(57)【要約】【課題】複数枚の２値の割符画像からノイズの少ない高画質の秘密画像を復号可能にすること。【解決手段】割符画像ブロック分割部11,12は、割符画像B0,B1をブロックに分割する。復号時ブロック濃度算出部13は、各ブロックに対する復号時濃度を算出し、割符画像ブロック濃度算出部14,15は、各ブロックの濃度を算出する。復号濃度可能範囲算出部16は、各ブロックに対する復号濃度可能範囲を算出する。秘密画像画素値判定部17は、復号濃度可能範囲内で各ブロックに対する閾値を設定し、復号時ブロック濃度算出部13により算出された復号時濃度を前記閾値と比較することにより各ブロックに対する秘密画像の画素値を判定する。ノイズを含む復号秘密画像から高画質化された復号秘密画像に徐々に変化させるようにすることもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の割符画像から該割符画像に埋め込まれた秘密画像を復号する秘密画像復号方法において、
各々の割符画像をブロックに分割し、
前記複数枚の割符画像を用いて復号された復号画像における各ブロックに対する復号時濃度を算出し、
前記複数枚の割符画像各々における各ブロックの濃度を算出し、
前記割符画像各々における各ブロックの濃度を元に各ブロックに対する復号濃度可能範囲を算出し、
前記復号濃度可能範囲内で各ブロックに対する閾値を設定し、
前記復号時濃度を前記閾値と比較することにより復号秘密画像の各ブロックの画素値を判定することを特徴とする秘密画像復号方法。
【請求項２】
前記閾値が前記復号濃度可能範囲の中間濃度値であることを特徴とする請求項１に記載の秘密画像復号方法。
【請求項３】
前記秘密画像が二次元バーコードであることを特徴とする請求項１または２に記載の秘密画像復号方法。
【請求項４】
さらに、前記復号画像を、前記復号秘密画像における画素値を用いて、徐々に、かつ最終的に前記復号秘密画像における画素値になるように制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の秘密画像復号方法。
【請求項５】
前記復号画像における各ブロックに対する復号時濃度、前記複数枚の割符画像各々における各ブロックの濃度、前記各ブロックに対する復号濃度可能範囲に代えて、復号画像の各ブロックにおける復号時黒画素数、複数枚の割符画像各々の各ブロックにおける黒画素数、各ブロックに対する復号時黒画素数可能範囲を算出し、
前記復号時黒画素数可能範囲内で各ブロックに対する閾値を設定し、
前記復号時黒画素数を前記閾値と比較することにより復号秘密画像の各ブロックの画素値を判定することを特徴とする請求項１に記載の秘密画像復号方法。
【請求項６】
複数枚の割符画像から該割符画像に埋め込まれた秘密画像を復号する秘密画像復号装置において、
各々の割符画像をブロックに分割する割符画像ブロック分割部と、
前記複数枚の割符画像を用いて復号された復号画像における各ブロックに対する復号時濃度を算出する復号時ブロック濃度算出部と、
前記複数枚の割符画像各々における各ブロックの濃度を算出する割符画像ブロック濃度算出部と、
前記割符画像各々における各ブロックの濃度を元に各ブロックに対する復号濃度可能範囲を算出する復号濃度可能範囲算出部と、
前記復号濃度可能範囲内で各ブロックに対する閾値を設定し、前記復号時濃度を前記閾値と比較することにより復号秘密画像の各ブロックの画素値を判定する秘密画像画素値判定部を備えたことを特徴とする秘密画像復号装置。
【請求項７】
前記閾値が前記復号濃度可能範囲の中間濃度値であることを特徴とする請求項６に記載の秘密画像復号装置。
【請求項８】
前記秘密画像が二次元バーコードであることを特徴とする請求項６または７に記載の秘密画像復号装置。
【請求項９】
