(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像の改ざんを検知する改ざん検知情報を埋め込むデータ処理装置において、
前記画像を構成する画素のうち、前記改ざん検知情報を埋め込む画素と、前記改ざん検知情報以外の情報である付加情報を埋め込む画素を決定する画素決定手段と、
決定した前記改ざん検知情報を埋め込む画素に対して前記改ざん検知情報を埋め込む検知情報埋め込み手段と、
決定した前記付加情報を埋め込む画素に対して前記付加情報を埋め込む付加情報埋め込み手段と、
を有し、
前記付加情報埋め込み手段は、一の前記付加情報に対して予め設定された画素数を用いて前記付加情報の埋め込みを行なうことにより、複数の付加情報を埋め込み可能とすることを特徴とするデータ処理装置。
【請求項２】
さらに、鍵情報を入力する鍵情報入力手段を有し、
前記画素決定手段は、前記鍵情報入力手段で入力された鍵情報に基づいて前記付加情報を埋め込む画素を決定することを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項３】
前記検知情報埋め込み手段および前記付加情報埋め込み手段は、前記画素の最下位ビットに埋め込みを行なうことを特徴とする請求項１または２に記載のデータ処理装置。
【請求項４】
前記画素決定手段は、前記鍵情報入力手段で入力された前記鍵情報から求めた擬似乱数により前記付加情報を埋め込む画素を決定することを特徴とする請求項２に記載のデータ処理装置。
【請求項５】
画像の改ざんを検知する改ざん検知情報を埋め込むデータ処理方法において、
前記画像を構成する画素のうち、前記改ざん検知情報を埋め込む画素と、前記改ざん検知情報以外の情報である付加情報を埋め込む画素を決定する画素決定ステップと、
決定した前記改ざん検知情報を埋め込む画素に対して前記改ざん検知情報を埋め込む検知情報埋め込みステップと、
決定した前記付加情報を埋め込む画素に対して前記付加情報を埋め込む付加情報埋め込みステップと、
を備え、
前記付加情報埋め込みステップは、一の前記付加情報に対して予め設定された画素数を用いて前記付加情報の埋め込みを行なうことにより、複数の付加情報を埋め込み可能とすることを特徴とするデータ処理方法。
【請求項６】
さらに、鍵情報を入力する鍵入力情報ステップを有し、
前記画素決定ステップは、前記鍵情報入力ステップで入力された鍵情報に基づいて前記付加情報を埋め込む画素を決定することを特徴とする請求項５に記載のデータ処理方法。
【請求項７】
前記検知情報埋め込みステップおよび前記付加情報埋め込みステップは、前記画素の最下位ビットに埋め込みを行なうことを特徴とする請求項５または６に記載のデータ処理方法。
【請求項８】
前記画素決定ステップは、前記鍵情報入力ステップで入力された前記鍵情報から求めた擬似乱数により前記付加情報を埋め込む画素を決定することを特徴とする請求項６に記載のデータ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ処理装置およびデータ処理方法に関し、特に、画像への電子透かし、改ざん検知等の画像処理におけるデータ処理装置およびデータ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタル画像データ処理方法は、例えば、デジタルカメラ、ＦＡＸ等で得た画像の改ざん検知、情報埋め込み処理方法として適用される。
【０００３】
一般的にデータの改ざんを検証するための手段として、電子署名がある。電子署名は、保証する対象のデータから署名情報を作成し、画像ファイルの一部もしくは他のファイルにその情報を記憶しておく。検証時には画像データから署名情報を再度作成し、画像ファイルまたは他のファイルに記憶されているオリジナルの署名情報と比較することによって改ざんの有無を判定する。
【０００４】
本発明と技術分野の類似する先願発明例１として、特開平１１−９８３４４号公報がある。本先願発明例１では、原画像と原画像に対応する透かし画像とを管理装置にそれぞれ登録しておき、不正な改ざんの疑いがある合成画像と管理装置に登録された原画像とを比較し、その差分から透かし画像を抽出し、この抽出された透かし画像と管理装置にあらかじめ登録された透かし画像とを比較し、その結果が不一致の場合には画像が改ざんされたと判定する。
