特許 5728106 電子透かし埋め込み装置及び電子透かし埋め込みプログラム及び電子透かし検出装置及び電子透かし検出プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5728106

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年6月3日

(54)【発明の名称】電子透かし埋め込み装置及び電子透かし埋め込みプログラム及び電子透かし検出装置及び電子透かし検出プログラム

(51)【国際特許分類】

   H04N 1/387 20060101AFI20150514BHJP

   G06T 1/00 20060101ALI20150514BHJP

【ＦＩ】

   H04N1/387

   G06T1/00 500B

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-59637(P2014-59637)

(22)【出願日】2014年3月24日

【審査請求日】2014年3月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】394013002

【氏名又は名称】三菱電機インフォメーションシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099461

【弁理士】

【氏名又は名称】溝井 章司

(74)【代理人】

【識別番号】100176728

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 慎吾

(72)【発明者】

【氏名】菅井 豊和

【審査官】 木方 庸輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０２２９７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｎ １／３８７

Ｇ０６Ｔ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み装置において、
前記入力画像のデータから第１成分の画像信号と第２成分の画像信号とを分離する信号成分分離部と、
前記信号成分分離部で得られた前記第１成分の画像信号を周波数信号に変換し、その周波数信号を構成する複数の周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向を調整して、前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向が第１方向である第１周波数信号を生成し、前記第１周波数信号を周波数逆変換して前記第１成分の画像信号に逆変換する第１変換部と、
前記信号成分分離部で得られた前記第２成分の画像信号を周波数信号に変換し、その周波数信号を構成する複数の周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向を調整して、前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向が前記第１方向に対して前記電子透かしのデータ値に応じた側に所定角度ずれた第２方向である第２周波数信号を生成し、前記第２周波数信号を周波数逆変換して前記第２成分の画像信号に逆変換する第２変換部と、
前記第１変換部で得られた前記第１成分の画像信号と、前記第２変換部で得られた前記第２成分の画像信号と、前記入力画像のデータに前記第１成分及び前記第２成分のほかに含まれる成分の画像信号とを合成する合成部と
を備えることを特徴とする電子透かし埋め込み装置。

【請求項2】

入力画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み装置において、
前記入力画像とは別の画像のデータから第１成分の画像信号と第２成分の画像信号とを分離する信号成分分離部と、
前記信号成分分離部で得られた前記第１成分の画像信号を周波数信号に変換し、その周波数信号を構成する複数の周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向を調整して、前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向が第１方向である第１周波数信号を生成し、前記第１周波数信号を周波数逆変換して前記第１成分の画像信号に逆変換する第１変換部と、
前記信号成分分離部で得られた前記第２成分の画像信号を周波数信号に変換し、その周波数信号を構成する複数の周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向を調整して、前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向が前記第１方向に対して前記電子透かしのデータ値に応じた側に所定角度ずれた第２方向である第２周波数信号を生成し、前記第２周波数信号を周波数逆変換して前記第２成分の画像信号に逆変換する第２変換部と、
前記第１変換部で得られた前記第１成分の画像信号と、前記第２変換部で得られた前記第２成分の画像信号と、前記別の画像のデータに前記第１成分及び前記第２成分のほかに含まれる成分の画像信号とを合成し、得られた画像と、前記入力画像とを合成する合成部と
を備えることを特徴とする電子透かし埋め込み装置。

【請求項3】

入力画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込みプログラムにおいて、
コンピュータに、
前記入力画像のデータから第１成分の画像信号と第２成分の画像信号とを分離する信号成分分離処理と、
前記信号成分分離処理で得られた前記第１成分の画像信号を周波数信号に変換し、その周波数信号を構成する複数の周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向を調整して、前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向が第１方向である第１周波数信号を生成し、前記第１周波数信号を周波数逆変換して前記第１成分の画像信号に逆変換する第１変換処理と、
前記信号成分分離処理で得られた前記第２成分の画像信号を周波数信号に変換し、その周波数信号を構成する複数の周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向を調整して、前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向が前記第１方向に対して前記電子透かしのデータ値に応じた側に所定角度ずれた第２方向である第２周波数信号を生成し、前記第２周波数信号を周波数逆変換して前記第２成分の画像信号に逆変換する第２変換処理と、
前記第１変換処理で得られた前記第１成分の画像信号と、前記第２変換処理で得られた前記第２成分の画像信号と、前記入力画像のデータに前記第１成分及び前記第２成分のほかに含まれる成分の画像信号とを合成する合成処理と
を実行させることを特徴とする電子透かし埋め込みプログラム。

【請求項4】

入力画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込みプログラムにおいて、
コンピュータに、
前記入力画像とは別の画像のデータから第１成分の画像信号と第２成分の画像信号とを分離する信号成分分離処理と、
前記信号成分分離処理で得られた前記第１成分の画像信号を周波数信号に変換し、その周波数信号を構成する複数の周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向を調整して、前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向が第１方向である第１周波数信号を生成し、前記第１周波数信号を周波数逆変換して前記第１成分の画像信号に逆変換する第１変換処理と、
前記信号成分分離処理で得られた前記第２成分の画像信号を周波数信号に変換し、その周波数信号を構成する複数の周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向を調整して、前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向が前記第１方向に対して前記電子透かしのデータ値に応じた側に所定角度ずれた第２方向である第２周波数信号を生成し、前記第２周波数信号を周波数逆変換して前記第２成分の画像信号に逆変換する第２変換処理と、
前記第１変換処理で得られた前記第１成分の画像信号と、前記第２変換処理で得られた前記第２成分の画像信号と、前記別の画像のデータに前記第１成分及び前記第２成分のほかに含まれる成分の画像信号とを合成し、得られた画像と、前記入力画像とを合成する合成処理と
を実行させることを特徴とする電子透かし埋め込みプログラム。

