(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理装置において、
該原画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、
分割されたブロック毎に画素情報の離散コサイン変換を行う離散コサイン変換手段と、
該離散コサイン変換後の離散コサイン係数を量子化する量子化手段と、
該量子化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、該電子透かし情報の値と所定の関係になるように、分けられた２組のデータ系列それぞれの交流成分の値を設定することにより該電子透かし情報を該画素情報に埋め込む電子透かし情報埋め込み手段とを備えた画像処理装置。
【請求項２】
原画像情報に埋め込まれた所定の電子透かし情報を検出処理する画像処理装置において、
電子透かし情報が埋め込まれた画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、
該分割後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が互いに所定の関係か否かにより電子透かし情報を検出する電子透かし情報検出手段とを備えた画像処理装置。
【請求項３】
原画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理装置において、
該原画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、
分割されたブロック毎に画素情報の離散コサイン変換を行う離散コサイン変換手段と、
該離散コサイン変換後の離散コサイン係数を量子化する量子化手段と、
少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値とをそれぞれ発生する擬似乱数発生手段と、
該量子化後の離散コサイン変換の直流係数から特定ビットを抽出する特定ビット抽出手段と、
該量子化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該一方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、該電子透かし情報の値と該特定ビットの値と該第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、一方のデータ系列の交流成分値を設定し、他方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、該電子透かし情報の値と該特定ビットの値と該第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、他方のデータ系列の交流成分値を設定することにより該電子透かし情報を該画素情報に埋め込む電子透かし情報埋め込み手段とを備えた画像処理装置。
【請求項４】
原画像情報に埋め込まれた所定の電子透かし情報を検出処理する画像処理装置において、
電子透かし情報が埋め込まれた画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、
少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値とを発生する擬似乱数発生手段と、
該分割後の直流係数から特定ビットを抽出する特定ビット抽出手段と、
該分割後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該一方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値と該特定ビットの値と該第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値が、他方の組のデータ系列のそれぞれの総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値と該特定ビットの値と該第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値に対して所定の関係か否かにより該電子透かし情報を検出する電子透かし情報検出手段とを備えた画像処理装置。
【請求項５】
データ圧縮画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理装置において、
該データ圧縮画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、
分割されたブロックに対してデータを逆符号化するデータ伸長手段と、
該逆符号化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、該電子透かし情報の値と所定の関係になるように、分けられた２組のデータ系列それぞれの交流成分の値を設定することにより該電子透かし情報を該画素情報に埋め込む電子透かし情報埋め込み手段とを備えた画像処理装置。
【請求項６】
データ圧縮画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理装置において、
該データ圧縮画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、
分割されたブロックに対してデータを逆符号化するデータ伸長手段と、
少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値とをそれぞれ発生する擬似乱数発生手段と、
該離散コサイン変換係数の直流係数から特定ビットを抽出する特定ビット抽出手段と、
該逆符号化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該一方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、該電子透かし情報の値と該特定ビットの値と該第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、一方のデータ系列の交流成分値を設定し、他方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と該特定ビットの値と該第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、他方のデータ系列の交流成分値を設定することにより該電子透かし情報を該画素情報に埋め込む電子透かし情報埋め込み手段とを備えた画像処理装置。
【請求項７】
原画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理装置において、
該原画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、
分割されたブロック毎に画素情報の離散コサイン変換を行う離散コサイン変換手段と、
該離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、該電子透かし情報の値と所定の関係になるように、分けられた２組のデータ系列それぞれの交流成分の値を設定することにより該電子透かし情報を該画素情報に埋め込む電子透かし情報埋め込み手段とを備えた画像処理装置。
【請求項８】
原画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理装置において、
該原画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、
分割されたブロック毎に画素情報の離散コサイン変換を行う離散コサイン変換手段と、
少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数とをそれぞれ発生する擬似乱数発生手段と、
該離散コサイン変換後の離散コサイン変換の直流係数から特定ビットを抽出する特定ビット抽出手段と、
該離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該一方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、該電子透かし情報の値と該特定ビットの値と該第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、一方のデータ系列の交流成分値を設定し、他方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、該電子透かし情報の値と該特定ビットの値と該第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、他方のデータ系列の交流成分値を設定することにより該電子透かし情報を該画素情報に埋め込む電子透かし情報埋め込み手段とを備えた画像処理装置。
【請求項９】
前記電子透かし情報埋め込み後の離散コサイン係数を量子化する量子化手段を有する請求項７または８記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記電子透かし情報埋め込み後であって前記量子化後のデータを符号化するデータ圧縮手段を有する請求項1、３および５〜８の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記分割されたブロックに対してデータを逆符号化するデータ伸長手段を有し、該逆符号化データを用いて前記電子透かし情報検出手段による処理が行われる請求項２または４記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記所定の関係は、前記２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値がそれぞれ、前記電子透かし情報の値と等しい関係または異なる関係である請求項1、５または７記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記交流成分値の設定は、２組に分けられたそれぞれのデータ系列中の一番後方の交流成分から前方の交流成分に向かって最初に交流成分値が非零となる交流成分値に対して、１を足すかまたは１を引くことにより設定される請求項１、５、７または１２記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記所定の関係はそれぞれ、前記２組のデータ系列の一方の組の総和の最下位ビット値または該一方の組の所定部分の和の最下位ビット値が、前記電子透かし情報の値と前記特定ビットの値と前記第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と等しい関係または異なる関係であり、他方の組のデータ系列の総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列の所定部分の和の最下位ビット値が、該電子透かし情報の値と該特定ビットの値と前記第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と等しい関係または異なる関係である請求項３、６または８記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記交流成分値の設定は、前記一方の組のデータ系列中の一番後方の交流成分から前方の交流成分に向かって最初に交流成分の値が非零となる交流成分の値に対して、１を足すかまたは１を引くことにより設定され、前記他方の組のデータ系列中の一番後方の交流成分から前方の交流成分に向かって最初に交流成分の値が非零となる交流成分の値に対して、１を足すかまたは１を引くことにより設定される請求項３、６、８または１４記載の画像処理装置。
【請求項１６】
請求項１，２記載の両画像処理装置および請求項３，４記載の両画像処理装置の何れかの両画像処理装置を含む画像処理システム。
【請求項１７】
請求項１、３および５〜８の何れかに記載の画像処理装置を用い電子透かし情報の埋め込み処理を行う電子情報機器。
【請求項１８】
請求項２または４記載の画像処理装置を用いて電子透かし情報の検出処理を行う電子情報機器。
【請求項１９】
請求項１６記載の画像処理システムを用いて電子透かし情報の埋め込み処理および検出処理を行う電子情報機器。
【請求項２０】
原画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理方法において、
該原画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割するステップと、
分割されたブロック毎に画素情報の離散コサイン変換を行うステップと、
該離散コサイン変換後の離散コサイン係数を量子化するステップと、
