(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタルデータに加工又は編集処理を施すための情報処理装置であって、
少なくとも１ビットの情報に対して複数要素を用いて、電子透かしが埋め込まれたディジタルデータを入力するデータ入力手段と、
編集権を示す鍵情報を入力する鍵入力手段と、
前記入力されたディジタルデータと前記入力された鍵情報とから、統計的手法を用いて、前記入力されたディジタルデータに対して前記鍵情報を用いて電子透かしが埋め込まれているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記鍵情報を用いて電子透かしが埋め込まれていると判定された場合に、前記ディジタルデータから電子透かしを除去する電子透かし除去手段と、
前記電子透かし除去手段によって電子透かしが除去されたディジタルデータを加工又は編集する加工・編集手段と、
前記加工・編集手段によって加工又は編集が施されたディジタルデータに電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み手段と、
前記電子透かし埋め込み手段により電子透かしが埋め込まれたディジタルデータを出力する出力手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記判定手段により前記鍵情報を用いて電子透かしが埋め込まれていると判定されない場合に、前記出力手段は、前記データ入力手段で入力されたディジタルデータを出力することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
ディジタルデータに加工又は編集処理を施すための情報処理方法であって、
少なくとも１ビットの情報に対して複数要素を用いて、電子透かしが埋め込まれたディジタルデータを入力するデータ入力ステップと、
編集権を示す鍵情報を入力する鍵入力ステップと、
前記入力されたディジタルデータと前記入力された鍵情報とから、統計的手法を用いて、前記入力されたディジタルデータに対して前記鍵情報を用いて電子透かしが埋め込まれているか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて前記鍵情報を用いて電子透かしが埋め込まれていると判定された場合に、前記ディジタルデータから電子透かしを除去する電子透かし除去ステップと、
前記電子透かし除去ステップにおいて電子透かしが除去されたディジタルデータを加工又は編集する加工・編集ステップと、
前記加工・編集ステップにおいて加工又は編集が施されたディジタルデータに電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込みステップと、
前記電子透かし埋め込みステップにおいて電子透かしが埋め込まれたディジタルデータを出力する出力ステップと、
を有することを特徴とする情報処理方法。
【請求項４】
前記判定ステップにおいて前記鍵情報を用いて電子透かしが埋め込まれていると判定されない場合に、前記出力ステップでは、前記データ入力ステップで入力されたディジタルデータを出力することを特徴とする請求項３に記載の情報処理方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の情報処理装置の機能をコンピュータに実現させるための情報処理プログラム。
【請求項６】
請求項５に記載の情報処理プログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子透かしが埋め込まれたディジタルデータに任意の加工・編集・圧縮処理を施した後も完全に電子透かしを抽出することを保証することが可能な情報処理装置及び方法及び情報処理プログラム及び記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータとそのネットワークの急速な発達及び普及により、文字データ、画像データ、音声データなど、多種の情報がディジタル化されている。ディジタル情報は、経年変化などによる劣化がなく、いつまでも完全な状態で保存できる一方、容易に複製が可能であり、著作権の保護が大きな問題となっている。そのため著作権保護のためのセキュリティ技術は急速に重要性を増している。
【０００３】
著作権を保護する技術の一つに「電子透かし」がある。電子透かしとは、ディジタルの画像データや音声データ、文字データなどに人に知覚出来ないように著作権保有者の名前や購入者のＩＤなどを埋めこみ、違法コピーによる無断の使用を追跡する技術である。電子透かしには種々の攻撃が施される可能性があるため、攻撃に対する耐性が必要である。
【０００４】
電子透かしに対する攻撃は大きく２種類に分類される。一方は故意の攻撃であり、もう一方は故意でない攻撃である。前者は、攻撃者によってなされる行為であり、電子透かしを積極的に消去・破壊しようとするものである。後者は、通常の利用者によってなされる行為であり、一般的なディジタルデータの加工・編集を行い、結果として電子透かしが消去・破壊されてしまうものである。例として、ディジタル情報の非可逆圧縮、DA/AD変換、再サンプリングなどがある。埋め込まれた電子透かしは、これらのどちらの攻撃に対しても耐性がある必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上、述べたように、本来電子透かしはどのような攻撃を施された場合でも耐性があり、攻撃されたディジタル情報から正しく電子透かしが抽出されなければならない。しかしながら、現実的にはあらゆる攻撃に対して耐性のある電子透かしを実現することは困難である。また、攻撃が複数回繰り返し施された場合に、複数回の攻撃に対して耐性のある電子透かしを実現することも困難である。
