JP4641041B2

JP4641041B2 - 動画像の電子透かし検出装置

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Publication number: JP4641041B2
Application number: JP2008175642A
Authority: JP
Inventors: 茂之酒澤; 鉄司山下; 康弘滝嶋; 正裕和田
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2020-01-20
Also published as: JP2008278534A

Description

この発明は動画像の電子透かし検出装置に関し、特に動画像を配信する際に透かしを埋め込むことにより、著作権の存在を明らかにするための動画像の電子透かし検出装置に関する。

従来から、静止画像に透かしデータを埋め込んで、該画像の著作権を明らかにする試みがなされている。この方式は、フーリエ変換、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、ウェーブレット変換などを用いて、静止画像に透かしデータを埋め込んでいる。静止画像に透かしデータを埋め込むには大きな演算量を必要とするが、静止画像の通信は１画面だけであるので、特に問題になっていない。

また、インターネット等の普及に伴い、動画像をデジタル画像で通信あるいは流通する機会が増加することが予想されるが、動画像の著作権を明らかにしようとすると、動画像には非常に多数の画像フレームが存在しているため、全てのフレームに同一の透かしを埋め込むか、あるいは特定のフレームに透かしを埋め込むことが必要になる。この透かしデータの埋め込みに、前記した静止画像に透かしデータを埋め込む方式を適用しようとすると、動画像では多数のフレームに透かしデータを埋め込むことが必要になるため、該透かしデータを埋め込むための演算量が膨大となって実現が難しいという問題がある。また、特定のフレームのみに透かしを埋め込んだ場合には、該透かしが埋め込まれているフレームを探し出すのが難しいという問題がある。
よって、透かしを埋め込む方式が提案されている。この方式によれば、画像フレーム中の一つのフレームを特定せずとも、透かしを抽出することができ、有用である。なお、本発明と関連する特許として、例えば特開平１０−１７８６４２号公報がある。
特開平１０−１７８６４２号公報

しかしながら、前記のＭＰＥＧの動ベクトルを操作する方式では、圧縮データを一旦復号化した後再符号化することによって、簡単に透かしデータを除去されてしまうという問題があった。また、動画像はＭＰＥＧで圧縮された形式で配布されることが一般的であるため、ＭＰＥＧの圧縮された形式のまま透かしを判定することが求められるが、従来はこの点について、十分に配慮がされていなかった。

本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を除去し、ＭＰＥＧ等の圧縮された形式のまま透かしデータを判定することができ、かつ他者からフレームを間引く等の攻撃を受けても大きな耐性を有する動画像の電子透かし検出装置を提供することにある。また、他の目的は透かしデータの埋め込み検出を高速で行うことができる動画像の電子透かし検出装置を提供することにある。

前記した目的を達成するために、本発明は、連続する複数の動画像フレームをＮ個（Ｎは、２以上の整数）のグループに分類し、各グループの動画像フレーム毎であって該動画像フレームの予め定められた位置のブロックに透かしデータが埋め込まれている動画像を対象とした電子透かし検出装置において、前記動画像フレームの各々から前記透かしデータが埋め込まれているブロックを抽出する手段と、前記Ｎ個の動画像フレームに対して抽出されたブロック中の透かしデータが埋め込まれたＤＣＴ係数を、各動画像フレームにつき１個づつ集めて、Ｎ個のＤＣＴ係数からなるＤＣＴ係数集合を作る手段と、該ＤＣＴ係数集合のＮ個のＤＣＴ係数について、予め定められた値以上のＤＣＴ係数値が多数であるか否かを判定する多数決判定手段を具備し、該多数決判定手段で多数と判定された場合に、該ＤＣＴ係数集合に透かしデータが埋め込まれていると判定する点に特徴がある。

請求項１，２の発明によれば、画像フレーム中の透かしデータが埋め込まれたブロックが画像の境界部分などにあって、透かしデータの検出ができなくても、透かしデータの検出を正しく行えるようになる。

