JP2000151968A - ウォータマークの復号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的正確にウォータマークを復元する。 【解決手段】 入手したスペクトルの差分を取って複数
のウォータマークＷｍ１〜Ｗｍ７を抽出し、全てのウォ
ータマークＷｍ１〜Ｗｍ７について各ビット毎の平均値
Ａｖ１〜Ａｖ１２７を求め、各ビット毎に平均値に近似
する順で順位付けして各ビットのデータをソートした後
に、ソートした順位付けの順番に各ビットのサンプル数
を徐々に増やしながら、平均化及び復号化処理を繰り返
し、その後に所定以上の信頼性を有するものを判別して
ウォータマークの復号結果とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、画像情報におけ
るウォータマーク（電子透かし）の復号化方法に関し、
特に、画像情報にノイズが重畳した場合にウォータマー
クの復号時の誤差を低減するための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウォータマーク技術は、画像を表現する
データ（信号）である画像データに、著作権や購入者の
情報をユーザに感知されないような形態で埋め込むこと
によって、違法コピーなどの二次利用を防ぐ技術であ
る。著作権を有する画像データの配信元は、ウォータマ
ークを埋め込む前の画像データ、すなわち元画像のデー
タを保管しておき、違法コピーの疑いのある画像データ
を市中より採取した際に、これを元画像のデータと比較
することによってウォータマークを取り出し、さらに著
作権情報等へと復号化する。配信元は、復号化された情
報に基づいて購入者の割り出し等を行う。

【０００３】図１４及び図１５は、それぞれ一般に行わ
れているウォータマークの符号化方法及び復号化方法の
処理手順を示すフローチャートである。また、図１６
は、これらの処理における画像形式の推移を示すタイミ
ングチャートである。これらの処理は、配信元（あるい
は、配信元によってオーソライズされた者）によって実
行される。

【０００４】一般的なウォータマーク符号化方法では、
圧縮されていない原画像の形式を有する元画像のデータ
が例えばＪＰＥＧなどの画像圧縮技術に基づいて圧縮さ
れる。それによって、画像データが圧縮画像データの形
式で配信される。この圧縮の過程の中で、ウォータマー
クの埋め込みが行われる。一方、上述した元画像のデー
タは原画像の形式で保管される。

【０００５】ウォータマーク符号化方法を図１４及び図
１６に沿って説明すると、原画像としての元画像のデー
タは、例えばＪＰＥＧの圧縮処理の一過程であるＤＣＴ
変換によってスペクトルデータ（空間スペクトルデー
タ）ＳＰＣへと変換される（ステップＳ０１）。スペク
トルデータは、多数のスペクトル成分をその構成要素と
して含んでいる。著作権情報等が符号化されたウォータ
マークの埋め込みがこのスペクトルデータＳＰＣに対し
て実行される（ステップＳ０２）。スペクトルデータＳ
ＰＣは、原画像を、スペクトル成分の組すなわち空間周
波数成分の組へと展開することによって得られ、ＤＣＴ
変換はそのような展開の代表例である。

【０００６】つづいて、ウォータマークを含むスペクト
ルデータＳＰＣは、量子化及びＶＬＣ符号化（可変長符
号化）を通じてＶＬＣ符号（可変長符号）へと変換され
る（ステップＳ０３）。そして、このＶＬＣ符号の形
式、すなわち圧縮画像データの形式で、画像データが流
通業者等を通じて市場へと配信される（ステップＳ０
４）。また、元画像のデータは、原画像の形式のままで
配信元に保管される（ステップＳ０５）。

【０００７】次に、一般的なウォータマーク復号化方法
を図１５及び図１６に沿って説明する。市中で採取され
た画像データは、ＶＬＣ符号の形式であることもあり、
あるいは原画像の形式であることも有り得る。いずれの
形式で採取されても、画像データはスペクトルデータＳ
ＰＣ’へと変換される（ステップＳ１１）。

【０００８】例えば、採取された画像データがＶＬＣ符
号の形式であれば、ＶＬＣ符号化の逆演算であるＶＬＣ
復号化及び量子化の逆演算である逆量子化を通じて、ス
ペクトルデータＳＰＣ’へと変換される。採取された画
像データが原画像の形式であれば、ＤＣＴ変換を通じて
スペクトルデータＳＰＣ’へと変換される。

【０００９】ステップＳ１１を通じて得られたスペクト
ルデータＳＰＣ’はウォータマークを含んでいるため
に、図１４に示したスペクトルデータＳＰＣとは値が異
なる。これら双方の差分を算出することによって、スペ
クトルデータＳＰＣ’に埋め込まれているウォータマー
クの取り出しが行われる（ステップＳ１２）。次に、取
り出されたウォータマークの復号化が行われ（ステップ
Ｓ１３）、それによって著作権情報等が読み出される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、採取された
画像データは、一般には配信直後の画像データのままで
はなく、様々な画像処理を経由していることも有り得
る。このため、採取された画像データには、これらの画
像処理に由来するノイズが混入している可能性がある。
また、画像信号を電線等を通じて伝送する場合にも、外
来の電磁気等により信号にノイズが重畳することがあ
る。このノイズも、図１４のスペクトルデータＳＰＣと
図１５のスペクトルデータＳＰＣ’との間の偏差の要因
となる。