【請求項5】

入力画像に埋め込まれた電子透かしを検出する電子透かし検出装置において、
前記入力画像のデータから第１成分の画像信号と第２成分の画像信号とを分離する信号成分分離部と、
前記信号成分分離部で得られた前記第１成分の画像信号を周波数変換して第１周波数信号を得る第１周波数変換部と、
前記信号成分分離部で得られた前記第２成分の画像信号を周波数変換して第２周波数信号を得る第２周波数変換部と、
前記第１周波数変換部で得られた前記第１周波数信号を構成する複数の第１周波数成分と、前記第２周波数変換部で得られた前記第２周波数信号を構成する複数の第２周波数成分とについて、周波数空間内の座標が同じ第１周波数成分と第２周波数成分とのベクトル外積を計算するベクトル外積計算部と、
前記ベクトル外積計算部で計算されたベクトル外積の絶対値に基づいて、前記周波数空間内の座標のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の座標を選択し、選択した座標ごとに、前記ベクトル外積計算部で計算されたベクトル外積の正負に基づいて、前記電子透かしのデータ値を判定する判定部と
を備えることを特徴とする電子透かし検出装置。

【請求項6】

入力画像に埋め込まれた電子透かしを検出する電子透かし検出プログラムにおいて、
コンピュータに、
前記入力画像のデータから第１成分の画像信号と第２成分の画像信号とを分離する信号成分分離処理と、
前記信号成分分離処理で得られた前記第１成分の画像信号を周波数変換して第１周波数信号を得る第１周波数変換処理と、
前記信号成分分離処理で得られた前記第２成分の画像信号を周波数変換して第２周波数信号を得る第２周波数変換処理と、
前記第１周波数変換処理で得られた前記第１周波数信号を構成する複数の第１周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の第１周波数成分と、前記第２周波数変換処理で得られた前記第２周波数信号を構成する複数の第２周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の第２周波数成分とについて、周波数空間内の座標が同じ第１周波数成分と第２周波数成分とのベクトル外積を計算するベクトル外積計算処理と、
前記ベクトル外積計算処理で計算されたベクトル外積に基づいて、前記電子透かしのデータ値を判定する判定処理と
を実行させることを特徴とする電子透かし検出プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子透かし埋め込み装置及び電子透かし埋め込みプログラム及び電子透かし検出装置及び電子透かし検出プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

画像に電子透かしを埋め込む技術がある（例えば、特許文献１参照）。この技術では、以下の処理が行われる。
・電子透かしを埋め込む際、フーリエ変換した振幅成分データの特定座標にピークが発生するように周波数信号を変更する。
・電子透かしを検出する際、対象画像をフーリエ変換した周波数データからピーク点を求め、ピーク点の位相成分データと座標から元画像のピーク点との「ずれ」を求め、画像の「ずれ」を補正する。「ずれ」補正後の画像から電子透かしを検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−１７１３９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来技術には、以下の課題がある。
・ピーク点を示すための電子透かしの埋め込みとビット情報を示すための電子透かしの埋め込みという二重の埋め込みが必要である。そのため、電子透かしの埋め込み時に生じる画質劣化の度合が大きい。
・画像の「ずれ」補正、電子透かしの検出という二段階の処理が必要である。そのため、電子透かしの検出時の処理量が多い。また、画像の「ずれ」補正の処理に伴う画像劣化を原因として検出精度が低下する。

【0005】

本発明は、例えば、電子透かしの埋め込み時の画質劣化を抑制することを目的とする。また、本発明は、例えば、電子透かしの検出時の処理量を削減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一の態様に係る、入力画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み装置は、
複数の第１周波数成分で構成され前記電子透かしのデータ量に応じた数の第１周波数成分のベクトル方向が第１方向である第１周波数信号を周波数逆変換して第１成分の画像信号を得る第１変換部と、
複数の第２周波数成分で構成され前記電子透かしのデータ量に応じた数の第２周波数成分のベクトル方向が前記第１方向に対して前記電子透かしのデータ値に応じた側に所定角度ずれた第２方向である第２周波数信号を周波数逆変換して第２成分の画像信号を得る第２変換部と、
前記第１変換部で得られた前記第１成分の画像信号と、前記第２変換部で得られた前記第２成分の画像信号と、前記入力画像のデータに前記第１成分及び前記第２成分のほかに含まれる成分の画像信号とを合成する合成部とを備える。

【0007】

例えば、前記電子透かし埋め込み装置は、
前記入力画像のデータから前記第１成分の画像信号と前記第２成分の画像信号とを分離する信号成分分離部をさらに備え、
前記第１変換部は、前記信号成分分離部で得られた前記第１成分の画像信号を周波数信号に変換し、その周波数信号を構成する複数の周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向を調整して前記第１周波数信号を生成し、前記第１周波数信号を前記第１成分の画像信号に逆変換し、
前記第２変換部は、前記信号成分分離部で得られた前記第２成分の画像信号を周波数信号に変換し、その周波数信号を構成する複数の周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向を調整して前記第２周波数信号を生成し、前記第２周波数信号を前記第２成分の画像信号に逆変換する。