以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に関わる透かしデータ埋め込み装置の概略の構成を示すブロック図である。

図において、ブロック分割部１は例えば図２(a) の画像フレームを８×８画素のブロックｂijに分割する。ブロック抽出部２はテンプレート９から指示されたマクロブロック（１６×１６画素）ｍxyを抽出する。ＤＣＴ部３は該マクロブロックｍxyに含まれるブロックｍxiyi毎に離散コサイン変換（ＤＣＴ）する。ＤＣＴ係数抽出部４は該ＤＣＴされたマクロブロックｍxyの中の一個のブロックｍx2y2（図２(b) 参照）のＤＣＴ係数ｘを、前記テンプレート９の指示に従って抽出する。ここに、テンプレート９は、後述する透かしデータを埋め込む位置を示す情報を提供するものであり、前記ブロック抽出部２では該透かしデータが埋め込まれる位置のマクロブロックを抽出し、ＤＣＴ係数抽出部４では透かしデータが埋め込まれるＤＣＴ係数ｘを抽出する。

透かしデータ埋め込み部５は該ＤＣＴ係数ｘに透かしデータを埋め込む。例えば、該ＤＣＴ係数ｘを下式によって得られる係数ｘ'に変化させることにより、透かしデータを埋め込む。

ｘ'＝sign(x) ＊（｜ｘ｜＋ａ）

ここに、ｘは元の係数値、ａは透かしデータ、すなわち埋め込み値、sign(x) はｘの符号である。

すなわち、該透かしデータ埋め込み部５は、ＤＣＴ係数ｘの＋，−の符号を保持したまま、絶対値が大きくなる方向に該ＤＣＴ係数ｘを変化させる働きをする。例えば、透かしデータａ＝５．０とすると、該ＤＣＴ係数ｘが＋１５．７であれば、ｘ'＝＋２０．７となり、該ＤＣＴ係数ｘが−１５．７であれば、ｘ'＝−２０．７となる。

逆ＤＣＴ部６は、該透かしデータが埋め込まれたブロック（マクロブロック）を逆ＤＣＴする。ブロック合成部７は、該逆ＤＣＴされたブロックを、前記ブロック抽出部２で抽出されなかったブロックと合成し、透かしデータが埋め込まれた画像データを生成する。ＭＰＥＧ符号化部８は、配布される動画像コンテンツを作成するために、該透かしデータが埋め込まれた画像データをＭＰＥＧ符号化（量子化およびハフマン符号化）する。

本発明の一実施形態では、前記ブロック抽出部２は動画像のフレームから前記テンプレート９で指示された複数位置のマクロブロックを抽出し、次いでＤＣＴ係数抽出部４で該テンプレート９によって指示された同じまたは異なる位置のＤＣＴ係数を、該複数位置のマクロブロックの各々から抽出して、前記透かしデータ埋め込み部５で該ＤＣＴ係数に透かしデータを埋め込むことにする。

すなわち、前記ブロック抽出部２は、図３に示されているように、あるフレームＦに対しては同図(a) に示されている複数位置の例えば４個のマクロブロックＭ1 〜Ｍ4 を抽出し、他のフレームＦに対しては同図(b) に示されている複数位置の例えば４個のマクロブロックＭ5 〜Ｍ8 を抽出する。

次いで、ＤＣＴ係数抽出部４は、前記ブロック抽出部２で抽出された４個のマクロブロックに対して、該テンプレート９によって指示された同じ位置のＤＣＴ係数あるいは異なる位置のＤＣＴ係数を抽出して、前記透かしデータ埋め込み部５で透かしデータを埋め込む。

