JP2006279908A

JP2006279908A - 動画像電子透かし埋込抽出装置及び方法

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Publication number: JP2006279908A
Application number: JP2005125632A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sato; 敬佐藤; Katsunori Yamaoka; 克式山岡; Tetsutaro Uehara; 哲太郎上原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】動画像のビデオ信号のキャプチャリングでは、フレームの同期ずれによりフレームの重複や欠落などが生じるという問題がある。これは、エンコーダーが入力動画像の各フレームに対して正確に１対１でキャプチャリングすることができないためである。従来の動画像の電子透かし技術ではこの課題について十分考慮されていない。
【解決手段】時系列に処理されるコンテンツに対して所定の透かし情報を埋め込む電子透かし埋込装置において、動画像がその価値を有するためには一定数以上のフレームが必要であるということを考慮し、透かし情報から各フレームに対応する符号を生成して透かし情報の符号を各フレームに埋め込み、透かし情報の符号が埋め込まれた動画像から一定数以上の符号を抽出して透かし情報を復元する。これにより、フレームデータの一部消失、破壊、編集などの攻撃に対する耐性を有することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は動画像の著作権保護における電子透かし埋込抽出技術に関する。

従来の動画像の電子透かし技術には、動画像を時間的に連続した静止画像の集まりであると捉えて、同一の透かしを複数のフレームに埋め込むものがある（例えば、特許文献１参照）。この方法には、複数のフレームに同じ透かしを埋め込むため検出確率が向上するという利点があるが、同一の透かしを用いているのでフレーム間の相関を利用した攻撃により透かし情報が取り出せるという問題がある。

また、動画像の動きベクトルに透かし情報を埋め込むものもある（例えば、非特許文献１参照）。動画像固有の情報である動きベクトルに透かしを埋め込む手法では、時間軸方向のダウンサンプリングやフレーム削除などの攻撃や再符号化により、透かしの効力が消えてしまうという問題がある。

一方、フレーム間引きに対する耐性を持たせるために、フレームへの埋め込みにおいて複数の埋め込みパターンを持たせる動画像電子透かし装置が提案されている（例えば、特許文献２）。この装置では、フレーム間引きがあってもパターンの検出によって透かしを抽出することができる。
特許３４９０３３２「動画像電子透かしシステム」特開２００１−１１１９７３「動画像電子透かし装置」角野英之、稲葉宏幸、笠原正雄著、「改ざんを考慮した動画像の電子透かしに関する二、三の考察」、映像情報メディア学会誌第５４巻第４号ｐｐ．５９３−６００（２０００）

動画像の各フレームに透かしをリアルタイムで埋め込み、エンコーダーに入力して配信を行おうとすると、入力動画像の各フレームに対してエンコーダーが正確に一対一でキャプチャリングすることができず、この段階で入力動画像１フレームに対して、重複や欠落などが発生する。従来の動画像の電子透かし技術ではこの問題について十分配慮されていない。

本発明は、前記の従来の動画像に関する電子透かし技術の問題点を解決しようとするものであり、任意の形式の動画像を対象にして、時間軸方向に関するフレーム消失や重複に対して耐性を有する動画像電子透かし埋込抽出装置及び方法を提供するものである。

そして、本発明は上記目的を達成するために、第１の発明では、時系列に処理される所定のコンテンツに対して所定の埋め込み方式に基づいて所定の透かし情報を埋め込む電子透かし埋込装置において、前記コンテンツからコンテンツ識別子を読み出すコンテンツ識別子取得手段と、前記透かし情報と前記埋め込み方式から透かし情報符号を生成する透かし情報符号生成手段と、前記コンテンツ識別子と前記透かし情報符号から透かし埋込コンテンツを生成する透かし埋め込み実行手段とを備え、コンテンツに埋め込まれる透かし情報符号はコンテンツ毎に異なることを特徴とする。

さらに、第２の発明では、請求項１の電子透かし埋込装置で透かし情報を埋め込まれた複数のコンテンツを時系列的に処理して透かし情報を抽出する電子透かし抽出装置において、前記透かし埋込コンテンツからコンテンツ識別子を読み出すコンテンツ識別子取得手段と、所定の閾値数以上のコンテンツ識別子から透かし情報を抽出する透かし抽出手段とを備えることを特徴とする。