さらに、前記復号画像を、前記復号秘密画像における画素値を用いて、徐々に、かつ最終的に前記復号秘密画像における画素値になるように制御する秘密画像再生制御部を備えたことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の秘密画像復号装置。
【請求項１０】
前記復号時ブロック濃度算出部、前記割符画像ブロック濃度算出部、前記復号濃度可能範囲算出部に代えて、前記複数枚の割符画像を用いて復号された復号画像の各ブロックにおける復号時黒画素数を算出する復号時黒画素数算出部、前記複数枚の割符画像各々の各ブロックにおける黒画素数を算出する割符画像ブロック黒画素数算出部、前記割符画像各々の各ブロックにおける黒画素数を元に各ブロックに対する復号時黒画素数可能範囲を算出する復号時黒画素数可能範囲算出部を備え、
前記秘密画像画素値判定部は、前記復号時黒画素数可能範囲で各ブロックに対する閾値を設定し、前記復号時黒画素数を前記閾値と比較することにより復号秘密画像の各ブロックの画素値を判定することを特徴とする請求項６に記載の秘密画像復号装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、秘密画像復号方法および装置に関し、特に、複数枚の２値の割符画像からノイズが少ない高画質化の復号秘密画像を得ることができる秘密画像復号方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の割符画像生成法が提案されている。割符とは、一枚または一部の割符からは秘密情報が認識できないが、複数枚の割符を重畳処理などの復号処理することにより秘密情報が認識できるようになるものである。
【０００３】
例えば、図４に示すように、割符が黒画素を１、白画素を０とした割符画像(擬似濃淡画像)B0,B1である場合、割符画像B0,B1を画素ごとにANDやORやXORといったブール演算することで秘密画像を復号できる。割符画像B0,B1では秘密画像を認識できない。
【０００４】
OR演算で秘密画像を復号できる割符の場合には、各々の割符画像を透明シートに印刷し、それらを光学的に重畳することで、計算することなく視覚的に秘密画像を復号できるという特徴を持つ。ここで、白画素は透明画素として印刷され、白インクで印刷されるものではない。
【０００５】
特許文献１、非特許文献１〜４には、白黒２値の擬似濃淡画像を用いる割符画像生成法が提案されている。これらの割符画像生成法では、同一または異なる多階調グレースケールの原画像に２値または３値の秘密画像が埋め込まれた複数枚の白黒２値の擬似濃淡画像(黒を１、白を０とする)を割符画像として生成する。これら複数枚の割符画像を透明シートに印刷し、光学的に重畳することで視覚により秘密画像を復号できる。
【特許文献１】特開平９−２５２３９７号公報
【非特許文献１】岡一博、松井甲子雄、“組織的ディザ法によるハードコピー画像への署名情報の埋め込み”信学論、Vol.J80-D-II, No.3, pp.820-823, 1997.
【非特許文献２】Ming Sun Fu; AU, O.C, “A novel method to embed watermark in different halftone images: data hiding by conjugate error diffusion (DHCED)”, Proc. Intl. Conf. on-Multimedia and Expo, 2003, vol.1, pp.609-612, 2003.
【非特許文献３】Emi Myodo and Kiyoshi Tanaka, “A Watermark Sharing Scheme to High Quality Halftone Images with Genetic Algorithms”, Applications of Evolutionary Computing :EvoWorkshops 2004, LNCS, Springer, Vol.3005, pp.339-348, 2004.