【０００６】
一方で、ディジタル情報は、一般の利用者が比較的容易に加工・編集を施すことが可能であり、これはアナログ情報と比較した場合の大きな特徴の一つである。ところが、このディジタル情報に対する加工・編集は電子透かしにとっては前述した故意でない攻撃に相当する。即ち、ディジタル情報に対して過度の加工・編集を施した場合や、繰り返し加工・編集を施した場合には、電子透かしは消去されてしまうことが多い。しかしながら、このようなディジタル情報に対する加工・編集は、自由に実行可能であるようにしたいという状況もある。
【０００７】
例えば、ディジタルカメラで撮影し、撮影者のIDを著作権情報として埋め込んだ画像データは、撮影した本人は加工・編集可能であり、更に、加工・編集を施した後にも電子透かしは抽出可能であるほうが望ましい。また、電子透かしが埋め込まれた画像データをJPEGなどの非可逆圧縮方式で符号化して保存する場合には、保存後の画像データからも正しく電子透かしを抽出可能であるほうが望ましい。しかしながら、これらは前述した故意でない攻撃に相当するため、従来はこのような行為を実現することは困難であった。
【０００８】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたものであり、正しい鍵データを有する編集者に対しては、加工・編集に対応した電子透かしの埋め込み・抽出を行うことができる情報処理装置及び方法及び情報処理プログラム及び記憶媒体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる情報処理装置は、ディジタルデータに加工又は編集処理を施すための情報処理装置であって、少なくとも１ビットの情報に対して複数要素を用いて、電子透かしが埋め込まれたディジタルデータを入力するデータ入力手段と、編集権を示す鍵情報を入力する鍵入力手段と、前記入力されたディジタルデータと前記入力された鍵情報とから、統計的手法を用いて、前記入力されたディジタルデータに対して前記鍵情報を用いて電子透かしが埋め込まれているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記鍵情報を用いて電子透かしが埋め込まれていると判定された場合に、前記ディジタルデータから電子透かしを除去する電子透かし除去手段と、前記電子透かし除去手段によって電子透かしが除去されたディジタルデータを加工又は編集する加工・編集手段と、前記加工・編集手段によって加工又は編集が施されたディジタルデータに電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み手段と、前記電子透かし埋め込み手段により電子透かしが埋め込まれたディジタルデータを出力する出力手段と、を有することを特徴としている。
【００１０】
また、この発明に係わる情報処理装置において、前記判定手段により前記鍵情報を用いて電子透かしが埋め込まれていると判定されない場合に、前記出力手段は、前記データ入力手段で入力されたディジタルデータを出力することを特徴としている。
【００２０】
また、本発明に係わる情報処理方法は、ディジタルデータに加工又は編集処理を施すための情報処理方法であって、少なくとも１ビットの情報に対して複数要素を用いて、電子透かしが埋め込まれたディジタルデータを入力するデータ入力ステップと、編集権を示す鍵情報を入力する鍵入力ステップと、前記入力されたディジタルデータと前記入力された鍵情報とから、統計的手法を用いて、前記入力されたディジタルデータに対して前記鍵情報を用いて電子透かしが埋め込まれているか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいて前記鍵情報を用いて電子透かしが埋め込まれていると判定された場合に、前記ディジタルデータから電子透かしを除去する電子透かし除去ステップと、前記電子透かし除去ステップにおいて電子透かしが除去されたディジタルデータを加工又は編集する加工・編集ステップと、前記加工・編集ステップにおいて加工又は編集が施されたディジタルデータに電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込みステップと、前記電子透かし埋め込みステップにおいて電子透かしが埋め込まれたディジタルデータを出力する出力ステップと、を有することを特徴としている。
【００２３】
また、この発明に係わる情報処理方法において、前記判定ステップにおいて前記鍵情報を用いて電子透かしが埋め込まれていると判定されない場合に、前記出力ステップでは、前記データ入力ステップで入力されたディジタルデータを出力することを特徴としている。
【００２８】
また、本発明に係わる情報処理プログラムは、上記の情報処理装置の機能をコンピュータに実現させることを特徴としている。
【００２９】
また、本発明に係わる記憶媒体は、上記の情報処理プログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶したことを特徴としている。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
（第１の実施の形態）
図1は本実施の形態に係わる画像処理装置の全体構成を示した図である。本図において、ホストコンピュータ101は例えば一般に普及しているパソコンである。
【００３２】
ホストコンピュータ101の内部では、バス107により後述する各ブロックが接続され、種々のデータの受け渡しが可能である。
【００３３】
図中、103は、内部の各ブロックの動作を制御、或いは内部に記憶されたプログラムを実行することのできるCPUである。