そして、上記に記載の電子透かし埋込装置又は電子透かし抽出装置をコンピュータに実現させるためのプログラムも、本発明である。

前記第１、第２の発明によれば、時間軸方向におけるフレームの重複・消失などの攻撃が行われても、動画像がその価値を有するためには一定数以上のフレームが必要であるということから、透かしが埋め込まれた動画像からは一定数以上の前記透かし情報の符号が抽出されるため、透かし情報を復元することができる。

以上に述べたように、本発明によれば、時間軸方向に関するフレームの重複・消失・読み飛ばしなどが行われても、透かし情報が埋め込まれた複数の透かし情報の符号から透かし情報の抽出処理を行うことにより埋め込まれた透かし情報を抽出することが可能となる。

また、本発明では、透かし埋め込みには静止画像の電子透かしの手法を各フレームに適用することにより、任意の動画像の形式を対象とすることが可能である。

以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明を実現する電子透かし埋込装置を示す図である。この電子透かし埋込装置１０は、動画像読込部１１、画像情報分離部１２、透かし情報符号化部１３、透かし埋込部１４と動画像符号化部１５から構成される。

動画像読込部１１は、透かし情報を埋め込む対象である動画像３０を読み込む。

画像情報分離部１２は、動画像読込部１１で読み込んだ動画像３０を解析して、単位データ識別子９１と単位データ９２と形式データ９３に分離する。このとき、動画像に対する単位データ識別子が既に存在する場合には、単位データ識別子９１を外部から入力して取得する。また、単位データ識別子９１を分離できない場合には、画像情報分離部が単位データ識別子を付与する。

ここで単位データ識別子としては、例えば、動画像３０のフレーム番号が利用できる。

透かしの埋め込みに用いられる動画像３０は、例えば図２に示すようなものである。図２では、時系列的に処理される単位データＦ１〜Ｆ３０を示している。

透かし情報符号化部１３は、画像情報分離部１２から得られた単位データ識別子９１と透かし情報４０と符号化方式指定７１に基づいて、透かし情報符号９４を取得する。

符号化方式指定としては、例えば公知の秘密分散技術を用いることができる。秘密分散技術により、各単位データに対応する相異なる透かし情報符号を決定できる。この場合、透かし情報符号９４は図４に示すようなものである。

透かし埋込部１４は、画像情報分離部１２から得られた単位データ９２と透かし情報符号化部１３から得られた透かし情報符号９４と埋込方式指定７２に基づいて透かし情報の埋込処理を行う。

埋込方式指定７２は、すかし情報符号を埋め込む手法と埋め込み位置を示す情報を指定するものである。例えば、埋め込み手法としては既存の静止画像に対する電子透かし手法を用いることができる。

動画像符号化部１５は、画像情報分離部１２から取得した画像形式情報９３と透かし埋込部１４から出力された情報に基づいて所定の形式の動画像に符号化を行う。

したがって、電子透かし埋め込み装置１０に動画像３０を入力すると、透かし埋込処理が行われ、透かし埋込画像５０が出力される。

図３は、本発明を実現する電子透かし検出装置を示す図である。この電子透かし検出装置２０は、動画像読込部２１、透かし情報符号抽出部２２、透かし情報抽出部２３から構成される。

動画像読込部２１は、透かし情報が埋め込まれた動画像５０を読み込む。

透かし情報符号抽出部２２は、抽出方式指定７６に基づいて、動画像読込部２１で読み込んだ透かし埋め込み動画像５０を解析して、透かし情報符号９４を取得する。

抽出方式指定７６は、透かし情報符号を抽出する手法と抽出位置を示す情報を指定する。前記埋込方式指定７２で指定された電子透かしの埋込方式に対応する抽出方式を指定するのが好適である。

透かし情報抽出部２３は、符号化方式指定７７に基づいて、透かし情報符号抽出部２２から得られた透かし情報符号９４から透かし情報４０を抽出する。符号化方式指定７７は図１の符号化方式７１と同じものを用いるのが好適である。

