(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グレースケール値である複数の画素値で構成されかつ画像を形成するための画像データの該複数の画素値各々と予め定められたしきい値とに基づいて、該画像を白黒の２値化画像にする２値化画像処理の際に、該２値化画像にウォーターマークを入れる画像処理手段と、
前記複数の画素各々の位置に応じて定まると共に、黒画素の配置される位置が前記２値化画像において定まる黒画素の占める割合に応じて予め定められた第１の位置となるように、前記しきい値に加算する加算値と、前記複数の画素各々の位置に応じて定まると共に、前記２値化画像に前記ウォーターマークを入れる予め定められた第１の領域において黒画素の位置が前記第１の位置とは異なる第２の位置となりかつ該第１の領域以外の第２の領域において黒画素の位置が前記第１の位置となるように、前記加算値を補正する補正値と、を記憶する記憶手段と、
を備えた画像処理装置であって、
前記画像処理手段は、
前記しきい値に代えて前記補正値で前記加算値を補正して得られた値を前記しきい値に加算した値を用いて、前記複数の画素値各々を２値化する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記第１の領域では、前記第２の位置に黒画素を配置し、前記第２の領域では、全ての位置に黒画素を配置することにより、前記ウォーターマークが表示された画像を印刷する印刷手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力コピーにウォーターマーク（透かし）を入れるための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子形式で捕捉される画像は、複写、分配、更には変更が容易である。画像の出所や画像の完全性を識別することに価値がある場合もある。このための１つの方法として、通常は見えないが必要ならば検出可能な情報を含めるものがある。この情報は画像の所有者を識別することができ、又画像の変更を明らかにすることもできる。この不可視情報を、一般にデジタルウォーターマークと呼んでいる。電子画像のみならず、電子画像の印刷物や出力コピーにもデジタルウォーターマークを付与することが望ましい。印刷物や出力コピー自体を複写又は走査する際に同様のウォーターマークを入れることが好ましい場合もある。
【０００３】
カラーと白黒の別を問わず、画像情報は、少なくともまず２値プリンタなどの標準的な出力デバイスでは通常再現不可能な多数のグレイ強度レベル（カラーに関しては、２５６レベルなど）を含むグレイレベルフォーマットにおいて、走査を行うことにより生成される。画像情報を表示又はハードコピー（即ち、印刷）出力のためにレンダリングできるよう、多数のグレイスケール（濃度階調）化された画素値を含む画像情報を、デジタルハーフトーニング（濃淡付け）により、より少ない数のグレイスケール画素値へ変換する。
【０００４】
画像の総グレイ濃度を維持しながらグレイレベル画像を２値又はより少ないグレイレベルに変換するための別の技術として、誤差拡散がある。誤差拡散では、グレイ画素から２値又は他のレベルの画素へ各画素ベースで変換することにより、総グレイ濃度を維持しようとする。手続きはある閾値に基づいて各画素値を調査する。画素値が閾値よりも暗ければ黒ドットを表示し、閾値よりも明るければ白を印刷する。印刷された（黒又は白）値と実際の画素値との差を算出し、この差をまだレンダリングされていない隣接画素間で分配する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的の一つは、誤差拡散を用いてレンダリングされる画像に不可視情報をはめ込むことである。
【０００６】
本発明の別の目的は、レンダリングアルゴリズムのドット配置にバイアスを加え、不可視化すべきパターンに合わせてこのバイアスを変調することである。
【０００７】
本発明の更に別の目的は、ドキュメントに更に複写及び/又は走査を施しても消えないウォーターマークを、出力されるドキュメントにはめ込むことである。
【０００８】