【0008】

或いは、前記電子透かし埋め込み装置は、
前記入力画像とは別の画像のデータから前記第１成分の画像信号と前記第２成分の画像信号とを分離する信号成分分離部をさらに備え、
前記第１変換部は、前記信号成分分離部で得られた前記第１成分の画像信号を周波数信号に変換し、その周波数信号を構成する複数の周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向を調整して前記第１周波数信号を生成し、前記第１周波数信号を前記第１成分の画像信号に逆変換し、
前記第２変換部は、前記信号成分分離部で得られた前記第２成分の画像信号を周波数信号に変換し、その周波数信号を構成する複数の周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の周波数成分のベクトル方向を調整して前記第２周波数信号を生成し、前記第２周波数信号を前記第２成分の画像信号に逆変換し、
前記合成部は、前記第１変換部で得られた前記第１成分の画像信号と、前記第２変換部で得られた前記第２成分の画像信号と、前記別の画像のデータに前記第１成分及び前記第２成分のほかに含まれる成分の画像信号とを合成し、得られた画像と、前記入力画像とを合成する。

【0009】

本発明の一の態様に係る、入力画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込みプログラムは、
コンピュータに、
複数の第１周波数成分で構成され前記電子透かしのデータ量に応じた数の第１周波数成分のベクトル方向が第１方向である第１周波数信号を周波数逆変換して第１成分の画像信号を得る第１変換処理と、
複数の第２周波数成分で構成され前記電子透かしのデータ量に応じた数の第２周波数成分のベクトル方向が前記第１方向に対して前記電子透かしのデータ値に応じた側に所定角度ずれた第２方向である第２周波数信号を周波数逆変換して第２成分の画像信号を得る第２変換処理と、
前記第１変換処理で得られた前記第１成分の画像信号と、前記第２変換処理で得られた前記第２成分の画像信号と、前記入力画像のデータに前記第１成分及び前記第２成分のほかに含まれる成分の画像信号とを合成する合成処理とを実行させる。

【0010】

本発明の一の態様に係る、入力画像に埋め込まれた電子透かしを検出する電子透かし検出装置は、
前記入力画像のデータから第１成分の画像信号と第２成分の画像信号とを分離する信号成分分離部と、
前記信号成分分離部で得られた前記第１成分の画像信号を周波数変換して第１周波数信号を得る第１周波数変換部と、
前記信号成分分離部で得られた前記第２成分の画像信号を周波数変換して第２周波数信号を得る第２周波数変換部と、
前記第１周波数変換部で得られた前記第１周波数信号を構成する複数の第１周波数成分と、前記第２周波数変換部で得られた前記第２周波数信号を構成する複数の第２周波数成分とについて、周波数空間内の座標が同じ第１周波数成分と第２周波数成分とのベクトル外積を計算するベクトル外積計算部と、
前記ベクトル外積計算部で計算されたベクトル外積の絶対値に基づいて、前記周波数空間内の座標のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の座標を選択し、選択した座標ごとに、前記ベクトル外積計算部で計算されたベクトル外積の正負に基づいて、前記電子透かしのデータ値を判定する判定部とを備える。

【0011】

本発明の一の態様に係る、入力画像に埋め込まれた電子透かしを検出する電子透かし検出プログラムは、
コンピュータに、
前記入力画像のデータから第１成分の画像信号と第２成分の画像信号とを分離する信号成分分離処理と、
前記信号成分分離処理で得られた前記第１成分の画像信号を周波数変換して第１周波数信号を得る第１周波数変換処理と、
前記信号成分分離処理で得られた前記第２成分の画像信号を周波数変換して第２周波数信号を得る第２周波数変換処理と、
前記第１周波数変換処理で得られた前記第１周波数信号を構成する複数の第１周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の第１周波数成分と、前記第２周波数変換処理で得られた前記第２周波数信号を構成する複数の第２周波数成分のうち前記電子透かしのデータ量に応じた数の第２周波数成分とについて、周波数空間内の座標が同じ第１周波数成分と第２周波数成分とのベクトル外積を計算するベクトル外積計算処理と、
前記ベクトル外積計算処理で計算されたベクトル外積に基づいて、前記電子透かしのデータ値を判定する判定処理とを実行させる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、電子透かしの埋め込み時の画質劣化を抑制することができる。また、本発明によれば、電子透かしの検出時の処理量を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施の形態１に係る電子透かし埋め込み装置の構成を示すブロック図。

【図2】実施の形態１に係る電子透かし埋め込み処理の一例を示す図。

【図3】実施の形態１に係る電子透かし検出装置の構成を示すブロック図。

【図4】実施の形態１に係る電子透かし検出処理の一例を示す図。

【図5】実施の形態２に係る電子透かし埋め込み装置の構成を示すブロック図。

【図6】本発明の実施の形態に係る電子透かし埋め込み装置及び電子透かし検出装置のハードウェア構成の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。

【0015】

実施の形態１．
まず、本実施の形態による電子透かしの埋め込みについて説明する。

【0016】

図１は、本実施の形態に係る電子透かし埋め込み装置１００の構成を示すブロック図である。図２は、電子透かし埋め込み装置１００が入力画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み処理の一例を示す図である。

