。
【図４】埋め込み情報と座標に対応するデータの対応付けを説明する図である。
【図５】埋め込み情報と座標に対応するデータの他の対応付けを説明する図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る電子透かしパターン検出装置の構成を示したブロック図である。
【図７】図６に示した装置の位置情報の補正を行わない場合の動作手順を示したフローチャートである。
【図８】図６に示した装置の位置情報の補正を行なう場合の動作手順を示したフローチャートである。
【図９】従来の３種類の埋め込み情報と電子透かしパターンとの関係を示した図である。
【図１０】従来の電子透かしパターンを埋め込む手順を示したフローチャートである。
【図１１】従来の電子透かしパターンの検出手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
２……電子透かしパターン埋め込み部、４……電子透かしパターン生成部、６、３８……元パターン記憶部、８、３７……パターン生成規則記憶部、１０……埋め込み情報格納部、１２……元画像格納部、１４……処理画像格納部、３０……相関演算部、３２……位置ずれ情報取得部、３４……位置情報補正部、３６……埋め込み情報決定部、５０……電子透かしパターン埋め込み装置、６０……電子透かしパターン検出装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005151494.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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