JP2002507771A

JP2002507771A - データ偽装のための方法及び装置

Info

Publication number: JP2002507771A
Application number: JP2000537139A
Authority: JP
Inventors: アンソニータンシェンエイチオー
Original assignee: データマークテクノロジーズピーティーイーリミテッド
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 2002-03-12
Also published as: EP1062585A1; WO1999048006A1; CA2319601A1; AU6936398A

Abstract

(57)【要約】【課題】２次データの比較的長い列を１次データと関連付けて隠蔽することが可能であり、さらに、１次データの劣化が最小限である隠蔽的な符号化のための方法又は装置を提供する。【解決手段】１次データ（１０）はアドレスによるアクセスが可能な複数の第１のデータを有し、２次データ（１２）は複数の第２のデータを有する。データ符号化手段（１４）は、第２のデータ要素の成分と一致する第１のデータ要素を探索し、一致するものが見つかったときに、該一致する第１のデータ要素のアドレスを含むキー要素（１８）を生成する。データ復号化手段（２０）は、符号化されたデータ標本（１６）とキー要素（１８）とにより、符号化されたデータ標本（１６）から２次データ（１２）を取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、広くは符号化の手法に関し、詳細には隠蔽的（ステガノグラフィッ
ク（steganographic））なデータの符号化のための方法と装置に関する。

【０００２】この符号化方法は、特にオーデイオ、静止画像及び動画データに対するデジタ
ル的な隠蔽に適用され、これらの適用例と関連付けて符号化のための方法と装置
を説明するのが便利である。しかし、本発明はより広い適用や用途を意図してい
ることが認識されるであろう。例えば、本発明の符号化方法は、データ暗号化の
分野にも利用することができるであろう。

【０００３】

【従来の技術】

マルチメディア製品やインターネットを介して提供されるサービスの急成長は
、著作権の認証やデータの完全な保護に対する要求を生むに至った。ここ数年、
多くの電子透かし（digital watermarking）技術が、インターネット上における
著作権情報が絡んだ合法的な使用の問題を解決するために研究されてきた。

【０００４】近年、多くの電子透かし技術が特許されている。例えば、US Patent 5,636,29
2［Rhoads(1997)］や、US Patent 5,659,726［Sandford and Handel(1997)］に、電子透かし技術が含まれている。Rhoadsは、電子データや物理的な媒体のよう
なキャリアに識別コード（ID code）を付する方法であって、後に該識別コードを認識することによって該キャリアを識別することができるようにした方法を開
示している。Sandford and Handelは、写真、テレビ信号、ファクシミリ伝送、或いはＩＤカード等のホストデータの中に、付加的な情報を埋め込む方法を開示
している。

【０００５】本明細書においては、隠蔽（ステガノグラフィ、（“steganography”））の語は、あるメディアの中に、そのメディアを盗み見る第三者が、そのメデイアが
隠されたメッセージを含んでいることに気づかず、そのため、そのメッセージに
含まれる情報を得ることができないように、存在するメッセージを隠すことを追
求する種々の方法を意味することを意図している。電子透かし技術は、デジタル
画像のような１次又はホストデータの中に、文字のような２次データを埋め込む
ために使用される隠蔽的方法の一例である。

【０００６】暗号（クリプトグラフィ（“cryptography”））の語は、メッセージの中に含
まれる情報、メッセージが送信者から受信者に送信されたときに、そのメッセー
ジを傍受した第三者が、そのメッセージに含まれている情報を読んだり取り出す
ことができないように、メッセージに含まれる情報を隠すことを追求する種々の
技術を意味することを意図している。

【０００７】本明細書において、偽装（カモフラージング（“camouflaging”））の語は、
１次或いはホストデータとキー（ke y）データとの組合わせを利用することによ
り、２次データを隠す隠蔽的な符号化方法を意味することを意図している。

【０００８】該符号化手法は、実際には電子透かしのように１次データの中に情報を埋め込
むのではなく、１次データに存在する情報要素を利用する。

【０００９】上述した米国特許で開示された技術を含む電気透かし技術に関する多くの先行
技術は、少数の論理ビット（“１”と“０”）や、少数の文字（例えば、“Ａ１
２”）をホストデータに隠すことができるにすぎない。しかしながら、例えばシ
ンガポールの画像、メッセージ全体、或いは文章等の著作権が存在するホスト作
品に対して、詳細な所有権情報を記録するには、ホストデータに隠されることや
ホストデータと関連付けられることが必要となるであろう。例えば、“Digital
image of Singapore is the property of Mr John Tan, dated 16 December 199
7”という文章は、著作権侵害を立証するための簡単なコードに依らなければならない場合よりも、ホスト作品の所有権を証明するための確実な証拠を提供する
であろう。

【００１０】そのため、２次データ（例えば文章）の比較的長い列を１次データ（例えば、
画像、オーディオ、或いはビデオデータ）と関連付けて隠蔽することが可能であ
り、さらに、１次或いはホストデータの劣化が最小限である隠蔽的な符号化のた
めの方法や装置に対する需要がある。いくつかの具体例においては、１次データ
は符号化過程によっては全く変化しないであろう。

【００１１】上述したインターネット上における適用の他、多くの潜在的な消費者、商用若
しくはサービスへの適用において、デジタル隠蔽／透かし技術の利用により、コ
ピー防御の目的と安全な情報伝送の双方について利益を得ることができる。これ
らの適用は、文章の符号化、デジタルスチルカメラ或いはビデオカメラ、著作権
の保護、音楽産業における音の記録の追跡と関連付けられた所有権情報や属性情
報を含む文章の符号化を含む。商業及びサービス部門は、安全な伝送と公衆通信
回線を介して送信される一般的なデータ列の中に隠蔽されることができる機密情
報の受け入れにより、利益を受けることができるであろう。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】

本発明は上記背景を鑑みてなされたものであり、２次データの比較的長い列を
１次データと関連付けて隠蔽することが可能であり、さらに、１次データの劣化
が最小限である隠蔽的な符号化のための方法や装置を提供することを目的とする
。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

