(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像に重畳すべき付加情報を発生する付加情報発生手段と、
前記カラー画像の色差または彩度を前記付加情報により変化させることにより該からカラー画像に該付加情報を重畳する付加情報重畳手段とを備え、
前記付加情報重畳手段は、前記付加情報が重畳されたカラー画像をフーリエ変換して得られるフーリエ変換画面上で該付加情報を表す周期成分が同心円状に配列され、
かつ前記フーリエ変換面上で斜め方向に並ぶ周期成分の強度が水平および垂直方向に並ぶ周期成分の強度より大きくなり、
前記フーリエ変換面上の方向基準となる所定角度の方向に前記付加情報の抽出角度検出のための複数の周期成分を配列し、その少なくとも１つの周期成分は、画像及び付加情報に割り当てられていない周波数の成分を採用して、該カラー画像に該付加情報を重畳する
ことを特徴とするカラー画像処理装置。
【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処理装置に係り、特に主たるカラー画像に別の付加情報を重畳して記録を行い、また付加情報が重畳されたカラー画像から付加情報を抽出するカラー画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー画像にテキストデータなどの付加情報を埋め込んで記録する技術は、例えば中村、松井らによる“カラー濃度パターンによる画像へのテキストデータの合成符号化法”、画像電子学会誌、第１７巻第４号（１９８８）、ｐｐ．１９４−１９８、により知られている。この方法は、カラー濃度パターン法での冗長性を利用してテキストデータを重畳するものであるが、一般にカラー濃度パターン法は解像度が粗くなり、高精細画像を表現できない欠点がある。また、付加情報の埋め込みによる画素配列のばらつきから生じる色むら等の画質劣化が起こることも欠点である。
【０００３】
一方、付加情報の埋め込み記録を高精細表示が可能なディザ画像記録に応用した例が田中、中村、松井による“２ｋ元ベクトルによる組織的ディザ画像への文字情報の埋め込み”、画像電子学会誌、第１９巻第５号（１９９０）、ｐｐ．３３７−３４３により知られている。この方式においても、文字情報などを埋め込むことで本来の画像の画質劣化が生じる欠点がある。また、この方法は誤差拡散記録などの高精細記録方式には適用できない。
【０００４】
また、特開平４−２９４６８２号公報には、黄インクに情報を付加する方法が述べられている。この方法では、原画像が黄色成分をのみを含む画素だけでほとんどが構成されている場合はよいが、他の色を含む場合には単に黄色を加えるだけでは目立たないということは保証できない。さらに、シアンのみやマゼンタのみなど、黄色成分を含まない場合には、付加情報を埋め込むことができない。
【０００５】
これらの問題点を解消する技術として、色差方向もしくは彩度方向に付加情報により変調を施して付加情報をカラー画像に重畳させて埋め込み記録する方式が特開平７−１２３２４４号公報に開示されている。この方式によれば、小さい領域にも付加情報を埋め込むことが可能である。しかし、この方式では付加情報が重畳されたカラー画像を読み取り、付加情報を抽出する際、重畳対象となっている画点の色度にかかわらず一定の条件で付加情報の抽出処理を行っているため、重畳対象の色度がベタもしくは白もしくはそれに近い色度を呈している場合、付加情報を表す成分の強度が弱いことが多く、誤抽出の原因になることが多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の付加情報をカラー画像に重畳して埋め込む技術では、付加情報の重畳により画質を劣化させたり、また画像によっては付加情報を正しく抽出することが困難となるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、本来の画像の画質を劣化させることなくカラー画像に付加情報を重畳させることができ、しかも重畳した付加情報を確実に抽出することができるカラー画像処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、カラー画像に重畳すべき付加情報を発生する付加情報発生手段と、前記カラー画像の色差または彩度を前記付加情報により変化させることにより該からカラー画像に該付加情報を重畳する付加情報重畳手段とを備え、前記付加情報重畳手段は、前記付加情報が重畳されたカラー画像をフーリエ変換して得られるフーリエ変換画面上で該付加情報を表す周期成分が同心円状に配列され、かつ前記フーリエ変換面上で斜め方向に並ぶ周期成分の強度が水平および垂直方向に並ぶ周期成分の強度より大きくなり、前記フーリエ変換面上の方向基準となる所定角度の方向に前記付加情報の抽出角度検出のための複数の周期成分を配列し、その少なくとも１つの周期成分は、画像及び付加情報に割り当てられていない周波数の成分を採用して、該カラー画像に該付加情報を重畳する。
