(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルデータの基本的品質を維持するために必要な第１のデータ群と、詳細品質を維持するために必要な第２のデータ群とを備える前記デジタルデータを発生する発生手段と、
該デジタルデータにおける第２のデータ群に変更を加える変更手段と、
該変更が施された第２のデータ群に電子透かしを埋め込む埋め込み手段とを備え、
前記変更手段はユーザ毎に変更することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
画像に対して電子透かしの埋め込みを行う画像処理装置であって、
前記画像が有する周波数成分のうち、変更対象の周波数成分の範囲を設定する設定手段と、
前記変更対象の周波数成分の範囲に含まれる周波数成分のうち少なくとも一つを変更する変更手段と、
当該変更手段により変更された周波数成分を含む前記画像に対して電子透かしの埋め込みを行う埋め込み手段とを備え、
前記変更手段はユーザ毎に変更することを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
更に、前記画像が有する周波数成分を算出する周波数成分算出手段と、
前記変更手段により変更された周波数成分を含む前記画像が有する周波数成分から画像を生成する画像生成手段と
を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記周波数成分算出手段はウェーブレット変換、離散コサイン変換を含み、前記画像生成手段は逆ウェーブレット変換、逆離散コサイン変換を含むことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
画像に対して電子透かしの埋め込みを行う画像処理装置であって、
前記画像を構成する各画素を多値表現した際に、多値表現された画素を構成する複数のビットのうち、変更対象のビットの範囲を設定する設定手段と、
前記変更対象のビットの範囲に含まれるビットのうち少なくとも一つを変更する変更手段と、
当該変更手段により変更されたビットを含む前記画像に対して電子透かしの埋め込みを行う埋め込み手段とを備え、
前記変更手段はユーザ毎に変更することを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
前記変更手段による変更処理は加減乗除算処理を含むことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記変更手段による変更処理はビット反転を含むことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項８】
デジタルデータの基本的品質を維持するために必要な第１のデータ群と、詳細品質を維持するために必要な第２のデータ群とを備える前記デジタルデータを発生する発生工程と、
該デジタルデータにおける第２のデータ群に変更を加える変更工程と、
該変更が施された第２のデータ群に電子透かしを埋め込む埋め込み工程とを備え、
前記変更工程ではユーザ毎に変更することを特徴とする画像処理方法。
【請求項９】
画像に対して電子透かしの埋め込みを行う画像処理方法であって、
前記画像が有する周波数成分のうち、変更対象の周波数成分の範囲を設定する設定工程と、
前記変更対象の周波数成分の範囲に含まれる周波数成分のうち少なくとも一つを変更する変更工程と、
当該変更工程で変更された周波数成分を含む前記画像に対して電子透かしの埋め込みを行う埋め込み工程とを備え、
前記変更工程ではユーザ毎に変更することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
更に、前記画像が有する周波数成分を算出する周波数成分算出工程と、
前記変更工程で変更された周波数成分を含む前記画像が有する周波数成分から画像を生成する画像生成工程と
を備えることを特徴とする請求項９に記載の画像処理方法。
【請求項１１】
画像に対して電子透かしの埋め込みを行う画像処理方法であって、
前記画像を構成する各画素を多値表現した際に、多値表現された画素を構成する複数のビットのうち、変更対象のビットの範囲を設定する設定工程と、
前記変更対象のビットの範囲に含まれるビットのうち少なくとも一つを変更する変更工程と、
当該変更工程で変更されたビットを含む前記画像に対して電子透かしの埋め込みを行う埋め込み工程とを備え、
前記変更工程ではユーザ毎に変更することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
画像に対して電子透かしの埋め込みを行う画像処理装置であって、
前記画像を構成する各画素をブロック毎に分解し、ブロックに含まれる画素の平均画素値を求める計算手段と、
ブロックに含まれる画素のうち、少なくとも一つの画素の値を当該ブロックについて求めた平均画素値を用いて変更する変更手段とを備え、
前記変更手段により値を変更された画素を含む画像に対して、電子透かしの埋め込みを行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１３】
前記変更手段による変更処理はブロックに含まれる画素の平均の画素値から正規分布となるように画素値を変更する処理を含むことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記変更手段による変更処理は加減乗除算処理を含むことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