一つの態様において、本発明は、以下のステップを含む隠蔽的な符号化方法を
提供する。

【００１４】（Ａ）複数のアドレスが付加可能な第１のデータ要素を含む１次データを
供給し、（Ｂ）複数の第２のデータ要素を含む２次データを供給し、そして、（Ｃ）第２のデータ要素に対して、（Ｃ１）第２のデータ要素の成分と一致する第１のデータ要素を探索し、そして、（Ｃ２）第２のデータ要素の成分と一致するものが発見されたときに、一致した第１のデータ要素のアドレスを含むキー要素を生成する。

【００１５】第２のデータ要素の成分と一致するものが発見されたときに、一致した第１の
データ要素のアドレスが、第２のデータ要素と関連付けられたキー要素として記
憶される。キー要素（アドレスを含む）の列は、対応する第２のデータ要素の列
と関連付けられる。該キー要素の列は、２次データの各第２のデータ要素が１次
データのどこで見つけられるかを指定する。この状態で、２次データは、１次デ
ータとキーデータ（key data）の中に隠蔽されていると考えられる。与えられた
１次データと２次データに対して生成される固有のキーデータは、後述する補完
関係にある復号化方法において使用するために記憶される。

【００１６】１次データと２次データとはデジタルで表される。しかしながら、状況によっ
ては、本発明は、あらゆる便利な記号のセットを使用した文書や描写のあらゆる
形式のデータに適用することができる。１次データは、静止画像、動画像、オー
ディオ、文字、或いは他の形式の情報を表すものでよい。同様に、２次データは
、静止画像、動画像、オーディオ、文字、或いは他の情報を表すものでよい。本
発明の好ましい態様において、２次データは文字メッセージを含み、各第２のデ
ータ要素はアルファベット又は数字の文字を含む。アルファベット又は数字の文
字は、メッセージ文を作成するための使用される。

【００１７】本発明の典型的な適用において、メッセージ文は、画像、ビデオ、オーディオ
等に関連する著作権情報を含むであろう。一つの例では、メッセージ文は、作品
名、作者、著作権者、使用量が支払われるべき作品、出版者の流通についての一
般的な事項のうちの一つ或いはそれ以上を含んでもよい。

【００１８】１次データは静止画像を含んでいてもよい。第１のデータ要素は２次元の配列
に配置され、各第１のデータ要素が静止画像と連想された特性を定義する。一般
的には、第１のデータ要素は、デジタル化された静止画像を描写するデータ列か
ら得られる。該静止画像は、デジタルスチルカメラ、コンピュ−タゲームや他の
ソフトウェア、或いは他のソースから得ることができる。該静止画像は、例えば
グレイスケールやカラー画像であり、あらゆる既知のフォーマット（ＢＭＰ，Ｇ
ＩＦ，ＴＩＦＦ，ＪＰＥＧ等）で記憶されたものであってもよい。

【００１９】１次データは、選択的に或いは付加的に動画像を含んでいてもよい。第１のデ
ータ要素は３次元の配列に配置され、各第１のデータ要素が動画像の要素と連想
された特性を定義する。一般的には、第１のデータ要素は、デジタル化された動
画像を描写するデータ列から得られる。該デジタル化された動画像は、ビデオコ
ンパクトディスク（ＶＣＤ）プレーヤ、レーザーディスク（ＬＤ）プレーヤ、コ
ンピュータゲーム又は他のソフトウェアから得ることができる。また、該動画像
は、あらゆる既知のフォーマット（ＭＰＥＧ等）で記録されたものであってもよ
い。

【００２０】１次データは、選択的に或いは付加的にオーディオ情報を含んでいてもよい。
第１のデータ要素は１次元配列に配置され、各第１のデータ要素がデジタルオー
ディオサンプルと関連付けられた特性を定義する。一般的に、デジタルオーディ
オ標本は、デジタル化された音声や音楽を表すデータ列から得られる。デジタル
化された音声は、コンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤ、デジタルオーディオテ
ープ（ＤＡＴ）プレーヤ、レーザーディスク（ＬＤ）プレーヤ、ビデオコンパク
トディスク（ＶＣＤ）プレーヤ、或いは他のソースから得ることができる。また
、デジタル化された音声は、あらゆる既知のフォーマット（ＷＡＶ，ＡＩＦＦ等
）で記録されたものであってもよい。ある例においては、ステレオ再生のために
デジタル化された２チャンネルを表す２つのデータ列から、デジタル化された音
声を得ている。

【００２１】上述した符号化手法においては、第１のデータと第２のデータの要素は整数値
で表され、ステップ（Ｃ）はさらに以下を含む。

【００２２】第２のデータ要素の内容に対して適合するものが見つからなかったときは、（Ｃ３）第２データ要素の整数値を増減することによって補正した第２のデータを生成し、（Ｃ４）補正された第２のデータ要素の整数値と一致する第１のデータ要素を見つけ出し、そして、（Ｃ５）補正された第２データ要素と適合するものが見つかったときに、該第１のデータ要素のアドレスを含む１個のキーデータを生成し、そして、一致した該第１のデータ要素の成分を、上述した補正された第２のデータ要素の基となった第２のデータ要素の整数値に置き換える。

【００２３】補正された第２のデータ要素との適合性が認められなかったときには、本方法
は、さらに以下の処理を含んでもよい。

【００２４】（Ｃ６）補正された第２データ要素を増減することによって新たに補正さ
れた第２のデータ要素を生成し、そして、新たに補正された第２のデータ要素に
対して前記ステップ（Ｃ４）と（Ｃ５）を繰り返し実行する。

【００２５】例えば、要求される整数値である１０５が１次データの中から見つけられなか
ったときは、１０４又は１０６という値に対して探索が実行される。これらの値
のうちのいづれかが見つかったときに、該値を有する第１データ要素のアドレス
が１個のキー要素の中に記憶される。そして、第１のデータ要素の成分（１０４
又は１０６）が１０５に置き換えられる。一方、１０４または１０６という値が
見つからなかったときには、１０３又は１０７という値に対して探索が実行され
る。このような１次データの変更は、電子透かし効果における１次データの中へ
の２次データの埋め込み形式の一つと考えることができる。しかし、１次データ
の中に要求される値が存在しないという事態が生じることは比較的稀である。変
更された動画やオーディオデータのような１次データにおいて、生じる変化はわ
ずかであることが確認された。

