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JP2001275115A - 電子すかしデータ挿入装置および検出装置 - Google Patents

電子すかしデータ挿入装置および検出装置

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Publication number
JP2001275115A
JP2001275115A JP2000082211A JP2000082211A JP2001275115A JP 2001275115 A JP2001275115 A JP 2001275115A JP 2000082211 A JP2000082211 A JP 2000082211A JP 2000082211 A JP2000082211 A JP 2000082211A JP 2001275115 A JP2001275115 A JP 2001275115A
Authority
JP
Japan
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watermark data
electronic watermark
data
image
electronic
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000082211A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuyuki Tanaka
信行 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Priority to EP20010107208 priority patent/EP1136946A3/en
Priority to KR20010015295A priority patent/KR100553469B1/ko
Priority to US09/815,849 priority patent/US7159117B2/en
Publication of JP2001275115A publication Critical patent/JP2001275115A/ja
Priority to KR1020040020651A priority patent/KR20040034644A/ko
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素な構成でできるだけ画質を劣化させるこ
となく電子すかしデータの挿入および検出を行うことが
できる電子すかしデータ挿入装置および検出装置を提供
する。 【解決手段】 電子すかしデータ挿入装置の電子すかし
データ挿入器３４に画素ブロックごとにあらかじめ挿入
すべき電子すかしデータを指定する挿入情報を記憶さ
せ、この挿入情報に基づいて電子すかしデータテーブル
４２から指定された電子すかしデータを各画素ブロック
に挿入する。電子すかしデータ検出装置は、電子すかし
データ抽出器６６により、各画素ブロックごとに挿入さ
れた電子すかしデータに依存して突出する周波数領域の
画像データを抽出させ、電子すかしデータ検出器７０に
より統計的類似度を算出する。これを電子すかしデータ
加算器７１により一定時間だけ累積加算し、一定時間経
過後あるいはあらかじめ決められた閾値を超えたときに
リセットされる累積加算結果が、この閾値を超えたとき
電子すかしデータが検出されたと判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子すかしデータ挿
入装置および電子すかしデータ検出装置に係わり、詳細
には画像等のデジタルデータに識別可能な付加情報を埋
め込む電子すかしデータ挿入装置および電子すかしデー
タ検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の情報処理技術や通信技術の進歩に
ともない、インターネットや、デジタル・ビデオ・ディ
スク（Digital Video Disk：ＤＶＤ）、デジタル放送と
いったマルチメディア情報としての画像や音声等の各種
情報が、デジタルデータとして取得できるようになっ
た。デジタルデータは、データを劣化させずに複製や編
集が可能であり、特にデジタル化された画像データを違
法に複製する行為が問題となっている。
【０００３】このような違法な複製を防止する技術の１
つとして、デジタルデータ暗号化技術がある。このデジ
タルデータ暗号化技術によれば、暗号化されたデジタル
画像データは、正当な暗号解読キーを備える再生システ
ムにおいてのみ再生可能となる。しかし、ひとたび暗号
を解読されてしまうと、それ以降に行われる違法な複製
を防止することができないといった欠点がある。
【０００４】これに対して、デジタルデータの違法な複
製を防止するための他の技術としてこのような欠点を有
しない電子すかしデータを用いる技術がある。この技術
は、デジタル画像データそのものに電子すかしデータと
しての特殊な情報を埋め込むことによって、デジタル画
像データの不正な使用、および複製を防止することを目
的とする。
【０００５】このようなデジタルデータである画像デー
タに挿入される電子すかしデータとしては、可視な電子
すかしデータと不可視な電子すかしデータの２種類があ
る。
【０００６】可視な電子すかしデータは、画像に対して
挿入される特殊な文字や記号、その他のデータであっ
て、電子すかしデータが合成された画像を見た者が視覚
的に感知できるものである。したがって、合成された画
像については画質の劣化を招く一方で、合成画像の使用
者に対して、違法な複製等、不正な流用の防止を視覚的
に訴える効果がある。
【０００７】このような可視な電子すかしデータをデジ
タルデータに埋め込む技術については、例えば特開平８
−２４１４０３号公報「画像の色変化のないディジタル
・ウォーターマーキング」に開示されている。この特開
平８−２４１４０３号公報に開示されている技術を適用
した電子すかしデータ挿入装置は、電子すかし画像が現
れる箇所で原画像の色度が変化するのを防止するため、
原画像に対して可視な電子すかしデータを合成する際、
画素ごとに検査して電子すかしデータの不透明な部分に
対応する画素の輝度のみを変化させ、一方で色成分を変
化させないようにする。画素の輝度成分を変化させるた
めのスケーリング値は、例えば色成分、乱数、電子すか
しデータの画素の値によって決定される。
【０００８】このような可視な電子すかしデータに対し
て、不可視な電子すかしデータは、例えば著作者の識別
情報等の特殊なデータであって、可視な電子すかしデー
タと比較すると、原画像に挿入される点で共通するが、
原画像の画質を劣化させないように挿入される点で異な
る。すなわち、原画像に挿入された不可視な電子すかし
データは、合成された画像に関し、挿入された電子すか
しデータを視覚的に感知することができない。
【０００９】これにより、電子すかしデータとして著作
者の識別を可能とする特殊な情報を埋め込むことによっ
て、違法な複製が行われた後でも、挿入された電子すか
しデータを検出することで原画像の著作者を特定するこ
とが可能となる。また、複製の不許可を示す複製不可情
報、若しくは複製の禁止を示す複製禁止情報を原画像に
埋め込むことによって、再生装置内で複製不可情報を検
出し、使用者に複製が許可されていない画像データであ
ることを通知したり、あるいは複製防止機構を動作させ
てビデオ・テープ・レコーダ（Video Tape Recorder：
ＶＴＲ）等への複製を制限することが可能となる。
【００１０】このような不可視な電子すかしデータをデ
ジタル画像であるデジタルデータに埋め込む技術につい
ては、種々提案されている。第１の従来技術として、例
えば原画像の画質への影響が少ない画素データの最下位
ビット（Least SignificantBit：以下、ＬＳＢと略
す。）に埋め込むものがある。しかしながら、第１の従
来技術により電子すかしデータが挿入された合成画像か
らは、元の画像データの画質を劣化させることなく、電
子すかしデータのみを取り除くことが容易であるという
欠点があった。例えば、低域通過フィルタを用いること
により、画素データのＬＳＢにあたる情報を失わせるこ
とができる。
【００１１】また一般に、カラー静止画像データやカラ
ー動画像データを圧縮符号化するための国際標準符号化
方式であるＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Gro