いま、前記図３(a) のマクロブロックの抽出パターンをマークＡ、(b) のマクロブロックの抽出パターンをマークＢと名付けると、同図(c) に示されているような画像フレーム列は、マークＡの付されたフレームと、マークＢの付されたフレームと、マークの付されていないフレームとに分類されることになる。なお、前記の説明では、前記ブロック抽出部２で抽出されるマクロブロックの個数を４個としたが、本発明はこれに限定されることなく、２個以上であればよい。また、マークの個数をＡ，Ｂの２個としたが、これに限定されることなく、１個または３個以上であっても良い。また、図中の■は埋め込みありのマクロブロックを示し、後述する□は埋め込みなしのマクロブロックを示す。

次に、前記透かしデータ埋め込みの第２の実施形態を、図１１を参照して説明する。この実施形態は、例えばユーザＸ向けと、ユーザＹ向けとに同じ内容の動画像を配布する場合、各動画像フレームの同じ位置のマクロブロックを透かしデータの埋め込み候補とし、さらに該マクロブロックに透かしデータを埋め込む、埋め込まないの選択をして、動画像の配布先を明らかにする場合が考えられる。例えば、図１１(a) 、(b) に示されているように、ユーザＸとＹに配布する動画像から透かしデータの埋め込み候補として抽出されるマクロブロックＸ１〜Ｘ４とＹ１〜Ｙ４はそれぞれ同位置であり、ユーザＸ向けにはマクロブロックＸ１、Ｘ３は透かしデータを埋め込み（＝１）、Ｘ２、Ｘ４には埋め込まない（＝０）処理をし、ユーザＹ向けにはマクロブロックＹ２、Ｙ４は透かしデータを埋め込み（＝１）、Ｙ１、Ｙ３には埋め込まない（＝０）処理がなされる場合がある。この処理の利点は、透かしデータの埋め込みの有無で、１ビット情報が表現されているので、例えば１０１０の２進データが埋め込まれた動画像はユーザＸに配布されたものであり、０１０１の２進データが埋め込まれた動画像はユーザＹに配布されたものであることが分かり、例えば前記動画像の海賊版が発行された場合には、該２進データから該海賊版の出処が明らかになる。

このような場合に、ユーザＸ向けに配布された動画像データのＤＣＴ係数からユーザＹ向けに配布された動画像データのＤＣＴ係数が引き算されると、同図(c) のように、透かしデータが埋め込まれた位置の値が１または−１となり、他の位置の値は全て０になる。このため、ユーザに、透かしデータの埋め込み位置、すなわち秘密鍵が露呈してしまうことになる。

そこで、本実施形態では、ユーザＸ，Ｙ等に透かしデータ入り動画像を提供する際に、符号化制御パラメータをユーザ毎に変更してＭＰＥＧ１圧縮をすることにより、圧縮画像に含まれる符号化雑音成分をユーザ毎に変化させることにする。そうすると、ユーザＸとＹに配布された動画像のＤＣＴ係数が引き算されても、透かしデータが埋め込まれたＤＣＴ係数は符号化雑音に埋もれて、容易に探知されることはなくなる。なお、前記のようにＭＰＥＧ１の符号化制御パラメータを変更しても、復号に支障はなく、復号された画像の品質には何らの問題も生じない。

符号化制御パラメータの変更方法としては、例えば公知の符号化制御技術（ISO/IEC JTC1/SC29/WG11/N0400）の「Test Model 5」を用いることができる。該Test Model 5では、マクロブロック毎にそれまでに割り当てられたビット数と実際に発生したビット数から過剰ビット指数ｄj を計算し、それを用いて下式にて量子化ステップサイズＱj を決定する。

Ｑj ＝（ｄj ×３１）／ｒ

ｒ＝２×（固定パラメータ）

ここで、前記ｒの計算式中で用いられている「２」をパラメータとして異なる値にすることにより、符号化制御を変更することが可能になる。例えば、ユーザＸ向けには「２」を「１．８」とし、ユーザＹ向けには「２．１」としてＭＰＥＧ１圧縮をする。この符号化制御の変更は、例えば図１のＭＰＥＧ符号化部８にて行うことができる。なお、Ｑj が大きいほど発生ビット数は減り、画像に乗る雑音は多くなる。