【００２６】１次データの変更された版（version）は、インターネットや他の手段により配信するために、その後記憶されるであろう。変更された１次データは、符号化
の過程で生成されたキーデータを使用することによって、いつでも取り出すこと
ができる２次データを含んでいる。

【００２７】前記符号化方法は、上述したステップ（Ｃ）でデータシフト（“data shiftin
g”）ステップを有してもよい。このデータシフトステップは、２次データの範囲が１次データの範囲内にない場合はいつでも要求される。これは、例えば、１
次データがデジタル化されたオーディオ信号であり、２次データが文字メッセー
ジで有る場合に生じるであろう。同様のデータシフトステップは、他の形式のデ
ータにも適用されるであろう。データシフトステップは、第１のデータ要素の成分の範囲を決定し、第２のデータ要素の成分の範囲を決定し、第１のデータ要素の範囲と第２のデータ要素の範囲とを比較し、第２のデータ要素の範囲が第１のデータ要素の範囲外にあるときは、第２
のデータ要素の範囲が実質的に第１のデータ要素の範囲内に入るように、第２の
データ要素の成分をシフトし、そして、シフトされた第２のデータ要素をステップ（Ｃ）における第２のデータ要
素として使用する、という処理を含んでもよい。

【００２８】好ましくは、第１のデータ要素の成分の範囲を決定するステップは、第１のデ
ータ要素の中間値と標準偏差とを計算し、該中間値と該標準偏差とに基づいて第
１のデータ要素の下限を決定する処理を含む。第２のデータ要素の成分の範囲を
決定するステップは、参照値として、有効な第２のデータ要素の範囲に基づく最
小値を設定する処理を含んでいてもよい。前記比較を行うステップは、前記下限
値から前記参照値を減算することにより、オフセット値を算出する処理を含み、
そして、前記シフトを行うステップは、各第２のデータ要素の成分に該オフセッ
ト値を加算する処理を含んでもよい。好ましくは、該オフセット値はキーデータ
の中にキー要素と共に記憶される。

【００２９】データシフトのオフセット処理（data shifting offset）が符号化方法により
２次データに適用されたときには、補完関係にある復号化方法もデータシフトに
よるオフセットを除くためのステップを有する必要がある。

【００３０】既存の隠蔽技術や電子透かし技術と比較して、本発明は、長い文章を隠蔽する
ことができるという全く異なる優位性を有する。長い文章であっても、多くの場
合、１次データの完全性に影響が生じたり該完全性が損なわれたりすることがな
い。本発明の方法は、１次データの中に既に存在するデータを利用するため、符
号化処理がなされても１次データは全く変化せずに残存する。２次データに含ま
れる特殊な値が１次データの中から見つけられず、該値を埋め込むために１次デ
ータが変更された場合であっても、１次データは実質的には変更されずに残存す
る。

【００３１】他の態様においては、本発明は、複数の第２のデータ要素を含む２次データの
隠蔽的な復号化方法を提供し、該２次データは１次データと関連付けられたキー
要素の中に埋め込まれ、該方法は以下のステップを含む。

【００３２】（Ａ）アドレスを付すことが可能な複数の第１のデータ要素を含む前記１
次データを供給し、（Ｂ）各キー要素が第１のデータ要素のアドレスを含むキー要素を供給し
、（Ｃ）各キー要素に対して、アドレスが付された第１のデータ要素の成分
を抽出することにより、前記第２のデータ要素を生成する。

【００３３】さらなる態様においては、本発明は、隠蔽的な符号化のための装置であって、（Ａ）アドレスによるアクセスが可能な第１のデータ要素を複数個有する１次
データを供給するための手段と、（Ｂ）第２のデータ要素を含む２次データを供給する手段と、（Ｃ）各第２データ要素に対して、該第２のデータ要素の成分と適合する第１
のデータ要素を見つけ出す手段と、（Ｄ）第２のデータ要素の成分と適合するものが見つかったときに、その適合
する第１のデータ要素のアドレスを含むキー要素を生成する手段とを備えた装置
を提供する。

【００３４】さらなる態様においては、本発明は複数の第２のデータ要素を含む２次データ
の隠蔽的な復号のための装置を提供し、該２次データは１次データと共にキー要
素の中に符号化され、該装置は、（Ａ）アドレスによるアクセスが可能な複数の第１のデータ要素を含む前
記１次データを供給する手段と、（Ｂ）それぞれが一個の第１のデータ要素のアドレスを含む前記キー要素
を供給する手段と、（Ｃ）アドレスが付された第１のデータ要素の成分を取り出すことによっ
て、各キー要素に対する１個の第２のデータ要素を生成する手段とを備える。

【００３５】本発明のさらなる態様においては、上述した符号化方法が暗号（cryptography
）に適用される。適用においては、複雑な暗号的な符号化により隠蔽されたメッ
セージが送信者から受信者に送信される。そのデータは、１次データと連想して
該方法により生成されたキー要素の中に符号化される。該隠蔽されたメッセージ
は、補完関係にある複合化方法により、１次データを使用してキー要素から受信
者により複合化されるであろう。

【００３６】

【発明の実施の形態】

本発明の実施の形態について、図１〜図１２を参照して説明する。なお、添付
図面は、合体されて本発明の明細書の一部となり、本発明の実施例を説明し、本
発明の原理を説明するために提出される。しかしながら、図面と以下の詳細な説
明は、説明のためだけに与えられるものであり、本発明の範囲を定義することを
意図するものではない。

【００３７】図１Ａはデジタルオーディオ信号を表す整数値を含む一つの１次元のデータ配
列を示し、図１Ｂは、デジタル静止画像を表す整数値を含む一つの２次元のデー
タ配列を示し、図２は、オーディオ信号の例を示し、図３は、静止画像の例を示
し、図４は、アスキー文字のセットを示し、図５は、デジタル画像における典型
的なグレイスケールの分布を示し、図６Ａと６Ｂは、グレイスケール画像の画素
（pixel）を表すデータ要素の４×８の２次元のデータ配列を示し、図７は、本発明によるデジタル偽装装置の概略的なブロック図を示し、図８は、デジタル偽
装による文章の符号化処理の擬似コードであり、図９は、デジタル偽装による文
章の複合化処理の擬似コードであり、図１０は、図８に示した複合化の過程で使
用される空間配置プログラムを示し、図１１は、画像におけるアルファベットと
文字を組み合わせた文字メッセージのデジタル偽装処理の例を示し、図１２は、
図１１の画像の中に偽装された文章の一段落全体を示す。

