(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像に透かしマークの埋め込みを行う電子透かし方法であって、
（ａ）第１の表色系のカラー画像データを前記第１の表色系とは異なる第２の表色系のカラー画像データに変換する変換行列と、前記変換の逆変換を行なう逆変換行列と、を準備する工程と、
（ｂ）実数値ｘおよび−ｘを成分とし、かつ、各行および各列の成分の和が略０となる付加行列を設定する工程と、
（ｃ）前記変換行列に前記付加行列を加算することによって、透かし埋め込み用変換行列を作成する工程と、
（ｄ）カラー画像内に埋め込まれる透かしマークを準備する工程と、
（ｅ）前記透かしマーク内の位置に相当する画素において、前記透かし埋め込み用変換行列を用いて前記第１の表色系のカラー画像データを前記第２の表色系に変換する工程と、
（ｆ）前記変換により得られた第２の表色系のカラー画像データを、前記逆変換行列を用いて前記第１の表色系に逆変換することによって、前記透かしマークが埋め込まれた透かし付きカラー画像を表す透かし付き画像データを作成する工程と、
を備え、
前記工程（ｂ）は、前記実数値ｘと、前記付加行列内の各成分の配列とのうちの少なくとも一方を調整することによって、前記透かし付きカラー画像における前記透かしマークの可視度を調整する工程を含むことを特徴とする電子透かし方法。
【請求項２】
請求項１記載の電子透かし方法であって、
前記透かしマークは、互いに空間的に分離された複数のマーク群を含み、
前記可視度の調整は、前記複数のマーク群のうちの少なくとも一部のマーク群において、前記実数値ｘを、他のマーク群と異なる値に設定することによって行われる、
電子透かし方法。
【請求項３】
請求項１記載の電子透かし方法であって、
前記透かしマークは、空間的に連続した画素で構成されるマーク領域を含むとともに、前記マーク領域が複数の区分領域に区分されており、
前記可視度の調整は、前記複数の区分領域のうちの少なくとも一部の区分領域において、前記実数値ｘを、他の区分領域と異なる値に設定することによって行われる、電子透かし方法。
【請求項４】
請求項１記載の電子透かし方法であって、
前記可視度の調整は、前記付加行列の列同士または行同士を入れ替えることによって行われる、電子透かし方法。
【請求項５】
請求項１記載の電子透かし方法であって、
前記透かし付きカラー画像において前記透かしマークが肉眼で視認可能である場合に、
前記方法は、さらに、
（ｇ）前記逆変換行列と前記付加行列の積と、前記変換行列と等しい次数を有する単位行列と、の和の逆行列である不可視化行列を準備する工程と、
（ｈ）前記透かしマーク内の位置に相当する画素において、前記透かし付き画像データに前記不可視化行列を操作させることによって、前記視認可能な透かしマークの可視度を低下させる工程を含む、電子透かし方法。
【請求項６】
請求項１記載の電子透かし方法であって、
前記第１と第２の表色系の一方は、光の三原色を表す３つの色信号成分で構成されるＲＧＢ表色系であり、前記第１と第２の表色系の他方は、輝度信号と２つの色差信号成分とで構成されるＹＣｂＣｒ表色系である、電子透かし方法。
【請求項７】
請求項６記載の電子透かし方法であって、
前記工程（ｆ）は、前記透かし埋め込み用変換行列による変換によって得られた前記ＹＣｂＣｒ表色系の画像データを、前記逆変換行列を用いて前記ＲＧＢ表色系に逆変換するに際して、前記ＲＧＢ表色系の画像データにおける各画素値が所定範囲の整数値となるようにアンダフロー補正およびオーバフロー補正を行なう工程を含む、電子透かし方法。
【請求項８】
請求項１記載の電子透かし方法であって、
前記実数値ｘは、約０．０１から約０．７の範囲の値である、電子透かし方法。
【請求項９】
カラー画像に透かしマークの埋め込みを行うためのコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
実数値ｘおよび−ｘを成分とし、かつ、各行および各列の成分の和が略０となる付加行列を設定する機能と、
第１の表色系のカラー画像データを前記第１の表色系とは異なる第２の表色系のカラー画像データに変換するために予め準備された変換行列と、前記付加行列とを加算することによって透かし埋め込み用変換行列を作成する機能と、
前記透かし埋め込み用変換行列を用いて、予め準備された透かしマーク内の位置に相当する画素において、前記第１の表色系のカラー画像データを前記第２の表色系に変換する機能と、
前記変換により得られた第２の表色系のカラー画像データを、前記変換行列による変換の逆変換を行うために予め準備された逆変換行列を用いて前記第１の表色系に逆変換することによって、前記透かしマークが埋め込まれた透かし付きカラー画像を表す透かし付き画像データを作成する機能と、
をコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラムを記録しており、