【００１１】このようなノイズのスペクトル成分は、ほ
ぼ正規分布に従って表れることが多いと予想される。し
たがって、従来においては、ウォータマークの取り出し
におけるノイズの悪影響を除くためには、図１４のウォ
ータマークの埋め込みの過程（ステップＳ０２）で、１
枚の画像の中にウォータマークを反復して埋め込んでお
き、取り出しの過程（図１５中のステップＳ１１及びス
テップＳ１２）で、図１７の如く、これらの反復する複
数のウォータマークを抽出した後（ステップＳ２１）、
これらの複数のウォータマークについて、互いに対応す
るビット同士の平均値を算出する（ステップＳ２２）。
そして、かかる各ビット毎の平均値を、ウォータマーク
の各ビットにおけるデータとして出力することで、ＳＮ
比を高めることが行われていた。

【００１２】しかしながら、画像へのノイズ重畳には様
々な種類のものがあり、例えば画像信号の伝送時におけ
る電磁ノイズの重畳、画像の一部を切り取ったり、色成
分を変更したりするなどの画像編集の課程において、ノ
イズのダメージが局所的に多い場合には、複数のウォー
タマークにかなりのノイズが重畳してしまうことがあ
り、従来の復号化方法では必ずしも正確にウォータマー
クを復号することが困難なことがあった。

【００１３】そこで、この発明の課題は、ノイズが重畳
しても比較的正確にウォータマークを復元できるウォー
タマークの復号化方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
請求項１に記載の発明は、採取された画像データからウ
ォータマークを取り出すウォータマーク復号化方法にお
いて、入手したスペクトルと保管している元画像との差
分を取って複数のウォータマークを抽出する第１の工程
と、全てのウォータマークについて、互いに対応するビ
ット同士の平均値を求める第２の工程と、各ビット毎
に、平均値に近似する順で順位付けして各ビットのデー
タをソートする第３の工程と、ソートした順位付けの順
番に各ビットのサンプル数を徐々に増やしながら、平均
化及び復号化処理を繰り返し、順次復号結果を出力する
第４の工程と、前記第４の工程において順次出力された
復号結果のうち、所定以上の信頼性を有するものとして
予め定められた所定の条件を満たすものを判別してウォ
ータマークの復号結果とする第５の工程とを備えるもの
である。

【００１５】請求項２に記載の発明は、前記ウォータマ
ークに所定の誤り訂正符号が予め含められ、前記第４の
工程は、訂正後の符号に対して前記所定の誤り訂正符号
に基づいて誤り検出を行う工程を含み、前記第５の工程
における前記所定の条件は、前記第４の工程中の前記誤
り検出を行う工程において検出される誤り検出が一定の
水準以下であることを少なくとも含むものである。

【００１６】請求項３に記載の発明は、前記第５の工程
における前記所定の条件は、前記所定の誤り訂正符号に
基づいて検出される誤り検出の結果、２つ以上の復号結
果が連続して誤りでないことを検出することを少なくと
もさらに含むものである。

【００１７】請求項４に記載の発明は、前記第５の工程
における前記所定の条件は、前記第４の工程において、
ソートした順位付けの順番で各ビットのサンプル数を徐
々に増やしていく際に、新たに加えたサンプル数中の有
効なデータのビット数が前記ウォータマークの全ビット
数に対して一定の比率より多いことを検出することを少
なくとも含むものである。

【００１８】請求項５に記載の発明は、前記ウォータマ
ークは、前記元画像のデータがスペクトルデータへの変
換と量子化とを含む画像圧縮を通じて圧縮されない原画
像の形式から圧縮画像データの形式へと変換され、前記
圧縮画像データの形式で前記元画像のデータを保管され
る一方、前記量子化の逆演算としての逆量子化を含む画
像伸張を通じて前記元画像のデータが前記圧縮画像デー
タの形式からスペクトルデータへと変換され、ここで得
られたスペクトルデータに重ね合わせられた後、当該ウ
ォータマークが重ね合わされた状態の前記スペクトルデ
ータが、前記量子化を含む画像圧縮を通じて、前記圧縮
画像データの形式へと変換されて配信されたものであ
り、前記ウォータマークの復号時に、保管された前記元
画像のデータに対して前記量子化の逆演算としての逆量
子化を含む画像伸張を通じて前記元画像のデータが前記
圧縮画像データの形式から第１のスペクトルデータに変
換するとともに、採取された前記画像データを第２のス
ペクトルデータへ変換し、得られた二つのスペクトルデ
ータの差分を演算することによって、前記ウォータマー
クを前記第２のスペクトルデータから取り出すように
し、この際に、前記第１乃至第５の工程を実行するよう
にしたものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】この発明の一の実施の形態に係る
ウォータマークの復号化方法は、画像に含められた複数
のウォータマークを復号化する際に、その複数のウォー
タマークを各ビットに分解し、互いに対応するビット毎
に平均値を求めた後、当該平均値に近似した順に各ビッ
トのデータを各ビット別にバラバラに順位付けしてソー
トし、順位の高いものから順に復号するものである。