該量子化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、該電子透かし情報の値と所定の関係になるように、分けられた２組のデータ系列それぞれの交流成分の値を設定することにより該電子透かし情報を該画素情報に埋め込むステップと、
該埋め込み後のデータを符号化してデータ圧縮処理するステップとを含む画像処理方法。
【請求項２１】
原画像情報に埋め込まれた所定の電子透かし情報を検出処理する画像処理方法において、
電子透かし情報が埋め込まれた画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割するステップと、
該分割されたブロックに対してデータを逆符号化してデータ伸長処理するステップと、
該逆符号化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が互いに所定の関係か否かにより電子透かし情報を検出するステップとを含む画像処理方法。
【請求項２２】
原画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理方法において、
該原画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割するステップと、
分割されたブロック毎に画素情報の離散コサイン変換を行うステップと、
該離散コサイン変換後の離散コサイン係数を量子化するステップと、
少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値とをそれぞれ発生するステップと、
該量子化後の離散コサイン変換の直流係数から特定ビットを抽出するステップと、
該量子化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該一方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、該電子透かし情報の値と該特定ビットの値と該第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、一方のデータ系列の交流成分値を設定し、他方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、該電子透かし情報の値と該特定ビットの値と該第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、他方のデータ系列の交流成分値を設定することにより該電子透かし情報を該画素情報に埋め込むステップと、
該埋め込み後のデータを符号化してデータ圧縮処理するステップを含む画像処理方法。
【請求項２３】
原画像情報に埋め込まれた所定の電子透かし情報を検出処理する画像処理方法において、
電子透かし情報が埋め込まれた画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割するステップと、
少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値とを発生するステップと、
該分割されたブロックに対してデータを逆符号化してデータ伸長処理するステップと、
該逆符号化後の直流係数から特定ビットを抽出するステップと、
該逆符号化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該一方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値と該特定ビットの値と該第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値が、他方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値と該特定ビットの値と該第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値に対して所定の関係か否かにより該電子透かし情報を検出するステップとを含む画像処理方法。
【請求項２４】
請求項２０〜２３の何れかに記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された制御プログラム。
【請求項２５】
請求項２４記載の制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば原画像の原本認証などに用いられ、電子透かし情報の埋め込み処理および／または、埋め込んだ電子透かし情報の検出処理を行う画像処理装置および画像処理システム、画像処理方法、この処理手順をコンピュータに実行させる制御プログラム、これを記録した可読記録媒体、これらを用いた例えばデジタルカメラなどの電子情報機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像処理装置は、画像に直接影響を与えない電子透かし情報を原画像情報内に埋め込み、それを検出することによって、原画像かどうかを認識可能にしている。この電子透かし技術において、強固な電子透かし技術と脆弱な電子透かし技術の２種類がある。強固な電子透かし情報は、画像データを改造しても透かし情報が消えないという特性を持っているので、著作権の保護などの目的で使われている。強固な電子透かし情報は電子透かし情報の検証によって、原画像の著作権を主張することができる。一方、脆弱な電子透かし情報は、画像データの改竄によって画像データ内に埋め込まれた電子透かし情報が消えるので、原本（原画像）認証などに使われている。ここでは、電子透かし情報とは、脆弱な電子透かし情報を意味するものとする。
【０００３】
ヤン（Yeung）らは論文「M. Yeung and F. Mintzer, “An invisible watermarkingtechnique for image verification,” Proceedings of ICIP, Santa Barbara, CA, Oct.26-29, 1997, vol. 2, pp. 680-683.」において、脆弱な電子透かし技術の原理を提案している。この電子透かし情報の埋め込みおよび検出技術（従来例１）について図１１および図１２に示している。
【０００４】
図１１は、従来の電子透かし情報埋め込み装置の従来例１を示すブロック図である。図１１において、電子透かし情報埋め込み装置１００は、原画像情報に透かし画像情報（透かし情報）を埋め込んで透かし入りの画像情報を得るようになっている。即ち、同じサイズの２値透かし画像と原本画像とに対して、まず、透かし抽出関数を作って、画素単位で原本画像に対して抽出関数に定められた演算が施される。さらに、画素単位で乱数を鍵（キー）とした乱数テーブル１０１の値として、多値入力（輝度階調の８ビット入力）、２値出力（「１」か「０」）のルックアップテーブルLUT(Look Up Table)の値を発生させる。このように抽出関数の出力をルックアップテーブルLUTに通して２値化する。この２値化された出力値は、埋め込む透かし画像情報の２値の出力値と比較部１０２で比較され、これらが一致した場合には、原本画像の画素値（８ビットの輝度階調）はそのままにしておく。それらが一致しない場合には、それらが一致するまで原本画像の画素値（８ビットの輝度階調）を繰り返して画素値調節部１０３にて調節する。これによって、最終的に、透かし入りの画像が出来上がる。
【０００５】
この透かし画像情報の抽出については、電子透かし情報検出装置として図１２に示している。
【０００６】
図１２は、従来の電子透かし情報検出装置の従来例１を示すブロック図である。図１２において、電子透かし情報検出装置１１０は、上記乱数テーブル部１０１と同様の乱数テーブル部１１１を有しており、乱数テーブル部１１１を用いて透かし入りの画像情報から透かし情報（透かし画像）を抽出する。即ち、透かし入りの画像に対して上記情報埋め込み時の抽出関数で演算し、その演算した結果を乱数テーブル１１１であるルックアップテーブルLUTでマッピングすることにより透かし画像が得られる。この得られた２値化画像を検査すれば、その原画像はデータが改竄されたかどうかを確認することができる。
【０００７】
一方、ウォン（Wong）らは論文「P. W. Wong, “A public key watermark for image verificationand authentication,” Proceedings of ICIP, 1998, Chicago, pp. 455-459.」において、脆弱な電子透かし技術を提案している。この電子透かし情報の埋め込みおよび検出技術（従来例２）について図１３および図１４に示している。
【０００８】
図１３は、従来の電子透かし情報埋め込み装置の従来例２を示す機能ブロック図である。図１３において、電子透かし情報埋め込み装置２００による電子透かしの埋め込み処理は、グレースケール原本画像（原画像）と２値の透かし画像とに対して、まず、原本画像と透かし画像を一定のサイズｎ×ｎ（例えば８×８）のブロック単位に分割して、画素値の最下位ビットをゼロにする。それから、残った上位ビットと画像サイズなどのパラメータに基づき、あるハッシュ（hash）関数を使って画像数列を反映する値を作り出す。その作り出した値のビット列の前からｎ×ｎ個 (ブロックの画素数)のビット列を切り出し、切り出したビット列と対応する透かし画像との排他的論理和（ＸＯＲ）の演算を取る。さらに、その演算結果を公開鍵暗号システム（例えばＲＳＡ）の秘密鍵（キー）を使って暗号化する。最後に、その演算結果を原本画像の最下位ビットに書き込んで、透かし画像の埋め込み処理を終了する。
【０００９】
この透かし画像の抽出については、電子透かし情報検出装置として図１４に示している。
【００１０】
図１４は、従来の電子透かし情報検出装置の従来例２を示す機能ブロック図である。図１４において、電子透かし情報検出装置２１０による透かし画像情報の抽出処理は、透かし画像の埋め込みと同じようにブロック単位で行う。まず、同じハッシュ（hash）関数で透かし入り画像情報の最下位以外のビット、画像サイズなどの数列を演算し、前からｎ×ｎ個のビットを切り出す。次に、最下位のビット列を公開鍵（キー）で翻訳し、翻訳したビット列と切り出したビット列の排他的論理和（ＸＯＲ）の演算を取る。この論理演算結果が、抽出した透かし画像情報である。
【００１１】
さらに、従来例３として、特開２０００−５００４８号「画像処理装置」が提案されている。この画像処理装置の圧縮・透かし付加処理部は、１枚の原画像を複数の画素ブロックに分割するブロック分割手段と、各画素ブロック毎のデジタル画像データに周波数変換して周波数画像データを生成する周波数変換手段と、この周波数画像データを量子化して量子化データを生成する量子化手段と、量子化データから得た量子化係数行列、埋め込み情報（電子透かし情報）および鍵情報を入力とし、所定の鍵情報に基づいて乱数で決まる量子化係数行列の一つに埋め込み情報を付加するビット埋め込み部と、この埋め込み済量子化データを符号化して圧縮データを生成する符号化手段とを備えている。このビット埋め込み部は、鍵情報を初期値とする乱数列を生成する乱数列生成部と、この生成された乱数列を用いて量子化周波数画像としての量子化系数行列の中から埋め込み対象量子化係数を一つ決定する決定部と、この決定部で決定した埋め込み対象量子化係数を埋め込みビットで変更して埋め込み済量子化係数行列を得る変更部とを有している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のヤン（Yeung）らの脆弱な電子透かし技術（従来例１）では、乱数で発生させたルックアップテーブルLUTの値を使って、画素値の調節により２値の透かし画像情報を反映している。この方法では、乱数で発生したルックアップテーブルLUTの値によっては透かし入り画像の画質に悪影響を与えてしまうという問題がある。
【００１３】
この透かし入り画像の画質への悪影響について図１５を用いて説明する。なお、図１５では抽出関数を通さずに簡略化して説明する。
【００１４】
図１５に示すように、原本画像の画素単位で輝度階調の８ビット多値入力（０〜２５５）は、ルックアップテーブルLUTを通してランダムに２値出力（「１」か「０」）に振り分けられる。この２値出力（「１」か「０」）と２値の透かし情報とが一致すれば原本画像の画素値はそのままで、一致しなければ一致するまで繰り返して原本画像の画素値を調節するが、例えば輝度階調値「０２０」でその２値出力「１」の場合に、透かし情報が「０」であれば、これは不一致であるから、次の輝度階調値「０２１」が２値出力「０」であれば輝度階調値「０２０」と「０２１」に差が少なく画質に悪影響しなくて済むが、例えば次の輝度階調値「０２１」から輝度階調値「１０１」まで２値出力「０」がなければ、輝度階調値に大きな差が生じても、輝度階調値「０２０」を輝度階調値「１０１」に調節しなければならない。このように、透かし入り画像を原画像に埋め込む際に、大きな差のある輝度階調値に調節されると原画像の画質に悪影響する。さらに、従来例１では、原本画像の画素単位で輝度階調値（０〜２５５）を「１」か「０」に粗く振り分けているだけなので、振り分けられた「１」に対応する輝度階調値の範囲内で、原本画像データを改竄しても同じ「１」であるからこの改竄を感知することができない。