【非特許文献４】Ming Sun Fu; AU, O.C, “Watermarking Technique for Color Halftone Images”, Proc. IEEE Intl. Conf. on Acoustics, Speech, and Signal Processing, vol.3,?pp.381-384, 2004.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
割符画像に埋め込まれた秘密画像は、光学的な重畳による復号だけでなく、ディジタルデータ上でOR演算することによっても復号できる。しかしながら、割符画像をOR演算することにより得られる画像には、秘密画像の外に、元の白黒２値の擬似濃淡画像(割符画像の絵柄)から生じるノイズが含まれているという問題がある。つまり、各々の割符画像の特徴が復号秘密画像上に残り、復号された秘密画像に対してこれがノイズ状に見えるという問題がある。
【０００７】
割符画像は、一般的には視覚による復号、つまり、割符画像を透明シートに印刷することを前提として研究されており、割符画像が印刷された透明シートからノイズは除去できないので、今までに割符画像の特徴を利用してノイズを除去する試みはなされていない。
【０００８】
非特許文献４に記載されているように、複数枚の割符画像が同じ絵柄の場合にはXOR演算による復号を行うことで、割符画像の絵柄がある程度キャンセルされた、ある程度品質の良い秘密画像を復号できるが、復号された秘密画像は未だノイズを含む。また、複数枚の割符画像が異なる絵柄の場合には、XOR演算による復号を行って品質の良い秘密画像を復号することはできない。
【０００９】
本発明の目的は、複数枚の２値の割符画像からノイズが少ない高画質化の復号秘密画像を得ることができる秘密画像復号方法および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】
上記課題を解決するために、本発明は、複数枚の割符画像から該割符画像に埋め込まれた秘密画像を復号するに際し、各々の割符画像をブロックに分割し、前記複数枚の割符画像を用いて復号された復号画像における各ブロックに対する復号時濃度を算出し、前記複数枚の割符画像各々における各ブロックの濃度を算出し、前記割符画像各々における各ブロックの濃度を元に各ブロックに対する復号濃度可能範囲を算出し、前記復号濃度可能範囲内で各ブロックに対する閾値を設定し、前記復号時濃度を前記閾値と比較することにより復号秘密画像の各ブロックの画素値を判定することを特徴としている。
【００１１】
ここで、前記復号画像を、前記復号秘密画像における画素値を用いて、徐々に、かつ最終的に前記復号秘密画像における画素値になるように制御するようにすることができる。
【００１２】
また、復号画像や割符画像の各ブロックに対する濃度や復号濃度可能範囲を算出するのに代えて各ブロックにおける黒画素数を算出し、それを元に復号秘密画像の各ブロックの画素値を判定することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、同一の絵柄または異なる絵柄を持つ複数枚の擬似濃淡割符画像からノイズの少ない高画質の２値秘密画像を復号でき、復号された秘密画像を明確に認識できるようになる。例えば、２値秘密画像として二次元バーコードが埋め込まれた割符画像の場合には、ノイズを少なくしてバーコードリーダによる二次元バーコードの読み取り精度を向上させることができる。
【００１４】
また、複数枚の割符画像を単にOR演算して得られる復号画像から高画質化された復号画像に徐々に変化させることで、徐々にノイズが低減されて鮮鋭化されていく復号秘密画像を得ることができる。これにより、割符画像の復号過程の理解に役立たせたり、エンターテイメント性に富ませることができる。
【００１５】
また、復号画像や割符画像の各ブロックに対する濃度や復号濃度可能範囲を算出するのに代えて各ブロックにおける黒画素数を算出し、それを元に復号秘密画像の各ブロックの画素値を判定するようにすることにより、濃度を算出する計算を省くことができるので、処理負担を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明を説明する。ここでは、割符画像が２枚である場合を例として説明するが、割符画像の枚数は、２枚に限らず、それ以上でもよい。
【００１７】