【０００５】
先願発明例２の特開平１０−２０８０２６号公報では、透かし画像の埋め込みを利用して、改ざんされたか否か、また改ざん場所の特定まで行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電子署名を用いた方法は、ファイルに署名情報を記憶しておく必要があることから、特定のファイルフォーマットでしか扱うことができない。また、検証結果として原本か否かの判定であり、改ざん個所の特定まではできないという問題点を伴う。
【０００７】
また、先願発明例１の特開平１１−９８３４４号公報に開示されている方法は、あらかじめ原画像と原画像に対応する透かし画像を登録しておく必要があり、このことは実用上大きな制限となる。
【０００８】
先願発明例２の特開平１０−２０８０２６号公報に開示されている方法は、透かし情報の埋め込みによって、以降の改ざんを検証可能としている。しかし一度透かしを埋め込むとそれ以上については情報埋め込み改ざんとみなされるため、情報埋め込みは一度しか行えない。
【０００９】
本発明は、改ざん検知の信頼性を高めたデータ処理装置およびデータ処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明は、画像の改ざんを検知する改ざん検知情報を埋め込むデータ処理装置において、画像を構成する画素のうち、改ざん検知情報を埋め込む画素と、改ざん検知情報以外の情報である付加情報を埋め込む画素を決定する画素決定手段と、決定した改ざん検知情報を埋め込む画素に対して改ざん検知情報を埋め込む検知情報埋め込み手段と、決定した付加情報を埋め込む画素に対して付加情報を埋め込む付加情報埋め込み手段と、を有し、付加情報埋め込み手段は、一の付加情報に対して予め設定された画素数を用いて付加情報の埋め込みを行なうことにより、複数の付加情報を埋め込み可能とすることを特徴とする。
【００１１】
また請求項２記載の発明は、請求項１に記載のデータ処理装置において、さらに、鍵情報を入力する鍵情報入力手段を有し、画素決定手段は、鍵情報入力手段で入力された鍵情報に基づいて付加情報を埋め込む画素を決定することを特徴とする。
また請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のデータ処理装置において、検知情報埋め込み手段および付加情報埋め込み手段は、画素の最下位ビットに埋め込みを行なうことを特徴とする。
さらに請求項４記載の発明は、請求項２に記載のデータ処理装置において、画素決定手段は、鍵情報入力手段で入力された鍵情報から求めた擬似乱数により付加情報を埋め込む画素を決定することを特徴とする。
【００１２】
また請求項５記載の発明は、画像の改ざんを検知する改ざん検知情報を埋め込むデータ処理方法において、画像を構成する画素のうち、改ざん検知情報を埋め込む画素と、改ざん検知情報以外の情報である付加情報を埋め込む画素を決定する画素決定ステップと、決定した改ざん検知情報を埋め込む画素に対して改ざん検知情報を埋め込む検知情報埋め込みステップと、決定した付加情報を埋め込む画素に対して付加情報を埋め込む付加情報埋め込みステップと、を備え、付加情報埋め込みステップは、一の付加情報に対して予め設定された画素数を用いて付加情報の埋め込みを行なうことにより、複数の付加情報を埋め込み可能とすることを特徴とする。
【００１３】
また請求項６記載の発明は、請求項５に記載のデータ処理方法において、さらに、鍵情報を入力する鍵入力情報ステップを有し、画素決定ステップは、鍵情報入力ステップで入力された鍵情報に基づいて付加情報を埋め込む画素を決定することを特徴とする。
また請求項７記載の発明は、請求項５または６に記載のデータ処理方法において、検知情報埋め込みステップおよび付加情報埋め込みステップは、画素の最下位ビットに埋め込みを行なうことを特徴とする。
さらに請求項８記載の発明は、請求項６に記載のデータ処理方法において、画素決定ステップは、鍵情報入力ステップで入力された鍵情報から求めた擬似乱数により付加情報を埋め込む画素を決定することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明によるデータ処理装置およびデータ処理方法の実施の形態を詳細に説明する。図１から図４に、本発明のデータ処理装置およびデータ処理方法の一実施形態を示す。図１に全体構成を示す。また、図２に本発明の動作フローの１例を示す。