【００２０】ウォータマークの符号化方法及び復号化方
法の処理手順の概略を図１及び図２にそれぞれ示す。

【００２１】ここで取り扱われるウォータマークは、１
枚のＪＰＥＧ形式の可変長符号の画像データ中に反復し
て埋め込まれるものである。

【００２２】即ち、ウォータマークの埋め込み対象とさ
れた原画像（元画像のデータ）は、図１中のステップＳ
３１において、例えばＪＰＥＧに基づいて画像圧縮さ
れ、ＶＬＣ符号、すなわち、圧縮画像データへと変換さ
れた後（ステップＳ３１）、このＶＬＣ符号の形式で保
管される（ステップＳ３２）。

【００２３】ここで、元画像のデータへウォータマーク
を埋め込むためには、まず、ＶＬＣ符号の形式を有する
元画像のデータに対してＶＬＣ復号化及び逆量子化が施
され、それらを通じてスペクトルデータＳＰＣへと画像
伸張される（ステップＳ３３）。次に、符号化された著
作権情報等を含む複数のウォータマークが、このスペク
トルデータＳＰＣに対して反復して埋め込まれる（ステ
ップＳ３４）。ここで、これらの複数のウォータマーク
は、ひとつの画像のスペクトルに反復して繰り返し埋め
込まれる。このように、スペクトル空間内での成分条件
を違えて反復して埋め込むことで、様々なノイズ攻撃を
受けた場合にある成分付近の誤り率が局所的に高くなっ
ても、他の成分付近のウォータマークが残される可能性
を残すことで攻撃リスクを分散でき、耐ノイズ性を向上
できるという利点がある。

【００２４】つづいて、ウォータマークを含むスペクト
ルデータＳＰＣは、量子化及びＶＬＣ符号化を通じて、
ＶＬＣ符号へと変換される（ステップＳ３５）。

【００２５】以上の課程において、画像中のウォータマ
ークでは、後述のように信頼性の検証を行う目的で、予
め一般的な誤り訂正符号であるＢＣＨ符号で符号化され
ており、冗長ビットを含んでいる。

【００２６】そして、このＶＬＣ符号の形式、すなわ
ち、圧縮画像データの形式で、画像データが流通業者等
を通じて、市場へと配信される（ステップＳ３６）。

【００２７】尚、図１に示した手順でウォータマークを
符号化すると、元画像のデータが、データ量の小さい圧
縮画像の形式で保管されるので、通常において多数種類
の元画像のデータを保管する必要がある配信元におい
て、保管すべき元画像のデータのデータ量が節減され
る。すなわち、元画像のデータの保管のための配信元の
負担が軽減される。

【００２８】次に、上記のようにして埋め込まれたウォ
ータマークを復号化する方法を説明する。

【００２９】図２の如く、まず、市中で採取された画像
データは、従来と同様に、ＶＬＣ符号の形式であること
もあり、あるいは、原画像の形式であることも有り得
る。いずれの形式で採取されても、画像データは、まず
スペクトルデータＳＰＣ’へと変換される（ステップＳ
４１）。

【００３０】次に、ＶＬＣ符号の形式の元画像のデータ
に、ＶＬＣ復号化、及び逆量子化が施され、それらを通
じて、スペクトルデータＳＰＣが得られる（ステップＳ
４２）。この処理は、図１中のステップＳ３３における
処理と同一の手順で行われる。

【００３１】図２中のステップＳ４１を通じて得られた
スペクトルデータＳＰＣ’は、ウォータマークを含んで
いるために、ステップＳ４２で得られたスペクトルデー
タＳＰＣとは値が異なることから、これら双方の差分を
算出することによって、スペクトルデータＳＰＣ’に埋
め込まれているウォータマークの取り出しを行う（ステ
ップＳ４３）。次に、取り出されたウォータマークの復
号化が行われ（ステップＳ４４）、それによって、著作
権情報等が読み出される。

【００３２】ここで、図２中のステップＳ４３及びステ
ップＳ４４の処理を図３のフローチャートに沿って詳し
く説明する。尚、図３中のステップＳ５１は図２中のス
テップＳ４３に、図３中のステップＳ５２〜５９は図２
中のステップＳ４４にそれぞれ対応している。

【００３３】図３の如く、まずステップＳ５１におい
て、入手したスペクトルと保管している元画像との差分
を取って複数のウォータマークを抽出する。このときに
抽出されたウォータマークの個数を仮に「Ｎ」としてお
くことにする。これらのＮ個のウォータマークは、本来
的に全て同じものであり、ノイズやデータの欠けが無け
れば、ビット数の同じ固定長のデータ列として採取され
ることが期待されるものであるが、実際には、市中にお
いて、ノイズの攻撃により一部のビットのデータが変更
されていたり、局部的な画像の切り取りにより部分的な
欠けが生じている可能性があるものである。

