(57)【要約】  少ない画素を使って安定した電子透かし検出を実現可能であり、従来技術で電子透かし埋め込みに用いる同一の画素数でより多くの電子透かし情報量を埋め込み・検出可能にすることができる電子透かし埋め込み装置及び電子透かし検出装置を得る。  埋め込み情報を"０"と"１"からなるビット列に変換し、変換したビット列の各ビットを複数回埋め込み要素としてＮ個の−１あるいはＮ個の＋１を持つ電子透かしパターンを出力する埋め込み情報変換部１０３、要素−１，＋１の組み合わせで構成され、互いに直交する直交パターンを生成する直交パターン発生部１０５、直交パターン発生部からの直交パターンを埋め込み情報変換部からの電子透かしパターンの各要素と積算して埋め込みパターンを生成する積算部１０９、入力画像に対し積算部からの埋め込みパターンを埋め込み情報埋め込み後画像を出力する電子透かし埋め込み部１０７を備える。
2007040112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される埋め込み情報を"０"と"１"からなるビット列に変換し、変換したビット列の各ビットを複数回埋め込むようにして、要素としてＮ個の−１あるいはＮ個の＋１を持つ電子透かしパターンを出力する埋め込み情報変換部と、
要素−１，＋１の組み合わせで構成され、互いに直交する直交パターンを生成する直交パターン発生部と、
前記直交パターン発生部からの直交パターンを前記埋め込み情報変換部からの電子透かしパターンの各要素と積算して埋め込みパターンを生成する積算部と、
入力画像に対し、前記積算部からの埋め込みパターンを埋め込み、情報埋め込み後画像を出力する電子透かし埋め込み部と
を備えた電子透かし埋め込み装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子透かし埋め込み装置において、
前記電子透かしパターンの要素として、Ｎ個の−艟あるいはＮ個の＋艟（艟は正整数）を持つ
ことを特徴とする電子透かし埋め込み装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電子透かし埋め込み装置において、
前記電子透かしパターンの要素が任意のＮ個の負符号値あるいはＮ個の正符号値からなる
ことを特徴とする電子透かし埋め込み装置。
【請求項４】
電子透かし情報の検出対象である、情報埋め込み後の入力画像から電子透かしとして埋め込まれているパターンを抽出する電子透かし抽出部と、
埋め込み時と同じ長さを持つ直交パターンを複数生成する直交拡散パターン発生部と、
前記直交拡散パターン発生部により生成した複数の直交パターンそれぞれと前記電子透かし抽出部からの抽出パターンとを積算する積算部と、
前記積算部の積算結果からビットごとに繰り返し埋め込まれている値の平均値を計算することにより検出値を算出し、算出された検出値についてビットごとに絶対値が最大の値をとる検出値を抽出して電子透かしパターンを生成する電子透かし検出部と、
前記電子透かし検出部からの電子透かしパターンをビット情報に変換しそのビット列をあらかじめ定めた規則に従って検出情報に変換する検出情報変換部と
を備えた電子透かし検出装置。
【請求項５】
あらかじめ定めたパターン長を持つ直交パターンを発生する直交パターン発生部と、
前記直交パターン発生部からの直交パターンを登録し、登録された直交パターンと特定のビット表現との対応付けを実施すると共に、入力される埋め込み情報を"０"と"１"からなるビット列に変換し、ビット表現と直交パターンとの対応付けに従い、ビット列の特定ビット表現ごとに直交パターンに変換し、各直交パターンをあらかじめ定められた回数繰り返し並べて埋め込みパターンを生成して出力する埋め込み情報変換部と、
入力画像に対して前記埋め込み情報変換部からの埋め込みパターンを埋め込み、情報埋め込み後画像を生成して出力する電子透かし埋め込み部と
を備えた電子透かし埋め込み装置。
【請求項６】
電子透かし情報の検出対象である、情報埋め込み後の入力画像から電子透かしとして埋め込まれているパターンを抽出する電子透かし抽出部と、
埋め込み時と同じ長さを持つ直交パターンを複数生成する直交拡散パターン発生部と、
前記直交拡散パターン発生部により生成した複数の直交パターンそれぞれと前記電子透かし抽出部からの抽出パターンとを積算する積算部と、
前記積算部の積算結果のうち、最大値を持つ直交パターンを見つけ出し、その直交パターンと対応付けられているビット列を選択することによって電子透かしパターンを生成する電子透かし検出部と、
前記電子透かし検出部からの電子透かしパターンをビット情報に変換しそのビット列をあらかじめ定めた規則に従って検出情報に変換して出力する検出情報変換部と
を備えた電子透かし検出装置。
【請求項７】
要素−１，＋１の組み合わせで構成され、互いに直交する直交パターンを発生する直交パターン発生部と、
入力される埋め込み情報を"０"と"１"からなるビット列に変換し、ビット列を前記直交パターン発生部からの直交パターンを利用して置き換え、埋め込みパターンを生成する埋め込み情報変換部と、
入力画像に対し、前記埋め込みパターン発生部からの埋め込みパターンを埋め込み、情報埋め込み後画像を出力する電子透かし埋め込み部と
を備えた電子透かし埋め込み装置。
【請求項８】
電子透かし情報の検出対象である、情報埋め込み後の入力画像から電子透かしとして埋め込まれているパターンを抽出する電子透かし抽出部と、
埋め込み時と同じ長さを持つ直交パターンを複数生成する直交拡散パターン発生部と、
前記直交拡散パターン発生部により生成した複数の直交パターンそれぞれと前記電子透かし抽出部からの抽出パターンとを積算する積算部と、
前記積算部の積算結果のうち、最大値を持つ直交パターンを見つけ出し、その直交パターンと対応付けられているビット列を選択することによって電子透かしパターンを生成する電子透かし検出部と、
前記電子透かし検出部からの電子透かしパターンをビット情報に変換しそのビット列をあらかじめ定めた規則に従って検出情報に変換して出力する検出情報変換部と
を備えた電子透かし検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子透かしの検出精度を向上させるための電子透かし埋め込み装置及び電子透かし検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の透かし情報の埋め込み・検出技術としては、画素値がランダムに分布していることを前提に、空間的にランダムに２点を選択してその差をとった場合に差の総和が０に収束することを利用して情報を埋め込む方法がある（例えば、非特許文献１参照）。【０００３】
【非特許文献１】W. Bender et. al, "Techniques for data hiding"，IBM systems journal, vol.35, no.3-4, pp.313-336, 1996.