画像に対して電子透かしの埋め込みを行う画像処理方法であって、
前記画像を構成する各画素をブロック毎に分解し、ブロックに含まれる画素の平均画素値を求める計算工程と、
ブロックに含まれる画素のうち、少なくとも一つの画素の値を当該ブロックについて求めた平均画素値を用いて変更する変更工程とを備え、
前記変更工程で値を変更された画素を含む画像に対して、電子透かしの埋め込みを行うことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１６】
前記変更工程での変更処理は、ブロックに含まれる画素の平均の画素値から正規分布となるように画素値を変更する処理を含むことを特徴とする請求項１５に記載の画像処理方法。
【請求項１７】
前記変更工程での変更処理は、加減乗除算処理を含むことを特徴とする請求項１５に記載の画像処理方法。
【請求項１８】
コンピュータに請求項８乃至１１、１５乃至１７の何れか１項に記載の画像処理方法を実行させるためのプログラムを格納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、画像に対して電子透かしの埋め込みを行う画像処理装置及び画像処理方法並びに記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のコンピュータ及びネットワークの発達は著しく、文字データ、画像データ、音声データ等、多種の情報がコンピュータ内、ネットワーク内で扱われるようになってきている。
【０００３】
このようなデータはデジタルデータであるために、同質なデータの複製を容易に作成できる環境にある。このため、こうしたデータの著作権を保護するために、画像データや音声データの中に著作権情報や利用者情報を電子透かしとして埋め込む処理がなされる場合が多い。ここで、電子透かしとは画像データや音声データに所定の処理を施すことによって、これらのデータに対して密かに別の情報を埋め込む技術である。
【０００４】
この電子透かしをデータから抽出することにより著作権情報や利用者情報、及び識別情報などを得ることが出来、不正コピーを追跡することが可能となる。
【０００５】
電子透かしに求められる第１の条件は埋め込まれた情報が知覚できない、すなわち元のディジタル情報の品質（画質）劣化が少なく埋め込まれることである（品質）。第２の条件はディジタル情報の中に埋め込まれた情報が残り続ける、すなわちデータ圧縮やフィルタ処理のような編集や攻撃によっても埋め込まれた情報が失われないことである（耐性）。第３の条件は用途に応じて埋め込める情報の情報量が選択できることである（情報量）。電子透かしに求められるこれらの条件は一般的に互いにトレードオフの関係にある。例えば、耐性の強い電子透かしを実現しようとした場合、比較的大きな品質劣化が生じ、埋め込む情報量は少なくなることが多い。
【０００６】
また、多値の静止画像を例にとると電子透かしを埋め込む方法は空間領域に埋め込む方式と周波数領域に埋め込む方法の二つに大きく分類でき、下記のような種々の方法が知られている。
【０００７】
空間領域に埋め込む方式の例としては、パッチワークによるものとしてＩＢＭの方式(W.Bender,D.Gruhl,N.Morimoto,Techniques for Data Hiding,"Proceedings of the SPIE,San Jose CA,USA,February 1995)やG.B.Rhoads,W.Linn:"Steganography methodsemploying embedded",USP Patent Number 5,636,292などが挙げられる。
【０００８】
周波数領域に埋め込む方式の例としては、離散コサイン変換を利用するものとしてＮＴＴの方式（中村，小川，高鳴，“ディジタル画像の著作権保護のための周波数領域における電子透かし方式”，ＳＣＩＳ’９７−２６Ａ，１９９７年１月）の他に、離散フーリエ変換を利用するものとして防衛大の方式（大西，岡，松井，“ＰＮ系列による画像への透かし署名法”，ＳＣＩＳ’９７２６Ｂ，１９９７年１月）や離散ウェーブレット変換を利用するものとして三菱，九大の方式（石塚，坂井，櫻井，“ウェーブレット変換を用いた電子透かし技術の安全性と信頼性に関する実験的考察”，ＳＣＩＳ’９７−２６Ｄ，１９９７年１月）及び松下の方式（“ウェーブレット変換に基づくディジタル・ウォーターマークー画像圧縮，変換処理に対するロバスト性について−”，井上，宮崎，山本，桂，ＳＣＩＳ’９８−３．２．Ａ，１９９８年１月）などが挙げられる。
【０００９】
しかし、上記のような従来の電子透かしの埋め込み手法は以下に述べるような人為的な攻撃に対してはほとんど耐性をもたない。例えば、同じ画像に利用者毎に異なる透かし情報を入れて配布する場合、複数の透かし情報入り画像を比較すれば、その差分から挿入されている透かし情報を部分的に検出することができる（このような人為的な攻撃は結託攻撃と呼ばれる）。その検出された差分情報を消去あるいは改ざんすれば、透かし情報を消去あるいは改ざんしたことになり不正に電子画像を配布しても不正者を特定することはできない（特に、差分情報から他人の透かし情報が類推できれば変形させて他者に罪を着せることもできる）。これを概念的に式で表現すれば次のように書ける。オリジナルの画像をＡと表現し、それに加えるユーザｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）に対する電子透かし情報をＷｉと表現すれば、ユーザｉに配布される電子透かし入り画像Ｇｉは式（１）のように表現できる。ただし、電子透かし情報はオリジナルの信号レベルに対して非常に小さいレベルの変動であるので、Ｗｉ＜＜Ａである。