【０００９】
より具体的には、付加情報重畳手段は以下のように付加情報の重畳を行う。
（１）付加情報が重畳されたカラー画像をフーリエ変換して得られるフーリエ変換面上で、付加情報を表す周期成分が同心円状に配列されるようにカラー画像に付加情報を重畳する。このように付加情報を表す周期成分を同心円状に配置することによって、フーリエ変換面上で周期成分を矩形状に配置する場合と比較して、周期成分同士の重ね合わせによる低周波成分の発生が少なくなり、画質劣化を引き起こしにくなる。
【００１０】
（２）付加情報が重畳されたカラー画像をフーリエ変換して得られるフーリエ変換面上で、斜め方向に並ぶ周期成分の強度が水平および垂直方向に並ぶ周期成分の強度より大きくなるようにカラー画像に付加情報を重畳する。画像の斜め方向（水平・垂直方向以外の方向）に並ぶ周期成分に対する感度が低いという人間の視覚特性の特徴から、斜め方向に並ぶ周期成分の強度を大きくしても視覚上の画質劣化を生じない。従って、画質劣化を伴うことなく付加情報の強度を平均的に大きくできるため、付加情報を確実に抽出することが可能となる。
【００１１】
（３）付加情報が重畳されたカラー画像をフーリエ変換して得られるフーリエ変換面上で、付加情報を表す周期成分の強度がカラー画像の視感度が低い色の領域ほど大きくなるようにカラー画像に付加情報を重畳する。視感度とは人間の目の色差や彩度に対する感度であり、これが低い領域ほど付加情報を表す周期成分の強度を大きくすることによって、視感度の高い領域で画質劣化を生じることなく、周期成分の強度を平均的に大きくして、付加情報の抽出を確実に行うことが可能となる。
【００１２】
カラー画像への付加情報の重畳は、上記（１）〜（３）の処理を２つ以上組み合わせても構わない。
また、本発明においてはフーリエ変換面上の所定角度の方向に付加情報の抽出角度検出のための複数の周期成分を配列する手段を有していてもよい。
【００１３】
さらに、本発明はカラー画像の色差または彩度を付加情報により変化させることにより付加情報を重畳したカラー画像を読み取る読み取り手段と、この読み取り手段により読み取られたカラー画像から付加情報を抽出する処理を行う付加情報抽出処理手段とを備え、付加情報抽出処理手段は、読み取り手段により読み取られたカラー画像を小領域に分割し、これら各小領域内の色度に関する代表信号値を求め、代表信号値が所定の範囲内にある場合のみ付加情報を抽出する処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
このようにすると、例えば付加情報の抽出が困難な色度が低い領域では付加情報の抽出処理を行わないようにすることにより、付加情報の誤抽出を避けるとともに、無意味な処理を行わないために処理速度を上げることができる。
【００１５】
また、付加情報抽出処理手段はさらに読み取り手段により読み取られたカラー画像から付加情報の有無判定を閾値処理により行う機能を備え、代表信号値の大きさによって閾値処理のための閾値を切り替えることを特徴とする。このようにすると、例えば色度が低い領域では閾値を小さくすることによって、付加情報の有無判定を正確に行うことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明をカラープリンタに適用した第１の実施形態に係るカラー画像処理装置の記録側の構成を示すブロック図である。
【００１７】
カラー画像読み取り部１０１はカラースキャナによって構成され、主走査および副走査を行って図示しない原稿上の画像（以下、原画像という）を読み取り、赤、緑、青の３原色成分からなるカラー画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを出力する。これらのカラー画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂは色変換部１０２に入力され、インク量Ｙ，Ｍ，Ｃに変換される。インク量信号Ｙ，Ｍ，Ｃは、カラー画像出力部１０７で使用されるイエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクの量を指定する信号であり、Ｙ＝Ｍ＝Ｃ＝「０」の場合は白、Ｙ＝Ｍ＝Ｃ＝「１」の場合は黒をそれぞれ表す。