up）やＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）等で
行われる画像圧縮処理は、このような画質に与える影響
の少ない部分の情報量を落とすことにより、画像データ
としてのデータ量の削減を図っている。したがって、Ｌ
ＳＢに電子すかしデータが埋め込まれた画像データに対
して画像圧縮処理を行うことは、この部分に埋め込まれ
た電子すかしデータが失われることを意味し、電子すか
しデータの再検出が困難になる場合があるという欠点が
ある。
【００１２】これに対して、第２の従来技術として例え
ば特開平６−３１５１３１号公報「情報埋め込み装置と
再生装置」には、原画像データの連続するフレームの画
像の相関を利用して再生時に周辺の領域で置き換えても
画像を劣化させない領域を検出し、この領域に不可視な
電子すかしデータを挿入することによって、再生側でそ
の検出を容易化した技術が開示されている。
【００１３】図１１は、このような第２の従来技術を適
用した電子すかしデータ挿入および検出装置からなる画
像データ処理システムの構成の概要を表わしたものであ
る。この画像データ処理システムは、画像データ１０に
所定の不可視な電子すかしデータを挿入する電子すかし
データ挿入装置１１と、この電子すかしデータ挿入装置
１１によって挿入された不可視な電子すかしデータを含
む合成画像を再生する電子すかしデータ検出装置１２と
を有している。電子すかしデータ挿入装置１１によって
電子すかしデータが挿入された合成画像データは、磁気
テープ等の記録メディアに記録される。電子すかしデー
タ検出装置１２はこの記録メディアに記録された画像デ
ータを再生するが、その際、画像データに挿入された電
子すかしデータを検出する。
【００１４】電子すかしデータ挿入装置１１に入力され
た画像データ１０は、バッファ１３でバッファリングさ
れる。検出装置１４は、バッファ１３にバッファリング
された画像データから連続するフレームの相関を検出
し、その検出信号を制御装置１５に供給する。検出装置
１４は、例えばフレームが連続する同一静止画の２番目
のフレームを検出する。制御装置１５は、検出されたフ
レーム内のレベル変換対象領域を決定し、バッファ１３
にバッファリングされた画像データに対して、変換装置
１６によりレベル変換を行って電子すかしデータを埋め
込むとともに、どのフレームのどの領域に対してレベル
変換を行ったかを示す変換情報１７を出力する。変換装
置１６によってレベル変換が行われて電子すかしデータ
が埋め込まれた画像データは、記録処理装置１８により
磁気テープ等に記録される。
【００１５】電子すかしデータ検出装置１２は、再生処
理装置１９により、電子すかしデータが挿入された合成
画像データが記録された磁気テープ等から画像データを
再生するとともに、その復号時に信号欠落部分を検出す
る。また、電子すかしデータ検出装置１２の制御装置２
０は、電子すかしデータ挿入装置１１の制御装置１５か
ら出力された変換情報１７を変換情報２１として磁気テ
ープの入手ルートとは別の正規のルートで取得すると、
変換情報２１により示される電子すかしデータが埋め込
まれた領域と信号欠落部分として検出された領域とがフ
レーム間補正されるように補正装置２２を制御すること
によって、再生画像データ２３を得る。このように電子
すかしデータを挿入することで、電子すかしデータをＬ
ＳＢに挿入する場合と比較して、再生側で電子すかしデ
ータの検出を容易にする。
【００１６】しかしながら第２の従来技術では、全ての
フレームに電子すかしデータが埋め込まれないため、電
子すかしデータが埋め込まれていないフレームについて
は違法な複製を防止することはできない。また、連続す
るフレームが静止画であって連続するフレームに変化が
無いことを前提にしているため、例えば動きの激しい動
画の連続するフレーム間で相関が低くなるような場合に
は、電子すかしデータを埋め込む領域を特定できず、電
子すかしデータを埋め込むことができない場合があると
いう欠点がある。
【００１７】この他に不可視な電子すかしデータの埋め
込みに関する技術である第３の従来技術として、例えば
特開平５−３０４６６号公報「映像信号記録装置および
信号記録媒体」には、電子すかしデータ挿入装置側で映
像信号を周波数変換し、周波数変換後の映像信号の周波
数帯域よりも低い周波数信号を有する電子すかしデータ
としての識別情報を埋め込むようにした技術が開示され
ている。電子すかしデータ検出装置では、広域通過フィ
ルタを用いて元の映像信号を取り出し、低域通過フィル
タを用いて埋め込まれている識別情報を取り出す。
【００１８】この第３の従来技術では、画像圧縮処理が
行われても挿入された電子すかしデータは失われず、ま
た任意のフレームについて電子すかしデータを挿入でき
るが、画像データの周波数変換後の周波数領域よりも低
い部分に電子すかしデータを埋め込むため、広域通過フ
ィルタを用いて電子すかしデータを除去することが容易
に可能であるという欠点がある。
【００１９】また例えば画像データを周波数変換し、周
波数変換後の画像データの周波数成分の大きい領域に電
子すかしデータを埋め込む第４の従来技術が提案されて
いる（日経エレクトロニクス １９９６．４．２２（ｎ
ｏ．６６０）１３ページ参照）。この第４の従来技術を
適用した電子すかしデータ挿入装置は、原画像データの
周波数成分に対して電子すかしデータを埋め込むことに
より、画像圧縮処理やフィルタリング等の画像処理にお
いて、画質に影響を与えない部分に挿入された電子すか
しデータが失われることはない。さらに、電子すかしデ
ータとして正規分布にしたがう乱数を採用することによ
り、例えば複数の電子すかしデータを埋め込むような場
合においても電子すかしデータ同士の干渉を防ぐことが
できる。このため、画像データ全体に大きな影響を及ぼ
すことなく、電子すかしデータのみを破壊するといった
不正行為を困難なものとしている。
【００２０】すなわち、この電子すかしデータ挿入装置
は、原画像を直交変換の１つとしての離散コサイン変換
（Discrete Cosine Transform：以下、ＤＣＴと略
す。）により周波数成分に変換し、正規分布にしたがう
乱数として算出された電子すかしデータを埋め込み、こ
れを逆ＤＣＴ（Inverse DCT：以下、ＩＤＣＴと略
す。）を行って合成画像を得るものである。より具体的
には、原画像データをＤＣＴにより変換した周波数領域
で高い値を示すデータをｎ個選択し、それぞれｆ
（１）、ｆ（２）、・・・、ｆ（ｎ）とする。さらに、
電子すかしデータｗ（１）、ｗ（２）、・・・、ｗ
（ｎ）を平均０分散１である正規分布より選択し、各ｉ
（ただし、ｉ＝１，２，…，ｎ）について、次の（１）
式を計算する。
【００２１】 Ｆ（ｉ）＝ｆ（ｉ）＋α｜ｆ（ｉ）｜×ｗ（ｉ） …（１）
【００２２】ここで、αはスケーリングファクタであ
る。最後に各ｉについて得られる周波数成分としてｆ
（ｉ）をＦ（ｉ）に置き換え、これを電子すかしデータ
の埋め込まれた合成画像の周波数成分とし、ＩＤＣＴに
よって合成画像を得る。
【００２３】このようにして埋め込まれた電子すかしデ
ータを検出する電子すかしデータ検出装置は、原画像デ
ータおよび電子すかしデータ候補ｗ（ｉ）を既知データ
として次にようにして検出する。すなわち、電子すかし
データが挿入された合成画像データをＤＣＴにより周波
数成分に変換し、周波数領域において、電子すかしデー
タを埋め込んだｆ（１）、ｆ（２）、・・・、ｆ（ｎ）
に対応する要素の値をＦ（１）、Ｆ（２）、・・・、Ｆ
（ｎ）とする。次に、ｆ（ｉ）およびＦ（ｉ）から、電
子すかしデータＷ（ｉ）を次の（２）式にしたがって抽
出する。
【００２４】 Ｗ（ｉ）＝（Ｆ（ｉ）−ｆ（ｉ））／ｆ（ｉ） …（２）
【００２５】次に、ベクトルの内積を利用して、既知デ
ータである電子すかしデータ候補ｗ（ｉ）と、（２）式
にしたがって抽出した電子すかしデータＷ（ｉ）との統
計的類似度Ｃを次の（３）〜（５）式にしたがって算出
する。
【００２６】 Ｗ＝（Ｗ（１），Ｗ（２），…，Ｗ（ｎ）） …（３） ｗ＝（ｗ（１），ｗ（２），…，ｗ（ｎ）） …（４） Ｃ＝Ｗ×ｗ／（ＷＤ×ｗＤ） …（５）
【００２７】ここでＷＤをベクトルＷの絶対値、ｗＤを
ベクトルｗの絶対値としている。この結果、（５）式で
算出された統計的類似度Ｃが、ある特定の値以上である
場合には、上述した電子すかしデータ候補が合成画像デ
ータに埋め込まれていると判定する。
【００２８】この第４の従来技術における原画像データ
