JP2003143388A - Image processing method and apparatus, and printed matter - Google Patents
Image processing method and apparatus, and printed matterInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子透かしの読み出しの信頼性を高める。
【解決手段】 ステップ202で、原画像データ100
の色空間の変換を行なう。ステップ204で、その原画
像データにパッチ情報の埋め込みを行なう。ステップ2
10で、パッチ埋め込み済み画像データ101をフーリ
エ変換し振幅情報111と位相情報112とを抽出す
る。一方、ステップ218で、透かし情報120へのハ
ッシュ値の付加および誤り訂正符号化を行なう。ステッ
プ220で、スペクトル拡散を行い、拡散された透かし
情報121を得る。さらに、ステップ242と244と
246の処理で、パッチ埋め込み済み画像データ101
から重みマスクを作成する。この重みマスクと、振幅情
報111と、拡散された透かし情報121とを合成す
る。ステップ262で、色空間の復元を行なう。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To improve the reliability of reading a digital watermark. SOLUTION: In step 202, original image data 100
Color space conversion. In step 204, the patch information is embedded in the original image data. Step 2
At 10, the Fourier transform is performed on the patch-embedded image data 101 to extract amplitude information 111 and phase information 112. On the other hand, in step 218, a hash value is added to the watermark information 120 and error correction encoding is performed. In step 220, spectrum spreading is performed to obtain spread watermark information 121. Further, in the processing of steps 242, 244, and 246, the patch-embedded image data 101
Create a weight mask from. The weight mask, the amplitude information 111, and the spread watermark information 121 are synthesized. At step 262, the color space is restored.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、画像処理方法お
よびその装置、および印刷物に関する。特に、この発明
は、デジタル化された画像データに電子透かし情報を埋
め込む合成するための画像処理方法、電子透かし情報を
埋め込まれた画像から電子透かし情報を検出するための
画像処理方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image processing method and apparatus, and printed matter. In particular, the present invention relates to an image processing method for embedding and embedding digital watermark information in digitized image data, and an image processing method for detecting digital watermark information from an image in which digital watermark information is embedded.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、デジタル情報の不正コピーの発見
等を目的として、電子透かしが用いられている。この電
子透かしは、デジタルデータに、表面的には知覚できな
い形で情報を埋め込んでおき、埋め込まれた情報を検出
することにより、そのようなデジタルデータの不正コピ
ーの発見等をできるようにした技術である。ここで、対
象となるデジタルデータの典型例は、静止画像データや
動画像データやオーディオデータなどであり、これらの
デジタルデータの権利関係者固有の情報(例えば、著作
権情報)を電子透かしとして埋め込み、これら権利関係
者の保護を図ることが行われている。2. Description of the Related Art Conventionally, digital watermarks have been used for the purpose of finding illegal copies of digital information. This digital watermark embeds information into the digital data in a form that cannot be perceived on the surface, and detects the embedded information to detect illegal copies of the digital data. Is. Here, typical examples of the target digital data are still image data, moving image data, audio data, etc., and information unique to the right-related person of these digital data (for example, copyright information) is embedded as a digital watermark. , The protection of these rights-related persons is being carried out.
【0003】しかしながら、上記従来技術では、埋め込
まれた電子透かし情報を検出できるのは、デジタルデー
タとしてコピーされたデジタルデータからだけであっ
た。例えば、静止画像データに電子透かし情報が埋め込
まれていても、その静止画像データをプリンタ機を用い
て印刷してしまうと、その静止画像データを印刷した印
刷物から埋め込まれた透かし情報を復元することは不可
能であった。これは、プリンタ機を用いて印刷する際
に、またスキャナを用いて印刷物を再度デジタル化する
際に、静止画像データの一部が失われたり、画像のコン
トラストが変化したりしてしまうことが理由である。However, in the above-mentioned conventional technique, the embedded digital watermark information can be detected only from the digital data copied as digital data. For example, even if digital watermark information is embedded in still image data, if the still image data is printed using a printer, the embedded watermark information can be restored from the printed matter on which the still image data is printed. Was impossible. This is because some of the still image data may be lost or the contrast of the image may change when the printer is used for printing and the printed matter is digitized again by using the scanner. That is the reason.
【0004】そこで、本願発明者らのグループでは、コ
ントラスト変換や印刷(より一般的にはD/A(デジタ
ル/アナログ)変換)に対してもロバストな電子透かし
方法および装置を提供することを目的とした研究を行
い、その結果、デジタル画像に対して所定の方法で電子
透かしの合成を行なうことによって、その画像をプリン
タ等で印刷した印刷物からも電子透かしを検出できる技
術を開発した。なお、この技術による電子透かし合成方
法、電子透かし検出方法、およびそれらの装置、ならび
に印刷物に関する発明は、平成12年(西暦2000
年)8月18日に特許出願済である。Therefore, the group of the inventors of the present application aims to provide a digital watermarking method and apparatus that are robust to contrast conversion and printing (more generally, D / A (digital / analog) conversion). As a result, we developed a technology that can detect a digital watermark from a printed matter by printing the image on a digital image by synthesizing the digital watermark with a predetermined method. The invention relating to a digital watermark synthesizing method, a digital watermark detecting method, devices for these, and printed matter according to this technology is described in 2000 (AD 2000).
The patent application has been completed on August 18th.
【0005】ここでは、上記従来技術の概略を述べる。
図13は従来技術による電子透かし合成方法を示す概略
図であり、図14は従来技術による電子透かし検出方法
を示す概略図である。Here, the outline of the above-mentioned prior art will be described.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a digital watermark synthesizing method according to the conventional technique, and FIG. 14 is a schematic diagram showing a digital watermark detecting method according to the conventional technique.
【0006】<電子透かしの合成手順(従来技術)>図
13において、符号100は原画像データである。この
原画像データ100をフーリエ変換(210)すること
によって、振幅情報111および位相情報112が得ら
れる。120は、原画像データ100に埋め込む透かし
情報である。この透かし情報120をスペクトル拡散
(220)することによって拡散された透かし情報12
1が得られる。次に、拡散された透かし情報121を振
幅情報111に合成する(225)。さらに、位相情報
112を用いて逆フーリエ変換(230)を実行し、透
かし情報を合成した画像データが得られる。<Digital Watermark Synthesis Procedure (Prior Art)> In FIG. 13, reference numeral 100 represents original image data. The amplitude information 111 and the phase information 112 are obtained by Fourier transforming (210) the original image data 100. Reference numeral 120 is watermark information embedded in the original image data 100. The watermark information 12 spread by spectrally spreading (220) this watermark information 120
1 is obtained. Next, the spread watermark information 121 is combined with the amplitude information 111 (225). Further, an inverse Fourier transform (230) is executed using the phase information 112, and image data in which watermark information is combined is obtained.
【0007】一方、透かしの合成によるノイズを画像の
局所的な特徴に合わせることでノイズを低減させるため
に、原画像データ100をウェーブレット変換(24
2)し、原画像データ100はサブバンド画像に分解さ
れ、互いに直行する部分画像で表わされる。そして、こ
の部分画像を基に原画像と同じ大きさのエネルギーマッ
プデータを得る(高周波エネルギーデータの算出24
2)。On the other hand, the original image data 100 is wavelet transformed (24) in order to reduce the noise by matching the noise due to the watermark composition with the local features of the image.
2) Then, the original image data 100 is decomposed into sub-band images and represented by partial images orthogonal to each other. Then, based on this partial image, energy map data having the same size as the original image is obtained (calculation of high-frequency energy data 24
2).
【0008】次に、前記逆フーリエ変換(230)の処
理によって得られた透かし情報を合成した画像と原画像
データ100との差分を求める(235)。さらに、上
記のエネルギーマップデータ重みマスク作成(246)
の処理を行い、再度、透かし情報を原画像データ100
に合成する(250,255)。このようにして、透か
し埋め込み済み画像データ150が得られる。Next, the difference between the image obtained by combining the watermark information obtained by the inverse Fourier transform (230) and the original image data 100 is obtained (235). Further, the above energy map data weight mask is created (246).
Processing is performed, and the watermark information is added again to the original image data 100.
(250, 255). In this way, the watermark embedded image data 150 is obtained.
【0009】以上、要約すると、従来技術による電子透
かし合成手順は、原画像データ内の、予め定められた中
間周波数帯域のみに透かし情報を埋め込むことにより透
かし埋め込み済み画像データを合成することを特徴とす
るものである。このような手順で作成された透かし埋め
込み済み画像データ150の透かし情報は、ロバスト性
に優れているため、一旦画像を印刷し再びスキャナ等で
デジタル化しても検出することができる。In summary, the digital watermark synthesizing procedure according to the prior art is characterized in that watermark-embedded image data is synthesized by embedding watermark information only in a predetermined intermediate frequency band in original image data. To do. Since the watermark information of the watermark-embedded image data 150 created by such a procedure is excellent in robustness, it can be detected even if an image is printed once and then digitized again by a scanner or the like.
【0010】<電子透かしの検出手順(従来技術)>図
14において、符号150sは電子透かし検出対象とな
る透かし埋め込み済み画像データである。この透かし埋
め込み済み画像データ150sは、例えば、印刷物をス
キャナなどでスキャンすることによって得られたデジタ
ルデータである。透かし埋め込み済み画像データ150
sを離散フーリエ変換(270)することにより、同画
像データ150sの振幅情報160が得られる。一方、
擬似乱数系列を基に、シンボル値検出用系列170が得
られる。<Digital Watermark Detection Procedure (Prior Art)> In FIG. 14, reference numeral 150s is watermark-embedded image data to be a digital watermark detection target. The watermark-embedded image data 150s is, for example, digital data obtained by scanning a printed matter with a scanner or the like. Watermark embedded image data 150
By performing the discrete Fourier transform (270) on s, the amplitude information 160 of the image data 150s can be obtained. on the other hand,
A symbol value detecting sequence 170 is obtained based on the pseudo random number sequence.
【0011】次に、振幅情報160とシンボル値検出用
系列170とを基に、シンボルレスポンス値を算出(2
80)する処理を行い、シンボル値検出(290)を行
なう。このように得られたシンボル値290に対して、
基数変換を行い、検出された透かし情報120を得る。Next, the symbol response value is calculated based on the amplitude information 160 and the symbol value detecting sequence 170 (2
80), and symbol value detection (290) is performed. For the symbol value 290 thus obtained,
Radix conversion is performed to obtain the detected watermark information 120.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、電子
透かしを合成した画像データを一旦印刷してもその印刷
物から電子透かし情報の検出を行なえるようにする技術
は、原理的には完成された。しかしながら、実用化のた
めには、様々な手法を用いてさらに電子透かし検出の信
頼性を向上させることが望まれる。なぜならば、元の情
報をそのままコピーして保存することのできるデジタル
データとは異なり、印刷物などといった形態をとるアナ
ログ情報は、各処理の過程においてあるいは経年的に様
々な変化が加えられることを想定する必要があるからで
ある。As described above, the technique for enabling the detection of digital watermark information from the printed matter even if the image data combined with the digital watermark is once printed has been completed in principle. It was However, for practical use, it is desired to further improve the reliability of digital watermark detection by using various methods. This is because unlike digital data, which can be copied and stored as it is, the analog information in the form of a printed matter is subject to various changes during each process or over the years. It is necessary to do so.
【0013】具体的には、次のような問題がある。第1
に、透かし情報を埋め込まれたデジタルデータを一旦印
刷して、さらにスキャナ等によって再度デジタル化した
場合、スキャナ等による読み取りの方向あるいは尺度に
誤差が生じる可能性がある。また、印刷時の解像度(単
位長さあたりのドット数)とスキャン時の解像度とが異
なることにより、上記尺度等が全く異なる場合もある。
このような誤差がある場合には、透かし情報の検出が正
しく行なえない可能性が出てくる。Specifically, there are the following problems. First
In addition, when the digital data in which the watermark information is embedded is once printed and then digitized again by a scanner or the like, an error may occur in the reading direction or scale of the scanner or the like. In addition, the scale and the like may be completely different because the resolution (the number of dots per unit length) at the time of printing is different from the resolution at the time of scanning.
If there is such an error, the watermark information may not be detected correctly.
【0014】第2に、透かし情報の検出の信頼性を向上
させようとして透かしの強度を上げると、透かし情報が
ノイズとなってデジタルデータである画像データの画質
が劣化してしまうという問題がある。画質の劣化を防ぐ
ためには、人間にとって目立たないデータ空間に透かし
情報を埋め込むことが望ましいが、必ずしも、原画像デ
ータがこのような観点から透かしの挿入に都合の良いデ
ジタルデータとして表現されているとは限らない。Secondly, if the strength of the watermark is increased in order to improve the reliability of the detection of the watermark information, the watermark information becomes noise and the image quality of image data which is digital data is deteriorated. . In order to prevent the deterioration of image quality, it is desirable to embed the watermark information in a data space that is inconspicuous to humans, but it is not always necessary that the original image data is represented as digital data that is convenient for inserting the watermark. Not necessarily.
【0015】第3に、透かし情報の検出の処理を行なっ
ても、シンボル値のピーク性が良くない場合には検出さ
れた透かし情報が誤っていることも考えられる。そのた
め、このような誤りを起こさないようにするか、あるい
は少なくとも誤って検出された透かし情報であることが
わかるようにすることが求められる。Thirdly, if the peak value of the symbol value is not good even if the watermark information detection process is performed, the detected watermark information may be erroneous. Therefore, it is required to prevent such an error, or at least make it possible to recognize that the watermark information is erroneously detected.
【0016】第4に、印刷(D/A変換)およびスキャ
ン(A/D(アナログ/デジタル)変換)の過程で、画
像データにローパスフィルタの作用が働き、それによっ
て透かし情報の検出が正しく行なえない可能性もある。Fourthly, in the process of printing (D / A conversion) and scanning (A / D (analog / digital) conversion), a low-pass filter works on the image data, whereby the watermark information can be detected correctly. There is a possibility that it will not exist.
【0017】本発明は、上記のような事情を考慮して為
されたものであり、上記のような問題を解決し、透かし
情報の読み出しの信頼性を高めることのできる画像処理
方法、およびその装置、ならびに印刷物を提供すること
を目的とする。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an image processing method capable of solving the above problems and improving the reliability of reading watermark information, and an image processing method thereof. It is intended to provide a device and a printed matter.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、透かし情報をスペクトル拡散すること
により、拡散された透かし情報を生成するスペクトル拡
散部と、前記原画像データに幾何学的基準を与えるため
のパッチ情報を、前記原画像データ内に所定のパターン
で繰り返し埋め込むパッチ埋め込み部と、前記パッチ埋
め込み部により、パッチ情報が埋め込まれた前記原画像
データをフーリエ変換することにより、振幅情報と位相
情報を抽出するフーリエ変換部と、前記拡散された透か
し情報と、前記振幅情報とを合成する合成部と、前記合
成部の出力と、前記位相情報とを基に逆フーリエ変換
し、この逆フーリエ変換の結果と、前記パッチ情報が埋
め込まれた原画像データとの差分である差分画像データ
を生成する差分画像生成部と、前記パッチ情報が埋め込
まれた原画像データをウェーブレット変換するととも
に、前記パッチ情報が埋め込まれた原画像データのエネ
ルギーマップデータを算出するエネルギーマップデータ
算出部と、前記パッチ情報が埋め込まれた原画像データ
と、前記差分画像データと、前記エネルギーマップデー
タとに基づいて、透かし情報埋め込み済み画像データを
生成する生成部とを具備することを特徴とする画像処理
装置を要旨とする。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a spectrum spreading section for generating spread watermark information by spectrum spreading watermark information, and a geometric spread on the original image data. A patch embedding unit for repeatedly embedding patch information for giving a geometrical reference in the original image data in a predetermined pattern, and Fourier transforming the original image data in which the patch information is embedded by the patch embedding unit. A Fourier transform unit for extracting amplitude information and phase information, a synthesizing unit for synthesizing the diffused watermark information and the amplitude information, an inverse Fourier transform based on the output of the synthesizing unit, and the phase information. Then, a difference image for generating difference image data which is a difference between the result of the inverse Fourier transform and the original image data in which the patch information is embedded. And an energy map data calculation unit that performs wavelet transformation on the original image data in which the patch information is embedded and that calculates energy map data of the original image data in which the patch information is embedded, and the patch information is embedded. An image processing apparatus is characterized by comprising: a source for generating watermark-embedded image data based on the original image data, the difference image data, and the energy map data.