前記付加行列設定機能は、前記実数値ｘと、前記付加行列内の各成分の配列とのうちの少なくとも一方を調整することによって、前記透かし付きカラー画像における前記透かしマークの可視度を調整する機能を含むことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像に透かしマークを電子的に埋め込む電子透かし技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットなどのコンピュータネットワークの発展に伴って、情報のデジタル化が進み、多くのユーザが簡単に必要とする情報にアクセスできるようになっている。その反面、そのデジタル情報に著作権が発生しているデジタルコンテンツについて、その著者に断わりなく容易にデータが複製できるような環境になりつつあり、不正コピーにともなう著作権侵害の問題が注目されてきている。そこで、デジタルコンテンツの主たる情報であるカラー画像に関しての著作権侵害を防止すること等を目的として、著作権情報などの透かし情報をカラー画像のデータに埋め込む電子透かし技術が注目されている。
【０００３】
従来のこの種の電子透かしに関しては、濃淡画像に対して多くの技術的提案がなされている。カラー画像についても、その輝度成分（Ｙ成分）を考えれば、濃淡画像と同様に扱うことができるので、濃淡画像に対応する輝度成分に、電子透かしを埋め込む手法が用いられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カラー画像に固有の信号やデータを用いて電子透かしを埋め込もうとする提案は、ほとんどなされていない。電子透かし埋め込み技術として、カラープリンタの色空間を利用した「カラー画像の深層情報記録」（画電学会、年次大会予稿集、７，２０，ｐｐ．４７−４８）、視覚特性を巧みに利用したモデル構成型の「視覚特性を考慮した色彩透かしの一手法」（ＩＭＰＳ  ９７，Ｉ−３．１４，ｐｐ．４５−４６  （１９９７））、「デジタル画像への電子透かし埋め込みの一手法」（ＳＩＴＡ  ９７，Ｖｏｌ．２，ｐｐ．５４１−５４４  （１９９７））が提案されている。これらの技術は、モデルが煩雑で透かしの埋込み処理が簡単でないといった弱点をもっている。また、カラー画像の下位ビットに透かしを埋め込む方法では、カラー画像の画像品質を劣化させることも指摘されていた。
【０００５】
本発明は、カラー画像に固有の特性を利用して透かしマークを埋め込むための電子透かし技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明では、第１の表色系のカラー画像データを、第１の表色系とは異なる第２の表色系のカラー画像データに変換する変換行列と、その変換の逆変換を行なう逆変換行列と、を準備する。また、実数値ｘおよび−ｘを成分とし、かつ、各行および各列の成分の和が略０となる付加行列を設定する。そして、変換行列に付加行列を加算することによって、透かし埋め込み用変換行列を作成する。次に、カラー画像内に埋め込まれる透かしマークを準備し、透かしマーク内の位置に相当する画素において、透かし埋め込み用変換行列を用いて第１の表色系のカラー画像データを第２の表色系に変換する。この変換により得られた第２の表色系のカラー画像データを、逆変換行列を用いて第１の表色系に逆変換することによって、透かしマークが埋め込まれた透かし付きカラー画像を表す透かし付き画像データを作成する。また、付加行列の設定の際に、実数値ｘと、付加行列内の各成分の配列とのうちの少なくとも一方を調整することによって、透かし付きカラー画像における透かしマークの可視度を調整する。
【０００７】
本発明では、２つの表色系間の変換行列および逆変換行列と付加行列とを用いて変換と逆変換とを行うことによって、カラー画像に透かしマークを埋め込むことができる。付加行列の成分を規定する実数値ｘの値が変わると、透かしマークの色彩が変化する。また、付加行列の各成分の配列の変更によっても透かしマークの色彩が変化する。従って、付加行列の実数値ｘの値と、付加行列内の各成分の配列とのうちの少なくとも一方を調整することによって、透かしマークの可視度を調整することが可能である。
【０００８】
ここで、第１または第２の表色系としては、光の三原色をパラメータとするＲＧＢ表色系や輝度信号および色差信号をパラメータとするＹＣｂＣｒ表色系を適宜採用することができる。これらの表色系は、画像データを扱う場合にしばしば用いられるものであり、かつ相互の変換行列が良く知られたものである。したがって、これからの画像データを取り扱うレタッチソフトなどが多数存在し、電子透かしを簡便に埋め込むことができる。
【０００９】
なお、透かしマークは、互いに空間的に分離された複数のマーク群を含んでいてもよい。このとき、複数のマーク群のうちの少なくとも一部のマーク群において、実数値ｘを、他のマーク群と異なる値に設定することによって可視度の調整を行うことができる。こうすれば、可視度の異なる複数のマーク群をカラー画像内に埋め込むことが可能である。