【００１８】
一方、付加情報発生部１０３からは、記録されるカラー画像に重畳する付加情報として所定のコード情報、例えばカラー画像読み取り部１０１が読み取った原稿が人物の顔写真ならば、その人物に付随するＩＤ番号などのコード情報が発生される。このコード情報に従ってパターン発生回路１０４より後述するように埋め込み用パターン信号が発生され、この埋め込み用パターン信号が加算器１０５によりインク量信号Ｙ，Ｍ，Ｃに加算される。
【００１９】
加算器１０５で付加情報に応じた埋め込み用パターン信号が加算された後のインク量信号Ｙ′，Ｍ′，Ｃ′は、誤差拡散処理部１０６により公知の誤差拡散処理が施された後、例えばインクジェット方式、電子写真方式その他のカラープリンタによれ構成されるカラー画像出力部１０７に供給される。これによりカラー画像出力部１０７は、付加情報が重畳されたカラー画像を出力する。
【００２０】
パターン発生部１０４は、付加情報発生部１０３から出力される付加情報（コード情報）を埋め込み用パターン信号に変換する回路であり、基本的には付加情報が重畳されたカラー画像をフーリエ変換して得られるフーリエ変換面上で付加情報を表す周期成分が２次元に配列され、かつ配列された位置によって周期成分の強度が異なるように構成される。
【００２１】
図２に、このフーリエ変換面上の付加情報を表す周期成分のビット配置の一例を示す。同図の「埋込周波数」と称するドットに示すように、フーリエ変換面上で付加情報を表す周期成分のビット位置を同心円状に配置する。このように付加情報を表す周期成分のビット位置を同心円状に配置することによって、フーリエ変換面上で周期成分のビット位置を矩形状に配置する場合と比較して、周期成分同士の重ね合わせによる低周波成分の発生が少なくなり、画質劣化を引き起こしにくなるので、より多くの付加情報を重畳することが可能となる。
【００２２】
すなわち、フーリエ変換面上で周期成分のビット位置を矩形状に配置すると、同一の矩形上に配置された各ビット位置の周期成分の周波数が異なるため、その周波数差に相当する低周波成分が発生し、これが画質を損なってしまう。これに対し、本実施形態のように周期成分のビット位置を同心円状に配置すれば、同じ半径の円周上に位置する周期成分は同一周波数であり周波数差がないので、このようなて低周波成分の発生はなく、従ってフーリエ変換面全体としてみても、画質を損なう原因となる低周波成分の発生は少ないことになる。
【００２３】
フーリエ変換面上での付加情報を表す周期成分の周波数および角度は、予め図２に示されるように設定されており、低周波の１００ｄｐｉから２００ｄｐｉまでの間の５箇所にビットが割り当てられている。これはカラー画像出力部１０７またはカラー画像読み取り部１０１におけるノイズの混入を考慮しての対策であり、ノイズが混入する高周波領域は避けている。
【００２４】
さらに、図２の例では主走査軸上の複数箇所に、付加情報抽出時に必要なフーリエ変換面上の方向基準となる方向検出用ビットが割り当てられており、かつその中の少なくとも一つのビットには原画像や付加情報のビットに割り当てられていない周波数、特にカラー画像出力部１０７などで成分の劣化の比較的少ない低周波（ここでは、７５ｄｐｉがこれに相当）が割り当てられている。このように複数箇所に方向検出用ビットを割り付けることにより、カラー画像出力部１０７などでノイズが混入したり、原画像自体が周期成分を有している場合でも、付加情報の抽出を確実・容易に行うことができる。
【００２５】
フーリエ変換面上での具体的な付加情報のデータの割り付けは、次の通りである。今、例えば付加情報が“１０１１００………０”なる３５ビットのバイナリデータである場合、第１ビット目の“１”に対応して、フーリエ変換面上の番号「１」が付されている位置（周波数、角度）に周期成分を付加する。以下、第３ビット目、第４ビット目の“１”に対応して、番号「３」，「４」が付されている位置に周期成分を付加する。この割り付けは図２に示すように単純な配列にしてもよいが、部外者が情報を読み取れないようにランダムに設定してもよい。
【００２６】
図１の構成において、フーリエ変換面上におけるの付加情報を表す周期成分の重畳は、以下に示す手順で行う。今、付加情報を表す周期成分が主走査方向となす角度をθとし、また周期成分の周期をｗｌ(dot/cycle) 、強度をαとすると、主走査方向および副走査方向の座標点（ｘ，ｙ）における周期成分の重畳に伴うインク量信号の信号値の変動幅（振幅）は、次式で表すことができる。