【0019】また、本発明の画像処理装置は、パッチ情
報を埋め込まれた前記原画像データに、透かし情報を埋
め込むための色空間の変換の処理を行なう色空間変換部
と、前記透かし情報埋め込み済み画像データを、前記色
空間変換部による変換前の色空間に変換する色空間復元
部とを具備し、前記フーリエ変換部は、前記色空間変換
部により変換された前記パッチ情報を埋め込まれた原画
像データをフーリエ変換することにより、振幅情報と位
相情報を抽出するものであり、前記差分画像生成部は、
前記合成部の出力と前記位相情報とを基に逆フーリエ変
換し、この逆フーリエ変換の結果と前記色空間変換部に
よる変換後のパッチ情報を埋め込まれた前記原画像デー
タとの差分である差分画像データを生成するものであ
り、前記エネルギーマップデータ算出部は、前記色空間
変換部による変換後のパッチ情報を埋め込まれた前記原
画像データをウェーブレット変換することにより、変換
後のパッチ情報を埋め込まれた前記原画像データのエネ
ルギーマップデータを算出するものであり、前記生成部
は、変換後のパッチ情報を埋め込まれた前記原画像デー
タと、前記差分画像データと、前記エネルギーマップデ
ータとに基づいて、透かし埋め込み済み画像データを生
成するものであることを特徴とする。Further, the image processing apparatus of the present invention includes a color space conversion unit for performing a color space conversion process for embedding watermark information in the original image data in which patch information is embedded, and the watermark information embedded state. A color space restoration unit for converting the image data into a color space before conversion by the color space conversion unit, wherein the Fourier transform unit is an original in which the patch information converted by the color space conversion unit is embedded. By subjecting the image data to Fourier transform, the amplitude information and the phase information are extracted, and the difference image generation unit,
Inverse Fourier transform based on the output of the synthesizing unit and the phase information, and the difference that is the difference between the result of this inverse Fourier transform and the original image data in which the patch information after conversion by the color space converting unit is embedded. Image energy is generated, and the energy map data calculation unit embeds the converted patch information by performing a wavelet transform on the original image data in which the patch information converted by the color space conversion unit is embedded. Is to calculate energy map data of the original image data, the generation unit is based on the original image data embedded patch information after conversion, the difference image data, and the energy map data. In this way, the watermark embedded image data is generated.
【0020】また、本発明は、原画像データに幾何学的
基準を与えるためのパッチ情報が埋め込まれた画像を基
に得られた検出対象画像データを読み込み、透かし情報
を検出する画像処理装置であって、前記検出対象画像デ
ータ内の画素値の変化を検出し、自己相関を算出する自
己相関計算部と、前記自己相関の値のピークの位置に基
づいて、前記パッチ情報のパターンを算出するパッチ検
出部と、この算出されたパッチ情報のパターンに基づい
て算出された倍率および回転角度を用いて、前記検出対
象画像データを補正する幾何学変換部と、前記幾何学変
換部により補正された検出対象画像データをフーリエ変
換し、振幅情報を抽出するフーリエ変換部と、前記振幅
情報に基づいて、透かし情報を検出する逆拡散部とを具
備することを特徴とするものである。Further, the present invention is an image processing apparatus for reading detection target image data obtained based on an image in which patch information for giving a geometrical reference to original image data is embedded and detecting watermark information. Therefore, the pattern of the patch information is calculated based on the position of the peak of the value of the autocorrelation and the autocorrelation calculation unit that detects the change in the pixel value in the detection target image data and calculates the autocorrelation. A patch detection unit, a geometric conversion unit that corrects the detection target image data by using a magnification and a rotation angle calculated based on the calculated patch information pattern, and a geometric conversion unit that corrects the geometric conversion unit. A Fourier transform unit for performing Fourier transform on the detection target image data to extract amplitude information, and a despreading unit for detecting watermark information based on the amplitude information. It is intended to.
【0021】また、本発明の画像処理装置は、前記検出
対象画像データを、透かし情報を検出するための色空間
に変換する色空間変換部を具備し、前記フーリエ変換部
は、前記色空間変換部による変換後の色空間における前
記検出対象画像データをフーリエ変換し、振幅情報を抽
出するものであることを特徴とする。The image processing apparatus of the present invention further comprises a color space conversion unit for converting the detection target image data into a color space for detecting watermark information, and the Fourier transform unit includes the color space conversion unit. It is characterized in that the detection target image data in the color space after conversion by the unit is Fourier-transformed to extract amplitude information.
【0022】また、本発明は、原画像データ内の、予め
定められた中間周波数帯域のみに透かし情報を埋め込む
ことにより透かし埋め込み済み画像データを生成する画
像処理方法において、透かし情報をスペクトル拡散する
ことにより、拡散された透かし情報を生成するスペクト
ル拡散過程と、前記原画像データに幾何学的基準を与え
るためのパッチ情報を、前記原画像データ内に所定のパ
ターンで繰り返し埋め込むパッチ情報埋め込み過程と、
前記パッチ情報埋め込み過程により、パッチ情報が埋め
込まれた前記原画像データをフーリエ変換することによ
り、振幅情報と位相情報とを抽出するフーリエ変換過程
と、前記拡散された透かし情報と、前記振幅情報とを合
成する合成過程と、前記合成過程の出力と前記位相情報
を基に逆フーリエ変換し、この逆フーリエ変換の結果と
前記パッチ情報が埋め込まれた原画像データとの差分で
ある差分画像データを生成する差分画像生成過程と、前
記パッチ情報が埋め込まれた原画像データをウェーブレ
ット変換するとともに、前記パッチ情報が埋め込まれた
原画像データのエネルギーマップデータを算出するエネ
ルギーマップデータ算出過程と、前記パッチ情報が埋め
込まれた原が像データと、前記差分画像データと、前記
エネルギーマップデータとに基づいて、透かし情報埋め
込み済み画像データを生成する生成過程とを有すること
を特徴とする。Further, according to the present invention, in an image processing method for generating watermark-embedded image data by embedding watermark information only in a predetermined intermediate frequency band in original image data, the watermark information is spectrally spread. According to the above, a spread spectrum process of generating diffused watermark information, and a patch information embedding process of repeatedly embedding patch information for giving a geometrical reference to the original image data in the original image data in a predetermined pattern,
In the patch information embedding step, the original image data in which the patch information is embedded is Fourier-transformed to extract amplitude information and phase information, a Fourier transform step, the diffused watermark information, and the amplitude information. And a differential image data that is a difference between the result of the inverse Fourier transform and the original image data in which the patch information is embedded, based on the output of the synthetic process and the phase information. A difference image generating step of generating, an energy map data calculating step of wavelet transforming the original image data in which the patch information is embedded, and calculating energy map data of the original image data in which the patch information is embedded, and the patch The original image data in which the information is embedded, the difference image data, and the energy map Based on the chromatography data, and having a generating process of generating the watermark information embedded image data.
【0023】また、本発明は、原画像データ内の、予め
定められた中間周波数帯域のみに透かし情報を埋め込む
ことにより透かし埋め込み済み画像データを生成する画
像処理方法において、原画像データに幾何学的基準を与
えるためのパッチ情報を埋め込まれた前記原画像データ
を、透かし情報を埋め込むための色空間に変換する色空
間変換過程と、前記透かし埋め込み済み画像データを、
前記色空間変換過程における変換前の色空間に変換する
色空間復元過程とを有し、前記フーリエ変換過程は、前
記色空間変換過程により変換された前記パッチ情報を埋
め込まれた原画像データをフーリエ変換することによ
り、振幅情報と位相情報とを抽出するものであり、前記
差分画像生成過程は、前記合成過程の出力と前記位相情
報とを基に逆フーリエ変換し、この逆フーリエ変換の結
果と前記色空間変換過程による変換後のパッチ情報を埋
め込まれた前記原画像データとの差分である差分画像デ
ータを生成するものであり、前記エネルギーマップ算出
過程は、前記色空間変換過程による変換後のパッチ情報
を埋め込まれた前記原画像データをウェーブレット変換
することにより、変換後のパッチ情報を埋め込まれた前
記原画像データのエネルギーマップデータを算出するも
のであり、前記生成過程は、変換後のパッチ情報を埋め
込まれた前記原画像データと、前記差分画像データと、
前記エネルギーマップデータとに基づいて、透かし情報
埋め込み済み画像データを生成するものであることを特
徴とする。Further, the present invention is an image processing method for generating watermark-embedded image data by embedding watermark information only in a predetermined intermediate frequency band in the original image data, in the original image data geometrically. A color space conversion process of converting the original image data in which patch information for giving a reference is embedded into a color space for embedding watermark information, and the watermark-embedded image data,
A color space restoration process for converting the color space into a color space before conversion in the color space conversion process, and the Fourier transform process Fourier transforms the original image data in which the patch information converted by the color space conversion process is embedded. By transforming, the amplitude information and the phase information are extracted, and the difference image generating process performs an inverse Fourier transform based on the output of the combining process and the phase information, and the result of the inverse Fourier transform. The difference image data that is the difference from the original image data in which the patch information after the conversion by the color space conversion process is embedded is generated, and the energy map calculation process is performed after the conversion by the color space conversion process. The original image data in which the patch information is embedded is subjected to a wavelet transform, so that the original image data in which the converted patch information is embedded is processed. It is for calculating the Energy map data, the generating process, the the original image data embedded patch information after conversion, and the difference image data,
Image data with watermark information embedded therein is generated based on the energy map data.
【0024】また、本発明の画像処理方法は、前記生成
された透かし埋め込み済み画像データを用いて印刷を行
なう印刷過程をさらに有することを特徴とする。Further, the image processing method of the present invention is characterized by further comprising a printing step of printing using the generated watermark-embedded image data.
【0025】また、本発明は、原画像データに幾何学的
基準を与えるためのパッチ情報が埋め込まれた画像を基
に得られた検出対象画像データを読み込み、透かし情報
を検出する画像処理方法であって、前記検出対象画像デ
ータ内の画素値の変化を検出し、自己相関を算出する自
己相関計算過程と、前記自己相関の値のピークの位置に
基づいて、前記パッチ情報のパターンを算出するパッチ
検出過程と、この算出されたパッチ情報のパターンに基
づいて算出された倍率および回転角度を用いて、前記検
出対象画像データを補正する幾何学変換過程と、前記幾
何学変換過程において補正された検出対象画像データを
フーリエ変換し、振幅情報を抽出するフーリエ変換過程
と、前記振幅情報に基づいて、透かし情報を検出する逆
拡散過程とを有することを特徴とする。The present invention is also an image processing method for detecting watermark information by reading detection target image data obtained based on an image in which patch information for giving a geometrical reference to original image data is embedded. Therefore, the pattern of the patch information is calculated based on the autocorrelation calculation process of detecting the change in the pixel value in the detection target image data and calculating the autocorrelation and the position of the peak of the value of the autocorrelation. A patch detection process, a geometric conversion process for correcting the detection target image data by using a magnification and a rotation angle calculated based on the calculated patch information pattern, and a geometric conversion process corrected in the geometric conversion process. It has a Fourier transform process of performing Fourier transform on the detection target image data to extract amplitude information, and a despreading process of detecting watermark information based on the amplitude information. It is characterized in.
【0026】また、本発明は、原画像データを処理する
画像処理装置であって、前記原画像データに幾何学的基
準を与えるためのパッチ情報を、前記原画像データ内に
所定のパターンで繰り返し埋め込むパッチ情報埋め込み
部を具備することを特徴とする。The present invention is also an image processing apparatus for processing original image data, wherein patch information for giving a geometrical reference to the original image data is repeated in a predetermined pattern in the original image data. It is characterized by comprising a patch information embedding unit for embedding.
【0027】また、本発明は、原画像データに幾何学的
基準を与えるためのパッチ情報が埋め込まれた検出対象
画像データを入力とする画像処理装置であって、前記検
出対象画像データ内の画素値の変化を検出し、自己相関
を算出する自己相関計算部と、前記自己相関の値のピー
クの位置に基づいて、パッチ情報のパターンを算出する
パッチ検出部と、この算出されたパターンに基づいて算
出された倍率および回転角度を用いて、前記検出対象画
像データを補正する幾何学変換部とを具備することを特
徴とする。The present invention is also an image processing apparatus which receives as input the detection target image data in which patch information for giving a geometrical reference to the original image data is embedded, and the pixels in the detection target image data are input. An autocorrelation calculation unit that detects a change in value and calculates an autocorrelation, a patch detection unit that calculates a pattern of patch information based on the position of the peak of the value of the autocorrelation, and a calculated pattern. And a geometric conversion unit that corrects the detection target image data using the calculated magnification and rotation angle.
【0028】また、本発明は、画像が印刷された印刷物
において、前記印刷物の画像には、原画像データに基準
を与えるためのパッチ情報と透かし情報とが埋め込まれ
ていることを特徴とするものである。Further, according to the present invention, in a printed matter on which an image is printed, patch information and watermark information for giving a reference to original image data are embedded in the image of the printed matter. Is.
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しこの発明の一
実施形態について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0030】まず、図1および図2を参照しながら、透
かし情報を埋め込む手順および透かし情報を検出する手
順の概略について説明する。図1は、透かし情報を埋め
込む手順の概略を示すフローチャートである。図2は、
透かしを検出する手順の概略を示すフローチャートであ
る。First, an outline of a procedure for embedding watermark information and a procedure for detecting watermark information will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a flowchart showing an outline of a procedure for embedding watermark information. Figure 2
It is a flowchart which shows the outline of the procedure which detects a watermark.
【0031】<透かし情報を埋め込む手順(概略)>図
1に示すように、まず、原画像データ100について、
原画像データの尺度(倍率ともいう)および回転角度
(画像の向き)を後で検出できるようにパッチ情報の埋
め込み(ステップ204)の処理を行なう。つまり、パ
ッチ情報とは、原画像データに幾何学的基準を与えるた
めのものである。次に、色空間の変換(ステップ20
2)の処理を行なう。これにより、パッチ情報を埋め込
まれた原画像データは、元の色空間における画像データ
から透かしの合成に都合のよい色空間の画像データに変
換される。<Procedure for Embedding Watermark Information (Outline)> As shown in FIG.
The process of embedding patch information (step 204) is performed so that the scale (also referred to as magnification) and the rotation angle (image orientation) of the original image data can be detected later. That is, the patch information is for giving a geometrical reference to the original image data. Next, color space conversion (step 20)
Perform the processing of 2). As a result, the original image data in which the patch information is embedded is converted from the image data in the original color space into the image data in the color space that is convenient for combining watermarks.
【0032】一方、透かし情報120を基に、符号化
(ステップ218)の処理を行なう。そして、透かし情
報の埋め込み(ステップ1200)の処理により、パッ
チ情報が埋め込まれ色空間が変換された画像のデータ
(ステップ202からの出力)にステップ218にて誤
り訂正符号化された透かし情報を埋め込む。なお、この
ステップ1200の処理においては、ステップ218に
て符号化された透かし情報をより広帯域に拡散させるス
ペクトラム拡散を行い、所定のブロック画像に分割され
パッチ情報が埋め込まれた原画像データに拡散された透
かし情報を埋め込む処理を行い、この処理で得られる各
ブロックを一体とし、透かし情報とパッチ情報とが埋め
込まれた原画像データとする処理を行なう。On the other hand, an encoding process (step 218) is performed based on the watermark information 120. Then, the watermark information embedded in the error correction code in step 218 is embedded in the image data (output from step 202) in which the patch information is embedded and the color space is converted by the process of embedding watermark information (step 1200). . In the process of step 1200, the watermark information coded in step 218 is spread in a wider band to spread the spectrum, and is divided into a predetermined block image and spread into the original image data in which the patch information is embedded. A process of embedding the watermark information is performed, the blocks obtained by this process are integrated, and the process of making the original image data in which the watermark information and the patch information are embedded is performed.
【0033】そして、さらにステップ202で行った色
空間の変換の逆変換をステップ1200で得られた透か
し情報とパッチ情報とが埋め込まれた原画像データに行
うことにより色空間の復元(ステップ262)を行い、
その結果として、透かし埋め込み済み画像データ150
が得られる。なお、本実施形態では、パッチ情報の埋め
込みを行ってから、透かし情報を埋め込む例を示してい
るが、この順序は特に問わない。Then, the inverse conversion of the color space conversion performed in step 202 is performed on the original image data in which the watermark information and patch information obtained in step 1200 are embedded to restore the color space (step 262). And then
As a result, the watermark-embedded image data 150
Is obtained. In this embodiment, an example in which the watermark information is embedded after the patch information is embedded is shown, but the order is not particularly limited.
【0034】<透かし情報検出手順(概略)>図2に示
すように、まず透かし埋め込み済み画像150a(検出
対象画像)をA/D変換(ステップ264)する。透か
し埋め込み済み画像150aは、例えば印刷物などとし
て表わされるアナログ情報である。また、ステップ26
4のA/D変換の処理は、例えばスキャナを用いて行な
う。次に、透かし埋め込み済み画像150aから得られ
たデジタル化された画像データに強調フィルタ(ステッ
プ265)の処理を施す。これにより、透かし埋め込み
済み画像データ150s(検出対象画像データ)を得
る。なお、検出対象画像データ150sが、元々デジタ
ル化された画像データである場合には、ステップ264
のA/D変換の処理を省略する。また、その場合には、
さらにステップ265の強調フィルタの処理も省略して
良い。<Watermark Information Detection Procedure (Outline)> As shown in FIG. 2, the watermark-embedded image 150a (detection target image) is A / D-converted (step 264). The watermark embedded image 150a is analog information represented as, for example, a printed matter. Also, step 26
The A / D conversion process of No. 4 is performed using, for example, a scanner. Next, the digitized image data obtained from the watermark-embedded image 150a is subjected to an emphasis filter (step 265). As a result, the watermark-embedded image data 150s (detection target image data) is obtained. When the detection target image data 150s is originally digitalized image data, step 264
The A / D conversion process of is omitted. In that case,
Further, the processing of the emphasis filter in step 265 may be omitted.
