JP2011015210A

JP2011015210A - 電子透かし埋込装置、検出装置及びそれらの方法

Info

Publication number: JP2011015210A
Application number: JP2009157864A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamada; 浩之山田; Minoru Wada; 稔和田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2011-01-20

Abstract

【課題】電子透かしの攻撃耐性を向上させることのできる電子透かし埋込装置を得る。
【解決手段】繰り返し周期特定手段２は電子透かしの周期を特定する。埋込領域特定手段３は電子透かしの埋込領域を特定する。埋込時期特定手段４は電子透かしの埋込時期を特定する。電子透かし波形特定手段５は、電子透かし波形を特定する。電子透かし埋込手段６は、これら繰り返し周期特定手段２〜電子透かし波形特定手段５の出力に基づいて電子透かしデータを動画像に埋め込む。
【選択図】図１

Description

本発明は、動画像に対して埋込を行う電子透かし埋込装置および動画像に埋め込まれた電子透かしを検出する電子透かし検出装置及びそれらの方法に関する。

動画像に対して埋込を行う電子透かし技術として、映画スクリーンやテレビ画面などの表示装置に表示された電子透かし入りの動画像をビデオカメラで撮影した後に、その撮影映像から電子透かしの検出を可能とする技術が、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。これら従来の技術では、動画像の画面領域を複数に分割し、分割した個々の領域に対し、特定の画素値あるいは領域内の画素値の平均値に微小値を加算または減算することで電子透かしを埋め込む。加算か減算かの別に対し１ビットの情報量を割り当てることができ、特定画素または特定領域に対する埋込を時間方向に見ると、加算と減算の周期的な繰り返しとなっている。言い換えれば、矩形周期波を電子透かし信号として原信号に加算している。

国際公開第２００５／０７９０７２号パンフレット特表２００６−５１７０６８号公報

しかしながら、これら従来の技術によれば、電子透かしの埋込領域や適用する電子透かし信号が一種類に固定されているか、またはごく少数のバリエーションしかないため、電子透かしが埋め込まれているであろう映像の周波数成分や位相の特徴を見つけ出すことで方式を見破られる可能性があり、その結果として、電子透かしが消されてしまったり、電子透かしとして埋め込んだデータの内容が読まれてしまったりするという問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、電子透かしの攻撃耐性を向上させることのできる電子透かし埋込装置、検出装置及びそれらの方法を得ることを目的とする。

この発明に係る電子透かし埋込装置は、動画像の画面中、少なくとも一部の領域または複数の分割された領域における個々の領域において、画素に特徴付けられた値または領域に特徴付けられた値に対し、所定の値を加算または減算し、時間方向の遷移に応じてこれら加算または減算を繰り返すことにより動画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋込手段を備え、電子透かし埋込手段は、任意の埋込領域に対して任意の周波数を有する電子透かし波形を適用して電子透かしを埋め込むようにしたものである。

この発明の電子透かし埋込装置は、任意の埋込領域に対して任意の周波数を有する電子透かし波形を適用して電子透かしを埋め込むようにしたので、電子透かしを埋め込んだ場合の高い攻撃耐性を得ることができる。

この発明の実施の形態１による電子透かし埋込装置を示す構成図である。この発明の実施の形態１による電子透かし埋込装置の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態１による電子透かし埋込装置における鍵からビット列を生成する処理の説明図である。この発明の実施の形態１による電子透かし埋込装置のビット列の使用方法を示す説明図である。この発明の実施の形態１による電子透かし埋込装置の繰り返し周期と埋込領域と埋込時期と電子透かし波形を示す説明図である。この発明の実施の形態１による電子透かし埋込装置の複数の分割された領域と繰り返し周期の説明図である。この発明の実施の形態２による電子透かし埋込装置を示す構成図である。この発明の実施の形態２による電子透かし埋込装置の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２による電子透かし埋込装置の第２の鍵を変更しながら電子透かしを埋め込む処理の説明図である。この発明の実施の形態３による電子透かし検出装置を示す構成図である。この発明の実施の形態３による電子透かし検出装置の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態４による電子透かし検出装置の構成図である。この発明の実施の形態４による電子透かし検出装置の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１では、２９．９７ｆｐｓ（frames per second）の非圧縮ＹＵＶ動画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋込装置について説明する。
図１は、実施の形態１の電子透かし埋込装置の一例を示すブロック構成図である。また、図２は、実施の形態１の電子透かし埋込手順の一例を示すフローチャートである。以下、図１のブロック構成を図２の処理ステップで示される動作に対応付けて説明する。

図１に示す電子透かし埋込装置は、ビット列生成手段１、繰り返し周期特定手段２、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４、電子透かし波形特定手段５、電子透かし埋込手段６を備えている。
ビット列生成手段１は、デジタルデータとしての鍵に対し一意に特定されるビット列を生成する（図２のビット列生成ステップ（ＳＴ１））。本実施の形態では、先ず、１２８ビットの鍵に対し、ＳＨＡ−１（Secure Hash Algorithm）を使用し、１６０ビットの第１のハッシュ値を生成する。次に、第１のハッシュ値に対し、ＳＨＡ−１を使用し、１６０ビットの第２のハッシュ値を生成する。更に、第２のハッシュ値に対し、ＳＨＡ−１を使用し、１６０ビットの第３のハッシュ値を生成する。これを繰り返し、第１のハッシュ値から順に単純連結したビット列を生成すべきビット列とする（図３（ａ）参照）。

繰り返し周期特定手段２は、ビット列生成手段１が生成したビット列の一部を使用し、電子透かしの埋込を実施するにあたり、繰り返し同じ処理を施す周期を特定する（図２の繰り返し周期特定ステップ（ＳＴ２））。本実施の形態では、図４に示すようなビット列を使用する。即ち、ビット列生成手段１が生成したビット列の１バイト目（第１ビットから第８ビット）を取り出し、符号無し整数として解釈した上で、その整数が６３以下であれば６４を足した値を、６４以上であればその値を、繰り返し周期として使用する。図４では、ビット列値が１７６であった場合に使用値を１７６とする例を示しており、今後、本実施の形態ではこの例示に基づき説明する。ここで、１７６は、２９．９７Ｈｚ時間における１７６を表すものとする。つまり、１７６の時間は１７６／２９．９７秒である。本実施の形態では２９．９７ｆｐｓの動画像を扱っているので、１７６の時間の間には動画像のフレームが１７６存在することになり、１７６フレーム毎に同じ処理を繰り返して電子透かしの埋込を行うこととなる。特に断らない限り、今後、時刻及び時間は、２９．９７Ｈｚ時間によるものとする。

埋込領域特定手段３は、ビット列生成手段１が生成したビット列の一部を使用し、電子透かしの埋込を実施するにあたり画面上の埋込領域を特定する（図２の埋込領域特定ステップ（ＳＴ３））。本実施の形態では、図４に示すようなビット列を使用する。即ち、２バイト目から８バイト目までの７バイトを取り出し、埋込領域の形状、大きさ、位置を特定する。先ず、２バイト目のビット列値を取り出し、符号無し整数と解釈した上で、その整数のｍｏｄｕｌｏ２を計算し、計算結果が０であれば長方形を、１であれば楕円を、埋込領域の形状として使用する。次に、３バイト目と４バイト目のビット列値を取り出し、符号無し整数と解釈した上で、３バイト目は、その整数が７以下であれば８を、８以上であればその値を、横位置を表す数値の分母として使用し、４バイト目は、分母として使用する値を法としてその整数のｍｏｄｕｌｏを計算した値（分母として使用する値でその整数を割った余り）を、埋込領域中心の横位置を表す数値の分子として使用する。同様にして、５バイト目と６バイト目のビット列値から、埋込領域中心の縦位置を表す数値の分母と分子を算出する。更に、７バイト目のビット列値を取り出し、符号無し整数と解釈した上で、既に算出済の横位置の分母を４で割り、小数部を切り捨てた値を法としてその整数のｍｏｄｕｌｏを計算し、０であれば１を、１以上であればその値を、埋込領域の横幅を表す数値の分子として使用する。同様にして、８バイト目のビット列値から、埋込領域の縦幅を表す数値の分子を算出する。

図４では、２バイト目から８バイト目のビット列値が、順に２３１、２３、４２、１１８、２０９、６７、９８であった場合に、埋込領域の形状を楕円（１が相当）、横位置の分母を２３、埋込領域中心の横位置の分子を１９、縦位置の分母を１１８、埋込領域中心の縦位置の分子を９１、埋込領域の横幅の分子を２、埋込領域の縦幅の分子を１１とする例を示しており、今後、本実施の形態ではこの例示に基づき説明する。この場合、埋込領域形状は楕円であり、楕円の中心は、横方向については画面の左端を０、右端を１とした時に、左から１９／２３の位置であり、かつ縦方向については画面の上端を０、下端を１とした時に、上から９１／１１８の位置であり、楕円の横幅は、画面の横幅全体を１とした時に２／２３の長さであり、楕円の縦幅は、画面の縦幅全体を１とした時に１１／１１８の長さである（図５参照）。

このようにして、動画像の画面における空間的な埋込領域が特定される。もし、埋込領域形状特定段階で長方形が選択されていれば、楕円の中心を長方形の中心として、また楕円の横幅及び縦幅を長方形の横幅及び縦幅として解釈し、埋込領域を特定する。なお、図４の例では該当しないが、場合によっては、埋込領域として特定された領域が画面の枠からはみ出すことがある。その場合には、埋込領域として特定された領域であってかつ画面の枠内である領域を埋込対象領域として最終的に決定すればよい。あるいは、ビット列を使用する際に埋込領域が画面の枠外にはみ出さないように制約を設けて、埋込領域の位置及び大きさを特定するようにしてもよい。埋込対象となるのは実際には画素であり、本実施の形態では、この楕円内に存在する画素に対応する輝度値を画素に特徴付けられた値として電子透かしを埋め込む。

図１において、埋込時期特定手段４は、ビット列生成手段１が生成したビット列の一部を使用し、電子透かしの埋込を実施するにあたり埋込処理を施す時期を特定する（図２の埋込時期特定ステップ（ＳＴ４））。本実施の形態では、図４に示す通りビット列を使用する。即ち、９バイト目と１０バイト目を取り出し、埋込開始時点及び埋込継続期間を特定する。先ず、９バイト目のビット列値を取り出し、符号無し整数と解釈した上で、繰り返し周期から１６を減じた値を法としてその整数のｍｏｄｕｌｏを計算した値を、埋込開始時点として使用する。次に、１０バイト目のビット列値を取り出し、符号無し整数と解釈した上で、繰り返し周期から埋込開始時点を減じそれに１を加えた値を法としてその整数のｍｏｄｕｌｏを計算し、１５以下であれば１６を、１６以上であればその値を、埋込継続期間として使用する。