【００１５】
なお、本発明は、当該発明者の未公開の先行出願発明をさらに改良したものである。この先行発明では、改ざん検知用のデータを各画素に埋め込む。検知用データは各画素の最下位ビットに埋め込まれる。検知用データは当該画素の画素値と疑似乱数によって算出する。前出願の方法は、改ざん検証のための方法である。これに対する本発明では、実質的な改ざんを防止しながら、情報の複数回埋め込みを可能とするものである。各画素に検知用データを埋め込むことにより、改ざんされたか否か、また改ざん場所の特定まで可能とする。
【００１６】
図１において、本発明が適用される画像データ処理装置は、鍵入力部１、エンコード部２、デコード部３、制御部４、データ入力部５、疑似乱数発生部６、メモリ７、を有して構成される。
【００１７】
図２のフローチャートにしたがって実施例のエンコード時動作を説明する。まず、対象となる画像データを入力する（ステップ２０１）。次に鍵情報を入力する（ステップ２０２）。入力された鍵情報で、乱数を初期化する（ステップ２０３）。また、入力された鍵情報（またはそれによって発生する疑似乱数）によって、情報埋め込み位置の特定を行う（ステップ２０４）。
【００１８】
図３は、情報埋め込み位置の一例を示す。情報埋め込み位置は、鍵情報から発生させる。例えば鍵情報から疑似乱数を発生させ、その数値間隔（５，１２，１８，４，１０、・・・・）毎に埋め込む（画素は左上からラスタスキャンで１次元的に番号が付けられるものとする）。あまり画素間が近い場合は改ざん検証用画素の数が少なくなるので、前記の乱数値をしきい値で選別し、小さな値（例えば９以下）は使用しない（前記の例だと、１２，１８，１０、・・・・、となる）とする方法もある。
【００１９】
埋め込み情報は、あらかじめ定められた大きさとする。例えば埋め込み情報が４ビットであった場合、それにフラグを１ビット添付して５ビットを一単位とする。そして、情報を埋め込む場合は“１”、埋め込まない場合は“０”をセットする。
【００２０】
例えば、情報埋め込み用画素が画像全体で“１８”あったとする。この埋め込み用画素は、先頭から順番に５画素毎グループ化される。１８画素なら、“５，５，５，３”となり、最後の３画素は使用されない。最初の情報埋め込みには、最初の５画素が使用され、最初の１画素は埋め込みの有無を示すフラグなので、最下位ビットが“１”となる（情報埋め込みは各画素の最下位ビットを使用する）。次の５画素は、少なくとも最初の１画素はフラグが“０”となり、残りの４画素は任意である（原画像のままでもよい）。
【００２１】
情報埋め込みが２回目以降であった場合には、図２のフローチャートに示すステップが最初から行われ、埋め込み位置の特定の際に、前回既に情報が埋め込まれているかどうか確認する。フラグが“１”の埋め込み単位（この場合は５画素）はスキップし、フラグが“０”となっている最初の埋め込み単位に情報埋め込みを行う。例えば、先の１８画素の例では、最初の単位（５画素）が埋め込み済であった場合は、次の単位の利用を図る。次の単位も埋め込み済であった場合は、さらに次の単位の利用を図る。全ての単位が埋め込み済であった場合は、これ以上の情報埋め込みはできないものとして、利用者に警告を表示するなどの方法を取る。
【００２２】
情報埋め込みはステップ２０６で行うため、この時点（ステップ２０４）では、下記となる。
・埋め込み用画素全ての位置の特定。
・空いている（フラグが“０”になっている）最初の埋め込み単位（この場合は５画素）の特定までを行う。
【００２３】
情報埋め込み位置の特定を行ったら、次に各画素毎の処理を行う（ステップ２０５以下）。まず、情報埋め込み位置の画素であるかどうか判定する（ステップ２０５）。ステップ２０４で求めた今回の埋め込み位置であるかどうか判定する。埋め込み位置に相当する場合は、情報埋め込み処理を行う（ステップ２０６）。情報埋め込みは、対象画素の最下位ビットを利用する。埋め込むべきデータ（１ビット）をそのまま最下位ビットとする。