したがって、電子透かし検出装置２０に透かし埋込動画像５０を入力すると、透かし抽出処理が行われ、透かし情報４０が出力される。

図５は本実施の形態における電子透かし埋込方法を示すフローチャートである。まず、動画像読込部１１は、動画像３０を読み込む（ステップＳ１０）。動画像３０を解析して単位データ識別子９１を取得し、透かし情報符号化部１３は単位データ識別子９１と透かし情報４０と符号化方式指定に基づいて透かし情報符号化を行い、透かし情報符号９４を生成する（ステップＳ１２）。

続いて、透かし埋込部１４は、透かし情報符号化部１３が出力する透かし情報符号９４と単位データ９２に基づいて透かし埋込処理を行う（ステップＳ１４）。透かし情報符号に基づいて透かし埋込処理を行うことに成功したならば終了する。透かし埋込処理に失敗した場合に、別の単位データに変更して透かし埋め込み処理を行う。指定回数内での埋め込み処理ができない場合には、「透かし埋込エラー」とする。

図６は本実施の形態における電子透かし抽出処理を示すフローチャートである。まず、動画像読込部２１は、透かし埋込動画像５０を読み込む（ステップＳ２０）。次に、透かし情報符号抽出部２２は、抽出方式指定７６に基づいて、動画像読込部２１で読み込んだ透かし埋め込み動画像５０を解析して、透かし情報符号９４を取得する。（ステップＳ２２）。

続いて、透かし情報抽出部２３は、符号化方式指定７１に基づいて透かし情報抽出処理を行う（ステップＳ２４）。透かし抽出処理を行うことに成功したならば終了する。透かし抽出処理に失敗した場合に、別の透かし情報符号の群を対象に変更して透かし抽出処理を行う。指定回数内での抽出処理ができない場合には、「透かし抽出エラー」とする。

透かし情報の検出においては、入力として利用者識別子のデータベースを与えることにより、検出の出力として該当する利用者を表示させることも可能である。

図７は、透かし情報埋込の第１の実施形態である配布者の著作権の表示の例を示す図である。

まず、透かし情報を埋め込む対象である動画像Ｃ１を読み込む。次に動画像Ｃ１を各フレームの映像（Ｐ１，・・・，Ｐｎ）に分割する。最後に、配布者の識別番号から生成される透かし情報に基づき、各映像（Ｐ１，・・・，Ｐｎ）に対する透かし情報を計算して、透かし埋込処理を行い、再符号化により埋込動画像Ｃ２を取得する。

なお、本実施例においては、連続したフレームに対する埋め込み処理を行った例を示したが、連続する必要性はとくになく、所定の範囲内であれば同様の効果を得ることができる。

図８は、透かし情報埋込の第２の実施形態である受信者識別子の埋込の例を示す図であり、配信者がユーザＸとユーザＹに同一の動画像を配信する場合の例である。

受信者の識別は、透かし情報をユーザ毎に割り当てる代わりに、透かし情報の埋込位置をユーザに応じて選択することにより実現する。ここで、ユーザＸとユーザＹは１箇所以上で埋め込み位置が同一となるように埋め込み位置の割り当てを行う。図８は、ユーザＸとユーザＹの受信者識別子に対応する埋め込み位置の例を示している。この例では、ユーザＸの受信者識別子に対応する埋め込み位置は、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、ユーザＹの受信者識別子に対応する埋め込み位置はＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４であり、そのうち、Ｘ１とＹ１が同一位置を示している。

同一の映像に異なる受信者識別子を埋め込んで配信するとき、ユーザＸとユーザＹは互いに画像を比較するという結託行為により、受信者識別子に対応する埋め込み位置の一部を知ることができる。しかし、共通で埋め込む位置を設けることにより、二者が結託を行っても位置Ｘ１のように埋込を検出できない部分を残すことができる。したがって、位置Ｘ１に受信者識別子が埋め込んでいるような画像が見つかった場合には、ユーザＸとユーザＹの少なくとも一方が海賊行為をしたと判定できる。