【００３８】デジタル偽装に関する本発明の好適な実施の形態において、本発明は、オーデ
ィオ、静止画像、動画像等の種々のデジタルフォーマットに存在するデータの値
を、アルファベット又は数字を組み合わせた文字列の符号化と複合化のために利
用する。

【００３９】図１Ａは、例えば、従来のデジタル音声フォーマットに基づくデジタルオーデ
ィオデータ（会話や音楽）を表す整数値を含む１次元のデータ配列を示している
。

【００４０】図１Ｂは、例えば、ＧＩＦやＪＰＥＧフォーマットによるデジタル静止画像、
或いはＭＰＥＧフォーマットにおける１動画フレームを表す整数値を含む２次元
のデータ配列を示している。

【００４１】図２は、ＷＡＶフォーマットによるオーディオ波形（音楽）の典型的なデジタ
ルサンプルを示し、時間（水平軸）に対して振幅（垂直軸）をプロットしたもの
である。

【００４２】図３は、５１２×５１２画素の典型的な８ビットのグレイスケール画像を示し
ている。

【００４３】デジタル偽装は、偽装される対象物（例えば、木の葉、昆虫、爬虫類等）が、
周囲の環境の中に自身を完全に隠すという自然界における偽装と類比して説明す
ることができる。本発明においては、デジタル偽装は、アルファベット又は数字
の組合せによる整数型の文字列等の２次データを、該文字列の値と一致する整数
値の空間位置を捜し出すことによって、画像等の１次データの中に隠す。

【００４４】図４は、アスキーコードの表を示している。表の左の数字は文字コードの１０
進数（０−１２７）の左側の数字を示しており、表の上の数字は文字コードの右
側の数字を示している。例えば、“Ｆ”に対する文字コードは７０であり、“＆
”に対する文字コードは３８である。文章列に対して共通に使用されるアルファ
ベットと数字のコードは、以下のようになる。

【００４５】４８から５７は数字の“０から９”を表し、６５から９０はアルファベットの大文字“ＡからＺ”を表し、９７から１２２はアルファベットの小文字の“ａからｚ”を表す。

【００４６】本発明は、オーディオ、画像、又はビデオデータのための多くの異なるフォー
マットに適用することができる。デジタル画像とビデオの偽装の場合、人間の顔
や風景のような多くの自然画像に対するヒストグラムの分布は、グレイスケール
のレベルの広範囲に及ぶであろう。例えば、８ビット或いは２５６階調のグレイ
レベル画像は、画素の値が０から２５５までの間の画像を含む。図５は、典型的
な画像のヒストグラムを示している。偽装されるべきアルファベットと数字の組
合せによる文字コードと正確に適合させるためには、画像に中に広い範囲の画素
の値が存在することが望ましい。また、画像の異なる空間位置で、多くの画素が
同じ整数値を有することが望ましい。例えば、図５では、画像中に１０５という
値の画素は２５００個存在している。

【００４７】画像中に符号化された文の各アルファベット又は数字の文字に対して、該文字
と正確に一致する画像の１画素を見つけ出す処理が先ず実行される。一致する画
素が見つかると、該画素の空間位置のアドレスがキー要素の中に記憶される。し
かしながら、アルファベット又は数字の文字の値と同じ値を有する１個以上の画
素が存在する場合がある。このような場合が生じたとき、本符号化の方法は、最
初に見つかった画素を選択する。該画素のアドレスは、隠蔽されたアルファベッ
ト又は数字による文字列を複合するために後に使用されるキー要素の重要な部分
を構成することになる。表１は、アルファベットと数字の文字列の例である“Th
is is an Exmple”と、該文字列に相当する整数値を与える。

【００４８】

【表１】

【００４９】このように、“This is an Example”は、データ列［84 104 105 115 32 105
115 32 97 110 32 69 120 97 109 112 10 8 101］に相当する。

【００５０】図６Ａと６Ｂは、４×８の画素画像の画素値を表す２次元のデータ配列の例を
示している。要素(1,1),(1,2),...,(4,8)は該画像中の画素の空間的な位置のアドレスである。これらのアドレスは、アルファベット又は数字の文字の値が、探
索中に画素の値と一致したときに、キー要素として記憶される。例えば、符号化
の過程で、１番目のアルファベット又は数字の文字であり、その整数値が８４（
図６Ａの太字参照）である“T”は(3,1)と(2,8)に位置する画素の値と一致する。１番目の位置(3,1)のアドレスは、補完関係にある複合化過程で後に使用されるキー要素の中に記憶される。

【００５１】しかしながら、画像中の全ての画素の値を探索しても、特定のアルファベット
又は数字の文字の値が結果的に正確に一致しない場合がある。このような場合に
は、本発明は、文字の値を１だけ増減して補正された値に対して新たな探索を実
行する。そして、補正された値を含む画素のアドレスがキー要素として記憶され
る。例えば、文書列の１番目のアルファベット又は数字の文字が、整数値が８４
である“T”であったときに、画素値の探索処理により８４という値が見つからなかったときには、８３又は８５という値を探すための新たな探索処理が始まる
。これらの値は、アルファベット又は数字の文字のうちの、“S”と“U”にそれ
ぞれ相当する。

【００５２】ある例では、新たな探索が８３又は８５という値を持つ画素を見つけ出すとき
に、該探索は、先ず、画素が既に使用されているか否かを確認する。もし使用さ
れていて、他のアドレスで同じ画素値が提供されるときには、本符号化の方法は
、８３又は８５という値を有する別の画素を選択する。そのような画素が見つか
ったならば、その画素の値は文字の値である８４に書き換えられる。

【００５３】もし、文字の値を１だけ除いて補正された値が見つからなかったときは、文字
の値を２だけ増減して補正された値（本実施例では８２又は８６）を見つけ出す
第２の検索処理が開始される。そして、上述したように一致させて書き換えるス
テップが繰り返される。