【００３４】
104は、あらかじめ必要な画像処理プログラム等を記憶しておくROMである。
【００３５】
105は、CPU103にて処理を行うために一時的にプログラムや処理対象の画像データを格納しておくRAMである。
【００３６】
106は、RAM等に転送されるプログラムや画像データをあらかじめ格納したり、処理後の画像データを保存したりすることのできるハードディスク(HD)である。
【００３７】
108は、外部記憶媒体の一つであるCD(CD-R)に記憶されたデータを読み込み或いは書き出すことのできるCDドライブである。
【００３８】
109は、108と同様にFDからの読み込み、FDへの書き出しができるFDドライブである。110も、108と同様にDVDからの読み込み、DVDへの書き出しができるDVDドライブである。尚、CD,FD,DVD等に画像編集用のプログラムが記憶されている場合には、これらプログラムをHD116上にインストールし、必要に応じてRAM105に転送されるようになっている。
【００３９】
113は、キーボード111或いはマウス112からの入力指示を受け付けるためにこれらと接続されるインターフェイス(I/F)である。
【００４０】
[画像編集装置]
次に本実施の形態における画像編集装置について簡単に説明する。画像編集装置で行う処理を簡単に説明すると、入力された画像データから電子透かしを抽出し、抽出した電子透かしを一旦除去し（電子透かしが埋め込まれる前の画像データに復元し）、その後編集し、編集後再度前記抽出した電子透かしを埋め込むものである。
【００４１】
図2は画像編集装置の内部構成を示したブロック図である。図2を用いて、画像編集装置の処理の流れを説明する。
【００４２】
図2に示す画像編集装置は、電子透かし抽出部201、電子透かし除去部202、編集部203、切り替え部204、電子透かし埋め込み部205とを備えて構成される。
【００４３】
画像編集装置には画像I1、鍵Kが入力される。ここで説明を簡易にするために画像I1は1画素あたり8ビットの精度で表現されているグレイスケールの多値画像データであるとする。但し、本発明はこれに限定されることなく、それ以外のビット数を有するグレイスケールの多値画像データであっても良い。更に、複数の成分から構成されるカラー画像が入力された場合、その一つ、或いは複数の成分を選択して入力画像としても良い。また、鍵K1は画像I1に埋め込まれている電子透かしを抽出するためのものであり、詳細については後述する。入力された画像I1、及び鍵Kは電子透かし抽出部201に入力される。更に、入力された画像I1は電子透かし除去部202にも入力される。
【００４４】
まず、電子透かし抽出部201について説明する。電子透かし抽出部201には、画像I1及び鍵Kが入力され、入力された画像I1から鍵Kを用いて埋め込まれている付加情報Inf1が抽出され、抽出された付加情報Inf1が出力される。抽出された付加情報Inf1は電子透かし除去部202に入力される。電子透かし抽出部201の詳細な動作については後述する。
【００４５】
次に電子透かし除去部202について説明する。電子透かし除去部202には、画像I1、鍵K及び付加情報Inf1が入力され、鍵Kと付加情報Inf1を用いて画像I1から電子透かしが除去され、電子透かしが除去された画像I2が出力される。電子透かしが除去された画像I2は電子透かしが埋め込まれる前の画像と全く等しい情報である。電子透かし除去部202の詳細な動作については後述する。
【００４６】
次に編集部203について説明する。編集部203には、前段で電子透かしが除去された画像I2が入力され、入力された画像I2に対して任意の編集処理が実行され、編集処理が施された画像I3が出力される。編集処理は、本実施の形態における編集装置内部に実装された処理であっても、編集装置の外部に実装された処理であっても良い。例えば、ノイズ除去、色補正、回転、スケーリングなど種々の処理や、更にこれらの組み合わせ処理も実行可能である。
【００４７】
次に切り替え部204についてついて説明する。切り替え部204には、前段の電子透かし抽出部201によって出力された付加情報Inf1及び付加情報Inf1とは異なる付加情報Inf2が入力され、これらのうちいずれか一方が選択されて出力される。ここで付加情報Inf1とは電子透かし抽出部201において抽出された付加情報である。本実施の形態における編集装置に入力された画像I1に付加情報が埋め込まれており、付加情報Inf1が抽出された場合には、切り替え器204において付加情報Inf1が選択され出力される。一方で、画像I1に付加情報が埋め込まれていなかった場合には、付加情報Inf2が選択され出力される。付加情報Inf2はキーボード111やマウス112を用いて新たに入力しても良いし、ROM104やRAM105に予め記録されている情報を用いても良い。選択された情報はInf3（Inf1かInf2のいずれか）として出力される。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、画像I1に付加情報Inf1が埋め込まれている場合には、必ず付加情報Inf1を再度埋め込む例について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、画像I1に付加情報Inf1が埋め込まれていた場合にも、前記Inf2を埋め込むことも可能である。即ち、本実施の形態における画像編集装置を用いることによって、電子透かしとして埋め込まれている付加情報を書き換えることが可能である。
【００４９】