【００１０】
また、透かしマークは、空間的に連続した画素で構成されるマーク領域を含とともに、マーク領域が複数の区分領域に区分されていてもよい。このとき、複数の区分領域のうちの少なくとも一部の区分領域において、実数値ｘを、他の区分領域と異なる値に設定することによって可視度の調整を行うことができる。こうすれば、可視度の異なる複数の区分領域で構成されたマーク領域を含むような透かしマークをカラー画像内に埋め込むことが可能である。
【００１１】
可視度の調整は、前記付加行列の列同士または行同士を入れ替えることによって行うことが可能である。こうすれば、単に列同士または行同士の入れ替えによって、透かしマークを所望の可視度に設定することが可能である。
【００１２】
なお、透かし付きカラー画像において透かしマークが肉眼で視認可能である場合には、透かしマークの可視度を低下させることも可能である。この際、まず、逆変換行列と前記付加行列の積と、変換行列と等しい次数を有する単位行列と、の和の逆行列である不可視化行列を準備する。そして、透かしマーク内の位置に相当する画素において、透かし付き画像データに不可視化行列を操作させることによって、視認可能な透かしマークの可視度を低下させる。
【００１３】
更に、透かし埋め込み用変換行列による変換によって得られたＹＣｂＣｒ表色系の画像データを、逆変換行列を用いて前記ＲＧＢ表色系に逆変換するに際して、ＲＧＢ表色系の画像データにおける各画素値が所定範囲の整数値となるようにアンダフロー補正およびオーバフロー補正を行なうことが好ましい。こうすれば、ＲＧＢ表色系の画像データが採り得る範囲内に、逆変換した結果を納めることができる。
【００１４】
付加行列の実数値ｘは、約０．０１から約０．７の範囲の値に設定することが好ましい。こうすれば、アンダーフロー補正やオーバーフロー補正の発生率を小さく抑えることができるので、透かしマークの埋め込みによる実質的な画質の劣化を低減することができる。
【００１５】
なお、本発明は、電子透かし方法および装置、その方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の種々の態様で実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
Ａ．電子透かしの埋め込み処理と復号処理の原理：
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。図１は、実施例におけるデジタルカラー画像への電子透かしの埋め込み処理の原理の説明図である。また、図２は、埋め込み処理の内容を示す説明図である。
【００１７】
図２（Ａ）は、ＲＧＢ表色系で表現された原画像であるデジタルカラー画像を示している。この原画像Ｐは、マトリックス状に配置された多数の画素の集合体として定義されており、原画像Ｐの大きさは、水平解像度Ｈsizeと垂直解像度Ｖsizeによって規定されている。なお、水平解像度や垂直解像度の単位は、画素数である。
【００１８】
本明細書において、原画像Ｐの各画素の色を表す画像データは、行列Ｐ＝［ｒ，ｇ，ｂ］t （上付文字「t 」は転置行列を示す）で定義される。ここで、ｒ，ｇ，ｂは、光の三原色である赤（ｒ）、緑（ｇ）、青（ｂ）それぞれの色成分の輝度である。各色の輝度は、所定の分解能（例えば、０から２５５までの２５６階調）で表現される。また、各画素の色を規定する表色系しては、ＲＧＢ表色系の他に、輝度信号と２つの色差信号とで構成されるＹＣｂＣｒ表色系が広く知られている。本明細書において、ＹＣｂＣｒ表色系による各画素の色を表す画像データは、行列Ｆ＝［ｙ，ｃｂ，ｃｒ］t で定義される。
【００１９】
この２つの表色系は、下記の（１ａ），（１ｂ）式に示すように、色信号変換行列Ａと、その逆行列Ａ-1とによって相互に可逆的に変換することが可能である。
【００２０】
【数１】
0003881810.tif 000002
【００２１】
ここで、色信号Ｐ，Ｆに付されている（ｉ，ｊ）は、画素の位置を意味している。
【００２２】
本実施例では、変換行列Ａおよび逆変換行列Ａ-1として、以下の（２ａ），（２ｂ）式で与えられるものを使用する。
【００２３】
【数２】
0003881810.tif 000003
【００２４】
本実施例では、ＲＧＢ表色系の画像データＰをＹＣｂＣｒ表色系の画像データＦに変換する際に透かしマークを埋め込み、これを再度ＲＧＢ表色系に逆変換することによって透かし付き画像を作成する。透かしマークの埋め込みに使用される変換行列（「埋め込み用変換行列」と呼ぶ）は、変換行列Ａに、次の（３）式で与えられる付加行列Ｘを加算したもの（すなわち（Ａ＋Ｘ））である。
【００２５】
【数３】
0003881810.tif 000004
【００２６】