【0035】次に、検出対象画像データ150sからパ
ッチ検出(ステップ266)をする処理を行なう。この
パッチ情報は、図1に示したステップ204によって透
かし埋め込み済み画像150aに埋め込まれていたもの
である。このパッチ情報を検出することにより、現在透
かし情報の検出の対象としている検出対象画像データ1
50sと、図1に示した原画像データ100との間の尺
度および画像の向きの違いがわかる。これらの違いは、
それぞれスケールおよび回転角の数値情報として得られ
る。Next, a process of detecting a patch (step 266) from the detection target image data 150s is performed. This patch information has been embedded in the watermark-embedded image 150a in step 204 shown in FIG. By detecting this patch information, the detection target image data 1 currently targeted for watermark information detection
The difference in scale and image orientation between 50s and the original image data 100 shown in FIG. 1 can be seen. The difference between these is
It is obtained as numerical information of scale and rotation angle, respectively.
【0036】次に、上記のスケールおよび回転角の数値
情報を用いて、幾何学変換(ステップ267)の処理を
行なう。これによって、検出対象画像データ150s
が、原画像データ100の尺度および画像の向きと同じ
になるように補正される。Next, the geometric conversion (step 267) is performed using the above-mentioned numerical information of the scale and the rotation angle. Thereby, the detection target image data 150s
Are corrected to have the same scale and image orientation as the original image data 100.
【0037】次に、符号化された透かし情報の検出(ス
テップ1270)の処理を行い、さらに検出された透か
し情報を復号化(ステップ292)する処理を行なうこ
とにより、この画像に合成されていた透かし情報120
を正しく抽出することができる。Next, the encoded watermark information is detected (step 1270), and the detected watermark information is decoded (step 292) to be combined with this image. Watermark information 120
Can be extracted correctly.
【0038】なお、上の概略手順では説明を省略した
が、入力となる透かし埋め込み済み画像データが表わす
色空間と、透かしが埋め込まれている色空間とが異なる
場合には、透かし情報を検出するために色空間を同一と
するような変換の処理を行なうようにする。Although not described in the above general procedure, if the color space represented by the input watermark-embedded image data and the color space in which the watermark is embedded are different, watermark information is detected. Therefore, conversion processing is performed so that the color spaces are the same.
【0039】次に、上の概略手順において用いた各々の
処理の詳細について説明する。
<色空間の変換および復元>ここでは、図1のステップ
202に示した色空間の変換、および同じくステップ2
62に示した色空間の復元について説明する。一般にデ
ジタル化された画像データは、様々な色空間によって表
わすことができる。よく用いられる色空間としては、R
GB、CMYK、YIQ、グレースケールなどがある。
RGBは、R(赤,red)とG(緑,green)とB(青, bl
ue)の各成分を用いる色空間である。CMYKは、C
(シアン, cyan)とM(マゼンタ,magenta)とY(イエ
ロー, yellow)とK(黒,black)の各成分を用いる色空
間である。YIQは、Y(輝度)とIおよびQ(それぞ
れ色調)の各成分を用いる色空間である。グレースケー
ルは、輝度のみを用いる色空間であり、単色調の画像を
表わすために用いられる。なお、YIQに類似の色空間
としてYUVがあり、このYUVもY(輝度)とUおよ
びV(それぞれ色調)の各成分を用いるものである。Next, the details of each processing used in the above-mentioned outline procedure will be described. <Color Space Conversion and Restoration> Here, the color space conversion shown in step 202 of FIG. 1 and the same step 2
The restoration of the color space indicated by 62 will be described. Generally, digitized image data can be represented by various color spaces. R is a commonly used color space.
There are GB, CMYK, YIQ, gray scale, and the like.
RGB is R (red, red) and G (green, green) and B (blue, bl)
ue) is a color space that uses each component. CMYK is C
It is a color space that uses (cyan, cyan), M (magenta, magenta), Y (yellow, yellow), and K (black, black) components. YIQ is a color space that uses Y (luminance) and I and Q (each color tone) components. Grayscale is a color space that uses only luminance and is used to represent monotone images. Note that there is YUV as a color space similar to YIQ, and this YUV also uses Y (luminance) and U and V (each color tone) components.
【0040】図3は、色空間の変換および色空間の復元
の概略を示す概略図である。図3に示す(a)〜(c)
は、それぞれ、原画像データがベースとする色空間(こ
れを便宜的に「実画像色空間」と呼ぶ)と透かし情報を
埋め込むための色空間とが異なる場合を表わしている。
図3(a)に示す例では、実画像色空間がグレースケー
ルであり、透かし情報を埋め込むための色空間が輝度
(G)成分を持つ色空間、周波数(F)成分を持つ色空
間などの色空間である。図3(b)に示す例では、実画
像色空間がRGBであり、透かし情報を埋め込むための
色空間がRGBの色空間、輝度(G)成分を持つ色空
間、周波数(F)成分を持つ色空間などの色空間であ
る。図3(c)に示す例では、実画像色空間がCMYK
であり、透かし情報を埋め込むための色空間がCMYK
の色空間、濃度(G’)成分を持つ色空間、周波数
(F’)成分を持つ色空間などの色空間である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an outline of color space conversion and color space restoration. (A) to (c) shown in FIG.
Indicates the case where the color space on which the original image data is based (which is referred to as “actual image color space” for convenience) is different from the color space for embedding the watermark information.
In the example shown in FIG. 3A, the actual image color space is grayscale, and the color space for embedding watermark information is a color space having a luminance (G) component, a color space having a frequency (F) component, or the like. It is a color space. In the example shown in FIG. 3B, the actual image color space is RGB, and the color space for embedding watermark information has an RGB color space, a color space having a luminance (G) component, and a frequency (F) component. A color space such as a color space. In the example shown in FIG. 3C, the actual image color space is CMYK.
And the color space for embedding watermark information is CMYK
Color space having a density (G ′) component, a color space having a frequency (F ′) component, and the like.
【0041】本実施形態による電子透かしの合成におい
ては、実画像色空間から透かし情報を埋め込むための色
空間への変換を行い、透かし情報を埋め込むための色空
間における所定の成分に透かし情報の埋め込みを行って
から、実画像色空間への復元を行なう。なお、この「所
定の成分」とは、たとえ透かし情報を埋め込んだとして
も、人間には知覚できない、あるいは知覚しにくい成分
が好ましいが、そのような成分に限らずいずれの成分で
あっても良い。In the digital watermark composition according to this embodiment, the actual image color space is converted into a color space for embedding watermark information, and the watermark information is embedded in a predetermined component in the color space for embedding the watermark information. And then restore to the actual image color space. The "predetermined component" is preferably a component that cannot be perceived by humans or is difficult to perceive even if watermark information is embedded, but it is not limited to such a component and any component may be used. .
【0042】つまり、原理的にはどのような色空間のど
のような成分に透かし情報を埋め込んでも良い。ただ
し、発明者らが行った実証実験では、YIQモデルの色
空間におけるY(輝度)成分(チャネル)に透かし情報
を埋め込んだ場合に、人間が画像を見たときの画質の劣
化の少なさや、透かし情報のロバスト性において特に優
れていることがわかっている。That is, in principle, the watermark information may be embedded in any component of any color space. However, in a verification experiment conducted by the inventors, when watermark information is embedded in the Y (luminance) component (channel) in the color space of the YIQ model, there is little deterioration in image quality when a human sees an image, It has been found that the watermark information is particularly robust.
【0043】例として、実画像色空間がRGBであり、
透かしを埋め込むための色空間がYIQである場合の色
空間の変換および復元の方法を説明する。この変換およ
び復元は、次の数式(1)によって計算される。As an example, the actual image color space is RGB,
A method of converting and restoring the color space when the color space for embedding the watermark is YIQ will be described. This conversion and restoration is calculated by the following equation (1).
【0044】[0044]
【数1】 [Equation 1]
【0045】ここで、Aは3行3列の所定の変換行列で
ある。また、A-1は変換行列Aの逆行列である。数式
(1)では、便宜上、Y、I、Qの各成分をそれぞれ
Y’、I’、Q’と標記している。Here, A is a predetermined transformation matrix of 3 rows and 3 columns. A −1 is an inverse matrix of the transformation matrix A. In the mathematical expression (1), each component of Y, I, and Q is labeled as Y ′, I ′, and Q ′ for convenience.
【0046】また、他の例として、実画像色空間がCM
YKであり、透かし情報を埋め込むための色空間がYI
Qである場合の色空間の変換および復元の方法を説明す
る。RGBとCMYKとの関係は、C=(G+B)/
2、M=(B+R)/2、Y=(R+G)/2であるた
め、CMYKとYIQとの間の変換は、上の変換行列A
を用いて次の数式(2)によって計算される。なお、実
画像色空間CMYKから色空間YIQに変換する場合
は、K成分を省略し、RGBとCMYの擬似的関係C=
(G+B)/2等を利用して、CMYとY’I’Q’の
変換関係を示している。As another example, the actual image color space is CM.
YK, and the color space for embedding watermark information is YI
A method of color space conversion and restoration in the case of Q will be described. The relationship between RGB and CMYK is C = (G + B) /
Since 2, M = (B + R) / 2 and Y = (R + G) / 2, the conversion between CMYK and YIQ is the above conversion matrix A
Is calculated by the following equation (2). When converting the actual image color space CMYK to the color space YIQ, the K component is omitted, and the pseudo relationship between RGB and CMY is C =
Using (G + B) / 2, etc., the conversion relationship between CMY and Y'I'Q 'is shown.
【0047】[0047]
【数2】 [Equation 2]
【0048】なお、数式(2)では、便宜上、Y、I、
Qの各成分をそれぞれY’、I’、Q’と標記してい
る。In the equation (2), for convenience, Y, I,
Each component of Q is labeled as Y ', I', Q '.
【0049】<パッチ情報埋め込み>ここでは、図1の
ステップ204に示したパッチ情報埋め込みについて説
明する。なお、パッチとは、原画像データの倍率及び回
転角度を基準とするために用いられる情報である。そし
て、このパッチを原画像データ内の所定の位置に埋め込
むことにより、この基準としての役割を果たす。この埋
め込み方は、パッチを原画像データ内に所定のパターン
(所定の周期)で繰り返し埋め込むことが行なわれる。
以降では、パッチをパッチ情報という。<Patch Information Embedding> Here, the patch information embedding shown in step 204 of FIG. 1 will be described. The patch is information that is used as a reference for the magnification and rotation angle of the original image data. Then, by embedding this patch at a predetermined position in the original image data, it serves as this reference. In this embedding method, the patch is repeatedly embedded in the original image data in a predetermined pattern (a predetermined cycle).
Hereinafter, the patch is referred to as patch information.
【0050】パッチ情報の埋め込みの対象となる画像デ
ータを、関数f(x,y,c)で表わす。ここで、
(x,y)は対象となる画像データの座標値であり、c
は所定の色空間におけるカラーチャネル(色成分)であ
る。パッチ情報を埋め込むために選択したカラーチャネ
ルをsとする。原理的には、いかなるカラーチャネルに
パッチ情報を埋め込んでも良い。但し、発明者らが行っ
た実証実験の結果、人間が画像データ及びこの画像デー
タが印刷された印刷物を見たときの画質の劣化の少なさ
や、パッチ情報の検出のしやすさなどから、特に、次に
あげるカラーチャネルが有効であることがわかってい
る。The image data for which the patch information is embedded is represented by the function f (x, y, c). here,
(X, y) is the coordinate value of the target image data, and c
Is a color channel (color component) in a predetermined color space. Let s be the color channel selected for embedding the patch information. In principle, patch information may be embedded in any color channel. However, as a result of the proof experiment conducted by the inventors, there is little deterioration in image quality when a human sees the image data and the printed matter on which the image data is printed, and it is easy to detect the patch information. , The following color channels are known to be effective.
【0051】すなわち、YIQ色空間におけるカラーチ
ャネルY、RGB色空間におけるカラーチャネルB、R
GB色空間を輝度(G)を含む色空間に変換した場合の
カラーチャネルG、CMYK色空間におけるカラーチャ
ネルY、CMYK色空間における濃度に変換されたカラ
ーチャネルDなどが、パッチ情報を埋め込むためのカラ
ーチャネルとして有効である。That is, the color channel Y in the YIQ color space and the color channels B and R in the RGB color space.
A color channel G when the GB color space is converted into a color space including luminance (G), a color channel Y in the CMYK color space, a color channel D converted into the density in the CMYK color space, and the like for embedding patch information. It is effective as a color channel.
【0052】次に、パッチ情報の埋め込みの手順を説明
する。関数f(x,y,s)で表わされる画像データ
を、P個のサイズMp画素×Np画素のブロック画像f
i(xp,yp,s)に分解する。ただし、0≦xp<
Mp、0≦yp<Np、0≦i<Pである。Next, the procedure for embedding patch information will be described. The image data represented by the function f (x, y, s) is converted into a block image f of P size Mp pixels × Np pixels.
It is decomposed into i (xp, yp, s). However, 0 ≦ xp <
Mp, 0 ≦ yp <Np, and 0 ≦ i <P.
【0053】図4は、パッチ情報埋め込みのためのブロ
ック画像への分割を示す概略図である。図4に示す画像
データ全体(原画像データ)は、横(8×Mp)画素、
縦(8×Np)画素の合計(64×Mp×Np)画素か
ら成る。図4においてハッチングを施した部分が、1つ
のブロック画像であり、このブロック画像は横Mp画
素、縦Np画素から成っている。他のブロック画像もこ
れと同じサイズである。そして、画像データ全体は64
個のブロック画像に分割されている(つまりP=6
4)。FIG. 4 is a schematic diagram showing division into block images for embedding patch information. The entire image data (original image data) shown in FIG. 4 has horizontal (8 × Mp) pixels,
It is composed of a total of (64 × Mp × Np) pixels of vertical (8 × Np) pixels. In FIG. 4, the hatched portion is one block image, and this block image is composed of horizontal Mp pixels and vertical Np pixels. The other block images have the same size. And the whole image data is 64
Is divided into block images (that is, P = 6)
4).
【0054】そして、秘密鍵Key1を基に生成される
擬似乱数列を用いて、Pn個の整数座標値(xps,y
ps)を重複無く選ぶ。ただし、0≦p<Pnであり、
このPnが1つのブロック画像内に埋め込むパッチ情報
の個数である。ブロックサイズがMp×Npであるの
で、Pn≦Mp×Npを満たす必要がある。なお、Mp
とNpとは互いに異なる値であっても良いが、以下では
便宜上Mp=Npとして、Npを用いて説明する。Then, using a pseudo random number sequence generated based on the secret key Key1, Pn integer coordinate values (xps, y)
ps) without duplication. However, 0 ≦ p <Pn,
This Pn is the number of patch information to be embedded in one block image. Since the block size is Mp × Np, it is necessary to satisfy Pn ≦ Mp × Np. In addition, Mp
Although Np and Np may be different from each other, the following description will be given using Np with Mp = Np for convenience.
【0055】次に、上で選ばれたPn個の画素(xp
s,yps)に、重みw(xp,yp)のパッチ情報p
(xp,yp)を埋め込む。ただし、0≦xp<Np,
0≦yp<Npである。即ち、上で擬似乱数列を用いて
選択されたPn個の画素のそれぞれの値を、次の式
(3)あるいは式(4)によって表わされるように変化
させる作用を加える。Next, the Pn pixels (xp
s, yps), and patch information p of weight w (xp, yp)
Embed (xp, yp). However, 0 ≦ xp <Np,
0 ≦ yp <Np. That is, the action of changing the value of each of the Pn pixels selected using the pseudo-random number sequence as shown by the following equation (3) or equation (4) is added.
【0056】[0056]
【数3】 [Equation 3]
【0057】[0057]
【数4】 [Equation 4]
【0058】ただし、関数p(xp,yp)は、ブロッ
ク画像fi(xp,yp,s)の輝度G(xp,yp)
/濃度D(xp,yp)やエッジE(xp,yp)など
を考慮した関数である。関数p(xp,yp)の例は、
次の式(5)のようなものである。However, the function p (xp, yp) is the brightness G (xp, yp) of the block image fi (xp, yp, s).
/ This is a function that takes into consideration the density D (xp, yp) and the edge E (xp, yp). An example of the function p (xp, yp) is
It is like the following formula (5).