【００３４】そして、ステップＳ５２において、全ての
（Ｎ個の）ウォータマークをサンプルとして、互いに対
応するビット毎に平均値を求める。

【００３５】図４は、７（＝Ｎ）個のウォータマークＷ
ｍ１〜Ｗｍ７を母集団のサンプルとして、各ビット毎の
平均値Ａｖ１，Ａｖ２，Ａｖ３，…，Ａｖ１２６，Ａｖ
１２７を算出する様子を示す図である。この例では、１
枚の画像に７個のウォータマークＷｍ１〜Ｗｍ７が反復
して埋め込まれている場合を想定しており、図４におい
ては、これらの７個の各ウォータマークＷｍ１〜Ｗｍ７
が、横長の帯として上から順に積層した状態で示されて
いる。各ウォータマークＷｍ１〜Ｗｍ７においては、左
端から右方向へ順にビット数が連続しており、例とし
て、原画像データに埋め込まれる各ウォータマークＷｍ
１〜Ｗｍ７のデータ長が１２７ビットの場合を示してい
る。ここで、ウォータマークＷｍ１〜Ｗｍ７は特に順位
付けがなされて認識されるものではなく、ステップＳ５
１において抽出された順番に順不同に採取されるもので
ある。

【００３６】この図４の例では、市中において画像の一
部が切り取られるなどして、一部のウォータマークＷｍ
５〜Ｗｍ７において局部的に欠け（同図中の×で示した
部分）が生じている場合を想定している。即ち、図４に
おいて、上から５番目のウォータマークＷｍ５は、その
左端から数えて第５ビット目のデータが欠けており、上
から６番目のウォータマークＷｍ６は、その左端から数
えて第４ビット目から第５ビット目のデータと、第１２
２ビット目から第１２４ビット目までのデータと、第１
２７ビット目のデータとが欠けており、上から７番目の
ウォータマークＷｍ７は、その第１ビット目から第１２
４ビット目までのデータと第１２７ビット目のデータと
が欠けている。即ち、この例では、特に上から７番目の
ウォータマークＷｍ７についてデータの欠けが激しい場
合について例示したものである。このような大規模なデ
ータの欠けは、画像の一部を切り取ったり、色成分を変
更したりするなどの画像編集の課程において、ノイズの
ダメージが局所的に多くなった場合などに実際に起こり
得るものである。尚、ウォータマークＷｍ１〜Ｗｍ７
は、所定の処理手順で抽出された順に採取されるもので
あるから、必ずしも下層のウォータマークＷｍ５〜Ｗｍ
７に欠けが生じているとは限らず、上層のウォータマー
クＷｍ１〜Ｗｍ４に欠けが生じていて、且つ下層のウォ
ータマークＷｍ５〜Ｗｍ７が欠けのないデータ列として
採取されても差し支えない。

【００３７】このようなウォータマークＷｍ１〜Ｗｍ７
の各ビット毎の平均値を算出する場合、図４中の太線枠
のように、各ウォータマークＷｍ１〜Ｗｍ７の各ビット
（１〜１２７）毎のデータを分離してバラバラに捉え、
１２７個のサンプルとしてそれぞれについて個別に各ビ
ット毎の平均値Ａｖ１〜Ａｖ１２７を算出する。

【００３８】次に、ステップＳ５３において、図４中の
太線枠で示した各ビット（１〜１２７）毎に、ステップ
Ｓ５２で求めた平均値Ａｖ１〜Ａｖ１２７に近似する順
で順位付けし、この順位付けに従って各ビットのデータ
をソートする。ここでソートしたデータの様子を図５に
示す。図５において、ウォータマークの各ビット番号を
「ｉ」とし、各ビット「ｉ」におけるソートの順位付け
を「ｍ」とすると、各データは「Ｐｒ（ｉ，ｍ）」（た
だし、ｉ＝１〜１２７，ｍ＝１〜７）となる。ここで、
図５のようにソート処理された時点で、各データ「Ｐｒ
（ｉ，ｍ）」は、元のウォータマークＷｍ１〜Ｗｍ７と
の関連づけが捨象されており、いずれのウォータマーク
Ｗｍ１〜Ｗｍ７中のデータであるかに拘わらず、純粋に
各ビット（１〜１２７）毎のサンプルデータとして抽象
化されたものとなる。尚、図５では、一部のウォータマ
ークにおいてのデータに欠けが生じている場合を想定し
ているため、Ｐｒ（５，５）、Ｐｒ（４，６）〜Ｐｒ
（５，６）、Ｐｒ（１２２，６）〜Ｐｒ（１２４，
６）、Ｐｒ（１２７，６）、Ｐｒ（１，７）〜Ｐｒ（１
２４，７）及びＰｒ（１２７，７）のデータは存在して
いない。特に、上から７層目のデータ「Ｐｒ（ｉ，
７）」については、データの欠けが激しいものとなって
いる。