この付加行列Ｘは、実数値ｘおよび−ｘを成分とし、かつ、各行および各列の成分の和が０となるような行列である。なお、本明細書においては、この実数値ｘを「透かし値」も呼び、また、付加行列Ｘを「透かし行列」とも呼ぶ。このような透かし行列Ｘの構成は、以下のような理由によって決定されている。まず、透かしマークを肉眼で視認できないように埋め込むことを考える。このためは、透かしの埋込みによる画質劣化をできるだけ防ぐことが好ましい。ところで、（２ａ）式で与えられる変換行列Ａの各成分を観察すると、各行の成分の絶対値の和がすべて１となっていることが解る。従って、埋め込み用変換行列（Ａ＋Ｘ）においても、各行の成分の絶対値の和が１となるような関係を保持することが、画質劣化を防止する上で好ましい。（３）式の透かし行列Ｘは、各行および各列の成分の和が０となるように設定されているので、このような要求を満足している。
【００２７】
原画像Ｐに透かしマークを埋め込む際には、この原画像Ｐの他に、埋め込まれるべき透かしマークを含むマーク画像Ｍを準備する。図２（Ｂ）には、本実施例で使用されるマーク画像Ｍの一例が示されている。このマーク画像Ｍは２値画像であり、透かしマークを構成する２つの文字「Ｉ」と「Ｔ」の領域における画素値ｍが１であり、その他の領域における画素値ｍは０である。以下では、画素値ｍが１である領域を「透かしマークの有効領域」または単に「マーク領域」と呼び、画素値ｍが０である領域を「透かしマークの非有効領域」と呼ぶ。なお、透かしマークの有効領域を単に「透かしマーク」と呼ぶこともある。例えば「透かしマーク内の位置」という文言は、「透かしマークの有効領域内の位置」と同じ意味を有している。
【００２８】
本実施例のマーク画像Ｍは、原画像Ｐと同一のサイズを有している。但し、マーク画像Ｍが原画像Ｐと同一のサイズを有している必要は無く、原画像Ｍ内に埋め込まれる透かしマークの位置が何らかの方法で決定されていれば良い。
【００２９】
透かしマークを埋め込む際には、まず、次の（４ａ），（４ｂ）式に従って、ＲＧＢ表色系からＹＣｂＣｒ表色系への変換が行われる。
【００３０】
【数４】
0003881810.tif 000005
【００３１】
すなわち、透かしマークの有効領域に相当する位置の画素（ｍ（ｉ，ｊ）＝１の画素）においては、元の変換行列Ａと透かし行列Ｘとを加算した埋め込み用変換行列（Ａ＋Ｘ）を用いて表色系の変換が実行される。一方、透かしマークの非有効領域に相当する位置の画素（ｍ（ｉ，ｊ）＝０の画素）においては、元の変換行列Ａをそのまま用いて表色系の変換が実行される。
【００３２】
（４ａ），（４ｂ）式による演算処理をすべての画素に対して実行すると、透かし情報が埋め込まれた透かし付きＹＣｂＣｒ画像データＦX が得られる（図１，図２（Ｃ））。
【００３３】
次に、この透かし付きＹＣｂＣｒ画像データＦX に対して逆変換行列Ａ-1を左から操作させると、次の（５ａ），（５ｂ）式で与えられる透かし付きＲＧＢ画像データＰX が得られる（図１）。
【００３４】
【数５】
0003881810.tif 000006
【００３５】
この（５ａ）式に示されているように、透かし付きＲＧＢ画像データＰX は、透かしマークの有効領域内において、原ＲＧＢ画像データＰにノイズ成分（Ａ-1ＸＰ）が重畳されたものである。また、透かしマークの非有効領域においては、透かし付きＲＧＢ画像データＰX は原ＲＧＢ画像データＰと等しい値を有している。
【００３６】
ところで、上記（３）式に示されているように、透かし行列Ｘの各行の成分の和は０である。従って、原ＲＧＢ画像データＰ（ｉ，ｊ）のｒ，ｇ，ｂ成分の値が互いに等しいとき（すなわち無彩色のとき）には、（５ａ）式のノイズ成分（Ａ-1ＸＰ）は０になってしまう。このような問題を防止するために、透かしマークは、原画像内の無彩色でない領域に位置決めしておくことが好ましい。
【００３７】
なお、図２（Ｃ）では、透かし付き画像内の透かしマークが薄く見えているような状態を示している。しかし、実際には、透かしマークの可視度（肉眼による認識のし易さ）は、透かし行列Ｘにおける透かし値ｘを調整することによって調整可能である。透かしマークの可視度の調整の方法については、さらに後述する。
【００３８】
ところで、ＲＧＢ画像データは整数値で構成されるのに対して、ＹＣｂＣｒ画像データは実数値で構成されるのが普通である。従って、（４ａ），（４ｂ）式によってＹＣｂＣｒ表色系に変換する際には実数化が行われ、（５ａ），（５ｂ）式によってＲＧＢ表色系に逆変換する際には整数化が行われる。この整数化の際には、画素値が負となってアンダフローを発生する場合や、画素値の上限を超えてオーバフローとなる場合が発生する。この問題を解決するため、本実施例では、整数化の際にアンダフロー補正およびオーバフロー補正を行う。すなわち、整数化前の画素値が負となった場合には０とするアンダーフロー補正を行い、また、そのビット表現の上限値（たとえば２５５）を超える場合にはその上限値を採用するオーバーフロー補正を行う。
【００３９】