【0059】[0059]
【数5】 [Equation 5]
【0060】なお、パッチ情報を埋め込む画素の座標値
(xps,yps)は、P個の全てのブロック画像に対
して共通である。The coordinate values (xps, yps) of the pixels in which the patch information is embedded are common to all P block images.
【0061】図5は、埋め込むパッチ情報の重みづけパ
ターンの例を示すグラフである。図5(a)に示す例で
は、選択された画素(xps,yps)のみに重みαの
変化を加える。即ち、
fi(xps,yps,s)←fi(xps,yps,
s)+α
とする。図5(b)に示す例では、選択された画素(x
ps,yps)に重みαを加えるとともに、それに隣接
する画素(xps−1,yps)および(xps+1,
yps)に重み(−α/2)を加えている。即ち
fi(xps, yps, s) ← fi(xps, yps, s)+α
fi(xps-1, yps, s) ← fi(xps-1, yps, s)−α/2
fi(xps+1, yps, s) ← fi(xps+1, yps, s)−α/2
とする。図5(b)に示すパッチ情報の重みづけパター
ンは、図5(a)に示したパッチ情報の重みづけパター
ンと比較して、パッチ情報がより強調されて選択された
画素に埋め込まれるため、パッチ情報の検出を行ないや
すいという特徴がある。なお、パッチ情報の重みづけパ
ターンは図5に例示したものに限られず、他の重みづけ
パターンを用いても良い。FIG. 5 is a graph showing an example of a weighting pattern of embedded patch information. In the example shown in FIG. 5A, the change of the weight α is added only to the selected pixel (xps, yps). That is, fi (xps, yps, s) ← fi (xps, yps,
s) + α. In the example shown in FIG. 5B, the selected pixel (x
ps, yps) is added with the weight α, and pixels (xps−1, yps) and (xps + 1,
yps) is added with a weight (-α / 2). That is fi (xps, yps, s) ← fi (xps, yps, s) + α fi (xps-1, yps, s) ← fi (xps-1, yps, s) −α / 2 fi (xps + 1, yps, s) ← fi (xps + 1, yps, s) −α / 2. The patch information weighting pattern shown in FIG. 5B is more emphasized than the patch information weighting pattern shown in FIG. 5A and is embedded in the selected pixel. The feature is that it is easy to detect patch information. The weighting pattern of the patch information is not limited to the one illustrated in FIG. 5, and other weighting patterns may be used.
【0062】図6は、上に述べたパッチ情報埋め込みの
処理の手順を示したフローチャートである。図6に沿っ
て説明すると、与えられた原画像データをブロック画像
に分割する(ステップ2041)。なお、図6では、パ
ッチ情報埋め込みのためのブロック画像への分割を「ブ
ロック分割−1」と表わしている。FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the patch information embedding process described above. Explaining with reference to FIG. 6, the given original image data is divided into block images (step 2041). Note that in FIG. 6, division into block images for embedding patch information is represented as “block division-1”.
【0063】一方、パッチパラメータ値の決定を行なう
(ステップ2042)。ここで、パッチパラメータと
は、ブロック画像のサイズ(縦および横の画素数)、1
個のブロック画像に埋め込むパッチ情報の個数、埋め込
み強度(例えば、図5におけるα)、埋め込むパッチ情
報の重みづけパターン(例えば、図5における(a)あ
るいは(b)の重みづけパターン)、パッチ情報を埋め
込む画素位置等からなる情報である。On the other hand, the patch parameter value is determined (step 2042). Here, the patch parameter is the size of the block image (the number of vertical and horizontal pixels), 1
The number of patch information to be embedded in each block image, embedding strength (eg, α in FIG. 5), weighting pattern of embedding patch information (eg, weighting pattern of (a) or (b) in FIG. 5), patch information Is information including a pixel position and the like in which is embedded.
【0064】パッチパラメータ値の一例としては、それ
ぞれ次のような値を用いる。原画像データが縦1024
×横1024画素程度の場合、ブロック画像のサイズの
例は縦64画素×横64画素が良い。相対的にブロック
画像のサイズが小さくなるほど、つまり分割数が多くな
るほど、パッチ情報を検出する際の自己相関関数のピー
ク数は増えるがピーク性が悪くなる。逆に、相対的にブ
ロック画像のサイズが大きくなるほど、つまり分割数が
少なくなるほど、パッチ情報を検出する際の自己相関関
数のピーク性は良くなるがピーク数が減る。つまりピー
ク性とピーク数とはトレードオフの関係にあるため、原
画像データを適度なサイズのブロック画像に分割するこ
とが必要である。1個のブロック画像に埋め込むパッチ
情報の個数は、例えば、縦64画素×横64画素のブロ
ック画像に対して1024とする。パッチ情報の埋め込
み強度は、例えば、256階調のカラーチャネルに対し
て10階調分程度とする。The following values are used as examples of patch parameter values. Original image data is vertical 1024
In the case of about × 1024 horizontal pixels, an example of the size of the block image is 64 vertical pixels × 64 horizontal pixels. As the size of the block image becomes relatively smaller, that is, as the number of divisions increases, the number of peaks of the autocorrelation function when detecting patch information increases, but the peak property deteriorates. On the contrary, as the size of the block image becomes relatively large, that is, the number of divisions becomes smaller, the peak property of the autocorrelation function at the time of detecting the patch information becomes better, but the number of peaks decreases. That is, since the peak property and the number of peaks are in a trade-off relationship, it is necessary to divide the original image data into block images of appropriate size. The number of pieces of patch information to be embedded in one block image is, for example, 1024 for a block image of vertical 64 pixels × horizontal 64 pixels. The embedding strength of the patch information is, for example, about 10 gradations for a 256 gradation color channel.
【0065】なお、パッチ情報を埋め込む画素位置は、
秘密鍵Key1に基づく擬似乱数列を用いて、ブロック
画像内における座標値を決定する。The pixel position where the patch information is embedded is
The pseudo random number sequence based on the secret key Key1 is used to determine the coordinate value in the block image.
【0066】そして、ステップ2042において決定さ
れたパッチパラメータ値を用いて、1個のブロック画像
についてパッチ情報の埋め込みの処理を行なう(ステッ
プ2043)。そして、分割された全てのブロック画像
についてパッチ情報の埋め込みの処理が終了したかどう
かを判定し、まだ終了していない場合には残っているブ
ロック画像の処理を行なうためにステップ2043に戻
る(ステップ2044)。この繰り返し処理により、全
てのブロック画像についてパッチ情報の埋め込みの処理
が行われる。全てのブロック画像についての処理が終了
した後、分割されたブロック画像の合成を行なう(ステ
ップ2045)。なお、図6では、前記「ブロック分割
−1」に対応するブロック合成を「ブロック合成−1」
と表わしている。Then, using the patch parameter values determined in step 2042, a process of embedding patch information is performed for one block image (step 2043). Then, it is determined whether or not the patch information embedding process has been completed for all the divided block images, and if not completed, the process returns to step 2043 to process the remaining block images (step 2044). By this iterative process, the process of embedding patch information is performed for all block images. After the processing for all the block images is completed, the divided block images are combined (step 2045). In FIG. 6, the block synthesis corresponding to the “block division-1” is referred to as “block synthesis-1”.
Is represented.
【0067】<透かし情報の符号化>ここでは、図1の
ステップ218に示した透かし情報の符号化について説
明する。<Encoding of Watermark Information> Here, the encoding of the watermark information shown in step 218 of FIG. 1 will be described.
【0068】図7は、透かし情報の符号化の処理の手順
を示すフローチャートである。基になる透かし情報M0
を長さmビットのビット列とし、
M0=(b01,b02,・・・・・・,b0n)
と表わす。まず、この透かし情報M0を基に所定のハッ
シュ関数によって長さHビットのハッシュ値を生成す
る。このハッシュ値を上記の透かし情報M0に付加し
て、
M0’=(b01,b02,・・・・・・,b0n,h01,h02,・・・
・・・,h0H)
とする透かし情報M0’を得る(ステップ2181)。
ここで、M0’のうち、(b01,b02,・・・・・・,b0n)
を情報ビット部、(h01,h02,・・・・・・,h0H)をハッ
シュ値ビット部と呼ぶことにする。なお、ステップ21
81で用いるハッシュ関数としては、不定長の入力から
固定長のデータを出力するもので、出力から入力のデー
タを推測できないこと、同じ出力を持つ入力データを容
易に作成できないこと、同じ出力データとなる可能性が
非常に低いことといった用件を満足するものを用いるよ
うにする。具体的には、Ronald L. Rivest氏によって考
案されたMD5(Message Digest 5)や、NSAで考案
されたSHA−1(Secure Hash Algorithm 1) などと
いったハッシュ関数を用いる。FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the watermark information encoding process. Underlying watermark information M0
Is a bit string having a length of m bits, and is expressed as M0 = (b01, b02, ..., b0n). First, a hash value having a length of H bits is generated by a predetermined hash function based on the watermark information M0. By adding this hash value to the watermark information M0, M0 '= (b01, b02, ..., B0n, h01, h02, ...
,, h0H) is obtained (step 2181).
Here, of M0 ', (b01, b02, ..., b0n)
Is called an information bit part, and (h01, h02, ..., H0H) is called a hash value bit part. Note that step 21
The hash function used in 81 outputs fixed-length data from an indefinite-length input, cannot predict input data from the output, cannot easily create input data having the same output, and cannot output the same output data. Try to use one that satisfies the requirement that it is very unlikely to occur. Specifically, a hash function such as MD5 (Message Digest 5) devised by Ronald L. Rivest or SHA-1 (Secure Hash Algorithm 1) devised by NSA is used.
【0069】次に、誤り訂正能力のある符号化手法を使
い、上記透かし情報M0’を、長さmビットのビット列
M1=(b11,b12,・・・・・・,b1m)
に符号化する(ステップ2182)。この符号化された
ビット列を透かし情報M1とする。なお、ステップ21
82で用いる誤り訂正符号化手法としては、例えば、ハ
ミング符号や、BCH符号(Bose-Chaudhuri-Hocquengh
em Code) や、Reed-Solomon符号や、ターボ符号などを
用いる。Next, the watermark information M0 'is coded into a bit string M1 = (b11, b12, ..., B1m) having a length of m bits by using a coding method having an error correction capability. (Step 2182). This encoded bit string is used as watermark information M1. Note that step 21
The error correction coding method used in 82 is, for example, a Hamming code or a BCH code (Bose-Chaudhuri-Hocquengh).
em Code), Reed-Solomon code, turbo code, etc. are used.
【0070】<透かし情報の拡散>ここでは、図1のス
テップ1200に示した透かし情報埋め込みの処理の一
部である透かし情報のスペクトル拡散について説明す
る。第1に、鍵情報Key2を用いてバイナリデータで
ある前記透かし情報M1を符号化する。鍵Key2を初
期値とする擬似乱数系列mn 、および予め定められてい
る実数パラメータαを用いて、長さNの拡散系列xn を
以下のようにして算出する。<Diffusion of Watermark Information> Here, the spread spectrum of the watermark information, which is a part of the processing for embedding the watermark information shown in step 1200 of FIG. 1, will be described. First, the watermark information M1 which is binary data is encoded using the key information Key2. A spreading sequence xn of length N is calculated as follows using a pseudo random number sequence mn having the key Key2 as an initial value and a predetermined real number parameter α.
【0071】[0071]
【数6】 [Equation 6]
【0072】なお、ここで生成して用いる擬似乱数系列
mn は、暗号学的に安全性の高いものを利用することが
好ましい。この擬似乱数系列の生成には、例えば、Go
ldCode,Kasami Code,M−sequ
ence,Perfectmapなどを利用する。The pseudo random number sequence mn generated and used here is preferably a cryptographically secure one. To generate this pseudo-random number sequence, for example, Go
ldCode, Kasami Code, M-sequ
ence, Perfectmap, etc. are used.
【0073】次に、透かし情報M1をL進数(L≧2)
に基数変換し、変換後の各桁の値(以下、これを「シン
ボル値」と言う)をSk(0≦k<K)とする。そし
て、k=0,1,・・・,K−1について、次の数式に
より表わされる処理を実行する。Next, the watermark information M1 is converted into an L-adic number (L ≧ 2).
The radix is converted into a value, and the converted value of each digit (hereinafter referred to as “symbol value”) is set to Sk (0 ≦ k <K). Then, for k = 0, 1, ..., K-1, the process represented by the following mathematical formula is executed.
【0074】[0074]
【数7】 [Equation 7]
【0075】つまり、数式(6)に表わした拡散系列x
n を基に、数式(7)で表わしたようにシンボル値Sk
(0≦k<K)に応じた擬似乱数系列を加えることによ
って、拡散された透かし情報M(b1,b2,・・・,
bL)を算出する。That is, the spreading sequence x expressed in the equation (6)
Based on n, the symbol value Sk
Spreading watermark information M (b1, b2, ..., By adding a pseudo-random number sequence according to (0 ≦ k <K)
bL) is calculated.
【0076】以上のようにして、誤り訂正符号化方式に
よって符号化された透かし情報M1を長さNの擬似乱数
列に拡散して、透かし情報M(b1,b2,・・・,b
L)を得られる。As described above, the watermark information M1 coded by the error correction coding method is diffused into a pseudo-random number sequence of length N, and the watermark information M (b1, b2, ..., B).
L) can be obtained.
【0077】なお、ここで、上記手順により生成された
拡散系列xn から、透かし情報M1を取り出す方法につ
いて説明する。まず、鍵情報Key2を基に擬似乱数系
列mnを求める。また、得られた拡散された透かし情報
を仮にyn と表現する。そして、上記擬似乱数系列mn
を用いて、次の数式により、長さNのシンボル値検出用
系列qn(k,l) を求める。A method of extracting the watermark information M1 from the spreading sequence xn generated by the above procedure will be described. First, the pseudo random number sequence mn is obtained based on the key information Key2. Further, the obtained diffused watermark information is tentatively expressed as yn. Then, the pseudo random number sequence mn
Using, the symbol value detection sequence qn (k, l) of length N is calculated by the following equation.
【0078】[0078]
【数8】 [Equation 8]
【0079】すべてのnについて、数式(8)の処理を
実行した後、qn(k,l) の平均値が0となるようにシフ
トする。そして、このqn(k,l) と拡散された透かし情
報yn とから、l =0,1,・・・,L−1について、
シンボルレスポンス値Zl を以下の数式により求める。After the processing of equation (8) is executed for all n, shift is performed so that the average value of qn (k, l) becomes zero. Then, from this qn (k, l) and the diffused watermark information yn, for l = 0, 1, ..., L-1,
The symbol response value Zl is calculated by the following formula.
【0080】[0080]
【数9】 [Equation 9]
【0081】このようにして求められたZl が最大値を
とる時のl が、検出されたシンボル値であり、このシン
ボル値を基数変換することにより、元の透かし情報M1
を取り出すことができる。When Zl thus obtained has the maximum value, l is the detected symbol value, and the original watermark information M1 is obtained by performing the radix conversion of this symbol value.
Can be taken out.
【0082】<透かし情報の埋め込み>ここでは、図1
のステップ1200に示した透かし埋め込みの処理にお
いて、拡散された透かし情報を画像に埋め込むための手
順を説明する。まず、図8に示すように、対象となる画
像データを横M0画素×縦N0画素のブロック画像fb
(x,y)に分割する。透かし情報の埋め込みは、この
ブロック画像毎に行なう。なお、透かし情報埋め込みの
ためのブロック画像のサイズは、前述のパッチ情報の埋
め込みのためのブロック画像のサイズと同じであっても
良いし、異なっていても良い。ただし、透かし情報を埋
め込む過程においてFFT(高速フーリエ変換)を用い
るため、M0=N0、かつM0が2のべき乗の数である
ことが望ましい。以下では、M0=N0を前提として説
明する。<Embedding of Watermark Information> Here, FIG.
A procedure for embedding the diffused watermark information in the image in the watermark embedding process shown in step 1200 of FIG. First, as shown in FIG. 8, target image data is a block image fb of horizontal M0 pixels × vertical N0 pixels.
Divide into (x, y). The watermark information is embedded for each block image. The size of the block image for embedding the watermark information may be the same as or different from the size of the block image for embedding the patch information described above. However, since FFT (Fast Fourier Transform) is used in the process of embedding watermark information, it is desirable that M0 = N0 and M0 be a power of two. Below, it demonstrates on the assumption that M0 = N0.
【0083】分割されたブロック画像fb(x,y)の
フーリエ変換Fb(u,v)を、次の数式(10)によ
って計算する。The Fourier transform Fb (u, v) of the divided block image fb (x, y) is calculated by the following equation (10).