【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、上述した従来の透かし情報埋め込み技術では、画素値がランダムに分布していることを前提にしているが、画像によっては必ずしも画素値がランダムに分布しているとは限らないため、差の総和を０に収束させるためには多数の画素を必要とする。つまり、安定して情報を正しく検出するためには多数の画素について計算する必要があったり、埋め込み情報量を少なくしたりする必要があった。【０００５】
また、上述した従来の透かし情報埋め込み技術では、電子透かし検出時にあらかじめ埋め込まれているビット数を知っている必要があった。【０００６】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、電子透かしを直交するパターンとして埋め込み、従来技術より少ない画素を使って安定した電子透かし検出を実現可能であり、従来技術で電子透かし埋め込みに用いる同一の画素数で、より多くの電子透かし情報量を埋め込み・検出可能にすることができる電子透かし埋め込み装置及び電子透かし検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る電子透かし埋め込み装置は、入力される埋め込み情報を"０"と"１"からなるビット列に変換し、変換したビット列の各ビットを複数回埋め込むようにして、要素としてＮ個の−１あるいはＮ個の＋１を持つ電子透かしパターンを出力する埋め込み情報変換部と、要素−１，＋１の組み合わせで構成され、互いに直交する直交パターンを生成する直交パターン発生部と、前記直交パターン発生部からの直交パターンを前記埋め込み情報変換部からの電子透かしパターンの各要素と積算して埋め込みパターンを生成する積算部と、入力画像に対し、前記積算部からの埋め込みパターンを埋め込み、情報埋め込み後画像を出力する電子透かし埋め込み部とを備えたものである。【０００８】
また、この発明に係る電子透かし検出装置は、電子透かし情報の検出対象である、情報埋め込み後の入力画像から電子透かしとして埋め込まれているパターンを抽出する電子透かし抽出部と、埋め込み時と同じ長さを持つ直交パターンを複数生成する直交拡散パターン発生部と、前記直交拡散パターン発生部により生成した複数の直交パターンそれぞれと前記電子透かし抽出部からの抽出パターンとを積算する積算部と、前記積算部の積算結果からビットごとに繰り返し埋め込まれている値の平均値を計算することにより検出値を算出し、算出された検出値についてビットごとに絶対値が最大の値をとる検出値を抽出して電子透かしパターンを生成する電子透かし検出部と、前記電子透かし検出部からの電子透かしパターンをビット情報に変換しそのビット列をあらかじめ定めた規則に従って検出情報に変換する検出情報変換部とを備えたものである。【０００９】
また、この発明に係る電子透かし埋め込み装置は、あらかじめ定めたパターン長を持つ直交パターンを発生する直交パターン発生部と、前記直交パターン発生部からの直交パターンを登録し、登録された直交パターンと特定のビット表現との対応付けを実施すると共に、入力される埋め込み情報を"０"と"１"からなるビット列に変換し、ビット表現と直交パターンとの対応付けに従い、ビット列の特定ビット表現ごとに直交パターンに変換し、各直交パターンをあらかじめ定められた回数繰り返し並べて埋め込みパターンを生成して出力する埋め込み情報変換部と、入力画像に対して前記埋め込み情報変換部からの埋め込みパターンを埋め込み、情報埋め込み後画像を生成して出力する電子透かし埋め込み部とを備えたものである。【００１０】
また、この発明に係る電子透かし検出装置は、電子透かし情報の検出対象である、情報埋め込み後の入力画像から電子透かしとして埋め込まれているパターンを抽出する電子透かし抽出部と、埋め込み時と同じ長さを持つ直交パターンを複数生成する直交拡散パターン発生部と、前記直交拡散パターン発生部により生成した複数の直交パターンそれぞれと前記電子透かし抽出部からの抽出パターンとを積算する積算部と、前記積算部の積算結果のうち、最大値を持つ直交パターンを見つけ出し、その直交パターンと対応付けられているビット列を選択することによって電子透かしパターンを生成する電子透かし検出部と、前記電子透かし検出部からの電子透かしパターンをビット情報に変換しそのビット列をあらかじめ定めた規則に従って検出情報に変換して出力する検出情報変換部とを備えたものである。【００１１】
また、この発明に係る電子透かし埋め込み装置は、要素−１，＋１の組み合わせで構成され、互いに直交する直交パターンを発生する直交パターン発生部と、入力される埋め込み情報を"０"と"１"からなるビット列に変換し、ビット列を前記直交パターン発生部からの直交パターンを利用して置き換え、埋め込みパターンを生成する埋め込み情報変換部と、入力画像に対し、前記埋め込みパターン発生部からの埋め込みパターンを埋め込み、情報埋め込み後画像を出力する電子透かし埋め込み部とを備えたものである。【００１２】
さらに、この発明に係る電子透かし検出装置は、電子透かし情報の検出対象である、情報埋め込み後の入力画像から電子透かしとして埋め込まれているパターンを抽出する電子透かし抽出部と、埋め込み時と同じ長さを持つ直交パターンを複数生成する直交拡散パターン発生部と、前記直交拡散パターン発生部により生成した複数の直交パターンそれぞれと前記電子透かし抽出部からの抽出パターンとを積算する積算部と、前記積算部の積算結果のうち、最大値を持つ直交パターンを見つけ出し、その直交パターンと対応付けられているビット列を選択することによって電子透かしパターンを生成する電子透かし検出部と、前記電子透かし検出部からの電子透かしパターンをビット情報に変換しそのビット列をあらかじめ定めた規則に従って検出情報に変換して出力する検出情報変換部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、電子透かしを直交するパターンとして埋め込み、従来技術より少ない画素を使って安定した電子透かし検出が実現可能であり、従来技術で電子透かし埋め込みに用いる同一の画素数で、より多くの電子