アンダーフロー補正やオーバーフロー補正を行うと、透かし付き画像の実質的な画質を劣化させる。ここで、「実質的な劣化」とは、透かしマークを消去しても回復できないような画質の劣化を意味する。アンダーフロー補正やオーバーフロー補正は、本来の変換行列Ａに透かし行列Ｘを加算したことに起因しているので、アンダーフロー補正やオーバーフロー補正の発生率は透かし行列Ｘの成分である透かし値ｘに依存する。従って、透かし値ｘは、アンダーフロー補正やオーバーフロー補正があまり発生しないような値に設定することが好ましい。
【００４０】
図３は、透かし値ｘと、アンダーフロー補正およびオーバーフロー補正の発生率との関係を示す説明図である。ここでは、画質の特性評価用に用いられる標準画像である"girl"と"graphic" の２つの画像に関する結果が示されている。なお、透かし値ｘが０．１の場合と−０．１の場合とで結果が異なるのは、画像内における３色の成分ｒ，ｇ，ｂの分布に偏りがあるためであると考えられる。図３の結果から、アンダーフロー補正およびオーバーフロー補正の発生率を低く抑えるためには、透かし値ｘを約０．７以下の値に設定することが好ましいことが解る。なお、透かし値ｘを０に設定すると透かしマークを埋め込むことができないので、実際には透かし値ｘを約０．０１以上の値に設定することが好ましい。従って、透かし値ｘとしては約０．０１〜約０．７の範囲の値に設定することが好ましい。
【００４１】
ところで、埋め込まれた透かしマークが肉眼では認識できないときには、その透かしマークを復元する必要が生じる。肉眼で認識できない透かしマークは、透かし付きＲＧＢ画像データＰX に含まれるノイズ成分（Ａ-1ＸＰ）を利用することによって、以下のような種々の方法で復号することが可能である。
【００４２】
第１の方法は、透かし付きＲＧＢ画像の各成分ｒ，ｇ，ｂの輝度値を最大値近くまで高めるように画像の色変更処理を行う方法である。こうすれば、ノイズ成分（Ａ-1ＸＰ）も大きくなるので、透かしマークが肉眼で認識し易くなる可能性がある。
【００４３】
第２の方法は、透かし付きＲＧＢ画像データＰX に含まれるノイズ成分（Ａ-1ＸＰ）を直接的に利用する方法である。すなわち、原画像データＰを鍵として用いて、透かし付きＲＧＢ画像データＰX においてノイズ成分（Ａ-1ＸＰ）を有する領域を決定することによって、透かしマーク（すなわち透かし情報）を復号することができる。具体的には、透かし付きＲＧＢ画像データＰX と原ＲＧＢ画像データＰとの差分（ＰX −Ｐ）を求め、この差分（ＰX −Ｐ）が０でない領域をマーク領域として決定することが可能である。なお、差分（ＰX −Ｐ）はｒ，ｇ，ｂの３つの成分を有する行列であり、「差分（ＰX −Ｐ）が０でない」という文言は、３つの成分の少なくとも１つが０ではない、という意味である。
【００４４】
なお、マーク領域におけるノイズ成分（Ａ-1ＸＰ）に変換行列Ａを左から操作させると、透かし行列Ｘと原画像データＰとの積（ＸＰ）が得られる。原画像データＰが既知であれば、透かし値ｘが不明な場合にも、この積（ＸＰ）から透かし行列Ｘの透かし値ｘを復号することが可能である。
【００４５】
以上のように、変換行列Ａに透かし行列Ｘを加算した埋め込み用の変換行列（Ａ＋Ｘ）を用いることによって、透かしマークをカラー画像内に埋め込むことができる。また、透かし付き画像から、埋め込まれた透かしマークを復元することも可能である。
【００４６】
Ｂ．透かしマークの可視度の調整：
上述したように、透かし付きＲＧＢ画像ＰX では、マーク領域においてノイズ成分（Ａ-1ＸＰ）が重畳されている。従って、透かし値ｘの大きさを調整してノイズ成分（Ａ-1ＸＰ）の値を変更することによって、透かしマークの可視度を調整することが可能である。
【００４７】
図４は、透かしマークの可視度の調整方法を示す説明図である。図４（Ａ）の原画像Ｐおよび図４（Ｂ）のマーク画像Ｍは、図２（Ａ），（Ｂ）に示したものと同じである。
【００４８】
透かし値ｘを約０．７程度の比較的大きな値に設定すると、図４（Ｃ）に示すように、透かし付き画像内の透かしマークがはっきりと肉眼で認識できる。このような透かしマークを、本明細書では「可視透かし」と呼ぶ。特に、色彩の変化が少ない領域に透かしマークが存在すると、マーク領域における色彩の変化を、よりはっきりと認識できる。従って、透かしマークを視認し易くするためには、色彩の変化が少ない領域に透かしマークを位置決めすることが好ましい。
【００４９】
一方、透かし値ｘを約０．０５程度の比較的小さな値に設定すると、図４（Ｅ）に示すように、透かし付き画像内の透かしマークが肉眼では認識できなくなる。このような透かしマークを、本明細書では「不可視透かし」と呼ぶ。なお、図４（Ｅ）では、透かしマークの位置を示すために、マーク領域の外形を点線で示しているが、実際には、ほとんど肉眼で認識できない程度に透かしマークを不可視化することが可能である。特に、明度が低い領域や、無彩色に近い有彩色の領域では、透かしマークを視認し難い傾向にある。従って、透かしマークを視認し難くするためには、明度が低い領域や、無彩色に近い有彩色の領域に透かしマークを位置決めすることが好ましい。
【００５０】