【0084】[0084]
【数10】 [Equation 10]
【0085】そして、Fb(u,v)の振幅成分をAm
p(u,v)と表わし、位相成分をPhase(u,
v)と表わす。そして、この振幅成分Amp(u,v)
に透かし情報を数式(11)に表わすように埋め込む。Then, the amplitude component of Fb (u, v) is Am
p (u, v), and the phase component is Phase (u,
v). Then, this amplitude component Amp (u, v)
The watermark information is embedded in the formula (11).
【0086】[0086]
【数11】 [Equation 11]
【0087】ただし、数式(11)において、powe
rは任意の実数であり、透かし強度を表わす。秘密鍵K
ey3から生成された擬似乱数系列を用いて、整数の対
(un,vn)(0≦n<N)を、予め定められている
透かし情報の埋め込み処理を行なう中間周波数帯の中に
あるように重複なく選ぶ。最後に逆フーリエ変換を行
い、透かし情報を埋め込まれたブロック画像fb’
(x,y)を得る。この処理を全てのブロック画像に対
して行ない、合成して、透かし情報が埋め込まれた画像
f′(x、y)を得る。However, in equation (11), pow
r is an arbitrary real number and represents the watermark strength. Secret key K
By using the pseudo-random number sequence generated from ey3, the pair of integers (un, vn) (0 ≦ n <N) is set to be in the intermediate frequency band for embedding the predetermined watermark information. Select without duplication. Finally, the inverse Fourier transform is performed to embed the watermark information in the block image fb ′.
Get (x, y). This process is performed on all block images and they are combined to obtain an image f '(x, y) in which watermark information is embedded.
【0088】<透かし情報による画像ノイズの低減>次
に、透かし情報の埋め込みによるノイズを画像データの
局所的な特徴に合わせることで、ノイズを低減させる手
順を説明する。図9は、このノイズを低減させるための
処理を含み、パッチ情報や透かし情報を埋め込んだ画像
データの生成についての処理手順を示すフローチャート
である。<Reduction of Image Noise by Watermark Information> Next, a procedure for reducing the noise by matching the noise due to the embedding of the watermark information with the local characteristics of the image data will be described. FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure for generating image data in which patch information and watermark information are embedded, including processing for reducing this noise.
【0089】まず、パッチ情報が埋め込み済みの画像デ
ータ101をウェーブレット変換(ステップ242)す
ることによって、パッチ情報が埋め込み済みの画像デー
タ101の局所的な特徴を取り出す。このウェーブレッ
ト変換により、パッチ情報が埋め込み済みの画像データ
101をパッチ画像f(x,y)と表わし、このパッチ
画像f(x,y)は、サブバンド画像に分解され、互い
に直行する部分画像(Dj(n)f)(x,y)で表わされ
る。そして、この部分画像(Dj(n)f)(x,y)を用
いて、解像度jにおけるDjの成分のエネルギーPjf
(x,y)を次の数式(12)により求める。なお、図
9においては、パッチ情報埋め込み済み画像データ10
1は、透かし情報を埋め込むのに適した、色空間の変換
202が行なわれているものとする。First, the image data 101 having the patch information embedded therein is subjected to the wavelet transform (step 242) to extract the local feature of the image data 101 having the patch information embedded therein. By this wavelet transform, the image data 101 in which the patch information is embedded is represented as a patch image f (x, y), and the patch image f (x, y) is decomposed into sub-band images and orthogonal partial images ( Dj (n) f) (x, y). Then, using this partial image (Dj (n) f) (x, y), the energy Pjf of the component of Dj at the resolution j
(X, y) is calculated by the following mathematical expression (12). Note that in FIG. 9, the image data 10 in which patch information has been embedded
In No. 1, it is assumed that the color space conversion 202 suitable for embedding watermark information has been performed.
【0090】[0090]
【数12】 [Equation 12]
【0091】このように求められたPjf(x,y)を
最近傍法により2^(−j)倍拡大し、パッチ画像f
(x,y)と同じ大きさのエネルギーマップデータEn
(x,y)を得る(高周波エネルギーデータの算出,ス
テップ244)。このエネルギーマップデータEn
(x,y)が所定値以下になるように次の数式(13)
に示す方法で閾値処理を施す。The Pjf (x, y) thus obtained is magnified 2 ^ (-j) times by the nearest neighbor method to obtain the patch image f.
Energy map data En having the same size as (x, y)
(X, y) is obtained (calculation of high-frequency energy data, step 244). This energy map data En
The following mathematical expression (13) is used so that (x, y) becomes a predetermined value or less.
Thresholding is performed by the method shown in.
【0092】[0092]
【数13】 [Equation 13]
【0093】次に、下の数式(14)で表わすように、
透かし情報を埋め込んだ画像f′(x、y)とパッチ情
報が埋め込み済みのパッチ画像f(x、y)との差分画
像データDiff(x,y)を求める(ステップ23
5)。Next, as expressed by the following equation (14),
Difference image data Diff (x, y) between the image f '(x, y) in which the watermark information is embedded and the patch image f (x, y) in which the patch information is embedded is obtained (step 23).
5).
【0094】[0094]
【数14】 [Equation 14]
【0095】最後に、エネルギーマップデータEn
(x,y)を利用して、重みマスクEn(x,y)・p
ower2(power2は任意の正の実数)を作成し
(ステップ246)、再度、透かし情報をパッチ画像f
(x,y)に合成する(ステップ250,ステップ25
5)。すなわち、次の数式(15)の通りである。Finally, the energy map data En
Using (x, y), the weight mask En (x, y) · p
power2 (power2 is an arbitrary positive real number) is created (step 246), and the watermark information is again applied to the patch image f.
(X, y) are combined (step 250, step 25)
5). That is, it is as in the following mathematical expression (15).
【0096】[0096]
【数15】 [Equation 15]
【0097】数式(15)で得られるf′(x,y)
が、透かし情報埋め込み済み画像データ151である。
このように、ウェーブレット変換を用いることによっ
て、人間に知覚されにくく、高いロバスト性を持つ透か
し情報を埋め込んだ画像データ151を得ることができ
る。この透かし情報を埋め込んだ画像データ151を元
の色空間に変換(復元)することにより、透かし情報埋
め込み済み画像データ150を得ることとなる。F '(x, y) obtained by the equation (15)
Is watermark-embedded image data 151.
As described above, by using the wavelet transform, it is possible to obtain the image data 151 in which the watermark information that is hard to be perceived by humans and has high robustness is embedded. By converting (restoring) the image data 151 in which the watermark information is embedded into the original color space, the watermark information-embedded image data 150 is obtained.
【0098】つまり、本実施形態の透かし情報埋め込み
済み画像データの生成方法は、透かし情報をスペクトル
拡散することにより、拡散された透かし情報を生成する
スペクトル拡散過程と、パッチ画像(パッチ情報が埋め
込み済みの画像データ)をフーリエ変換することによ
り、振幅情報と位相情報を抽出するフーリエ変換過程
と、前記拡散された透かし情報と前記振幅情報とを合成
する合成過程と、前記合成過程の出力と前記位相情報と
を基に逆フーリエ変換し、この逆フーリエ変換の結果と
パッチ画像との差分である差分画像データを生成する差
分画像生成過程と、前記パッチ画像をウェーブレット変
換することにより画像のエネルギーマップデータを算出
するエネルギーマップデータ算出過程と、前記パッチ画
像と前記差分画像データと前記エネルギーマップデータ
を基に透かし情報埋め込み済み画像データを生成する生
成過程とを有することを前提としている。上記前提のも
とで、本実施形態の透かし情報埋め込み済み画像データ
の生成方法の第1の特徴は、原画像データにパッチ情報
の埋め込みを行なうことである。また、第2の特徴は、
透かし情報に、当該透かし情報を基に所定のハッシュ関
数によって計算されたハッシュ値を付加し、ハッシュ値
が付加された透かし情報をパッチ画像に埋め込むことで
ある。また、第3の特徴は、透かし情報を誤り訂正符号
によって符号化してから、このように符号化された透か
し情報をパッチ画像に埋め込むことである。また、第4
の特徴は、パッチ画像を基に色空間変換を行い、変換後
の色空間における所定の成分に透かし情報の埋め込みを
行なうことである。また、これに付随して、透かし情報
の埋め込みを行なった後は、元の色空間への復元を行な
うことである。That is, the method of generating the watermark information embedded image data according to the present embodiment is a spectrum spreading process of generating spread watermark information by spectrally spreading the watermark information, and a patch image (patch information is already embedded. Image data) is subjected to a Fourier transform to extract amplitude information and phase information, a synthesizing step of synthesizing the diffused watermark information and the amplitude information, an output of the synthesizing step, and the phase. Inverse Fourier transform based on the information, a difference image generation process for generating difference image data which is the difference between the result of this inverse Fourier transform and the patch image, and energy map data of the image by wavelet transforming the patch image Energy map data calculation process for calculating the patch image and the difference image data. It is assumed to have a generating process of generating the watermark information embedded image data based on the energy map data with. Based on the above premise, the first feature of the method for generating watermark information embedded image data of the present embodiment is that patch information is embedded in the original image data. The second feature is that
That is, a hash value calculated by a predetermined hash function based on the watermark information is added to the watermark information, and the watermark information with the added hash value is embedded in the patch image. The third feature is that the watermark information is encoded by an error correction code, and then the watermark information encoded in this way is embedded in the patch image. Also, the fourth
The feature is that color space conversion is performed based on the patch image, and watermark information is embedded in a predetermined component in the converted color space. In addition to this, after embedding the watermark information, the original color space is restored.
【0099】<強調フィルタ>ここでは、図2のステッ
プ265に示した強調処理について説明する。D/A変
換の過程(デジタル化された画像データからの印刷過
程)、あるいはA/D変換の過程(スキャナやデジタル
カメラ等を用いて、印刷物などのアナログ媒体からデジ
タル化された画像データとして画像を取り込む過程)に
おいて、透かし情報が抽出されにくくなっていることが
考えられる。特に、図9のステップ246で作成した重
みマスクを適用する際にはローパスフィルタに相当する
作用が働き、透かし情報が抽出されにくくなっているこ
とが考えられる。そこで透かし情報を検出しやすくする
ために、この強調フィルタの処理を施すことが考えられ
る。この強調フィルタの処理としては、例えば、次の数
式(16)あるいは数式(17)で表わされる処理を行
なう。<Emphasis Filter> Here, the emphasis processing shown in step 265 of FIG. 2 will be described. D / A conversion process (printing process from digitized image data) or A / D conversion process (scanner, digital camera, etc. are used to form an image as digitized image data from an analog medium such as a printed matter. It is conceivable that the watermark information is difficult to be extracted in the process of taking in). In particular, when applying the weight mask created in step 246 of FIG. 9, it is conceivable that an action equivalent to a low-pass filter works and watermark information becomes difficult to be extracted. Therefore, in order to make it easier to detect the watermark information, it is conceivable to apply this enhancement filter process. As the processing of this emphasis filter, for example, the processing represented by the following formula (16) or formula (17) is performed.
【0100】[0100]
【数16】 [Equation 16]
【0101】[0101]
【数17】 [Equation 17]
【0102】<パッチ情報の検出>ここでは、図2のス
テップ266に示したパッチ情報の検出の処理について
説明する。印刷物などのアナログ媒体の画像をA/D変
換する際には、スキャナやデジタルカメラが利用される
ことが多いが、画像のサイズや方向を厳密に元の画像デ
ータに忠実にデジタル化して取り込むことは非常に困難
であり、通常は何らかの歪みや回転や尺度の変化が生じ
る。また、印刷(D/A変換)した際の解像度とデジタ
ル化して取り込む(A/D変換)の際の解像度とが異な
る場合にも尺度の変化が生じる。そこで、透かし情報埋
め込み済み画像データの生成過程において埋め込んだパ
ッチ情報を検出することにより、デジタル化して取り込
んだ画像データと元のデジタル化された画像データとの
倍率および回転角度を算出する。<Detection of Patch Information> Here, the processing of detecting the patch information shown in step 266 of FIG. 2 will be described. Scanners and digital cameras are often used for A / D conversion of images on analog media such as printed matter, but the size and direction of the images must be strictly digitized and faithfully taken into the original image data. Is very difficult and usually causes some distortion, rotation and scale changes. Also, when the resolution when printing (D / A conversion) and the resolution when digitizing and capturing (A / D conversion) are different, the scale changes. Therefore, by detecting the patch information embedded in the process of generating the watermark information embedded image data, the magnification and the rotation angle between the digitized image data and the original digitized image data are calculated.
【0103】パッチ情報は画素単位で挿入されているた
め、パッチ情報の検出の際にも隣接する画素間の値の変
化を検出する必要がある。そのためには、下の数式(1
8)に示すようなフィルタh(x,y)を用いた処理を
行なうことが有効である。h(x,y)は、パッチ情報
により数式が変わるものであるが、ここで示した数式
は、画素単位で入れた場合の例示である。Since the patch information is inserted on a pixel-by-pixel basis, it is necessary to detect a change in the value between adjacent pixels even when detecting the patch information. To do so, use the following formula (1
It is effective to perform the process using the filter h (x, y) as shown in 8). The formula for h (x, y) changes depending on the patch information, but the formula shown here is an example in the case of being entered in pixel units.
【0104】[0104]
【数18】 [Equation 18]
【0105】そして、次の数式(19)のように、透か
し情報を検出する対象の画像ff(x,y)(デジタル
化して取り込んだ画像データ)に上記フィルタh(x,
y)との畳み込みを計算する処理を行なう。Then, the filter h (x, y) is added to the image ff (x, y) (image data digitized and taken in) whose watermark information is to be detected, as in the following equation (19).
y) Calculate the convolution with.
【0106】[0106]
【数19】 [Formula 19]
【0107】前述のように、原画像データを分割したブ
ロック画像に同一のパッチ情報が埋め込まれている、つ
まりパッチ情報はタイル状に原画像データに埋め込まれ
ているため、画像f(x,y)の自己相関を基に、画像
ff(x,y)におけるパッチ情報を入れたブロック画
像のサイズつまりパッチ情報の繰り返し周期と繰り返し
方向とを求めることができる。つまり、画像f(x,
y)の自己相関のピークを検出することにより、画像f
f(x,y)と原画像データとの間の倍率および回転角
度を計算することができる。As described above, since the same patch information is embedded in the block image obtained by dividing the original image data, that is, the patch information is embedded in the original image data in tile form, the image f (x, y ), The size of the block image containing the patch information in the image ff (x, y), that is, the repeating period and the repeating direction of the patch information can be obtained. That is, the image f (x,
By detecting the peak of the autocorrelation of y), the image f
The magnification and rotation angle between f (x, y) and the original image data can be calculated.
【0108】画像f(x,y)の自己相関は次の数式
(20)によって計算する。The autocorrelation of the image f (x, y) is calculated by the following equation (20).
【0109】[0109]
【数20】 [Equation 20]
【0110】求められたF1(x,y)の値のピークの
位置(xm、ym)から、下の数式(21)のように倍
率(scale)と回転角度(angle)とを算出で
きる。From the obtained peak position (xm, ym) of the value of F1 (x, y), the magnification (scale) and the rotation angle (angle) can be calculated as in the following formula (21).
【0111】[0111]
【数21】 [Equation 21]
【0112】ただし、数式(21)において、xm=y
m≠0であり、Npはパッチ情報を埋め込んだ際のブロ
ック画像のサイズである。However, in the equation (21), xm = y
m ≠ 0, and Np is the size of the block image when the patch information is embedded.
【0113】以上のように、倍率と回転角度が算出され
たことにより、画像ff(x,y)の尺度および向きを
補正することが可能となる。Since the magnification and the rotation angle are calculated as described above, the scale and orientation of the image ff (x, y) can be corrected.
【0114】<幾何学変換処理>ここでは、図2のステ
ップ267に示した幾何学変換の処理について説明す
る。上記パッチ情報の検出処理によって得られた倍率
(scale)と回転角度(angle)とを用いて、
画像ff(x,y)に対して、図10に示すような幾何
学変換処理を行なう。<Geometric Transformation Processing> Here, the geometric transformation processing shown in step 267 of FIG. 2 will be described. Using the scale factor and the rotation angle obtained by the patch information detection process,
A geometric conversion process as shown in FIG. 10 is performed on the image ff (x, y).
【0115】幾何学変換前の画像を画像ff(x,y)
とし、変換後の画像を変換後画像fo(x,y)とす
る。変換後画像fo(x,y)の画素(xo,yo)に
対応する画像ff(x,y)の画素(xi,yi)は、
次の数式(22)によって計算できる。つまり、図10
は、図10(a)が画像ff(x,y)で、幾何学変換
処理を行なって図10(b)の変換後画像fo(x,
y)となることを示している。The image before geometric transformation is converted into the image ff (x, y).
And the converted image is the converted image fo (x, y). The pixel (xi, yi) of the image ff (x, y) corresponding to the pixel (xo, yo) of the converted image fo (x, y) is
It can be calculated by the following formula (22). That is, FIG.
Is the image ff (x, y) in FIG. 10A, and the transformed image fo (x, y) in FIG.
y).