【００２７】
ΔＣ２＝（α／２）・ cos（２π・ｘ・ cosθ／ｗｌ＋２π・ｙ・ sinθ／ｗｌ）                                                      （１）
図１のパターン発生部１０４では、付加情報発生部１０３からのコード情報を受けて、振幅ΔＣ２に応じたパターン信号を発生する。そして、加算器１０５において色変換部１０２からのインク量信号Ｙ，Ｍ，Ｃに、ΔＣ２を次式に示す配分で加算する。
【００２８】
Ｙ′＝Ｙ＋ΔＣ２／３
Ｍ′＝Ｍ−ΔＣ２／６
Ｃ′＝Ｃ−ΔＣ２／６                                    （２）
付加情報を表す全ての周期成分に対して同様の処理を行い、付加情報を重畳したカラー画像をカラー画像出力部１０７によって出力する。
【００２９】
ところで、この付加情報を表す周期成分による原画像の画質劣化を防止するためには、周期成分が視覚的に妨害感を与えないようにする必要がある。そこで本実施形態では、この周期成分の強度や周期を人間の視覚特性を考慮して以下のように設定する。
【００３０】
図３は、人間の視覚限界のピーク周波数よりも高い周波数の記録が可能なカラープリンタを用いて記録を行ったサンプルを被験者に観察させ、輝度、色差および彩度に関する人間の階調識別能を調査した結果を表わしたグラフである。この図３を見ても明らかなように、人間の階調識別能は輝度（明暗）方向よりも色差（図の例ではＹ−Ｂ）方向に対してかなり低いということが分かる。
【００３１】
また、図３より３cycle/mm以下の低周波では急激に視感度が高くなっていることが分かる。このことは、付加情報を表す周期成分のパターンに３cycle/mm以下の低周波を使用すると、視覚的に識別可能な階調数は１００階調程度になってしまい、妨害感がないようにパターンを作成すべく強度αを小さく抑えると、周期成分を抽出する際、Ｓ／Ｎの高いカラースキャナを使用しない限りパターンが周期成分がノイズに埋もれてしまう可能性が高くなることを意味する。
【００３２】
従って、周期成分の周期は３cycle/mm以上の高周波となるように設定することが望ましく、具体的にはカラー画像出力部１０７に使用するカラープリンタの分解能が６dot/mm以上（約１５０dpi 以上）であることが望ましい。
【００３３】
また、図３に示されるように周波数が高いほど識別能力が落ちるので、各周波数において識別可能なレベルの限界までに周期成分の強度を設定することが望ましい。
【００３４】
さらに、人間の視覚特性は画像の斜め方向（水平・垂直方向以外の方向）に並ぶ周期成分に対する感度が低いというもう一つの特徴がある。この点に着目して本実施形態では、付加情報を表す周期成分の配列の角度が０°もしくは９０°以外の場合の強度ΔＣ２が大きくなるように、例えば０°もしくは９０°の場合の略２倍程度となるように設定している。これにより視覚上の画質劣化を生じることなく、付加情報の強度を平均的に大きくできるため、付加情報を確実に抽出することが可能となる。
【００３５】
また、本発明ではより多くの付加情報を重畳しやすくするために、カラー画像読み取り部１０１で読み取られた画像の輝度・色差に応じて付加情報の強度を切り替えることが望ましい。
【００３６】
図４は、同一周期のサイン波状パターンに対する人間の目の輝度および色差の視感度分布を表した図であり、中心に近付くほど感度が高くなっている。この図４から、色差方向の値が小さく、中間的な輝度を持つ色に対して周期成分を重畳すると、パターンが目に付きやすいことが分かる。そこで、本実施形態では特に図４の中心の視感度の高い領域内の色に対しては、付加情報を表す周期成分を重畳しないか、もしくは重畳する周期成分の強度を小さく抑え、視感度が低くなるに従って重畳する周期成分の強度を大きくするようにしている。
【００３７】
一方、色差の大きい色あるいは白もしくは黒に近い色（すなわち、カラー画像出力部１０７が再現できる色領域の最外殻の色）に対して付加情報の周期成分を重畳すると、オーバーフロー処理などを行う必要がある場合が多く、画像のＤＣ成分そのものが変化してしまうおそれがある。そこで、インク量信号Ｙ，Ｍ，Ｃの値のいずれかが「０」または「１」に近い値の場合、重畳する周期成分の強度を小さくするように調整する。
【００３８】
例えば、インク量信号Ｙ，Ｍ，Ｃの信号値がＹ＝０．９５、Ｍ＝０．１５、Ｃ＝０．１０の場合は、式（２）中に示したΔＣ２／３もしくはΔＣ２／６を加えるか差し引いた値が「０」〜「１」の範囲に収まるようにする必要がある。従って、この場合ΔＣ２は±０．１５以内に抑えるように設定する。このような処理を行うと、原画像のＤＣ成分を変化させることがないので、画像の色度変化を最小限に抑えつつ、付加情報を重畳することが可能となる。