次に電子透かし埋め込み部205について説明する。電子透かし埋め込み部205には、画像I3、鍵K及び付加情報Inf3が入力され、鍵Kを用いて画像I3に付加情報Inf3が電子透かしとして埋め込まれ、電子透かしが埋め込まれた画像I4が出力される。電子透かし埋め込み部205の詳細な動作については後述する。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態における画像編集装置によって、画像I1に編集が施され、付加情報Inf3（Inf1かInf2のいずれか）が埋め込まれた画像I4が生成される。
【００５１】
[電子透かし埋め込み処理の詳細]
ここで、電子透かし埋め込み処理の詳細について、更に具体例をあげて説明する。
【００５２】
画像I3の中にnビットの情報Inf3を埋め込む場合を考える。この場合、画像I3をn個の互いに重ならない領域I,3,j(j=1,2,…n)に分割する。そして、電子透かし埋め込み処理として、
Ｉ4,j,i＝I3,j,i＋ｃj＊ａi＊ｘi    （式1）
が実行される。ここで、jは領域、及び付加情報Inf3のビット位置を特定する正数、iは画素位置を示す正数、I3,j,iは電子透かしが埋め込まれる前の画像、I4,j,iは電子透かしが埋め込まれた画像、cjはInf3,jがビット1の時は+1、Inf3,jがビット0の時は-1となる定数、aiは重み係数、xiは-1から+1の範囲の擬似乱数列である。ここで、鍵Kは擬似乱数列xiを生成するための初期値として用いられる。擬似乱数列xiは電子透かしを埋め込むためのキャリア信号と呼ぶ。
【００５３】
[電子透かし抽出処理の詳細]
次に、電子透かし抽出処理の詳細について具体例をあげて説明する。
【００５４】
入力された画像I1の中には付加情報が電子透かしとして埋め込まれている。式1を用いて埋め込まれた電子透かしを抽出するために、電子透かしを埋め込むためのキャリア信号xと電子透かし抽出部に入力された画像I1からPFAを計算し、その結果によって電子透かしが埋め込まれているか否か、且つ、埋め込まれている場合にはビットが0であるか或いは1であるかが決定される。
【００５５】
ここで、PFAとは電子透かしが埋め込まれていないときに、電子透かしが埋め込まれていると判断する確率である。この確率を算出するために、過程検定と呼ばれる方式が用いられる。過程検定はこの当該分野の専門家によって公知の技術である。電子透かしの抽出に過程検定を用いた例として、例えば"A method for signature casting on digital images" by I.Pitas, I.C.I.I.P. Proceedings, pages 215 to 218, September 1996に詳しい記載がある。過程検定によって、ビット毎に検定値qjが算出される。検定値qjはディジタルデータに電子透かしが埋め込まれていない場合には平均が零、分散が1の標準正規分布に従うが、ディジタルデータに電子透かしが埋め込まれている場合には平均が非零、分散が1の正規分布に従う。以上の性質を用いて、電子透かしが埋め込まれているか否かは、算出された検定値qjが0からどれくらい離れているかによって決定される。
【００５６】
更に、前記算出された検定値qjによって電子透かしとして埋め込まれている情報を算出することが可能である。式1を用いて埋め込まれている場合には、qjが正の時にはビットは1、一方でqjが負の時にはビットは0であると判断する。
【００５７】
[電子透かし除去処理の詳細]
次に、電子透かし除去処理の詳細について具体例をあげて説明する。電子透かしの除去処理は、前述した電子透かし抽出処理によって抽出された付加情報Inf1を用いて、以下のように実行される。
【００５８】
I2,j,i＝I1,j,i−ｃj＊ａi＊ｘi    （式2）
ここで、I2,j,iは復元後の画像データ、I1,j,iは画像復元装置に入力された画像データ、cjは電子透かし抽出部で抽出された付加情報Inf1においてビットが1の時は+1、ビットが0の時は-1となる定数、ai、xiは式1と同一である。
【００５９】
以上の処理により付加情報Inf1が正しく抽出されている場合には電子透かしが埋め込まれた画像I1を復元して電子透かしが埋め込まれる前のデータと等しいデータを得ることが可能である。
【００６０】
更に、電子透かしの埋め込み時に用いた鍵Kを用いた時だけ、電子透かしの抽出、及び除去を正しく実行することが可能である。即ち、鍵Kを所有している利用者だけが編集処理を実行するようにすることができる。このことから、鍵Kは画像I1に対する編集権として利用することが可能である。具体的には、鍵Kは基本的に秘密情報として安全に保持し、画像I1に対して編集を許可する利用者に対してだけ鍵Kを配布することによって、画像I1を編集可能な利用者を特定することができる。
【００６１】
以上説明したように、鍵Kを編集権として利用する場合、電子透かし抽出部201において、電子透かしが埋め込まれていると判断された(正しい鍵Kを用いた)場合には、電子透かし除去202以降の処理を実行し、一方で、電子透かしが埋め込まれていないと判断された(正しくない鍵が用いられた)場合には、それ以降の処理を中止することも可能である。
【００６２】
次に、式1に示した電子透かしの埋め込み、及び式2に示した原画像の復元について具体的に説明する。
【００６３】
図4は式1に示した電子透かしの埋め込みについて具体例を示したものである。それぞれの行列は画像の一部を表している。また、ビット情報としてビット1、即ちcj=+1の場合を表している。更に、図5は図4に示した例で埋め込まれた電子透かしを除去する具体例を示したものである。予め、ビット情報としてビット1が抽出されている。図4及び図5に示したように、通常は埋め込んだ電子透かしを完全に除去して原画像を復元することが可能である。