【0017】

図１において、電子透かし埋め込み装置１００は、信号成分分離部１０１、第１変換部１１０、第２変換部１２０、合成部１３０を備える。

【0018】

信号成分分離部１０１には、入力画像のデータとして、静止画像のデータ、或いは、動画像のデータ（例えば、映像データの各フレーム）が外部から入力される。

【0019】

信号成分分離部１０１は、入力画像のデータからＵ成分の画像信号（画素信号）とＶ成分の画像信号（画素信号）とＹ成分の画像信号とを分離する。信号成分分離部１０１は、Ｕ成分の画像信号を第１変換部１１０に入力し、Ｖ成分の画像信号を第２変換部１２０に入力し、Ｙ成分の画像信号を合成部１３０に入力する。ここで、Ｙ成分は輝度信号、Ｕ成分は輝度信号と青色成分との差分（色差信号）、Ｖ成分は輝度信号と赤色成分との差分（色差信号）である。本実施の形態において、Ｕ成分は第１成分の例であり、Ｖ成分は第２成分の例であり、Ｙ成分は入力画像のデータに第１成分及び第２成分のほかに含まれる成分の例である。なお、Ｕ成分とＶ成分とを入れ替えても（即ち、Ｖ成分を第１成分、Ｕ成分を第２成分としても）、本実施の形態を適用することができる。また、ＹＵＶ形式以外の形式を使用しても、本実施の形態を適用することができる。例えば、ＲＧＢ形式を使用するのであれば、Ｒ成分とＧ成分とＢ成分とのうち、いずれか１つを第１成分、他のいずれか１つを第２成分とすればよい。ＹＵＶ形式以外の形式を使用する場合に、入力画像のデータに含まれる第１成分及び第２成分以外の成分が２つ以上あれば、合成部１３０には、これら２つ以上の成分の画像信号が入力されることになる。

【0020】

電子透かしのデータ量（例えば、透かしデータのビット数）が予め決まっている場合は不要であるが、決まっていない場合、第１変換部１１０には、電子透かしのデータ量の情報が外部から入力される。また、前述したように、第１変換部１１０には、信号成分分離部１０１からＵ成分の画像信号が入力される。

【0021】

第１変換部１１０は、複数の第１周波数成分で構成され電子透かしのデータ量に応じた数（例えば、透かしデータのビット数と同数）の第１周波数成分のベクトル方向が第１方向である第１周波数信号を周波数逆変換してＵ成分の画像信号を得る。後述するように、第１周波数信号は、信号成分分離部１０１から入力されたＵ成分の画像信号を基に生成される。即ち、第１変換部１１０は、信号成分分離部１０１から入力されたＵ成分の画像信号を、電子透かしのデータ量に合わせてベクトル調整を施したＵ成分の画像信号に変換する。

【0022】

第２変換部１２０には、電子透かしのデータ（透かしデータ）が外部から入力される。また、前述したように、第２変換部１２０には、信号成分分離部１０１からＶ成分の画像信号が入力される。

【0023】

第２変換部１２０は、複数の第２周波数成分で構成され電子透かしのデータ量に応じた数（例えば、透かしデータのビット数と同数）の第２周波数成分のベクトル方向が前述した第１方向に対して電子透かしのデータ値に応じた側（例えば、透かしデータのビット値が０であればプラス側、１であればマイナス側）に所定角度（例えば、９０度）ずれた第２方向である第２周波数信号を周波数逆変換してＶ成分の画像信号を得る。後述するように、第２周波数信号は、信号成分分離部１０１から入力されたＶ成分の画像信号を基に生成される。即ち、第２変換部１２０は、信号成分分離部１０１から入力されたＶ成分の画像信号を、電子透かしのデータ量及びデータ値に合わせてベクトル調整を施したＶ成分の画像信号に変換する。

【0024】

合成部１３０は、第１変換部１１０で得られたＵ成分の画像信号と、第２変換部１２０で得られたＶ成分の画像信号と、信号成分分離部１０１から入力されたＹ成分の画像信号とを合成して出力する。これにより、入力画像に電子透かしを埋め込んだ出力画像が得られる。

【0025】

以下では、第１変換部１１０の詳細について説明する。

【0026】

第１変換部１１０は、周波数変換部１０２、ベクトル調整部１０４、周波数逆変換部１０６を有する。

【0027】

周波数変換部１０２は、信号成分分離部１０１で得られたＵ成分の画像信号を周波数信号に変換する。例えば、図２に示すように、周波数変換部１０２は、二次元フーリエ変換を用いて、信号成分分離部１０１で得られたＵ成分の画像信号を二次元フーリエ係数に変換し、この二次元フーリエ係数を周波数信号として出力する。この場合、周波数信号は、周波数空間内の座標ごとに実部ｘ及び虚部ｙの２つの要素を周波数成分として持つ。各周波数成分は、これら２つの要素で構成されるベクトル（又は複素数ｘ＋ｙｉ）で表すことができる。

【0028】

ベクトル調整部１０４は、周波数変換部１０２で得られた周波数信号を構成する複数の周波数成分のうち、電子透かしのデータ量に応じた数（例えば、透かしデータのビット数と同数）の周波数成分のベクトル方向を調整して、前述した第１周波数信号を生成する。例えば、図２に示すように、ベクトル調整部１０４は、Ｕ成分の周波数空間内の特定座標に位置する周波数成分のベクトルについて、ベクトルの方向を予め設定した一定方向（即ち、第１方向）に揃えたベクトルＵ（ｘ_ｕ，ｙ_ｕ）を得る。特定座標は、透かしデータのビット数と同じ数だけ設定される。