次に、前記のようにして動画像に埋め込まれた透かしデータを検出する透かしデータ検出装置について説明する。図４は、該検出装置の概略の構成を示すブロック図である。

検査されるべきビデオコンテンツ１１はＭＰＥＧ圧縮データの状態にあり、検査対象マクロブロック抽出部１２によって、検査対象のマクロブロックが抽出される。この抽出は、テンプレート１３からの指示により行うことができる。このテンプレート１３は図１の前記テンプレート９と同じ物を用いるのが好適である。すなわち、テンプレート１３は前記マークＡ，Ｂの情報と、マークＡ，Ｂの各マクロブロック内のどの位置のＤＣＴ係数に透かしデータｘが埋め込まれているかの情報を出力する。

テンプレート１３からの情報に従って、検査対象マクロブロック抽出部１２によって抽出されたマクロブロックはハフマン復号化部１４でハフマン復号化され、次に逆量子化部１５にて逆量子化される。逆量子化されたＤＣＴ係数は、透かしデータ検出部１６に送られ、透かしデータが埋め込まれているか否かの検出を行われる。

具体的には、透かしデータ検出部１６にテンプレート１３から、ＤＣＴ係数の透かしデータ埋め込み位置の情報が指示されるので、透かしデータ検出部１６は、前記マクロブロックに含まれる４個のブロックｍx1y1〜ｍx2y2（図５参照）から、該透かしデータ埋め込み位置に対応する４個のＤＣＴ係数ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 ，およびｘを抽出する。これらのＤＣＴ係数ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 ，およびｘは、互いに相関があるから、一般的にはほぼ等しい値である。そこで、透かしデータ検出部１６は下式の演算を行う。

（｜ｘ1 ｜＋｜ｘ2 ｜＋｜ｘ3 ｜）／３＋ｓ＜｜ｘ｜ …(1)

ここに、ｘは検査対象係数値、ｓは｜ｘ1 ｜，｜ｘ2 ｜，｜ｘ3 ｜の標準偏差、あるいは固定値である。

そして、前記の不等式が成立すれば、透かしデータが埋め込まれていると判定し、不成立であれば、埋め込まれていないと判定する。多数決判定部１７においては、ビデオコンテンツのフレームのマーク判定が行われる。すなわち、ビデオコンテンツのあるフレームに対して、前記マークＡに用いられる複数のマクロブロックのそれぞれに対して前記の検査結果から透かしデータのありなしの判定を行う。また、該あるフレームに対して、前記マークＢに用いられる複数のマクロブロックのそれぞれに対しても同様の判定を行う。そして、この判定の結果得られた透かしありと判定されるマクロブロックの数が最も多いマークが該フレームに埋め込まれたマークと判定される。このようにマーク判定できた場合には、透かしデータが埋め込まれたビデオコンテンツであると判断する。

この透かしデータ検出の結果、図６に示されているように、前記マークＡとマークＢとマークなしのグループが検出されると、動画像のビデオコンテンツの配布者は、著作権を主張できるようになる。この場合、他者によって、フレームを間引くという妨害あるいは攻撃が加えられても、前記マークＡとマークＢとマークなしのグループを必ず検出することができ、該妨害あるいは攻撃に対しても大きな耐性を示すことができるようになる。また、配布先毎に、透かしデータを埋め込むマクロブロック位置及び／またはＤＣＴ係数位置を変えておけば、例えば海賊版が出回った時に、自分が著作権を持っていることを主張できると共に、海賊版の出所を探知することができるようになる。

次に、透かしデータを検出する他の方法を、図７を参照して説明する。この方法は、例えば前記の(1) 式において、透かしデータ埋め込み位置に対応する３個のＤＣＴ係数ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 の中に異常値が存在すると、該(1) 式の精度が低下するから、該３個のＤＣＴ係数ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 をふるいにかけて、３個のＤＣＴ係数ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 の中に異常値が存在した場合、この異常値を除去して、(1) 式または他の演算をするようにしたものである。