【００６４】
[画像編集処理]
次に、本実施の形態に示した画像編集装置をソフトウェアで実行する場合の処理の流れについて図3を用いて説明する。図3は本実施の形態における編集処理のフローチャートである。
【００６５】
まず編集される画像データI1、及び電子透かしを抽出及び除去するための鍵Kが入力される(ステップS301)。入力された画像データI1及び鍵KはRAM105に保存される。そして、入力された画像データI1から鍵Kを用いて電子透かしとして埋め込まれている情報が抽出される（ステップS302）。そして、画像データI1に電子透かしが埋め込まれているか否かが判定される（ステップS303）。画像データI1に電子透かしが埋め込まれており、且つ、正しい鍵Kが入力されているときに限り判定処理はYとなり、それ以外の場合にはNとなる。
【００６６】
画像データI1に電子透かしが埋め込まれている場合には編集するか否かが選択される（ステップS304）。一方、画像データI1に電子透かしが埋め込まれていない場合には埋め込みを実行するか否かが選択される（ステップS307）。ステップS304において編集することが選択された場合には電子透かし除去処理が実行される（ステップS305）。一方で、編集しないことが選択された場合には入力された画像データI1は何も処理を施されずに出力される（ステップS309）。
【００６７】
画像データI1から電子透かしを除去したデータは画像データI2として出力され、RAM105に保存される。そして画像データI2に対して任意の編集処理が施され、画像データI3としてRAM105に保存される（ステップS306）。
【００６８】
任意の編集処理が施された画像データI3には、電子透かし埋め込み処理が施される（ステップS308）。ここで電子透かし抽出処理ステップS302において付加情報Inf1が抽出されてRAM105に保存されている場合には、付加情報Inf1を電子透かしとして埋め込む。一方で付加情報Inf1が抽出されず、且つ、新たに電子透かしを埋め込むことが選択された場合には、キーボード111やマウス112を用いて新たに付加情報Inf2を入力したり、ROM104やHD106に予め保持されている付加情報Inf2を用いたりする。以上の何れかの方法で選択された付加情報Inf1或いは付加情報Inf2を付加情報Inf3とし、付加情報Inf3が電子透かしとして画像データI3に埋め込まれる。そして最終的に、付加情報Inf3が埋め込まれた画像I4が出力される（ステップS309）。
【００６９】
（第2の実施の形態）
上記第1の実施の形態では、電子透かしが埋め込まれた画像データに種々の加工・編集を施した後でも電子透かしが完全に正しく抽出可能であることを保証する画像編集装置について説明した。本実施の形態では、電子透かしが埋め込まれた画像データがJPEGなどに代表される非可逆圧縮方式を用いて符号化される場合に、符号化後の画像データからも完全に正しく電子透かしが抽出可能であることを保証する画像符号化装置について説明する。
【００７０】
[画像符号化装置]
図6は本実施の形態における画像符号化装置の内部構成を示した図である。図6を用いて、画像符号化装置の処理の流れを説明する。
【００７１】
図6に示す画像符号化装置は、周波数変換部601、電子透かし抽出部602、電子透かし除去部603、量子化部604、電子透かし埋め込み部605、エントロピー符号化部606を備えて構成される。
【００７２】
画像符号化装置には画像Iが入力される。ここで説明を簡易にするために画像Iは1画素あたり8ビットの精度で表現されているグレイスケールの多値画像データであるとする。但し、本発明はこれに限定されることなく、それ以外のビット数を有するグレイスケールの多値画像データであっても良い。更に、複数の成分から構成されるカラー画像が入力された場合、その一つ、或いは複数の成分を選択して入力画像としても良い。更にカラー画像である場合、その色差成分が間引かれたものを入力画像としても良い。入力された画像Iは周波数変換部601に入力される。
【００７３】
まず、周波数変換部601について説明する。周波数変換部601には、画像Iが入力され、入力された画像Iが周波数成分に変換され、周波数成分に変換されたデータF(I)が出力される。ここで、周波数変換として、離散コサイン変換、離散ウェーブレット変換、フーリエ変換など種々の変換を用いることが可能である。
【００７４】
例えば、離散コサイン変換を用いる場合の例について説明する。離散コサイン変換は、画像を互いに重ならないブロックに分解し、ブロック単位で変換を行う。離散コサイン変換は次の式を用いて実行することが可能である。
【００７５】
【数１】
0003977216.tif 000002
但し、xiは変換前の画素値、Xiは変換後の係数、Nはブロックの大きさである。また、p=0の時C(p)=1/√2、p≠0の時、c(p)=1である。一般的な自然画像は、低周波成分の信号を多く持つという性質を有する。よって、自然画像に離散コサイン変換を施すことにより、前記自然画像の性質を顕著に表現することが可能である。
【００７６】
次に、電子透かし抽出部602について説明する。電子透かし抽出部602には、周波数成分に変換されたデータF(I)が入力され、データF(I)から電子透かしとして埋め込まれている付加情報Infが抽出され、抽出された付加情報Infが出力される。電子透かし抽出部602で実行される電子透かし抽出処理についての詳細は後述する。
【００７７】
次に、電子透かし除去部603について説明する。電子透かし除去部603には、周波数変換部601からの出力F(I)及び電子透かし抽出部602からの出力Infが入力され、付加情報Infを用いて周波数成分に変換されたデータF(I)から電子透かしが除去され、電子透かしが除去された周波数成分データF1(I)が出力される。電子透かし除去部603で実行される電子透かし除去処理の詳細については後述する。