図４では、９バイト目と１０バイト目のビット列値が、それぞれ７０、２５２であった場合に、埋込開始時点を７０、埋込継続期間を３８とする例を示しており、今後、本実施の形態ではこの例示に基づき説明する。この場合、１７６の時間をサイクルとした埋込処理において、そのサイクル内を０から１７６までの時刻で表記した場合に、７０の時刻から埋込を開始して、３８の時間だけ埋込処理を継続する、即ち、１０８の時刻で埋込を終了する。図５では埋込時期についても例示している。動画像が２９．９７ｆｐｓで時刻が２９．９７Ｈｚ時間のため、図５では、時刻０に最初のフレームが、時刻１に次のフレームが配置され、整数時刻にフレームが対応するよう図示している。時刻７０に相当するフレームから時刻１０７に相当するフレームまでを埋込対象とする。ここで、時刻１０８に相当するフレームまでとしないのは、時刻７０に相当するフレームから時刻１０７に相当するフレームまでは３８フレーム存在し、これを時間に直すと２９．９７Ｈｚ時間で３８の時間（３８／２９．９７秒）であり、先に算出した埋込継続時間に合致するためである。実装上の問題として、仮に時刻１０８に相当するフレームまでの埋込としたり、あるいは時刻７１に相当するフレームから時刻１０８に相当するフレームまでの埋込としたりするアルゴリズムで埋込装置が構成されたとしても、埋込装置の機能や性能に大差はない。

図１において、電子透かし波形特定手段５は、ビット列生成手段１が生成したビット列の一部を使用し、電子透かしの埋込を実施するにあたり適用する電子透かし波形を特定する（図２の電子透かし波形特定ステップ（ＳＴ５））。本実施の形態では、図４に示す通りビット列を使用する。即ち、ビット列生成手段１が生成したビット列の１１バイト目から１３バイト目までの３バイトを取り出し、電子透かし波形の形状及び周期、また電子透かし波形適用開始時の位相を特定する。先ず、１１バイト目のビット列値を取り出し、符号無し整数と解釈した上で、その整数のｍｏｄｕｌｏ２を計算し、計算結果が０であれば周期矩形波を、１であれば周期正弦波を、電子透かし波形の形状として使用する。次に、１２バイト目のビット列値を取り出し、符号無し整数と解釈した上で、埋込継続期間に１を加えた値を法としてその整数のｍｏｄｕｌｏを計算し、３以下であれば４を、４以上の奇数であれば１を減じた値を、４以上の偶数であればその値を、電子透かし波形の周期として使用する。更に、１３バイト目のビット列値を取り出し、符号無し整数と解釈した上で、電子透かし波形の周期を法としてその整数のｍｏｄｕｌｏを計算し、その値を電子透かし波形適用開始時の位相として使用する。電子透かし埋込開始時点、電子透かし波形の周期、電子透かし波形の適用開始時の位相を、それぞれＥｍｂｅｄＳｔａｒｔ、ＷａｖｅＰｅｒｉｏｄ、ＷａｖｅＰｈａｓｅとする場合、本実施の形態において、電子透かし波形ＷａｔｅｒｍａｒｋＷａｖｅは、矩形波の場合と正弦波の場合においてそれぞれ以下のようにする。

矩形波の場合
ＷａｔｅｒｍａｒｋＷａｖｅ（ｔ）＝Ａ
（０≦（ｔ-ＥｍｂｅｄＳｔａｒｔ＋ＷａｖｅＰｈａｓｅ）ｍｏｄｕｌｏＷａｖｅＰｅｒｉｏｄ＜ＷａｖｅＰｅｒｉｏｄ／２）
ＷａｔｅｒｍａｒｋＷａｖｅ（ｔ）＝−Ａ
（ＷａｖｅＰｅｒｉｏｄ／２≦（ｔ-ＥｍｂｅｄＳｔａｒｔ＋ＷａｖｅＰｈａｓｅ）ｍｏｄｕｌｏＷａｖｅＰｅｒｉｏｄ＜ＷａｖｅＰｅｒｉｏｄ）
正弦波の場合
ＷａｔｅｒｍａｒｋＷａｖｅ（ｔ）＝ｒｏｕｎｄ（Ｂ×ｓｉｎ［２π（ｔ-ＥｍｂｅｄＳｔａｒｔ＋ＷａｖｅＰｈａｓｅ−０．５）／ＷａｖｅＰｅｒｉｏｄ］）

ここで、Ａは正整数、Ｂは正数、πは円周率、ｒｏｕｎｄ（）は小数部分を四捨五入して整数値に丸める関数、ｔは繰り返しサイクルの開始時点を０とした場合の２９．９７Ｈｚ時刻とする。図４では、１１バイト目から１３バイト目のビット列値が、順に６、１８３、１２６であった場合に、電子透かし波形の形状を矩形波（０が相当）、電子透かし波形の周期を２６、電子透かし波形適用開始時の位相を２２とする例を示しており、今後、本実施の形態ではこの例示に基づき説明する。本実施の形態では、埋込期間が時刻７０から時刻１０８である。これに従い、埋込対象を時刻７０に相当するフレームから時刻１０７に相当するフレームまでの３８枚とすることを既に述べた。電子透かし波形の形状は矩形波でありその周期は２６なので、電子透かし波形を図示すると、図５のＷａｔｅｒｍａｒｋＷａｖｅ（ｔ’）のようになる。この波形の位相２２から適用するので、図５のＷａｔｅｒｍａｒｋＷａｖｅ（ｔ’）のうち、角丸矩形で囲んだ部分が実際に適用する電子透かし波形となる。

図１において、電子透かし埋込手段６は、繰り返し周期特定手段２、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４、電子透かし波形特定手段５が出力した各種パラメータを採用して、電子透かしを埋め込む（図２の電子透かし埋込ステップ（ＳＴ６））。図５は、本実施の形態による電子透かし埋込の様子を示している。繰り返し周期特定手段２により、繰り返し周期は１７６と決定された。従って、１７６の時間が経つ毎に繰り返して同じ処理を施すことで電子透かしを埋め込む。図５では、繰り返しサイクルの開始時点を時刻０として時間軸ｔを設定している。時間が２９．９７Ｈｚ時間であり、動画像が２９．９７ｆｐｓのため、整数時刻に対し１枚ずつフレームが相当する。１７６の時間を繰り返し周期とするため、時刻１７６に相当するフレームは時刻０に相当するフレームと、時刻１７７に相当するフレームは時刻１に相当するフレームと、同じように処理される。それ以降も同様である。埋込領域特定手段３により、埋込領域は、画面左端から１９／２３、画面上端から９１／１１８の位置を中心とし、横幅が画面全横幅に対し２／２３、縦幅が画面全縦幅に対し１１／１１８である楕円と決定された。また、埋込時期特定手段４により、電子透かしの埋込期間は、時刻７０から３８の時間に渡ることが決定された。埋込領域特定手段３により決定された埋込領域であってかつ埋込時期特定手段４により決定された期間内である動画像の範囲に対して電子透かしを埋め込む。電子透かし波形特定手段５により、電子透かし波形が矩形波であること、その周期が２６であって、適用開始時（時刻７０）の電子透かし波形の位相が２２であることが決定された。以上の決定内容の通り電子透かしを埋め込む。

具体的には、時刻７０に相当するフレームには透かし信号値として−Ａを適用する。即ち、原信号からＡを減じる。時刻７３に相当するフレームまで−Ａを適用した後、時刻７４に相当するフレームから時刻８６に相当するフレームまでは透かし信号値としてＡを適用する。即ち、原信号にＡを加える。このようにして時刻１０７に相当するフレームまで電子透かしを埋め込む。本実施の形態では、輝度値に対して埋め込むので、埋め込んだ後の輝度値は、図５の埋込後の輝度値（ｔ）に示すようになる。ここで、電子透かしデータとして１を埋め込むか０を埋め込むかの切り分けは、電子透かし信号適用の加減の別によって行うことができる。本実施の形態では、１を埋め込む場合は電子透かし波形をそのまま適用し、０を埋め込む場合は電子透かし波形の極性（符号）を転換して適用するものとする。よって、図５に例示した埋込後の輝度値（ｔ）は、１を埋め込んだ場合のグラフとなる。０を埋め込んだ場合は、加算及び減算が図５と逆転する。図５中の輝度値（ｔ）において、破線が埋込前の信号、実線が埋込後の信号を表している。

これまで説明してきたように電子透かしを埋め込むことで１ビットの電子透かしデータを埋め込むことができる。電子透かしデータとして複数ビットを埋め込む場合は、以下のようにすればよい。図４に示した通り、１ビットを埋め込むために、２バイト目から１３バイト目までの１２バイトのビット列を使用し、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４、電子透かし波形特定手段５が各種パラメータを決定して、そのパラメータに基づき、電子透かしデータの第１ビットを埋め込む。続いて、１４バイト目から２５バイト目までの１２バイトのビット列を２バイト目から１３バイト目と同様に使用し、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４、電子透かし波形特定手段５が各種パラメータを決定して、そのパラメータに基づき、電子透かしデータの第２ビットを埋め込む。以下、同様にして、電子透かしデータの第３ビット以降を埋め込んでいけば、任意ビットの電子透かしデータを埋め込むことができる。

ここで、埋込領域と埋込時期で特定される第２ビットの埋込範囲が、空間的かあるいは時間的に、第１ビットの埋込範囲と重複する可能性がある。ここで、埋込範囲の空間的な重複とは、画面上の二つの埋込領域に重複があることを、また、埋込範囲の時間的な重複とは、埋込時期に重複があることを表すものとする。空間的な重複か時間的な重複のいずれか一方のみであれば、空間方向と時間方向の双方を考慮した場合に埋込範囲としては重複しないので問題ない。しかし、空間的かつ時間的な埋込範囲の重複が起こった場合には対処が必要である。この場合、本実施の形態では、埋込領域の形状から電子透かし波形適用開始時の位相までの全ての決定内容を破棄し、次のビット列を使用して、再度決定し直すものとする。即ち、１２ｎ−１０バイト目から１２ｎ＋１バイト目までのビット列を使用して決定した埋込範囲は、それより前に決定しているあらゆる埋込範囲と空間的かつ時間的な重複がない場合のみ採用し、そうでなければ、１２（ｎ＋１）−１０バイト目から１２（ｎ＋１）＋１バイト目までのビット列を使用して決定し直しを試みるものとする。例えば、１４バイト目から２５バイト目までのビット列を使用して埋め込もうとした電子透かしデータの第２ビットの埋込範囲が電子透かしデータの第１ビットの埋込範囲と空間的かつ時間的に重複した場合は、２６バイト目から３７バイト目までのビット列を使用して決定し直す。そのようにして、初めて電子透かしデータの第１ビットの埋込範囲と空間的か時間的のうち少なくともいずれか一方に重複しない埋込範囲が得られた時点で、そのパラメータによる埋込を電子透かしデータの第２ビットに割り当てる。このようにすることで、電子透かしデータの各ビットに重複しない埋込範囲を割り当てることができる。