【００３９】ところで、一般に、ノイズの重畳はランダ
ムに行われるため、別々のウォータマークＷｍ１〜Ｗｍ
７について、同じビット（１〜１２７）に全く同じノイ
ズが重畳する確率は少なく、故に、各ビット（１〜１２
７）のデータにおいて半数以上のウォータマークＷｍ１
〜Ｗｍ７に同じノイズが重畳する確率は極めて低いと考
えてよい。したがって、この実施の形態のように、全ウ
ォータマークＷｍ１〜Ｗｍ７の各ビット毎の平均値Ａｖ
１〜Ａｖ１２７を算出した場合（ステップＳ５２）、か
かる各ビット毎の平均値Ａｖ１〜Ａｖ１２７によるデー
タ列は、元のウォータマークを正確に表現したものと期
待できるものである。このことから、ステップＳ５３の
よえに、各データ「Ｐｒ（ｉ，ｍ）」がいずれのウォー
タマークＷｍ１〜Ｗｍ７中のものであるかに拘らずに各
ビット毎の平均値Ａｖ１〜Ａｖ１２７に近似する順にソ
ートして得られるとき、図５中においては、平均値に近
いデータ列である上層の帯（即ち、各データ「Ｐｒ
（１，ｍ）〜Ｐｒ（１２７，ｍ）」のデータ列において
「ｍ」の値が小さい帯）の方が、下層の帯（即ち、各デ
ータ「Ｐｒ（１，ｍ）〜Ｐｒ（１２７，ｍ）」のデータ
列において「ｍ」の値が大きい帯）に比べて、相対的に
正確なウォータマークを表現できているものと期待でき
ることになる。

【００４０】ただし、ステップＳ５３を経て図５のよう
な各データ「Ｐｒ（ｉ，ｍ）」が得られても、上から何
層目（「ｍ」）のデータ列までが信頼できるかは、ノイ
ズの重畳の激しさやデータの欠けの度合いによって異な
ってくるため、この時点で上から何層目までのデータを
用いて平均化及び復号化処理すればよいかが不明であ
る。したがって、ステップＳ５４以降の処理において、
上層から順番に層（「ｍ」）の数を徐々に増やしながら
「ｍ」が抽出されたウォータマークの最大数に達するま
で平均化及び復号化処理を行う。そして、全ての処理が
終了した後改めて信頼性が十分である限度の判定を行
い、何層目までの復号結果を採用するか判断する。

【００４１】即ち、平均化する層（「ｍ」）の総数を変
数「ｎ」で定義すると、ステップＳ５４において、まず
始めに「ｎ」に値「１」を代入して初期化することにす
る。

【００４２】そして、図３中のステップＳ５５におい
て、ソートした順位の上位から「ｎ＝１」個のデータを
サンプルとし、かかる「ｎ＝１」個めデータについて図
６のように各ビット毎の平均値Ａｖ１（１（＝ｎ））〜
Ａｖ１２７（１（＝ｎ））を算出する。ただし「ｎ＝
１」の場合は各ビットが一通りにしか存在しないので、
Ａｖ１（１（＝ｎ））〜Ａｖ１２７（１（＝ｎ））はＰ
ｒ（１，１）〜Ｐｒ（１，１２７）と等価である。

【００４３】また、後続のステップＳ５９における信頼
度の判定のために、新たに平均値を算出する際にサンプ
ルとして追加されたデータ列のビット長を記録してお
く。例において図６中で新しく平均値算出に使用したビ
ットは１２７ビットである。

【００４４】次に、図３中のステップＳ５６において算
出された各ビットの平均値Ａｖ１（１）〜Ａｖ１２７
（１）を使って一般的なＢＣＨ復号化処理を行う。この
際、上記した符号化の過程（図１のステップＳ３４，Ｓ
４５）の説明中で述べたとおり、もともと各ウォータマ
ークＷｍ１〜Ｗｍ７は冗長ビットを含むＢＣＨ符号であ
るので、一般的なＢＣＨ誤り検出方法によりデータの誤
り検出を行っておく。尚、一般的なＢＣＨ復号化処理
は、復号に係るデータの誤り訂正を行うだけでなく、復
号コードに対してある程度の誤り検出を行うことが可能
である。したがって、ステップＳ５６では、復号処理後
の純粋な復号コードの後に、復号コードが誤っているか
否かを示す「誤り検出フラグ」を追加して出力する。

【００４５】以上のステップＳ５５〜Ｓ５６を通して、
次の１）〜３）の出力が得られたことになる。

【００４６】１）「第１の出力」…新たに平均値を算出
する際にサンプルとして追加されたデータ列のビット
長、 ２）「第２の出力」…ＢＣＨ復号による誤り検出フラ
グ、 ３）「第３の出力」…ＢＣＨ復号による復号コード。