【００１０】
Ｇｉ＝Ａ＋Ｗｉ                                        （１）
ここで、ユーザｊとｋとｍが結託して、互いの電子透かし入り画像ＧｊとＧｋとＧｍを比較しＧｍにＧｊとＧｋの差分を加えた画像Ｇｘを生成すると決定した場合、この画像Ｇｘは以下のようになる。
【００１１】
Ｇｘ＝Ｇｍ＋（Ｇｊ−Ｇｋ）＝Ａ＋Ｗｍ＋Ｗｊ−Ｗｋ＝Ａ＋Ｗｘ  （２）
この画像Ｇｘはオリジナル画像ＡにＷｘ＝Ｗｍ＋Ｗｊ−Ｗｋ（Ｗｘ＜＜Ａ）という改ざんされた透かし情報を埋め込んだ画像と等価であり、ユーザｊ，ｋ，ｍに配布された透かし情報と異なるためにこのＧｘを不正に配布してもユーザｊ，ｋ，ｍを特定することは一般にはできない。
【００１２】
結託攻撃は上記の例のように少数のユーザの結託によって実現できるが、透かし情報を改ざんできてもこの透かし情報を完全に埋め込んだ画像から消去することは困難である。それに対して多くのユーザが結託する、または多くの異なる電子透かし情報が埋め込まれた同じ画像を集めれば、それらの画像の平均値を取ることによって画像情報の小さな変更である透かし情報はほぼ完全に消去することができる。この攻撃は一般にすかし情報Ｗｉは乱数的な信号であり、その平均をとれば０になることによる。この攻撃は平均値攻撃と呼ばれる。平均値攻撃によって得られる画像をＧとし、透かし情報の平均値をΣＷｉ／ｎ＝０（ｉ＝１，２，…，ｎ）とすると、Ｇはオリジナル画像であるＡと同じになることが以下のように示せる。
【００１３】
Ｇ＝ΣＧｉ／ｎ＝（ΣＡ＋ΣＷｉ）／ｎ＝Ａ＋ΣＷｉ／ｎ＝Ａ  （３）
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明は上記の問題点に鑑み、上記のような結託攻撃及び平均値攻撃に対して耐性のある電子透かしの埋め込みを行うことで、元データの改竄に対する保護を行うことを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために、例えば本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。
【００１５】
すなわち、デジタルデータの基本的品質を維持するために必要な第１のデータ群と、詳細品質を維持するために必要な第２のデータ群とを備える前記デジタルデータを発生する発生手段と、
該デジタルデータにおける第２のデータ群に変更を加える変更手段と、
該変更が施された第２のデータ群に電子透かしを埋め込む埋め込み手段とを備え、
前記変更手段はユーザ毎に変更することを特徴とする。
【００１６】
本発明の目的を達成するために、例えば本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。
【００１７】
すなわち、画像に対して電子透かしの埋め込みを行う画像処理装置であって、
前記画像が有する周波数成分のうち、変更対象の周波数成分の範囲を設定する設定手段と、
前記変更対象の周波数成分の範囲に含まれる周波数成分のうち少なくとも一つを変更する変更手段と、
当該変更手段により変更された周波数成分を含む前記画像に対して電子透かしの埋め込みを行う埋め込み手段とを備え、
前記変更手段はユーザ毎に変更することを特徴とする。
【００１８】
本発明の目的を達成するために、例えば本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。
すなわち、画像に対して電子透かしの埋め込みを行う画像処理装置であって、
前記画像を構成する各画素を多値表現した際に、多値表現された画素を構成する複数のビットのうち、変更対象のビットの範囲を設定する設定手段と、
前記変更対象のビットの範囲に含まれるビットのうち少なくとも一つを変更する変更手段と、
当該変更手段により変更されたビットを含む前記画像に対して電子透かしの埋め込みを行う埋め込み手段とを備え、
前記変更手段はユーザ毎に変更することを特徴とする。
【００１９】
本発明の目的を達成するために、例えば本発明の画像処理方法は以下の構成を備える。
【００２０】
すなわち、デジタルデータの基本的品質を維持するために必要な第１のデータ群と、詳細品質を維持するために必要な第２のデータ群とを備える前記デジタルデータを発生する発生工程と、
該デジタルデータにおける第２のデータ群に変更を加える変更工程と、
該変更が施された第２のデータ群に電子透かしを埋め込む埋め込み工程とを備え、
前記変更工程ではユーザ毎に変更することを特徴とする。
【００２１】
本発明の目的を達成するために、例えば本発明の画像処理方法は以下の構成を備える。
【００２２】
すなわち、画像に対して電子透かしの埋め込みを行う画像処理方法であって、
前記画像が有する周波数成分のうち、変更対象の周波数成分の範囲を設定する設定工程と、
前記変更対象の周波数成分の範囲に含まれる周波数成分のうち少なくとも一つを変更する変更工程と、
当該変更工程で変更された周波数成分を含む前記画像に対して電子透かしの埋め込みを行う埋め込み工程とを備え、
前記変更工程ではユーザ毎に変更することを特徴とする。
本発明の目的を達成するために、例えば本発明の画像処理方法は以下の構成を備える。