本発明の更なる目的は、バイアスパターンを単に画像に重ね合わせることにより、デジタル画像の信頼性を確立することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、グレースケール値である複数の画素値で構成されかつ画像を形成するための画像データの該複数の画素値各々と予め定められたしきい値とに基づいて、該画像を白黒の２値化画像にする２値化画像処理の際に、該２値化画像にウォーターマークを入れる画像処理手段と、前記複数の画素各々の位置に応じて定まると共に、黒画素の配置される位置が前記２値化画像において定まる黒画素の占める割合に応じて予め定められた第１の位置となるように、前記しきい値に加算する加算値と、前記複数の画素各々の位置に応じて定まると共に、前記２値化画像に前記ウォーターマークを入れる予め定められた第１の領域において黒画素の位置が前記第１の位置とは異なる第２の位置となりかつ該第１の領域以外の第２の領域において黒画素の位置が前記第１の位置となるように、前記加算値を補正する補正値と、を記憶する記憶手段と、を備えた画像処理装置であって、前記画像処理手段は、前記しきい値に代えて前記補正値で前記加算値を補正して得られた値を前記しきい値に加算した値を用いて、前記複数の画素値各々を２値化することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、画像Ａのデジタル表示が例えば画像バッファ、レジスタ、メモリ１０などに記憶されている。画像Ａはスキャナ、デジタルカメラ、フレーム捕捉装置、又は他のデジタル化入力デバイスによりサンプリング及び量子化することができる。画像Ａは、Ｍ本のラスタ線又は走査線の各線にＮ個の画像素子（画素）を有する２値数の二次元アレイとして記憶される。例えば、５１２×５１２の画像は２６２，１４４個の画像素子を有することになる。
【００１１】
記憶された２値数は、グレイスケール強度（Ｐ）などの画像情報を表す。グレイスケール強度値は白黒画像を表示することができる。或いは、グレイスケール強度値はカラー画像のレッド、グリーン、及びブルー要素のうちいずれか１つを表すことができる。
【００１２】
画像Ａは、１画素当たり任意のビット数のデジタル方式で表現することができる。典型的には、グレイスケール画像は１画素当たり１バイト（８ビット）で表示される。これにより、各画素強度は「完全なオン」から「完全なオフ」までの全範囲を網羅することが可能となる。例えば、レンダリング環境では、「完全なオン」の状態は強度値が２５５である黒を意味し、又「完全なオフ」の状態は強度値が０である白を意味する。カラー画像は１画素当たり３バイト（２４ビット）で表示することができる。各バイトはカラー画像の１つのカラー要素（レッド、グリーン、ブルー）のグレイスケール強度（Ｐ）を示す。但し、１画素当たり１又は２バイトのカラー画像を表示するのにカラーマップ又はルックアップテーブルを用いることもできる。
【００１３】
デジタルウォーターマークは、プリンタで画像表示の出力コピーを作成する際、或いは記憶された画像表示をネットワークを通じて伝送する際などに、記憶された画像表示の中に各画素ベースではめ込むことができる。
【００１４】
前述の如く、誤差拡散のアイデアは、各画素強度値（補正後）を所定の閾値（例えば、１２７）と比較するというものである。従って、位置ｘ、ｙに位置する画素の強度値をＰ（ｘ，ｙ）とし、閾値をＴとするならば、一般的な誤差拡散テストは下記のようになる。
if(P(x,y)>T)（P(x,y)>Tであるか否か）
【００１５】
強度値（Ｐ）が閾値（Ｔ）よりも暗い（即ち、大きい）ならば黒ドットが表示され、閾値（Ｔ）よりも明るいならば白が印刷される。印刷される値（黒又は白）と実際の画素強度値との差を算出し、この差をまだレンダリングを行っていない隣接画素間で分配する。即ち、印刷される値（０から２５５）と実際の画素強度値（Ｐ）との差又は誤差は種々の隣接及び/又は近接画素間で分配される。この誤差分配は画素値を補正することになる。
【００１６】
図２は、種々の値を隣接画素間で分配するために用いることのできる種々の誤差フィルタを示す。上述した誤差拡散アルゴリズムを用いて種々の値を近接及び隣接画素間で拡散するほか、他の誤差拡散アルゴリズムを用いることもできる。
【００１７】