【００４７】これに続くステップＳ５７で、「ｎ」が抽
出されたウォータマークの最大数「Ｎ」に達しているか
否かが判定される。

【００４８】「Ｎ」に達していない場合には、さらに各
ビット（１〜１２７）毎において平均化の対象とされる
サンプル数を増やすために、平均化したいデータ列「Ｐ
ｒ（ｉ，ｍ）」〈ただし、ｉ＝１〜１２７、ｍ＝１〜
ｎ）のサンプル総数を示す「ｎ」の値を１つだけインク
リメントした上で（図３中のステップＳ５８）、ステッ
プＳ５５〜Ｓ５６の処理を繰り返す。例えば、図７は平
均化したいデータ列「Ｐｒ（ｉ，ｍ）」〈ただし、ｉ＝
１〜１２７、ｍ＝１〜ｎ）のサンプル総数「ｎ」が
「２」である場合に各ビット毎の平均値Ａｖ１（２）〜
Ａｖ１２７（２）が求められる状態、図７はサンプル総
数「ｎ」が「３」である場合に各ビット毎の平均値Ａｖ
１（３）〜Ａｖ１２７（３）が求められる状態、図８は
サンプル総数「ｎ」が「４」である場合に各ビット毎の
平均値Ａｖ１（４）〜Ａｖ１２７（４）が求められる状
態、図９はサンプル総数「ｎ」が「５」である場合に各
ビット毎の平均値Ａｖ１（５）〜Ａｖ１２７（５）が求
められる状態、図１０はサンプル総数「ｎ」が「６」で
ある場合に各ビット毎の平均値Ａｖ１（６）〜Ａｖ１２
７（６）が求められる状態、図１１はサンプル総数
「ｎ」が「７」である場合に各ビット毎の平均値Ａｖ１
（７）〜Ａｖ１２７（７）が求められる状態をそれぞれ
示したものである、尚、図８中における「×」の印はデ
ータの欠けを示すものである。各平均値は図中太線枠で
囲んだビットを使って求めるので、例えばＡｖ５（６）
はＰｒ（５，２）、Ｐｒ（５、３）、Ｐｒ（５、４）の
平均値を意味する。

【００４９】全ての処理が終わりＮ通りの出力が出揃っ
たならばステップＳ５９へ進み、復号結果が所定の信頼
度を満たしているかどうかを判断する。ここで信頼度を
肯定的に判断する条件としては、経験則的に、次のａ）
〜ｃ）の条件が採用される。

【００５０】ａ）「第１の条件」…新たに平均値を算出
する際にサンプルとして追加されたデータ列のビット長
（「第１の出力」）が、元のウォータマーク（Ｗｍ１〜
Ｗｍ７）の全ビット長の１／３より多いこと。この第１
の条件は、一部の画像の切り取り等によりデータに欠け
が生じている場合の母集団としてのサンプルデータの有
効性を考慮したものである。この実施の形態のように、
１２７ビット長のウォータマーク（Ｗｍ１〜Ｗｍ１２
７）を取り扱う場合、４３ビット（＞１２７／３）以上
の有意なデータの存在が第１の条件として条件付けされ
ることになる。

【００５１】ｂ）「第２の条件」…上記した一連のＢＣ
Ｈ復号化処理の結果、誤り検出フラグ（「第２の出
力」）が「正」の判断結果を示しており、かつ前後いず
れかの結果を含めて「正」の判定が２個以上連続してい
ること。この第２の条件はＢＣＨ符号の誤り検出能力を
補うものである。

【００５２】ｃ）「第３の条件」…上記「第１の条件」
及び「第２の条件」に基づいて有効に残された復号結果
が２つ以上５つ未満の場合に、それらの復号されたコー
ド（「第３の出力」）が全て一致していること、また
は、有効に残された復号結果が５つ以上の場合に、それ
らの復号されたコード（「第３の出力」）が全体の８０
％より高い割合で一致していること。

【００５３】これらの３つの条件は、まず第１の条件が
判断され、この第１の条件を満たしている場合に次いで
第２の条件が判断され、さらにこの第２の条件を満たし
ている場合に続いて第３の条件が判断される。

【００５４】尚、これら３つの条件は、上述のように経
験則的によって定められたものであるが、本発明におい
ては、「第１の条件」における「１／３」という数値、
「第２の条件」における「２個以上」という数値、及び
「第３の条件」における「２つ以上」「５つ未満／以
上」「８０％」という数値に限定されるものではなく、
画像中に含められるウォータマークの個数や画像のサイ
ズ等の諸環境によって適宜経験的に定めればよいもので
ある。

【００５５】このステップＳ５９において、上記した３
つの条件が肯定的に判断され、故に一定の信頼度を満た
していると判断できた場合には、「第３の条件」におい
て全てまたは高い割合で一致している復号コードを最終
的な復号結果とする。一方、「第３の条件」が満たされ
なかった場合は、一定の信頼度が得られなかったものと
して最終的な復号結果を出さずに終了する。

【００５６】ここで、次の表１は、ｎ＝１からｎ＝７
（＝Ｎ）における各出力に対して、上記３つの条件の判
定例を模式的に示している。

【００５７】

【表１】

【００５８】図６〜図１２に示したとおり、ｎが１から
４までの値をとる場合はビットに欠けを生じていないた
め「第１の出力」は１２７であり、ｎが５から７までの
値をとる場合はそれぞれ１ビット、５ビット、１２５ビ
ットの欠けが含まれるため、「第１の出力」は１２６、
１２１、２である。また例として［第２の出力」（誤り
検出フラグ）はｎ＝２のときのみ「誤」それ以外は
「正」を示していたとする。まず第１の条件を判定する
と、ｎ＝７のとき以外は４３ビット（＞１２７／３）よ
り多い有意なデータをもとに復号されており条件が満た
されている。次いで第１の条件を満たしたｎ＝１からｎ
＝６について、第２の条件、すなわち「第２の出力」が
「正」でありかつ２個以上連続しているか否かを判定す
ると、ｎ＝１とｎ＝２の場合の結果は棄却される。そう
すると、有効に残された復号結果はｎ＝３からｎ＝６ま
での４個であるので、それらの「第３の出力」（復号コ
ード）が全て一致していれば第３の条件が満たされたと
判定する。表１の例はｎ＝３からｎ＝６までの「第３の
出力」が全て一致したことを示しており、このときの復
号コードが最終的な復号結果になる。