更に、個々の埋込範囲に対して、電子透かしデータを１ビットずつ割り当てる以外にも、様々なバリエーションが可能である。例えば、埋め込むビット数は１ビットであっても、空間的および時間的な埋込範囲のうち、少なくともいずれか一方が重複しないよう複数の埋込範囲を設け、その全ての埋込範囲に同一ビットを埋め込むことで、冗長度のある埋込を実現できる。また、埋め込む電子透かしデータが８ビットである場合に、埋込範囲を重複しないよう２４個設定できるまで、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４、電子透かし波形特定手段５によるパラメータ設定作業を繰り返し、第ｉの埋込範囲（１≦ｉ≦２４）に電子透かしデータの第（（ｉ−１）ｍｏｄｕｌｏ８）＋１ビットを埋め込むようにすれば、８ビットの電子透かしデータのそれぞれのビットを三つの埋込範囲に対して適用することになり、冗長に複数ビットを埋め込むことができる。他にも、幾つ目の埋込範囲に電子透かしデータの幾つ目のビットを割り当てるかを、別途、ビット列生成手段１が生成したビット列を元に特定する手段を設けて特定することも可能であり、そのような実施の形態も可能である。

以上のように、これまで説明してきた本実施の形態では、電子透かしの埋込対象となる画面内で埋込領域は、鍵がなければ生成できないビット列に基づいて決定されているので、簡単には推測できない。そのため、動画像に埋め込まれた電子透かしを消そうとする攻撃者は電子透かしの埋込に使われている領域を簡単には特定できなくなり、結果として電子透かしの攻撃耐性が向上するというメリットがある。また、電子透かしの埋込対象となる期間は、鍵がなければ生成できないビット列に基づいて決定されているので、簡単には推測できない。そのため、仮に攻撃者が埋込領域を特定したか、偶然当てたとしても、埋込期間を特定できないため、有効な攻撃が困難となり、結果として攻撃耐性が向上するというメリットがある。

更に、電子透かし波形の形状、周期、電子透かし埋込開始時の電子透かし波形の位相は、鍵がなければ生成できないビット列に基づいて決定されているので、簡単には推測できない。そのため、攻撃者は、動画像の輝度、青色色差、赤色色差の各成分、あるいはＲＧＢ形式であれば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各成分などに対し、周波数成分の強度や位相を解析し、電子透かし信号成分の抽出や、電子透かし信号成分の持つ周波数や位相の推測を試みるしかないが、画面の領域によって電子透かしが埋め込まれているか埋め込まれていないかも異なり、また埋め込まれている場合も領域が異なれば電子透かしの周波数成分や位相も異なるため、電子透かしの周波数成分や位相の特定は困難である。加えて、攻撃者は、埋込領域及び埋込時期に関する正確な情報も得られていないであろうから、動画像の品質を損なわずに電子透かしを効率的に攻撃することは困難である。そのため、高い攻撃耐性が得られるというメリットがある。

高い攻撃耐性が得られるというメリットに加え、これまで説明してきた本実施の形態の重要な特徴として、埋込アルゴリズムが公開されても、電子透かしの安全性に殆ど影響しないことが挙げられる。埋込アルゴリズムに関する完全な知識があっても、埋込に使用した鍵を知らなければ、埋め込まれた電子透かしデータを検出することができない。検出ができないどころか、電子透かしの信号が、動画像の画面のどの領域に、時間的にどの期間に埋め込まれているか検討をつけることすらできず、また、電子透かし信号の周波数成分や位相に関する情報も得られない。そのため、アルゴリズムに関する完全な知識があっても、動画像の品質を損なわずに電子透かしを効率的に消失させる攻撃は困難である。

これまで説明してきた本実施の形態では、２９．９７ｆｐｓの動画像に電子透かしを埋め込んだが、その他のフレームレートの動画像に電子透かしを埋め込むこともできる。例えば、２３．９７６ｆｐｓの動画像を対象として電子透かしを埋め込む場合、鍵が同じであれば、繰り返し周期特定手段２、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４、電子透かし波形特定手段５が出力する各種パラメータは、同じとなる。繰り返し周期特定手段２により、繰り返し周期は、１７６と決定される。本実施の形態では、繰り返し周期の１７６は２９．９７Ｈｚ時間で解釈するため１７６／２９．９７秒を意味する。電子透かし埋込対象となる動画像が２３．９７６ｆｐｓの場合は、おそらく埋込処理の１サイクル内に１４０フレーム乃至１４１フレームが存在することになる。

埋込時期特定手段４により、埋込開始時点は７０、埋込継続期間は３８と決定される。約１４０フレームが存在する埋込処理の１サイクル内で、サイクルの先頭から５７枚目辺り（時刻７０辺り）のフレームから埋込を開始し、約３０枚のフレーム（３８の時間分のフレーム）に電子透かしを埋め込むことになる。ここで、埋込処理を開始するフレームや終了するフレームが、埋込装置の実装上の問題で１フレーム程ずれても、電子透かしの性能には大きな影響を与えない。電子透かし波形特定手段５が決定する、電子透かし波形の周期や、電子透かし波形適用開始時の位相についても、同様に２９．９７Ｈｚ時間で解釈して処理する。５９．９４ｆｐｓの動画像を扱うこともできる。この場合は、１７６の時間の中にフレームが３５２枚存在し、埋込処理のサイクル内で時刻７０に相当するフレーム（埋込処理のサイクル内で１４１枚目のフレーム）から埋込を開始し、７６枚のフレームに対して電子透かしを埋め込むことになる。このように、任意のフレームレートの動画像に対して電子透かしを埋め込むことができる。

これまで説明してきた本実施の形態では、繰り返し周期、埋込開始時点、埋込継続期間、電子透かし波形の周期、電子透かし波形適用開始時の位相（以下、本段落ではこれらを上記各種パラメータと呼ぶ）を２９．９７Ｈｚ時間として解釈したが、他の時間単位をとることもできる。例えば、デジタルシネマ装置のように、２４ｆｐｓの動画像を扱うと決まっているならば、上記各種パラメータを２４Ｈｚ時間と解釈するよう埋込装置を設計することによって、各整数時刻に一枚ずつフレームが対応するため、アルゴリズムを簡略化することができる。また、上記各種パラメータの次元をあくまで時間（時刻）とし、フレーム数（フレーム番号）としない理由は次の通りである。即ち、上記各種パラメータの次元を時間ではなくフレーム数とすると、２９．９７ｆｐｓの動画像と２３．９７６ｆｐｓの動画像に対して異なる時間スケールの埋込を施すことになり、これらの動画像が後にフレームレート変換され電子透かし埋込時のフレームレートを特定できない場合に電子透かしの検出ができなくなってしまう。この危険性を避けるため、本実施の形態では、上記各種パラメータの次元を時間としている。２４ｆｐｓの動画像しか扱わないデジタルシネマ装置として本発明を実施する場合など、電子透かし埋込時のフレームレートが特定できる場合は、上記各種パラメータをフレーム数（フレーム番号）と解釈して処理する実装も可能である。

これまで説明してきた本実施の形態では、非圧縮ＹＵＶ動画像を対象とし、その輝度信号（Ｙ）に対し電子透かしを埋め込んだが、青色色差信号（Ｕ）や赤色色差信号（Ｖ）に対して電子透かしを埋め込んでもよいし、これらのうちの複数信号に対して埋め込んでもよい。また、信号形式はＹＵＶ形式でなくとも、ＲＧＢ形式でもよい。ＲＧＢ形式であれば、赤色信号（Ｒ）、緑色信号（Ｇ）、青色信号（Ｂ）のうちの一つの信号または複数信号に対して電子透かしを埋め込む。このように、信号形式や埋込対象とする信号成分については任意の実装が可能である。更に、これまで説明してきた本実施の形態では非圧縮動画像を対象としたが、ＭＰＥＧ−２（Moving Picture Experts Group）やＩＴＵ−Ｔ勧告Ｈ．２６４に代表される何らかの動画像圧縮方式で圧縮された動画像を対象とすることもできる。この場合、電子透かし埋込装置の実装方法は二通りある。第一の方法は、先ず圧縮動画像を伸張し非圧縮動画像とした上で、これまで説明してきた本実施の形態の電子透かし埋込装置を適用し、その後、電子透かしの埋め込まれた非圧縮動画像を再圧縮する方法である。第二の方法は、画面全体に対する伸張／再圧縮は行わずに、上記第一の方法を適用した場合に近い電子透かし埋込済動画像出力結果が得られるように、圧縮された動画像データを編集するか必要に応じて部分的に伸張／再圧縮しながら電子透かしを埋め込む方法である。このように、任意の形式の動画像に対し電子透かしを埋め込むことができる。

これまで説明してきた本実施の形態では、１２８ビットの鍵を使用したが、その他のビット長の鍵を使用することもできる。例えば、鍵を１９２ビットや２５６ビットとしても、図３（ａ）の構成のビット列生成手段１でビット列を得ることができる。また、使用するハッシュ関数もＳＨＡ−１に限らず、例えば、ＳＨＡ−２５６、ＳＨＡ−５１２、ＭＤ５（ＭｅｓｓａｇｅＤｉｇｅｓｔ）など様々なハッシュ関数を使用できるし、これらのうちの複数を組み合わせて使用してもよい。また、鍵を第１のハッシュ値の生成だけに使うのではなく、第ｎのハッシュ値に鍵を連接したデジタルデータに対するハッシュ値を第ｎ＋１のハッシュとするような構成も可能である。更に、ビット列生成手段１を実装するのに使用するプログラミング言語が標準ライブラリなどにより擬似乱数機能を備えている場合はそれを利用することもできる。