出力ドキュメントにデジタルウォーターマークを入れるため、一般的な誤差拡散テストを修正する。まず、ドット配置を幾分バイアスするよう、ゼロ平均の高周波パターンを有する閾値（Ｔ）を変調するため、一般的な誤差拡散テストを修正する。例えば、図３に示すように、格子状のバイアスパターン１２を閾値（Ｔ）を変調するために用いることができる。格子状バイアスパターンは、ドットを例えば格子状パターンのレッドの正方形（正（＋）符号で示されている）にではなくブラックの正方形（負（−）符号で示されている）に配置する方が好ましい。従って、Ｃプログラミング言語で実施される修正された誤差拡散テストは下記のようになる。
if(P(x,y)>T+B*((x%2)*2-1)*((y%2)*2-1))
式中、Ｂはバイアス量、式((x%2)*2-1)*((y%2)*2-1)は図３に示す格子状パターンにおいて符号＋１と−１を交互に返す。従って、式((x%2)*2-1)*((y%2)*2-1)は、図１の画素ラスタに重ね合わせた格子のブラック正方形とレッド正方形との間で、バイアス値（Ｂ）の閾値（Ｔ）への加算と、閾値（Ｔ）からのバイアス値（Ｂ）の減算とを１つのステップとして交互に行う。
【００１８】
上記式において、（*）で表される演算子は乗法を意味し、係数演算子（%）はｘ及びｙの奇数値に対して値１を返し、ｘ及びｙの偶数値に対して値２を返すことを理解されたい。Ｂの値が大きくなれば、バイアスパターンがドット配置に与える影響はその分大きくなる。バイアス値Ｂは約０〜約１０の値をとり得る。又、バイアスパターン（格子状バイアスパターンなど）は、分析式から一々生成するのではなく、ルックアップテーブルに記憶させることができることを理解されたい。
【００１９】
デジタルウォーターマークは、バイアス位相を反転させることにより出力コピーに導入される。例えば、ウォーターマークの外側では、バイアスパターンはドットを格子のブラック正方形にではなく、レッド正方形に配置することが好ましい。一方、ウォーターマークの内側ではレッド正方形にではなく、ブラック正方形に配置することが好ましい。従って、一般的な誤差拡散テストに対する更なる修正は、閾値（Ｔ）をウォーターマーク値（Ｗ）と共に変調することである。従って、Ｃプログラミング言語で実施される更に調整された誤差拡散テストは、下記のようになる。
if(P(x,y)>T+W(x,y)*B*((x%2)*2-1)*((y%2)*2-1))
式中、W(x,y)はウォーターマーク部を画定する。
【００２０】
W(x,y)は−１〜＋１の範囲をとる関数である。ウォーターマークの外側では−１であり、内側では＋１である。又、画像に急な明らかな移行部分が生じるのを避けるため、W(x,y)は−１と＋１の値の間でスムーズに変化すべきである。スムーズな移行に関する制約を除き、ウォーターマークは任意の形状をとることができる。例えば、文字、数字、ロゴ及び/又は画定することのできる他のシンボルとすることができる。W(x,y)はルックアップテーブルを参照して実施することができ、解析関数である必要はないことに留意されたい。
【００２１】
従って、所与の画素（ｘ，ｙの）強度値（Ｐ）が式T+W(x,y)*B*((x%2)*2-1)*((y%2)*2-1)よりも大きい場合、ブラックドットが表示され、強度値（Ｐ）と「完全なオン」の強度値２５５との差は種々の隣接及び/又は近接画素間で分配される。或いは、強度値（Ｐ）と「完全なオフ」強度値０との差は種々の隣接及び/又は近接画素間で分配される。この修正された誤差拡散テストは、一般的な誤差拡散ルーチン同様、各画素ベースで反復される。
【００２２】
例えば、図４を参照すると、５０％のグレイ画像１４が、図３の格子状バイアスパターンを用いてレンダリングされている。これにより、画素のほぼ半分が表示され、式B*((x%2)*2-1)*((y%2)*2-1)はドットを格子のブラック正方形（出力ドキュメントでは（×）で示されている）に配置することが好ましい。例示的なウォーターマーク（Ｗ）１６は図５のルックアップテーブルにおいて画定される。ウォーターマーク（Ｗ）は、テーブル上部右隅に−１の係数により画定される正方形の形をとる。その他の背景は＋１の値を有する。この例には示されていないが、画像に急な明らかな移行が生じるのを避けるため、ウォーターマーク（Ｗ）は−１と＋１の値の間でスムーズに移行することが望ましい。
【００２３】