透かし値ｘを、可視透かしと不可視透かしの中間的な値に設定すると、半透明な透かし（「半可視透かし」と呼ぶ）を生成することができる。例えば、透かし値ｘを約０．３程度の値に設定すると、図４（Ｄ）に示すように、透かし付き画像内の透かしマークが半透明になる。
【００５１】
このように、透かし値ｘを適切な値に設定することによって、透かしマークの可視度を所望の程度に設定することが可能である。
【００５２】
ところで、上述のように透かし値ｘを調整する代わりに、透かし行列Ｘの配列を調整することによって、透かしマークの色を調整することが可能である。すなわち、（３）式に示した透かし行列Ｘの代わりに、次の（６）式および（７）式に例示されるような透かし行列Ｘ1,2 ，Ｘ1,3 を用いて上述した埋め込み処理を行えば、透かしマークの色が変更される。
【００５３】
【数６】
0003881810.tif 000007
【００５４】
【数７】
0003881810.tif 000008
【００５５】
（６）式の透かし行列Ｘ1,2 は、（３）式の透かし行列Ｘの第１行目と第２行目を入れ替えたものである。また、（７）式の透かし行列Ｘ1,3 は、（３）式の透かし行列Ｘの第１行目と第３行目を入れ替えたものである。これらの例から解るように、一般には、透かし行列Ｘの列同士または行同士を入れ替えることによって、透かしマークの色を変更することが可能である。なお、透かしマークの色を変えると、肉眼による認識のし易さ（すなわち可視度）も変わることが多い。そこで、本明細書では、このように透かし行列の列同士または行同士を入れ替えることによって、透かしマークの色を変更することも、「可視度の調整」に該当する。
【００５６】
Ｃ．可視透かしの不可視化処理：
可視透かしは、更に、以下の処理によって不可視化することが可能である。前述した（５ａ）式から理解できるように、透かしマークが肉眼で認識できるのは、透かし付き画像データＰX のノイズ成分（Ａ-1ＸＰ）が比較的大きいからである。従って、ノイズ成分（Ａ-1ＸＰ）を低減する処理を実行することによって、可視透かしを不可視化することが可能である。この不可視化処理の際には、次の（８）式で与えられる不可視化行列Ｋを用いる。
【００５７】
【数８】
0003881810.tif 000009
【００５８】
ここで、Ｉは３×３の単位行列である。すなわち、不可視化行列Ｋは、逆変換行列Ａー1と透かし行列Ｘの積（Ａ-1Ｘ）と、変換行列Ａと等しい次数を有する単位行列Ｉと、の和（Ｉ＋Ａ-1Ｘ）の逆行列である。
【００５９】
この不可視化行列Ｋを、図５に示すように、（５ａ）式の透かし付きＲＧＢ画像データＰX に操作すれば、その積算結果が以下の（９）式で与えられる。
【００６０】
【数９】
0003881810.tif 000010
【００６１】
ここで、（９）式の２行目の右辺がＰ’（ｉ，ｊ）となっているのは、上述した埋め込み処理の途中における演算誤差（丸め誤差）によって、完全には元の画像データＰ（ｉ，ｊ）には戻らないことがあることを意味している。すなわち、ＹＣｂＣｒ信号からＲＧＢ信号に逆変換するときに整数化が行われるので、不可視化後の画像データＰ’（ｉ，ｊ）が原画像データＰ（ｉ，ｊ）と全く同じ値を得ることはできないことがある。しかし、その誤差は、小数点以下の小さな量なので、肉眼では、不可視化後の画像が原画像と変わらない状態に見える。しかし、オーバーフロー補正やアンダーフロー補正による誤差が大きなときには、不可視化を行っても色彩を元にもどせなくなり、透かしマークの形跡が視認できることもある。従って、なるべく完全に不可視化できるようにするためには、オーバーフロー補正やアンダーフロー補正をあまり発生させない程度の小さな透かし値ｘを用いておくことが好ましい。
【００６２】
なお、不可視化後の画像データＰ’は、マーク領域において誤差を含んでいるので、不可視化後の画像データＰ’からも、透かしマークを復号することが可能である。例えば、不可視化後の画像データＰ’と原画像データＰとの差分（Ｐ’−Ｐ）をとり、この差分（Ｐ’−Ｐ）が０では無い領域を、マーク領域と決定することができる。
【００６３】
Ｅ．セキュリティ向上策：
上述の説明では、透かしマークの全体に１つの透かし値ｘを用いていた。仮に透かし値ｘを第三者に知られた場合には、偽の透かしが作成されたり、透かしマークを容易に変更されたりするおそれがある。そこで、電子透かしのセキュリティを強化するために、マーク画像内に複数の透かし値ｘを適用することが好ましい。
【００６４】
図６は、マーク画像内に複数の透かし値ｘを適用した例を示す説明図である。図６（Ａ）では、透かしマークを構成する２つの文字「Ｉ」，「Ｔ」のマーク領域に対して、異なる透かし値ｘ1 ，ｘ2 が適用されている。また、図６（Ｂ）では、マーク画像内に、空間的に分離された２組のマーク群が配置されており、これらの２つのマーク群に対して異なる透かし値ｘ1 ，ｘ2 が適用されている。なお、図６（Ａ）の場合にも、文字「Ｉ」と「Ｔ」を、互いに異なるマーク群であると考えることも可能である。すなわち、一般に、互いに空間的に分離された複数のマーク群に対して、互いに異なる透かし値ｘを設定することが可能である。上述したように、透かしマークの可視度は透かし値ｘに応じて変わるので、マーク画像内の複数のマーク群に異なる透かし値ｘを設定することによって、様々な可視度のマーク群を透かし付き画像内に埋め込むことが可能である。