図１は、本発明に係る秘密画像復号装置の実施形態を示す機能ブロック図である。本実施形態の秘密画像復号装置は、割符画像ブロック分割部11,12、復号時ブロック濃度算出部13、割符画像ブロック濃度算出部14,15、復号濃度可能範囲算出部16および秘密画像画素値判定部17を備える。なお、これら各部は、ハードウエアでもソフトウエアでも実現できる。
【００１８】
まず、第１の割符画像B0を割符画像ブロック分割部11に入力し、第２の割符画像B1を割符画像ブロック分割部12に入力する。割符画像ブロック分割部11,12はそれぞれ、割符画像B0,B1をｍ×ｎ画素からなるブロックに分割する。ここで、ｍ×ｎ画素からなるブロックのサイズは、秘密画像の１画素の埋め込みに必要としたブロックの大きさとする。
【００１９】
復号時ブロック濃度算出部13は、割符画像ブロック分割部11,12で分割された各ブロックについて、割符画像B0,B1の同位置のブロック同士でOR演算して復号画像を生成し、さらに、各ブロックについての復号時ブロック濃度(OR演算後の黒画素濃度)を算出する。復号時ブロック濃度は、下記式(1)で算出できる。なお、このときに復号される画像は、割符画像の絵柄から生じるノイズを多く含んでいる。
復号時ブロック濃度＝(ブロックのOR演算後の黒画素数）/(ブロックの画素数)   (1)
【００２０】
割符画像ブロック濃度算出部14,15はそれぞれ、割符画像B0,B1における各ブロックについてのブロック濃度(割符画像ブロック濃度)を算出する。割符画像ブロック濃度は、下記式(2)で算出できる。
割符画像ブロック濃度＝(ブロック内の黒画素数)/(ブロックの画素数)         (2)
【００２１】
復号濃度可能範囲算出部16は、割符画像ブロック濃度算出部14,15で算出された割符画像ブロック濃度から、各ブロックを復号したときに各ブロックが採り得る濃度範囲を求める。
【００２２】
例えば、図２に示すように、割符画像ブロック濃度算出部14,15で、割符画像B0,B1のブロックが1/2の黒濃度であると算出された場合、該ブロックが採り得る復号濃度可能範囲は1/2〜1となる。つまり、割符画像B0,B1のブロックにおける画素配置が同じとき復号濃度(黒濃度)は最小の1/2となり(a)、反転された関係の画素配置であるとき復号濃度は最大の1となり(b)、それ以外の画素配置にあるときには復号濃度は中間の3/4になる(c)。
【００２３】
一般的には、k枚の割符画像B0,B1,・・・,Bkのブロックの黒濃度をD(1),D(2),・・・,D(k)とすると、ブロックのOR演算による復号濃度可能範囲は、下記式(3)の範囲となる。ここで、Maxは｛ ｝内の値のうちの最大値を採ることを示し、Minは｛ ｝内の値のうちの最小値を採ることを示す。
Max{D(1),D(2), ・・・,D(k)}〜Min{D(1)+D(2)+・・・D(k),1}                    (3)
【００２４】
秘密画像画素値判定部17は、復号時ブロック濃度算出部13で算出された各ブロックの復号時ブロック濃度を各ブロックに対する所定の閾値Tと比較し、復号時ブロック濃度が閾値Tより大きい場合には黒、そうでない場合は白として秘密画像を生成する。ここで生成される秘密画像は、各ブロック(ｍ×ｎ画素)に対して１画素である。
【００２５】
復号時ブロック濃度と比較する閾値Tは、復号濃度可能範囲算出部16により算出された復号濃度可能範囲内の数値、例えば下記式(4)で与えられる数値とする。
T＝(Max{D(1),D(2), ・・・,D(k)}＋Min{D(1)+D(2)+・・・D(k),1})/２             (4)
【００２６】
また、上記式(1)〜(4)に示すように濃度を用いるのに代えて下記(1)'〜(4)'に示すように画素数そのものを用いることにより、上記式(1),(2)でのブロックの画素数で割る処理を省いて、割り算の計算量を削減することができる。
復号時ブロック黒画素数＝ブロックのOR演算後の黒画素数                   (1)'
割符画像ブロック黒画素数＝ブロック内の黒画素数                        (2)'
Max{N(1),N(2), ・・・,N(k)}〜Min{N(1)+N(2)+・・・N(k),ブロックサイズ(m×n)}  
(3)'
T＝(Max{N(1),N(2), ・・・,N(k)}＋Min{N(1)+N(2)+・・・N(k),ブロックサイズ(m×n)})/２                                                                    (4)'
【００２７】