【0116】[0116]
【数22】 [Equation 22]
【0117】さらに、数式(22)によって計算された
画素の座標値が整数にならない場合には、補間処理を行
なう。補間処理の方法としては様々なものが考えられる
が、一例としては、最も近い隣接画素を用いて数式(2
3)で表現される補間処理を行なう。Further, if the coordinate value of the pixel calculated by the equation (22) is not an integer, interpolation processing is performed. Although various methods are conceivable as the interpolation processing, as an example, the nearest adjacent pixel is used to calculate by the formula (2
The interpolation process represented by 3) is performed.
【0118】[0118]
【数23】 [Equation 23]
【0119】これ以外の補間処理の方法としては、例え
ば、双線形補間や3次元曲線補間などがある。Other interpolation processing methods include, for example, bilinear interpolation and three-dimensional curve interpolation.
【0120】以上、要約すると、この幾何学変換処理
は、パッチ情報の検出によって算出されたパッチ情報を
埋め込んだブロック画像のサイズを基に、透かし情報を
検出する対象の画像データと原画像データとの間の倍率
(scale)および回転角度(方向、angle)を
求め、検出する対象の画像データを補正するものであ
る。In summary, the geometric transformation processing is performed on the basis of the size of the block image in which the patch information calculated by detecting the patch information is embedded, and the image data of the watermark information to be detected and the original image data. The image data to be detected is corrected by obtaining the scale factor and the rotation angle (direction, angle) between the two.
【0121】<符号化された透かし情報の検出と復号化
>ここでは、図2のステップ1270に示した符号化さ
れた透かし情報の検出の処理および同じくステップ29
2に示した復号化処理について説明する。図11は、透
かし情報の検出の処理の手順を示したフローチャートで
ある。図11に示す処理には、透かし情報埋め込み済み
画像データが入力される。この画像データは、必要に応
じて既にパッチ情報の検出および幾何学変換の処理が行
なわれているものである。<Detection and Decoding of Encoded Watermark Information> Here, the process of detecting the encoded watermark information shown in step 1270 of FIG. 2 and the same step 29.
The decoding process shown in 2 will be described. FIG. 11 is a flowchart showing a procedure of a process of detecting watermark information. Image data with watermark information embedded therein is input to the processing shown in FIG. This image data has already been subjected to the detection of patch information and the processing of geometrical conversion as necessary.
【0122】まず、図11のステップ12701におい
て、入力された透かし情報が埋め込み済みの画像データ
を複数のブロック画像への分割を行なう。ここで分割さ
れる個々のブロック画像のサイズは、透かし情報の埋め
込み処理を行った際のブロック画像のサイズと同一であ
る。なお、図11では、透かし情報を検出するためのブ
ロック画像への分割を「ブロック分割−2」と表わして
いる。First, in step 12701 of FIG. 11, the input image data in which the watermark information is embedded is divided into a plurality of block images. The size of each block image divided here is the same as the size of the block image when the watermark information embedding process is performed. Note that in FIG. 11, division into block images for detecting watermark information is represented as “block division-2”.
【0123】次に、ステップ12702において、1個
のブロック画像についてフーリエ変換の処理を行ない、
これによってブロック画像の振幅情報を得る。次に、ス
テップ12703において、必要なブロック画像につい
て処理を終了したか否かを判定する。終了した場合には
次のステップ12704へ進み、まだ処理すべきブロッ
ク画像が残っている場合にはそれらを処理するためにス
テップ12702へ戻る。そして、ステップ12704
においては、上で得られた各ブロック画像の振幅情報を
基にマルチチャネルによる符号化処理を行なう。Next, in step 12702, Fourier transform processing is performed on one block image,
Thereby, amplitude information of the block image is obtained. Next, in step 12703, it is determined whether the processing has been completed for the necessary block image. When finished, the process proceeds to the next step 12704, and when there are still block images to be processed, the process returns to step 12702 to process them. Then, step 12704.
In, a multi-channel encoding process is performed based on the amplitude information of each block image obtained above.
【0124】ステップ12704におけるマルチチャネ
ルによる符号化処理の内容としては、次の第1のパター
ンから第4のパターンのいずれかを行なうようにする。As the contents of the multi-channel encoding process in step 12704, any one of the following first to fourth patterns is performed.
【0125】第1のパターンでは、各々のブロック画像
からフーリエ変換によって得られた振幅情報を平均化す
る処理を行なう。一方、所定の擬似乱数系列を基に、シ
ンボル値検出用系列を得る。そして、上記の平均化され
た振幅情報とシンボル値検出用系列とを基に、シンボル
レスポンス値を算出し、さらにシンボル値の検出を行な
う。このシンボル値を基数変換したものが検出された透
かし情報である(以上、振幅情報を基に透かし情報を検
出するまでの処理を、以下では「逆拡散処理」と呼
ぶ)。但し、ここで検出された透かし情報は、誤り訂正
符号によって符号化された情報であるので、さらに復号
化処理を行なう。また、この復号化によって得られる情
報にはハッシュ値が付加されているため、再度ハッシュ
関数を用いてオリジナルの透かし情報からハッシュ値を
求めて照合を行なう。この第1のパターンは、最終的に
透かし情報を求めるまでの計算処理量が少なくて済むと
いうメリットがある。In the first pattern, a process of averaging the amplitude information obtained by Fourier transform from each block image is performed. On the other hand, a symbol value detection sequence is obtained based on a predetermined pseudo random number sequence. Then, the symbol response value is calculated based on the averaged amplitude information and the symbol value detection sequence, and the symbol value is detected. The watermark information obtained by converting the symbol value to the radix is the detected watermark information (hereinafter, the processing until the watermark information is detected based on the amplitude information is referred to as “despreading processing”). However, since the watermark information detected here is the information coded by the error correction code, the decoding process is further performed. Further, since the hash value is added to the information obtained by this decoding, the hash value is used again to obtain the hash value from the original watermark information and the matching is performed. This first pattern has an advantage that the amount of calculation processing until finally obtaining the watermark information is small.
【0126】第2のパターンでは、各々のブロック画像
からフーリエ変換によって得られた振幅情報を用いて、
それぞれのブロック画像毎に逆拡散処理を行なう。そし
て、その結果得られた複数の透かし情報(誤り訂正符号
によって符号化された状態の情報)を基に多数決処理
(単純多数決あるいは加重多数決)を行なうことによっ
て単一の透かし情報(誤り訂正符号によって符号化され
た状態の情報)を得る。そして、得られた透かし情報を
復号化する処理を行い、さらにハッシュ値の照合の処理
を行なう。この第2のパターンは、各ブロック画像それ
ぞれに関して逆拡散処理を行ない、その結果に対して多
数決処理を行なうため、誤りに対して強いというメリッ
トがある。In the second pattern, amplitude information obtained by Fourier transform from each block image is used to
The despreading process is performed for each block image. Then, by performing majority processing (simple majority vote or weighted majority vote) on the basis of the plurality of watermark information (information of the state encoded by the error correction code) obtained as a result, a single watermark information (by the error correction code (Encoded state information) is obtained. Then, the obtained watermark information is decrypted, and the hash value is collated. The second pattern has a merit that it is resistant to errors because despreading processing is performed for each block image and the majority processing is performed on the result.
【0127】第3のパターンでは、各々のブロック画像
からフーリエ変換によって得られた振幅情報を用いて、
それぞれのブロック画像毎に逆拡散処理を行なう。さら
に、その結果得られる各々の透かし情報の復号化処理を
行なう。そして、これら複数の透かし情報(復号化済み
の情報)を基に多数決処理(単純多数決あるいは加重多
数決)を行なうことによって単一の透かし情報(復号化
済みの情報)を得る。そして、この復号化済みの透かし
情報に関してハッシュ値の照合の処理を行なう。この第
3のパターンは、各ブロック画像毎に復号化処理まで行
なうため、誤り訂正符号の能力によって訂正した後の情
報で多数決処理を行なうことができ、より一層誤りに対
して強いというメリットがある。In the third pattern, amplitude information obtained by Fourier transform from each block image is used to
The despreading process is performed for each block image. Further, each watermark information obtained as a result is decoded. Then, a single piece of watermark information (decoded information) is obtained by performing a majority decision process (simple majority decision or weighted majority decision) based on the plurality of pieces of watermark information (decoded information). Then, hash value matching processing is performed on the decrypted watermark information. Since the third pattern is performed up to the decoding process for each block image, it is possible to perform the majority decision process with the information corrected by the capability of the error correction code, and there is an advantage that it is more resistant to errors. .
【0128】第4のパターンでは、各ブロック画像から
得られた振幅情報毎に、逆拡散処理と復号化処理とハッ
シュ値の照合処理まで行なう。この第4のパターンで
は、ブロック画像毎に個別にハッシュ値の照合までを行
なうため、透かし情報が埋め込み済みの画像データに多
くの誤りが含まれていても、1つ以上のブロック画像に
ついてハッシュ値の照合まで成功すれば、その情報が正
しく検出された透かし情報である可能性が高く、より一
層誤りに対して強いというメリットがある。In the fourth pattern, despreading processing, decoding processing, and hash value matching processing are performed for each amplitude information obtained from each block image. In the fourth pattern, since the hash values are collated individually for each block image, even if many errors are included in the image data in which the watermark information is embedded, the hash values for one or more block images are If the collation is successful, there is a high possibility that the information is watermark information that has been correctly detected, and there is an advantage that it is more resistant to errors.
【0129】透かしの逆拡散処理からハッシュ値照合処
理までの流れについて、さらに説明する。図12は、透
かし情報の検出の詳細な処理の手順を示すフローチャー
トである。図12のステップ12702においては、ブ
ロック画像に対するフーリエ変換を行なう。ステップ1
2705においては、フーリエ変換の結果得られる振幅
情報と秘密鍵情報(ここではKey4)を基に得られる
擬似乱数列とに基づき透かし情報の逆拡散の処理を行な
う。ステップ2921においては、上記逆拡散処理の結
果得られた透かし情報(誤り訂正符号で符号化された情
報)を基に誤り訂正符号の復号化処理を行なう。ステッ
プ2922においては、上記の処理で得られたM0’=
(b01,…,b0n,h01,…,h0H)のうちの
(b01,…,b0n)(情報ビット部)の部分の情報
から、所定のハッシュ関数によってハッシュ値の計算を
行なうとともに、算出されたハッシュ値と、M0’=
(b01,…,b0n,h01,…,b0H)のうちの
(h01,…,h0H)(ハッシュ値ビット部)の部分
との照合を行い。ステップ2923においては、照合の
結果が一致するか否かを判断する。一致したならば、上
記のM0’ないの情報ビット部をM0=(b01,…,
b0n)として、このM0が正しく検出された透かし情
報であると判断される。一致していなければ、当該検出
された透かし情報はエラーと判断される。The flow from the watermark despreading process to the hash value matching process will be further described. FIG. 12 is a flowchart showing a detailed procedure of watermark information detection processing. In step 12702 of FIG. 12, Fourier transform is performed on the block image. Step 1
In 2705, the despreading process of the watermark information is performed based on the amplitude information obtained as a result of the Fourier transform and the pseudo random number sequence obtained based on the secret key information (Key4 in this case). In step 2921, decoding processing of the error correction code is performed based on the watermark information (information coded by the error correction code) obtained as a result of the despreading processing. In step 2922, M0 ′ = obtained by the above processing
, B0n, h01, ..., h0H of (b01, ..., b0n) (information bit part), a hash value is calculated by a predetermined hash function and calculated. Hash value and M0 '=
, (B0n, h01, ..., b0H) are compared with (h01, ..., h0H) (hash value bit part). In step 2923, it is determined whether the collation results match. If they match, the information bit part of the above M0 ′ is M0 = (b01, ...,
b0n), it is determined that this M0 is the correctly detected watermark information. If they do not match, the detected watermark information is judged to be an error.
【0130】以上、透かし情報の埋め込みのための画像
処理方法と、埋め込まれた透かし情報を検出するための
画像処理方法について説明した。次に、これらの画像処
理方法の処理を実行する画像処理装置について説明す
る。The image processing method for embedding watermark information and the image processing method for detecting embedded watermark information have been described above. Next, an image processing apparatus that executes the processes of these image processing methods will be described.
【0131】透かし情報埋め込みのための画像処理装置
は、次の各部を備えるものである。ハッシュ値付加部
は、所定のハッシュ関数を用いて透かし情報を基にハッ
シュ値を算出し、算出された当該ハッシュ値を前記透か
し情報に付加する。誤り訂正符号化部は、透かし情報
(この透かし情報はハッシュ値が付加されたものである
場合もある。これは、以下においても同様。)を誤り訂
正符号によって符号化する処理を行なう。スペクトル拡
散部は、透かし情報(この透かし情報は誤り訂正符号に
よって符号化されたものである場合もある。これは、以
下においても同様。)をスペクトル拡散することによ
り、拡散された透かし情報を生成する。パッチ情報埋め
込み部は、倍率や回転角度を算出する目的であるパッチ
情報を、分割された原画像データのブロック画像毎に埋
め込む処理を行なう。つまり、パッチ情報埋め込み部
は、原画像データ内の所定の方向と周期でパッチ情報を
埋め込む処理を行なう。色空間変換部は、パッチ情報が
埋め込まれた原画像データ、又は、原画像データを、透
かし情報を埋め込むための色空間に変換する処理を行な
う。フーリエ変換部は、原画像データ(この原画像デー
タにはパッチ情報が埋め込まれている場合もある。ま
た、色空間変換後の原画像データである場合もある。こ
れらは、以下においても同様。)をフーリエ変換するこ
とにより、振幅情報と位相情報を抽出する。合成部は、
前記拡散された透かし情報と前記振幅情報とを合成する
処理を行なう。差分画像生成部は、前記合成部の出力と
前記位相情報とを基に逆フーリエ変換し、この逆フーリ
エ変換の結果と原画像データとの差分である差分画像デ
ータを生成する処理を行なう。エネルギーマップデータ
算出部は、原画像データをウェーブレット変換すること
により画像のエネルギーマップデータを算出する。生成
部は、原画像データと前記差分画像データと前記エネル
ギーマップデータを基に透かし情報埋め込み済み画像デ
ータを生成する。色空間復元部は、透かし情報埋め込み
済み画像データを、前記色空間変換部による変換前の色
空間に再変換する処理を行なう。The image processing apparatus for embedding watermark information is provided with the following units. The hash value adding unit calculates a hash value based on the watermark information using a predetermined hash function, and adds the calculated hash value to the watermark information. The error correction coding unit performs a process of coding the watermark information (this watermark information may be a hash value added. This is the same in the following) with an error correction code. The spread spectrum unit spreads the watermark information (this watermark information may be coded by an error correction code. This also applies below) to generate spread watermark information. To do. The patch information embedding unit performs a process of embedding patch information for the purpose of calculating a magnification and a rotation angle for each block image of the divided original image data. That is, the patch information embedding unit performs a process of embedding patch information in the original image data in a predetermined direction and cycle. The color space conversion unit performs processing of converting original image data in which patch information is embedded or original image data into a color space for embedding watermark information. The Fourier transform unit may be original image data (patch information may be embedded in the original image data. In some cases, the original image data may be post-color space conversion. The same applies below. ) Is Fourier transformed to extract amplitude information and phase information. The synthesis section
Processing for combining the diffused watermark information and the amplitude information is performed. The difference image generation unit performs an inverse Fourier transform based on the output of the synthesis unit and the phase information, and performs a process of generating difference image data that is a difference between the result of this inverse Fourier transform and the original image data. The energy map data calculation unit calculates the energy map data of the image by wavelet transforming the original image data. The generating unit generates watermark information-embedded image data based on the original image data, the difference image data, and the energy map data. The color space restoration unit performs a process of re-converting the watermark information embedded image data into the color space before conversion by the color space conversion unit.
【0132】なお、上記の画像処理装置に印刷装置を接
続し、上記画像処理装置によって生成された透かし埋め
込み済み画像データを用いて印刷を行なうことにより、
印刷物を製造することができる。この印刷物は、デジタ
ル化されることにより、透かし情報を検出することがで
き、さらに、パッチ情報により、倍率や回転角度による
耐性も備わっている。By connecting a printing device to the above image processing device and performing printing using the watermark-embedded image data generated by the above image processing device,
Printed matter can be manufactured. The printed matter can detect the watermark information by being digitized, and further has the resistance by the magnification and the rotation angle by the patch information.