【００７８】
次に、量子化部604について説明する。量子化部604には、電子透かし除去部603からの出力F1(I)が入力され、F1(I)が量子化処理され、量子化処理されたデータF2(I)が出力される。一般的な自然画像が入力され、周波数変換部601において式3に示したような離散コサイン変換が実行された場合、低周波成分に信号が偏っている。よって、量子化処理により低周波成分に多くのビットを、一方で高周波成分に少ないビットを割り当てることにより効率的な圧縮符号化が実現可能である。具体的には、入力した係数を所定の量子化ステップにより量子化し、その量子化値に対するインデックスを出力する。ここで、量子化は次式により行われる。
【００７９】
q=sign(c)floor(abs(c)/Δ)
sign(c)=1  ; c＞=0
sign(c)=-1 ; c＜0                  式(4)
ここで、cは量子化対象となる係数である。また、本実施の形態においてはΔの値として1を含むものとする。この場合実際に量子化は行われず、量子化部604に入力された変換係数はそのまま後続の電子透かし埋め込み部605に出力される。前記量子化ステップΔを、低周波領域の係数に対しては小さく設定し、一方で高周波領域の係数に対しては大きく設定することによって、効率的な量子化を実行する。
【００８０】
次に、電子透かし埋め込み部605について説明する。電子透かし埋め込み部605には、前段の量子化部604からの出力F2(I)及び前段の電子透かし抽出部602で抽出された付加情報Infが入力され、データF2(I)に付加情報Infが電子透かしとして埋め込まれ、付加情報Infが埋め込まれたデータF3(I)が出力される。電子透かし埋め込み処理の詳細については後述する。
【００８１】
次に、エントロピー符号化部について説明する。エントロピー符号化部606には、電子透かし埋め込み部605からの出力F3(I)が入力され、データF3(I)がエントロピー符号化処理され、エントロピー符号化処理されたデータF4(I)が出力される。ここでは、出現確率の低い情報には長い符号語を、出現確率の高い情報には短い符号語を割り当てることにより、平均符号語長を短くすることが可能である。エントロピー符号化としてハフマン符号化や算術符号化やランレングス符号化やこれらの組み合わせなどが適用可能である。
【００８２】
以上説明したように、本実施の形態における画像符号化装置によって、付加情報Infが電子透かしとして埋め込まれた画像Iから、付加情報Infが電子透かしとして埋め込まれた符号列F4(I)が生成される。更に、量子化処理の前に一旦電子透かしを抽出及び除去し、量子化後に再度電子透かしの埋め込みを実行しているために、量子化処理によって電子透かしが消去／破壊されることはなく、符号列F4(I)からは電子透かしとして埋め込まれている付加情報Infを正しく完全に抽出することが可能である。
【００８３】
[電子透かし埋め込み／抽出／除去処理]
次に、本実施の形態における電子透かし埋め込み、抽出、及び除去処理について説明する。
【００８４】
本実施の形態における電子透かし埋め込み、抽出、及び除去処理は、基本的には、第１の実施の形態で説明した方法と同様の方式が適応可能である。但し、本実施の形態において電子透かしの埋め込み、抽出及び除去処理の対象となるデータは、量子化された周波数成分のデータである。このため、第１の実施の形態で説明した方法を適応する場合にも、埋め込みの対象となる周波数成分は人間の視覚特性を考慮した場合、比較的高周波成分のデータに埋め込んだほうが望ましい。また、本実施の形態における画像符号化装置を用いた場合、符号化処理の前後で電子透かしが消去されることはないが、本実施の形態における画像符号化装置から出力された符号列が攻撃されることを考慮した場合、攻撃に対して耐性のあるようにするために、比較的低周波成分のデータに埋め込んだほうが望ましい。よって、攻撃に対して耐性があり且つ人間の目に見えにくいような周波数成分を選択することが必要である。
【００８５】
更に、式1及び式2におけるaiは、式3におけるΔの倍数であることが望ましい。こうすることによって量子化処理によって各周波数成分に割り当てられたビットを変更することなく電子透かしの埋め込みを実行することが可能である。
【００８６】
[画像符号化処理]
次に、本実施の形態に示した画像符号化装置をソフトウェアで実行する場合の処理の流れについて図7を用いて説明する。図7は本実施の形態における画像符号化処理のフローチャートである。
【００８７】
まず、符号化対象となる画像データIが入力される（ステップS701）。入力された画像データIはRAM105に保存される。そして、入力された画像データIは周波数成分のデータに変換される（ステップS702）。そして、変換された周波数成分のデータF(I)から電子透かしとして埋め込まれている付加情報Infが抽出される（ステップS703）。抽出された付加情報InfはRAM105に保存される。そして、画像データIに電子透かしが埋め込まれているか否かが判定される（ステップS704）。画像データIに電子透かしが埋め込まれている場合には、抽出された付加情報Infを用いてデータF(I)から電子透かしが除去される（ステップS705）。電子透かしが除去されたデータF1(I)は、量子化処理が実行される（ステップS706）。量子化処理されたデータF2(I)は抽出された付加情報Infが再度電子透かしとして埋め込まれる（ステップS707）。一方で、画像データIに電子透かしが埋め込まれていない場合には、電子透かしの除去処理は実行されず、量子化処理が実行される（ステップS710）。そして、電子透かしが埋め込まれたデータF3(I)、或いは電子透かしが埋め込まれていないデータF3(I)はエントロピー符号化処理される（ステップS708）。そして、最終的にエントロピー符号化処理されたデータF4(I)が出力される（ステップS709）。