【0029】

周波数逆変換部１０６は、ベクトル調整部１０４により生成された第１周波数信号をＵ成分の画像信号に逆変換する。例えば、周波数逆変換部１０６は、周波数変換部１０２と逆の二次元フーリエ変換により、Ｕ成分の周波数信号（即ち、第１周波数信号）を画像信号（画素信号）に戻す。

【0030】

以下では、第２変換部１２０の詳細について説明する。

【0031】

第２変換部１２０は、周波数変換部１０３、ベクトル調整部１０５、周波数逆変換部１０７を有する。

【0032】

周波数変換部１０３は、信号成分分離部１０１で得られたＶ成分の画像信号を周波数信号に変換する。例えば、図２に示すように、周波数変換部１０３は、周波数変換部１０２と同様の二次元フーリエ変換を用いて、信号成分分離部１０１で得られたＶ成分の画像信号を二次元フーリエ係数に変換し、この二次元フーリエ係数を周波数信号として出力する。

【0033】

ベクトル調整部１０５は、周波数変換部１０３で得られた周波数信号を構成する複数の周波数成分のうち、電子透かしのデータ量に応じた数（例えば、透かしデータのビット数と同数）の周波数成分のベクトル方向を調整して、前述した第２周波数信号を生成する。例えば、図２に示すように、ベクトル調整部１０５は、Ｖ成分の周波数空間内の特定座標と同一の座標に位置する周波数成分のベクトルについて、ベクトルの方向を一定方向（即ち、第２方向）に揃えたベクトルＶ_０（ｘ_ｖ０，ｙ_ｖ０）又はＶ_１（ｘ_ｖ１，ｙ_ｖ１）を得る。特定座標は、ベクトル調整部１０４で用いられた特定座標と同一である。揃える方向については、入力された透かしデータの各ビット値によって変わる。特定座標ごとに、その特定座標に対応するビット値が０の場合には、ベクトル調整部１０４で揃えられたＵ成分の周波数成分のベクトル方向に対して、右回りに９０度回転した方向にＶ成分の周波数成分のベクトル方向が揃えられる。その特定座標に対応するビット値が１の場合には、ベクトル調整部１０４で揃えられたＵ成分の周波数成分のベクトル方向に対して、左回りに９０度回転した方向にＶ成分の周波数成分のベクトル方向が揃えられる。

【0034】

本実施の形態の変形例（以下、第１変形例という）として、ベクトル調整部１０５は、予め設定した一定方向へベクトルを揃えるのではなく、特定座標に対応するビット値が０の場合には、周波数変換部１０２より得られた同一座標のＵ成分の周波数成分のベクトル方向に対して、右回りに９０度回転した方向にＶ成分の周波数成分のベクトル方向を揃え、また、その特定座標に対応するビット値が１の場合には、周波数変換部１０２より得られた同一座標のＵ成分の周波数成分のベクトル方向に対して、左回りに９０度回転した方向にＶ成分の周波数成分のベクトル方向を揃えるように構成することができる。その場合、ベクトル調整部１０４ではＵ成分の周波数成分のベクトル調整は行わないようにしても、同等の効果が得られる。つまり、この第１変形例では、ベクトル調整部１０４を省略することができる。この第１変形例において、周波数変換部１０２の出力は、ベクトル調整部１０４（ベクトル調整部１０４を省略する場合は周波数逆変換部１０６）だけでなく、ベクトル調整部１０５へも渡される。なお、第１変形例では、周波数変換部１０２から出力されるＵ成分の周波数成分のベクトル方向を見て、ベクトル調整部１０５が同一座標のＶ成分の周波数成分のベクトル方向を補正するが、さらなる変形例（以下、第２変形例という）として、周波数変換部１０３から出力されるＶ成分の周波数成分のベクトル方向を見て、ベクトル調整部１０４が同一座標のＵ成分のベクトル方向を補正するように構成することができる。この場合は、ベクトル調整部１０５でＶ成分の周波数成分のベクトル調整を行わないようにしてもよいし、ベクトル調整部１０５を省略してもよい。この第２変形例において、周波数変換部１０３の出力は、ベクトル調整部１０５（ベクトル調整部１０５を省略する場合は周波数逆変換部１０７）だけでなく、ベクトル調整部１０４へも渡される。

【0035】

周波数逆変換部１０７は、ベクトル調整部１０５により生成された第２周波数信号をＶ成分の画像信号に逆変換する。例えば、周波数逆変換部１０７は、周波数変換部１０３と逆の二次元フーリエ変換により、Ｖ成分の周波数信号（即ち、第２周波数信号）を画像信号（画素信号）に戻す。

【0036】

以下では、合成部１３０の詳細について説明する。

【0037】

合成部１３０は、信号成分合成部１０８を有する。

【0038】

信号成分合成部１０８は、周波数逆変換部１０６から出力されるＵ成分の画像信号と、周波数逆変換部１０７から出力されるＶ成分の画像信号と、信号成分分離部１０１から入力されたＹ成分の画像信号とを合成して出力画像を得る。

