JP3534577B2 - 情報多重化方法、情報抽出方法及びそれらの装置 - Google Patents
情報多重化方法、情報抽出方法及びそれらの装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル動画像な
どに対して別の情報を情報多重化する際に、人間の知覚
に感知されないように情報多重化を行う方法、この動画
像に多重化された情報を抽出する方法およびそれらの装
置に関するものである。
どに対して別の情報を情報多重化する際に、人間の知覚
に感知されないように情報多重化を行う方法、この動画
像に多重化された情報を抽出する方法およびそれらの装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】今日、デジタル動画像などに対して、人
間の知覚に感知されないように別の情報を多重化する技
術は、デジタル著作物に対して著作権情報や利用ユーザ
ＩＤなどを情報コンテンツに秘密裏に多重化することに
よる、デジタル情報コンテンツの著作権保護および不正
複製抑止システムに用いられている。
間の知覚に感知されないように別の情報を多重化する技
術は、デジタル著作物に対して著作権情報や利用ユーザ
ＩＤなどを情報コンテンツに秘密裏に多重化することに
よる、デジタル情報コンテンツの著作権保護および不正
複製抑止システムに用いられている。
【０００３】しかしながら、従来の技術では、動画像の
ビットレートを落すなどの圧縮処理や、画像のフォーマ
ットの変更により、簡単に多重化されている情報が消え
てしまうという問題、また、リアルタイムに処理をする
のが難しいといった問題があった。
ビットレートを落すなどの圧縮処理や、画像のフォーマ
ットの変更により、簡単に多重化されている情報が消え
てしまうという問題、また、リアルタイムに処理をする
のが難しいといった問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来の人間に知覚されない情報多重化技術が抱えている
問題である、情報を多重化した画像の品質を向上させつ
つ、かつ、圧縮処理や画像編集処理にも多重化情報が耐
え得て、さらに高速に情報多重化を可能とする処理方法
および装置を実現することである。
従来の人間に知覚されない情報多重化技術が抱えている
問題である、情報を多重化した画像の品質を向上させつ
つ、かつ、圧縮処理や画像編集処理にも多重化情報が耐
え得て、さらに高速に情報多重化を可能とする処理方法
および装置を実現することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、デジタル画像内に別の副情報を多重化す
る際に、該画像を複数のブロック画像に分割し、各ブロ
ック画像毎にダウンサンプルし、周波数領域への変換を
行い、その周波数成分の値を副情報で変更し、逆周波数
変換を行い、アップサンプリし、画像再構成を行うこと
を基本とする。
に、本発明は、デジタル画像内に別の副情報を多重化す
る際に、該画像を複数のブロック画像に分割し、各ブロ
ック画像毎にダウンサンプルし、周波数領域への変換を
行い、その周波数成分の値を副情報で変更し、逆周波数
変換を行い、アップサンプリし、画像再構成を行うこと
を基本とする。
【０００６】具体的には、分割された各ブロック画像毎
に、その複数画素単位にその平均値を抽出し てダウンサ
ンプル画像を生成すると共に、該ダウンサンプル画像を
元のブロック画像サイズに拡大した画像と原ブロック画
像との差分画素値を計算し、各ダウンサンプル画像を、
それぞれ周波数領域へ変換し、その周波数成分を多重化
すべき副情報に応じて変更し、逆変換して、情報多重化
済みダウンサンプル画像を得、該情報多重化済みダウン
サンプル画像を元のブロック画像サイズにアップサンプ
ルし、差分画素値を用いて補間して情報多重化済みブロ
ック画像を得、各情報多重化済みブロック画像を再構成
して情報多重化済みデジタル画像を得ることを特徴とす
る。
に、その複数画素単位にその平均値を抽出し てダウンサ
ンプル画像を生成すると共に、該ダウンサンプル画像を
元のブロック画像サイズに拡大した画像と原ブロック画
像との差分画素値を計算し、各ダウンサンプル画像を、
それぞれ周波数領域へ変換し、その周波数成分を多重化
すべき副情報に応じて変更し、逆変換して、情報多重化
済みダウンサンプル画像を得、該情報多重化済みダウン