【００８８】
（第3の実施の形態）
上記第2の実施の形態では、電子透かしが周波数領域で埋め込まれている場合の、画像符号化装置について説明した。しかしながら本発明はこれに限定されることなく、電子透かしが空間領域で埋め込まれている場合にも適応可能である。本実施の形態では、電子透かしが空間領域で埋め込まれている画像データを非可逆圧縮符号化する際に、符号化後の画像データからも完全に正しく電子透かしが抽出可能であることを保証する画像符号化装置について説明する。
【００８９】
図8に示す画像符号化装置は、電子透かし抽出部801、電子透かし除去部802、周波数変換部803、量子化部804、電子透かし埋め込み部805、エントロピー符号化部806を備えて構成される。
【００９０】
画像符号化装置には画像Ｉが入力される。画像Iは第2の実施の形態において説明したものと同様のものが適用可能であるので説明は省略する。入力された画像Iは電子透かし抽出部801に入力される。
【００９１】
電子透かし抽出部801には、画像Iが入力され、画像Iから電子透かしとして埋め込まれている付加情報Infが抽出され、抽出された付加情報Infが出力される。電子透かし抽出部801で実行される電子透かし抽出処理は、第1の実施の形態において説明した方式と同様の方式を適用可能である。即ち、空間領域のデータから電子透かしが抽出される。
【００９２】
電子透かし除去部802には、画像I、及び付加情報Infが入力され、画像Iから電子透かしとして埋め込まれている付加情報Infが除去され、付加情報Infが除去された画像データI'が出力される。電子透かし除去部802で実行される電子透かし除去処理は、第1の実施の形態において説明した方式と同様の方式を適用可能である。即ち、空間領域のデータから電子透かしが除去される。
【００９３】
周波数変換部803には、画像I'が入力され、画像I'が周波数成分のデータに周波数変換処理され、周波数成分のデータF(I')が出力される。周波数変換部803で実行される周波数変換処理は第2の実施の形態において説明した方式と同様の方式を適用可能である。
【００９４】
量子化部804には、周波数成分のデータF(I')が入力され、周波数成分のデータF(I')が量子化処理され、量子化処理されたデータF1(I')が出力される。量子化部804で実行される量子化処理は第2の実施の形態において説明した方式と同様の方式を適用可能である。
【００９５】
電子透かし埋め込み部805には、量子化処理されたデータF1(I')、及び付加情報Infが入力され、量子化処理されたデータF1(I')に付加情報Infが電子透かしとして埋め込まれ、付加情報Infが埋め込まれたデータF2(I')が出力される。電子透かし埋め込み部805で実行される電子透かし埋め込み処理は、第2の実施の形態において説明した方式と同様の方式を適用可能である。即ち、電子透かしは周波数領域のデータに対して埋め込まれる。
【００９６】
エントロピー符号化部806には、付加情報Infが埋め込まれたデータF2(I')が入力され、データF2(I')がエントロピー符号化処理され、エントロピー符号化処理されたデータF3(I')が出力される。エントロピー符号化処理部806で実行されるエントロピー符号化処理は、第2の実施の形態において説明した方式と同様の方式を適用可能である。
【００９７】
以上説明したように、本実施の形態における画像符号化装置によって、付加情報Infが電子透かしとして埋め込まれた画像Iから、付加情報Infが電子透かしとして埋め込まれた符号列F3(I')が生成される。更に、第2の実施の形態と同様に、量子化処理の前に一旦電子透かしを抽出及び除去し、量子化後に再度電子透かしの埋め込みを実行しているために、量子化処理によって電子透かしが消去／破壊されることはなく、符号列F3(I')からは電子透かしとして埋め込まれている付加情報Infを正しく完全に抽出することが可能である。
【００９８】
[画像符号化処理]
次に、本実施の形態に示した画像符号化装置をソフトウェアで実行する場合の処理の流れについて図9を用いて説明する。図9は本実施の形態における画像符号化処理のフローチャートである。
【００９９】
まず、符号化対象となる画像データIが入力される（ステップS901）。入力された画像データIはRAM105に保存される。そして、入力された画像データIから電子透かしとして埋め込まれている付加情報Infが抽出される（ステップS902）。抽出された付加情報InfはRAM105に保存される。そして、画像データIに電子透かしが埋め込まれているか否かが判定される（ステップS903）。画像データIに電子透かしが埋め込まれている場合には、抽出された付加情報Infを用いてデータIから電子透かしが除去される（ステップS904）。電子透かしが除去されたデータI'は、周波数変換処理が実行される（ステップS905）。周波数変換処理されたデータF(I')は量子化処理される(ステップS906)。量子化処理されたデータF1(I')は抽出された付加情報Infが再度電子透かしとして埋め込まれる（ステップS907）。一方で、画像データIに電子透かしが埋め込まれていない場合には、電子透かしの除去処理は実行されず、周波数変換処理、及び量子化処理が実行される（ステップS910、及びステップS911）。そして、電子透かしが埋め込まれたデータF2(I')、或いは電子透かしが埋め込まれていないデータF2(I')はエントロピー符号化処理される（ステップS908）。そして、最終的にエントロピー符号化処理されたデータF3(I')が出力される（ステップS909）。