前記の説明では、二者を例に説明したが三者以上でも埋め込み位置をうまく制御することは可能である。また、埋め込み箇所は４箇所に限定されることはなく、２個以上で共通部分が生じるように割り当てればよい。

本発明を実現する電子透かし埋め込み装置の構成例を示す図である。本実施の形態における動画像の例を示す図である。本発明を実現する電子透かし検出装置の構成例を示す図である。本実施の形態における透かし情報符号の例を示す図である。本実施の形態における電子透かし埋込処理を示すフローチャートである。本実施の形態における電子透かし検出処理を示すフローチャートである。本実施の形態における配信者識別子の埋込の例を示す図である。本実施の形態における受信者識別子の埋込の例を示す図である。

符号の説明

１０電子透かし埋め込み装置
１１動画像読込部
１２画像情報分離部
１３透かし情報符号化部
１４透かし埋込部
１５動画像符号化部
２０電子透かし検出装置
２１動画像読込部
２２透かし情報符号抽出部
２３透かし情報抽出部
２４透かし情報判定部
３０動画像ファイル
４０透かし情報
５０透かし埋込動画像
７１符号化方式指定
７２埋込方式指定
７６抽出方式指定
７７符号化方式指定
９１単位データ識別子
９２画像情報
９３形式情報
９４透かし情報符号

Claims

時系列に処理される所定のコンテンツに対して所定の埋め込み方式に基づいて所定の透かし情報を埋め込む電子透かし埋込装置において、前記コンテンツからコンテンツ識別子を読み出すコンテンツ識別子取得手段と、前記透かし情報と前記埋め込み方式から透かし情報符号を生成する透かし情報符号生成手段と、前記コンテンツ識別子と前記透かし情報符号から透かし埋込コンテンツを生成する透かし埋め込み実行手段とを備え、コンテンツに埋め込まれる透かし情報符号はコンテンツ毎に異なることを特徴とする電子透かし埋込装置。
請求項１の電子透かし埋込装置において、前記コンテンツは動画像を構成する単位データであり、各単位データの透かし情報符号には、透かし情報とコンテンツ識別子に基づいた透かし情報の符号が含まれていることを特徴とする電子透かし埋込装置。
時系列に処理される所定のコンテンツに対して所定の埋め込み方式に基づいて所定の透かし情報を埋め込む電子透かし埋込方法において、前記コンテンツからコンテンツ識別子を読み出すコンテンツ識別子取得過程と、前記透かし情報と前記埋め込み方式から透かし情報符号を生成する透かし情報符号生成過程と、前記コンテンツ識別子と前記透かし情報符号から透かし埋込コンテンツを生成する透かし埋め込み実行過程とを備え、コンテンツに埋め込まれる透かし情報符号はコンテンツ毎に異なることを特徴とする電子透かし埋込方法。
請求項２の電子透かし埋込方法において、前記コンテンツは動画像を構成する単位データであり、各単位データの透かし情報符号には、透かし情報とコンテンツ識別子に基づいた透かし情報の符号が含まれていることを特徴とする電子透かし埋込方法。
請求項１の電子透かし埋込装置で透かし情報を埋め込まれた複数のコンテンツを時系列的に処理して透かし情報を抽出する電子透かし抽出装置において、前記透かし埋込コンテンツからコンテンツ識別子を読み出すコンテンツ識別子取得手段と、所定の閾値数以上のコンテンツ識別子から透かし情報を抽出する透かし抽出手段とを備えることを特徴とする電子透かし抽出装置。
請求項２の電子透かし埋込方法で透かし情報を埋め込まれた複数のコンテンツを時系列的に処理して透かし情報を抽出する電子透かし抽出方法において、前記透かし埋込コンテンツからコンテンツ識別子を読み出すコンテンツ識別子取得過程と、所定の閾値数以上のコンテンツ識別子から透かし情報を抽出する透かし抽出過程とを備えることを特徴とする電子透かし抽出方法。
請求項３若しくは４若しくは６のいずれか１項に記載された電子透かし埋込方法又は電子透かし抽出方法をコンピュータで実現させるためのプログラム。