【００１５】
また、ウォン（Wong）らによる脆弱な電子透かし技術では、ｎ×ｎ個の画素ブロック毎に、各画素の輝度階調値（例えば８ビット）が一定で平坦な画像（同一色の画像）の最下位ビットに透かし情報が埋め込まれると、透かし情報以外では輝度階調値に変化がないので、透かし情報が丸見えになってその透かし情報の埋め込み方法や透かし情報自体が暴露され安く、透かし情報の偽造に手がかりを与えてしまうことに成りかねないという問題がある。
【００１６】
しかも、上記両方法の脆弱な電子透かし技術をデータ圧縮画像に適用できないという問題もある。未圧縮画像のデータは莫大であるので、実際の画像は何らかの形でデータ圧縮が為されて取り扱われている。したがって、これらの上記両方法では実用性に欠けるという問題がある。
【００１７】
さらに、上記従来例３では、脆弱な電子透かし技術をデータ圧縮画像に適用しているものの、１枚の原画像を複数に分割した画素ブロック（例えば８×８）内の量子化係数行列のどの位置に電子埋め込み情報を付加するのかは乱数によってアトランダムに決めているので、電子埋め込み情報の付加位置以外で原本データが改竄された場合にはこれを感知することができず、また、電子埋め込み情報の付加位置が交流成分ではなく画質を左右する直流成分である場合には画質に悪影響を与えてしまうという問題がある。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、透かし情報埋め込みに際して画質に悪影響を与えず、原本データに僅かに改竄があってもこれを敏感に感知でき、かつ透かし偽造が困難でデータ圧縮画像にも容易に適用することができる画像処理装置および画像処理システム、画像処理方法、この処理手順をコンピュータに実行させる制御プログラム、これを記録した可読記録媒体、これらを用いた電子情報機器を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、原画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理装置において、原画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、分割されたブロック毎に画素情報の離散コサイン変換を行う離散コサイン変換手段と、離散コサイン変換後の離散コサイン係数を量子化する量子化手段と、量子化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と所定の関係になるように、分けられた２組のデータ系列それぞれの交流成分の値を設定することにより電子透かし情報を該画素情報に埋め込む電子透かし情報埋め込み手段とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。なお、データ系列それぞれの総和または所定の一部の和とは、データ系列の全ビットの総和または所定の一部の和に限らず、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和または所定の一部の和（データ系列の所定部分の和）であればよい。
【００２０】
本発明の画像処理装置は、原画像情報に埋め込まれた所定の電子透かし情報を検出処理する画像処理装置において、電子透かし情報が埋め込まれた画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、分割後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が互いに所定の関係か否かにより電子透かし情報を検出する電子透かし情報検出手段とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。なお、データ系列それぞれの総和または所定の一部の和とは、データ系列の全ビットの総和または所定の一部の和に限らず、透かし埋め込み時の条件に応じて、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和または所定の一部の和を用いてもよい。
【００２１】
本発明の画像処理装置は、原画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理装置において、原画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、分割されたブロック毎に画素情報の離散コサイン変換を行う離散コサイン変換手段と、離散コサイン変換後の離散コサイン係数を量子化する量子化手段と、少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値とをそれぞれ発生する擬似乱数発生手段と、量子化後の離散コサイン変換の直流係数から特定ビットを抽出する特定ビット抽出手段と、量子化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該一方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と該特定ビットの値と第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、一方のデータ系列の交流成分値を設定し、他方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、他方のデータ系列の交流成分値を設定することにより電子透かし情報を該画素情報に埋め込む電子透かし情報埋め込み手段とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。なお、３入力（Ａ，Ｂ，Ｃ）の排他的論理和の定義としては、ＡとＢ（ＡとＣまたはＢとＣ）の排他的論理和の値を求め、求めた値とその他の残るＣ（ＢまたはＡ）との排他的論理和の値を求めるものを含む。また、３入力（Ａ，Ｂ，Ｃ）の非排他的論理和の定義としては、上記排他的論理和の値の否定の他に、ＡとＢ（ＡとＣまたはＢとＣ）の排他的論理和の値の否定を求め、求めた値の否定とその他の残るＣ（ＢまたはＡ）との排他的論理和の値の否定を求めるものを含む。
【００２２】
本発明の画像処理装置は、原画像情報に埋め込まれた所定の電子透かし情報を検出処理する画像処理装置において、電子透かし情報が埋め込まれた画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値とを発生する擬似乱数発生手段と、分割後の直流係数から特定ビットを抽出する特定ビット抽出手段と、分割後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該一方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値と特定ビットの値と該第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値が、他方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値と該特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値に対して所定の関係か否かにより該電子透かし情報を検出する電子透かし情報検出手段とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２３】
本発明の画像処理装置は、データ圧縮画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理装置において、データ圧縮画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、分割されたブロックに対してデータを逆符号化するデータ伸長手段と、逆符号化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と所定の関係になるように、分けられた２組のデータ系列それぞれの交流成分の値を設定することにより電子透かし情報を該画素情報に埋め込む電子透かし情報埋め込み手段とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２４】
本発明の画像処理装置は、データ圧縮画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理装置において、データ圧縮画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、分割されたブロックに対してデータを逆符号化するデータ伸長手段と、少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値とをそれぞれ発生する擬似乱数発生手段と、離散コサイン変換係数の直流係数から特定ビットを抽出する特定ビット抽出手段と、逆符号化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該一方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、一方のデータ系列の交流成分値を設定し、他方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、他方のデータ系列の交流成分値を設定することにより電子透かし情報を画素情報に埋め込む電子透かし情報埋め込み手段とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２５】
本発明の画像処理装置は、原画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理装置において、原画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、分割されたブロック毎に画素情報の離散コサイン変換を行う離散コサイン変換手段と、離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と所定の関係になるように、分けられた２組のデータ系列それぞれの交流成分の値を設定することにより電子透かし情報を該画素情報に埋め込む電子透かし情報埋め込み手段とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２６】
本発明の画像処理装置は、原画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理装置において、原画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する画素情報分割手段と、分割されたブロック毎に画素情報の離散コサイン変換を行う離散コサイン変換手段と、少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数とをそれぞれ発生する擬似乱数発生手段と、離散コサイン変換後の離散コサイン変換の直流係数から特定ビットを抽出する特定ビット抽出手段と、離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該一方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と該特定ビットの値と第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、一方のデータ系列の交流成分値を設定し、他方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、他方のデータ系列の交流成分値を設定することにより電子透かし情報を該画素情報に埋め込む電子透かし情報埋め込み手段とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】