図３（ｂ）は、ライブラリ関数ｓｒａｎｄ（）とｒａｎｄ（）を使用してビット列生成手段１を構成する一例を示している。ここで、ｓｒａｎｄ（）は、擬似乱数生成機能にシードと呼ばれるデータを与え、生成する擬似乱数列を一意に特定する関数である。また、ｒａｎｄ（）は与えられたシードに対応する擬似乱数列から順に乱数値を取り出す関数である。このようなライブラリ関数を使用して、鍵をシードとしてｓｒａｎｄ（）で設定しておき、各種パラメータを特定していく段階でｒａｎｄ（）で乱数を取り出して使用する形態のプログラムにより、ビット列生成手段１を実装することができる。この実装形態では、ｓｒａｎｄ（）を実行した時点で乱数列が特定されるので、ｓｒａｎｄ（）がビット列生成手段１における鍵を使用してビット列を特定する機能を実現している。また、ｒａｎｄ（）は、特定されたビット列を使用する時点でその都度取り出す関数であり、ビット列生成手段１と、ビット列生成手段１が生成したビット列を使用する各手段との間のビット列値の伝送部分の役割を担う形となる。このように、ビット列生成手段１は、鍵が与えられれば生成されるビット列が一意に特定される任意の構成をとることができる。

これまで説明してきた本実施の形態では、繰り返し周期特定手段２は、ビット列値をそのまま使用するのではなく、６３以下であれば６４を足す処理を加えることで、繰り返し周期を６４以上２５５以下の値となるよう調整した。繰り返し周期を６４以上とする調整は、繰り返し周期が短くなり過ぎることで電子透かしの埋込が十分に行えなくなる危険性を避けるために行ったが、このような調整を行わない実装や、６４とは別の下限値を設ける実装も考えられる。また、これまで説明してきた本実施の形態では、ビット列を１バイトしか使用しなかったため、繰り返し周期の上限が２５５だったが、ビット列を２バイト使用し、繰り返し周期の上限を６５５３５とすることもできる。あるいは、使用するビット列は１バイトだが、ビット列値に必ず６４を足して使用することで、繰り返し周期を６４以上３１９以下となるように制御することもできる。このように、ビット列の使用方法、内部のアルゴリズムの詳細部分については、様々な実装形態が考えられ、繰り返し周期特定手段２は、ビット列から繰り返し周期を一意に特定する任意の構成をとることができる。

これまで説明してきた本実施の形態では、埋込領域特定手段３は、埋込領域の形状を、長方形と楕円のいずれかから選択し、さらにその埋込領域の中心の位置、横幅、縦幅を、画面全体に対する相対的な位置及び大きさで指定した。しかし、埋込領域の形状は、長方形（特別な場合として正方形も含む）や楕円（特別な場合として円を含む）に限らず他の形であってもよい。例えば、図６に示すように、ビット列生成手段１が生成したビット列を用いて、画面の上辺、下辺、左辺、右辺のそれぞれを３分割する点（合計８点）を決め、それらの点をＮ字型とＺ字型の線で結び、画面を１６の領域に分割してから、そのうちの一つの領域をビット列生成手段１が生成したビット列を用いて決定することによっても、電子透かし埋込領域を決定することができる。この場合は、領域の位置や大きさを別途決定する手続きによらなくても、埋込領域は一意に決定される。

また、ビット列の使い方にも様々な方法がある。これまで説明してきた本実施の形態では、埋込領域を長方形とするか楕円とするかを決定するために１バイトのビット列を参照するとしたが、例えば、１ビットだけ参照することによってもこの決定を行うことができる。また、埋込領域の、中心の位置、横幅、縦幅の決定を、分母と分子をそれぞれビット列生成手段１が生成したビット列を使用して決定してから分数を作ることによって行ったが、例えば、分母値を固定としておき、分子だけをビット列生成手段１が生成したビット列から決定することもできる。他にも、領域の大きさが大きくなり過ぎたり小さくなり過ぎたりするのを避けるために、領域の横幅や縦幅に上限や下限を設け、上限または下限を超えた場合に再設定する方式を採用したり、あるいは、上限及び下限に収まるようにビット列値から使用するパラメータを算出するアルゴリズムを組むなど、様々な実現形態が考えられる。

更に、時間的に変動する埋込領域を設定することも可能である。例えば、埋込領域特定手段３が、ビット列生成手段１が生成したビット列を用い、埋込領域の形状及び大きさ、埋込領域の埋込開始時点での位置及び埋込終了時点での位置を特定するものとし、実際の埋込領域は、埋込開始時点から埋込終了時点にかけて画面内を平行移動してゆくように設計することもできる。このように、埋込領域特定手段３は、ビット列から埋込領域を一意に特定する任意の構成をとることができる。

これまで説明してきた本実施の形態では、埋込時期特定手段４は、埋込開始時点と埋込継続期間を指定した。しかし、埋込開始時点と埋込終了時点を指定する方法や、埋込継続期間と埋込終了時点を指定する方法でも、埋込時期を特定できるので、そのような実装も可能である。また、埋込開始時点は、埋込処理の１サイクルの先頭に固定しておき、埋込継続期間または埋込終了時点をビット列生成手段１が生成したビット列から決定するような実装も可能である。このように、埋込時期特定手段４は、ビット列から埋込時期を一意に特定する任意の構成をとることができる。

これまで説明してきた本実施の形態では、電子透かし波形特定手段５は、電子透かし波形の形状を、矩形波と正弦波のいずれかから選択し、さらにその波形の周期と適用開始時の位相を指定した。しかし、電子透かし波形の形状は、矩形波や正弦波に限らず他の形であってもよい。例えば、矩形波に近いが、立ち上がり（極性反転）が少し穏やかな波形を使用することもできる。このような波形を使用することで、電子透かし信号の極性が反転（加算と減算の切り替え）の際に電子透かし埋込済信号において急な信号値の減少または増加を防ぐことができるため、画質の劣化が人に視認される危険性を軽減できる。電子透かし波形の周期や適用開始時の位相についても、その値の取りうる範囲や分布を自由に設計してよい。このように、電子透かし波形特定手段５は、ビット列から適用される電子透かし波形を一意に特定する任意の構成をとることができる。

これまで説明してきた本実施の形態では、電子透かし埋込手段６は、電子透かし波形を、１を埋め込む際はそのまま、０を埋め込む際は極性を反転して、各画素の輝度値に対して適用するものとした。しかし、１を埋め込む際に極性を反転し、０を埋め込む際にそのまま適用する方法もありうる。また、１を埋め込む際に電子透かし波形をそのまま適用するのか極性を反転して適用するのかを、ビット列生成手段１が生成したビット列により決定する方法をとることもできる。また、埋込対象となる信号は輝度値だけでなく、青色色差値や赤色色差値とすることもできる。更に、埋込対象を、各画素値とするのではなく、例えば、フレーム内の当該埋込領域の輝度値の平均値といった領域に特徴付けられた値とすることもできる。このようにすると、当該埋込領域内の全ての画素の輝度値に対して埋め込むのではなく、そこから、検出率向上や画質劣化抑制に適した画素のみを選択し、当該埋込領域の輝度値の平均値が、図５の埋込後の輝度値（ｔ）のようになるように、電子透かしを埋め込めばよい。

電子透かし埋込領域と周辺領域の空間的境界部分や、電子透かし埋込期間と前後の期間との時間的境界部分の電子透かし埋込に際して、特別な配慮を実装することも可能である。例えば、空間的境界部分においては、本来適用する電子透かし波形ＷａｔｅｒｍａｒｋＷａｖｅ（ｔ）を半減させＷａｔｅｒｍａｒｋＷａｖｅ（ｔ）／２を適用したり、あるいは埋込対象画素を選択的にしたりするなど、電子透かしの信号量を軽減する実装が考えられる。これは、当該空間的境界部分に電子透かしの埋込によって生じる輝度信号値の不連続を原因とする画質の劣化が人に視認される危険性を軽減する効果がある。これと同様の配慮は時間的境界部分についても適用できる。即ち、時間的境界部分においては、電子透かし信号を通常の半分にしたり、あるいは埋込対象画素を選択的にしたりするなど、電子透かしの信号量を軽減する実装により、当該時間的境界部分に電子透かしの埋込によって生じる輝度信号値の不連続を原因とする画質の劣化が人に視認される危険性を軽減する効果がある。

これまで説明してきた本実施の形態では、埋込処理の１サイクル内に複数の埋込範囲を設ける際に、新しく設ける埋込範囲が、それまでに設けた埋込範囲のうちのどれか一つとでも空間的かつ時間的に重複した場合は、新しく設ける埋込範囲を特定するパラメータ及びその埋込範囲に適用する電子透かし波形に関するパラメータを無効として破棄し、ビット列生成手段１が生成した次のビット列を使用してそれらパラメータを再設定し直すものとしたが、その他の実装も可能である。例えば、既に設定済の埋込範囲とこれから設定する埋込範囲に空間的かつ時間的な重複があった場合、重複部分は既に設定済の埋込範囲として扱い、これから設定する埋込範囲のうち重複部分を除いた部分を有効として扱う方法が考えられる。この方法を採用する場合であっても、設定する埋込範囲が既に設定済みの埋込範囲に空間的かつ時間的に完全に包含される場合は、無効としてパラメータを破棄し、再設定する必要がある。

他にも、ビット列生成手段１が生成したビット列を使用して埋込領域や埋込時期を特定するアルゴリズム自体を、既に設定済の埋込範囲と重複しないように組んでおく方法もある。例えば、複数の埋込範囲の重複を事前に避け、動画像の画面領域及び時間を有効に使用する一例として、以下のようなアルゴリズムが考えられる。埋込領域特定手段３は、ビット列生成手段１が生成したビット列を用いて、図６に示すように、画面の上辺、下辺、左辺、右辺のそれぞれを３分割する点（合計８点）を決め、それらの点をＮ字型とＺ字型の線で結び、画面を１６の領域に分割することで、１６の埋込領域を特定する。埋込時期特定手段４は、ビット列生成手段１が生成したビット列を用いて、１６の埋込領域のそれぞれに対し、埋込処理の１サイクル内で前半（図６の第１時期）と後半（図６の第２時期）を分ける分割点（合計１６点）を決め、それぞれの埋込領域を時間的に二分割する。これにより、空間的かつ時間的に重複しない３２の埋込範囲が特定される。これら３２の埋込範囲に対して、個々に、電子透かし波形特定手段５が、ビット列生成手段１が生成したビット列を用いて、これまで説明してきた本実施の形態における方法で、電子透かし波形の形状、電子透かし波形の周期、電子透かし波形適用開始時の位相を特定する。このようにすることで、空間的にも時間的にも動画像の全範囲を電子透かしの埋込に使用することになる。最大で３２ビットの情報ビットを埋め込める他、それより少ないビット数の情報ビットに、誤り検出ビットや誤り訂正ビットを加えて、埋め込むこともできる。