【００２４】
今回の例では、埋め込むのはフラグ１ビットと情報４ビットである。したがって５画素使うため、ステップ２０５では単に注目画素が「情報埋め込み画素」か否かだけでなく、５画素のうちの何番目に相当するかまでを算出しておく必要がある。
【００２５】
例えば、注目画素が１番目であった場合にはフラグ情報を埋め込み、４番目であった場合には埋め込み情報の３ビット目を埋め込む。ステップ２０５で情報埋め込み位置でないと判断された場合は、改ざん検証用データの発生と埋め込みを行う（ステップ２０７〜ステップ２０９）。全ての画素の処理が完了すると、エンコードは終了である（ステップ２１０）。以上でエンコード時の動作フロー説明を終わる。
【００２６】
次に、デコード時の動作フローを図４を例に説明する。まず、対象画像データを入力する（ステップ４０１）。次に、鍵情報を入力する（ステップ４０２）。入力された鍵情報で乱数を初期化する（ステップ４０３）。また、入力された鍵情報（またはそれによって発生する疑似乱数）によって、情報埋め込み位置の特定を行う（ステップ４０４）。位置の特定はエンコード時と同様に行う。
【００２７】
次に、各画素毎に処理を行う。まず、情報埋め込み位置に相当するかどうかを判定する（ステップ４０５）。相当する場合は、埋め込み情報の抽出を行う（ステップ４０６）。埋め込み情報は、エンコード時に５画素単位で各画素の最下位ビットに埋め込まれており、また追記用に空けている（情報の埋め込まれていない）画素もある。５画素単位で先頭画素の最下位ビットがＯＮである場合は、残りの４画素から抽出したビットを埋め込み情報として記憶する。フラグビットがＯＦＦである場合は、情報抽出を行わないか、抽出しても記憶しない。情報埋め込み位置でない場合は、改ざん検証を行う（ステップ４０７〜ステップ４１０）。以上でデコード処理の説明を終わる。
【００２８】
上記の実施例では埋め込み情報は４ビットであったが、これは画像全体の画素数が多ければさらに増やすことは容易である。また埋め込み情報は鍵その他を利用して暗号化することも可能である。また、ステップ４１０で検出した改ざん位置は、画像と重ねあわせて表示し、改ざん位置を利用者にわかりやすく提示することも可能である。また、ステップ４１０で改ざんを検出した場合、埋め込み情報も改ざんされている可能性があるとして無効である。または、改ざん可能性があることを利用者に提示することも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明のデータ処理装置およびデータ処理方法は、デジタル画像データに改ざんを検証するためのデータを、デジタル画像データに任意の情報を非可視的に埋め込む。この処理によれば、改ざん検証と同時に、情報の埋め込みを行え、情報埋め込み位置は鍵がないと不明であり、意図的に書き換えるのは難しい。
【００３０】
また、残りの画素は改ざん検証されるので、情報埋め込み位置を特定せずに画像を変化させると、埋め込み情報が偶然変化したとしても、残りの画素の変化が改ざん検証で判明するため、埋め込み情報を無効とすることができる。さらに、情報を追記することは厳密に言えば画像が変化するので一種の改ざんであるが、実質的に画像内容が変化しない程度の変更であるので、最初の原画像から見た目に有為な変化がないことを保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデジタル画像データ処理方法の実施形態が適用される画像データ処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施例のエンコード時動作を示すフローチャートである。
【図３】情報埋め込み位置の一例を示す図である。
【図４】実施例のデコード時動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  鍵入力部
２  エンコード部
３  デコード部
４  制御部
５  データ入力部
６  疑似乱数発生部
７  メモリ
【図１】
0003891328.tif 000002
【図２】
0003891328.tif 000003
【図３】
0003891328.tif 000004
【図４】
0003891328.tif 000005