すなわち、画像に対して電子透かしの埋め込みを行う画像処理方法であって、
前記画像を構成する各画素を多値表現した際に、多値表現された画素を構成する複数のビットのうち、変更対象のビットの範囲を設定する設定工程と、
前記変更対象のビットの範囲に含まれるビットのうち少なくとも一つを変更する変更工程と、
当該変更工程で変更されたビットを含む前記画像に対して電子透かしの埋め込みを行う埋め込み工程とを備え、
前記変更工程ではユーザ毎に変更することを特徴とする。
本発明の目的を達成するために、例えば本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。
すなわち、画像に対して電子透かしの埋め込みを行う画像処理装置であって、
前記画像を構成する各画素をブロック毎に分解し、ブロックに含まれる画素の平均画素値を求める計算手段と、
ブロックに含まれる画素のうち、少なくとも一つの画素の値を当該ブロックについて求めた平均画素値を用いて変更する変更手段とを備え、
前記変更手段により値を変更された画素を含む画像に対して、電子透かしの埋め込みを行うことを特徴とする。
本発明の目的を達成するために、例えば本発明の画像処理方法は以下の構成を備える。
すなわち、画像に対して電子透かしの埋め込みを行う画像処理方法であって、
前記画像を構成する各画素をブロック毎に分解し、ブロックに含まれる画素の平均画素値を求める計算工程と、
ブロックに含まれる画素のうち、少なくとも一つの画素の値を当該ブロックについて求めた平均画素値を用いて変更する変更工程とを備え、
前記変更工程で値を変更された画素を含む画像に対して、電子透かしの埋め込みを行うことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明を好適な実施形態に従って詳細に説明する。
【００２４】
［第１の実施形態］
オリジナル画像に対する本実施形態の電子透かしの埋め込みは、以下の手順で行う。まずオリジナル画像に対して結託攻撃や平均値攻撃を行う攻撃者に得られても良い画質（比較的低画質）の画像を定め、それ以上の画質になる画像を各ユーザ毎に変更する。そしてこの変更を行ったのちに、電子透かしの埋め込みを行う。
【００２５】
以上の手順を概念的に式で表現すると以下のように表せる。
【００２６】
オリジナル画像Ａを低画質成分Ａ０と、高画質成分Ｂの合成されたものとし、以下のように表す。
【００２７】
Ａ＝Ａ０＋Ｂ    （４）
ここで、ユーザｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）に対して高画質成分Ｂを変更した際に得られる高画質成分をＢｉと表現すれば、ユーザｉに対する変形画像Ａｉは以下のように表現できる。Ｂｉは高画質成分、すなわち高周波成分であるので一般に少しの変動は人間の目には知覚されない。
【００２８】
Ａｉ＝Ａ０＋Ｂｉ    （５）
このユーザｉに対する変形画像Ａｉに、電子透かしＷｉを埋め込んだ電子透かし画像Ｇｉは次のようになる。
【００２９】
Ｇｉ＝Ａ０＋Ｂｉ＋Ｗｉ                                  （６）
この画像Ｇｉに対して従来の技術で示した同様の結託攻撃を行うと次のようになる。
【００３０】
0003780175.tif 000002
Ｂｍ，Ｂｊ，Ｂｋは各々異なるようにＢｉを変形した高周波成分であり、一般に信号レベルは電子透かし情報のための信号に比べて小さくなるので、その合成信号であるＢｘは雑音信号になる。よって、Ｇｘは低画質画像Ａ０に雑音成分Ｂｘと電子透かし情報Ｗｘを合成した合成画像になる。合成画像Ｇｘに含まれる電子透かし情報Ｗｘは改竄されているが、合成画像Ｇｘの画質は低画質成分であるＡ０に雑音成分であるＢｘが加えられたものになる。よって、この合成画像Ｇｘの画質はＡ０以下であり、従来の技術で示した結託攻撃時の合成画像よりも画質劣化が大きい。
【００３１】
また、平均値攻撃に対しては以下のようになる。一般に異なる高周波成分の平均値ΣＢｉ／ｎもまた雑音成分と考えられる。
【００３２】
0003780175.tif 000003
よって、平均値攻撃によって得られる合成画像Ｇは低画質画像Ａ０に雑音成分ΣＢｉ／ｎが負荷された画像になり、結託攻撃時と同様、この合成画像Ｇの画質はＡ０以下となる。つまり、従来の技術で示した平均値攻撃の合成画像よりも画質劣化が大きい。
【００３３】
以上の方法で電子透かしの埋め込みを行った画像は、例えば結託攻撃を受ければ受けるほどその画質を低下させるために、元の画質を保持したまま、元の電子透かし情報だけを変更した画像の生成はできない。
【００３４】
一方、以上の方法で電子透かしの埋め込みを行った画像は、例えば平均値攻撃を受けてもオリジナル画像は得られない。
【００３５】
以下に、本実施形態における電子透かしの埋め込み処理の具体例を離散ウェーブレット変換を用いた場合で説明する。
【００３６】
まず、ウェーブレット変換について説明する。ウェーブレット変換は、入力された多値画像データに対して後述のような所定数の周波数帯域（以降サブバンドと称する）に分解する変換である。
【００３７】
図１にウェーブレット変換を行う際の処理の概略構成図と、図２にこの構成による処理（ウェーブレット変換）により生成されるサブバンドの概念図を示す。
【００３８】
図１において入力される多値画像データｘは、同図に示すとおり水平、垂直各方向について低域通過フィルタＨ０及び高域通過フィルタＨ１の何れかを通過し、フィルタを通過する毎にサブサンプリングを行うことで複数の周波数帯域に分解される。