以上のように実施の形態１の電子透かし埋込装置によれば、動画像の画面中、少なくとも一部の領域または複数の分割された領域における個々の領域において、画素に特徴付けられた値または領域に特徴付けられた値に対し、所定の値を加算または減算し、時間方向の遷移に応じてこれら加算または減算を繰り返すことにより動画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋込手段を備え、電子透かし埋込手段は、任意の埋込領域に対して任意の周波数を有する電子透かし波形を適用して電子透かしを埋め込むようにしたので、電子透かしを埋め込んだ場合の高い攻撃耐性を得ることができる。

また、実施の形態１の電子透かし埋込装置によれば、与えられたビット列により埋込領域を特定する埋込領域特定手段と、与えられたビット列により電子透かしを埋め込む時期を特定する埋込時期特定手段と、与えられたビット列により加算及び減算の手順を特定する電子透かし波形特定手段を備え、電子透かし埋込手段は、埋込領域特定手段で特定された埋込領域に、埋込時期特定手段で特定された埋込時期で、かつ、電子透かし波形特定手段で特定された手順で電子透かしを埋め込むようにしたので、電子透かしが埋め込まれている領域や時期、加減算の手順等を簡単には推測できないため、高い攻撃耐性を実現することができる。

また、実施の形態１の電子透かし埋込装置によれば、埋込領域特定手段が、与えられたビット列により、埋込領域の形状、大きさ、画面上の位置のうち全部若しくは一部を特定することで埋込領域を特定するか、埋込時期特定手段が、与えられたビット列により、埋込を開始する時点、埋込を継続する期間、埋込を停止する時点のうち全部若しくは一部を特定することで電子透かしを埋め込む時期を特定するか、電子透かし波形特定手段が、与えられたビット列により、電子透かし波形の形状、周期、適用開始時の位相のうち全部若しくは一部を特定することで、加算及び減算の手順を特定するかにより、これら埋込領域特定手段、埋込時期特定手段および電子透かし波形特定手段のうち少なくともいずれか一つの手段は、埋込領域、埋込時期および加算及び減算の手順のうち少なくともいずれか一つを特定するようにしたので、埋込領域、埋込時期および加算及び減算の手順をより確実に特定することができる。

また、実施の形態１の電子透かし埋込装置によれば、電子透かしの空間的および時間的な埋込範囲のうち、少なくともいずれか一方が重複しないよう複数設け、電子透かし埋込手段は、複数の埋込範囲に対してそれぞれ電子透かしを埋め込むようにしたので、電子透かしの攻撃耐性をより向上させることができる。

また、実施の形態１の電子透かし埋込装置によれば、電子透かし埋込手段は、複数の埋込範囲に対し、異なる情報ビットを割り当て電子透かしとして埋め込むことで、複数の情報ビットを埋め込むようにしたので、電子透かしの攻撃耐性をより向上させることができる。

また、実施の形態１の電子透かし埋込装置によれば、与えられたビット列により、電子透かしを埋め込む繰り返しの周期を特定する繰り返し周期特定手段を備え、電子透かし埋込手段は、繰り返し周期特定手段により特定された繰り返し周期で電子透かしを埋め込むようにしたので、電子透かしの攻撃耐性をより向上させることができる。

また、実施の形態１の電子透かし埋込装置によれば、与えられた鍵に応じて一意なビット列を生成するビット列生成手段を備え、ビット列生成手段が生成したビット列を、与えられたビット列として用いるようにしたので、埋込アルゴリズムが分かったとしても電子透かしの安全性にほとんど影響がなく、結果として、より電子透かしの攻撃耐性を向上させることができる。

また、実施の形態１の電子透かし埋込方法によれば、動画像の画面中、少なくとも一部の領域または複数の分割された領域のそれぞれにおいて、画素に特徴付けられた値または領域に特徴付けられた値に対し、所定の値を加算または減算し、時間方向の遷移に応じてこれら加算または減算を繰り返すことにより動画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋込ステップを備え、電子透かし埋込ステップでは、任意の埋込領域に対して任意の周波数を有する電子透かし波形を適用して電子透かしを埋め込むようにしたので、電子透かしを埋め込んだ場合の高い攻撃耐性を得ることができる。

また、実施の形態１の電子透かし埋込方法によれば、与えられたビット列により埋込領域を特定する埋込領域特定ステップと、与えられたビット列により電子透かしを埋め込む時期を特定する埋込時期特定ステップと、与えられたビット列により加算及び減算の手順を特定する電子透かし波形特定ステップとを備え、電子透かし埋込ステップでは、埋込領域特定ステップで特定された埋込領域に、埋込時期特定ステップで特定された埋込時期で、かつ、電子透かし波形特定ステップで特定された手順で電子透かしを埋め込むようにしたので、電子透かしが埋め込まれている領域や時期、加減算の手順等を簡単には推測できないため、高い攻撃耐性を実現することができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態では、非圧縮ＹＵＶ動画像に電子透かしを埋め込み、その電子透かし埋込に使用した鍵も電子透かしとして埋め込む電子透かし埋込装置について説明する。
図７は、この発明の実施の形態の電子透かし埋込装置の一例を示すブロック構成である。また、図８は、この発明の実施の形態の電子透かし埋込手順の一例を示すフローチャートである。図７のブロック構成を図８の処理ステップで示される動作に対応付けて説明する。

図７において、鍵を埋め込む電子透かし埋込装置１０１は、この発明の実施の形態１の電子透かし埋込装置をカスタマイズしたものであり、１２８ビットの鍵を使用して、１２８ビットのデータを、非圧縮ＹＵＶ動画像の青色色差（Ｕ）と赤色色差（Ｖ）に埋め込む（図８の第１の鍵を使用して第２の鍵を電子透かしとして埋め込む電子透かし埋込ステップ（ＳＴ１０１））。このようなカスタマイズは、例えば、６４の空間的かつ時間的に重複しない埋込領域を設け、青色色差成分の各埋込領域に１ビットずつ埋め込むデータを割り当て、かつ、６４の空間的かつ時間的に重複しない埋込領域をまた別に設け、赤色色差成分の各埋込領域に１ビットずつ埋め込むデータを割り当てることで達成される。鍵を埋め込む電子透かし埋込装置に、使用する鍵として与える１２８ビットのデータを、本実施の形態では、第１の鍵と呼ぶ。また、鍵を埋め込む電子透かし埋込装置に、埋め込むデータとして与える１２８ビットのデータを、本実施の形態では、第２の鍵と呼ぶ。

図７において、電子透かしデータを埋め込む電子透かし埋込装置１０２は、実施の形態１の電子透かし埋込装置であり、１２８ビットの鍵を使用して、電子透かしデータを、非圧縮ＹＵＶ動画像の輝度（Ｙ）に埋め込む（図８の第２の鍵を使用して電子透かしデータを電子透かしとして埋め込む電子透かし埋込ステップ（ＳＴ１０２））。電子透かしデータを埋め込む電子透かし埋込装置に、使用する鍵として与える１２８ビットのデータは、第２の鍵である。また、電子透かしデータを埋め込む電子透かし埋込装置に、埋め込むデータとして与えるデータは、著作権データなどの電子透かしとして埋め込む目的となるデータであり、本実施の形態では、このデータを電子透かしデータと呼ぶ。

これまで説明してきた本実施の形態によれば、一つの動画像に対して電子透かしデータを埋め込んでいく途中で、第２の鍵を変更することができる。図９は、第２の鍵を変更しながら電子透かしを埋め込む様子の一例を示す概念図である。本実施の形態では、第１の鍵は変更せずに、一つの動画像に電子透かしを埋め込む間は同じ鍵（鍵Ｅ）を使用する。第２の鍵は、変更することができる。例えば、１００分の動画像コンテンツに対し、最初の２０分は鍵Ａを、次の３０分は鍵Ｂを、その次の２０分は鍵Ｃを、そして最後の３０分は鍵Ｄを使用するという具合に、随時変更が可能である。もちろん、変更せずに同じ鍵を使い続けてもよいし、もっと頻繁に変更してもよく、鍵の変更のタイミングは任意に設定することが可能である。例えば、図９の時点Ｔの付近では、第１の鍵が鍵Ｅであり、第２の鍵が鍵Ａである。従って、時点Ｔの付近において、鍵を埋め込む電子透かし埋込装置は、鍵Ｅを鍵として使用し、鍵Ａを電子透かしとして、青色色差成分及び赤色色差成分に埋め込む。埋め込むデータを鍵Ａを鍵Ｂに切り替える際は、埋込処理の１サイクルが終了して次のサイクルに移るタイミングで切り替えればよい。また、電子透かしデータを埋め込む電子透かし埋込装置は、鍵Ａを鍵として使用し、電子透かしデータを電子透かしとして、輝度成分に埋め込む。第２の鍵を鍵Ａから鍵Ｂに切り替える際は、埋込処理の１サイクルが終了して次のサイクルに移るタイミングで切り替えればよい。この際、鍵が切り替わることにより、一般的には繰り返し周期が変更される。もちろん、繰り返し周期だけでなく、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４、電子透かし波形特定手段５が決定する各種パラメータも変更される。

以上のように、これまで説明してきた本実施の形態では、第１の鍵さえ変更せずに使用すれば、電子透かしデータを埋め込む際に使用する第２の鍵を任意のタイミングで変更することができる。これにより、電子透かしデータの埋込に使用する鍵を任意のタイミングでは変更できなかった実施の形態１の電子透かし埋込装置に比べ、実施の形態２の電子透かし埋込装置は更に高い安全性を達成できる。即ち、電子透かしデータは、鍵が固定される実施の形態１の電子透かし埋込装置においては同一の埋込処理の繰り返しによって埋め込まれるのに対し、鍵の変更が可能な実施の形態２の電子透かし埋込装置においては鍵が切り替わる度に異なる埋込処理となるため、攻撃者による電子透かしデータの抽出や消失の試みを、より困難なものとすることができる。

これまで説明してきた本実施の形態では、第１の鍵を１２８ビット、第２の鍵を１２８ビットとしたが、既に、この発明の実施の形態１の電子透かし埋込装置で、使用する鍵と埋め込むデータの双方を任意長にできることを説明した。本実施の形態の電子透かし埋込装置は、この発明の実施の形態１の電子透かし埋込装置により構成されるのだから、第１の鍵及び第２の鍵は、１２８ビット以外であってもよく、任意長とすることができる。