を所有している著作者等は、原画像データに対して電子
すかしデータを埋め込んだ合成画像データを作成してお
けば、違法な複製と思われるデジタル画像データに対し
て上述したように電子すかしデータを検出することによ
って、その違法性の判断を有効に行うことができる。
【００２９】一方、第４の従来技術において電子すかし
データの検出には原画像データおよび電子すかしデータ
候補ｗ（ｉ）が必要であることから、原画像を所有して
いる著作者が違法な複製と思われる画像データに対して
電子すかしデータの検出処理を行って違法性の判定を行
う場合には有効であるが、一般ユーザは原画像データが
無いために上述したような電子すかしデータの検出処理
を行うことができない。
【００３０】第５の従来技術では、第４の従来技術を改
良して、一般ユーザであっても既に埋め込まれた電子す
かしデータを検出することができるＭＰＥＧシステムに
おける電子すかしデータ挿入および検出装置に関するも
のである。
【００３１】この第５の従来技術におけるＭＰＥＧシス
テムにおける電子すかしデータ挿入および検出装置は、
原画像を８×８画素ブロックに分割し、このブロックを
処理単位として、電子すかしデータの埋め込みおよび検
出を行う。電子すかしデータ挿入装置は、ＭＰＥＧ符号
化処理におけるＤＣＴ処理後の周波数領域でＡＣ成分の
周波数成分の低いものから順に、ｆ（１）、ｆ（２）、
…、ｆ（ｎ）とし、電子すかしデータｗ（１）、ｗ
（２）、…、ｗ（ｎ）を平均０分散１である正規分布よ
り選ぶ。次に、各ｉについて、次の（６）式を計算す
る。
【００３２】 Ｆ（ｉ）＝ｆ（ｉ）＋α×ａｖｇ（ｆ（ｉ））×ｗ（ｉ） …（６）
【００３３】ここで、ａｖｇ（ｆ（ｉ））はｆ（ｉ）の
近傍３点、例えば、ｆ（ｉ−１）、ｆ（ｉ）、ｆ（ｉ＋
１）の絶対値の平均を取った部分平均である。その後、
各ｉについて得られる周波数成分としてｆ（ｉ）をＦ
（ｉ）に置き換えた周波数領域における合成画像データ
に対して、ＭＰＥＧ符号化処理の後続処理を行う。
【００３４】このようにして埋め込まれた電子すかしデ
ータを検出する電子すかしデータ検出装置は、電子すか
しデータ候補ｗ（ｉ）を既知データとして次のようにし
て検出する。原画像データは検出の際に必要としない。
すなわち、ＭＰＥＧ伸張処理の逆量子化後のブロックの
周波数領域において、周波数成分の低いものから順に、
Ｆ（１）、Ｆ（２）、…、Ｆ（ｎ）とする。Ｆ（ｉ）の
近傍３点の絶対値の平均値を部分平均ａｖｇ（Ｆ
（ｉ））として、電子すかしデータＷ（ｉ）を次の
（７）式にしたがって算出する。
【００３５】 Ｗ（ｉ）＝Ｆ（ｉ）／ａｖｇ（Ｆ（ｉ）） …（７）
【００３６】さらに１画像分のＷ（ｉ）の総和ＷＦ
（ｉ）をｉごとにそれぞれ計算する。次に、ｗ（ｉ）と
ＷＦ（ｉ）の統計的類似度Ｃをベクトルの内積を利用し
て、次の（８）〜（１０）式にしたがって算出する。
【００３７】 ＷＦ＝（ＷＦ（１），ＷＦ（２），…，ＷＦ（ｎ）） …（８） ｗ ＝（ｗ（１），ｗ（２），…，ｗ（ｎ）） …（９） Ｃ ＝ＷＦ×ｗ／（ＷＦＤ×ｗＤ） …（１０）
【００３８】ここでＷＦＤをベクトルＷＦの絶対値、ｗ
Ｄをベクトルｗの絶対値としている。統計的類似度Ｃが
ある特定の値以上である場合には電子すかしデータが埋
め込まれていると判定する。
【００３９】第４または第５の従来技術により挿入され
た電子すかしデータは、第３の従来技術により挿入され
た電子すかしデータのように簡単なフィルタ処理によっ
て除去されることはないが、ＭＰＥＧ符号化処理におけ
るＤＣＴ処理後に電子すかしデータが挿入された場合、
量子化処理により一定の範囲の値の周波数成分の値が特
定の量子化された値に変換されてしまうため、挿入され
たはずの電子すかしデータが失われてしまう場合があ
る。したがって、挿入時と検出時における部分平均値に
大きな誤差が生じ、結果的に電子すかしデータの検出精
度を低下させてしまうという欠点がある。
【００４０】これに対して第６の従来技術として、例え
ば特開平１０−１９１３３０号公報「デジタルデータへ
の識別データ挿入方式および検出方式」には、ＭＰＥＧ
符号化処理の量子化後に電子すかしデータを埋め込み、
ＭＰＥＧ伸張処理の逆量子化前に電子すかしデータの検
出を行うようにした技術が開示されている。これにより
量子化による電子すかしデータの消失を回避することが
できるので、挿入時および検出時の部分平均の誤差にと
もなう電子すかしデータ検出精度の低下を防止すること
ができる。
【００４１】さらにこの他に不可視な電子すかしデータ
を挿入する第７の従来技術として、例えば特開平１１−
５５６３９号公報「デジタルデータのエンコードシステ
ムおよび電子すかしデータ挿入方法並びに制御プログラ
ムを格納した記憶媒体」には、ＮＴＳＣのような奇数フ
ィールドと偶数フィールド、あるいはＹ成分（輝度成
分）、Ｕ成分（第１の色差成分）、Ｖ成分（第２の色差
成分）等の一連のフィールドデータからなるデジタル画
像データに対してフィールドごとに、それぞれ対応した
電子すかしデータを挿入するようにした技術が開示され
ている。これにより、非常に簡素な構成で１つの原画像
データに複数の電子すかしデータを挿入することができ
る。
【００４２】ところで、一般的に動画像は静止画像より
も知覚できる解像度が高いという人間の視覚特性に着目
すると、電子すかしデータが埋め込まれた合成画像の画
質をできるだけ劣化させないようにするためには、埋め
込まれる電子すかしデータを弱くする必要がある。上述
した第２〜第７の従来技術では、不可視な電子すかしデ
ータとして埋め込む信号は、上述したフィルタ処理や画
像圧縮処理により大幅に減衰する。その一方、埋め込む
信号の強度が大きいと、合成画像の画質を劣化させてし
まう。本来電子すかしデータとして埋め込む信号の強度
は画像圧縮処理の方法等に依存するため、その強度につ
いて考慮する必要がある。しかしながら、第２〜第７の
従来技術のように埋め込む電子すかしデータの信号の強
度を考慮しない場合、再生側で合成画像データに埋め込
まれた電子すかしデータの検出ができないことがあり、
その検出精度を著しく低下させるという問題がある。
【００４３】そこで第８の従来技術として、例えば特開
平１１−３４１４５２号公報「動画像電子すかしシステ
ム」には、画質を劣化させない範囲で各フレームに電子
すかしデータの信号を弱く埋め込み、再生側でこれを十
分な強さになるまで蓄積して判定を行うことにより、原
画像に強く電子すかしデータの信号を埋め込んだ場合と
同様の再生側における検出精度を達成するようにした技
術が開示されている。
【００４４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように原画像
に不可視な電子すかしデータを挿入する場合、簡単なフ
ィルタ処理によって除去されたり、任意のフレームに電
子すかしデータが挿入できなかったり、量子化処理によ
り電子すかしデータが失われる等の問題があった。
【００４５】さらに、第４〜第６の従来技術では、合成
画像１フレームについて複数の電子すかしデータを埋め
込む技術については何ら開示も示唆もされていないこと
から、１フレームに共通して電子すかしデータが挿入さ
れた場合、かえって合成画像の画質の劣化が生ずるとい
う問題がある。
【００４６】さらにまた、第７の従来技術では、簡素な
構成で複数の電子すかしデータを埋め込むことができる
ものの、動画像特有の特性によりその強度を考慮しない
場合、合成画像の画質の劣化や埋め込まれた電子すかし
データの検出精度を低下させてしまうという問題が発生
する。
【００４７】これに対して第８の従来技術では、画質を
劣化させない範囲で各フレームに電子すかしデータの信
号を弱く埋め込み、再生側でこれを十分な強さになるま
で蓄積して判定を行うことで、検出精度の向上を図って
いる。
【００４８】しかしながら第８の従来技術では、再生側
で蓄積するフレーム数に対応した可変の閾値を用いて、
弱く埋め込まれた電子すかしデータの信号を蓄積判定す
るため、閾値を超えずに埋め込まれた電子すかしデータ
の信号を検出できない時間を保証することができないと
いう問題がある。すなわち、再生側で電子すかしデータ
の信号が検出されないことは、結果的に非常に長い検出
時間が必要であったり、あるいは全く検出することがで
きないことを意味し、電子すかしデータが検出されない
ことが何に起因するかを解析することが困難となる場合
がある。したがって、次に挿入された電子すかしデータ
が検出されるべき時間が明確であって、一旦検出されな
くてもその次で検出されるような強度の電子すかしデー
タの信号を埋め込むといった検出精度の適正化を図るこ