また、好ましくは、本発明の画像処理装置における電子透かし情報埋め込み後の離散コサイン係数を量子化する量子化手段を有する。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の画像処理装置における電子透かし情報埋め込み後であって量子化後のデータを符号化するデータ圧縮手段を有する。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明の画像処理装置における分割されたブロックに対してデータを逆符号化するデータ伸長手段を有し、逆符号化データを用いて電子透かし情報検出手段による処理が行われる。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の画像処理装置において、上記所定の関係は、２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と等しい関係または異なる関係である。つまり、電子透かし情報埋め込み手段は、分けられた２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値がそれぞれ、電子透かし情報の値と等しい関係または異なる関係になるように、分けられた２組のデータ系列の交流成分値を設定することにより電子透かし情報を該画素情報に埋め込む。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の画像処理装置における交流成分値の設定は、２組に分けられたそれぞれのデータ系列中の一番後方の交流成分から前方の交流成分に向かって最初に交流成分値が非零となる交流成分値に対して、１を足すかまたは１を引くことにより設定される。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の画像処理装置における所定の関係はそれぞれ、２組のデータ系列の一方の組の総和の最下位ビット値または該一方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と等しい関係または異なる関係であり、他方の組のデータ系列の総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と等しい関係または異なる関係である。つまり、電子透かし情報埋め込み手段は、分けられた２組のデータ系列の一方の組の総和の最下位ビット値または該一方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と等しい関係または異なる関係になるように、一方のデータ系列の交流成分の値を設定し、他方の組のデータ系列の総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と等しい関係または異なる関係になるように、他方のデータ系列の交流成分の値を設定することにより電子透かし情報を画素情報に埋め込む。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の画像処理装置における交流成分値の設定は、一方の組のデータ系列中の一番後方の交流成分から前方の交流成分に向かって最初に交流成分の値が非零となる交流成分の値に対して、１を足すかまたは１を引くことにより設定され、他方の組のデータ系列中の一番後方の交流成分から前方の交流成分に向かって最初に交流成分の値が非零となる交流成分の値に対して、１を足すかまたは１を引くことにより設定される。。
【００３４】
本発明の画像処理システムは、請求項１，２記載の両画像処理装置および請求項３，４記載の両画像処理装置の何れかの両画像処理装置を含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３５】
本発明の電子情報機器は、請求項１、３および５〜８の何れかに記載の画像処理装置を用い電子透かし情報の埋め込み処理を行うものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３６】
本発明の電子情報機器は、請求項２または４記載の画像処理装置を用いて電子透かし情報の検出処理を行うものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３７】
本発明の電子情報機器は、請求項１６記載の画像処理システムを用いて電子透かし情報の埋め込み処理および検出処理を行うものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３８】
本発明の画像処理方法は、原画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理方法において、原画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割するステップと、分割されたブロック毎に画素情報の離散コサイン変換を行うステップと、離散コサイン変換後の離散コサイン係数を量子化するステップと、量子化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と所定の関係になるように、分けられた２組のデータ系列それぞれの交流成分の値を設定することにより電子透かし情報を画素情報に埋め込むステップと、埋め込み後のデータを符号化してデータ圧縮処理するステップとを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３９】
本発明の画像処理方法は、原画像情報に埋め込まれた所定の電子透かし情報を検出処理する画像処理方法において、電子透かし情報が埋め込まれた画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割するステップと、分割されたブロックに対してデータを逆符号化してデータ伸長処理するステップと、逆符号化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該２組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が互いに所定の関係か否かにより電子透かし情報を検出するステップとを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４０】
本発明の画像処理方法は、原画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する画像処理方法において、原画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割するステップと、分割されたブロック毎に画素情報の離散コサイン変換を行うステップと、離散コサイン変換後の離散コサイン係数を量子化するステップと、少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値とをそれぞれ発生するステップと、量子化後の離散コサイン変換の直流係数から特定ビットを抽出するステップと、量子化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該一方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と該特定ビットの値と第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、一方のデータ系列の交流成分値を設定し、他方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値と所定の関係になるように、他方のデータ系列の交流成分値を設定することにより該電子透かし情報を該画素情報に埋め込むステップと、埋め込み後のデータを符号化してデータ圧縮処理するステップを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４１】
本発明の画像処理方法は、原画像情報に埋め込まれた所定の電子透かし情報を検出処理する画像処理方法において、電子透かし情報が埋め込まれた画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割するステップと、少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値とを発生するステップと、分割されたブロックに対してデータを逆符号化してデータ伸長処理するステップと、逆符号化後の直流係数から特定ビットを抽出するステップと、逆符号化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該一方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値と特定ビットの値と該第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値が、他方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値または該他方の組のデータ系列それぞれの所定部分の和の最下位ビット値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値または非排他的論理和の値に対して所定の関係か否かにより該電子透かし情報を検出するステップとを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４２】
本発明の制御プログラムは、請求項２０〜２３の何れかに記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるための処理手順が記述されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４３】
本発明の可読記録媒体は、請求項２４記載の制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能なものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４４】
上記構成により、本発明においては、量子化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの例えば総和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と所定の関係、例えば等しくなるように、分けられた２組のデータ系列それぞれの交流成分の値を設定することにより電子透かし情報を画素情報に埋め込むようにしたので、透かし情報埋め込みに際して画質に悪影響を与えず、原本データに僅かに改竄があってもこれを敏感に感知でき、かつ透かし偽造が困難でデータ圧縮画像にも容易に適用することが可能となる。
【００４５】
また、量子化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの例えば総和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第１の擬似乱数の値との例えば排他的論理和の値と所定の関係、例えば等しくなるように、一方のデータ系列の交流成分値を設定し、また、他方の組のデータ系列の離散コサイン係数の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との例えば排他的論理和の値と所定の関係、例えば等しくなるように、他方のデータ系列の交流成分値を設定することにより電子透かし情報を画素情報に埋め込むようにすれば、透かし情報埋め込みに際して画質に悪影響を与えず、原本データに僅かに改竄があってもこれを敏感に感知でき、かつ透かし偽造が困難でデータ圧縮画像にも容易に適用することがいっそう確実化する。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像処理装置における圧縮・電子透かし情報埋め込み装置および伸長・電子透かし情報検出装置の実施形態１〜５について、図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における圧縮・電子透かし情報埋め込み装置の要部構成を示すブロック図である。
【００４７】
図１において、圧縮・電子透かし情報埋め込み装置１は、画素情報分割手段としてのブロック分割部１１と、離散コサイン変換手段としてのＤＣＴ変換部１２と、量子化手段としての量子化部１３と、電子透かし情報埋め込み手段としての透かし挿入部１４と、データ圧縮手段としてのエントロピ符号化部１５とを有している。
【００４８】
ブロック分割部１１は、１枚の原画像の画素情報を正方形のｎ×ｎ画素情報、例えば８×８画素情報のブロック単位に分割し、その８×８画素ブロックの情報を抽出する。
【００４９】
ＤＣＴ変換部１２は、分割された正方形の８×８画素ブロック毎に、画面内相関関係（空間周波数）によるデータ圧縮処理であるＤＣＴ（discrete cosine transform）変換（離散コサイン変換）を行う。ＤＣＴ変換後のＤＣＴ係数は低周波項（ＤＣ）から高周波項（ＡＣ）への順序で配列される。
【００５０】
量子化部１３は、ＤＣＴ変換後のＤＣＴ係数をある除数Ｑ（量子化ステップ）で割り算して余りをまるめる量子化処理を行う。量子化後の画像は低周波に偏るという特性を利用して大幅な画像圧縮を行うことができる。この量子化後のＤＣＴ係数列の一例を表１に示す。