透かし情報量を埋め込み・検出可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電子透かし埋め込み装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る電子透かし埋め込み装置の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る電子透かし検出装置の情報変換部３０３において、登録された直交パターンと特定のビット表現との対応付けを説明するもので、パターン長が４の時の例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るもので、埋め込みビット数の判断を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係るもので、８ビット埋め込み時の７ビット目の埋め込みブロックを表す図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係るもので、１６ビット埋め込み時の７ビット目の埋め込みブロックを表す図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係るもので、３２ビット埋め込み時の７ビット目の埋め込みブロックを表す図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係るもので、６４ビット埋め込み時の７ビット目の埋め込みブロックを表す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係るもので、電子透かしの検出時に埋め込まれている電子透かしのビット数を判断可能とするための電子透かしパターンを示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る電子透かし埋め込み装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態３に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電子透かし埋め込み装置の構成を示すブロック図である。
図１に示される実施の形態１に係る電子透かし埋め込み装置１００は、入力される埋め込み情報１０２を"０"と"１"からなるビット列に変換し、変換したビット列を電子透かしパターン１０４として出力する埋め込み情報変換部１０３と、要素−１，＋１の組み合わせで構成され、互いに直交するパターン（直交パターン）の１つを出力する直交パターン発生部１０５と、直交パターン発生部１０５からの直交パターンを埋め込み情報変換部１０３からの電子透かしパターン１０４の各要素と積算して埋め込みパターン１０６を生成する積算部１０９と、入力画像１０１に対し、積算部１０９からの埋め込みパターン１０６を埋め込み、情報埋め込み後画像１０８を出力する電子透かし埋め込み部１０７とを備えている。【００１６】
また、図２は、この発明の実施の形態１に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。
図２に示される実施の形態１に係る電子透かし検出装置２００は、電子透かし情報の検出対象である、情報埋め込み後の入力画像２０１から電子透かしとして埋め込まれているパターンを抽出し、抽出パターン２０８を出力する電子透かし抽出部２０７と、埋め込み時と同じ長さを持つ直交パターンを複数生成する直交拡散パターン発生部２０２と、直交拡散パターン発生部２０２により生成した複数の直交パターンそれぞれと電子透かし抽出部２０７からの抽出パターン２０８とを積算する積算部２０９と、積算部２０９の積算結果からビットごとに繰り返し埋め込まれている値の平均値を計算することにより検出値を算出し、検出値について、ビットごとに絶対値が最大の値をとる検出値を抽出し、電子透かしパターン２０４を生成する電子透かし検出部２０３と、電子透かし検出部２０３からの電子透かしパターン２０４をビット情報に変換しそのビット列をあらかじめ定めた規則に従って検出情報２０６に変換して出力する検出情報変換部２０５とを備えている。【００１７】
次に、上記構成に係る電子透かし埋め込み装置の動作について説明する。
まず、電子透かし情報の埋め込み対象である入力画像１０１と、電子透かしとして埋め込む埋め込み情報１０２とを電子透かし埋め込み装置１００に入力する。埋め込み情報変換部１０３では、埋め込み情報１０２を"０"と"１"からなるビット列に変換し、変換したビット列を電子透かしパターン１０４として出力する。【００１８】
ここで、電子透かしパターン１０４は、当該ビット列の各ビットを複数回埋め込むようにする。たとえばビット列が"０１０１"であり、各ビットを４回ずつ埋め込むことにした場合、電子透かしパターン１０４は、"−１，−１，−１，−１，  ＋１，＋１，＋１，＋１，  −１，−１，−１，−１，  ＋１，＋１，＋１，＋１"となる。ただし、ビット"０"を電子透かしでは"−１"として埋め込み、ビット"１"を電子透かしでは"＋１"と埋め込むこととした。【００１９】
一方、直交パターン発生部１０５では、互いに直交するパターン（直交パターン）の１つを出力する。出力された直交パターンは、積算部１０９により、電子透かしパターン１０４の各要素と積算され、埋め込みパターン１０６が生成される。たとえば、長さ４の直交パターンの１つ"＋１，＋１，−１，−１"を電子透かしパターン"−１，−１，−１，−１，  ＋１，＋１，＋１，＋１，  −１，−１，−１，−１，  ＋１，＋１，＋１，＋１"に積算する場合、直交パターンを最初から繰り返し積算していくため、積算後の埋め込みパターン１０６は、"−１，−１，＋１，＋１，  ＋１，＋１，−１，−１，  −１，−１，＋１，＋１，  ＋１，＋１，−１，−１"となる。【００２０】
電子透かし埋め込み部１０７では、入力画像１０１に対し、埋め込みパターン１０６を埋め込み、情報埋め込み後画像１０８を出力する。【００２１】
次に、上記のように埋め込まれた電子透かしを検出するための、上記構成に係る電子透かし検出装置の動作について説明する。