【0039】

以上説明したように、本実施の形態では、電子透かし埋め込み装置１００が、以下の方法により画像に電子透かしを埋め込む。
・元画像（若しくは映像フレーム）内の２つの信号成分（例えば、Ｕ成分とＶ成分）を各々周波数変換（フーリエ変換等）した信号について、周波数空間内の特定座標において、第１成分のベクトル（周波数成分の実部と虚部とをそれぞれ要素に持つ二次元ベクトル）と第２成分のベクトルとが直交するように係数を変更する（例えば、図２参照）。
・値が１のビットを埋め込む場合は、二次元平面上で第１成分のベクトルが第２成分のベクトルに対して左回りに９０度回転、値が０のビットを埋め込む場合は、右回りに９０度回転するように設定する。なお、ビットの値（０又は１）とベクトルの回転方向（右又は左）との対応関係は逆でもよい。また、ベクトルの回転角度は９０度でなくてもよい。ただし、ベクトルの回転角度が９０度に近いほど、同座標における第１成分のベクトルと第２成分のベクトルとの外積が大きくなる。即ち、同座標における第１成分のベクトルと第２成分のベクトルとのなす平行四辺形（回転角度が９０度の場合は四角形）の面積が大きくなる。よって、電子透かしの検出時に、当該座標にピークが発生する確度が上がる。

【0040】

上記の方法により、従来技術のような、ピーク点を示すための電子透かしの埋め込みとビット情報を示すための電子透かしの埋め込みという二重の埋め込みが不要となる。即ち、ビット情報を示すための電子透かしとは独立した、画像補正に必要なピーク点を示すための電子透かしの埋め込みを回避できる。したがって、本実施の形態によれば、電子透かしの埋め込み時の画質劣化を抑制することができる。

【0041】

次に、本実施の形態による電子透かしの検出について説明する。

【0042】

図３は、本実施の形態に係る電子透かし検出装置２００の構成を示すブロック図である。図４は、電子透かし検出装置２００が入力画像に埋め込まれた電子透かしを検出する電子透かし検出処理の一例を示す図である。

【0043】

図３において、電子透かし検出装置２００は、信号成分分離部２０１、第１周波数変換部２０２、第２周波数変換部２０３、ベクトル外積計算部２０４、判定部２１０を備える。

【0044】

信号成分分離部２０１には、入力画像のデータとして、電子透かし埋め込み装置１００で得られた出力画像のデータが外部から入力される。

【0045】

信号成分分離部２０１は、入力画像のデータからＵ成分の画像信号（画素信号）とＶ成分の画像信号（画素信号）とを分離する。電子透かし埋め込み装置１００の信号成分分離部１０１とは異なり、Ｙ成分の画像信号を分離する必要はない。信号成分分離部２０１は、Ｕ成分の画像信号を第１周波数変換部２０２に入力し、Ｖ成分の画像信号を第２周波数変換部２０３に入力する。

【0046】

第１周波数変換部２０２は、信号成分分離部２０１で得られたＵ成分の画像信号を周波数変換して第１周波数信号を得る。

【0047】

第２周波数変換部２０３は、信号成分分離部２０１で得られたＶ成分の画像信号を周波数変換して第２周波数信号を得る。

【0048】

ベクトル外積計算部２０４は、第１周波数変換部２０２で得られた第１周波数信号を構成する複数の第１周波数成分と、第２周波数変換部２０３で得られた第２周波数信号を構成する複数の第２周波数成分とについて、周波数空間内の座標が同じ第１周波数成分と第２周波数成分とのベクトル外積を計算する。例えば、図４に示すように、ベクトル外積計算部２０４は、第１周波数変換部２０２の出力である第１周波数信号と第２周波数変換部２０３の出力である第２周波数信号とにおいて、互いの座標が同一な周波数成分のベクトル同士の外積（二次元ベクトルを三次元ベクトルにマッピングした（ｘ，ｙ成分はそのままでｚ成分を０にする）ものの外積）を計算し、そのｚ成分を当該座標での計算結果（ベクトル外積データ）とする。

【0049】

判定部２１０は、ベクトル外積計算部２０４で計算されたベクトル外積の絶対値に基づいて、周波数空間内の座標（例えば、全ての座標）のうち、電子透かしのデータ量に応じた数（例えば、透かしデータのビット数と同数）の座標（前述した特定座標に相当）を選択する。判定部２１０は、選択した座標ごとに、ベクトル外積計算部２０４で計算されたベクトル外積の正負に基づいて、電子透かしのデータ値（例えば、透かしデータのビット値）を判定する。

【0050】

以下では、判定部２１０の詳細について説明する。

【0051】

判定部２１０は、ピーク抽出部２０５、ビット判定部２０６を有する。

【0052】

ピーク抽出部２０５は、ベクトル外積計算部２０４の出力であるベクトル外積データの座標空間内において、絶対値がピークとなる座標（埋め込みビット数分のピーク座標）を抽出する。ピーク抽出部２０５は、その手段として、例えば、電子透かし埋め込み装置１００で設定された複数の特定座標に対して、適宜、ベクトルの拡大及び縮小、予め設定された角度ずつの回転の処理を行いながら、座標値の絶対値合計を計算し、それが最大になる位置を算出する。これにより、入力画像が拡大又は縮小されたり、回転されたりしていても、電子透かしを検出することが可能となる。なお、入力画像が平行移動されていても影響はないため、ベクトルの平行移動の処理は不要である。