これまで説明してきた本実施の形態では、非圧縮ＹＵＶ動画像を対象とし、第２の鍵を色差成分に、電子透かしデータを輝度成分に埋め込んだが、既に、この発明の実施の形態１の電子透かし埋込装置で、電子透かし埋込対象となる信号成分が任意のものでよいこと、対象となる動画像の形式が任意のものでよいことを説明した。本実施の形態の電子透かし埋込装置は、この発明の実施の形態１の電子透かし埋込装置により構成されるのだから、対象動画像の形式や電子透かし埋込対象となる信号成分については任意の実装が可能である。ただし、第２の鍵と電子透かしデータの双方を同一信号成分（例えば輝度成分）に埋め込む場合は、埋込領域及び埋込期間により特定される第２の鍵の埋込範囲と電子透かしデータの埋込範囲が重複しないように特別にアルゴリズム上の配慮をした上で電子透かし埋込装置を構築する必要がある。

以上のように、実施の形態２の電子透かし埋込装置によれば、実施の形態１の電子透かし埋込装置を前段と後段に設け、前段の電子透かし埋込装置の埋め込むデータと後段の電子透かし埋込装置で使用する鍵を第２の鍵とすると共に、前段の電子透かし埋込装置の出力画像を、後段の電子透かし埋込装置の入力画像とし、かつ、後段の電子透かし埋込装置で、第２の鍵の埋込範囲と空間的および時間的の少なくともいずれか一方が重複しないよう電子透かしを埋め込むようにしたので、一つの動画像に対して電子透かしデータを埋め込んでいく途中で、第２の鍵を変更することができるため、電子透かしの埋込として更に高い安全性を得ることができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３では、この発明の実施の形態１の電子透かし埋込装置により電子透かしが埋め込まれた非圧縮ＹＵＶ動画像から電子透かしを検出する電子透かし検出装置について説明する。
図１０は、この発明の実施の形態３の電子透かし検出装置の一例を示すブロック構成である。また、図１１は、この発明の実施の形態３の電子透かし検出手順の一例を示すフローチャートである。図１０のブロック構成を図１１の処理ステップで示される動作に対応付けて説明する。

図１０において、ビット列生成手段１、繰り返し周期特定手段２、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４、電子透かし波形特定手段５は、実施の形態１の電子透かし埋込装置におけるビット列生成手段１、繰り返し周期特定手段２、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４、電子透かし波形特定手段５と、それぞれ同一の機能で構成される。また、電子透かし検出手段７は、これら繰り返し周期特定手段２〜電子透かし波形特定手段５が出力した各種パラメータを採用して電子透かしを検出する手段であり、動画像補正手段８は、電子透かし検出対象となる動画像に対して、電子透かしの埋込領域を特定するための幾何学的画像補正を行う手段であるが、これらの詳細については後述する。

また、図１１において、ビット列生成ステップ（ＳＴ１１）、繰り返し周期特定ステップ（ＳＴ１２）、埋込領域特定ステップ（ＳＴ１３）、埋込時期特定ステップ（ＳＴ１４）、電子透かし波形特定ステップ（ＳＴ１５）は、この発明の実施の形態１の電子透かし埋込手順におけるビット列生成ステップ（ＳＴ１）、繰り返し周期特定ステップ（ＳＴ２）、埋込領域特定ステップ（ＳＴ３）、埋込時期特定ステップ（ＳＴ４）、電子透かし波形特定ステップ（ＳＴ５）と、それぞれ同一の処理で構成される。つまり、この発明の実施の形態１の電子透かし埋込装置で電子透かしを埋め込む際に使用した鍵と同一の鍵を、本実施の形態の電子透かし検出装置に与えれば、本電子透かし検出装置の繰り返し周期特定手段２、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４及び電子透かし波形特定手段５は、埋込時と同一の、繰り返し周期、埋込領域、埋込時期、電子透かし波形をそれぞれ特定することとなるため、これにより、電子透かしの検出が可能となる。一方、埋込時と鍵が異なれば、ビット列生成手段１は埋込時と全く異なるビット列を生成するため、埋込時と異なる繰り返し周期、埋込領域、埋込時期、電子透かし波形を特定することになり、この場合は、正しく検出することはできない。

この発明の実施の形態１で説明したように、ビット列生成手段１は、鍵が与えられれば生成されるビット列が一意に特定される任意の構成をとることができる。また、この発明の実施の形態１で説明したように、繰り返し周期特定手段２、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４、電子透かし波形特定手段５は、繰り返し周期、埋込領域、埋込時期、電子透かし波形をそれぞれ一意に特定する任意の構成をとることができる。ただし、電子透かし検出装置を実装するにあたり、電子透かしを正しく検出するためには、検出装置が対象とする電子透かし埋込装置と同一のアルゴリズムを持つ、ビット列生成手段１、繰り返し周期特定手段２、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４、電子透かし波形特定手段５を構成することが前提である。これ以降、本実施の形態では、鍵として１２８ビットのデジタルデータを使用し、ビット列生成手段１が図３（ａ）の構成をとり、繰り返し周期特定手段２、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４、電子透かし波形特定手段５が図４の方法で各種パラメータを決定する電子透かし検出装置を前提として説明する。

図１０において、電子透かし検出手段７は、繰り返し周期特定手段２、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４、電子透かし波形特定手段５が出力した各種パラメータを採用して、電子透かしを検出する（図１１の電子透かし検出ステップ（ＳＴ１７）を実行する）手段である。ところで、本電子透かし検出装置では、先ず、繰り返し周期特定手段２により繰り返し周期が特定される。ただし、繰り返し周期特定手段２は、埋込処理のサイクルの切れ目を特定することはできない。即ち、図４の方法でビット列から繰り返し周期が１７６であることを特定できるが、埋込処理のサイクルの切れ目（図５のｔ＝０やｔ＝１７６の時点）を特定できないため、このままでは電子透かし検出手段７は正しい検出処理を実施できない。この問題に対処する方法は後述するとして、ここでは、サイクルの切れ目を特定できたとして説明を進める。埋込処理のサイクルの切れ目を特定できれば、埋込領域特定手段３、埋込時期特定手段４により、埋込領域と埋込時期が特定されることになり、その結果、空間的かつ時間的に検出対象とすべき埋込範囲が特定される。更に、電子透かし波形特定手段５が、当該埋込範囲に適用した電子透かし信号の波形を特定できるため、検出処理の準備が整う。

本実施の形態の電子透かし検出装置では、動画像の画面全領域または一部領域内において、または複数の分割された領域において個々に、画素毎に画素に特徴付けられた値に対しまたは領域に特徴付けられた値に対し微小値を加算または減算し、時間方向の遷移に応じて加算と減算を繰り返すことにより動画像に電子透かしを埋め込む手段により電子透かしが埋め込まれていることを前提としている。このようにして埋め込まれた電子透かしの検出は、電子透かしが埋め込まれている信号と、電子透かしとして埋め込む信号との相関関係を計算することで検出することができる。つまり、埋込領域特定手段３により特定された領域に対し、埋込時期特定手段４により特定された期間において、電子透かし波形特定手段５により特定された電子透かし信号と電子透かしが埋め込まれている輝度信号との相関を、繰り返し周期特定手段２により特定された繰り返し周期で繰り返しながら検出処理に使用できる動画像の部分を活用して計算する。尚、相関を計算することで電子透かしを検出する方法は、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されており、公知の方法であるため、ここでの説明は省略する。

この発明の実施の形態１の電子透かし埋込装置は、上述したように、電子透かしデータとして１を埋め込む場合に電子透かし信号をそのまま埋め込み、０を埋め込む場合に極性を反転させて（符号を逆にして）埋め込む。そのため、本実施の形態の電子透かし検出装置における合理的な電子透かしの検出方法の一例は、検出対象となる信号と電子透かし信号との相関値の計算結果において、設定された閾値を超える強い正の相関値が得られたならば１が埋め込まれていると判断し、設定された閾値を下回る強い負の相関値が得られたならば０が埋め込まれていると判断し、そのどちらでもない場合に検出失敗または電子透かしは埋め込まれていなかったと判断するというものである。以後、本実施の形態ではこのような判断方法による電子透かしの検出を３値検出法と呼ぶ。また、正の相関値が得られたならば１が埋め込まれていると判断し、そうでないならば０が埋め込まれていると判断するような実装も考えられる。以後、本実施の形態ではこのような判断方法による電子透かしの検出を２値検出法と呼ぶ。

複数ビットの電子透かしデータが埋め込まれている場合も同様の方法で検出することができる。例えば、１６ビットの電子透かしを埋め込むこの発明の実施の形態１の電子透かし埋込装置により埋め込まれた電子透かしを検出する電子透かし検出装置を想定する。この場合、埋め込まれた全１６ビットに対して、３値検出法を適用し、例えば、全１６ビットにおいて、１か０かの判断ができた場合に検出成功とし、１６ビット中１ビットでも検出失敗または電子透かしが埋め込まれていなかったと判断された場合に検出失敗とすることで、１６ビットの電子透かしの検出処理を実施できる。２値検出法を適用する場合は、例えば、全１６ビットの個々の検出結果をそのまま採用し、１６ビットの電子透かしの検出結果として採用する方法が考えられる。ただし、この方法だと、電子透かしが全く埋め込まれていない動画像に対して検出処理を施した場合であっても何らかの１６ビットのデータが検出に成功したかのように出力されてしまう問題がある。２値検出法を採用した際に起こるこの問題に対処するには、例えば、予め１６ビットのデータに８ビットの誤り検出ビットを付加し、２４ビットの電子透かしデータとして埋め込んでおき、２４ビットの電子透かしデータの検出後、８ビットの誤り検出ビットを用いた誤り検出処理により誤りが検出されなければ検出成功とし、誤りが検出されれば検出失敗かまたは電子透かしは埋め込まれていなかったとする方法をとればよい。

これまで本実施の形態では、繰り返される電子透かし埋込処理のサイクルの切れ目を特定できるとして説明してきた。このサイクルの切れ目の特定方法を次に説明する。
埋込処理サイクルの切れ目を特定する方法は二つある。一つ目の方法は、サイクルの切れ目を特定するための信号を電子透かしとして埋め込んでおき、その信号を検出する方法である。動画像において電子透かしを用いて時間方向の同期をとる方法としては、例えば、特開２００６−２９５６０５号公報に記載されているような方法を使用できる。