【００３９】
図５は、以上の点を考慮して原画像の各小領域毎に付加情報として埋め込む周期成分の強度を決定する方法を示す模式図である。例えば、人物の背景は感度の高い無彩色である場合が多いので、重畳する周期成分の強度は抑えた方がよい。人物の顔など、肌色の部分は多少感度が低くなるので、重畳する周期成分の強度をより大きくする。また、洋服は一概には言えないが、ある程度鮮やかな色が使われている場合は、重畳する周期成分の強度をより大きくする。なお、髪や白襟の部分は色立体の最外殻に相当する場合が多いので、付加情報の周期成分を重畳しないか、重畳するとしても強度を最低レベルに抑える必要がある。
【００４０】
一方、本実施形態ではカラー画像出力部１０７として表現できる階調数の限られたカラープリンタを用いる場合を想定して、多値もしくは２値の誤差拡散法を用いて疑似階調表現を行う。なお、誤差拡散パターンの発生は図１に示したように、付加情報をインク量信号に重畳する加算器１０５の後段に設けられた誤差拡散処理回路１０５によって行う。このようにして誤差拡散パターンを利用した階調表現を行うと、重畳した付加情報によって発生するノイズは誤差拡散パターンより目に付きにくくなる。
【００４１】
このように本実施形態によると、カラー画像出力部１０７のＳ／Ｎ比が低い場合でも、付加情報の重畳対象の原画像の色度、原画像自体が持つ周期成分の有無などに拘わらず、原画像の画質を劣化させることがなく、しかも以下に述べる付加情報の抽出処理を確実に行うことができる。
【００４２】
次に、本実施形態における付加情報の抽出処理について説明する。
図６は、本実施形態に係るカラー画像処理装置の再生側の概略構成を示すブロック図である。カラー画像読み取り部２０１は、図１のカラー画像出力部１０７の分解能以上の読み取り分解能を有し、カラー画像出力部１０７により付加情報が重畳されたカラー画像を記録した記録物上の画像を読み取り、カラー画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを出力する。これらのカラー画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂは読み取りカラー画像出力として取り出されるとともに、付加情報抽出処理部２０２に入力される。付加情報抽出処理部２０２は、カラー画像に重畳されている付加情報を抽出して出力する。
【００４３】
次に、図７に示すフローチャートを用いて付加情報抽出処理の概要について説明する。
まず、カラー画像読み取り部２０１で記録物上の付加情報が重畳された画像を読み取り（ステップＳ１０２）、次いで画像の切り出し単位である小領域の数ｍｅｎをセットする（ステップＳ１０３）。次に、読み取った画像からステップＳ１０２でセットされた数ｍｅｎだけの小領域を切り出し、各小領域毎に代表信号値として小領域内の画素値の平均値またはある代表画素値を算出する（ステップＳ１０４〜Ｓ１０５）。次に、この代表信号値に基づいてデコード処理の有無やデコード処理の際の閾値の設定といったデコード方法の選択を行った後、切り出した小領域に対して付加情報のデコード処理を行う（ステップＳ１０６〜Ｓ１０７）。
【００４４】
そして、ステップＳ１０３でセットした小領域の数ｍｅｎだけステップＳ１０４〜Ｓ１０７の処理を繰り返す（ステップＳ１０８〜１０９）。全ての小領域に対する処理が終了したら、総合判定を行い（ステップＳ１１０）、画像に重畳された付加情報の出力を行う（ステップＳ１１１）。
【００４５】
なお、付加情報が重畳された画像の読み取りは図７に示すように初めに全て行う必要は必ずしもなく、小領域毎に読み取っても差し支えない。
図８〜図９は、図７で説明した付加情報抽出処理のアルゴリズムをさらに詳しく示したフローチャートである。
【００４６】