とが望ましい。さらに第８の従来技術では、検出精度を
考慮して、埋め込まれる電子すかしデータの信号の強度
を設定していることから、電子すかしデータを挿入する
場合これを簡素な構成でできるだけ高精細な画質を得る
ことができることが望ましい。
【００４９】そこで本発明の目的は、検出されない時間
を保証するとともに、簡素な構成でできるだけ画質を劣
化させることなく電子すかしデータの挿入および検出を
行うことができる電子すかしデータ挿入装置および検出
装置を提供することにある。
【００５０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）複数分割した画素ブロックごとに１フレーム
の画像データを周波数領域に変換する周波数領域変換手
段と、（ロ）あらかじめ複数の電子すかしデータを記憶
する電子すかしデータ記憶手段と、（ハ）この電子すか
しデータ記憶手段に記憶されている電子すかしデータの
中から画素ブロックそれぞれに対応して挿入すべき電子
すかしデータを指定する挿入情報を記憶する挿入情報記
憶手段と、（ニ）画素ブロックごとに挿入情報記憶手段
に記憶された挿入情報によって指定される電子すかしデ
ータを電子すかしデータ記憶手段から選択出力する電子
すかしデータ選択出力手段と、（ホ）この電子すかしデ
ータ選択出力手段によって選択出力された電子すかしデ
ータを周波数領域変換手段によって周波数領域に変換さ
れた画像データに挿入する電子すかしデータ挿入手段と
を電子すかしデータ挿入装置に具備させる。
【００５１】すなわち請求項１記載の発明では、電子す
かしデータ挿入装置に、電子すかしデータ記憶手段と挿
入情報記憶手段とを設け、それぞれあらかじめ複数の電
子すかしデータと、これら電子すかしデータの中から１
フレームの画素ブロックそれぞれに対応して挿入すべき
電子すかしデータを指定する挿入情報とを記憶させるよ
うにした。そして、電子すかしデータ選択出力手段によ
り、画素ブロックごとに挿入情報によって指定される電
子すかしデータを選択出力させ、周波数領域変換手段に
よって、複数分割した画素ブロックごとに１フレームの
画像データを周波数領域に変換した画像データに挿入さ
せるようにした。
【００５２】請求項２記載の発明では、（イ）あらかじ
め１フレームを複数分割した画素ブロックごとに挿入さ
れる電子すかしデータの種類を指定する挿入情報を記憶
する挿入情報記憶手段と、（ロ）この挿入情報記憶手段
に記憶された挿入情報に基づいて、挿入される電子すか
しデータが同一の画素ブロックの周波数領域における画
像データの加算結果に対応した抽出データを抽出する電
子すかしデータ抽出手段と、（ハ）あらかじめ画素ブロ
ックそれぞれに挿入されている電子すかしデータを記憶
する電子すかしデータ記憶手段と、（ニ）電子すかしデ
ータ抽出手段によって抽出された抽出データとこの電子
すかしデータ記憶手段に記憶されている電子すかしデー
タそれぞれとの間の統計的類似度を算出する電子すかし
データ検出手段と、（ホ）この電子すかしデータ検出手
段によって算出された統計的類似度に基づいて電子すか
しデータが検出されたか否かを判定する判定手段とを電
子すかしデータ検出装置に具備させる。
【００５３】すなわち請求項２記載の発明では、電子す
かしデータ検出装置に、挿入情報記憶手段と電子すかし
データ記憶手段を設け、あらかじめ１フレームを複数分
割した画素ブロックごとに挿入される電子すかしデータ
の種類を指定する挿入情報と、各画素ブロックに挿入さ
れる電子すかしデータを記憶するようにした。そして、
電子すかしデータ抽出手段により、挿入情報に基づい
て、挿入される電子すかしデータが同一の画素ブロック
の周波数領域における画像データを加算することによっ
てその加算結果に対応した抽出データを抽出し、これと
電子すかしデータ記憶手段に記憶されている電子すかし
データそれぞれとの間の統計的類似度を、電子すかしデ
ータ検出手段で算出し、この統計的類似度に基づいて電
子すかしデータが検出されたか否かを判定するようにし
た。
【００５４】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
電子すかしデータ検出装置で、電子すかしデータ検出手
段によって算出された統計的類似度を一定時間ごとに累
積加算する電子すかしデータ加算手段を備え、判定手段
はこの電子すかしデータ加算手段によって一定時間ごと
の累積加算値とあらかじめ決められた閾値とを比較する
ことにより電子すかしデータが検出されたか否かを判定
するものであることを特徴としている。
【００５５】すなわち請求項３記載の発明では、統計的
類似度を一定時間ごとに累積加算し、これとあらかじめ
決められた閾値とを比較することにより電子すかしデー
タが検出されたか否かを判定するようにした。これによ
り、電子すかしデータの検出されるべき時間を明確にし
て、一旦検出されなくても次回検出されるような強度の
電子すかしデータの信号を埋め込み、検出精度の適正化
を図ることができるようになる。
【００５６】請求項４記載の発明では、請求項１記載の
電子すかしデータ挿入装置で、電子すかしデータ挿入手
段は、画像データに対して量子化を行ってから電子すか
しデータを挿入し、この電子すかしデータが挿入された
合成画像データに対してハフマン符号化を行うハフマン
符号化手段を備えることを特徴としている。
【００５７】すなわち請求項４記載の発明では、請求項
１記載の発明によって各画素ブロックに相関の低い電子
すかしデータを挿入することで画質の劣化しない合成画
像データをＭＰＥＧデータのように圧縮して保存するこ
とができる電子すかしデータ挿入装置を提供することが
できるようになる。
【００５８】請求項５記載の発明では、請求項２または
請求項３記載の電子すかしデータ検出装置で、電子すか
しデータ抽出手段はあらかじめハフマン符号化された１
フレームの合成画像データの各画素ブロックごとに復号
化を行ってから、挿入情報に基づいて、挿入される電子
すかしデータが同一の画素ブロックの周波数領域におけ
る画像データの加算結果に対応した抽出データを抽出す
るものであることを特徴としている。
【００５９】すなわち請求項５記載の発明では、ＭＰＥ
Ｇデータのようなハフマン符号化されて圧縮された合成
画像データに対して、請求項２または請求項３記載の発
明による微弱な強度の電子すかしデータの検出精度を維
持した電子すかしデータ検出装置を提供することができ
る。
【００６０】
【発明の実施の形態】
【００６１】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００６２】図１は、本発明の一実施例における電子す
かしデータ挿入装置の構成の概要を表わしたものであ
る。本実施例における電子すかしデータ挿入装置は、原
画像３０をｋ×ｋ（ｋは自然数）画素ブロックごとに分
割した画像データ３１にＤＣＴを行って周波数領域に変
換するＤＣＴ変換器３２と、ＤＣＴ変換器３２により周
波数領域の各成分ごとに得られたＤＣＴ係数を量子化す
る量子化器３３と、量子化された各ＤＣＴ係数に対して
電子すかしデータを挿入する電子すかしデータ挿入器３
４とを備えている。
【００６３】また、本実施例における電子すかしデータ
挿入装置は、電子すかしデータが挿入された合成画像を
表示させるために、電子すかしデータ挿入器３４によっ
て電子すかしデータが挿入された周波数成分の各信号を
逆量子化する逆量子化器３５と、逆量子化器３５によっ
て逆量子化された周波数成分の各信号に対してＩＤＣＴ
を行って合成画像３６において画素データ３１に対応す
る位置のｋ×ｋ画素ブロックの合成画像データ３７に変
換するＩＤＣＴ変換器３８とを備えている。
【００６４】さらにこの電子すかしデータ挿入装置は、
電子すかしデータが挿入された画像データを保存するた
めに、電子すかしデータ挿入器３４によって電子すかし
データが挿入された周波数成分の各信号を符号化して圧
縮データ３９を生成するハフマン符号化器４０を備えて
いる。
【００６５】さらにまた本実施例における電子すかしデ
ータ挿入装置は、あらかじめ第１〜第ｊ（ｊは、２以上
の自然数）の電子すかしデータ４１1〜４１jが格納され
ている電子すかしデータテーブル４２と、電子すかしデ
ータセレクタ４３とを備えている。電子すかしデータセ
レクタ４３によって電子すかしデータテーブル４２に登
録されているｊ種類の電子すかしデータから択一的に選
択されて取り出された電子すかしデータが、電子すかし
データ挿入器３４によって画像データに挿入される。
【００６６】ＤＣＴ変換器３２は、直交変換としてのＤ