まず、電子透かし情報の検出対象である、情報埋め込み後の入力画像２０１を電子透かし検出装置２００に入力する。電子透かし抽出部２０７では、情報埋め込み後の入力画像２０１から電子透かしとして埋め込まれているパターンを抽出し、抽出パターン２０８を出力する。【００２２】
直交拡散パターン発生部２０２では、埋め込み時と同じ長さを持つ直交パターンを複数生成し、積算部２０９により、生成した複数の直交パターンそれぞれと、抽出パターン２０８とを積算する。【００２３】
たとえば、長さ４の直交パターン例として、直交パターン（１）"＋１，＋１，＋１，＋１"、直交パターン（２）"＋１，＋１，−１，−１"、直交パターン（３）"＋１，−１，＋１，−１"、直交パターン（４）"＋１，−１，−１，＋１"を考える。ここで、直交パターン（１）から直交パターン（４）のうち、任意の２つのパターンについて内積を計算すると、計算結果は０になる。また、抽出パターン２０８として、上記積算後の埋め込みパターン１０６と同じ"−１，−１，＋１，＋１，  ＋１，＋１，−１，−１，  −１，−１，＋１，＋１，  ＋１，＋１，−１，−１"を考える。【００２４】
このとき、抽出パターン２０８と直交パターン（１）との積算結果（以下、積算結果（１））は"−１，−１，＋１，＋１，  ＋１，＋１，−１，−１，  −１，−１，＋１，＋１，  ＋１，＋１，−１，−１"、抽出パターン２０８と直交パターン（２）との積算結果（以下、積算結果（２））は"−１，−１，−１，−１，  ＋１，＋１，＋１，＋１，  −１，−１，−１，−１，  ＋１，＋１，＋１，＋１"、抽出パターン２０８と直交パターン（３）との積算結果（以下、積算結果（３））は"−１，＋１，＋１，−１，  ＋１，−１，−１，＋１，  −１，＋１，＋１，−１，  ＋１，−１，−１，＋１"、抽出パターン２０８と直交パターン（４）との積算結果（以下、積算結果（４））は"−１，＋１，−１，＋１，  ＋１，−１，＋１，−１，  −１，＋１，−１，＋１，  ＋１，−１，＋１，−１"、となる。【００２５】
これらの積算結果（１）〜（４）は電子透かし検出部２０３に入力される。電子透かし検出部２０３では、まず、積算結果（１）〜（４）から、ビットごとに繰り返し埋め込まれている値の平均値を計算することにより、検出値を算出する。これは、抽出パターンと直交パターンとの相関をビットごとに計算することに相当する。ここでは、各ビット４回ずつ埋め込まれているので、積算結果（１）〜（４）からの検出値（１）〜（４）はそれぞれ、検出値（１）"０，０，０，０"、検出値（２）"−１，＋１，−１，＋１"、検出値（３）"０，０，０，０"、検出値（４）"０，０，０，０"となる。【００２６】
次に、検出値（１）〜（４）について、ビットごとに絶対値が最大の値をとる検出値を抽出し、電子透かしパターン２０４を生成する。個々の例では、すべてのビットについて検出値（２）の検出値が最大になるので、電子透かしパターン２０４は"−１，＋１，−１，＋１"となる。生成した電子透かしパターン２０４は、検出情報変換部２０５に入力される。【００２７】
検出情報変換部２０５では、まず、入力された電子透かしパターン２０４をビット情報に変換する。ここでは、ビット"０"を電子透かしでは"−１"として埋め込み、ビット"１"を電子透かしでは"＋１"と埋め込むこととしているので、上記電子透かしパターン２０４ "−１，＋１，−１，＋１"は、ビット列"０，１，０，１"に変換される。【００２８】
次に、当該ビット列をあらかじめ定めた規則に従って検出情報に変換する。たとえば、ビット列がＡＳＣＩＩ文字コードに対応させている場合、検出情報はＡＳＣＩＩ文字になる。【００２９】
このように構成することにより、検出時に施す直交パターンが埋め込み時と一致したときにだけ相関の絶対値が大きくなり、不一致のときには０に近い値となるから、相関の絶対値が最も大きくなる「直交パターン」を使ったときの検出値の符号を調べることにより、埋め込まれている情報を精度よく検出可能となるという効果が期待できる。また、従来技術より少ない画素を使って安定した電子透かし検出を実現可能となる。また、従来技術で電子透かし埋め込みに用いる同一の画素数で、より多くの電子透かし情報量を埋め込み・検出可能になる。【００３０】
ここで、上記では、電子透かしパターン１０４を"＋１"および"−１"だけから成るように構成したが、電子透かしの強度を高めるために"＋苳および"−苳（艟は正整数）から成るように構成してもよい。【００３１】
あるいは、電子透かし埋め込みによる劣化を軽減させるなどのために、電子透かしパターン１０４を任意の負符号を持つ整数と正符号を持つ整数から成るように構成してもよい。【００３２】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、埋め込むべき電子透かしパターンに直交パターンを積算して埋め込むようにしたものであるが、次に、直交パターンを直接埋め込む実施の形態を説明する。【００３３】
図３は、この発明の実施の形態２に係る電子透かし埋め込み装置の構成を示すブロック図である。
図３に示される実施の形態２に係る電子透かし埋め込み装置３００は、あらかじめ定めたパターン長を持つ直交パターンを発生する直交パターン発生部３０４と、前記直交パターン発生部３０４からの直交パターンを登録し、登録された直交パターンと特定のビット表現との対応付けを実施すると共に、入力される埋め込み情報３０２を"０"と"１"からなるビット列に変換し、ビット表現と直交パターンとの対応付けに従い、ビット列の特定ビット表現ごとに直交パターンに変換し、各直交パターンをあらかじめ定められた回数繰り返し並べて埋め込みパターン３０５を生成して出力する埋め込み情報変換部３０３と、入力画像３０１に対して、電子透かしとして埋め込み情報変換部３０３からの埋め込みパターン３０５を埋め込み、情報埋め込み後画像３０７を生成して出力する電子透かし埋め込み部３０６とを備えている。【００３４】
また、図４は、この発明の実施の形態２に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。