【００５４】図６Ｂを参照し、図６Ａと同じ例のアルファベット又は数字の文字と画像の画
素値とを使用した場合、３番目と６番目のアルファベット又は数字の文字であっ
て１０５という値に相当する“i”に対応するものが該(4×8)の画像中に存在しないため、画像の探索後、正確に一致するものが発見されないこととなる。この
場合は、本符号化方法は、その値を増減した値を探索する。

【００５５】該方法は、オフピクセル（“off-pixel”）探索と上書きのステップを含んで、以下のように実行される。

【００５６】１．画像中の１０５（“i”）という文字の値を探索する。

【００５７】２．見つからなかった。

【００５８】３．値を増減して１０４又は１０６とする。

【００５９】４．１０６が見つからなかった。

【００６０】５．１０４という値を持つ２個の画素が見つかった（図６Ｂで太字で示す）。

【００６１】６．該画素が以前使用されたか否かを確認する。

【００６２】７．もし、該画素が使用されていたときは、２番目の画素の空間的な位置の座
標を記憶し、画像中の画素値を文字の値である１０５に上書きする。

【００６３】８．もし、画素が使用されていなかっときには、１番目の画素の空間的な位置
の座標を記憶し、画像中の画素値を文字の値である１０５に上書きする。

【００６４】多くの自然画像は、広い範囲に渡る画素値を含むため、ほとんど全てのアルフ
ァベット又は数字の記号の値を正確に一致させることができる。異なる自然画像
による多くの試験により、オフピクセル探索に要求される最大値は、一般的に、
＋／−３画素値であることが認識された。本発明を使用したデータ偽装の前後に
おける、同一の画像で予め形成された相関関係の分析は、２つの画像がしばしば
完全に同一であること示している。アルファベット又は数字の文字の値と正確に
一致する画素がなかった場合でも、画像におけるわずかに画素値が異なる画素値
の上書きは、画像の品質低下に対しては僅かな影響しか与えない。このような状
態で、２つの画像間の相関係数は、全ての実用的な場合に対して、実質的に１と
なる。

【００６５】文書列を構成するアルファベット又は数字の文字と一致する画素の空間的な位
置のアドレスから生成された固有のキーデータを使用する、補完関係にある複合
化の過程は比較的簡単である。該固有のキーデータは、空間的な位置のアドレス
であって、該アドレスにより隠蔽された文書列画像から取り出されるであろうも
のを提供する。

【００６６】該キーデータは、特定の画像と特定の文書列に対して固有のものである。もし
、該キーデータが他の画像に適用されたならば、取り出される文書列は単なる無
秩序な文字の羅列にすぎないであろう。

【００６７】デジタルオーディオの偽装においては、音楽や発声と関連したオーディオ標本
のダイナミックレンジは、デジタル静止画像やビデオ画像ほど広くはない。オー
ディオの整数値は、アルファベット又は数字の文字の値の範囲と若干異なる範囲
となるであろう。それゆえに、デジタルオーディオ信号の中にアルファベット又
は数字の文書列を偽装する処理に対しては、やや異なる対応が必要となる。

【００６８】本発明は、最初のオーディオ標本のダイナミックレンジの決定に対して、それ
に応じて適用可能な統計的な対処を含んでもよい。オーディオ標本の中間値（μ
）と標準偏差（σ）が決定され、オーディオ標本の下限を決定するために使用さ
れる。例えば、整数値６５が対応する“Ａ”に対するアルファベット又は数字の
文字コードを参照値として使用する場合には、アルファベットと数字のセットは
オーディオ標本のダイナミックレンジと一致するように順応してシフトされるで
あろう。このように順応した統計的な適用は、音楽や発声のデジタルオーディオ
標本へのアルファベット又は数字の文書列の埋め込み処理に対して、非常に強固
であることが証明された。順応した統計的な範囲のシフト処理過程を含む本方法
のステップは、望ましくは以下のとおりである。

【００６９】符号化処理１．アルファベット又は数字の参照文字（“Ａ”に相当する６５）の整数値を記
憶する。２．オーディオ標本の中間値と標準偏差とを決定する。３．オーディオ標本の範囲の下限を、例えば中間値から標準偏差を３回減算する
ことにより（＝μ−３σ）決定する。４．オーディオ標本の範囲の下限から参照する文字を減算することにより、デー
タシフトのオフセット値（“data shifting offset”）を得る。５．データシフトのオフセット値を書くアルファベット又は数字の文字に加算す
る。６．画像標本との関係において上述したように、探索、キー要素の生成、及び書
き換えのステップを実行する。７．キー要素から固有のキーデータを生成する。

【００７０】複合化処理８．固有のキーデータのキー要素の中でアドレスが付された位置に配置されたオ
ーデイオ標本の値を抽出する。９．アルファベット又は数字の文字の値を得るため、抽出された値からデータシ
フトのオフセット値を減算することにより、データシフトの手順を逆にする。

【００７１】図７は、本発明の一つの実施例によるデジタル符号化／複合化の処理の概要ブ
ロック図を示している。標本化されたデータ（１０）は、データ符号化手段（１
４）を介して、アルファベット又は数字の文字列（１２）で符号化される。符号
化されたデータ標本（１６）と空間位置のアドレスを含む固有のキーデータ（１
８）とが、データ符号化手段（１４）によって得られる。これらの二つの出力（
１６，１７）は、復号化手段（２０）で使用される。元のアルファベット又は数
字の文字列（１２）は、固有のキーデータ（１８）に含まれる位置アドレスを使
用することによって、符号化されたデータ標本（１６）から（１２Ａ）として取
り出される。符号化されたデータ標本（１６）は、複合化手段（２０）により、
変化することなく又は最小限の変化で残存する。

【００７２】デジタル偽装による文符号器の擬似コードが図８に示され、デジタル偽装によ
る文復号器の擬似コードが図９に示されている。符号化の過程で使用される空間
位置プログラムの擬似コードが図１０に示されている。これらの図において、“
ラベルが付されていない”（“unlabelled”）という用語は原データを参照する
ために使用され、“ラベルが付された”（“labelled”）という用語は符号化さ
れたデータを参照するために使用される。