この異常値を除去するために、この実施形態では、ＤＣＴ係数ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 と、それらと同じブロック内に存在するＤＣＴ係数ｘ1'，ｘ2'，ｘ3'を用いる。図７の例では、注目ＤＣＴ係数の隣接係数が用いられる。次に、いま透かしデータ埋め込み操作が行われたＤＣＴ係数をｘとし、その隣接画素のＤＣＴ係数をｘ' とすると、例えば次の(a) 、(b) 、(c) 、…の判定をする。

(a) ０≦ｘ' ＜５０であれば、０≦ｘi'＜５０（ただし、ｉ＝１，２，３）を満足するｘi のみを判定に用いる。

(b) ５０≦ｘ' ＜１００であれば、５０≦ｘi'＜１００を満足するｘi のみを判定に用いる。

(c) １００≦ｘ' ＜１５０であれば、１００≦ｘi'＜１５０を満足するｘi のみを判定に用いる。
……

次に、上記の判定を満足するｘi を用いて、次の(2) 式の条件が満足されるか否かの判断をする。

ｘ−Σｘi ／Ｎ＞α …(2)

（ここに、Ｎはふるいにかけられた後に残ったｘi の個数、αは閾値、ただし、該αはふるいの階級によって変化する）

そして、前記の(2) 式の条件が満たされれば、ＤＣＴ係数ｘに透かしデータ埋め込み操作が行われていると判定する。この判定方法によれば、ＤＣＴ係数ｘi の異常値を予め除去することができるので、透かしデータを精度良く検出することができるようになる。

次に、透かしデータを検出するさらに他の方法である、透かしデータの埋め込みの有無を高速で検出する方法を説明する。前記した本発明の透かしデータの埋め込みは、画像の局所的なＤＣＴ係数の類似度を乱す方式を採っている。このため、例えばＭＰＥＧ１で符号化する際のフレーム間予測においては、予測が外れるために、必ず透かしデータの埋め込み位置のＤＣＴ係数が０でない値になる。したがって、フレーム間予測符号化を用いたＭＰＥＧ１のＰフレーム、Ｂフレームを用いて、透かしデータの埋め込みの有無を検出することが可能になる。最も単純な方法としては、前記テンプレート９、１３から提供された透かしデータの埋め込み位置、換言すれば秘密鍵から分かる位置に、０でない値のＤＣＴ係数が存在するか否かを個別に調べ、それを情報埋め込みＤＣＴ係数集合において多数決判定することによって、透かしデータの埋め込みがなされたかどうか、すなわちＤＣＴ係数が操作されたか否かを高速で判定することができる。

図１２は、該透かしデータ検出方法を利用して、例えば図３で示したようなマークＡ，Ｂが画像のフレームに埋め込まれているか否かを検出する方法を説明するフローチャートである。

本実施形態では、Ｐフレーム、Ｂフレームをマーク検出の対象フレームとする。ステップＳ１では、マーク数、換言すれば画像のフレームに透かしデータが埋め込まれているマクロブロックの位置のパターン数をｉとし、ｉ＝０と置く。図３の例ではマークの個数は、２である。ステップＳ２では、最後のマークか否かの判断をし、この判断が否定の時にはステップＳ３に進んでｉに１を加算する。ステップＳ４では、テンプレートで示されるｉ＝１のマーク、例えばマークＡを選択し、該マークＡに含まれる４個のブロックＭ1 〜Ｍ4 の各ＤＣＴ係数の所定位置の値、例えば（０，３）位置のＤＣＴ係数値が０以外の個数を、ｎ(i) とする。なお、前記所定位置である（０，３）位置は、例えば前記テンプレートで示される。ステップＳ５では、該テンプレートで示される４か所のＤＣＴ（０，３）係数の絶対値和をａ(i) とする。ステップＳ６では、ｘ(i) ＝ａ(i) ×ｎ(i) を求める。