ＣＴを行ことによって、ｋ×ｋ画素ブロックの画像デー
タ３１から各周波数成分のコサイン関数の係数として変
換されたＤＣＴ係数を得る。自然画像では、画素ごとに
近い周波数成分を有していることが知られており、この
ＤＣＴによって得られた係数は、ＤＣ成分といったある
特定の周波数成分の係数周辺部に集中する。
【００６７】量子化器３３は、このように得られたＤＣ
Ｔ係数を量子化する。これにより、この集中した係数周
辺部のみが残る。
【００６８】電子すかしデータ挿入器３４は、量子化器
３３によって量子化された各周波数成分のＤＣＴ係数に
対して、電子すかしデータを挿入する。本実施例におけ
る電子すかしデータ挿入器３４は、原画像３０をｋ×ｋ
画素ブロックごとに分割した各分割領域に対応して、電
子すかしデータテーブル４２に登録されているｊ種類の
電子すかしデータのうち挿入すべき電子すかしデータを
指定する挿入情報があらかじめ設定されている。
【００６９】図２は、この電子すかしデータ挿入器に設
定されている挿入情報の概要を表わしたものである。す
なわち、この挿入情報５０には、原画像３０の１フレー
ムをｋ×ｋ画素ブロックごとに分割したＡ×Ｂ（Ａ、Ｂ
は自然数）個のブロックそれぞれに、電子すかしデータ
テーブル４２に格納されている各電子すかしデータを特
定する番号が設定されている。例えば、原画像３０の左
上隅のブロック５１から右横に、第１の電子すかしデー
タ４１1、第３の電子すかしデータ４１3、第２の電子す
かしデータ４１2、…が順に指定されている。
【００７０】電子すかしデータセレクタ４３は、量子化
器３３で量子化された周波数領域の画像データであるＤ
ＣＴ係数について、原画像３０におけるブロック位置を
判別する。そして、判別したブロックに対応して上述し
た挿入情報に記憶されている電子すかしデータを、電子
すかしデータテーブル４２から取り出し、電子すかしデ
ータ挿入器３４に供給する。
【００７１】一般に、自然画像は、互いに隣接する画像
データは相関が高いため、各フレームのＤＣＴ係数に一
様に共通の電子すかしデータを挿入すると、その結果も
相関が高いままとなる。したがって、合成された画像自
体も、挿入された電子すかしデータにより画質が劣化す
る。そこで、このように１フレームを複数分割した画像
領域ごとに、互いに相関が低い電子すかしデータを挿入
させることで画質の劣化を回避する。
【００７２】図３は、電子すかしデータテーブルに登録
されている第１の電子すかしデータの一例を表わしたも
のである。第１の電子すかしデータ４１1は、画像デー
タに対するＤＣＴによって変換された周波数領域のＤＣ
Ｔ係数それぞれに対して、“＋”、“０”、“−”から
なる。ここで、例えば“＋”は対応するＤＣＴ係数を
“＋１”することを示し、“０”は何も演算しないこと
を示し、“−”は対応するＤＣＴ係数を“−１”するこ
とを示す。これにより、互いに周波数成分の近い各画素
ブロックごとに、相関の低い電子すかしデータを挿入さ
せることによって、各画素ロックのＤＣＴ係数それぞれ
に対して一様の電子すかしデータを挿入する場合に比べ
て、画質の劣化を回避する。
【００７３】このように電子すかしデータ挿入器３４
は、原画像３０の分割された各画素ブロックごとに、各
画素ブロックの位置に対応してあらかじめ電子すかしデ
ータテーブル４２に登録され互いに隣接する画素ブロッ
クおよび周波数成分において相関の低い電子すかしデー
タを、量子化器３３で量子化された各周波数成分のＤＣ
Ｔ係数に挿入するようにしている。
【００７４】図１に戻って説明を続ける。逆量子化器３
５は、上述したように電子すかしデータ挿入器３４によ
って電子すかしデータが挿入された各周波数成分のＤＣ
Ｔ係数に対して量子化器３３で行った量子化とは逆の逆
量子化を行って、ＤＣＴ変換器３２によって変換された
各周波数成分のＤＣＴ係数に相当する逆量子化データを
生成する。
【００７５】ＩＤＣＴ変換器３８は、逆量子化器３５に
よって逆量子化された逆量子化データに対してＤＣＴ変
換器３２で行ったＤＣＴに対応するＩＤＣＴを行って、
電子すかしデータが挿入されたｋ×ｋ画素ブロックの合
成画像データ３７を生成する。
【００７６】一方、ハフマン符号化器４０は、上述した
ように電子すかしデータ挿入器３４によって電子すかし
データが挿入された各周波数成分のＤＣＴ係数の１次元
系列に対し、各データパターンの発生頻度を統計的に解
析し、発生頻度の多いデータには短い符号語を、発生頻
度の少ないデータには長い符号語を、それぞれ割り当て
たハフマン符号列に変換し、圧縮データ３９を生成す
る。
【００７７】このように本実施例における電子すかしデ
ータ挿入装置は、原画像の１フレームを所定の画素ブロ
ックごとに分割した画像データ３１に対し、ＤＣＴ変換
器３２で各周波数成分のＤＣＴ係数に変換し、さらに量
子化器３３で量子化する。そして、これに画像データ３
１の原画像３０における位置に対応してあらかじめ電子
すかしデータテーブル４２に登録されている電子すかし
データを挿入する。このように電子すかしデータが挿入
された各周波数成分のＤＣＴ係数は、合成画像を得る場
合は逆量子化器３５で量子化器３３に対応して逆量子化
を行った後、ＩＤＣＴ変換器３８でＤＣＴ変換器３２に
対応したＩＤＣＴを行って合成画像データ３７を得る。
一方、圧縮データ３９として保存したい場合には、ハフ
マン符号化器４０でハフマン符号列に変換する。
【００７８】続いて、この電子すかしデータ挿入装置に
よって挿入された電子すかしデータを検出する電子すか
しデータ検出装置について説明する。
【００７９】図４は、本実施例における電子すかしデー
タ検出装置の構成の概要を表わしたものである。本実施
例における電子すかしデータ検出装置は、上述したよう
に電子すかしデータが挿入された合成画像データをハフ
マン符号化により圧縮した圧縮データ６０に対して復号
化を行う復号化器６１と、復号化器６１によって複合化
された周波数領域の画像データを逆量子化する逆量子化
器６２と、逆量子化器６２によって逆量子化された周波
数成分の各信号に対してＩＤＣＴを行って合成画像６３
におけるｋ×ｋ画素ブロックの合成画像データ６４に変
換するＩＤＣＴ変換器６５とを備えている。
【００８０】復号化器６１は、電子すかしデータ挿入装
置のハフマン符号化器４０で行われたハフマン符号化に
対応した復号化を行う。
【００８１】逆量子化器６２は、電子すかしデータ挿入
装置の逆量子化器３５と同様のものであり、復号化器６
１によって復号化された各周波数成分のＤＣＴ係数につ
いて、電子すかしデータ挿入装置の量子化器３３で行っ
た量子化とは逆の逆量子化を行って、電子すかしデータ
挿入装置のＤＣＴ変換器３２によって変換された各周波
数成分のＤＣＴ係数に相当する逆量子化データを生成す
る。
【００８２】ＩＤＣＴ変換器６５は、電子すかしデータ
挿入装置のＩＤＣＴ変換器３８と同様のものであり、逆
量子化器６２によって逆量子化された逆量子化データに
対して、電子すかしデータ挿入装置のＤＣＴ変換器３２
で行ったＤＣＴに対応するＩＤＣＴを行って、電子すか
しデータが挿入されたｋ×ｋ画素ブロックの合成画像デ
ータ６４を生成する。
【００８３】本実施例における電子すかしデータ検出装
置は、このようにして電子すかしデータの挿入された画
像６３を表示させることができるとともに、この挿入さ
れた電子すかしデータそのものを検出することができる
ようになっている。
【００８４】このため、電子すかしデータ検出装置は、
復号化器６１によって復号化された周波数領域の画像デ
ータから電子すかしデータを抽出する電子すかしデータ
抽出器６６と、電子すかしデータ抽出器６６によって抽
出された電子すかしデータが所定の位置に格納される抽
出データテーブル６７と、図１に示した電子すかしデー
タ挿入装置の電子すかしデータテーブル４２と同一内容
のデータが記憶されている電子すかしデータテーブル６
８と、電子すかしデータテーブル６８に記憶されている
電子すかしデータを順次供給する電子すかしデータセレ
クタ６９と、抽出データテーブル６７に格納されている
抽出された電子すかしデータと電子すかしデータセレク
タ６９によって供給される電子すかしデータとの統計的
類似度を算出することによって電子すかしデータを検出
する電子すかしデータ検出器７０と、電子すかしデータ
検出器７０によって算出された統計的類似度を一定時間
だけ累積加算する電子すかしデータ加算器７１と、電子
すかしデータ加算器７１の累積加算結果とあらかじめ決
められた閾値とを比較しその比較結果を電子すかしデー
タの検出判定結果７２として出力する判定器７３とを備