【００５１】
【表１】
0003932110.tif 000002
透かし挿入部１４は、量子化後のＤＣＴ係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、２組のデータ系列に分けられたそれぞれのデータ系列の総和（または所定の一部の和）、即ち、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和（または少なくとも最下位ビットの値を含む所定の一部の和）の値を２（１０進数）で割り算したときの余り（最下位ビット値）の各値が、電子透かし情報の値と所定の関係、例えば等しくなる（または異なる）ように、２組に分けられたそれぞれのデータ系列の交流成分の値を修正することにより、ＤＣＴ係数を量子化した画素情報に電子透かし情報を埋め込む。ＤＣＴ係数の各データ（ＤＣ〜ＡＣ６２）が８ビット構成である場合、８ビット中の少なくとも最下位ビットを含む値の総和でもよい。このＤＣＴ係数の交流成分の値の修正としては、２組に分けられたそれぞれのデータ系列中の一番後方の交流成分から前方の交流成分に向かって最初に交流成分の値が非零になる交流成分の値に対して、１を足すかまたは１を引くことにより修正する。
【００５２】
エントロピ符号化部１５は、ＤＣＴ係数を量子化した後に電子透かし情報を埋め込んだデータに対して、出現確率の高い値に短い符号長を割り当て、出現確率の低い値に長い符号長を割り当てること（出現確率の偏りを利用すること）により平均情報量を削減してデータ圧縮処理を行うエントロピ符号化（可変長符号化）を行う。
【００５３】
図２は、本発明の実施形態１における伸長・電子透かし情報検出装置の要部構成を示すブロック図である。
【００５４】
図２において、伸長・電子透かし情報検出装置２は、画素情報分割手段としてのブロック分割部２１と、データ伸長手段としてのエントロピ逆符号化部２２と、電子透かし情報検出手段としての透かし抽出部２３とを有している。
【００５５】
ブロック分割部２１は、電子透かし情報が埋め込まれた画像情報を正方形のｎ×ｎ画素情報、例えば８×８画素情報のブロック単位に分割する。
【００５６】
エントロピ逆符号化部２２は、分割された８×８画素ブロックに対してエントロピ逆符号化を行う。
【００５７】
透かし抽出部２３は、エントロピ逆符号化後のＤＣＴ係数を２組のデータ系列に分け、２組のデータ系列に分けられたそれそれのデータ系列の総和（または所定の一部の和）の値、即ち、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和（または少なくとも最下位ビットの値を含む所定の一部の和）の値を２（１０進数）で割り算したときの余りの各値が所定の関係、例えば等しいか否かにより、そのデータ系列から電子透かし情報を検出する。
【００５８】
ここで、本実施形態１の動作について詳細に説明する。
【００５９】
本実施形態１では、ＪＰＥＧ（Joint Photographic experts Group）圧縮過程における電子透かし情報埋め込み方法および電子透かし情報検出方法を提案している。最初に、電子透かし情報の埋め込み方法について説明する。
【００６０】
まず、ブロック分割部１１が未圧縮の原画像を８ピクセル×８ピクセル（８×８画素）のブロック単位で分割する。
【００６１】
次に、ＤＣＴ変換部１２は、分割した８×８画素の正方形の画像領域に離散コサイン変換(ＤＣＴ)をかける。さらに、量子化部１３によってDCT係数をJPEG用のＱテーブルで量子化する。
【００６２】
さらに、量子化したDCT係数に対して透かし挿入部１４により電子透かし情報を埋め込む。
【００６３】
最後に、エントロピ符号化部１５によってエントロピ符号化を行った圧縮データにJPEGヘッダを付けて、JPEG形式の透かし入り画像ができ上がる。この透かし入りJPEG画像は普通のJPEG画像と同じように認識されて、表示画面上に表示することができる。
【００６４】
以上のように、ＤＣＴ係数の量子化後、エントロピ符号化処理前に、電子透かし情報を分割画素ブロック毎に挿入するため、画質に悪影響を与えず、原本データに僅かに改竄があってもこれを敏感に感知できかつ透かし偽造が困難なように透かし情報を画像情報に埋め込むことができる。
【００６５】
以下、ＤＣＴ係数の量子化後でエントロピ符号化処理前の電子透かし情報埋め込み処理について更に詳細に説明する。
【００６６】
まず、透かし情報を、（１）式のように定義する。
透かし情報
２値画像（ログマック等）や文字列（ASCIIコード）などを透かし情報として、バイナリデータと見なし、式(1)に表す。
【００６７】
【数１】
0003932110.tif 000003
次に、原画像のＤＣＴ変換係数の量子化後、上述の透かし情報を埋め込む方法について、説明する。
埋め込み方法
８×８個の正方形の画素ブロック毎に透かし情報を1ビット埋め込む。この透かし埋め込み操作は量子化後、エントロピ符号化処理前に行う。上記（表１；TABLE I）は量子化後のDCT係数を６４個示している。上記（表１）においてＤＣは直流成分、ＡＣは交流成分である。シリアル番号０−６２はエントロピー符号化の順番である。
【００６８】
ここでは上記（表１）の６４個のＤＣＴ係数を２組（表１の下地のあるマーク付けと下地のないその他のもの）に分ける。マーク付けは1組、その他は1組にする（TABLE I参照）。２組のデータを式(2)、式(3)に表す。
【００６９】
【数２】
0003932110.tif 000004
なお、以下の（表２；TABLE II）のように、６４個のＤＣＴ係数を２組に分けてもよい。
【００７０】
【表２】
0003932110.tif 000005
なお、６４個のＤＣＴ係数を２組に分けることに限定されず、３組以上に分けてもよいし、それぞれ各画素値の個数を均等に分けると共に各画素の配置を対象に分ける必要はないが、ここではそれぞれ均等な個数で２組に分けている。後述の電子透かし情報の抽出の際に、最低、２組以上分けないと電子透かし情報を抽出（検出）できない。
【００７１】
透かし情報ｗjを８×８の原画像データに式(4a)および式(4b)で埋め込む。具体的に式(4a)および式(4b)を満たすように、S1、S2データ系列の中の一番後ろの交流成分から前側の交流成分に向かって、最初に遇う非零係数（１以上のＤＣＴ係数）を修正（1を足すかまたは引くこと）することにより、画素情報に電子透かし情報が埋め込まれる。
【００７２】
【数３】
0003932110.tif 000006
上記式(4a)の左辺は、式(２)のデータ系列の全ビットの総和を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）を示しており、また、上記式(4b)の左辺は、式(３)のデータ系列の全ビットの総和を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）を示している。なお、ここではデータ系列の全ビットの総和を用いたが、これに限らず、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和または所定の一部の和を用いればよい。
これらの上記式(4a)および式(4b)の右辺は、式(1)の透かし情報ｗjである。
【００７３】
次に、電子透かし情報の抽出および原本認証について説明する。
【００７４】
この電子透かし情報の抽出過程について説明すると、まず、JPEG形式の透かし入り画像を８×８画素の正方形のブロック単位に分けて、エントロピ逆符号化を行ってから電子透かし情報をその画素ブロック毎に抽出する。
【００７５】
具体的には、JPEG形式の透かし入り画像を８×８画素の画素ブロック単位にブロック分割部２１にて分けて、エントロピ逆符号化部２２にてエントロピ逆符号化を行う。エントロピ逆符号化後の６４個のＤＣＴ係数を２組に分ける（例えば表１のTABLEI参照）。
【００７６】
次に、ｗj1，ｗj2を式(10a)および式(10b)で求める。
【００７７】
【数４】
0003932110.tif 000007
上記式(10a)の右辺は、JPEG形式の透かし入り画像を８×８の画素ブロック単位に分けて、エントロピ逆符号化後、６４個のＤＣＴ係数を２組に分け（TABLEI参照）、その一方の組のデータ系列の全ビットの総和を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）を示している。
【００７８】
また同様に、上記式(10b)の右辺は、JPEG形式の透かし入り画像を８×８画素のブロック単位に分けて、エントロピ逆符号化後、６４個のＤＣＴ係数を２組に分け（TABLEI参照）、その他方の組のデータ系列の全ビットの総和の値を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）を示している。なお、ここではデータ系列の全ビットの総和を用いたが、これに限らず、透かし埋め込み時の条件に応じて、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和または所定の一部の和を用いてもよい。
【００７９】
もしここで、ｗj1＝ｗj2（式(10a)の右辺の値＝式(10b)の右辺の値）であれば、その値は電子透かし情報の値でもある。そうでなければ、この画素ブロックの場所はデータが改竄されたことが容易に判る。なお、これは、電子透かし情報の埋め込み時に、２組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と等しい関係になるように、分けられた２組のデータ系列それぞれの交流成分の値を設定することにより電子透かし情報を画素情報に埋め込んだ場合である。これとは違って、２組のデータ系列それぞれの総和の各最下位ビット値が全て電子透かし情報の値と異なる関係、または各最下位ビット値の一方が電子透かし情報の値と異なる関係であって他方が電子透かし情報の値と等しい関係になるように、分けられた２組のデータ系列それぞれの交流成分の値を設定することにより電子透かし情報を画素情報に埋め込んだ場合には、検出側ではその所定の関係に応じて逆算して検出する必要がある。
【００８０】
なお、ここでは、特に説明しなかったが、圧縮・電子透かし情報埋め込み装置１と伸長・電子透かし情報検出装置２とは各画像処理装置として別々に独立して構成されていてもよく、一つの画像処理装置（画像処理システム）として構成されていてもよい。さらには、圧縮・電子透かし情報埋め込み装置１と伸長・電子透かし情報検出装置２とは通信装置などで有線または無線によって接続可能に画像処理システムとして構成されていてもよい。
(実施形態２)
図３は、本発明の実施形態２における圧縮・電子透かし情報埋め込み装置の要部構成を示すブロック図である。
【００８１】
図３において、圧縮・電子透かし情報埋め込み装置３は、画素情報分割手段としてのブロック分割部３１と、離散コサイン変換手段としてのＤＣＴ変換部３２と、量子化手段としての量子化部３３と、擬似乱数発生手段としての擬似乱数発生部３４と、特定ビット抽出手段としての特定ビット抽出部３５と、電子透かし情報埋め込み手段としての透かし挿入部３６と、データ圧縮手段としてのエントロピ符号化部３７とを有している。
【００８２】
ブロック分割部３１は、１枚の原画像をｎ×ｎ画素の正方形のブロック単位毎に分割してｎ×ｎ画素情報、例えば８×８個の画素情報を抽出する。
【００８３】
ＤＣＴ変換部３２は、分割されたブロックに対してＤＣＴ変換を行う。
【００８４】
量子化部３３は、ブロック単位でＤＣＴ変換後のＤＣＴ係数を量子化する。
【００８５】
擬似乱数発生部３４は、第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値を発生する。これらの第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値は同一であっても互いに異なっていてもよい。
【００８６】
特定ビット抽出部３５は、量子化後のＤＣＴ変換の直流係数（ＤＣ）から特定ビットを抽出する。
【００８７】