【００７３】デジタル画像に文字ラベルを偽装するために本発明を使用する例が図１１に示
されている。８３個の文字を含む文書列“This example shows an alphanume ri
c text message camouflaging into the image of Lena.”がＬｅｎａの画像の中に偽装されている。相関係数は正確に１であり、これは、ラベルが付された画
像とラベルが付されていない画像との間に相違がないことを示している。さらに
、１２６個の単語と７８４個の文字を含む英文の１段落全体が同じＬｅｎａの画
像の中に隠蔽された例が図１２に示されており、本例においても相関係数は正確
に１である。

【００７４】デジタルデータの中にアルファベット又は数字の文字の文列を隠蔽する本発明
は、消費者部門における著作権保護の問題や商業又はサービス部門における安全
なメッセージの送信の問題の解決に対する多くの有用な適合性を有する。例えば
、データ偽装は、知的財産権の真の所有権製品の所有権を認証するために、デジ
タルスチルカメラやビデオカメラ、さらに、最近ではＶＣＤやＤＶＤプレーヤ等
の消費者の電気製品の中に組み込まれるであろう。他のデータ隠蔽の主な適用分
野は、衛星画像や音楽ＣＤ若しくはテープの不正コピーやダウンロードを防ぐこ
とである。

【００７５】商業部門においては、インターネットにおけるマルチメディアデータの著作権
保護のための厳重な監視が要求されている。これは、音楽、画像、ビデオの形式
による非常に多くの原データ（original data）が、真の所有者の同意を得ることなく、違法にダウンロードされて再配布されているからである。本発明は、広
告や他の操作におけるメッセージの安全な送信を提供するだけではなく、この問
題に対処するために使用される。同様に、警備や銀行等のサービス部門において
も、安全な送信のために、秘密の文書メッセージを原画像や原発声の中に偽装す
ることができる。

【００７６】このような優れた技術は、本発明の趣旨と範囲から離れることなく、種々の適
用や上述した実施例の変形を構成することが理解されるであろう。それゆえ、付
け加えられた請求項の範囲内で、ここで特に説明された以外の発明も実行できる
ことが理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】デジタルオーディオ信号を表す整数値を含む１次元のデータ配列。