えている。
【００８５】電子すかしデータ抽出器６６は、図２に示
した挿入情報と同一内容を記憶しており、この挿入情報
に基づいて電子すかしデータを抽出する。すなわち、図
２に示したように１フレームをｋ×ｋ画素ブロックごと
に分割したＡ×Ｂ個のブロックについて、挿入情報を参
照し、挿入される電子すかしデータが同一のもの同士を
加算する。各電子すかしデータは図３に示したように一
定の周波数成分のＤＣＴ係数のみ、“＋１”や“−１”
などが行われるため、１フレームのうち同一のすかしデ
ータを挿入した画素ブロックの周波数領域の画像データ
を加算することによって、特定の周波数成分のＤＣＴ係
数のみが突出して“＋”側あるいは“−”側等に偏った
周波数成分を得ることができる。そこで、電子すかしデ
ータ抽出器６６は、このような偏った周波数成分を抽出
データとして抽出データテーブル６７に格納する。
【００８６】電子すかしデータ検出器７０では、電子す
かしデータセレクタ６９によって、電子すかしデータテ
ーブル６８にあらかじめ格納されている電子すかしデー
タが順次供給される。そして、抽出データテーブル６７
に格納されている抽出データと、供給される電子すかし
データそれぞれについて統計的類似度を算出する。
【００８７】電子すかしデータ加算器７１は、あらかじ
め決められた一定時間単位に、電子すかしデータ検出器
７０によって算出された統計的類似度を累積加算する。
【００８８】判定器７３は、あらかじめ閾値が設定され
ており、電子すかしデータ加算器７１から供給される累
積加算値と比較し、閾値を超えたとき電子すかしデータ
が検出されたものと判別する。
【００８９】ここで、累積加算値は、上述した一定時間
が経過したとき、あるいは閾値を超えたときにリセット
される。
【００９０】図５は、例えば特開平１１−５５６３９号
公報に開示された従来技術の電子すかしデータの検出原
理を模式的に表わしたものである。すなわち、電子すか
しデータ検出器８０によって検出された値Ｎがそのまま
検出結果となり、これをあらかじめ決められた閾値と比
較することで、電子すかしデータの検出の可否を判定す
る。したがって、画質を劣化させないように微弱な強度
の電子すかしデータを挿入すると、検出されない場合が
ある。一方、電子すかしデータの検出精度を向上させよ
うとして、電子すかしデータの強度を強くすると、画質
が劣化する。そこで本実施例では、微弱な強度の電子す
かしデータを挿入した場合であっても、その検出精度を
向上させるため、累積加算を行い、この累積加算値によ
り検出を行う。
【００９１】図６は、本実施例における電子すかしデー
タの検出原理を模式的に表わしたものである。ただし、
図４に示した本実施例における電子すかしデータ検出装
置と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。す
なわち、電子すかしデータ検出器７０によって検出され
た値ｎは、１フレームを分割した画素ブロックのうち同
一電子すかしデータが挿入された画素ブロックの統計的
類似度である。この統計的類似度を、電子すかしデータ
加算器７１で一定時間ごとに累積加算し、これを検出結
果Ｎとし、あらかじめ決められた閾値と比較すること
で、電子すかしデータの検出の可否を判定する。したが
って、画質を劣化させないように微弱な電子すかしデー
タを挿入した場合であっても、その検出精度を向上させ
ることができる。
【００９２】以下、このような構成の本実施例における
電子すかしデータ挿入および検出装置の動作について説
明する。ここでは、ＭＰＥＧ標準の画像データに電子す
かしデータを挿入する電子すかしデータ挿入装置と、こ
れを検出する電子すかしデータ検出装置について説明す
る。
【００９３】図７は、ＭＰＥＧ標準の符号化方式による
画像データの構成の概要を表わしたものである。同図
（ａ）は、シーケンス層の画像データの構成を示す。同
図（ｂ）は、グループ・オブ・ピクチャ（Group Of Pic
ture：以下、ＧＯＰと略す。）層の画像データの構成を
示す。同図（ｃ）は、ピクチャ層の画像データの構成を
示す。同図（ｄ）は、スライス層の画像データの構成を
示す。同図（ｅ）は、マクロブロック層の画像データの
構成を示す。同図（ｆ）は、ブロック層の画像データの
構成を示す。このように、ＭＰＥＧ標準で符号化された
画像データは、複数の層から構成されている。
【００９４】同図（ａ）に示すシーケンス層は、シーケ
ンス・ヘッダ・コード（Sequence Header Code：ＳＨ
Ｃ）で始まるＧＯＰの集合からなるシーケンス９０を有
する。このシーケンス９０は、例えば１つの動画像デー
タとなる。各ＧＯＰの先頭にはＳＨＣが挿入され、例え
ば画像サイズやビットレート情報が含まれる。
【００９５】同図（ｂ）に示すＧＯＰ層のＧＯＰ９１
は、シーケンス層のＧＯＰであって、輝度情報および色
差情報からなる１フレームあるいは１フィールドである
ピクチャの集合である。各ピクチャは、ピクチャ・スタ
ート・コード（Picture StartCode：ＰＳＣ）に始ま
り、Ｉピクチャ（Intra-coded picture）、Ｐピクチャ
（Predictive-coded picture）、Ｂピクチャ（Bidirect
ionally predictive-codedpicture）の３種類の形式で
符号化される。また、ピクチャはブロックに細分され、
ブロック単位でＤＣＴを行い、適当な量子化係数で量子
化され、ハフマン符号化される。
【００９６】図８は、ＭＰＥＧ標準で符号化されるピク
チャを模式的に表わしたものである。上述したように各
フレームごとにＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャの
３種類の形式で符号化される。Ｉピクチャは独立して符
号化される。ＰピクチャおよびＢピクチャは時間的に離
れた他の画像を参照画像とし、その画像との差分値のみ
を画像情報として符号化される。すなわち、Ｐピクチャ
は、逆方向予測９５により、時間的に前の画像を参照画
像として符号化される。一方、Ｂピクチャは、逆方向予
測９５による時間的に前の画像のみならず、順方向予測
９６により時間的に後の画像をも参照画像として符号化
される。ＧＯＰの最初のピクチャをＩピクチャとし、一
連の動画像データに適宜Ｉピクチャを挿入することで、
ランダムにアクセスしたい画像の編集ポイントとするこ
とができる。
【００９７】図７に戻って説明を続ける。同図（ｃ）に
示すピクチャ層は、ＧＯＰ層の各ピクチャ９２であり、
それぞれスライス・スタート・コード（Slice Start Co
de：以下、ＳＳＣと略す。）で始まる複数のスライスか
ら構成されている。各スライスは、動き補償予測の単位
となる複数のマクロブロック（Macro Block：以下、Ｍ
Ｂと略す。）からなる。また、各フレームのフィールド
情報は、同図（ｄ）に示すようにＳＳＣに続くスライス
層以下にあるマクロブロック（Macro Block：以下、Ｍ
Ｂと略す。）９３内にある。
【００９８】同図（ｅ）に示すＭＢ層は、スライス層を
構成するＭＢ内に輝度情報Ｙを示すブロックが４つ、色
差情報Ｃｂ、Ｃｒを示すブロック層が２つの計６つのブ
ロック層により表わされる。各ブロック９４は、同図
（ｆ）に示すように８×８画素ブロックごとに分割さ
れ、このブロック単位でＤＣＴ演算が行われる。各画素
ブロックでは、２次元ＤＣＴ演算により周波数成分のＤ
ＣＴ係数として変換される。この結果、得られたＤＣＴ
係数は２次元となるため、これを低周波数成分から順に
走査することによって１次元データに変換する。一般
に、自然画像の場合、ＤＣ成分が最もＤＣＴ係数が大き
く、周波数成分が高くなるほどＤＣＴ係数が小さくなる
ため、量子化することでＤＣＴ係数が零となる確率が高
くなる。そこで、符号の発生頻度に応じて可変長符号化
を行うハフマン符号化により符号化効率が最もよくなる
ような順序で走査が行われる。
【００９９】図９は、ＤＣＴによって変換されたＤＣＴ
係数の走査の様子を表わしたものである。すなわち、８
×８画素ブロックに対して、２次元のＤＣＴにより、水
平方向の空間周波数ｆＨと垂直方向の空間周波数ｆＶそ
れぞれについてＤＣＴ係数が得られる。図中の“１”の
位置は、ＤＣＴ変換領域のＤＣ成分を示しており、この
位置から右方向にいくほど水平方向のＤＣＴ変換領域が
高域になり、下方向にいくほど垂直方向のＤＣＴ変換領
域が高域になる。したがって、最初左上隅の“１”の位
置から走査を始め“２”，“３”，…，“６４”の順序
で、すなわちＤＣＴ変換領域の低域から高域に斜め方向