まず、カラー画像読み取り部２０１によりカラー画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂとして読み取られた画像を後述する２次元フーリエ変換を行うサイズｒｗ×ｒｗと同サイズの小領域に分割し（ステップＳ２０１〜ステップＳ２０４）、小領域内のカラー画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂの平均値もしくは所定の画点（例えば小領域の中心に位置する画点）の信号値Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍを代表信号値として求め（ステップＳ２０５）、その代表信号値Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍによって付加情報抽出処理を行うか否かを判定する（ステップＳ２０６）。これは原画像が白、黒、あるいは黄色か青のベタに近い色であると、付加情報の周期成分の一部から半分までが無効になってしまい、周期成分が画像読み取り部２０１で発生するノイズに埋もれて誤抽出につながるおそれがあるので、このような領域をデコード処理の対象から外すために行われる。すなわち、代表信号値Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍが所定の範囲内にある場合のみ、その小領域をデコード処理の対象とする。
【００４７】
また、同時にデコードの際の閾値ｔｈも代表信号値Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍに基づいて決定する。例えば、中間レベルの無彩色における閾値ｔｈ０として、彩度の高い色ほど閾値を低くするように倍率を設定し、それぞれの小領域に合った閾値を求める（ステップＳ２０７〜Ｓ２１０）。
【００４８】
図９に、この閾値決定処理の様子を模式的に示す。この図は、ポートレートのような画像の一部が入力された場合の例を示したものである。ここでは、領域１は背景に相当し、インク量信号Ｙ，Ｍ，Ｃは共に信号値が「０」であり、付加情報はほとんど重畳されていないとものして、閾値処理を行わないと判定する。領域２〜４も黒にほとんど近く、同様の理由で閾値処理を行わないものとする。また、領域６は中間色であるが比較的白に近い色であり、付加情報の周期成分の強度が低いので、閾値をｔｈ０／２と低めにして処理を行う。以下、全ての領域について予め処理の有無と閾値の決定を行っておく。
【００４９】
次に、付加情報のデコード処理を行い（ステップＳ２１４）、その小領域から抽出した付加情報をメモリに書き込む（ステップＳ２１５〜Ｓ２１７）。以下、同様の操作を全ての小領域に対して行う（ステップＳ２２０〜Ｓ２２１）。
【００５０】
次に、図８のステップＳ２１４のデコード処理の詳細について図１０〜図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、付加情報の抽出対象と見なされた小領域のカラー画像信号Ｒ，Ｇ，ＢのＧ−Ｂの色差成分に相当する色差信号ＣＣ２を求める（ステップＳ３０１）。次に、この色差信号ＣＣ２に対して、２次元フーリエ変換を行う（ステップＳ３０２）。そして、フーリエ変換面上で付加情報の抽出角度の検出を行う。
【００５１】
以下は、２次元フーリエ変換を行った場合のアルゴリズムを表す。２次元フーリエ変換の変換結果は、複素成分を含めてｒｗ×ｒｗ個のデータとして出力される。カラー画像読み取り部２０１に用いるカラースキャナの分解能をｒｐ（単位はｄｐｉ）、フーリエ変換対象の小領域のサイズの一辺をｒｗ（単位はｄｏｔ、ｒｗ＝１２８ｄｏｔ程度で十分）、スタートビットとして追加した周期成分の最低周波数をｒｓ（０）とすると、フーリエ変換面上の付加情報抽出角度θをチェックする座標（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝ｒｗ／２・（ｒｓ（０）／ｒｐ・ｃｏｓθ）
ｙ＝ｒｗ／２・（ｒｓ（０）／ｒｐ・ｓｉｎθ）              （３）
より求めることができる。初期値として、θ＝０の座標点のスペクトルの値をセットする（ステップＳ３０３〜Ｓ３０４）。以下、角度θを−π／２〜π／２の範囲で変化させて、スペクトルの値が最大となる座標点に相当する角度θを抽出角度θo とする（ステップＳ３０５〜Ｓ３１５）。なお、このフローチャートに示したアルゴリズムでは、θをチェックする範囲をπ／４毎に区切って、同時に大小関係を調べていく方法を用いて効率を上げるようにしたが、他の方法でθをチェックしてもよい。
【００５２】
次に、付加情報抽出角度θo を見込んだ座標にビットのチェック箇所を変更し（ステップＳ３１９）、各ビットについてスペクトルの有無をチェックする。周波数ｒｓ（ｎ）、角度θｎの組合わせのスペクトルをチェックする座標（ｘｎ，ｙｎ）は、次式の通りである。
【００５３】
ｘ＝ｒｗ／２・（ｒｓ（ｎ）／ｒｐ・ｃｏｓ（θｎ＋θo ））
ｙ＝ｒｗ／２・（ｒｓ（ｎ）／ｒｐ・ｓｉｎ（θｎ＋θo ））  （４）