【００５９】尚、上記した例では、７個のデータ列を平
均化して復号結果とする例について説明したが、画像中
に反復して埋め込まれるウォータマークの個数や画像の
サイズ、あるいはノイズの重畳の激しさ等によって、平
均化するデータ列のサンプル数は変化する。図１３は、
画像中に極めて多数のウォータマークを反復して埋め込
み、また極めて激しくノイズを重畳させた場合におい
て、平均化するサンプル数ｎを１個ずつ徐々に増やした
場合の誤り率の変化を図示したものである。横軸に平均
化するサンプル数ｎ、縦軸に誤り率をとっている。ま
た、図１３中の一点鎖線による折れ線Ｌ１はこの実施の
形態の方法を採用して復号化処理を行った場合、実線に
よる折れ線Ｌ２はステップＳ５３（図３）に相当するソ
ート処理を省略して平均化及び復号化処理を行った場合
を示している。

【００６０】この図１３のように、Ｌ１で示した結果の
方が、Ｌ２で示した結果に比べて、初期の段階（比較的
左方の段階）から誤り率が低減されており、また平均化
するサンプル数ｎが６０個の部分で誤り率が最低レベル
まで低減できることがわかる。そして、このときの誤り
率は、Ｌ２の最小値より遙かに小さな値を示している。
このことから、この実施の形態のステップＳ５３（図
３）のようにソート処理を行うことで、復号結果の誤り
率を大幅に低減できる。尚、図１３の例は、極めて激し
くノイズを重畳させた場合を示しているため、通常予想
される程度のノイズの重畳では、平均化するサンプル数
ｎを徐々に増やしていく課程で、誤り率がゼロレベルに
まで低減できることが多いものと期待できるものであ
る。

【００６１】尚、上記実施の形態において、ウォータマ
ークの符号化方法及び復号化方法の処理手順の概略は、
図１及び図２に示した通りであるが、必ずしもこのよう
な処理に限るものではなく、例えば、図１４中のステッ
プＳ０１〜Ｓ０５及び図１５中のステップＳ１１〜Ｓ１
３に示したものと同様の処理において適用してもよい。

【００６２】また、復号結果の信頼度を判断する条件と
しては、上記に限られるものではない。

【００６３】さらに、ウォータマークの埋め込み対象と
なるデータはＪＰＥＧ形式の画像に限られず、例えばＭ
ＰＥＧ形式の動画像等、どのような圧縮情報に適用して
もよい。

【００６４】

【発明の効果】請求項１乃至請求項５に記載の発明によ
れば、入手したスペクトルと保管している元画像との差
分を取って複数のウォータマークを抽出し、全てのウォ
ータマークについて、互いに対応するビット同士の平均
値を求め、各ビット毎に、平均値に近似する順で順位付
けして各ビットのデータをソートした後に、ソートした
順位付けの順番に各ビットのサンプル数を徐々に増やし
ながら、平均化及び復号化処理を繰り返し、その後に所
定以上の信頼性を有するものとして予め定められた所定
の条件を満たすものを判別してウォータマークの復号結
果とするようにしているので、ソートを行わないまま平
均化して復号化処理を行う場合に比べて、ソートの順位
付けの高い順位のデータ列の誤り率を飛躍的に低減でき
る。その結果、順次にサンプル数を増やして平均化する
課程で早期に誤り率の低いデータを得ることができ、比
較的正確にウォータマークを復元することができる。

【００６５】特に、請求項２乃至請求項４に記載の発明
によれば、明解な判断条件で容易に正確にウォータマー
クを復元することができる。

【００６６】また、請求項５に記載の発明によれば、元
画像のデータが、データ量の小さい圧縮画像の形式で保
管されるので、通常において多数種類の元画像のデータ
を保管する必要がある配信元において、保管すべき元画
像のデータのデータ量が節減され、元画像のデータの保
管のための配信元の負担が軽減される、という効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一の実施の形態に係るウォータマー
クの符号化方法の概略を示すフローチャートである。

【図２】この発明の一の実施の形態に係るウォータマー
クの復号化方法の概略を示すフローチャートである。

【図３】この発明の一の実施の形態に係るのウォータマ
ークの復号化方法の詳細を示すフローチャートである。

【図４】この発明の一の実施の形態において複数のウォ
ータマークの全サンプルについて各ビット毎の平均値を
求める様子を示す図である。

【図５】この発明の一の実施の形態において複数のウォ
ータマークの全サンプルについて求められた各ビット毎
の平均値に近似する順位で全データをソートした状態を
示す図である。