その後、再度ステップＳ２に戻って、次のサイクルに入る。ステップＳ４では、テンプレートで示されるｉ＝２のマーク、例えばマークＢが選択され、これに含まれる４個のブロックＭ5 〜Ｍ8 の各ＤＣＴ係数の所定位置の値、例えば（０，３）位置のＤＣＴ係数値が０以外の個数を、ｎ(i) とする。ステップＳ５では、該テンプレートで示される４か所のＤＣＴ（０，３）係数の絶対値和をａ(i) とし、ステップＳ６では、ｘ(i) ＝ａ(i) ×ｎ(i) を求める。

その後、再度ステップＳ２に戻って、前記の動作が繰返される。この繰返し動作の結果、ステップＳ２の判断が肯定になると、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、｛ｘ(i) ｝のうちで最大のｘ(i) となるｉをマークＩとする。いま、埋め込まれている情報を検出されるフレームのマークが前記マークＡであるとすると、ｘ(1) ＞ｘ(2) となり、前記マークＢであるとすると、ｘ(2) ＞ｘ(1) となることは明らかである。

ステップＳ８では、ｘ(I) ≧２０が成立するか否かの判断をし、この判断が肯定であれば、ステップＳ９に進み、当該フレームにはマークＩが埋め込まれていると判定する。一方、ステップＳ８の判断が否定であれば、ステップＳ１０に進んで、当該フレームにはマーク、例えばマークＡ、Ｂは埋め込まれていないと判定する。なお、前記の数値２０は一例であり、この数値に限定されるものではない。

次に、本発明の他の実施形態を、図８を参照して説明する。この実施形態では、フレームに透かし情報を埋め込むマクロブロック位置のパターンを予め複数パターン決めておき、これをテンプレートとして用意しておく。例えば、図８に示されているような、グループＡとグループＢの二つのパターンを用意しておく。図示の例では、グループＡはフレームの左上の画素から右下の画素に向かう順に「１０１０」のパターンであり、グループＢは「００１０」のパターンである。

透かし情報の埋め込み者は、埋め込み情報の２進表現に従って、０の時は埋め込みを行わず、１の時は埋め込みを行う。なお、□は埋め込みなしのマクロブロックを示し、■は埋め込みありのマクロブロックを示している。

透かし情報の抽出者は、前記した透かしデータの検出方法を用いて、画像フレーム列から、透かし情報の埋め込まれているマクロブロックと埋め込まれていないマクロブロックとを検出し、第１実施例と同様に、グループＡとグループＢを検出する。そして、該画像フレーム列から該グループＡ，Ｂが検出されると、動画像のビデオコンテンツの配布者は、著作権を主張できるようになる。

この実施形態によれば、透かしデータの埋め込み位置だけではなく、透かしデータの埋め込みの有無で表されたビット情報をも、著作権を明らかにするデータとして使用することができるようになる。

次に、前記透かしデータ埋め込みのさらに他の実施形態を、図１０を参照して説明する。透かしデータの検出は、前述の説明から明らかになるように、マクロブロックの対応する位置のＤＣＴ係数が互いに相関をもつことを利用して行われる。そこで、前記した第１実施形態では、例えば図８(a) のマクロブロックＡ1 〜Ａ4 の一つまたは複数個のＤＣＴ係数に相関がない事態が起きた場合、例えば該マクロブロックＡ1 〜Ａ4 の一つまたは複数個がたまたま画像の境界部分、たとえば背景と物体の輪郭を含むようになった場合には、当該マクロブロックに埋め込まれた透かしデータが安定的に検出できなくなり、埋め込みの有無の判定によって抽出される「０」と「１」を正確に決定できなくなる恐れが生ずる。