座標（ｘｎ，ｙｎ）における値が所定の閾値ｔｈ以上であるかどうかを調べ、閾値以上である場合のみスペクトルが有ると見なす。ここで、閾値ｔｈは全ての角度、周波数に対して共通の値でなく、それぞれの付加情報抽出時の劣化を考慮して異なる値に設定した方が誤抽出を極力小さくすることができる。すなわち、フーリエ変換面上の座標位置に応じて閾値ｔｈを異ならせることが望ましい。例えば周波数方向を例にとると、高い周波数ほどカラー画像出力部とカラー画像読み取り部における劣化が激しいので（但し、厳密に言えば、各装置のＭＴＦなどによっても個体差があるので、一概にはその劣化の度合いは断言できない）、閾値ｔｈを低い値に設定した方がスペクトルの検出の際に有利である。また、角度についても一般に斜め方向の周期成分が比較的劣化が大きいので、閾値ｔｈを小さくした方が都合が良い。
【００５４】
また、この閾値ｔｈは小領域の色度によっても切り替えた方が判定の精度が向上する。すなわち、小領域の代表信号値Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍによって、付加情報の周期成分よりもノイズ成分の方が大きい部分は排除されているものの、やはり対象領域の色度による周期成分とノイズ成分の大小関係が異なり、ベタに近い色度の領域ほど閾値ｔｈを下げる必要が出てくる。
【００５５】
さらに、ビットの有無の確認時に、座標（ｘｎ，ｙｎ）のみでなく周辺画素の閾値処理も行うことが好ましい（ステップＳ３２２〜Ｓ３２９）。これは、入出力系の分解能が必ずしも一致していない場合など、座標点の値が半端になる可能性があるためである。そこで、周辺座標を含む３×３あるいはそれ以上のサイズの座標について、前述のように閾値処理によってスペクトルの有無をチェックする。この対象画素もしくは周辺画素の一つでも閾値ｔｈ以上のスペクトルの存在を確認した場合、対象ビットをＯＮとする（ステップＳ３３０〜Ｓ３３２）。
【００５６】
以上の操作で各ビットのチェックを行った後、アドレスの照合などを行って、埋め込んだ付加情報のデコードを行う。
このような付加情報の重畳（埋め込み）および抽出処理を行うことにより、通常のカラープリンタシステムを用いて、画質劣化を伴うことなく４０ビット以上の容量のデータを付加情報として重畳することが可能となる。
【００５７】
以上のようにして、本実施形態によればカラー画像読み取り部２０１に用いるカラースキャナで発生するノイズが多く、通常の方法では付加情報の抽出が困難な場合でも、確実に付加情報を抽出することが可能となる。また、本実施形態では付加情報の抽出が困難な小領域をデコード処理の対象から外すことによって、処理速度を上昇させることができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態はカラー画像の彩度を付加情報により変化させることにより、付加情報を重畳するようにしたものであり、基本的には第１の実施形態と同様に、図１に示した構成のカラー画像処理装置を用いて付加情報の重畳を行う。
【００５９】
このようにカラー画像の彩度を変化させて付加情報を重畳することによるメリットとしては、第１の実施形態の中で用いた図３からも明らかなように、人間の視覚特性はＢ−Ｙの色差方向に対して感度が低いが、彩度方向に対してはさらに感度が低いために、付加情報の重畳による本来の画像の劣化が少ないことが挙げられる。
【００６０】
以下、具体的に説明すると、本実施形態ではカラー画像に一定量のノイズを付加する。すなわち、付加するノイズの量をΔＣ２とすると、ノイズ付加後の色度Ｙ′，Ｍ′，Ｃ′は次色に表す通りである。
【００６１】
0003840525.tif 000002
なお、原画像がモノクロ画像である場合はＹ＝Ｍ＝Ｃとなり、上述の分子の部分が０になるため、画面内のほとんどの画点に対して情報を付加する方向が定まらず、前記情報を付け加えることが困難になる。そこで、このようにＭ−Ｃ、Ｙ−Ｍの値が共にある一定の範囲内の値にとどまり、原画像がモノクロであると見做された場合は、第１の実施形態と同様にＢ−Ｙの色差方向に対して情報を付加するように処理を切り替える。すなわち画面内における色差信号の分布を求め、その広がりの及ぶ範囲が予め設定した値に収まる場合、式（２）に示す方法で出力値を求める。
【００６２】
次に、本実施形態における付加情報の抽出処理について説明する。本実施形態における付加情報抽出処理の大部分は、第１の実施形態と同様である。
すなわち、初めに画像読み取り部２０１で読み取られた画像を第１の実施形態と同様に小領域に分け、各小領域の代表信号値を求める。その際、読み取った画像の色差成分Ｒ−ＧおよびＧ−Ｂの絶対値をパラメータとして閾値処理を行い、フーリエ変換以降の処理の有無を判定する。ここでは、読み取られた画像のＲ−ＧおよびＧ−Ｂの絶対値を表す値が閾値に満たない小領域を付加情報抽出処理の処理対象とする。