【００６５】
図７は、多重透かしのためのマーク領域の区分例を示す説明図である。図７の例では、１つの文字「Ｔ」で構成されるマーク領域が、複数の区分領域に区分されており、隣接する区分領域には異なる透かし値ｘが適用されている。マーク領域の区分方法としては、図７（Ａ）のように平行線で区分する方法や、図７（Ｂ）に示すように等高線状の多重輪郭線によって区分する方法などの種々の方法が考えられる。なお、「１つのマーク領域」とは、空間的に連続した画素で構成される有効領域を意味している。
【００６６】
このような多重透かし方法では，各区分領域に適用されている透かし値ｘを秘匿できるので、第三者が透かし値ｘを容易に発見できないようにすることが可能である。
【００６７】
Ｆ．装置の全体構成と処理手順：
図８は、本実施例による上述の電子透かし処理を実行する電子透かし処理装置の構成を示すブロック図である。この電子透かし処理装置は、ＣＰＵ２２と、ＲＯＭおよびＲＡＭを含むメインメモリ２４と、フレームメモリ２６と、キーボード３０と、マウス３２と、表示装置３４と、ハードディスク３６と、モデム３８と、画像を読み取るスキャナ３９と、これらの各要素を接続するバス４０と、を備えるコンピュータである。なお、図８では各種のインターフェイス回路は省略されている。モデム３８は、図示しない通信回線を介してコンピュータネットワークに接続されている。コンピュータネットワークの図示しないサーバは、通信回線を介してコンピュータプログラムを電子透かし処理装置に供給するプログラム供給装置としての機能を有する。
【００６８】
メインメモリ２４には、電子透かし埋め込み部４２と、電子透かし復号部４４と、透かし可視化部４６と、の機能を実現するためのコンピュータプログラムが格納されている。電子透かし埋め込み部４２と電子透かし復号部４４と透かし可視化部４６の機能については既に詳しく説明した通りである。
【００６９】
これらの各部４２，４４，４６の機能を実現するコンピュータプログラムは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された形態で提供される。コンピュータは、その記録媒体からコンピュータプログラムを読み取って内部記憶装置または外部記憶装置に転送する。あるいは、通信経路を介してコンピュータにコンピュータプログラムを供給するようにしてもよい。コンピュータプログラムの機能を実現する時には、内部記憶装置に格納されたコンピュータプログラムがコンピュータのマイクロプロセッサによって実行される。また、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをコンピュータが読み取って直接実行するようにしてもよい。
【００７０】
この明細書において、コンピュータとは、ハードウェア装置とオペレーションシステムとを含む概念であり、オペレーションシステムの制御の下で動作するハードウェア装置を意味している。また、オペレーションシステムが不要でアプリケーションプログラム単独でハードウェア装置を動作させるような場合には、そのハードウェア装置自体がコンピュータに相当する。ハードウェア装置は、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサと、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを読み取るための手段とを少なくとも備えている。コンピュータプログラムは、このようなコンピュータに、上述の各手段の機能を実現させるプログラムコードを含んでいる。なお、上述の機能の一部は、アプリケーションプログラムでなく、オペレーションシステムによって実現されていても良い。更に、電子透かしの埋め込み処理や復号処理、透かしの不可視化処理を行なうプログラムは、画像処理を行なうプログラムに対して、プラグインの形式で付加されるものとしてもよい。
【００７１】
なお、この発明における「記録媒体」としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカード、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）および外部記憶装置等の、コンピュータが読取り可能な種々の媒体を利用することができる。
【００７２】