この実施形態は、前記の不具合に鑑みてなされたものであり、まず動画像フレームを複数のグループＡ，Ｂ，…，Ｎに分類し、各グループ毎に、透かしデータを埋め込むマクロブロックを複数個、例えば４個抽出する。この複数個のマクロブロックの抽出位置は例えば前記テンプレート９で決められ、互いに異なるものとする。図示の例では、グループＡにおいては、マクロブロックＡ１，Ａ２，Ａ３，およびＡ４を抽出し、グループＢでは、これらと異なる位置のマクロブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，およびＢ４を抽出する。また、グループＮにおいても、同様に、異なる位置のマクロブロックＮ１，Ｎ２，Ｎ３，およびＮ４を抽出する。そして、透かしデータの埋め込まれた情報埋め込みＤＣＴ係数集合Ｓ１＝｛Ａ１，Ｂ１，…，Ｎ１｝、Ｓ２＝｛Ａ２，Ｂ２，…，Ｎ２｝、Ｓ３＝｛Ａ３，Ｂ３，…，Ｎ３｝、およびＳ４＝｛Ａ４，Ｂ４，…，Ｎ４｝を定義する。

この実施形態では、抽出されたマクロブロック中の透かしデータ埋め込みの有無を、前記情報埋め込みＤＣＴ係数集合毎に総合的に判定する。例えば、前記情報埋め込みＤＣＴ係数集合毎の多数決判定で決定する。例えば、情報埋め込みＤＣＴ係数集合Ｓ１＝｛Ａ１，Ｂ１，…，Ｎ１｝に透かしデータが埋め込まれているか否かは、Ａ１〜Ｎ１の多数決判定で決定する。したがって、たまたまマクロブロックＡ１が画像の境界部分を含み、そのＤＣＴ係数に相関がなく、透かしデータが埋め込まれていないと検出されたとしても、他のマクロブロックＢ１〜Ｎ１が画像の境界部分を含む可能性は小さいので、これらのマクロブロックには透かしデータが埋め込まれていか否かを正しく検出されることになる。その結果、多数決判定によりＳ1 全体として透かしデータが埋め込まれているか否かが正しく判定され、前記不具合を回避できるようになる。

次に、該実施形態（図１０）を、高速で動作させる方法を、図１３のフローチャートを参照して説明する。前記情報埋め込みＤＣＴ係数集合をＳ(j) とする。該情報埋め込みＤＣＴ係数集合の個数、すなわち図１０の各グループのマクロブロックに付与されている数字をｊとし、ステップＳ１１では、ｊ＝０と置く。なお、図１０の場合、情報埋め込みＤＣＴ係数の個数は４である。ステップＳ１２では、最後の情報埋め込みＤＣＴ係数集合であるか否かの判断がなされ、この判断が否定の時には、ステップＳ１３に進んで、ｊに１が加算される。ステップＳ１４では、集合Ｓ(j) に含まれるＤＣＴ（０，３）係数のうち、絶対値が１１以上の個数をｎ(j) とする。ステップＳ１５では、該集合Ｓ(j) に含まれるＤＣＴ（０，３）係数の個数をｍ(j) とする。ステップＳ１６では、ｎ(j) ／ｍ(j) ≧５０％が成立するか否かの判断がなされ、この判断が肯定の時にはステップＳ１７に進んで、集合Ｓ(j) の全ての要素の情報ビットは１であると判定する。一方、否定の時にはステップＳ１８に進んで、集合Ｓ(j) の全ての要素の情報ビットは０であると判定する。

図４で説明した透かしデータ検出装置では、圧縮データであるビデオコンテンツから、復号化せずに透かしデータを検出するようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、図９に示されているように、ビデオコンテンツを一旦復号化し、次いで該復号化された画像をＤＣＴ処理して得た係数を用いて、透かしデータを検出するようにしてもよい。