二つ目の方法は、サイクルの切れ目を事前に特定せず、サイクルの切れ目に当たる可能性のある任意の時点をサイクルの切れ目と仮定して検出を試みる方法である。例えば、動画像に対し電子透かし検出処理を行う場合、繰り返し周期特定手段２が繰り返し周期を１７６だと特定した時点で、検出対象となる動画像において２９．９７Ｈｚ時間で１７６の連続する期間（１７６／２９．９７秒の期間）のどこかにサイクルの切れ目があるはずであり、検出対象となる動画像が２９．９７ｆｐｓであれば、その期間内に存在する１７６枚のフレームのうちどれか１枚はサイクルの切れ目から±１／５９．９４秒以下の誤差の範囲内にあると考えることができる。ここで、１７６枚のフレームのそれぞれがサイクルの切れ目であると仮定して、１７６通りの検出処理を行う。おそらく、１７６通りの検出のうち、大半は、３値検出法に基づいて、あるいは２値検出法と誤り検出処理を併用する方法に基づいて、検出失敗または電子透かしは埋め込まれていなかったという結果になる。そして、残りのごく一部は、３値検出法に基づいて、あるいは２値検出法と誤り検出処理を併用する方法に基づいて、検出成功となる。そして、後から、これらの検出に成功したケースは、真のサイクルの切れ目と仮定したサイクルの切れ目が非常に近かったということが結果として分かる。１通りでも検出成功となれば最終結論を検出成功とし、１７６通りの全てにおいて検出失敗または電子透かしは埋め込まれていなかったという結果になった場合のみ、最終結論を検出失敗または電子透かしは埋め込まれていなかったとする。

これまで説明してきた本実施の形態では、非圧縮ＹＵＶ動画像を対象とし、その輝度信号（Ｙ）に埋め込まれた電子透かしを検出したが、この発明の実施の形態１の電子透かし埋込装置が、青色色差信号（Ｕ）や赤色色差信号（Ｖ）に対して電子透かしを埋め込んでいる場合や、これらのうちの複数信号に対して埋め込んでいる場合には、それに合わせて電子透かし検出装置を構成することで、電子透かしが検出可能となる。また、この発明の実施の形態１の電子透かし埋込装置が、ＲＧＢ動画像の赤色信号（Ｒ）、緑色信号（Ｇ）、青色信号（Ｂ）のうちの一つの信号または複数信号に対して電子透かしを埋め込んでいる場合は、それに合わせて電子透かし検出装置を構成することで、電子透かしが検出可能となる。このように、本実施の形態の電子透かし検出装置は、任意の形式の動画像から電子透かしを検出するように構成可能だが、正しく電子透かしを検出するためには、電子透かし埋込装置の構成に合わせて、検出装置を構成することが必要となる。

これまで説明してきた本実施の形態の電子透かし検出装置により、この発明の実施の形態１の電子透かし埋込装置により電子透かしが埋め込まれた動画像そのもの、その動画像がデジタル的に複製されたもの、その動画像が、画面枠内の画像を全て保持したまま、横サイズ、縦サイズ、アスペクト比の変更を伴うなどして、符号化／復号化、圧縮／伸張、デジタル／アナログ変換を経て複製されたものから電子透かしを検出することができる。ただし、一度画面表示されその画面を撮影することにより作成された複製や、上下左右の端領域に切り捨てがある場合など画面枠内の画像が保存されていない複製からは電子透かしを検出できない。この理由は、埋込領域特定手段３が動画像の画面枠を基準とした相対的な位置及び大きさにより埋込領域を特定するが、検出対象とする動画像の画面枠は電子透かしを埋め込んだ際の画面枠をそのまま保存していないために、真に電子透かしが埋め込まれた領域を特定したことにならないからである。

この問題の解決法は多々考えられる。一つは、この発明の実施の形態１の電子透かし埋込装置により電子透かしを埋め込んだ動画像を保存しておき、本実施の形態の電子透かし検出装置で電子透かしの検出を試みる際に、保存しておいた動画像と比較することで検出対象となる動画像における原画像からの歪や切り捨てられた領域を特定して、その情報を元に真の埋込領域を特定する方法である。他には、埋込時の動画像を参照しなくて済む方法として、動画像に与えられているであろう幾何学的変換を検出して元の動画像を推定する方法があり、例えば、特開２００６−２９５６８８号公報や特表２００６−５２４４５８号公報に開示された方法が適用できる。このように、既存技術によって電子透かし埋込時の動画像を推定し補正する手段（図１０における動画像補正手段８、また図１１における動画像を補正するステップ（ＳＴ１６））を経て補正された動画像から電子透かし検出を行うことで、埋込領域特定手段３が特定した埋込領域と真に電子透かしが埋め込まれた領域をほぼ一致させることができる。

以上のように、実施の形態３の電子透かし検出装置によれば、与えられたビット列により電子透かしの埋込領域を特定する埋込領域特定手段と、与えられたビット列により電子透かしを検出する時期を特定する埋込時期特定手段と、与えられたビット列により電子透かしの検出で使用する信号を特定する電子透かし波形特定手段と、電子透かし検出対象の動画像の画面中、少なくとも一部の領域または複数の分割された領域における個々の領域において、画素に特徴付けられた値または領域に特徴付けられた値と、埋込領域特定手段で特定された埋込領域から、埋込時期特定手段で特定された埋込時期で、かつ、電子透かし波形特定手段で特定された信号との相関関係を計算することにより画素に特徴付けられた値または領域に特徴付けられた値に埋め込まれた電子透かし信号を検出する電子透かし検出手段とを備えたので、実施の形態１の電子透かし埋込装置で埋め込まれた電子透かしを検出することができる。

また、実施の形態３の電子透かし検出装置によれば、埋込領域特定手段が、与えられたビット列により、埋込領域の形状、大きさ、画面上の位置のうち全部若しくは一部を特定することで埋込領域を特定するか、埋込時期特定手段が、与えられたビット列により、検出を開始する時点、検出を継続する期間、検出を停止する時点のうち全部若しくは一部を特定することで電子透かしを検出する時期を特定するか、電子透かし波形特定手段が、与えられたビット列により、電子透かし波形の形状、周期、適用開始時の位相のうち全部若しくは一部を特定することで、検出で使用する信号を特定するかにより、埋込領域特定手段、埋込時期特定手段および電子透かし波形特定手段のうち少なくともいずれか一つの手段は、埋込領域、電子透かしの検出時期および検出で使用する信号のうち少なくともいずれか一つを特定するようにしたので、埋込領域、埋込時期および検出で使用する信号を確実に特定することができる。

また、実施の形態３の電子透かし検出装置によれば、電子透かし検出手段は、電子透かしの空間的および時間的な埋込範囲のうち、少なくともいずれか一方が重複しないよう複数設けた埋込範囲から、それぞれ電子透かしを検出するようにしたので、複数の埋込範囲の電子透かしに対応した検出を行うことができる。

また、実施の形態３の電子透かし検出装置によれば、電子透かし検出手段は、複数の埋込範囲から、それら埋込範囲に割り当てられた情報ビットを電子透かしとして検出することで、複数の情報ビットを検出するようにしたので、電子透かしとして複数の情報ビットを取り出すことができる。

また、実施の形態３の電子透かし検出装置によれば、与えられたビット列により電子透かしを検出する繰り返しの周期を特定する繰り返し周期特定手段を備え、電子透かし検出手段は、繰り返し周期特定手段により特定された繰り返し周期で電子透かしを検出するようにしたので、電子透かしが所定の繰り返し周期で繰り返される場合でも確実に電子透かしを検出することができる。

また、実施の形態３の電子透かし検出装置によれば、与えられた鍵に応じて一意なビット列を生成するビット列生成手段を備え、ビット列生成手段が生成したビット列を与えられたビット列として用いるようにしたので、実施の形態１と同様の鍵を与えることで同様のビット列を生成することができる。

また、実施の形態３の電子透かし検出装置によれば、電子透かし検出対象となる動画像に対して、電子透かしの埋込領域を特定するための幾何学的画像補正を行う動画像補正手段を備え、電子透かし検出手段は、動画像補正手段が出力した動画像から電子透かしを検出するようにしたので、動画像に対して幾何学的な補正が必要な場合でも確実に電子透かしを検出することができる。

また、実施の形態３の電子透かし検出方法によれば、与えられたビット列により電子透かしの埋込領域を特定する埋込領域特定ステップと、与えられたビット列により電子透かしを検出する時期を特定する埋込時期特定ステップと、与えられたビット列により電子透かしの検出で使用する信号を特定する電子透かし波形特定ステップと、電子透かし検出対象の動画像の画面中、少なくとも一部の領域または複数の分割された領域における個々の領域において、画素に特徴付けられた値または領域に特徴付けられた値と、埋込領域特定ステップで特定された埋込領域から、埋込時期特定ステップで特定された埋込時期で、かつ、電子透かし波形特定ステップで特定された信号との相関関係を計算することにより画素に特徴付けられた値または領域に特徴付けられた値に埋め込まれた電子透かし信号を検出する電子透かし検出ステップとを備えたので、実施の形態１の電子透かし埋込方法で埋め込まれた電子透かしを検出することができる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４では、この発明の実施の形態２の電子透かし埋込装置により電子透かしが埋め込まれた非圧縮ＹＵＶ動画像から電子透かしを検出する電子透かし検出装置について説明する。
図１２は、この発明の実施の形態４の電子透かし検出装置の一例を示すブロック構成である。また、図１３は、この発明の実施の形態４の電子透かし検出手順の一例を示すフローチャートである。図１２のブロック構成を図１３の処理ステップで示される動作に対応付けて説明する。

図１２において、鍵を検出する電子透かし検出装置２０１は、この発明の実施の形態３の電子透かし検出装置をカスタマイズしたものであり、１２８ビットの鍵を使用して、１２８ビットの埋め込まれたデータを、非圧縮ＹＵＶ動画像の青色色差（Ｕ）と赤色色差（Ｖ）から検出する（図１３の第１の鍵を使用して電子透かしとして埋め込まれた第２の鍵を検出する電子透かし検出ステップ（ＳＴ２０１））。このカスタマイズは、この発明の実施の形態２の電子透かし埋込装置の鍵を埋め込む電子透かし埋込装置１０１で埋め込まれた電子透かしを検出するようになされるものとする。鍵を検出する電子透かし検出装置２０１に、使用する鍵として与える１２８ビットのデータを、本実施の形態では、第１の鍵と呼ぶ。また、鍵を検出する電子透かし検出装置２０１から検出した１２８ビットのデータを、本実施の形態では第２の鍵と呼ぶ。

図１２において、電子透かしデータを検出する電子透かし検出装置２０２は、この発明の実施の形態３の電子透かし検出装置であり、１２８ビットの鍵を使用して、電子透かしデータを、非圧縮ＹＵＶ動画像の輝度（Ｙ）から検出する（図１３の第２の鍵を使用して電子透かしとして埋め込まれた電子透かしデータを検出する電子透かし検出ステップ（ＳＴ２０２））。電子透かしデータを検出する電子透かし検出装置２０２に、使用する鍵として与える１２８ビットのデータは、第２の鍵である。また、電子透かしデータを検出する電子透かし検出装置２０２から検出されるデータは、著作権データなどの電子透かしとして埋め込む目的となるデータであり、本実施の形態では、このデータを電子透かしデータと呼ぶ。