【0053】

ビット判定部２０６は、ピーク抽出部２０５で得られたピーク座標の各々に対して、ベクトル外積データの座標値の正負を見て、正であればビットの値が１、負であればビットの値が０であると判定する。ビット判定部２０６は、全てのピーク座標のビット判定結果を集めて、電子透かしの検出データとして出力する。

【0054】

以上説明したように、本実施の形態では、電子透かし検出装置２００が、以下の方法により画像から電子透かしを検出する。
・検出対象画像（若しくは映像フレーム）の２つの信号成分（例えば、Ｕ成分とＶ成分）を各々周波数変換（フーリエ変換等）した信号において、同一座標同士の第１成分のベクトルと第２成分のベクトルとの外積（のｚ成分、即ち「外積値」）を計算し、ベクトル外積データを得る（例えば、図４参照）。
・互いのベクトルのなす角が９０度に近くなるほど、外積値（の絶対値）は大きくなる。また、第１成分のベクトルに対し、第２成分のベクトルが左回りなら外積値は正となり、右回りなら負になる。この性質を利用して、ベクトル外積データの絶対値がピークとなる座標を抽出し、絶対値ピーク座標において、外積値の正負よりビット値が０か１かを判定する。

【0055】

上記の方法により、従来技術のような、画像の「ずれ」補正、電子透かしの検出という二段階の処理が不要となる。即ち、電子透かしの検出の前処理として画像の「ずれ」補正の処理が不要で、画像の周波数変換データから直接電子透かしの検出が可能となる。したがって、本実施の形態によれば、電子透かしの検出時の処理量を削減することができる（処理が高速化される）。また、画像の「ずれ」補正の処理に伴う画像劣化を原因とした検出精度の低下を防ぐことができる。

【0056】

実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。

【0057】

実施の形態１による電子透かしの埋め込みでは、入力画像のデータを基にして周波数ベクトルを調整するが、本実施の形態による電子透かしの埋め込みでは、予め生成された画像を基にして周波数ベクトルを調整することで入力画像とは独立した電子透かし信号を生成し、その信号を入力画像に重畳する。

【0058】

以下、本実施の形態による電子透かしの埋め込みについて説明する。

【0059】

図５は、本実施の形態に係る電子透かし埋め込み装置１００ａの構成を示すブロック図である。

【0060】

図５において、電子透かし埋め込み装置１００ａは、実施の形態１に係る電子透かし埋め込み装置１００と同様の信号成分分離部１０１、第１変換部１１０、第２変換部１２０のほか、合成部１３０ａ、画像生成部１４０を備える。

【0061】

画像生成部１４０は、入力画像とは別の画像のデータを生成する。この別の画像は、任意の画像でよい。好適な画像の一例としては、全画素値が均一の画像（即ち、全ての画素でＵ成分が同一、Ｖ成分が同一、Ｙ成分が０となる画像）が挙げられる。

【0062】

信号成分分離部１０１には、入力画像とは別の画像のデータが画像生成部１４０から入力される。

【0063】

信号成分分離部１０１は、入力画像とは別の画像のデータからＵ成分の画像信号（画素信号）とＶ成分の画像信号（画素信号）とＹ成分の画像信号とを分離する。信号成分分離部１０１は、実施の形態１と同様に、Ｕ成分の画像信号を第１変換部１１０に入力し、Ｖ成分の画像信号を第２変換部１２０に入力し、Ｙ成分の画像信号を合成部１３０ａに入力する。

【0064】

第１変換部１１０及び第２変換部１２０の動作については、実施の形態１のものと同様である。

【0065】

合成部１３０ａは、第１変換部１１０で得られたＵ成分の画像信号と、第２変換部１２０で得られたＶ成分の画像信号と、信号成分分離部１０１から入力されたＹ成分の画像信号とを合成する。そして、合成部１３０ａは、得られた画像と、入力画像とを合成して出力する。これにより、入力画像に電子透かしを埋め込んだ出力画像が得られる。

【0066】

以下では、合成部１３０ａの詳細について説明する。

【0067】

合成部１３０ａは、信号成分合成部１０８、画像重畳部１０９を有する。

【0068】

信号成分合成部１０８は、実施の形態１と同様に、周波数逆変換部１０６から出力されるＵ成分の画像信号と、周波数逆変換部１０７から出力されるＶ成分の画像信号と、信号成分分離部１０１から入力されたＹ成分の画像信号とを合成する。これにより、画像生成部１４０により生成された画像（即ち、入力画像とは別の画像）に電子透かしを埋め込んだ画像が得られる。信号成分合成部１０８は、得られた画像を画像重畳部１０９に対して出力する。

【0069】

画像重畳部１０９は、入力画像のデータに対して、信号成分合成部１０８から出力された画像のデータを重畳し（即ち、画素値加算を行い）、出力画像を生成する。

【0070】

本実施の形態では、実施の形態１と同様の効果が得られる。さらに、例えば、入力画像が電子透かし埋め込み装置１００ａに入力される前に、これとは別の画像に予め電子透かしを埋め込んでおき、入力画像が入力されると、即座に画像重畳部１０９で出力画像を生成するということもできる。そのため、電子透かしの埋め込み時の処理を高速化できる。

【0071】

なお、信号成分合成部１０８は、合成した画像の信号を増幅してから、当該画像を画像重畳部１０９に対して出力してもよい。そのようにすることで、電子透かしの検出精度を高めることができる。