図４に示される実施の形態２に係る電子透かし検出装置４００は、電子透かし情報の検出対象である、情報埋め込み後の入力画像４０１から電子透かしとして埋め込まれているパターンを抽出し、抽出パターン４０８を出力する電子透かし抽出部４０７と、埋め込み時と同じ長さを持つ直交パターンを複数生成する直交拡散パターン発生部４０２と、直交拡散パターン発生部４０２により生成した複数の直交パターンそれぞれと電子透かし抽出部４０７からの抽出パターン４０８とを積算する積算部４０９と、積算部４０９の積算結果のうち、最大値を持つ直交パターンを見つけ出し、その直交パターンと対応付けられているビット列を選択することによって電子透かしパターン４０４を生成する電子透かし検出部４０３と、電子透かし検出部４０３からの電子透かしパターン４０４をビット情報に変換しそのビット列をあらかじめ定めた規則に従って検出情報４０６に変換して出力する検出情報変換部４０５とを備えている。【００３５】
次に、上記構成に係る電子透かし埋め込み装置の動作について説明する。
まず、直交パターン発生部３０４では、あらかじめ定めたパターン長を持つ直交パターンを発生し、埋め込み情報変換部３０３に登録する。情報変換部３０３では、登録された直交パターンと特定のビット表現との対応付けを実施する。パターン長が４の時の例を図５に示す。【００３６】
図５において、５００は直交パターン５０１〜５０４の集合、５２０は、直交ベクトルの１つの組合せに属する１つのベクトルを符号反転したベクトルに変更した場合でも、当該ベクトルは、その組合せに属する他の任意のベクトルと直交する、という特徴に基づき、直交パターン５０１〜５０４の符号を反転した直交パターン（符号反転）の集合である。５２１〜５２４はそれぞれ直交パターン５０１〜５０４の符号を反転した直交パターン（符号反転）である。直交パターンの集合５００および直交パターン（符号反転）の集合５２０から任意の２つのパターンを選んだとき、その２つのパターンの内積は０になる（互いに直交する）。【００３７】
パターン長が４の場合、互いに直交するパターンの数は８個であるので、３ビットの表現との対応が可能である。よって、３ビット表現と互いに直交するパターンとの対応を図５に示すように対応させる。すなわち、ビット表現５１１〜５１４は、それぞれ直交パターン５０１〜５０４に対応させ、ビット表現５３１〜５３４は、それぞれ直交パターン（符号反転）５２１〜５２４に対応させる。ここで、ビット表現５３１〜５３４は、それぞれビット表現５１１〜５１４のビットを反転したものとして設定する。【００３８】
以下、動作の説明に戻る。
上記の準備のあと、電子透かし情報の埋め込み対象である入力画像と、電子透かしとして埋め込む埋め込み情報とを電子透かし埋め込み装置３００に入力する。【００３９】
埋め込み情報変換部３０３では、まず、入力された埋め込み情報３０２を"０"と"１"からなるビット列に変換する。次に、先のビット表現と直交パターンとの対応付けに従い、ビット列の特定ビット表現ごとに直交パターンに変換する。各直交パターンはあらかじめ定められた回数繰り返し並べられ、埋め込みパターン３０５を生成し、出力する。繰り返し回数は、電子透かしを埋め込み可能な領域数と直交パターンのパターン長などから設定される。【００４０】
図５に従って例を示す。たとえば、埋め込み情報変換部３０３で変換されたビット列が"０１０１１０"であり、同一の直交パターンを２回ずつ繰り返すように定められているとする。このとき、まず、ビット表現"０１０"は直交パターン"＋１，−１，＋１，−１"に変換され、ビット表現"１１０"は直交パターン"−１，−１，＋１，＋１"に変換される。同一の直交パターンが２回ずつ繰り返すように定められているので、ビット列"０１０１１０"は埋め込みパターン"＋１，−１，＋１，−１，＋１，−１，＋１，−１，  −１，−１，＋１，＋１，−１，−１，＋１，＋１"となる。【００４１】
以下、動作の説明に戻る。
上記のように生成された埋め込みパターン３０５は、電子透かし埋め込み部３０６に渡される。電子透かし埋め込み部３０６では、入力画像３０１に対して、電子透かしとして埋め込みパターン３０５を埋め込み、情報埋め込み後画像３０７を生成して出力する。【００４２】
次に、上記のように埋め込まれた電子透かしを検出するための、上記構成に係る電子透かし検出装置の動作について説明する。【００４３】
まず、電子透かし情報の検出対象である、情報埋め込み後の入力画像４０１を電子透かし検出装置４００に入力する。電子透かし抽出部４０７では、情報埋め込み後の入力画像４０１から電子透かしとして埋め込まれているパターンを抽出し、抽出パターン４０８を出力する。【００４４】
直交拡散パターン発生部４０２では、埋め込み時と同じ長さを持つ直交パターンを複数生成し、積算部４０９により、生成した複数の直交パターンそれぞれと、抽出パターン４０８とを積算する。【００４５】
ここでは、長さ４の直交パターンとして、上記埋め込み時と同様、図５に示す直交パターン５０１〜５０４および直交パターン５２１〜５２４を使って直交拡散パターン発生部４０２の動作を詳しく説明する。また、ここでは、抽出パターン４０８として、上記積算後の埋め込みパターン３０５と同じ"＋１，−１，＋１，−１，＋１，−１，＋１，−１，  −１，−１，＋１，＋１，−１，−１，＋１，＋１"を考え、上記埋め込み時と同様、同一の直交パターンが２回ずつ繰り返されているように定められているとする。【００４６】
このとき、抽出パターン４０８の前半部分と図５に示す直交パターン５０１〜５０４および直交パターン５２１〜５２４とのそれぞれの要素を掛けた結果は、直交パターン５０１の時"＋１，−１，＋１，−１，＋１，−１，＋１，−１"、直交パターン５０２の時"＋１，−１，−１，＋１，＋１，−１，−１，＋１"、直交パターン５０３の時"＋１，＋１，＋１，＋１，＋１，＋１，＋１，＋１"、直交パターン５０４の時"＋１，＋１，−１，−１，＋１，＋１，−１，−１"、直交パターン５２１の時"−１，＋１，−１，＋１，−１，＋１，−１，＋１"、直交パターン５２２の時"−１，＋１，＋１，−１，−１，＋１，＋１，−１"、直交パターン５２３の時"−１，−１，−１，−１，−１，−１，−１，−１"、直交パターン５２４の時"−１，−１，＋１，＋１，−１，−１，＋１，＋１"となるので、それぞれの積算結果は、直交パターン５０１の時"０"、直交パターン５０２の時"０"、直交パターン５０３の時"＋８"、直交パターン５０４の時"０"、直交パターン５２１の時"０"、直交パターン５２２の時"０"、直交パターン５２３の時"−８"、直交パターン５２４の時"０"となる。【００４７】