【００３９】
図２は、横Ｗｂ画素、縦Ｈｂ画素に相当する多値画像データに対して、図１に示す３段階の変換を行った処理結果を示したものである。なお元画像の所定の領域に対して、水平方向、垂直方向に低域通過フィルタ、高域通過フィルタを用いて一回変換した段階で、１段階の変換とする。
【００４０】
図２に示すブロックのサイズは、本実施形態において処理する単位の画像（ブロック画像）のサイズ（Ｗｂ×Ｈｂ）に対応している。
【００４１】
例えば、多値画像データｘに対して低域通過フィルタ、及びサブサンプリングを施した結果ｒは、以下の式（９）の関係式で表され、高域通過フィルタＨ１、及びサブサンプリングを施した結果ｄは、式（１０）の関係式で表される。
【００４２】
0003780175.tif 000004
但し、［ｘ］は、ｘを越えない最大の整数とする。図１に示した構成のウェーブレット変換の処理は、この様にフィルタ処理とサブサンプリングを上述の通り水平方向及び垂直方向に順次繰り返し、各ブロック画像を複数のサブバンドに順次分割してゆく。
【００４３】
図２は、図１に示した上述のウェーブレット変換処理により得られた各サブバンドの名前と、空間的な位置関係を表したものであり、各サブバンド内にはそれに対応する変換係数（周波数成分）が含まれている。図２においてＬＬ３は最も低い低周波成分を含む領域であり、画質的に最も粗い画像であるといえる。ＬＨ３，ＨＬ３，ＨＨ３はＬＬ３の次に低周波な領域であり、ＬＨ２，ＨＬ２，ＨＨ２はその次の低周波領域である。最後にＬＨ１，ＨＬ１，ＨＨ１は最も高周波成分を含む領域である。
【００４４】
図７に上述の電子透かしの埋め込みを行う本実施形態の画像処理装置の概略構成を示す。
【００４５】
同図において、ホストコンピュータ７０１は例えば一般に普及しているパソコンであり、スキャナ７１４から読み取られた画像を入力し、編集・保管することが可能である。更に、ここで得られた画像をプリンタ７１５から印刷させることが可能である。また、ユーザーからの各種マニュアル指示等は、マウス７１２、キーボード７１３からの入力により行われる。
【００４６】
ホストコンピュータ７０１の内部では、バス７１７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。
【００４７】
図中、７０３は、内部の各ブロックの動作を制御したり、或いはＲＯＭ７０４やＲＡＭ７０５等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。
【００４８】
７０４は、印刷されることが認められていない特定画像を記憶したり、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。
【００４９】
７０５は、ＣＰＵ７０３が各種の処理を行うために、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。
【００５０】
７０６は、ＲＡＭ７０５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することのできるハードディスク（ＨＤ）である。
【００５１】
７０７は、原稿或いはフィルム等から画像データを生成し、入力するための外部のＣＣＤ、スキャナ７１４と接続するためのスキャナインターフェイス（Ｉ／Ｆ）である。
【００５２】
７０８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。
【００５３】
７０９は、ＣＤドライブ７０８と同様にフロッピーディスク（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。７１０は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。
【００５４】
尚、ＣＤ，ＦＤ，ＤＶＤ等に画像編集用のプログラム、或いはプリンタドライバが記憶されている場合には、これらプログラムを夫々に応じたドライブからＨＤ７０６上にインストールし、必要に応じてＲＡＭ７０５に転送されるようになっている。
【００５５】
７１１は、マウス７１２或いはキーボード７１３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。
【００５６】
以上の概略構成を備える画像処理装置による（電子透かしの埋め込み処理の前に行う）、オリジナル画像に対する変更処理のフローチャートを図３を用いて説明する。なお本フローチャートに従った処理が実行される前に、すでにオリジナル画像がスキャナ７１４、もしくは各ドライブ（ＣＤドライブ７０８、ＦＤドライブ７０９、ＤＶＤドライブ７１０）のうち一つから読み込まれ、ＲＡＭ７０５に格納されたプログラムコードによりブロック単位で分割されているものとする。このブロック単位の画像が以下に説明する処理の対象の画像となる。
【００５７】