【００６３】
具体的には、まず画像読み取り部２０１で画像を読み取って得られたカラー画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂから、次式により彩度成分を表す信号値ＣＣＲを抽出する。
ＣＣＲ＝（（Ｒ−Ｇ）2 ＋（Ｇ−Ｂ）2 ）1/2               （６）
次に、この信号値ＣＣに対して、フーリエ変換以降の処理を行う。その手順については、第１の実施形態とほぼ同様でよい。さらに、第１の実施形態における付加情報の抽出処理で説明したように、原画像の彩度が低く、モノクロとして処理を行った部分に対しては、Ｙ−Ｂの色差方向に変調をかけた周期成分を付加する。従って、対象となっている小領域の代表信号値の色差成分を表す値の絶対値が共に閾値に満たない場合、第１の実施形態と同様にＧ−Ｂの色差ＣＣ２を求めてフーリエ変換以降に処理を行う。
【００６４】
フーリエ変換以降の方向検出およびデコードの手順は、第１の実施形態と全く同様であるが、ビットチェックの閾値処理を行うための閾値は第１の実施形態と異なる値を用いる。すなわち、閾値は使用するカラー画像出力部やカラー画像読み取り部によるが、第１の実施形態の場合よりやや小さめの値に設定した方が好ましい。但し、原画像がモノクロに近い場合は、第１の実施形態と同じ値に設定しても問題はない。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば付加情報が重畳されたカラー画像をフーリエ変換して得られるフーリエ変換面上で付加情報を表す周期成分が２次元に配列され、かつ配列された位置によって周期成分の強度が異なるようにカラー画像に付加情報を重畳することによって、Ｓ／Ｎ比の低いカラー画像出力装置を用いた場合でも、付加情報の重畳対象である原画像の色度や原画像自体の有する周期成分の有無などに関わらず、原画像の色度変化などの画質劣化を最小限に抑えながら、付加情報を重畳することが可能となる。
【００６６】
また、本発明によればカラー画像の色差または彩度を付加情報により変化させることにより付加情報を重畳したカラー画像を読み取り、付加情報を抽出する際に、読み取られたカラー画像を小領域に分割し、これら各小領域内の色度に関する代表信号値が所定の範囲内にある場合のみ付加情報を抽出する処理を行うことにより、付加情報が重畳された画像の読み取りに用いるスキャナのノイズが多い場合でも、付加情報の誤抽出を避けるとともに、無意味な処理を行わないことによる処理速度の向上を図ることができる。また、この代表信号値に基づいて色度が低い領域では閾値を小さくすることによって、付加情報の有無判定を正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラー画像処理装置の記録側の構成を示すブロック図
【図２】同実施形態における付加情報を表す周期成分のフーリエ変換面上のビット配置を示す図
【図３】輝度、色差および彩度に関する人間の目の階調識別能を示す図
【図４】人間の目の輝度および色差の視感度分布を示す図
【図５】原画像の各領域に付加情報として重畳する周期成分の強度決定方法を示す図
【図６】同実施形態に係るカラー画像処理装置の再生側の構成を示すブロック図
【図７】同実施形態における付加情報抽出処理の概要を示すフローチャート
【図８】同実施形態における付加情報抽出処理の詳細を示すフローチャート
【図９】同実施形態における付加情報抽出処理に用いる閾値選択処理の様子を模式的に示す図
【図１０】同実施形態におけるデコード処理を示すフローチャート
【図１１】同実施形態におけるデコード処理を示すフローチャート
【符号の説明】
１０１…カラー画像読み取り部
１０２…色変換部
１０３…付加情報発生部
１０４…パターン発生部
１０５…加算器
１０６…誤差拡散処理部
１０７…カラー画像出力部
２０１…カラー画像読み取り部
２０２…付加情報抽出処理部
【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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【図１０】
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【図１１】
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