抽出パターン４０８の後半部分も同様に計算して、図５に示す直交パターン５０１〜５０４および直交パターン５２１〜５２４とのそれぞれの積算結果は、直交パターン５０１の時"０"、直交パターン５０２の時"−８"、直交パターン５０３の時"０"、直交パターン５０４の時"０"、直交パターン５２１の時"０"、直交パターン５２２の時"＋８"、直交パターン５２３の時"０"、直交パターン５２４の時"０"となる。【００４８】
次に、電子透かし検出部４０３では、抽出パターン４０８と図５に示す直交パターン５０１〜５０４および直交パターン５２１〜５２４とのそれぞれの積算結果のうち、最大値を持つ直交パターンを見つけ出し、その直交パターンと対応付けられているビット列を選択することによって電子透かしパターン４０４を生成する。【００４９】
すなわち、抽出パターン４０８の前半部分と図５に示す直交パターン５０１〜５０４および直交パターン５２１〜５２４とのそれぞれの積算結果では、直交パターン５０３の時に最大値"＋８"を取るので、直交パターン５０３に対応付けられているビット表現５１３である"０１０"に変換される。【００５０】
同様にして、抽出パターン４０８の後半部分と図５に示す直交パターン５０１〜５０４および直交パターン５２１〜５２４とのそれぞれの積算結果では、直交パターン５２２の時に最大値"＋８"を取るので、直交パターン５２２に対応付けられているビット表現５３２である"１１０"に変換される。【００５１】
このように直交パターンがビット表現に変換されるので、電子透かしパターン４０４は"０１０  １１０"となる。これは、埋め込み時のビット列と一致している。【００５２】
上記では、電子透かし検出部４０３は、抽出パターン４０８と図５に示す直交パターン５０１〜５０４および直交パターン５２１〜５２４とのそれぞれの積算結果のうち、最大値を持つ直交パターンを見つけ出し、その直交パターンと対応付けられているビット列を選択することによって電子透かしパターン４０４を生成するようにしているが、演算効率を高めるために、抽出パターン４０８と図５に示す直交パターン５０１〜５０４とのそれぞれの積算結果のうち、絶対値が最大値を持つ直交パターンを見つけ出し、その直交パターンと対応付けられているビット列を選択し、当該直交パターンの積算結果が負の場合は、選択した当該ビット列の各ビットを反転させるようにしてもよい。あるいは、演算効率を高めるために、抽出パターン４０８と図５に示す直交パターン５２１〜５２４とのそれぞれの積算結果のうち、絶対値が最大値を持つ直交パターンを見つけ出し、その直交パターンと対応付けられているビット列を選択し、当該直交パターンの積算結果が負の場合は、選択した当該ビット列の各ビットを反転させるようにしてもよい。【００５３】
最後に、検出情報変換部４０５では、当該ビット列をあらかじめ定めた規則に従って検出情報に変換する。たとえば、ビット列がＡＳＣＩＩ文字コードに対応させている場合、検出情報はＡＳＣＩＩ文字になる。【００５４】
このように構成することにより、検出時に施す直交パターンが埋め込み時と一致したときにだけ相関の絶対値が大きくなり、不一致のときには０に近い値となるから、相関の絶対値が最も大きくなる「直交パターン」を抽出し、当該直交パターンと対応付けられたビット列を選択することにより、埋め込まれている情報を精度よく検出可能となるという効果が期待できる。また、従来技術より少ない画素を使って安定した電子透かし検出を実現可能となる。また、従来技術で電子透かし埋め込みに用いる同一の画素数で、より多くの電子透かし情報量を埋め込み・検出可能になる。【００５５】
ここで、上記では、直交パターン５０１〜５０４および直交パターン５２１〜５２４を"＋１"および"−１"だけから成るように構成したが、電子透かしの強度を高めるために"＋苳および"−苳（艟は正整数）から成るように構成してもよい。【００５６】
あるいは、電子透かし埋め込みによる劣化を軽減させるなどのために、直交パターン５０１〜５０４および直交パターン５２１〜５２４を任意の負符号を持つ整数と正符号を持つ整数から成るように構成してもよい。【００５７】
実施の形態３．
上述した実施の形態１および２は、埋め込まれている情報を精度よく検出可能にするためのものであった。また、従来技術より少ない画素を使って安定した電子透かし検出を実現可能にするためのものであった。さらに、従来技術で電子透かし埋め込みに用いる同一の画素数で、より多くの電子透かし情報量を埋め込み・検出可能にするためのものであった。【００５８】
本実施の形態３では、電子透かしの検出時に、埋め込まれている電子透かしのビット数を判断可能とするための実施の形態を説明する。
ここでは、４種類のビット数、すなわち、８ビット、１６ビット、３２ビット、６４ビットのいずれかのビット数で情報が埋め込まれるものとして説明する。【００５９】
図６は、この発明の実施の形態３に係る、埋め込みビット数の判断を説明するための図である。図６において、６００は埋め込み対象画像から選択した６４箇所の電子透かし埋め込み箇所を事前に定めた規則にしたがって順番に並べた埋め込みブロックの１つである。たとえば、埋め込み対象画像から６４箇所の埋め込みブロックをランダムに選択したとき、選択した順番にブロックに０から６３までの番号をつけ、番号順に並べればよい。【００６０】
ここでは、８ビット、１６ビット、３２ビット、６４ビットのいずれかのビット数で情報を埋め込んだ場合でも、同一のビット情報が埋め込まれているブロックにビット数を判断可能とするための電子透かしを埋め込むことにより、電子透かしの検出時に、埋め込まれている電子透かしのビット数を判断とする。【００６１】
すなわち、０ビット目から（ｎ−１）ビット目までのｎビットを埋め込む際（ここでは、ｎ＝８，１６，３２，６４）、ｉビット目を埋め込む場合は、図６の各ブロックの番号をｎで割った余りがｉになるブロックにｉビット目を埋め込むようにすればよい。【００６２】