ここで、N(1),N(2), ・・・,N(k)は、k枚の割符画像B0,B1,・・・,Bkのブロックの黒画素数を表す。
【００２８】
すべてのブロックについて上記の復号処理を行う。以上のように、本発明では、各ブロックの復号濃度可能範囲を元に閾値Tを設定し、該閾値Tによる閾値処理を行っているので、割符画像の絵柄から生じるノイズを少なくして高画質化した復号秘密画像を生成することができる。
【００２９】
割符画像B0,B1に、例えば、二次元バーコードが秘密画像として埋め込まれている場合には、ノイズが少なくされた二次元バーコードを復号できるので、バーコードリーダによる二次元バーコードの読み取り精度を向上させることができる。
【００３０】
秘密画像画素値判定部17で判定された白黒の復号秘密画像をそのまま送出して表示させれば、ノイズが少ない復号秘密画像を直ちに表示させることができる。しかし、画像の絵柄から生じるノイズを含んだ復号秘密画像をまず表示させ、そらから徐々にノイズが低減されて鮮鋭化されていく過程を踏んで最終的にノイズが少ない復号秘密画像を表示させることもできる。
【００３１】
このためには、図３に示すように、復号時ブロック濃度算出部13を復号部13-1と濃度算出部13-2とし、秘密画像再生制御部18を新たに設ければよい。そして、濃度算出部13-2が出力する各ブロックの復号時ブロック濃度を、図１と同様に、秘密画像画素値判定部17に入力する。また、秘密画像画素値判定部17の出力および復号部13-1の出力を秘密画像再生制御部18に入力する。
【００３２】
秘密画像画素値判定部17からはノイズが少ない復号秘密画像が出力されるので、秘密画像再生制御部18において秘密画像画素値判定部17の出力をそのまま通過させれば、ノイズが少ない高画質の復号秘密画像を直ちに表示させることができる。
【００３３】
また、秘密画像再生制御部18において、復号部13-1の出力を秘密画像画素値判定部17の出力で制御し、黒となるべき画素を徐々に黒くしていき、白となるべき画素を徐々に白くしていくようにすることにより、復号される秘密画像を徐々にはっきりと浮き出させることができる。
【００３４】
つまり、復号部13-1の出力(ノイズを含んだ秘密画像)から秘密画像画素値判定部17の出力(ノイズが少ない秘密画像)へと徐々に変化させて表示させる場合、ノイズが少ない復号秘密画像の表示においては判定された画素値(白または黒)でブロックサイズの画素(ｍ×ｎ)を塗りつぶして表示するものとし、秘密画像画素値判定部17が出力する判定値が白であれば、復号部13-1が出力する黒画素を徐々に白くしていくようにし、白画素はそのまま残す。また、秘密画像画素値判定部17が出力する判定値が黒であれば、復号部13-1が出力する白画素を徐々に白くしていくようにし、黒画素はそのまま残す。
【００３５】
図３の構成によれば、徐々にノイズが低減されていく秘密画像の復号過程を表示できる。割符画像をプロジェクタ、液晶ディスプレイなどでデジタル的に表示して割符画像の復号過程を提示する場合、複数枚の割符画像を呈示し、その後、アニメーションで複数枚の割符画像が重畳される(OR演算を行う)ようにする。その時、まずノイズを含んだ復号画像が表示され、その後、本処理を用いて作成されたノイズを含まない復号画像が徐々に表示されるようにすることができる。これにより、割符画像からの秘密画像の復号の理解に役立たせたり、エンターテイメント性に富ませることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る秘密画像復号装置の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】復号濃度可能範囲の具体的な説明図である。
【図３】復号される秘密画像を徐々に浮き出させるための構成を示すブロック図である。
【図４】割符画像から秘密画像を復号する構成を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３７】
11,12・・・割符画像ブロック分割部、13・・・復号時ブロック濃度算出部、13-1・・・復号部、13-2・・・濃度算出部、14,15・・・割符画像ブロック濃度算出部、16・・・復号濃度可能範囲算出部、17・・・秘密画像画素値判定部、18・・・秘密画像再生制御部、B0,B1・・・割符画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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