【0072】

また、画像重畳部１０９は、信号成分合成部１０８から出力された画像と、入力画像とを画素ごとに比較し、対応する画素間でＵ成分、Ｖ成分又はＹ成分の差分が閾値を超えている場合に、差分が閾値を超えないように補正処理を行ってもよい。そのようにすることで、画像劣化を抑えることができる。

【0073】

また、信号成分分離部１０１には、入力画像とは別の画像のデータが外部から入力されてもよい。その場合、画像生成部１４０は省略することができる。

【0074】

図６は、本発明の実施の形態に係る電子透かし埋め込み装置１００，１００ａ及び電子透かし検出装置２００のハードウェア構成の一例を示す図である。

【0075】

図６において、電子透かし埋め込み装置１００，１００ａ及び電子透かし検出装置２００は、それぞれコンピュータであり、出力装置９１０、入力装置９２０、記憶装置９３０、処理装置９４０といったハードウェアを備える。ハードウェアは、電子透かし埋め込み装置１００，１００ａ及び電子透かし検出装置２００の各部（本発明の実施の形態の説明において「部」として説明するもの）によって利用される。

【0076】

出力装置９１０は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ・Ｃｒｙｓｔａｌ・Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示装置、プリンタ、通信モジュール（通信回路等）である。出力装置９１０は、本発明の実施の形態の説明において「部」として説明するものによってデータ、情報、信号の出力（送信）のために利用される。

【0077】

入力装置９２０は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、通信モジュール（通信回路等）である。入力装置９２０は、本発明の実施の形態の説明において「部」として説明するものによってデータ、情報、信号の入力（受信）のために利用される。

【0078】

記憶装置９３０は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ・Ｄｉｓｋ・Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ・Ｓｔａｔｅ・Ｄｒｉｖｅ）である。記憶装置９３０には、プログラム９３１、ファイル９３２が記憶される。プログラム９３１には、本発明の実施の形態の説明において「部」として説明するものの処理（機能）を実行するプログラムが含まれる。ファイル９３２には、本発明の実施の形態の説明において「部」として説明するものによって演算、加工、読み取り、書き込み、利用、入力、出力等が行われるデータ、情報、信号（値）等が含まれる。

【0079】

処理装置９４０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）である。処理装置９４０は、バス等を介して他のハードウェアデバイスと接続され、それらのハードウェアデバイスを制御する。処理装置９４０は、記憶装置９３０からプログラム９３１を読み出し、プログラム９３１を実行する。処理装置９４０は、本発明の実施の形態の説明において「部」として説明するものによって演算、加工、読み取り、書き込み、利用、入力、出力等を行うために利用される。

【0080】

本発明の実施の形態の説明において「部」として説明するものは、「部」を「回路」、「装置」、「機器」に読み替えたものであってもよい。また、本発明の実施の形態の説明において「部」として説明するものは、「部」を「工程」、「手順」、「処理」に読み替えたものであってもよい。即ち、本発明の実施の形態の説明において「部」として説明するものは、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアは、プログラム９３１として、記憶装置９３０に記憶される。プログラム９３１は、本発明の実施の形態の説明において「部」として説明するものとしてコンピュータを機能させるものである。或いは、プログラム９３１は、本発明の実施の形態の説明において「部」として説明するものの処理をコンピュータに実行させるものである。

【0081】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、いくつかを組み合わせて実施しても構わない。或いは、これらの実施の形態のうち、いずれか１つ又はいくつかを部分的に実施しても構わない。例えば、これらの実施の形態の説明において「部」として説明するもののうち、いずれか１つのみを採用してもよいし、いくつかの任意の組み合わせを採用してもよい。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0082】

１００ 電子透かし埋め込み装置、１００ａ 電子透かし埋め込み装置、１０１ 信号成分分離部、１０２ 周波数変換部、１０３ 周波数変換部、１０４ ベクトル調整部、１０５ ベクトル調整部、１０６ 周波数逆変換部、１０７ 周波数逆変換部、１０８ 信号成分合成部、１０９ 画像重畳部、１１０ 第１変換部、１２０ 第２変換部、１３０ 合成部、１３０ａ 合成部、１４０ 画像生成部、２００ 電子透かし検出装置、２０１ 信号成分分離部、２０２ 第１周波数変換部、２０３ 第２周波数変換部、２０４ ベクトル外積計算部、２０５ ピーク抽出部、２０６ ビット判定部、２１０ 判定部、９１０ 出力装置、９２０ 入力装置、９３０ 記憶装置、９３１ プログラム、９３２ ファイル、９４０ 処理装置。

【要約】

【課題】電子透かしの埋め込み時の画質劣化を抑制する。
【解決手段】電子透かし埋め込み装置１００は、元画像（若しくは映像フレーム）内の２つの信号成分（例えば、Ｕ成分とＶ成分）を各々周波数変換（フーリエ変換等）した信号について、周波数空間内の特定座標において、第１成分のベクトル（周波数成分の実部と虚部とをそれぞれ要素に持つ二次元ベクトル）と第２成分のベクトルとが直交するように係数を変更する。値が１のビットを埋め込む場合は、二次元平面上で第１成分のベクトルが第２成分のベクトルに対して左回りに９０度回転、値が０のビットを埋め込む場合は、右回りに９０度回転するように設定する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】