図６は、式W(x,y)*B*((x%2)*2-1)*((y%2)*2-1)を用いてレンダリングされた図４の５０％のグレイ画像１４を示す。デジタルウォーターマーク１６は、格子状バイアスの位相を反転させることにより出力コピーに導入される。即ち、ウォーターマーク（例示目的のため太い境界線により強調している）の外側は、格子の１組の正方形（例えば、ブラック）であることが好ましく、一方ウォーターマークの内側は、別の組の正方形（例えば、レッド）であることが好ましい。
【００２４】
図６の出力コピーはウォーターマークの境界に沿って急に変化しているように示されているが、同じ平均数の画素（例えば、５０％）がマーキングされており、事実上均一なグレイ出力画像となっている。即ち、ウォーターマークは出力コピーに隠されている。
【００２５】
ウォーターマークを見るためには、バイアスパターン（例えば、図３に示す格子状パターン）１２を図６の出力画像に重ね合わせるだけでよい。図７は式B*((x%2)*2-1)*((y%2)*2-1)より生成されたバイアスパターンを重ね合わせた図６の出力画像を示している。図７より明らかであるが、全ての画素がレンダリングされているように見えるため、画像がウォーターマークの外側では黒く見えるよう、重ねられた格子状画像１２はウォーターマークの境界の外側にあるレッド正方形を遍く覆っている。一方、ウォーターマークの境界の内側では、重ねられた格子状画像１２は、反転されたバイアスパターンによって既にドットがレンダリングされたレッド正方形の上に置かれる。従って、ウォーターマークが５０％のグレイスケールレベルに維持されており、又それ以外の画像の部分の濃度は「完全なオン」の強度レベル（２５５）に上昇しているため、ウォーターマーク１６は暗く見えることはない。
【００２６】
格子状パターンを出力コピーに重ね合わせる方法としては、格子状パターンを出力コピー上に直接手で置く方法、又は出力コピーを走査してドキュメント処理システムへ取り込み、バイアスパターンを出力コピーの画像表示に電子的に重ね合わせる方法がある。
【００２７】
上記プロセスの重要な応用の一つとして、特定の出力コピーを複写又は作成する際に用いられるマーキングデバイスの通し番号又は他の識別用のしるしを決定することができる。前記した方法により出力コピーに通し番号情報を埋め込むことにより、出力コピーの作成者及び/又は出力コピーの作成場所をより容易に判断することができる。
【００２８】
本発明の誤差拡散を用いてレンダリングされる出力ドキュメントに不可視情報を埋め込む方法は、複写機、プリンタなど種々のタイプのマーキングデバイスの一部として、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウエア、又はこれらの任意の組合せにおいて実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｍ本の走査線を有し、各走査線にＮ個の画像素子を有する画像のデジタル表示を示す図である。
【図２】（ａ）は、本発明の一部として誤差拡散を実行する際に、算出した強度誤差値を種々の隣接及び/又は近接画素間で分配するための、例示的な誤差フィルタを示す図である。
（ｂ）は、本発明の一部として誤差拡散を実行する際に、算出した強度誤差値を種々の隣接及び/又は近接画素間で分配するための、例示的な誤差フィルタを示す図である。
（ｃ）は、本発明の一部として誤差拡散を実行する際に、算出した強度誤差値を種々の隣接及び/又は近接画素間で分配するための、例示的な誤差フィルタを示す図である。
【図３】本発明の一部として誤差拡散を実行する際に、閾値を変調するための画素様の格子状バイアスパターンを示す図である。
【図４】図３の格子状バイアスパターンを用いてレンダリングされた５０％のグレイ画像を示す図である。
【図５】上部右隅に例示的なウォーターマークを画定するルックアップテーブルを示す図である。
【図６】図５のテーブルにより画定されるウォーターマークと共にレンダリングされた図４の画像を示す図である。
【図７】図３のバイアスパターンを重ね合わせた図６の画像を示す図である。
【符号の説明】
１２  バイアスパターン
１４  ５０％グレイ画像
１６  ウォーターマーク
Ａ  画像
【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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