すなわち、ビデオコンテンツ１１をＭＰＥＧ復号部２１で復号化（ハフマン復号、逆量子化を含む）し、マクロブロック抽出部２２で、テンプレート１３からの指示により、透かしデータが埋め込まれているブロックを抽出する。ＤＣＴ部２３は、該抽出されたブロックをＤＣＴ処理する。ＤＣＴ係数の透かしデータ埋め込み位置の情報は前記テンプレート１３から指示されるので、透かしデータ検出部１６は、前記マクロブロックに含まれる透かしデータ埋め込み位置に対応するＤＣＴ係数を抽出し、前記した手順に従って透かしデータを検出する。多数決判定部１７は、透かしデータ検出部１６による透かしデータの検出結果を用いて、前記のように多数決判定し、フレームに埋め込まれているマークを判定する。

本発明の動画像に対する透かしデータ埋め込み装置の一実施形態の概略の構成を示すブロック図である。透かしデータの埋め込み位置の説明図である。本発明の一実施形態の透かしデータの埋め込み位置の説明図である。透かしデータ検出装置の一実施形態の概略の構成を示すブロック図である。透かしデータの検出方法の説明図である。透かしデータ検出結果の一例を示す概念図である。透かしデータの他の検出方法の説明図である。本発明の他の実施形態の透かしデータの埋め込み位置の説明図である。透かしデータ検出装置の他の実施形態の構成を示すブロック図である。情報埋め込みＤＣＴ係数集合を用いて情報の埋め込みを判定する実施形態の説明図である。秘密鍵の露呈を防止する実施形態の説明図である。フレームに透かしデータ（マーク）が埋め込まれているかどうかを高速で判定する実施形態のフローチャートである。情報埋め込みＤＣＴ係数集合を用いて情報の埋め込みを判定する方法を高速化した実施形態のフローチャートである。

符号の説明

１…ブロック分割部、２…ブロック抽出部、４…ＤＣＴ係数抽出部、５…透かしデータ埋め込み部、７…ブロック合成部、８…ＭＰＥＧ符号化部、９、１３…テンプレート、１１…ビデオコンテンツ、１２…検査対象マクロブロック抽出部、１４…ハフマン復号化部、１５…逆量子化部、１６…透かしデータ検出部、１７…多数決判定部、２１…ＭＰＥＧ復号部、２２…マクロブロック抽出部、２３…ＤＣＴ部。

Claims

連続する複数の動画像フレームをＮ個（Ｎは、２以上の整数）のグループに分類し、各グループの動画像フレーム毎であって該動画像フレームの予め定められた位置のブロックに透かしデータが埋め込まれている動画像を対象とした電子透かし検出装置において、
前記動画像フレームの各々から前記透かしデータが埋め込まれているブロックを抽出する手段と、
前記Ｎ個の動画像フレームに対して抽出されたブロック中の透かしデータが埋め込まれたＤＣＴ係数を、各動画像フレームにつき１個づつ集めて、Ｎ個のＤＣＴ係数からなるＤＣＴ係数集合を作る手段と、
該ＤＣＴ係数集合のＮ個のＤＣＴ係数について、予め定められた値以上のＤＣＴ係数値が多数であるか否かを判定する多数決判定手段を具備し、
該多数決判定手段で多数と判定された場合に、該ＤＣＴ係数集合に透かしデータが埋め込まれていると判定することを特徴とする動画像の電子透かし検出装置。
請求項１に記載の動画像の電子透かし検出装置において、
前記ＤＣＴ係数集合の個数は、前記動画像フレームの予め定められた位置のブロックの個数分であることを特徴とする動画像の電子透かし検出装置。
請求項１に記載の動画像の電子透かし検出装置において、
前記ＤＣＴ係数集合に透かしデータが埋め込まれていると判定できるとき情報ビット１と判定し、埋め込まれていないと判定できるとき情報ビット０と判定することを特徴とする動画像の電子透かし検出装置。