にジグザグ走査を行うことで、６４個のＤＣＴ係数を１
次元系列に変換することができる。
【０１００】次に、このようなＭＰＥＧ標準で符号化さ
れた画像データに電子すかしデータを挿入する本実施例
における電子すかしデータ挿入装置について、図１を参
照しながら説明する。本実施例における電子すかしデー
タ挿入装置は、ＤＣＴ変換器３２により原画像３０から
８×８画素ブロックごとに分割した画素ブロックデータ
である画像データ３１に対してＤＣＴ変換を行って、周
波数領域のＤＣＴ係数に変換する。ＤＣＴ変換器３２に
よって変換された各周波数成分のＤＣＴ係数は、量子化
器３３により、所定の量子化係数で量子化される。
【０１０１】上述したように、電子すかしデータ挿入器
３４は、原画像３０を８×８画素ブロックごとに分割し
た各分割領域それぞれに対応して、あらかじめ挿入すべ
き電子すかしデータを指定する挿入情報が設定されてい
る。電子すかしデータ挿入器３４は、量子化された画素
ブロックデータの原画像３０における位置に対応して図
２に示す挿入情報に記憶された電子すかしデータを電子
すかしデータテーブル４２から取り出す。そして、この
量子化された画素ブロックデータに、電子すかしデータ
テーブル４２から取り出した電子すかしデータを挿入す
る。
【０１０２】図１０は、本実施例における電子すかしデ
ータ挿入器の動作の概要を模式的に表わしたものであ
る。このように電子すかしデータ挿入器３４は、各ピク
チャごとに電子すかしデータＷを挿入する。すなわち、
量子化器３３で量子化されたＩピクチャの周波数領域の
ＤＣＴ係数に、電子すかしデータＷを挿入することによ
って、ＩピクチャのＤＣＴ係数はＩからＩ＋Ｗとなる。
同様に、量子化器３３で量子化されたＢピクチャの周波
数領域のＤＣＴ係数に、電子すかしデータＷを挿入する
ことによって、ＢピクチャのＤＣＴ係数はＢからＢ＋Ｗ
となる。さらに、量子化器３３で量子化されたＰピクチ
ャの周波数領域のＤＣＴ係数に、電子すかしデータＷを
挿入することによって、ＰピクチャのＤＣＴ係数はＰか
らＰ＋Ｗとなる。本実施例では、各ピクチャの画素ブロ
ックごとに、それぞれ異なる電子すかしデータが挿入さ
れる。
【０１０３】このように電子すかしデータが挿入された
合成画像を、再び表示させる場合には、逆量子化器３５
により、各周波数成分のＤＣＴ係数に対して量子化器３
３で行った量子化とは逆の逆量子化を行う。そして、Ｉ
ＤＣＴ変換器３８により、ＤＣＴ変換器３２で行ったＤ
ＣＴに対応するＩＤＣＴを行って、電子すかしデータが
挿入された８×８画素ブロックの合成画像データ３７を
生成する。この合成画像データ３７は、合成画像３６の
表示領域に対応する格納領域に対して、ＤＣＴ変換器３
２によって取り出された原画像３０における画像データ
３１の表示領域に対応した位置に格納される。このよう
な動作を１フレーム全てに行うことで、１フレームの各
８×８画素ブロックごとにそれぞれ、あらかじめ決めら
れた電子すかしデータが挿入される。
【０１０４】一方、上述したように電子すかしデータが
挿入された合成画像を送信あるいは保存するために圧縮
する場合には、ハフマン符号化器４０により、各データ
パターンの発生頻度を統計的に解析し、発生頻度の多い
データには短い符号語を、発生頻度の少ないデータには
長い符号語を、それぞれ割り当てたハフマン符号列に変
換し、圧縮データ３９を生成する。
【０１０５】次に、このように挿入された電子すかしデ
ータを検出することができる本実施例における電子すか
しデータ検出装置について、図４を参照しながら説明す
る。本実施例における電子すかしデータ検出装置は、上
述したように電子すかしデータが挿入された合成画像を
表示させたい場合、復号化器６１により符号化されて圧
縮された圧縮データ６０から８×８画素ブロックの画像
データを取り出し、電子すかしデータ挿入装置のハフマ
ン符号化器４０で行われたハフマン符号化に対応した復
号化を行う。その後、ＩＤＣＴ変換器６５により電子す
かしデータ挿入装置の量子化器３３で行った量子化とは
逆の逆量子化を行って、合成画像６３の表示領域に対応
して格納される格納領域に対して、原画像３０における
画像データ３１の表示領域に対応した位置に格納され
る。このような動作を１フレーム全てに行う。
【０１０６】一方、挿入された電子すかしデータを検出
する場合、電子すかしデータ抽出器６６により、復号化
器６１で復号化された復号化データから電子すかしデー
タが抽出される。電子すかしデータ抽出器６６は、図２
に示した挿入情報と同一内容を記憶しており、この挿入
情報に基づいて１フレームの全ての画素ブロックについ
て、同一電子すかしデータを挿入した画素ブロックの周
波数領域のＤＣＴ係数同士を加算する。
【０１０７】これにより、１フレームの中で同一のすか
しデータを挿入した画素ブロックの周波数領域における
特定のＤＣＴ係数のみが突出して“＋”側あるいは
“−”側等に偏った値となるため、ＤＣＴ係数ごとにあ
らかじめ決められた閾値を超えたときに“＋”側、ある
いは“−”側と判別されたデータを抽出データとして抽
出データテーブル６７に格納する。
【０１０８】１フレームの全ての画素ブロックについて
抽出された抽出データが抽出データテーブル６７に格納
されると、電子すかしデータ検出器７０で統計的類似度
を算出する。電子すかしデータ検出器７０には、電子す
かしデータセレクタ６９によって、電子すかしデータテ
ーブル６８にあらかじめ格納されている電子すかしデー
タが順次供給されており、各電子すかしデータについて
抽出データテーブル６７に格納されている抽出データと
の間の統計的類似度を算出する。
【０１０９】統計的類似度は、例えば８×８画素ブロッ
クごとに得られるＤＣＴ係数のうち周波数成分の低い方
から順にｎ個を、電子すかしデータセレクタ６９によっ
て供給される既知データである電子すかしデータ候補ｗ
ｗ（ｉ）と、抽出データテーブル６７に格納されている
抽出された電子すかしデータＷＷ（ｉ）との統計的類似
度Ｃを次の（１１）〜（１３）式にしたがって算出す
る。
【０１１０】 ＷＷ＝（Ｗ（１），Ｗ（２），…，Ｗ（ｎ）） …（１１） ｗｗ＝（ｗ（１），ｗ（２），…，ｗ（ｎ）） …（１２） Ｃ＝ＷＷ×ｗｗ／（ＷＷＤ×ｗｗＤ） …（１３）
【０１１１】ここでＷＷＤをベクトルＷＷの絶対値、ｗ
ｗＤをベクトルｗｗの絶対値としている。この結果、
（１３）式で算出された統計的類似度Ｃが、電子すかし
データ加算器７１に供給される。
【０１１２】電子すかしデータ加算器７０は、あらかじ
め一定時間だけ電子すかしデータ検出器７０によって算
出された統計的類似度Ｃを累積加算し、その結果を判定
器７３に出力する。判定器７３は、電子すかしデータ加
算器７１から供給される累積加算値があらかじめ決めら
れた閾値より大きいとき、電子すかしデータが検出され
たものと判定し、閾値以下のときは電子すかしデータは
検出されないものと判定する。なお、累積加算値がこの
閾値より大きいと判別されたとき、あるいは電子すかし
データ加算器７１で累積加算される一定時間を経過した
とき、この累積加算値はリセットされる。
【０１１３】以上説明したように本実施例における電子
すかしデータ挿入装置は、電子すかしデータ挿入器３４
に原画像を分割する画素ブロックごとにあらかじめ挿入
すべき電子すかしデータを指定する挿入情報を記憶さ
せ、この挿入情報に基づいてあらかじめ登録された複数
の電子すかしデータ４１1〜４１jが記憶された電子すか
しデータテーブル４２から指定された電子すかしデータ
を、周波数領域において各画素ブロックに挿入するよう
にした。そして、これを検出する電子すかしデータ検出
装置は、電子すかしデータ抽出器６６に電子すかしデー
タ挿入器３４に記憶された挿入情報と同一内容の挿入情
報を記憶させ、挿入される電子すかしデータが同一の画
素ブロックごとに周波数領域の画像データを加算し、そ
れぞれ挿入された電子すかしデータに依存して突出する
周波数領域の画像データを抽出する。さらに電子すかし
データ検出器７０により、電子すかしデータ挿入装置の
電子すかしデータテーブル４２と同一内容の電子すかし
データテーブル６８に記憶された各電子すかしデータに
対して統計的類似度を算出する。そして、これを電子す
かしデータ加算器７１により一定時間だけ累積加算し、
一定時間経過後あるいはあらかじめ決められた閾値を超
えたときにリセットされる累積加算結果が、この閾値を
超えたとき電子すかしデータが検出されたと判定する。
これにより、１フレームの画素ブロックごとに異なる電
子すかしデータを挿入することができるとともに、さら
に微弱な信号を挿入できるので、従来に比べて簡素な構