図７は、８ビット埋め込み時の７ビット目の埋め込みブロックを表す図である。８ビット埋め込み時において、７ビット目を埋め込む場合、６４個あるブロック番号を８で割った余りが７になるブロックを選択し、そのブロックにビット数を判断可能とするための電子透かしを埋め込めばよい。すなわち、図７に示すように、７，１５，２３，３１，３９，４７，５５，５３のブロック番号を持つブロックに埋め込む。【００６３】
同様に、図８は、１６ビット埋め込み時の７ビット目の埋め込みブロックを表す図である。１６ビット埋め込み時において、７ビット目を埋め込む場合、６４個あるブロック番号を１６で割った余りが７になるブロックを選択し、そのブロックにビット数を判断可能とするための電子透かしを埋め込めばよい。すなわち、図８に示すように、７，２３，３９，５５のブロック番号を持つブロックに埋め込む。【００６４】
同様に、図９は、３２ビット埋め込み時の７ビット目の埋め込みブロックを表す図である。３２ビット埋め込み時において、７ビット目を埋め込む場合、６４個あるブロック番号を３２で割った余りが７になるブロックを選択し、そのブロックにビット数を判断可能とするための電子透かしを埋め込めばよい。すなわち、図９に示すように、７，３９のブロック番号を持つブロックに埋め込む。【００６５】
同様に、図１０は、６４ビット埋め込み時の７ビット目の埋め込みブロックを表す図である。６４ビット埋め込み時において、７ビット目を埋め込む場合、６４個あるブロック番号を６４で割った余りが７になるブロックを選択し、そのブロックにビット数を判断可能とするための電子透かしを埋め込めばよい。すなわち、図１０に示すように、７のブロック番号を持つブロックに埋め込む。【００６６】
次に、埋め込む電子透かしパターンについて説明する。
図１１は、電子透かしの検出時に埋め込まれている電子透かしのビット数を判断可能とするための電子透かしパターンである。【００６７】
図１１において、１１００は直交パターン１１０１〜１１０４の集合、１１２０は、直交ベクトルの１つの組合せに属する１つのベクトルを符号反転したベクトルに変更した場合でも、当該ベクトルは、その組合せに属する他の任意のベクトルと直交する、という特徴に基づき、直交パターン１１０１〜１１０４の符号を反転した直交パターン（符号反転）の集合である。５２１〜５２４はそれぞれ直交パターン１１０１〜１１０４の符号を反転した直交パターン（符号反転）である。直交パターンの集合１１００および直交パターン（符号反転）の集合１１２０から任意の２つのパターンを選んだとき、その２つのパターンの内積は０になる（互いに直交する）。【００６８】
また、１１１０は直交パターン１１０１〜１１０４それぞれに対応したビット表現の集合、１１３０は直交パターン１１２１〜１１２４それぞれに対応したビット表現の集合である。１１１１は直交パターン１１０１に対応したビット表現であり、８ビット埋め込み時のビット"１"を表す。１１１２は直交パターン１１０２に対応したビット表現であり、１６ビット埋め込み時のビット"１"を表す。１１１３は直交パターン１１０３に対応したビット表現であり、３２ビット埋め込み時のビット"１"を表す。１１１４は直交パターン１１０４に対応したビット表現であり、８ビット埋め込み時のビット"１"を表す。１１３１は直交パターン１１２１に対応したビット表現であり、８ビット埋め込み時のビット"０"を表す。１１３２は直交パターン１１２２に対応したビット表現であり、１６ビット埋め込み時のビット"０"を表す。１１３３は直交パターン１１２３に対応したビット表現であり、３２ビット埋め込み時のビット"０"を表す。１１３４は直交パターン１１２４に対応したビット表現であり、６４ビット埋め込み時のビット"０"を表す。【００６９】
図１２は、この発明の実施の形態３に係る電子透かし埋め込み装置の構成を示すブロック図である。
図１２に示される実施の形態３に係る電子透かし埋め込み装置１２００は、要素−１，＋１の組み合わせで構成され、互いに直交する直交パターンを発生する直交パターン発生部１２０４と、入力される埋め込み情報１２０２を"０"と"１"からなるビット列に変換し、ビット列を直交パターン発生部１２０４からの直交パターンを利用して置き換え、埋め込みパターン１２０５を生成する埋め込み情報変換部１２０３と、入力画像１２０１に対し、埋め込みパターン発生部１２０４からの埋め込みパターン１２０５を埋め込み、情報埋め込み後画像１２０７を出力する電子透かし埋め込み部１２０６とを備えている。【００７０】
また、図１３は、この発明の実施の形態３に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。
図１３に示される実施の形態３に係る電子透かし検出装置１３００は、電子透かし情報の検出対象である、情報埋め込み後の入力画像１３０１から電子透かしとして埋め込まれているパターンを抽出し、抽出パターン１３０８を出力する電子透かし抽出部１３０７と、埋め込み時と同じ長さを持つ直交パターンを複数生成する直交拡散パターン発生部１３０２と、直交拡散パターン発生部１３０２により生成した複数の直交パターンそれぞれと電子透かし抽出部１３０７からの抽出パターン１３０８とを積算する積算部１３０９と、積算部１３０９の積算結果のうち、最大値を持つ直交パターンを見つけ出し、その直交パターンと対応付けられているビット列を選択することによって電子透かしパターン１３０４を生成する電子透かし検出部１３０３と、電子透かし検出部１３０３からの電子透かしパターン１３０４をビット情報に変換しそのビット列をあらかじめ定めた規則に従って検出情報１３０６に変換して出力する検出情報変換部１３０５とを備えている。【００７１】
次に、上記構成に係る電子透かし埋め込み装置の動作について説明する。
電子透かし情報の埋め込み対象である入力画像１２０１と、電子透かしとして埋め込む埋め込み情報１２０２とを電子透かし埋め込み装置１２００に入力する。【００７２】