図９は、電子透かしの埋め込み部４２が行う埋め込み処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１では、原ＲＧＢ画像Ｐと、マーク画像Ｍとを準備する。ステップＳ２では、表色系の変換に用いる変換行列Ａと、その逆変換行列Ａ-1とを準備する。ステップＳ３では、透かし行列Ｘと、透かし値ｘとをそれぞれ設定する。なお、ステップＳ３では、上述した透かし値ｘの値による可視度の調整と、透かし行列Ｘの行同士または列同士の入れ替えによる可視度の調整と、マーク画像内における複数の透かし値ｘの設定とを含む種々の設定をユーザが行うことが可能である。
【００７３】
ステップＳ３では、埋め込み用変換行列（Ａ＋Ｘ）と逆変換行列Ａ-1とを用いて、上述した埋め込み処理を実行する。ステップＳ５では、透かし付き画像がディスプレイ３４に表示される。あるいは、透かし付き画像を図示しないプリンタで印刷するようにしてもよい。ステップＳ６では、ユーザが、この透かし付き画像を観察し、結果が満足できるものであれば、埋め込み処理を終了する。結果に満足できないときは、ステップＳ３に戻り、透かし行列Ｘと透かし値ｘの設定を変更して、再度ステップＳ４，Ｓ５を実行する。こうして、ステップＳ３〜Ｓ６を繰り返すことによって、所望の可視度の透かしマークが埋め込まれた透かし付き画像を作成することが可能である。
【００７４】
なお、透かし復号部４４（図８）による透かしマークの復号や、透かし不可視化部４６による可視透かしの不可視化は、透かしマークが埋め込まれた透かし付き画像に対して、必要に応じて実行される。これらの処理手順の説明は省略する。
【００７５】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７６】
（１）上記実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、図８においてコンピュータプログラムで実現されていた電子透かし埋め込み部４２と電子透かし復号部４４と透かし可視化部４６の機能を、それぞれ専用のハードウェア回路で実現することも可能である。
【００７７】
（２）上記実施例では、ＲＧＢ表色系からＹＣｂＣｒ表色系に一旦変換した後に逆変換することによって透かしマークの埋め込みを行っていたが、これとは逆に、ＹＣｂＣｒ表色系からＲＧＢ表色系に一旦変換した後に逆変換することによって埋め込みを行っても良い。また、利用できる表色系としてはこれらの２つの表色系に限らず、変換と逆変換を可逆的に行いうる任意の２つの表色系を利用することが可能である。
【００７８】
（３）上記実施例では、透かしマークの埋め込み時に、透かしマークの非有効領域内の画素についても、変換行列Ａと逆変換行列Ａ-1を用いて変換と逆変換をそれぞれ行っていたが、非有効領域については逆変換を行うと原画像データに戻るので、このような変換や逆変換を行わないようにしても良い。この場合には、透かしマークの有効領域について上述した埋め込み処理を行い、こうして得られた透かしマーク領域内の画像データを原画像データＰに合成（すなわち上書き）することによって、透かし付き画像データＰX の全体を得ることができる。換言すれば、透かしマークの埋め込みに際しては、少なくとも透かしマークの有効領域内の位置に相当する画素について、埋め込み用変換行列（Ａ＋Ｘ）を用いた変換と、逆変換行列Ａ-1とを用いた逆変換とを行えばよい。
【００７９】
（４）上記実施例では、透かしマークが文字列で構成されている例を示したが、透かしマークとしては、文字列以外の任意のオブジェクト（自然画、イラスト、ロゴ等）を用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電子透かしの埋め込み処理の原理を示す説明図。
【図２】電子透かしの埋め込み処理の内容を示す説明図。
【図３】透かし値ｘとアンダーフロー補正およびオーバーフロー補正の発生率との関係を示す説明図。
【図４】透かし情報の可視度の調整方法を示す説明図。
【図５】可視透かしの不可視化処理の原理を示す説明図。
【図６】マーク画像内に複数の透かし値ｘを適用した例を示す説明図。
【図７】多重透かしのためのマーク領域の区分例を示す説明図。
【図８】実施例における電子透かし処理を実行する電子透かし処理装置の概略構成を示すブロック図。
【図９】透かしの埋め込み処理の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
２２…ＣＰＵ
２４…メインメモリ
２６…フレームメモリ
３０…キーボード
３２…マウス
３４…表示装置
３６…ハードディスク
３８…モデム
３９…スキャナ
４０…バス
４２…電子透かし埋め込み部
４４…電子透かし復号部
４６…透かし不可視化部
【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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【図８】
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【図９】
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