まず、結託攻撃などによって攻撃者に得られても良い画質を決定する（ステップＳ３０１）。ここでは、ＬＬ３の画質をその画質であるとする。よって、ＬＬ３以外のＬＨ３〜ＨＨ１はＬＬ３より高画質な画像を生成する高画質部（成分）となる。次に、高画質部のうち変形を加える部分を決定し、マウス７１２もしくはキーボード７１３を用いて指示する（ステップＳ３０２）。ここでは、ＨＬ１を変形する高画質部として、ＨＬ１全体を右に１ビットシフトさせるとする。よって、用意されたブロック単位の画像に対してウェーブレット変換を行い（ステップＳ３０３）、図２に示す各周波数成分に分解し、選択された高画質部であるＨＬ１を図４に示すように変形を行う（ステップＳ３０４）。なお、変形のとき、はみ出たＨＬ１の右端は図４のように足りなくなったＨＬ１の左端に挿入しても良いし、右端は捨ててＨＬ１の左端をコピーして足らなくなった左端としても良い。以上の変形処理が終わったら、このブロックに対して逆ウェーブレット変換を行い、ブロック単位の画像に戻す（ステップＳ３０５）。なおこのブロック単位の画像はステップＳ３０４における処理により、周波数成分においてＨＬ１に相当する画質が変形されている画像となっている。
【００５８】
次に、上述の処理を繰り返すかどうかを決定する（ステップＳ３０６）。つまり、他に変形する画質に相当する周波数帯域を決定し、変形するか否かを決定する。繰り返す場合、高画質部のうち変形を加える部分を決定するステップＳ３０２に処理を戻す。ここでは、ＨＬ２を変形する高画質部として、ＨＬ２全体を上に１ビットシフトさせるとする（図４参照）。その結果、上述の処理と同様にウェーブレット変換を行い、決定された変形をＨＬ２に行う。そして再度ステップＳ３０６において処理を繰り返すかどうかを決定し、繰り返さない場合処理を終了する。
【００５９】
上記変形例ではＨＬ１を１ビット右、ＨＬ２を１ビット上にした場合を説明したが、ビットシフトの方向やビットシフト量はこの例には限定されない。また、その周波数成分中の画素の振幅の加減乗除による操作も含めれば、この変形の組み合わせは限りなく考えられる。変形手法の選択はランダム関数などを用いて行っても良いし、ユーザＩＤなどと関連させて行っても良い。また、ウェーブレット変換は変形処理のとき毎回行わず、ブロック単位の画像に対して最初に一回行い、ステップＳ３０６において繰り返さないと判断した場合に最後に逆ウェーブレット変換を行っても良い。
【００６０】
そして以上の処理が終わった時点で、変更した画像に対する電子透かしの埋め込み処理を行う。
【００６１】
図６に本実施形態における電子透かしの埋め込み処理の大まかな流れを示す。６０１は画像変形処理部であり、処理対象のブロック単位の画像の高画質成分ＢをＢｉに変形し、式（５）に示した変形画像Ａｉを生成する。６０２は電子透かし埋め込み部であり、画像に電子透かし情報Ｗｉを埋め込み、式（６）の電子透かし入り画像Ｇｉを生成する。この電子透かし埋め込み処理は前述したような周波数領域に埋め込む手法や空間領域に埋め込む手法など種々の手法を用いることができる。また、ウェーブレット変換部と逆変換部を画像変形処理部と共有できるので、画像変形処理部の前にウェーブレット変換を１度行い、電子透かし埋め込み後に１度ウェーブレット逆変換を行うこともできる。
【００６２】
図５に図６の処理によって得られたユーザ毎に異なる変形を行った電子透かし入り画像を示す。５０１は前に説明したＨＬ１を右、ＨＬ２を上にずらした画像であり、５０２はＨＬ１を左、ＨＬ２を下、ＬＨ３を右にずらした画像であり、５０３はＬＨ１を上、ＨＬ３を右、ＨＨ２を右にずらした画像であり、５０４はＬＨ２を下、ＨＨ１を左、ＨＨ３を左にずらした画像である。これらの画像（５０１〜５０４）を結託攻撃によって比較した場合、ＬＬ３より高い画質の部分はすべての画像で異なっているために、式（７）で説明したようにＬＬ３以下の画質の画像しか得られないことは明らかである。さらに、平均値攻撃によって各画像の平均をとってもＬＬ３より上の画質の部分はすべて異なっているために、式（８）に示すようにＬＬ３以下の画質の画像しか得られないことも明らかである。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態における画像処理装置及びその方法により、電子透かしの埋め込まれた画像に対して結託攻撃を行っても、また平均値攻撃を行ってもオリジナル画像に対して雑音成分が重畳されていく一方で、オリジナル画像を求めることができない。その結果、元データ（オリジナル画像）に対する改竄の保護を行うことができる。
【００６４】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では具体例としてブロック単位の画像に対して周波数変換する際にウェーブレット変換を用いて説明したが、本実施形態ではウェーブレット変換の他にも周波数変換の方法として離散コサイン変換を用いる。ウェーブレット変換の代わりに離散コサイン変換を用いた場合、離散コサイン変換においても周波数成分は高周波成分から低周波成分に分解される。図８に分解された周波数成分を示す。図８において左上の画素が最も低周波成分であり、矢印の方向順に高周波成分になっていく。
【００６５】
本実施形態におけるオリジナル画像に対する変更処理は、図３に示したフローチャートで各ステップにおける処理を以下のようにしたフローチャートに従った処理となる。
【００６６】
ステップＳ３０１において、例えば、図８に示した矢印の方向順で３２番目の周波数以下の低周波成分を攻撃者に得られても良い画質とする。次に、ステップＳ３０２において、例えば、図８に示した矢印の方向順で３３番目以降の周波数成分を変形する対象の画質と決定し、ステップＳ３０３において離散コサイン変換を行い、ステップＳ３０４において、上述の３３番目の周波数成分に対して、所定の値を引く。そしてステップＳ３０５において逆離散コサイン変換を行い、ステップＳ３０６において、次の周波数成分（ここでは３４番目の周波数成分）に対して、上述の３３番目の周波数成分に対して行った処理を行うか否かを判断する。