埋め込み情報変換部１２０３では、まず、入力された埋め込み情報１２０２を"０"と"１"からなるビット列に変換する。次に、埋め込み情報のビット数により、図１１に示した直交パターン１１０１〜１１０４あるいは１１２１〜１１２４のどの直交パターンを利用するかを決定する。【００７３】
たとえば、埋め込み情報ビット数が８のとき、埋め込み情報変換部１２０３は、まず、ビット情報"１"を埋め込むための直交パターンとして直交パターン１１０１を選択し、ビット情報"０"を埋め込むための直交パターンとして直交パターン１１２１を選択する。【００７４】
情報変換部１２０３が埋め込み情報１２０２をビット列に変換した結果、８ビットのビット列"０１０１  ００１１"が得られた場合を例に説明する。
ビット長が８ビットであることから、情報変換部１２０３は、ビット情報"１"を埋め込むための直交パターンとして直交パターン１１０１、すなわち"＋１，＋１，＋１，＋１"を選択し、ビット情報"０"を埋め込むための直交パターンとして直交パターン１１２１、すなわち"−１，−１，−１，−１"を選択する。【００７５】
次に、８ビットのビット列"０１０１  ００１１"を直交パターン１１０１および直交パターン１１２１で置き換え、埋め込みパターン１２０５を生成する。すなわち、埋め込みパターンは"−１，−１，−１，−１，  ＋１，＋１，＋１，＋１，  −１，−１，−１，−１，  ＋１，＋１，＋１，＋１，  −１，−１，−１，−１，  −１，−１，−１，−１，  ＋１，＋１，＋１，＋１，  ＋１，＋１，＋１，＋１"となる。生成した埋め込みパターン１２０５は、電子透かし埋め込み部１２０６に渡される。【００７６】
電子透かし埋め込み部１２０６では、入力画像１２０１に対し、埋め込みパターン１２０５を埋め込み、情報埋め込み後画像１２０７を出力する。【００７７】
次に、上記のように埋め込まれた電子透かしを検出するための、上記構成に係る電子透かし検出装置の動作について説明する。【００７８】
まず、電子透かし情報の検出対象である、情報埋め込み後の入力画像１３０１を電子透かし検出装置１３００に入力する。電子透かし抽出部１３０７では、情報埋め込み後の入力画像１３０１から電子透かしとして埋め込まれているパターンを抽出し、抽出パターン１３０８を出力する。【００７９】
直交拡散パターン発生部１３０２では、埋め込み時と同じ長さを持つ直交パターンを複数生成し、積算部１３０９により、生成した複数の直交パターンそれぞれと、抽出パターン１３０８から抽出した６４ビット埋め込み時における７ビット目の埋め込み位置のブロックとを積算する。【００８０】
抽出パターン１３０８から抽出した６４ビット埋め込み時における７ビット目の埋め込み位置のブロックが８箇所あり、そのときに７ビット目の埋め込み位置のブロックから抽出された電子透かしパターンが、"１，＋１，＋１，＋１，  ＋１，＋１，＋１，＋１"であり、発生させる直交パターンが直交パターン１１０１〜１１０４である場合について説明する。【００８１】
この電子透かしパターンと直交パターン１１０１〜１１０４とのそれぞれの要素を繰り返し掛けた結果は、直交パターン１００１の時"＋１，＋１，＋１，＋１，  ＋１，＋１，＋１，＋１"、直交パターン１００２の時"＋１，＋１，−１，−１，  ＋１，＋１，−１，−１"、直交パターン１００３の時"＋１，−１，＋１，−１，  ＋１，−１，＋１，−１"、直交パターン１００４の時"＋１，−１，−１，＋１"、となるので、電子透かし検出部１３０３では、それぞれの結果から積算値を計算し、積算値の計算結果は、直交パターン１００１の時"＋８"、直交パターン１００２の時"０"、直交パターン１００３の時"０"、直交パターン１００４の時"０"になる。【００８２】
よって、直交パターン１００１を使ったときに積算結果の絶対値が最大値になるので、情報埋め込み後の入力画像１３０１にはビット長が８の電子透かしが埋め込まれていることがわかる。そこで、電子透かし検出部１３０３では、８ビット埋め込みを前提に電子透かしの検出を実施し、電子透かしとして埋め込まれている８ビット長の電子透かしパターン１３０４を生成し、検出情報変換部１３０５に電子透かしパターン１３０４を渡す。【００８３】
検出情報変換部１３０５では、"０"と"１"からなる電子透かしパターン１３０４をあらかじめ定めた規則に従って検出情報に変換する。たとえば、ビット列がＡＳＣＩＩ文字コードに対応させている場合、検出情報はＡＳＣＩＩ文字になる。【００８４】
このように構成することにより、検出時に施す直交パターンが埋め込み時と一致したときにだけ相関の絶対値が大きくなり、不一致のときには０に近い値となるから、相関の絶対値が最も大きくなる「直交パターン」を使ったときの検出値の符号を調べることにより、電子透かしのビット数を判断可能になるという効果が期待できる。【００８５】
ここで、上記では、直交パターン１１０１〜１１０４および直交パターン１１２１〜１１２４を"＋１"および"−１"だけから成るように構成したが、電子透かしの強度を高めるために"＋苳および"−苳（艟は正整数）から成るように構成してもよい。【００８６】
あるいは、電子透かし埋め込みによる劣化を軽減させるなどのために、直交パターン１１０１〜１１０４および直交パターン１１２１〜１１２４を任意の負符号を持つ整数と正符号を持つ整数から成るように構成してもよい。
【図１】
2007040112.tif 000003
【図２】
2007040112.tif 000004
【図３】
2007040112.tif 000005
【図４】
2007040112.tif 000006
【図５】
2007040112.tif 000007
【図６】
2007040112.tif 000008
【図７】
2007040112.tif 000009
【図８】
2007040112.tif 000010
【図９】
2007040112.tif 000011
【図１０】
2007040112.tif 000012
【図１１】
2007040112.tif 000013
【図１２】
2007040112.tif 000014
【図１３】
2007040112.tif 000015
【国際調査報告】
2007040112.tif 000016
2007040112.tif 000017