【０１００】
（第4の実施の形態）
第2の実施の形態、及び第3の実施の形態においては、量子化処理をする前に電子透かしを抽出、及び除去し、量子化処理をした後に再度電子透かしを埋め込むようにした。このように処理することにより、量子化処理による情報の損失があるにもかかわらず、量子化後のデータから電子透かしを完全に抽出することが可能となる。ここで、量子化処理は情報圧縮のための非可逆処理である。第2の実施の形態、及び第3の実施の形態においては、非可逆処理として量子化処理を例として説明したが、本発明はこれに限定されることなく、種々の非可逆処理を適用可能である。非可逆処理としては、エントロピー符号化などにおける符号列の一部切り落としなどの情報圧縮のための非可逆処理や、周波数変換処理部などにおける計算の丸め誤差などが含まれる。
【０１０１】
即ち、本発明によれば、非可逆処理の前に電子透かしを抽出、及び除去し、非可逆処理の後に再度電子透かしを埋め込むようにすることによって、非可逆処理による情報の損失にもかかわらず、非可逆処理後のデータから電子透かしを完全に抽出することが可能となる。
【０１０２】
（変形例）
なお、以上の実施の形態ではディジタル情報として、静止画像データを例にしたが、本発明はこれに限定されることなく、動画像データ、音声データ、文書データなど種々のディジタルデータに適用しても良い。
【０１０３】
更に、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インターフェイス機器、リーダ、プリンタ等）から構成されるシステムの一部として適用しても、ひとつの機器（たとえば複写機、ファクシミリ装置）からなるものの一部に適用してもよい。
【０１０４】
また、本発明は上記実施の形態を実現する為の装置及び方法のみに限定されるものではなく、上記システム又は装置内のコンピュータ（CPUあるいはMPU）に、上記実施の形態を実現する為のソフトウェアのプログラムコードを供給し、このプログラムコードに従って上記システムあるいは装置のコンピュータが上記各種デバイスを動作させることにより上記実施の形態を実現する場合も本発明の範疇に含まれる。
【０１０５】
またこの場合、前記ソフトウェアのプログラムコード自体が上記実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給する為の手段、具体的には上記プログラムコードを格納した記憶媒体は本発明の範疇に含まれる。
【０１０６】
この様なプログラムコードを格納する記憶媒体としては、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
【０１０７】
また、上記コンピュータが、供給されたプログラムコードのみに従って各種デバイスを制御することにより、上記実施の形態の機能が実現される場合だけではなく、上記プログラムコードがコンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)、あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上記実施の形態が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の範疇に含まれる。
【０１０８】
更に、この供給されたプログラムコードが、コンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能格納ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上記実施の形態が実現される場合も本発明の範疇に含まれる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、正しい鍵データを有する編集者に対しては、加工・編集に対応した電子透かしの埋め込み・抽出を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1の実施の形態に係わる画像処理装置の全体構成を示した図である。
【図２】第1の実施の形態における画像編集装置のブロック図である。
【図３】第1の実施の形態における画像編集処理のフローチャートである。
【図４】第1の実施の形態における電子透かしの埋め込みの具体例を示す図である。
【図５】第2の実施の形態における電子透かしの除去の具体例を示す図である。
【図６】第2の実施の形態における画像符号化装置のブロック図である。
【図７】第2の実施の形態における画像符号化処理のフローチャートである。
【図８】第3の実施の形態における画像符号化装置のブロック図である。
【図９】第3の実施の形態における画像符号化処理のフローチャートである。
【符号の説明】
101  ホストコンピュータ
102  モニタ
103  CPU
104  ROM
105  RAM
106  HD
107  バス
108  CD
109  FD
110  DVD
111  キーボード
112  マウス
113  I/F
【図１】
0003977216.tif 000003
【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】
0003977216.tif 000009
【図８】
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【図９】
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