成で、画質の劣化を抑えることができる電子すかしデー
タ挿入および検出装置を提供することができる。また、
このように挿入された電子すかしデータの検出されるべ
き時間を明確にして、一旦検出されなくても次回検出さ
れるような強度の電子すかしデータの信号を埋め込み、
検出精度の適正化を図ることができるようになる。
【０１１４】なお本実施例にでは、ＭＰＥＧ標準の符号
化方式について説明したが、これに限定されるものでは
ない。例えば、ＤＣＴを用いる他の画像符号化方式であ
るＨ．２６１等にも適用することができるのは当然であ
る。
【０１１５】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、１フレームの画素ブロックごとに異なる電子
すかしデータを挿入することができるので、従来に比べ
て簡素な構成で、画質の劣化を抑えることができるよう
になる。
【０１１６】また請求項２記載の発明によれば、１フレ
ームの画素ブロックごとに異なる電子すかしデータを挿
入し、しかも微弱な強度の電子すかしデータを挿入する
ことができるので、従来に比べて簡素な構成で、画質の
劣化を抑えるとともにその検出精度を向上させることが
できる電子すかしデータ検出装置を提供することができ
る。
【０１１７】さらに請求項３記載の発明によれば、電子
すかしデータの検出されるべき時間を保証して、一旦検
出されなくても次回で検出されるような強度の電子すか
しデータの信号を埋め込むといった検出精度の適正化を
図ることができるようになる。
【０１１８】さらにまた請求項４記載の発明によれば、
請求項１記載の発明によって各画素ブロックに相関の低
い電子すかしデータを挿入することで画質の劣化しない
合成画像データをＭＰＥＧデータのように圧縮して保存
することができる電子すかしデータ挿入装置を提供する
ことができるようになる。
【０１１９】さらに請求項５記載の発明によれば、ＭＰ
ＥＧデータのようなハフマン符号化されて圧縮された合
成画像データに対して、請求項２または請求項３記載の
発明による微弱な強度の電子すかしデータの検出精度を
維持した電子すかしデータ検出装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における電子すかしデータ挿
入装置の構成の概要を示す構成図である。
【図２】本実施例における電子すかしデータ挿入器に設
定されている挿入情報の概要を示す説明図である。
【図３】本実施例における電子すかしデータテーブルに
登録されている第１の電子すかしデータの一例を示す説
明図である。
【図４】本実施例における電子すかしデータ検出装置の
構成の概要を示す構成図である。
【図５】従来技術の電子すかしデータの検出原理を模式
的に示す説明図である。
【図６】本実施例における電子すかしデータの検出原理
を模式的に示す説明図である。
【図７】ＭＰＥＧ標準の符号化方式による画像データの
構成の概要を示す説明図である。
【図８】ＭＰＥＧ標準で符号化されるピクチャを模式的
に示す説明図である。
【図９】ＤＣＴによって変換されたＤＣＴ係数の走査の
様子を示す説明図である。
【図１０】本実施例における電子すかしデータ挿入器の
動作の概要を模式的に示す説明図である。
【図１１】従来の電子すかしデータ挿入および検出装置
からなる画像データ処理システムの構成の概要を示す構
成図である。
【符号の説明】
３０ 原画像 ３１ 画像データ ３２ ＤＣＴ変換器 ３３ 量子化器 ３４ 電子すかしデータ挿入器 ３５、６２ 逆量子化器 ３６、６３ 合成画像 ３７、６４ 合成画像データ ３８、６５ ＩＤＣＴ変換器 ３９、６０ 圧縮データ ４０ ハフマン符号化器 ４１1〜４１j 第１〜第ｊの電子すかしデータ ４２、６８ 電子すかしデータテーブル ４３、６９ 電子すかしデータセレクタ ６１ 復号化器 ６６ 電子すかしデータ抽出器 ６７ 抽出データテーブル ７０ 電子すかしデータ検出器 ７１ 電子すかしデータ加算器 ７２ 検出判定結果 ７３ 判定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 7/081 ９Ａ００１ Ｆターム(参考） 5B057 AA11 CE08 CG07 5C059 KK01 KK43 MA00 MA23 MC38 ME02 RC35 SS02 SS13 TA58 TB08 TC41 TD06 TD12 TD18 UA02 UA05 5C063 AA01 AB03 AB07 AC01 CA11 CA36 DA07 DA13 5C076 AA14 BA03 BA04 BA05 BA06 BA09 5J104 AA13 AA14 PA14 9A001 BB02 EE02 EE04 EE05 FF05 GG01 GG03 GG05 HH23 JJ19 JJ25 KK43 KK56 KK60 LL03 LL09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数分割した画素ブロックごとに１フレ
    ームの画像データを周波数領域に変換する周波数領域変
    換手段と、 あらかじめ複数の電子すかしデータを記憶する電子すか
    しデータ記憶手段と、 この電子すかしデータ記憶手段に記憶されている電子す
    かしデータの中から前記画素ブロックそれぞれに対応し
    て挿入すべき電子すかしデータを指定する挿入情報を記
    憶する挿入情報記憶手段と、 前記画素ブロックごとに前記挿入情報記憶手段に記憶さ
    れた前記挿入情報によって指定される電子すかしデータ
    を前記電子すかしデータ記憶手段から選択出力する電子
    すかしデータ選択出力手段と、 この電子すかしデータ選択出力手段によって選択出力さ
    れた電子すかしデータを前記周波数領域変換手段によっ
    て周波数領域に変換された画像データに挿入する電子す
    かしデータ挿入手段とを具備することを特徴とする電子
    すかしデータ挿入装置。
  2. 【請求項２】 あらかじめ１フレームを複数分割した画
    素ブロックごとに挿入される電子すかしデータの種類を
    指定する挿入情報を記憶する挿入情報記憶手段と、 この挿入情報記憶手段に記憶された前記挿入情報に基づ
    いて、挿入される電子すかしデータが同一の画素ブロッ
    クの周波数領域における画像データの加算結果に対応し
    た抽出データを抽出する電子すかしデータ抽出手段と、 あらかじめ前記画素ブロックそれぞれに挿入されている
    電子すかしデータを記憶する電子すかしデータ記憶手段
    と、 前記電子すかしデータ抽出手段によって抽出された抽出
    データとこの電子すかしデータ記憶手段に記憶されてい
    る電子すかしデータそれぞれとの間の統計的類似度を算
    出する電子すかしデータ検出手段と、 この電子すかしデータ検出手段によって算出された前記
    統計的類似度に基づいて電子すかしデータが検出された
    か否かを判定する判定手段とを具備することを特徴とす
    る電子すかしデータ検出装置。
  3. 【請求項３】 前記電子すかしデータ検出手段によって
    算出された前記統計的類似度を一定時間ごとに累積加算
    する電子すかしデータ加算手段を備え、前記判定手段は
    この電子すかしデータ加算手段によって一定時間ごとの
    累積加算値とあらかじめ決められた閾値とを比較するこ
    とにより電子すかしデータが検出されたか否かを判定す
    るものであることを特徴とする請求項２記載の電子すか
    しデータ検出装置。
  4. 【請求項４】 前記電子すかしデータ挿入手段は、前記
    画像データに対して量子化を行ってから前記電子すかし
    データを挿入し、この電子すかしデータが挿入された合
    成画像データに対してハフマン符号化を行うハフマン符
    号化手段を備えることを特徴とする請求項１記載の電子
    すかしデータ挿入装置。
  5. 【請求項５】 前記電子すかしデータ抽出手段はあらか
    じめハフマン符号化された前記１フレームの合成画像デ
    ータの各画素ブロックごとに復号化を行ってから、前記
    挿入情報に基づいて、挿入される電子すかしデータが同
    一の画素ブロックの周波数領域における画像データの加
    算結果に対応した抽出データを抽出するものであること
    を特徴とする請求項２または請求項３記載の電子すかし
    データ検出装置。
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