これまで説明してきた本実施の形態の電子透かし検出装置に対して、電子透かしの検出対象となる非圧縮ＹＵＶ動画像と、電子透かし検出に必要となる１２８ビットの第１の鍵を与えることで、まず第２の鍵を検出することができ、その後検出された第２の鍵を使用して、電子透かしデータを検出することができる。第２の鍵は頻繁に変更されるかも知れないので、必ず、電子透かしデータの検出対象となる動画像の部位から第２の鍵を検出しなければならない。
これまで説明してきた本実施の形態では、第１の鍵を１２８ビット、第２の鍵を１２８ビットとしたが、想定するこの発明の実施の形態２の電子透かし埋込装置に合わせた設計にさえしていれば、任意の構成とすることができる。

以上のように、実施の形態４の電子透かし検出装置によれば、実施の形態２の電子透かし埋込装置により出力された動画像から電子透かしを検出する電子透かし検出装置であって、実施の形態３の電子透かし検出装置を前段と後段に設け、前段の電子透かし検出装置に対して所定の鍵を与えて第２の鍵を検出し、検出した第２の鍵を後段の電子透かし検出装置に与えて電子透かしデータを検出するようにしたので、実施の形態２の電子透かし埋込装置から出力された動画像から電子透かしを検出することができる。

１ビット列生成手段、２繰り返し周期特定手段、３埋込領域特定手段、４埋込時期特定手段、５電子透かし波形特定手段、６電子透かし埋込手段、７電子透かし検出手段、８動画像補正手段、１０１鍵を埋め込む電子透かし埋込装置、１０２電子透かしを埋め込む電子透かし埋込装置、２０１鍵を検出する電子透かし検出装置、２０２電子透かしを検出する電子透かし検出装置。

Claims

動画像の画面中、少なくとも一部の領域または複数の分割された領域における個々の領域において、画素に特徴付けられた値または前記領域に特徴付けられた値に対し、所定の値を加算または減算し、時間方向の遷移に応じてこれら加算または減算を繰り返すことにより前記動画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋込手段を備え、
前記電子透かし埋込手段は、任意の埋込領域に対して任意の周波数を有する電子透かし波形を適用して電子透かしを埋め込むことを特徴とする電子透かし埋込装置。
与えられたビット列により埋込領域を特定する埋込領域特定手段と、
与えられたビット列により電子透かしを埋め込む時期を特定する埋込時期特定手段と、
与えられたビット列により加算及び減算の手順を特定する電子透かし波形特定手段を備え、
電子透かし埋込手段は、前記埋込領域特定手段で特定された埋込領域に、前記埋込時期特定手段で特定された埋込時期で、かつ、前記電子透かし波形特定手段で特定された手順で電子透かしを埋め込むことを特徴とする請求項１記載の電子透かし埋込装置。
埋込領域特定手段が、与えられたビット列により、埋込領域の形状、大きさ、画面上の位置のうち全部若しくは一部を特定することで埋込領域を特定するか、
埋込時期特定手段が、与えられたビット列により、埋込を開始する時点、埋込を継続する期間、埋込を停止する時点のうち全部若しくは一部を特定することで電子透かしを埋め込む時期を特定するか、
電子透かし波形特定手段が、与えられたビット列により、電子透かし波形の形状、周期、適用開始時の位相のうち全部若しくは一部を特定することで、加算及び減算の手順を特定するかにより、これら埋込領域特定手段、埋込時期特定手段および電子透かし波形特定手段のうち少なくともいずれか一つの手段は、埋込領域、埋込時期および加算及び減算の手順のうち少なくともいずれか一つを特定することを特徴とする請求項２記載の電子透かし埋込装置。
電子透かしの空間的および時間的な埋込範囲のうち、少なくともいずれか一方が重複しないよう複数設け、電子透かし埋込手段は、前記複数の埋込範囲に対してそれぞれ電子透かしを埋め込むことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電子透かし埋込装置。
電子透かし埋込手段は、複数の埋込範囲に対し、異なる情報ビットを割り当て電子透かしとして埋め込むことで、複数の情報ビットを埋め込むことを特徴とする請求項４記載の電子透かし埋込装置。
与えられたビット列により、電子透かしを埋め込む繰り返しの周期を特定する繰り返し周期特定手段を備え、
電子透かし埋込手段は、前記繰り返し周期特定手段により特定された繰り返し周期で電子透かしを埋め込むことを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれか１項記載の電子透かし埋込装置。
与えられた鍵に応じて一意なビット列を生成するビット列生成手段を備え、
当該ビット列生成手段が生成したビット列を、与えられたビット列として用いることを特徴とする請求項２から請求項６のうちのいずれか１項記載の電子透かし埋込装置。
請求項７記載の電子透かし埋込装置を前段と後段に設け、前記前段の電子透かし埋込装置の埋め込むデータと前記後段の電子透かし埋込装置で使用する鍵を第２の鍵とすると共に、前記前段の電子透かし埋込装置の出力画像を、前記後段の電子透かし埋込装置の入力画像とし、かつ、前記後段の電子透かし埋込装置で、前記第２の鍵の埋込範囲と空間的および時間的の少なくともいずれか一方が重複しないよう電子透かしを埋め込むことを特徴とする電子透かし埋込装置。
与えられたビット列により電子透かしの埋込領域を特定する埋込領域特定手段と、
与えられたビット列により電子透かしを検出する時期を特定する埋込時期特定手段と、
与えられたビット列により電子透かしの検出で使用する信号を特定する電子透かし波形特定手段と、
電子透かし検出対象の動画像の画面中、少なくとも一部の領域または複数の分割された領域における個々の領域において、画素に特徴付けられた値または前記領域に特徴付けられた値と、前記埋込領域特定手段で特定された埋込領域から、前記埋込時期特定手段で特定された埋込時期で、かつ、前記電子透かし波形特定手段で特定された信号との相関関係を計算することにより前記画素に特徴付けられた値または前記領域に特徴付けられた値に埋め込まれた電子透かし信号を検出する電子透かし検出手段とを備えた電子透かし検出装置。
埋込領域特定手段が、与えられたビット列により、埋込領域の形状、大きさ、画面上の位置のうち全部若しくは一部を特定することで埋込領域を特定するか、
埋込時期特定手段が、与えられたビット列により、検出を開始する時点、検出を継続する期間、検出を停止する時点のうち全部若しくは一部を特定することで電子透かしを検出する時期を特定するか、
電子透かし波形特定手段が、与えられたビット列により、電子透かし波形の形状、周期、適用開始時の位相のうち全部若しくは一部を特定することで、検出で使用する信号を特定するかにより、
埋込領域特定手段、埋込時期特定手段および電子透かし波形特定手段のうち少なくともいずれか一つの手段は、埋込領域、電子透かしの検出時期および検出で使用する信号のうち少なくともいずれか一つを特定することを特徴とする請求項９記載の電子透かし検出装置。
電子透かし検出手段は、電子透かしの空間的および時間的な埋込範囲のうち、少なくともいずれか一方が重複しないよう複数設けた埋込範囲から、それぞれ電子透かしを検出することを特徴とする請求項９または請求項１０記載の電子透かし検出装置。
電子透かし検出手段は、複数の埋込範囲から、それら埋込範囲に割り当てられた情報ビットを電子透かしとして検出することで、複数の情報ビットを検出することを特徴とする請求項１１記載の電子透かし検出装置。
与えられたビット列により電子透かしを検出する繰り返しの周期を特定する繰り返し周期特定手段を備え、
電子透かし検出手段は、前記繰り返し周期特定手段により特定された繰り返し周期で電子透かしを検出することを特徴とする請求項９から請求項１２のうちのいずれか１項記載の電子透かし検出装置。
与えられた鍵に応じて一意なビット列を生成するビット列生成手段を備え、当該ビット列生成手段が生成したビット列を与えられたビット列として用いることを特徴とする請求項９から請求項１３のうちのいずれか１項記載の電子透かし検出装置。
請求項８に記載の電子透かし埋込装置により出力された動画像から電子透かしを検出する電子透かし検出装置であって、
請求項１４記載の電子透かし検出装置を前段と後段に設け、
前記前段の電子透かし検出装置に対して所定の鍵を与えて第２の鍵を検出し、
当該検出した第２の鍵を前記後段の電子透かし検出装置に与えて電子透かしデータを検出することを特徴とする電子透かし検出装置。
電子透かし検出対象となる動画像に対して、電子透かしの埋込領域を特定するための幾何学的画像補正を行う動画像補正手段を備え、
電子透かし検出手段は、前記動画像補正手段が出力した動画像から電子透かしを検出することを特徴とする請求項９から請求項１５のうちのいずれか１項記載の電子透かし検出装置。
動画像の画面中、少なくとも一部の領域または複数の分割された領域のそれぞれにおいて、画素に特徴付けられた値または前記領域に特徴付けられた値に対し、所定の値を加算または減算し、時間方向の遷移に応じてこれら加算または減算を繰り返すことにより前記動画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋込ステップを備え、
前記電子透かし埋込ステップでは、任意の埋込領域に対して任意の周波数を有する電子透かし波形を適用して電子透かしを埋め込むことを特徴とする電子透かし埋込方法。
与えられたビット列により埋込領域を特定する埋込領域特定ステップと、
与えられたビット列により電子透かしを埋め込む時期を特定する埋込時期特定ステップと、
与えられたビット列により加算及び減算の手順を特定する電子透かし波形特定ステップとを備え、
電子透かし埋込ステップでは、前記埋込領域特定ステップで特定された埋込領域に、前記埋込時期特定ステップで特定された埋込時期で、かつ、前記電子透かし波形特定ステップで特定された手順で電子透かしを埋め込むことを特徴とする請求項１７記載の電子透かし埋込方法。
与えられたビット列により電子透かしの埋込領域を特定する埋込領域特定ステップと、
与えられたビット列により電子透かしを検出する時期を特定する埋込時期特定ステップと、
与えられたビット列により電子透かしの検出で使用する信号を特定する電子透かし波形特定ステップと、
電子透かし検出対象の動画像の画面中、少なくとも一部の領域または複数の分割された領域における個々の領域において、画素に特徴付けられた値または前記領域に特徴付けられた値と、前記埋込領域特定ステップで特定された埋込領域から、前記埋込時期特定ステップで特定された埋込時期で、かつ、前記電子透かし波形特定ステップで特定された信号との相関関係を計算することにより前記画素に特徴付けられた値または前記領域に特徴付けられた値に埋め込まれた電子透かし信号を検出する電子透かし検出ステップとを備えた電子透かし検出方法。