【0133】埋め込まれた透かし情報の検出のための画
像処理装置は、次の各部を備えるものである。色空間変
換部は、透かし情報を検出する対象の画像データを、透
かし情報を検出するための色空間に変換する処理を行な
う。強調フィルタ部は、透かし情報を検出する対象の画
像データ(この画像データは透かし情報を検出するため
の色空間に変換後のものである場合もある。これは、以
下においても同様。)に対して強調フィルタの処理を施
す強調フィルタ装置を具備する。自己相関計算部は、入
力となる透かし情報を検出する対象の画像データ(この
画像データは強調フィルタの処理を施されたものである
場合もある。これは、以下においても同様。)の画素値
の変化をフィルタh(x,y)などを用いて検出し、自
己相関を計算する処理を行なう。パッチ検出部は、前記
自己相関の値のピークの位置に基づいて、前記パッチ情
報が埋め込まれているブロック画像のサイズ、つまり、
パッチ情報の繰り返し周期と繰り返し方向とを算出す
る。幾何学変換部は、前記パッチ検出部で算出された繰
返し周期と方向とを基に、前記透かし情報を検出する対
象の画像データの倍率(scale)および回転角度
(angle)を補正する処理を行なう。フーリエ変換
部は、透かし情報を検出する対象の画像データ(この画
像データは幾何学変換部による補正後のものである場合
もある。これは、以下においても同様。)をフーリエ変
換し、予め定められた中間周波数帯域の振幅情報を抽出
する処理を行なう。逆拡散部は、所定の擬似乱数系列を
基に、シンボル値検出用系列を得る。そして、逆拡散部
は、前記フーリエ変換部から得られた振幅情報とシンボ
ル値検出用系列とに基づいて、シンボルレスポンス値を
算出する。さらに、逆拡散部は、シンボル値の検出を行
い、このシンボル値を基数変換して透かし情報を算出す
る。誤り訂正復号化部は、この逆拡散により得られた透
かし情報を基に当該誤り訂正符号の復号化の処理を行
い、復号化された透かし情報を得る。ハッシュ値照合部
は、検出された透かし情報(この透かし情報は誤り訂正
符号の復号化後のものである場合もある。)に含まれる
情報ビット部を基に所定のハッシュ関数を用いてハッシ
ュ値を算出し、この算出された前記ハッシュ値と前記透
かし情報に含まれるハッシュ値ビット部とを照合する処
理を行なう。The image processing device for detecting the embedded watermark information includes the following parts. The color space conversion unit performs a process of converting image data for which watermark information is detected into a color space for detecting watermark information. The enhancement filter unit is for the image data for which the watermark information is to be detected (this image data may have been converted to a color space for detecting the watermark information. This is the same in the following). And an enhancement filter device for performing an enhancement filter process. The autocorrelation calculation unit has a pixel value of image data of which the input watermark information is to be detected (this image data may have been subjected to an emphasis filter process. This also applies to the following). Is detected by using a filter h (x, y) or the like, and a process of calculating an autocorrelation is performed. The patch detection unit, based on the position of the peak of the value of the autocorrelation, the size of the block image in which the patch information is embedded, that is,
The repetition cycle and the repetition direction of the patch information are calculated. The geometric conversion unit performs a process of correcting the magnification (scale) and the rotation angle (angle) of the image data for which the watermark information is detected, based on the repetition period and the direction calculated by the patch detection unit. . The Fourier transform unit performs a Fourier transform on the image data for which the watermark information is to be detected (this image data may have been corrected by the geometric transform unit. This is the same in the following), and the Fourier transform is performed in advance. A process of extracting amplitude information of the obtained intermediate frequency band is performed. The despreading unit obtains a symbol value detection sequence based on a predetermined pseudo random number sequence. Then, the despreading unit calculates a symbol response value based on the amplitude information and the symbol value detection sequence obtained from the Fourier transform unit. Further, the despreading unit detects a symbol value and performs radix conversion on the symbol value to calculate watermark information. The error correction decoding unit performs a decoding process of the error correction code based on the watermark information obtained by this despreading, and obtains the decoded watermark information. The hash value collating unit uses a predetermined hash function based on the information bit part included in the detected watermark information (this watermark information may be after decoding of the error correction code) to use the hash value. Is calculated, and the calculated hash value is compared with the hash value bit part included in the watermark information.
【0134】なお、上に述べた情報処理装置は、例え
ば、コンピュータを用いて実現する。この場合、上述し
た各部による処理の過程は、プログラムの形式でコンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、この
プログラムをコンピュータが読み出して実行することに
よって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み
取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディス
ク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等を
いう。また、このコンピュータプログラムを通信回線に
よってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピ
ュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。The information processing apparatus described above is realized by using, for example, a computer. In this case, the process of the processing by each unit described above is stored in a computer readable recording medium in the form of a program, and the above process is performed by the computer reading and executing the program. Here, the computer-readable recording medium refers to a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Further, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that receives the distribution may execute the program.
【0135】以上、図面を参照してこの発明の実施形態
を詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に
限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範
囲の設計等も含まれる。Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and a design etc. within a range not departing from the gist of the present invention are also possible. included.
【0136】例えば、上記実施形態では、パッチ情報を
埋め込む色空間と透かし情報を埋め込む色空間とを異な
るものとしたが、これらは互いに同一な色空間であって
も良い。また、パッチ情報や透かし情報を埋め込む際に
適当な色空間が必要な場合は、適宜色空間の変換の処理
の追加や削除が行なわれる。For example, in the above embodiment, the color space in which the patch information is embedded and the color space in which the watermark information is embedded are different, but they may be the same color space. If an appropriate color space is required for embedding patch information or watermark information, color space conversion processing is added or deleted as appropriate.
【0137】また、上記実施形態では、パッチ情報を埋
め込むために原画像データをブロック画像に分割してか
らブロック画像毎に色空間の変換を行っていたが、原画
像データ全体に色空間の変換を行なってからパッチ情報
を埋め込むためのブロック画像への分割を行なっても良
い。また、上記実施形態では、原画像データ全体に色空
間の変換を行なってから透かし情報を埋め込むためのブ
ロック画像への分割を行なったが、逆に、透かし情報を
埋め込むために原画像データをブロック画像に分割して
からブロック画像毎に色空間の変換を行っても良い。In the above embodiment, the original image data is divided into block images to embed the patch information and then the color space is converted for each block image. However, the color space conversion is performed for the entire original image data. May be performed, and then the block image may be divided for embedding the patch information. Further, in the above-described embodiment, the color space conversion is performed on the entire original image data and then divided into block images for embedding watermark information. Conversely, on the contrary, the original image data is blocked for embedding watermark information. The color space may be converted for each block image after dividing the image.
【0138】また、上記実施形態では、原画像データに
パッチ情報を埋め込んでから透かし情報の埋め込みを行
なったが、逆に、原画像データに透かし情報の埋め込み
を行なってからパッチ情報の埋め込みを行なうようにし
ても良い。In the above embodiment, the watermark information is embedded after the patch information is embedded in the original image data. Conversely, the watermark information is embedded in the original image data and then the patch information is embedded. You may do it.
【0139】また、パッチ情報の埋め込みの際に原画像
等の画像データに加えた画素の変化と逆の変化を画素に
加えることによってパッチ情報を除去する処理を行なう
ようにしても良い。パッチ情報の埋め込みおよびその検
出は、D/A変換およびA/D変換を経ることによって
変化する画像の倍率および回転角度を求めることが目的
である。従って、倍率および回転角度が求まった後に
は、パッチ情報を除去することによって、パッチ情報に
よる画像へのノイズを除去して質の良い画像を再現する
ことができる。なお、このパッチ情報の除去は、透かし
情報の埋め込みを行なってからパッチ情報の埋め込みが
行なわれた原画像等の画像データが好適である。Further, when embedding the patch information, a process of removing the patch information may be performed by applying a change opposite to the change of the pixel added to the image data such as the original image to the pixel. The purpose of embedding patch information and its detection is to obtain the magnification and rotation angle of an image that changes by undergoing D / A conversion and A / D conversion. Therefore, after the magnification and the rotation angle are obtained, by removing the patch information, noise on the image due to the patch information can be removed and a high quality image can be reproduced. It should be noted that this patch information is preferably removed from image data such as an original image in which watermark information is embedded and then patch information is embedded.
【0140】また、上記実施形態では、パッチ情報は、
原画像等の画像データの縦および横の方向にそれぞれ所
定の周期(同一の周期でも良い)で繰り返し挿入するこ
ととしたが、パッチ情報を繰り返す方向はこれに限ら
ず、他の方向であっても良い。パッチ情報を埋め込んだ
方向さえわかっていれば、検出したパッチ情報を基に取
り込んでデジタル化した画像データの補正を行なうこと
ができる。なお、パッチ情報を繰り返し挿入する二つの
方向は、直交していても良いし、そうでなくても良い。
さらに、パッチ情報を繰り返し挿入するのは、二方向で
はなく一方向だけであっても良い。In the above embodiment, the patch information is
Although it has been decided to repeatedly insert the image data such as the original image in the vertical and horizontal directions at a predetermined cycle (the same cycle may be used), the direction in which the patch information is repeated is not limited to this, and may be another direction. Is also good. As long as the direction in which the patch information is embedded is known, it is possible to correct the digitized image data by incorporating it based on the detected patch information. The two directions in which patch information is repeatedly inserted may or may not be orthogonal to each other.
Furthermore, the patch information may be repeatedly inserted only in one direction instead of two directions.
【0141】また、上記実施形態では、透かし情報の検
出の信頼性を向上させるために、パッチ情報の挿入およ
び検出を行なったが、透かし情報の検出の目的に限ら
ず、単に、D/A変換およびA/D変換を経た画像及び
画像データの倍率あるいは回転角度あるいはその両方の
変化量を求めることを目的として、パッチ情報の挿入お
よび検出を行なっても良い。In the above embodiment, the patch information is inserted and detected in order to improve the reliability of the watermark information detection. However, the patch information is not limited to the purpose of the watermark information detection, and the D / A conversion is simply performed. Alternatively, the patch information may be inserted and detected for the purpose of obtaining the amount of change in the magnification and / or the rotation angle of the image and the image data that have undergone A / D conversion.
【0142】[0142]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像処理
装置を用いれば、前記原画像データに幾何学的基準を与
えるためのパッチ情報を、前記原画像データ内に所定の
パターンで繰り返し埋め込むパッチ埋め込み部を備えて
いるため、パッチ情報が埋め込まれた画像が、D/A変
換およびA/D変換を経て、元の画像と倍率および回転
角度が変化した場合にも、上記パッチ情報を検出するこ
とにより、幾何学的基準が得られ、その倍率および回転
角度の変化を求めることができる。As described above, when the image processing apparatus of the present invention is used, patch information for giving a geometrical reference to the original image data is repeatedly embedded in the original image data in a predetermined pattern. Since the patch embedding unit is provided, the patch information is detected even when the image in which the patch information is embedded undergoes D / A conversion and A / D conversion and its magnification and rotation angle change from the original image. By doing so, a geometric reference can be obtained, and changes in the magnification and the rotation angle can be obtained.
【0143】また、本発明の画像処理装置を用いれば、
パッチ情報を埋め込まれた原画像データに、透かし情報
を埋め込むための色空間の変換の処理を行なう色空間変
換部を備えているため、原画像データと異なる色空間に
透かし情報を埋め込むことができる。また、透かし情報
埋め込み済み画像データを、前記色空間変換部による変
換前の色空間に変換する色空間復元部を備えるため、原
画像データと同じ色空間で表わされた画像データを出力
することができる。これにより、様々なデータ形式の原
画像データに透かし情報を埋め込むことができる。ま
た、色空間およびチャネルを適切に選択することによ
り、透かしの挿入に伴う画像のノイズを目立たなくする
ことができる。If the image processing apparatus of the present invention is used,
Since the original image data in which the patch information is embedded includes the color space conversion unit that performs the process of converting the color space for embedding the watermark information, the watermark information can be embedded in the color space different from the original image data. . Further, since the image data having the watermark information embedded therein is provided with a color space restoration unit for converting the image data into the color space before conversion by the color space conversion unit, image data represented in the same color space as the original image data is output. You can Thereby, the watermark information can be embedded in the original image data of various data formats. Further, by properly selecting the color space and the channel, it is possible to make the noise of the image due to the insertion of the watermark inconspicuous.
【0144】また、本発明の画像処理装置は、検出対象
画像データ内の画素値の変化を検出し、自己相関を算出
する自己相関計算部と、前記自己相関の値のピークの位
置に基づいて、前記パッチ情報のパターンを算出するパ
ッチ検出部と、この算出されたパッチ情報のパターンに
基づいて算出された倍率および回転角度を用いて、前記
検出対象画像データを補正する幾何学変換部とを備えて
いるため、検出されたパッチ情報に基づいて、検出対象
画像データを原画像データにおける倍率および回転角度
に戻すことが可能となり、これによって、透かし情報検
出の精度が向上する。Further, the image processing apparatus of the present invention detects the change of the pixel value in the image data to be detected and calculates the autocorrelation based on the position of the peak of the autocorrelation value. A patch detection unit that calculates the pattern of the patch information, and a geometric conversion unit that corrects the detection target image data using the magnification and the rotation angle calculated based on the calculated pattern of the patch information. Since it is provided, it becomes possible to restore the detection target image data to the magnification and the rotation angle of the original image data based on the detected patch information, which improves the accuracy of watermark information detection.
【0145】また、本発明の画像処理装置は、検出対象
画像データを、透かし情報を検出するための色空間に変
換する色空間変換部を具備するため、検出対象画像デー
タが表わす色空間と異なる色空間に透かし情報が埋め込
まれている場合にも、まず透かし情報が埋め込まれてい
る色空間に変換することによって、透かし情報を検出す
ることが可能となる。Further, since the image processing apparatus of the present invention comprises the color space conversion unit for converting the detection target image data into the color space for detecting the watermark information, it is different from the color space represented by the detection target image data. Even when the watermark information is embedded in the color space, it is possible to detect the watermark information by first converting to the color space in which the watermark information is embedded.
【0146】また、本発明の画像処理方法によれば、生
成された透かし埋め込み済み画像データを用いて印刷を
行なう印刷過程を有するため、上記のようにパッチ情報
が埋め込まれ、透かし情報が埋め込まれた印刷物を製造
することができる。このような印刷物は、スキャナによ
る読み取り等によってA/D変換して再びデジタル画像
データにしたときに、良好な精度で透かし情報の検出を
行なうことができるようになる。Also, according to the image processing method of the present invention, since there is a printing process in which the generated watermark-embedded image data is used for printing, patch information is embedded and watermark information is embedded as described above. Printed matter can be manufactured. When such a printed matter is A / D converted by reading with a scanner and converted into digital image data again, the watermark information can be detected with good accuracy.
【0147】また、本発明の画像処理装置は、検出対象
画像データ内の画素値の変化を検出し、自己相関を算出
する自己相関計算部と、自己相関の値のピークの位置に
基づいて、パッチ情報のパターンを算出するパッチ検出
部と、この算出されたパターンに基づいて算出された倍
率および回転角度を用いて、前記検出対象画像データを
補正する幾何学変換部とを具備しているため、一般に、
パッチ情報が埋め込まれた画像データのみを用いて、そ
の画像を元々の倍率及び回転角度に戻すことができる。Further, the image processing apparatus of the present invention detects the change of the pixel value in the image data to be detected and calculates the autocorrelation, and based on the position of the peak of the autocorrelation value, A patch detection unit that calculates a pattern of patch information, and a geometric conversion unit that corrects the detection target image data by using a magnification and a rotation angle calculated based on the calculated pattern are included. ,In general,
Only the image data in which the patch information is embedded can be used to restore the image to the original magnification and rotation angle.
【0148】また、本発明の印刷物では、当該印刷物の
画像には、原画像データに基準を与えるためのパッチ情
報と透かし情報とが埋め込まれているため、より良い精
度で透かし情報を検出することができる。Further, in the printed matter of the present invention, since the patch information and the watermark information for giving a reference to the original image data are embedded in the image of the printed matter, it is possible to detect the watermark information with higher accuracy. You can
【図1】 この発明の一実施形態による透かし合成処理
の手順の概略を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing an outline of a procedure of a watermark synthesizing process according to an embodiment of the present invention.
【図2】 同実施形態による透かし検出処理の手順の概
略を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an outline of a procedure of watermark detection processing according to the same embodiment.
【図3】 同実施形態による色空間の変換および色空間
の復元の概略を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an outline of color space conversion and color space restoration according to the embodiment.
【図4】 同実施形態によるパッチ埋め込みのためのブ
ロック画像への分割を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing division into block images for patch embedding according to the same embodiment.
【図5】 同実施形態によるパッチ埋め込みのパターン
の例を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing an example of a patch embedding pattern according to the same embodiment.
【図6】 同実施形態によるパッチ埋め込みの処理の手
順を示したフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of patch embedding processing according to the same embodiment.
【図7】 同実施形態による透かし情報の符号化の処理
の手順を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of a process of encoding watermark information according to the same embodiment.
【図8】 同実施形態による透かし埋め込みのためのブ
ロック画像への分割を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing division into block images for watermark embedding according to the same embodiment.
【図9】 同実施形態による透かし合成処理全体の手順
を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a procedure of the entire watermark combining process according to the same embodiment.