【００６７】
以上、示したフローチャートに従った処理により、本実施形態におけるオリジナル画像に対する変更処理を行うことができる。そして本フローチャートに従った処理が終わった時点で、電子透かしの埋め込み処理を行うことができる。
【００６８】
上記変形例では選択した周波数成分からある値を引く場合を説明したが、他の四則演算を用いても良く、また量子化などの処理を行っても良い。また、各周波数成分毎の引く値の選択はランダム関数などを用いて行っても良いし、ユーザＩＤなどと関連させて行っても良く、変形の組み合わせは限りなく考えられる。また、第１の実施形態と同様、画像変形を行った後は図６に示す６０２における電子透かし埋め込みを行う。
【００６９】
以上の処理をユーザ毎に異なる値を選択して行った場合、各ユーザともに３３番目以上の周波数成分はランダムな値をもつために結託攻撃や平均値攻撃に対して式（７），（８）に示すように低画質の画像しか得られないことは明らかである。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態における画像処理装置及びその方法により、周波数変換の種類に関わらず、第１の実施形態と同様に結託攻撃や平均値攻撃に対して耐性を持つ電子透かしの埋め込みを行うことができ、元データ（オリジナル画像）の改竄に対する保護を行うことができる。
【００７１】
［第３の実施形態］
前述の第１，２の実施形態ではブロック単位の画像に対して、一旦直交変換を施し、周波数空間において上述の変更処理を行ってきたが、本実施形態では、実画像空間上の画素に対して直接変更処理を行う。図１０に示した本実施形態の処理のフローチャートを参照して、以下同処理について説明する。
【００７２】
多値画像は各画素が図９のようにＭＳＢからＬＳＢまで複数ビットで構成されている。ＭＳＢは画像の基本的濃度を表すビットに相当し、ＬＳＢに行くほど画像の詳細濃度を表すビットに相当する。ここでは１画素は８ビットで構成されているとし、図９においてＭＳＢ（１ビット目）から４ビット目までの画像を結託攻撃などによって攻撃者に得られても良い画質と決定する（ステップＳ１００１）。よって、５ビット目からＬＳＢまでは高画質な画像を生成する高画質部となる。次に、高画質部のうち変形を加える部分を決定する（ステップＳ１００２）。ここでは、ある画素の６ビット目を、各実施形態で示したような変形対象の高画質部とする。具体的にはビット反転する（ステップＳ１００３）。次に、処理を繰り返すかどうかを決定する（ステップＳ１００４）。繰り返す場合、高画質部のうち変形を加える部分を決定するステップＳ１００２に処理を戻す。ここでは、いくつかのビット及び画素に同様の処理を繰り返す。予定した画素の変形が終われば終了する。
【００７３】
上述の説明では選択した画素に対して１ビット反転を行う場合を説明したが、その画素値からある値を引くなどの処理を行っても良い。また、画素値の選択や処理の選択はランダム関数などを用いて行っても良いし、ユーザＩＤなどと関連させて行っても良く、変形の組み合わせは限りなく考えられる。また、上述の画像変形を行った後には第１、２の実施形態と同様に電子透かしの埋め込みを行う。
【００７４】
その結果、以上の処理をユーザ毎に異なるビットを選択して行った場合、各ユーザともに５ビット目以上はランダムな値をもつために結託攻撃や平均値攻撃に対して式（７），（８）に示すように低画質の画像しか得られないことは明らかである。
【００７５】
以上、説明したように本実施形態では直交変換係数に対してでなく、直接画素に対して上述の変更処理を行うので、第１，２の実施形態と同様に、結託攻撃や平均値攻撃に対して耐性の強い画像を生成することができる。
【００７６】
［第４の実施形態］
図１１Ａを３２×３２の画素からなる原画像とし、図１１Ｂを図１１Ａの画像から４×４の画素ごとに平均値をとった平均値画像とする。また、図１１Ｂを攻撃者に得られてもよい低画質画像とする。この場合、４×４のブロックの各画素をその平均値を中心に正規分布となるようにユーザごとに変形させて、各ユーザに配布する。
【００７７】
例えば図１２の各点は１つのブロック内の画素値（簡単のため８点で表す）を表し、線はそのブロックに含まれる画素の値の平均値を表すとする。図１２Ａを原画像として、図１２Ｂ〜図１２Ｄのように各画素を変形すると、各ブロックの平均値は同じになるが、各ブロックは異なり、かつ各々のブロックに平均値攻撃をすれば各画素とも平均値となることがわかる。よって、図１１Ａの各ブロックに含まれる各画素に対して、平均値を中心に正規分布となるようにユーザごとに変形させて、各ユーザに配布した場合、結託攻撃が行われても攻撃者は図１１Ｂの平均値画像しか得られないのは明らかである。
【００７８】
また、本実施形態は３２×３２画素の画像を例に取り、４×４のブロックに分割した例を示したが、画素数に限定はなく、Ｍ×Ｎの画像をｍ×ｎのブロックに分割する場合について有効であることは明らかである。
【００７９】
よって、実施手順としては図１０と同様になる。すなわち、画素ブロック毎の平均値をとり結託攻撃などによって攻撃者に得られても良い画質を決定する（ステップＳ１００１）。よって、各画素の平均値とのずれが高画質な画像を生成する高画質部となる。次に、高画質部のうち変形を加える部分を決定する（ステップＳ１００２）。ここでは、分割した画像のうち任意のブロックを選択しても良いし、ユーザごとのＩＤ情報または鍵情報などに応じて変形ブロックを選択してもよい。次に、各画素を平均値を中心に正規分布になるようにユーザごとに変形させる（ステップＳ１００３）。次に、処理を繰り返すかどうかを決定する（ステップＳ１００４）。繰り返す場合、高画質部のうち変形を加える部分を決定するステップＳ１００２に処理を戻す。予定した画素の変形が終われば終了する。