透かし挿入部３６は、量子化後のＤＣＴ係数を２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列のＤＣＴ係数の総和、即ち、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和（またはデータ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む所定の一部の和）の値を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第１の擬似乱数の値との排他的論理和（または非排他的論理和）の値と所定の関係、例えば等しくなるように、一方のデータ系列の交流成分の値を修正し、また、他方の組のデータ系列のＤＣＴ係数の総和、即ち、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和（またはデータ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む所定の一部の和）の値を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和（または非排他的論理和）の値と所定の関係、例えば等しくなるように、他方のデータ系列の交流成分の値を修正することにより画素ブロック毎に電子透かし情報を埋め込む。このＤＣＴ係数の交流成分の値の修正は、一方の組のデータ系列中の一番後ろの交流成分から前側の交流成分に向かって最初に交流成分の値が非零となる交流成分の値に、１を足すかまたは１を引くことにより修正され、また、他方の組のデータ系列中の一番後ろの交流成分から一番前側の交流成分に向かって最初に交流成分の値が非零となる交流成分の値に、１を足すかまたは１を引くことにより修正される。
【００８８】
エントロピ符号化部３７は、電子透かし情報が埋め込まれたＤＣＴ係数に対してエントロピ符号化を行ってデータ圧縮処理を行う。
【００８９】
図４は、本発明の実施形態２における伸長・電子透かし情報検出装置の要部構成を示すブロック図である。
【００９０】
図４において、伸長・電子透かし情報検出装置４は、画素情報分割手段としてのブロック分割部４１と、データ伸長手段としてのエントロピ逆符号化部４２と、擬似乱数発生手段としての擬似乱数発生部４３と、特定ビット抽出手段としての特定ビット抽出部４４と、電子透かし情報検出手段としての透かし抽出部４５とを有している。
【００９１】
ブロック分割部４１は、電子透かし情報が埋め込まれた正方形の画像をｎ×ｎ画素、例えば８×８画素のブロック単位に分割する。
【００９２】
エントロピ逆符号化部４２は、分割された８×８画素のブロック毎にエントロピ逆符号化を行ってデータ圧縮処理する。
【００９３】
擬似乱数発生部４３は、第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値とを発生させる。これらの第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値は、埋め込み側で同一の値であれば同一の値とし、埋め込み側で互いに異なっていればその互いに異なる値とする。
【００９４】
特定ビット抽出部４４は、エントロピ逆符号化後のＤＣＴ係数の直流係数（ＤＣ）から特定ビットを抽出する。
【００９５】
透かし抽出部４５は、エントロピ逆符号化後のＤＣＴ係数を２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列のＤＣＴ係数の総和（または所定の一部の和）の値、即ち、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和（またはデータ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む所定の一部の和）の値を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）と、特定ビットの値と第１の擬似乱数の値との排他的論理和（または非排他的論理和）の値とが、他方の組のデータ系列のＤＣＴ係数の総和（または所定の一部の和）の値、即ち、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和（またはデータ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む所定の一部の和）の値を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）と、特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和（または非排他的論理和）の値と所定の関係、例えば等しいか否かにより各画素ブロック毎に電子透かし情報を検出する。
【００９６】
ここで、本実施形態２の動作について詳細に説明する。
【００９７】
上記実施形態１の電子透かし情報埋め込み処理において、高い周波数を表すＤＣＴ係数だけの調節で、電子透かし情報を分割画素ブロック毎に埋め込むだけではまだ不充分である。そこで、ＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ＤＣを直接に透かし情報の埋め込みで反映させることは大事である。この場合の透かし挿入処理の詳細について図５に示している。
【００９８】
ＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ＤＣを式(5)のように表す。
【００９９】
【数５】
0003932110.tif 000008
ここで、ｄｃi（ｉ＝０，１，・・，７）は1ビットデータである。例えば、ＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7を埋め込み情報に反映させた場合について説明する。なお、直流成分ｄｃ7を埋め込み情報に反映させた場合について説明するが、他の特定ビットに反映させてもよい。
【０１００】
さらに、セキュリティ機能を増加させるために、擬似乱数を利用する。
【０１０１】
擬似乱数を式(6)のように表す。
【０１０２】
【数６】
0003932110.tif 000009
最終の透かし埋めこみアルゴリズムは式(7a)および式(7b)に示す。
【０１０３】
【数７】
0003932110.tif 000010
上記式(7a) および式(7b)を満たすように、S1、S2データ系列の中の、一番後ろの交流成分から前の交流成分に向かって最初に遇う非零係数を修正すること（1を足すかまたは１を引くこと）により、電子透かし情報が埋め込まれる。
【０１０４】
上記式(7a)の左辺は、上記式(2)のデータ系列の全ビットの総和を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）と、ＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7と、擬似乱数ｒ2jの値との排他的論理和の値を示す。なお、ここではデータ系列の全ビットの総和を用いたが、これに限らず、なお、ここではデータ系列の全ビットの総和を用いたが、これに限らず、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和または所定の一部の和を用いればよい。総和または所定の一部の和を用いればよい。
【０１０５】
ここで、３入力（Ａ，Ｂ，Ｃ）の排他的論理和とは、ＡとＢ（ＡとＣまたはＢとＣ）の排他的論理和の値を求め、求めた値とその他の残るＣ（ＢまたはＡ）との排他的論理和の値を求めることを意味する。このため、上記式(2)のデータ系列の全ビットの総和を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最終ビット値）と、ＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7と、擬似乱数ｒ2jの値との排他的論理和の値とは、３つの値（上記式(2)のデータ系列の全ビットの総和（または所定の一部の和）の値を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）と、ＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7と、擬似乱数ｒ2jの値）のうち、任意２つの値を選択し、選択した２つの値の排他的論理和の値を求め、求めた排他的論理和の値と非選択の残りの値との排他的論理和の値を求めること示す。排他的論理和は、入力された２つの値が一致したときに０（Ｌレベル）となり、入力された２つの値が不一致したとき１（Ｈレベル）となる。
【０１０６】
上記式(7b)の左辺は、上記式(3)のデータ系列の全ビットの総和を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）と、ＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7と、擬似乱数ｒ2j+1の値との排他的論理和の値を示す。なお、ここではデータ系列の全ビットの総和を用いたが、これに限らず、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和または所定の一部の和を用いればよい。
【０１０７】
ここで、上記式(3)のデータ系列の全ビットの総和を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）と、ＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7と、擬似乱数ｒ2j+1の値との排他的論理和の値との排他的論理和の値とは、３つの値（上記式(3)のデータ系列の全ビットの総和を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）と、ＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7と、擬似乱数ｒ2j+1の値）のうち、任意の２つの値を選択し、選択した２つの値の排他的論理和の値を求め、求めた排他的論理和の値と非選択の残りの値との排他的論理和の値を求めること示す。排他的論理和は、入力された２つの値が一致したときに０（Ｌレベル）となり、入力された２つの値が不一致したとき１（Ｈレベル）となる。
【０１０８】
上記式(7a)および上記式(7b)の右辺は、上記式(1)の透かし情報ｗjである。
【０１０９】
上記式(7a)および式(7b)は、上記式(8a) および式(8b)に書きなおすことができるので、計算上の便利で選択して使える。上記式(8a) および式(8b)を満たすように、S1、S2データ系列の中の一番後ろの交流成分から前側の交流成分に向かって最初に遇う非零係数を修正すること（1を足すかまたは引くこと）により画素ブロック毎に電子透かし情報が埋め込まれる。
【０１１０】
【数８】
0003932110.tif 000011
上記式(8a)の左辺は、上記式(2)のデータ系列の全ビットの総和を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）を示している。また、上記式(8b)の左辺は、上記式(3)のデータ系列の全ビットの総和を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）を示している。
【０１１１】
また、上記式(8a)の右辺は、上記式(1)の透かし情報ｗjと、ＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7と、擬似乱数ｒ2jの値との排他的論理和の値を示している。即ち、３入力（透かし情報ｗjとＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7と擬似乱数ｒ2jの値）の排他的論理和とは、透かし情報ｗjとＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7（透かし情報ｗjと擬似乱数ｒ2jの値またはＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7と擬似乱数ｒ2jの値）の排他的論理和の値を求め、求めた値とその他の残る擬似乱数ｒ2jの値（ＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7または透かし情報ｗj）との排他的論理和の値を求めることを意味する。
【０１１２】
上記式(8b)の右辺は、上記式(1)の透かし情報ｗjと、ＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7と、擬似乱数ｒ2j+1の値との排他的論理和の値を示している。即ち、３入力（透かし情報ｗjとＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7と擬似乱数ｒ2j+1の値）の排他的論理和とは、透かし情報ｗjとＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7（透かし情報ｗjと擬似乱数ｒ2j+1の値またはＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7と擬似乱数ｒ2j+1の値）の排他的論理和の値を求め、求めた値とその他の残る擬似乱数ｒ2j+1の値（ＤＣＴ係数の量子化後の直流成分ｄｃ7または透かし情報ｗj）との排他的論理和の値を求めることを意味する。