【図６】この発明の一の実施の形態におけるデータの例
を示す図である。

【図７】この発明の一の実施の形態において上位２個の
データで平均化処理を行った様子を示す図である。

【図８】この発明の一の実施の形態において上位３個の
データで平均化処理を行った様子を示す図である。

【図９】この発明の一の実施の形態において上位４個の
データで平均化処理を行った様子を示す図である。

【図１０】この発明の一の実施の形態において上位５個
のデータで平均化処理を行った様子を示す図である。

【図１１】この発明の一の実施の形態において上位６個
のデータで平均化処理を行った様子を示す図である。

【図１２】この発明の一の実施の形態において上位７個
のデータで平均化処理を行った様子を示す図である。

【図１３】ソートを行う場合と行わない場合について平
均化するサンプル数を徐々に増やした場合の誤り率の変
化を示す図である。

【図１４】従来のウォータマーク符号化方法の概要を示
すフローチャートである。

【図１５】従来のウォータマーク復号化方法の概要を示
すフローチャートである。

【図１６】図１４及び図１５の手順のタイミングチャー
トである。

【図１７】従来のウォータマーク復号化方法の詳細を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

Ｗｍ１〜Ｗｍ７ ウォータマーク Ａｖ１〜Ａｖ１２７ 各ビット毎の平均値 Ｐｒ（ｉ，ｍ） 各データ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C076 AA02 AA14 AA40 BA06 5J065 AA01 AB01 AC01 AD11 AE07 AF02 AH08 AH12 9A001 HZ27

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 採取された画像データからウォータマー
   クを取り出すウォータマーク復号化方法において、 入手したスペクトルと保管している元画像との差分を取
   って複数のウォータマークを抽出する第１の工程と、 全てのウォータマークについて、互いに対応するビット
   同士の平均値を求める第２の工程と、 各ビット毎に、平均値に近似する順で順位付けして各ビ
   ットのデータをソートする第３の工程と、 ソートした順位付けの順番に各ビットのサンプル数を徐
   々に増やしながら、平均化及び復号化処理を繰り返し、
   順次復号結果を出力する第４の工程と、 前記第４の工程において順次出力された復号結果のう
   ち、所定以上の信頼性を有するものとして予め定められ
   た所定の条件を満たすものを判別してウォータマークの
   復号結果とする第５の工程とを備えるウォータマークの
   復号化方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のウォータマークの復号
   化方法であって、 前記ウォータマークに所定の誤り訂正符号が予め含めら
   れ、 前記第４の工程は、訂正後の符号に対して前記所定の誤
   り訂正符号に基づいて誤り検出を行う工程を含み、 前記第５の工程における前記所定の条件は、前記第４の
   工程中の前記誤り検出を行う工程において検出される誤
   り検出が一定の水準以下であることを少なくとも含むこ
   とを特徴とするウォータマークの復号化方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のウォータマークの復号
   化方法であって、前記第５の工程における前記所定の条
   件は、前記所定の誤り訂正符号に基づいて検出される誤
   り検出の結果、２つ以上の復号結果が連続して誤りでな
   いことを検出することを少なくともさらに含むことを特
   徴とするウォータマークの復号化方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   のウォータマークの復号化方法であって、前記第５の工
   程における前記所定の条件は、前記第４の工程におい
   て、ソートした順位付けの順番で各ビットのサンプル数
   を徐々に増やしていく際に、新たに加えたサンプル数中
   の有効なデータのビット数が前記ウォータマークの全ビ
   ット数に対して一定の比率より多いことを検出すること
   を少なくとも含むことを特徴とするウォータマークの復
   号化方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
   のウォータマークの復号化方法であって、 前記ウォータマークは、前記元画像のデータがスペクト
   ルデータへの変換と量子化とを含む画像圧縮を通じて圧
   縮されない原画像の形式から圧縮画像データの形式へと
   変換され、前記圧縮画像データの形式で前記元画像のデ
   ータを保管される一方、前記量子化の逆演算としての逆
   量子化を含む画像伸張を通じて前記元画像のデータが前
   記圧縮画像データの形式からスペクトルデータへと変換
   され、ここで得られたスペクトルデータに重ね合わせら
   れた後、当該ウォータマークが重ね合わされた状態の前
   記スペクトルデータが、前記量子化を含む画像圧縮を通
   じて、前記圧縮画像データの形式へと変換されて配信さ
   れたものであり、 前記ウォータマークの復号時に、 保管された前記元画像のデータに対して前記量子化の逆
   演算としての逆量子化を含む画像伸張を通じて前記元画
   像のデータが前記圧縮画像データの形式から第１のスペ
   クトルデータに変換するとともに、 採取された前記画像データを第２のスペクトルデータへ
   変換し、 得られた二つのスペクトルデータの差分を演算すること
   によって、前記ウォータマークを前記第２のスペクトル
   データから取り出すようにし、この際に、前記第１乃至
   第５の工程を実行するようにしたことを特徴とするウォ
   ータマークの復号化方法。