【図２】オーディオ信号の例。

【図３】静止画像の例。

【図４】アスキー文字のセット。

【図５】デジタル画像における典型的なグレイスケールの分布。

【図６】グレイスケール画像の画素を表すデータ要素の４×８の２次元デー
タ配列。

【図７】デジタル偽装装置の概略的なブロック図。

【図８】デジタル偽装による文章の符号化処理の擬似コード。

【図９】デジタル偽装による文章の複合化処理の擬似コード。

【図１０】図８に示した複合化の過程で使用される空間配置プログラム。

【図１１】画像におけるアルファベットと文字を組み合わせた文字メッセー
ジのデジタル偽装処理の例。

【図１２】画像におけるアルファベットと文字を組み合わせた文字メッセー
ジのデジタル隠蔽処理の例。

【符号の説明】

１０…標本化データ、１２…アルファベット又は数字の文字列、１２Ａ…アル
ファベット又は数字の文字列、１４…データの符号化手段、１６…符号化された
データ標本、１６Ａ…符号化されたデータ標本、１８…固有のキーデータ、２０
…データの復号化手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人Ｓｕｉｔｅ 106，ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｒｅ，Ｂｌｏｃｋ１，16 ＮａｎｙａｎｇＤｒｉｖｅ，Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ 637722 (72)発明者エイチオーアンソニータンシェンシンガポール 639 798 ナンヤンアベニューブロックエス２スクールオブエレクトリカルアンドエレクトリックエンジニアリングナンヤンテクノロジカルユニバーシティＦターム(参考） 5B017 AA03 CA00 CA06 CA09 5C077 LL14 PP19 PP23 PQ12 5J104 AA14 PA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】以下のステップを有することを特徴とする隠蔽的な符号化方法。（Ａ）アドレスによるアクセスが可能な複数の第１のデータ要素を含む１次デ
ータを供給し、（Ｂ）複数の第２のデータ要素を含む２次データを供給し、そして、（Ｃ）各第２のデータ要素に対して、（Ｃ１）第２のデータ要素と一致する第１のデータ要素を探索し、そして（Ｃ２）第２のデータ要素の成分と一致するものが見つかったときに、適合する第１のデータ要素のアドレスを含むキー要素を生成する。
【請求項２】請求項１記載の隠蔽的な符号化方法において、第１のデータ要素と第２のデー
タ要素とは整数値で表され、ステップ（Ｃ）がさらに以下の処理を含むことを特
徴とする。第２のデータ要素の成分と一致するものが見つからなかったときは、（Ｃ３）第２のデータ要素の整数値を増減することによって補正された第２のデータ要素を生成し、（Ｃ４）補正された第２のデータ要素の整数値と一致する第１のデータ要素を探索し、（Ｃ５）補正された第２のデータ要素と一致するものが見つかったときに、一致する第１のデータ要素のアドレスを含むキー要素を生成し、そして、一致する第１のデータ要素の成分を補正された第２のデータ要素の基となった第２のデータ要素の整数値に置き換える。
【請求項３】請求項２記載の隠蔽的な符号化方法において、ステップ（Ｃ）がさらに以下の
処理を含むことを特徴とする。補正された第２のデータ要素の成分と一致するものが見つからなかったときに
、（Ｃ６）前記補正された第２のデータ要素を増減して新たな補正された第２のデータ要素を生成し、該新たな補正された第２のデータ要素に対して、ステップ（Ｃ４）と（Ｃ５）を繰り返す。
【請求項４】請求項１記載の隠蔽的な符号化方法において、ステップ（Ｃ）に先立つ以下の
処理を含むことを特徴とする。第１のデータ要素の成分の範囲を決定し、第２のデータ要素の成分の範囲を決定し、第１のデータ要素の範囲と第２のデータ要素の範囲とを比較し、第２のデータ要素の範囲が第１のデータ要素の範囲を超えたときは、第２
のデータ要素の範囲が実質的に第１のデータ要素の範囲内に入るように、第２の
データ要素の成分をシフトし、そして、ステップ（Ｃ）において、該シフトした第２のデータ要素を前記第２のデ
ータ要素として使用する。
【請求項５】請求項４記載の隠蔽的な符号化方法において、第１のデータ要素の範囲を決定
するステップが以下の処理を含むことを特徴とする。第１のデータ要素の中間値と標準偏差を算出し、そして、該中間値と該標準偏差とに基づいて第１のデータ要素の下限を決定する。
【請求項６】請求項４記載の隠蔽的な符号化方法において、第２のデータ要素の範囲を決定
するステップが以下の処理を含むことを特徴とする。参照値として、有効な第２のデータ要素の範囲に属する最小値を設定する
。
【請求項７】請求項６記載の隠蔽的な符号化手法において、比較を行うステップが、前記下
限から前記参照値を減算することによってオフセット値を算出する処理を含むこ
とを特徴とする。
【請求項８】請求項７記載の隠蔽的な符号化方法において、シフトを行うステップが、各第
２のデータ要素の成分に前記オフセット値を加算する処理を含むことを特徴とす
る。
【請求項９】請求項１記載の隠蔽的な符号化方法において、さらに、キー要素を記憶する処
理を含むことを特徴とする。
【請求項１０】請求項７記載の隠蔽的な符号化方法において、さらに、前記キー要素と共に前
記オフセット値を記憶する処理を含むことを特徴とする。
【請求項１１】請求項１記載の隠蔽的な符号化方法において、以下を含むことを特徴とする。ステップ（Ａ）は、各第１のデータ要素の成分のデジタル表現を供給する
処理を含み、ステップ（Ｂ）は、各第２のデータ要素の成分のデジタル表現を供給する
処理を含み、ステップ（Ｃ１）は、第１のデータ要素と第２のデータ要素のデジタル表
現値を比較する処理を含む。
【請求項１２】請求項１記載の隠蔽的な符号化方法において、２次データが文書列を含み、各
第２のデータ要素がアルファベット又は数字の文字を含むことを特徴とする。
【請求項１３】請求項１２記載の隠蔽的な符号化方法において、前記文書列が以下のうちの少
なくとも一つ以上を含むことを特徴とする。題名、作者、著作権者、使用料が支払われるべき団体、出版社の配布のための一般的な用語。
【請求項１４】請求項２記載の隠蔽的な符号化方法において、さらに、１次データ又はステッ
プ（Ｃ５）で生成された変更された１次データを記憶する処理を含むことを特徴
とする。
【請求項１５】請求項１記載の隠蔽的な符号化方法において、１次データが２次元配列に配列
された第１のデータ要素を含み、各第１のデータ要素が静止画像要素と連想され
た特性を定義することを特徴とする。
【請求項１６】請求項１５記載の隠蔽的な符号化方法において、第１のデータ要素がデジタル
化された静止画像を表すデータ列から得られることを特徴とする。
【請求項１７】請求項１６記載の隠蔽的な符号化方法において、前記デジタル化された静止画
像はデジタルスチルカメラから得られることを特徴とする。
【請求項１８】請求項１６記載の隠蔽的な符号化方法において、前記デジタル化された静止画
像はコンピュータゲーム又は他のソフトウェアから得られることを特徴とする。
【請求項１９】請求項１記載の隠蔽的な符号化方法において、１次データが３次元配列に配列
された第１のデータ要素を含み、各第１のデータ要素が動画ビデオ要素と連想さ
れた特性を定義することを特徴とする。
【請求項２０】請求項１９記載の隠蔽的な符号化方法において、第１のデータ要素がデジタル
化された動画ビデオを表すデータ列から得られることを特徴とする。
【請求項２１】請求項２０記載の隠蔽的な符号化方法において、前記デジタル化された動画ビ
デオはビデオコンパクトディスク（Video Compact Disc）プレーヤから得られる
ことを特徴とする。
【請求項２２】請求項２０記載の隠蔽的な符号化方法において、前記デジタル化された動画ビ
デオは、レーザーディスク（Laser Disk）プレーヤから得られることを特徴とす
る。
【請求項２３】請求項２０記載の隠蔽的な符号化方法において、前記デジタル化された動画ビ