【０１１３】
次に、電子透かし情報の抽出および原本認証について説明する。透かしの抽出過程は図６に示されている。
【０１１４】
この電子透かし情報の抽出過程について説明すると、JPEG形式の透かし入り画像を８×８のブロック単位に分けて、エントロピ逆符号化を行う。擬似乱数種（パースワードとして使う）から乱数列Ｒを生成する。ＤＣからｄｃ7を抽出する。エントロピ逆符号化後の６４個のＤＣＴ係数を２組に分ける（TABLE I参照）。次に、ｗj1，ｗj2を式(9a)および式(9b)で求める。透かし抽出の詳細を図６に示す。
【０１１５】
【数９】
0003932110.tif 000012
上記式(9a)の右辺は、JPEG形式の透かし入り画像を８×８画素のブロック単位に分けて、エントロピ逆符号化後、６４個のＤＣＴ係数を２組に分け（TABLE I参照）た一方の組のデータ系列の全ビットの総和を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）と、エントロピ逆符号化後の直流成分ｄｃ7と、擬似乱数ｒ2jの値との排他的論理和の値を示している。なお、ここではデータ系列の全ビットの総和を用いたが、これに限らず、透かし埋め込み時の条件に応じて、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和または所定の一部の和を用いてもよい。
【０１１６】
また、上記式(9b)の右辺は、JPEG形式の透かし入り画像を８×８画素のブロック単位に分けて、エントロピ逆符号化後、６４個のＤＣＴ係数を２組に分け（TABLEI参照）た他方の組のデータ系列の全数ビットの総和を２（１０進数）で割り算したときの余りの値（最下位ビット値）と、エントロピ逆符号化後の直流成分ｄｃ7と、擬似乱数ｒ2j+1の値との排他的論理和の値を示している。なお、ここではデータ系列の全ビットの総和を用いたが、これに限らず、透かし埋め込み時の条件に応じて、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和または所定の一部の和を用いてもよい。
【０１１７】
もし、ｗj1＝ｗj2（式(9a)の右辺の値＝式(9b)の右辺の値）であれば、その値は透かし情報の値でもある。そうでなければ、この場所は改竄されたことが判る。なお、これは、電子透かし情報の埋め込み時に、一方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値と等しい関係になるように、一方のデータ系列の交流成分値を設定し、また、他方の組のデータ系列の離散コサイン係数の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値と等しい関係になるように、他方のデータ系列の交流成分値を設定することにより電子透かし情報を画素情報に埋め込んだ場合である。これとは違って、一方の組のデータ系列それぞれの総和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値と異なる関係になるように、一方のデータ系列の交流成分値を設定し、また、他方の組のデータ系列の離散コサイン係数の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値と異なる関係関係になるように、他方のデータ系列の交流成分値を設定することにより電子透かし情報を画素情報に埋め込んだ場合には、検出側ではその所定の関係に応じて逆算して検出する必要がある。この二つの異なる関係の一方が等しい関係であっても、上記と同様に、検出側ではその所定の関係に応じて逆算して検出する必要がある。
【０１１８】
なお、ここでは、特に説明しなかったが、圧縮・電子透かし情報埋め込み装置３と伸長・電子透かし情報検出装置４とは画像処理装置として別々に独立して構成されていてもよく、一つの画像処理装置（画像処理システム）として構成されていてもよい。さらには、圧縮・電子透かし情報埋め込み装置３と伸長・電子透かし情報検出装置４とは通信装置などで有線または無線によって接続可能に画像処理システムとして構成されていてもよい。
【０１１９】
なお、ここでは排他的論理和（ＸＯＲ）の値を用いたが、これに限らず、非排他的論理和（ＸＮＯＲ）の値を用いることもできる。要は「１」か「０」に振り分けることができればよい。ここで、３入力の非排他的論理和（ＸＮＯＲ；排他的論理和の否定）とは、３つの値のうち、任意の２つの値を選択し、選択した２つの値の非排他的論理和の値を求め、求めた非排他的論理和の値と非選択の残りの値との非排他的論理和の値を求めることを意味する。なお、２入力の非排他的論理和（ＸＯＲ；排他的論理和の否定）は、入力された２つの値が一致したときに１（Ｈレベル）となり、入力された２つの値が不一致したとき０（Ｌレベル）となる。
（実施形態３）
上記実施形態１では、例えばデジタルカメラなどで撮影した原画像に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する場合であったが、本実施形態３では、通信や記憶処理するデータ圧縮（ＪＰＥＧなど）された画像情報に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理（実施形態１を適用）をする場合である。
【０１２０】
図７は、本発明の実施形態３における圧縮・電子透かし情報埋め込み装置の要部構成を示すブロック図である。なお、図１と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付す。
【０１２１】
図７において、圧縮・電子透かし情報埋め込み装置５は、画素情報分割手段としてのブロック分割部１１と、データ伸長手段としてのエントロピ逆符号化部５１と、電子透かし情報埋め込み手段としての透かし挿入部１４と、データ圧縮手段としてのエントロピ符号化部１５とを有している。
【０１２２】
ブロック分割部１１は、データ圧縮画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する。画素情報分割手段と、
エントロピ逆符号化部５１は、分割されたブロックに対してデータを逆符号化する。
【０１２３】
透かし挿入部１４は、逆符号化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和（または所定部分の和）の最下位ビット値、即ち、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和（またはデータ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む所定の一部の和）の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と所定の関係、例えば等しくなるように、分けられた２組のデータ系列それぞれの交流成分の値を設定することにより電子透かし情報を画素情報に埋め込む。
【０１２４】
エントロピ符号化部１５は、電子透かし情報が埋め込まれたＤＣＴ係数に対してエントロピ符号化を行う。
【０１２５】
なお、この場合の伸長・電子透かし情報検出処理には、図２の伸長・電子透かし情報検出装置２を用いる。
（実施形態４）
上記実施形態２では、例えばデジタルカメラなどで撮影した原画像に所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理する場合であったが、本実施形態４では、通信や記憶処理するデータ圧縮（ＪＰＥＧなど）された画像情報に対して所定の電子透かし情報を検出可能に埋め込み処理（実施形態２を適用）をする場合である。
【０１２６】
図８は、本発明の実施形態４における圧縮・電子透かし情報埋め込み装置の要部構成を示すブロック図である。なお、図３と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付す。
【０１２７】
図８において、圧縮・電子透かし情報埋め込み装置６は、画素情報分割手段としてのブロック分割部３１と、データ伸長手段としてのエントロピ逆符号化部６１と、擬似乱数発生手段としての擬似乱数発生部３４と、特定ビット抽出手段としての特定ビット抽出部３５と、電子透かし情報埋め込み手段としての透かし挿入部３６と、データ圧縮手段としてのエントロピ符号化部３７とを有している。
【０１２８】
ブロック分割部３１は、データ圧縮画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割する。
【０１２９】
エントロピ逆符号化部６１は、分割されたブロックに対してデータを逆符号化する。
【０１３０】
擬似乱数発生部３４は、少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数とをそれぞれ発生する。
【０１３１】
特定ビット抽出部３５は、離散コサイン変換係数の直流係数から特定ビットを抽出する。
【０１３２】
透かし挿入部３６は、逆符号化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和（または所定部分の和）の最下位ビット値、即ち、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和（またはデータ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む所定の一部の和）の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値（または非排他的論理和の値）と所定の関係、例えば等しくなるように、一方のデータ系列の交流成分値を設定し、他方の組のデータ系列の離散コサイン係数の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値（または非排他的論理和の値）と所定の関係、例えば等しくなるように、他方のデータ系列の交流成分値を設定することにより電子透かし情報を画素情報に埋め込む。
【０１３３】
エントロピ符号化部３７は、電子透かし情報が埋め込まれたＤＣＴ係数に対してエントロピ符号化を行う。
【０１３４】
なお、この場合の伸長・電子透かし情報検出処理には、図４の伸長・電子透かし情報検出装置４を用いる。
（実施形態５）
本実施形態５では、上記実施形態１，２のように量子化処理した後に電子透かし情報を埋め込み処理するのではなく、電子透かし情報を埋め込み処理した後に量子化処理する場合である。
【０１３５】
図９は、本発明の実施形態５における圧縮・電子透かし情報埋め込み装置の要部構成を示すブロック図である。なお、図１と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１３６】
圧縮・電子透かし情報埋め込み装置７は、上記圧縮・電子透かし情報埋め込み装置１において量子化部１３と透かし挿入部１４の配列順番が逆になっているだけである。この場合に対応する伸長・電子透かし情報検出装置は、エントロピ逆符号化部２２と透かし抽出部２３との間に逆量子化部を設けて逆量子化したデータから電子透かし情報を取り出す必要がある。ここで、上記交流成分値の設定は、２組に分けられたそれぞれのデータ系列中の一番後方の交流成分から前方の交流成分に向かって最初に交流成分値が、量子化除数（量子化ステップ）Ｑ以上となる交流成分値に対して、Ｑを足すかまたはＱを引くことにより設定される。
【０１３７】
なお、以上は上記実施形態１を適用した場合であるが、上記実施形態２を適用した場合については図１０に示す。
【０１３８】
図１０は、本発明の実施形態５における圧縮・電子透かし情報埋め込み装置とは別の構成例を示すブロック図である。なお、図３と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１３９】
圧縮・電子透かし情報埋め込み装置８は、上記圧縮・電子透かし情報埋め込み装置１において量子化部３３と透かし挿入部３４の配列順番が逆になっているだけである。この場合に対応する伸長・電子透かし情報検出装置は、エントロピ逆符号化部４２と透かし抽出部４３との間に逆量子化部を設けて逆量子化したデータから電子透かし情報を取り出す必要がある。上記交流成分値の設定は、一方の組のデータ系列中の一番後方の交流成分から前方の交流成分に向かって最初に交流成分の値が量子化除数（量子化ステップ）Ｑ以上となる交流成分の値に対して、Ｑを足すかまたはＱを引くことにより設定され、また、他方の組のデータ系列中の一番後方の交流成分から前方の交流成分に向かって最初に交流成分の値がＱ以上となる交流成分の値に対して、Ｑを足すかまたはＱを引くことにより設定される。
【０１４０】
以上により、本発明の特徴構成による効果は以下のようにまとめることができる。
【０１４１】
（１）  データの改竄が困難：画像の直流成分に依存するので、交流成分だけを盗用し、透かし入り画像を作るには不可能である。