【図10】 同実施形態による検出対象画像データに対
する幾何学変換処理の概略を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an outline of a geometric conversion process for image data to be detected according to the same embodiment.
【図11】 同実施形態による透かし情報の検出の処理
の手順を示したフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing a procedure of a process of detecting watermark information according to the same embodiment.
【図12】 同実施形態による透かし情報の検出の処理
のさらに詳細な手順を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing a more detailed procedure of a process of detecting watermark information according to the same embodiment.
【図13】 従来技術による電子透かし合成方法を示す
概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a digital watermark combining method according to a conventional technique.
【図14】 従来技術による電子透かし検出方法を示す
概略図である。FIG. 14 is a schematic view showing a digital watermark detection method according to a conventional technique.
100 原画像データ
101 パッチ埋め込み済み画像データ
111 振幅情報
112 位相情報
120 透かし情報
121 拡散された透かし情報
150,150s,151 透かし埋め込み済み画像デ
ータ
150a 透かし埋め込み済み画像(アナログ情報)100 original image data 101 patch embedded image data 111 amplitude information 112 phase information 120 watermark information 121 diffused watermark information 150, 150s, 151 watermark embedded image data 150a watermark embedded image (analog information)
───────────────────────────────────────────────────── 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 1/41 H04N 1/41 Z 5J104 7/08 7/08 Z 7/081 (72)発明者 大竹 正敏 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 松戸 堅治 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 大重 卓也 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 Fターム(参考) 5B057 AA11 CB19 CD03 CE08 CE18 CG05 5C063 CA29 CA36 DA07 DA13 DA20 5C076 AA14 AA24 BA06 5C078 BA53 BA58 CA14 CA45 DA01 5J064 AA01 BA16 BB13 BC01 BC06 BC07 BC08 BD07 5J104 AA14 HA15 NA12 NA13 NA14─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H04N 1/41 H04N 1/41 Z 5J104 7/08 7/08 Z 7/081 (72) Inventor Masatoshi Ohtake 1-5-1 Taito, Taito-ku, Tokyo Within Toppan Printing Co., Ltd. (72) Inventor Kenji Matsudo 1-5-1 Taito, Taito-ku, Tokyo Within Toppan Printing (72) Inventor Takuya Oshige Tokyo 1-5-1 Taitō, Taito-ku, Tokyo, Topic Printing Co., Ltd. F-term (reference) BC07 BC08 BD07 5J104 AA14 HA15 NA12 NA13 NA14
Claims (11)
より、拡散された透かし情報を生成するスペクトル拡散
部と、 前記原画像データに幾何学的基準を与えるためのパッチ
情報を、前記原画像データ内に所定のパターンで繰り返
し埋め込むパッチ埋め込み部と、 前記パッチ埋め込み部により、パッチ情報が埋め込まれ
た前記原画像データをフーリエ変換することにより、振
幅情報と位相情報を抽出するフーリエ変換部と、 前記拡散された透かし情報と、前記振幅情報とを合成す
る合成部と、 前記合成部の出力と、前記位相情報とを基に逆フーリエ
変換し、この逆フーリエ変換の結果と、前記パッチ情報
が埋め込まれた原画像データとの差分である差分画像デ
ータを生成する差分画像生成部と、 前記パッチ情報が埋め込まれた原画像データをウェーブ
レット変換するとともに、前記パッチ情報が埋め込まれ
た原画像データのエネルギーマップデータを算出するエ
ネルギーマップデータ算出部と、 前記パッチ情報が埋め込まれた原画像データと、前記差
分画像データと、前記エネルギーマップデータとに基づ
いて、透かし情報埋め込み済み画像データを生成する生
成部と、 を具備することを特徴とする画像処理装置。1. A spread spectrum unit for generating spread watermark information by spectrum spreading of the watermark information, and patch information for giving a geometrical reference to the original image data in the original image data. A patch embedding unit that repeatedly embeds a predetermined pattern; a Fourier transform unit that extracts amplitude information and phase information by performing a Fourier transform on the original image data in which patch information is embedded by the patch embedding unit; The watermark information, the combining unit for combining the amplitude information, the output of the combining unit, and the inverse Fourier transform based on the phase information, the result of this inverse Fourier transform, and the patch information is embedded. A difference image generation unit that generates difference image data that is a difference from the original image data; and original image data in which the patch information is embedded An energy map data calculator that performs wavelet transform and calculates energy map data of the original image data in which the patch information is embedded, original image data in which the patch information is embedded, the difference image data, and the energy map An image processing device comprising: a generation unit that generates watermark information-embedded image data based on the data.
ータに、透かし情報を埋め込むための色空間の変換の処
理を行なう色空間変換部と、 前記透かし情報埋め込み済み画像データを、前記色空間
変換部による変換前の色空間に変換する色空間復元部
と、 を具備し、 前記フーリエ変換部は、前記色空間変換部により変換さ
れた前記パッチ情報を埋め込まれた原画像データをフー
リエ変換することにより、振幅情報と位相情報を抽出す
るものであり、 前記差分画像生成部は、前記合成部の出力と前記位相情
報とを基に逆フーリエ変換し、この逆フーリエ変換の結
果と前記色空間変換部による変換後のパッチ情報を埋め
込まれた前記原画像データとの差分である差分画像デー
タを生成するものであり、 前記エネルギーマップデータ算出部は、前記色空間変換
部による変換後のパッチ情報を埋め込まれた前記原画像
データをウェーブレット変換することにより、変換後の
パッチ情報を埋め込まれた前記原画像データのエネルギ
ーマップデータを算出するものであり、 前記生成部は、変換後のパッチ情報を埋め込まれた前記
原画像データと、前記差分画像データと、前記エネルギ
ーマップデータとに基づいて、透かし埋め込み済み画像
データを生成するものであることを特徴とする請求項1
に記載の画像処理装置。2. A color space conversion unit that performs a process of converting a color space for embedding watermark information in the original image data in which patch information is embedded, and the color space conversion for the image data in which the watermark information is embedded. A color space restoration unit for converting into a color space before conversion by the unit, wherein the Fourier transform unit Fourier transforms the original image data in which the patch information converted by the color space conversion unit is embedded. By the above, the amplitude information and the phase information are extracted, the difference image generation unit performs an inverse Fourier transform based on the output of the synthesis unit and the phase information, and the result of the inverse Fourier transform and the color space conversion. For generating difference image data which is a difference from the original image data in which the patch information after conversion by the unit is embedded, and the energy map data calculation unit By performing wavelet transformation on the original image data in which the patch information after conversion by the color space conversion unit is embedded, energy map data of the original image data in which the patch information after conversion is embedded is calculated. The generation unit is configured to generate watermark-embedded image data based on the original image data in which the converted patch information is embedded, the difference image data, and the energy map data. Claim 1
The image processing device according to item 1.
めのパッチ情報が埋め込まれた画像を基に得られた検出
対象画像データを読み込み、透かし情報を検出する画像
処理装置であって、 前記検出対象画像データ内の画素値の変化を検出し、自
己相関を算出する自己相関計算部と、 前記自己相関の値のピークの位置に基づいて、前記パッ
チ情報のパターンを算出するパッチ検出部と、 この算出されたパッチ情報のパターンに基づいて算出さ
れた倍率および回転角度を用いて、前記検出対象画像デ
ータを補正する幾何学変換部と、 前記幾何学変換部により補正された検出対象画像データ
をフーリエ変換し、振幅情報を抽出するフーリエ変換部
と、 前記振幅情報に基づいて、透かし情報を検出する逆拡散
部と、 を具備することを特徴とする画像処理装置。3. An image processing device for detecting watermark information by reading detection target image data obtained based on an image in which patch information for giving a geometrical reference to original image data is embedded, An autocorrelation calculation unit that detects a change in the pixel value in the detection target image data and calculates an autocorrelation, and a patch detection unit that calculates the pattern of the patch information based on the position of the peak of the value of the autocorrelation. A geometric conversion unit that corrects the detection target image data by using a magnification and a rotation angle calculated based on the calculated patch information pattern; and detection target image data corrected by the geometric conversion unit. An image characterized by comprising: a Fourier transform unit for performing a Fourier transform on the information to extract amplitude information; and a despreading unit for detecting watermark information based on the amplitude information. Processing equipment.
を検出するための色空間に変換する色空間変換部を具備
し、 前記フーリエ変換部は、前記色空間変換部による変換後
の色空間における前記検出対象画像データをフーリエ変
換し、振幅情報を抽出するものであることを特徴とする
請求項3に記載の画像処理装置。4. A color space conversion unit for converting the detection target image data into a color space for detecting watermark information, wherein the Fourier transform unit is in the color space after conversion by the color space conversion unit. The image processing apparatus according to claim 3, wherein the detection target image data is Fourier-transformed to extract amplitude information.
周波数帯域のみに透かし情報を埋め込むことにより透か
し埋め込み済み画像データを生成する画像処理方法にお
いて、 透かし情報をスペクトル拡散することにより、拡散され
た透かし情報を生成するスペクトル拡散過程と、 前記原画像データに幾何学的基準を与えるためのパッチ
情報を、前記原画像データ内に所定のパターンで繰り返
し埋め込むパッチ情報埋め込み過程と、 前記パッチ情報埋め込み過程により、パッチ情報が埋め
込まれた前記原画像データをフーリエ変換することによ
り、振幅情報と位相情報とを抽出するフーリエ変換過程
と、 前記拡散された透かし情報と、前記振幅情報とを合成す
る合成過程と、 前記合成過程の出力と前記位相情報を基に逆フーリエ変
換し、この逆フーリエ変換の結果と前記パッチ情報が埋
め込まれた原画像データとの差分である差分画像データ
を生成する差分画像生成過程と、 前記パッチ情報が埋め込まれた原画像データをウェーブ
レット変換するとともに、前記パッチ情報が埋め込まれ
た原画像データのエネルギーマップデータを算出するエ
ネルギーマップデータ算出過程と、 前記パッチ情報が埋め込まれた原が像データと、前記差
分画像データと、前記エネルギーマップデータとに基づ
いて、透かし情報埋め込み済み画像データを生成する生
成過程と、 を有することを特徴とする画像処理方法。5. An image processing method for generating watermark-embedded image data by embedding watermark information only in a predetermined intermediate frequency band in original image data, wherein the watermark information is spread by spectrum spreading. A spread spectrum step of generating watermark information, a patch information embedding step of repeatedly embedding patch information for giving a geometrical reference to the original image data in a predetermined pattern in the original image data, and embedding the patch information By the process, a Fourier transform process of extracting the amplitude information and the phase information by Fourier transforming the original image data in which the patch information is embedded, a synthesis for combining the diffused watermark information and the amplitude information. Process, inverse Fourier transform based on the output of the synthesis process and the phase information, A difference image generation process of generating difference image data that is a difference between the result of Fourier transform and the original image data in which the patch information is embedded, and the original image data in which the patch information is embedded is wavelet-transformed, and the patch Based on the energy map data calculation process of calculating energy map data of the original image data in which the information is embedded, the original image data in which the patch information is embedded, the difference image data, and the energy map data, An image processing method comprising: a generation step of generating image data in which watermark information is embedded.
間周波数帯域のみに透かし情報を埋め込むことにより透
かし埋め込み済み画像データを生成する画像処理方法に
おいて、 原画像データに幾何学的基準を与えるためのパッチ情報
を埋め込まれた前記原画像データを、透かし情報を埋め
込むための色空間に変換する色空間変換過程と、 前記透かし埋め込み済み画像データを、前記色空間変換
過程における変換前の色空間に変換する色空間復元過程
と、 を有し、 前記フーリエ変換過程は、前記色空間変換過程により変
換された前記パッチ情報を埋め込まれた原画像データを
フーリエ変換することにより、振幅情報と位相情報とを
抽出するものであり、 前記差分画像生成過程は、前記合成過程の出力と前記位
相情報とを基に逆フーリエ変換し、この逆フーリエ変換
の結果と前記色空間変換過程による変換後のパッチ情報
を埋め込まれた前記原画像データとの差分である差分画
像データを生成するものであり、 前記エネルギーマップ算出過程は、前記色空間変換過程
による変換後のパッチ情報を埋め込まれた前記原画像デ
ータをウェーブレット変換することにより、変換後のパ
ッチ情報を埋め込まれた前記原画像データのエネルギー
マップデータを算出するものであり、 前記生成過程は、変換後のパッチ情報を埋め込まれた前
記原画像データと、前記差分画像データと、前記エネル
ギーマップデータとに基づいて、透かし情報埋め込み済
み画像データを生成するものであることを特徴とする請
求項5に記載の画像処理方法。6. An image processing method for generating watermark-embedded image data by embedding watermark information only in a predetermined intermediate frequency band in the original image data, for giving a geometrical reference to the original image data. A color space conversion process for converting the original image data in which the patch information is embedded into a color space for embedding watermark information, and the watermark-embedded image data in a color space before conversion in the color space conversion process. A color space restoration process for converting; and the Fourier transform process, by performing Fourier transform on the original image data in which the patch information converted by the color space conversion process is embedded, to obtain amplitude information and phase information. For extracting the difference image, the difference image generation process, an inverse Fourier transform based on the output of the combining process and the phase information, For generating difference image data that is a difference between the result of the inverse Fourier transform of the image and the original image data in which the patch information after conversion by the color space conversion process is embedded. Energy map data of the original image data in which the patch information after the conversion is embedded is calculated by performing a wavelet transform on the original image data in which the patch information after the conversion in the spatial conversion process is embedded. The process is characterized by generating watermark information embedded image data based on the original image data in which the converted patch information is embedded, the difference image data, and the energy map data. The image processing method according to claim 5.
処理方法であって、 前記生成された透かし埋め込み済み画像データを用いて
印刷を行なう印刷過程をさらに有することを特徴とする
画像処理方法。7. The image processing method according to claim 5 or 6, further comprising a printing step of printing using the generated watermark-embedded image data. Method.
めのパッチ情報が埋め込まれた画像を基に得られた検出
対象画像データを読み込み、透かし情報を検出する画像
処理方法であって、 前記検出対象画像データ内の画素値の変化を検出し、自
己相関を算出する自己相関計算過程と、 前記自己相関の値のピークの位置に基づいて、前記パッ
チ情報のパターンを算出するパッチ検出過程と、 この算出されたパッチ情報のパターンに基づいて算出さ
れた倍率および回転角度を用いて、前記検出対象画像デ
ータを補正する幾何学変換過程と、 前記幾何学変換過程において補正された検出対象画像デ
ータをフーリエ変換し、振幅情報を抽出するフーリエ変
換過程と、 前記振幅情報に基づいて、透かし情報を検出する逆拡散
過程と、 を有することを特徴とする画像処理方法。8. An image processing method for detecting watermark information by reading detection target image data obtained based on an image in which patch information for giving a geometrical reference to original image data is embedded. An autocorrelation calculation process of detecting a change in pixel value in the detection target image data and calculating an autocorrelation, and a patch detection process of calculating a pattern of the patch information based on a peak position of the autocorrelation value. A geometric conversion process for correcting the detection target image data by using a magnification and a rotation angle calculated based on the calculated patch information pattern; and detection target image data corrected in the geometric conversion process. By performing a Fourier transform on the amplitude information to extract the watermark information, and a despreading process for detecting the watermark information based on the amplitude information. Image processing method to be considered.
あって、 前記原画像データに幾何学的基準を与えるためのパッチ
情報を、前記原画像データ内に所定のパターンで繰り返
し埋め込むパッチ情報埋め込み部を具備することを特徴
とする画像処理装置。9. An image processing apparatus for processing original image data, wherein patch information for embedding a geometrical reference to the original image data is repeatedly embedded in the original image data in a predetermined pattern. An image processing apparatus comprising: a unit.
ためのパッチ情報が埋め込まれた検出対象画像データを
入力とする画像処理装置であって、 前記検出対象画像データ内の画素値の変化を検出し、自
己相関を算出する自己相関計算部と、 前記自己相関の値のピークの位置に基づいて、パッチ情
報のパターンを算出するパッチ検出部と、 この算出されたパターンに基づいて算出された倍率およ
び回転角度を用いて、前記検出対象画像データを補正す
る幾何学変換部とを具備することを特徴とする画像処理
装置。10. An image processing apparatus, which receives as an input image data to be detected in which patch information for giving a geometrical reference to original image data is embedded, a change in a pixel value in the image data to be detected is detected. An autocorrelation calculation unit that detects and calculates an autocorrelation, a patch detection unit that calculates a pattern of patch information based on the position of the peak of the value of the autocorrelation, and a calculation based on this calculated pattern. An image processing apparatus, comprising: a geometric conversion unit that corrects the detection target image data using a magnification and a rotation angle.
めのパッチ情報と透かし情報とが埋め込まれていること
を特徴とする印刷物。11. A printed matter on which an image is printed, characterized in that patch information and watermark information for giving a reference to original image data are embedded in the image of the printed matter.
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