デオは、コンピュータゲーム又は他のソフトウェアに含まれるデジタル化された
動画から得られることを特徴とする。
【請求項２４】請求項２０記載の隠蔽的な符号化方法において、前記デジタル化された動画ビ
デオは、デジタルバーサティルディスク（Didital Versatile Disk）プレーヤか
ら得られることを特徴とする。
【請求項２５】請求項１記載の隠蔽的な符号化方法において、１次データが１次元配列に配列
された第１のデータ要素を含み、各第１のデータ要素がデジタルオーディオ標本
と連想された特性を定義することを特徴とする。
【請求項２６】請求項２５記載の隠蔽的な符号化方法において、前記デジタルオーディオ標本
がデジタル化された音声又は音楽を表すデータ列から得られることを特徴とする
。
【請求項２７】請求項２５記載の隠蔽的な符号化方法において、前記デジタルオーディオ標本
がステレオ再生のためのデジタル化された２チャンネルの音声データを表す二つ
のデータ列から得られることを特徴とする。
【請求項２８】請求項２５記載の隠蔽的な符号化方法において、前記デジタル化された音声又
は音楽はコンパクトディスク（Compact Disc）プレーヤから得られることを特徴
とする。
【請求項２９】請求項２５記載の隠蔽的な符号化方法において、前記デジタル化された音声又
は音楽はデジタルオーディオテープ（Digital Audio Tape）プレーヤから得られ
ることを特徴とする。
【請求項３０】請求項２５記載の隠蔽的な符号化方法において、前記デジタル化された音声又
は音楽はレーザーディスク（Laser Disc）プレーヤから得られることを特徴とす
る。
【請求項３１】請求項２５記載の隠蔽的な符号化方法において、前記デジタル化された音声又
は音楽はビデオコンパクトディスク（Video Compact Disk）プレーヤから得られ
ることを特徴とする。
【請求項３２】請求項１記載の隠蔽的な符号化方法において、第１のデータ要素の個数が第２
のデータ要素の個数よりも多いことを特徴とする。
【請求項３３】請求項１記載の隠蔽的な符号化方法において、等しい成分を持つ複数の第２の
データ要素を異なるアドレスを持つ複数の第１のデータ要素と一致させることに
より、各第１のデータ要素のアドレスはキー要素を生成するために１回だけ使用
されることを特徴とする。
【請求項３４】複数の第２のデータ要素を含む２次データの隠蔽的な復号化方法であって、該
２次データは１次データと連想されたキー要素により符号化され、以下のステッ
プを含むことを特徴とする。（Ａ）アドレスによるアクセスが可能な複数の第１のデータ要素を含む前
記１次データを供給し、（Ｂ）それぞれが第１のデータ要素のアドレスを含む前記キー要素を供給
し、（Ｃ）各キー要素に対して、アドレスが付された第１のデータ要素の成分
を取り出すことにより、前記第２のデータ要素を生成する。
【請求項３５】請求項３４記載の隠蔽的な復号化方法において、第２のデータ要素の成分がオ
フセット値でシフトされ、さらに、以下を含むことを特徴とする。（Ｄ）前記オフセット値を供給し、（Ｅ）第２のデータ要素から該オフセット値を減算する。
【請求項３６】請求項３４記載の隠蔽的な復号化方法において、各第２のデータ要素がアルフ
ァベット又は数字の文字を含むことを特徴とする。
【請求項３７】以下を含むことを特徴とする隠蔽的な符号化のための装置。（Ａ）アドレスによるアクセスが可能な複数の第１のデータ要素を含む１
次データを供給する手段、（Ｂ）複数の第２のデータ要素を含む２次データを供給する手段、（Ｃ）各第２のデータ要素に対して、該第２のデータ要素の成分と一致す
る第１のデータ要素を探索する手段、（Ｄ）第２のデータ要素の成分と一致するものが見つかったときに、一致
した第１のデータ要素のアドレスを含むキー要素を生成する手段。
【請求項３８】請求項３７記載の隠蔽的な符号化のための装置において、第１のデータ要素と
第２のデータ要素とが整数値で表され、該装置は以下を含むことを特徴とする。（Ｅ）第２のデータ要素の成分と一致するものが見つからなかったときに
、第２のデータ要素の整数値を増減させることによって補正された第２のデータ
要素を生成する手段、（Ｆ）前記補正された第２のデータ要素の整数値と一致する第１のデータ
要素を探索する手段、（Ｇ）前記補正された第２のデータ要素と一致するものが見つかったとき
に、一致した第１のデータ要素のアドレスを含むキー要素を生成する手段、（Ｈ）前記補正された第２のデータ要素の基となった第２のデータ要素の
整数値で、一致した第１のデータ要素の成分を置き換える手段。
【請求項３９】請求項３７記載の隠蔽的な符号化のための装置において、さらに、前記補正さ
れた第２のデータ要素と一致するものがなかったときに、該補正された第２のデ
ータ要素を増減することによって新たな補正された第２のデータ要素を生成する
手段を備えたことを特徴とする。
【請求項４０】請求項３７記載の隠蔽的な符号化のための装置において、さらに、以下を含む
ことを特徴とする。第１のデータ要素の成分の範囲を決定する手段、第２のデータ要素の成分の範囲を決定する手段、第１のデータ要素の範囲と第２のデータ要素の範囲とを比較する手段、第２のデータ要素の範囲が第１のデータ要素の範囲を超えているときに、
第２のデータ要素の範囲が実質的に第１のデータ要素の範囲内に入るように、第
２のデータ要素の成分をシフトする手段、そして、シフトされた第２のデータ要素を第２のデータ要素として使用する手段。
【請求項４１】複数の第２データ要素を含む２次データの隠蔽的な復号化のための装置におい
て、該２次データは１次データと連想されたキー要素により符号化され、該装置
は以下を含むことを特徴とする。（Ａ）アドレスによるアクセスが可能な可能な複数の第１のデータ要素を
含む前記１次データを供給する手段、（Ｂ）各自が第１のデータ要素のアドレスを含む前記キー要素を供給する
手段と、（Ｃ）アドレスが付された第１のデータ要素の成分を取り出すことによっ
て、各キー要素に応じた第２データ要素を生成する手段。
【請求項４２】以下のステップを含むことを特徴とする暗号的な符号化方法。（Ａ）アドレスによるアクセスが可能な複数の第１のデータ要素を含む１
次データを供給し、（Ｂ）複数の第２のデータ要素を含む２次データを供給し、そして、（Ｃ）各第２のデータ要素に対して：（Ｃ１）第２のデータ要素の成分と一致する第１のデータ要素を探索し、（Ｃ２）第２のデータ要素の成分と一致するものが見つかったときに、その一致した第１のデータ要素のアドレスを含むキー要素を生成する。
【請求項４３】複数の第２のデータを含む２次データの暗号的な復号化方法において、該第２
のデータ要素は１次データと連想されたキー要素で符号化され、該方法は以下の
ステップを含むことを特徴とする。（Ａ）アドレスによるアクセスが可能な複数の第１のデータ要素を含む前
記１のデータを供給し、（Ｂ）各自が第１のデータ要素のアドレスを含む前記キー要素を供給し、
そして、（Ｃ）各キー要素に対して、アドレスが付された第１のデータ要素の成分
を取り出すことによって、１個の第２のデータ要素を生成する。
【請求項４４】暗号的な符号化のための装置であって、以下を備えたことを特徴とする。（Ａ）アドレスによるアクセスが可能な複数の第１のデータ要素を含む１
次データを供給する手段、（Ｂ）複数の第２のデータ要素を含む２次データを供給する手段、（Ｃ）各第２のデータ要素に対して、該第２のデータ要素の成分と一致す
る１個の第１データ要素を探索する手段、（Ｄ）第２のデータ要素の成分と一致するものが見つかったときに、該一
致した第１のデータ要素のアドレスを含むキー要素を生成する手段。
【請求項４５】複数の第２のデータ要素を含む２次データの暗号的な復号化のための装置にお
いて、該第２次データが１次データと連想されたキー要素により符号化され、該
装置が以下を含むことを特徴とする。（Ａ）アドレスによるアクセスが可能な複数の第１のデータ要素を含む前
記１次データを供給する手段、（Ｂ）それぞれが１個の第１のデータ要素のアドレスを含む前記キー要素
を供給する手段、（Ｃ）アドレスが付された第１のデータ要素の成分を取り出すことによっ
て、各キー要素に応じた１個の第２のデータ要素を生成する手段。