【０１４２】
（２）  画質に影響が少ないこと：修正するのは画像に余り重要でない高周波数部分だけであるので、画質に悪い影響を与えない。
【０１４３】
（３）  高い秘匿性：乱数を利用するので、規則性を生じない。また、アルゴリズムは可変ですので、選択の余地が多い。前述のアルゴリズムは1つの例に過ぎない。選択可能なアルゴリズムはまだ沢山ある。例えば、式(2)および式(3)のS1,S2はTABLE Iのよう決め方以外に、TABLEIIのような決め方もある。式(7a)および式(7b)の埋め込みには別の画像情報を反映することができる。
【０１４４】
なお、上記実施形態１〜５では、本発明の画像処理装置における各圧縮・電子透かし情報埋め込み装置１，３，５〜８および伸長・電子透かし情報検出装置２，４について説明したが、本発明の画像処理装置における各圧縮・電子透かし情報埋め込み装置１，３，５〜８および伸長・電子透かし情報検出装置２，４を、デジタルカメラ、携帯電話装置およびコンピュータなどのようなデータ圧縮処理が必要な電子情報機器に容易に組み込むことができて、本発明の原本認証効果を奏することができる。また、これらの各圧縮・電子透かし情報埋め込み装置１，３，５〜８および伸長・電子透かし情報検出装置２，４の各部を各種回路などのハード構成で構成することもできるが、制御プログラムに基づくソフトウェア構成とすることもできる。ソフトウェア構成の場合を例えば図１６に示す。例えば図１６にように、電子情報機器１０が、ＲＡＭやＲＯＭなどの情報記憶手段と、操作入力手段と、初期画面や情報処理結果などを表示する液晶表示装置などの表示手段と、操作入力手段からの制御指令を受けて、所定の情報処理用の制御プログラムやそのデータに基づいて、本発明の画像処理装置に対してデータ圧縮・電子透かし情報埋め込み処理およびデータ伸長・電子透かし情報検出処理を行いつつ各種情報処理（通信処理や記憶処理）をするＣＰＵ（中央処理演算装置）とを有する。
【０１４５】
上記実施形態１に対応した制御プログラムとしては、電子透かし情報埋め込み処理として、原画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割するステップと、分割されたブロック毎に画素情報の離散コサイン変換を行うステップと、離散コサイン変換後の離散コサイン係数を量子化するステップと、量子化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和（または所定部分の和）の最下位ビット値、即ち、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和（またはデータ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む所定の一部の和）の最下位ビット値が、該電子透かし情報の値と所定の関係、例えば等しくなるように、分けられた２組のデータ系列それぞれの交流成分の値を設定することにより電子透かし情報を該画素情報に埋め込むステップと、埋め込み後のデータを符号化してデータ圧縮処理するステップとを含む。また、制御プログラムは、その電子透かし情報検出処理として、電子透かし情報が埋め込まれた画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割するステップと、分割されたブロックに対してデータを逆符号化してデータ伸長処理するステップと、逆符号化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの総和（または所定部分の和）の最下位ビット値、即ち、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和（またはデータ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む所定の一部の和）の最下位ビット値が互いに所定の関係か否かにより電子透かし情報を検出するステップとを含む。
【０１４６】
また、上記実施形態２に対応した制御プログラムとしては、電子透かし情報埋め込み処理として、原画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割するステップと、分割されたブロック毎に画素情報の離散コサイン変換を行うステップと、離散コサイン変換後の離散コサイン係数を量子化するステップと、少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数とをそれぞれ発生するステップと、量子化後の離散コサイン変換の直流係数から特定ビットを抽出するステップと、量子化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和（または所定部分の和）の最下位ビット値、即ち、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和（またはデータ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む所定の一部の和）の最下位ビット値が、該電子透かし情報の値と該特定ビットの値と該第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値（または非排他的論理和の値）と所定の関係、例えば等しくなるように、一方のデータ系列の交流成分値を設定し、他方の組のデータ系列の離散コサイン係数の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値（または非排他的論理和の値）と所定の関係、例えば等しくなるように、他方のデータ系列の交流成分値を設定することにより電子透かし情報を該画素情報に埋め込むステップと、埋め込み後のデータを符号化してデータ圧縮処理するステップを含む。また、制御プログラムは、その電子透かし情報検出処理として、電子透かし情報が埋め込まれた画像情報をｎ×ｎ画素情報のブロック単位に分割するステップと、少なくとも第１の擬似乱数の値と第２の擬似乱数の値とを発生するステップと、分割されたブロックに対してデータを逆符号化してデータ伸長処理するステップと、逆符号化後の直流係数から特定ビットを抽出するステップと、逆符号化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの総和（または所定部分の和）の最下位ビット値、即ち、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和（またはデータ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む所定の一部の和）の最下位ビット値と該特定ビットの値と該第１の擬似乱数の値との排他的論理和の値（または非排他的論理和の値）が、他方の組のデータ系列の離散コサイン係数それぞれの総和（または所定部分の和）の最下位ビット値、即ち、データ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む総和（またはデータ系列の少なくとも最下位ビットの値を含む所定の一部の和）の最下位ビット値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との排他的論理和の値（または非排他的論理和の値）に対して所定の関係か否かにより電子透かし情報を検出するステップとを含む。
【０１４７】
【発明の効果】
以上により、本発明によれば、脆弱な透かし技術に関するものであって、量子化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、この分けられた２組のデータ系列それぞれの例えば総和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と所定の関係、例えば等しくなるように、分けられた２組のデータ系列それぞれの交流成分の値を設定することにより電子透かし情報を画素情報に埋め込むため、透かし情報埋め込みに際して画質に悪影響を与えず、原本データに僅かに改竄があってもこれを敏感に感知でき、かつ透かし偽造が困難でデータ圧縮画像にも容易に適用することができる。
【０１４８】
また、量子化後の離散コサイン係数を少なくとも２組のデータ系列に分け、一方の組のデータ系列それぞれの例えば総和の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第１の擬似乱数の値との例えば排他的論理和の値と所定の関係、例えば等しくなるように、一方のデータ系列の交流成分値を設定し、また、他方の組のデータ系列の離散コサイン係数の最下位ビット値が、電子透かし情報の値と特定ビットの値と第２の擬似乱数の値との例えば排他的論理和の値と所定の関係、例えば等しくなるように、他方のデータ系列の交流成分値を設定することにより電子透かし情報を画素情報に埋め込むため、透かし情報埋め込みに際して画質に悪影響を与えず、原本データに僅かに改竄があってもこれを敏感に感知でき、かつ透かし偽造が困難でデータ圧縮画像にも容易に適用することがいっそう確実化することができる。
【０１４９】
さらに、警察、建築および個人探偵やセキュリティなどの各分野で、証拠になる画像を撮影するカメラに本発明の機能を取り入れることにより、速やか且つ公正な裁判に重要な補助手段になる。また、病院に使われるＸ線やＣＴ撮影機械などに、本発明の機能を取り入れることにより、医療事故が起こった際にも、疑われない証拠になり得る。さらに、電子透かし情報の確認で複数の画像データから唯一のデータを選ぶことにより、重要な秘密通信にも使える可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１における圧縮・電子透かし情報埋め込み装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１における伸長・電子透かし情報検出装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態２における圧縮・電子透かし情報埋め込み装置の要部構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態２における伸長・電子透かし情報検出装置の要部構成を示すブロック図である。
【図５】図３の圧縮・電子透かし情報埋め込み装置の透かし挿入動作を示すフローチャートである
【図６】図４の圧縮・電子透かし情報検出装置の透かし検出動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態３における圧縮・電子透かし情報埋め込み装置の要部構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態４における圧縮・電子透かし情報埋め込み装置の要部構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施形態５における圧縮・電子透かし情報埋め込み装置の要部構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態５における圧縮・電子透かし情報埋め込み装置の別の構成例を示すブロック図である。
【図１１】従来の画像処理装置としての電子透かし情報埋め込み装置の従来例１を示すブロック図である。
【図１２】従来の画像処理装置としての電子透かし情報検出装置の従来例１を示すブロック図である。
【図１３】従来の画像処理装置としての電子透かし情報埋め込み装置の従来例２を示すブロック図である。
【図１４】従来の画像処理装置としての電子透かし情報検出装置の従来例２を示すブロック図である。
【図１５】図１２のテーブルによる変換を説明するための図である。
【図１６】本発明の電子情報機器の要部ハード構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，３，５〜８    圧縮・電子透かし情報埋め込み装置
２，４    伸長・電子透かし情報検出装置
１１，２１，３１，４１    ブロック分割部
１２，３２    ＤＣＴ変換部
１３，３３    量子化部
１４，３６    透かし挿入部
１５，３７    エントロピ符号化部
２２，４２，５１，６１    エントロピ逆符号化部
２３，４５    透かし抽出部
３４，４３    擬似乱数発生部
３５，４４    特定ビット抽出部
【図１】
0003932110.tif 000013
【図２】
0003932110.tif 000014
【図３】
0003932110.tif 000015
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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