【００８０】
また、画像は空間上の画像に限らず、周波数上の画像でもよいことは明らかである。例えば、図２に示したウェーブレット変換画像を周波数成分毎でなく、各周波数成分内を本実施形態に示すように分割してずらす、または平均値を中心に値を変えるなどできることも明らかである。
【００８１】
以上、説明したように本実施形態は周波数変換の種類や空間的な処理に関わらず実行することができる。さらに、周波数や空間を用いる画像の変形を組み合わせることもできることは明らかである。
【００８２】
［第５の実施形態］
前記の第１乃至４の実施形態では埋め込み対象として画像に関して説明したが、画像への電子透かしに限らず、動画像やテキスト、音声等種々のデータに対しても有効であることは明らかである。
【００８３】
また、埋め込まれる情報はアスキーコードなどの他に、暗号化データまたは圧縮符号化データ等、種々のデータを含む。
【００８４】
なお、本発明は上記各実施形態に限らない。すなわち、処理対象となるデジタル（画像）データ中に、基本的品質（画質）を保持するために必要な第１のデータ群と、詳細品質（画質）を維持するために必要な第２のデータ群とを備え、第２のデータ群に上述した種々の変更（本来の第２のデータ群が表す意味の変更）を加えた後に電子透かしを埋め込む構成であれば、本発明の主要の概念に含まれる。
【００８５】
［その他の実施形態］
本発明は上記実施の形態を実現するための装置及び方法及び実施の形態で説明した方法を組み合わせて行う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ため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。
【００８６】
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ための手段、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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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または全部を行い、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。
【００９０】
なお本発明を上述の記憶媒体に適応した場合に、その記憶媒体には図３又は１０に示したフローチャート、又は第２の実施形態において説明したフローチャートに従ったプログラムコードが格納されることになる。
【００９１】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、本発明によって結託攻撃及び平均値攻撃に対して耐性のある電子透かしの埋め込みを行うことができ、元データの改竄に対する保護を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェーブレット変換を行う際の処理の概略構成図である。
【図２】ウェーブレット変換により生成されるサブバンドの概念図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における画像処理装置による、オリジナル画像に対する変更処理のフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態における画像処理装置による、オリジナル画像に対する変更処理を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施形態におけるユーザ毎に異なる変形を行った電子透かし入り画像を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における電子透かしの埋め込み処理の大まかな流れを示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態における画像処理装置の概略構成を示す図である。
【図８】分解された周波数成分を示す図である。
【図９】多値画像を説明する図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態におけるオリジナル画像に対する変形処理を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】３２×３２の画素からなる画像を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの画像を４×４の画素ごとに平均値をとった平均値画像を示す図である。
【図１２Ａ】１つのブロック内の画素値を表す図である。
【図１２Ｂ】１つのブロック内の画素値を表す図である。
【図１２Ｃ】１つのブロック内の画素値を表す図である。
【図１２Ｄ】１つのブロック内の画素値を表す図である。
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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