サンプル画像を元のブロック画像サイズにアップサンプ
ルし、差分画素値を用いて補間して情報多重化済みブロ
ック画像を得、各情報多重化済みブロック画像を再構成
して情報多重化済みデジタル画像を得ることを特徴とす
る。
【０００７】情報抽出側では、上記のようにして情報多
重化済みのデジタル画像から別の副情報を抽出する際
に、該画像を複数のブロックに細分化し、各ブロック画
像毎にダウンサンプリし、周波数領域への変換を行い、
その周波数成分の値を計算することにより副情報を抽出
する。
重化済みのデジタル画像から別の副情報を抽出する際
に、該画像を複数のブロックに細分化し、各ブロック画
像毎にダウンサンプリし、周波数領域への変換を行い、
その周波数成分の値を計算することにより副情報を抽出
する。
【０００８】本発明を著作権保護システムなどに用いる
ことで、従来の方式よりデジタル情報コンテンツの品質
を向上させ、かつ、著作権保護対策の強化という、困難
な課題であったトレードオフの関係にある被多重化情報
の品質と多重化情報の存続率のボーダラインのボトムア
ップを図ることが可能となる。すなわち、近年用いられ
ている画像圧縮技術による量子化の影響の受けにくいよ
う情報多重化を行なうことができ、また、情報圧縮に用
いられるブロックサイズより大きなブロックサイズで周
波数変換し情報多重化を行なうことに相当し、画像編集
に対する耐性を確保することができる。さらに、ダウン
サンプルした画像に対する多重化処理を行なっているた
め、通常より処理が高速である。
ことで、従来の方式よりデジタル情報コンテンツの品質
を向上させ、かつ、著作権保護対策の強化という、困難
な課題であったトレードオフの関係にある被多重化情報
の品質と多重化情報の存続率のボーダラインのボトムア
ップを図ることが可能となる。すなわち、近年用いられ
ている画像圧縮技術による量子化の影響の受けにくいよ
う情報多重化を行なうことができ、また、情報圧縮に用
いられるブロックサイズより大きなブロックサイズで周
波数変換し情報多重化を行なうことに相当し、画像編集
に対する耐性を確保することができる。さらに、ダウン
サンプルした画像に対する多重化処理を行なっているた
め、通常より処理が高速である。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面を参
照して説明する。最初に画像への情報多重化処理につい
て述べる。図１は、本発明による一実施例の情報多重化
装置１の入出力関係の概略図である。情報多重化装置１
は、デジタル動画像などの原画像（主情報）２と情報埋
め込みパラメタ３を入力として、情報多重化済み画像４
を出力する。情報埋込みパラメタ３は乱数の初期値、周
波数量子化幅および多重化すべき情報（副情報）からな
る。
照して説明する。最初に画像への情報多重化処理につい
て述べる。図１は、本発明による一実施例の情報多重化
装置１の入出力関係の概略図である。情報多重化装置１
は、デジタル動画像などの原画像（主情報）２と情報埋
め込みパラメタ３を入力として、情報多重化済み画像４
を出力する。情報埋込みパラメタ３は乱数の初期値、周
波数量子化幅および多重化すべき情報（副情報）からな
る。
【００１０】図２は、情報多重化装置１の一実施例の全
体構成図を示している。本情報多重化装置１は、画像分
解処理部５とダウンサンプラ６と周波数変換処理部７と
情報多重化処理部８と逆周波数変換処理部９とアップサ
ンプラ１０と画像再構成処理部１１からなる。以下、各
処理部５〜１１について順次説明する。
体構成図を示している。本情報多重化装置１は、画像分
解処理部５とダウンサンプラ６と周波数変換処理部７と
情報多重化処理部８と逆周波数変換処理部９とアップサ
ンプラ１０と画像再構成処理部１１からなる。以下、各
処理部５〜１１について順次説明する。
【００１１】〈画像分解処理部５〉
図３は画像分解処理部５の概念図である。画像分解処理
部５は、原画像２のそれぞれのフレームをＮ×Ｍサイズ
のブロック画像１２に分解し、順次、ダウンサンプラ６
へ送る。
部５は、原画像２のそれぞれのフレームをＮ×Ｍサイズ
のブロック画像１２に分解し、順次、ダウンサンプラ６
へ送る。
【００１２】〈ダウンサンプラ６〉
図４はダウンサンプラ６の処理の概念図である。ダウン
サンプラ６は、Ｎ×Ｍサイズのブロック画像１２を複数
領域ごとにその平均値を抽出して、ｎ×ｍサイズにダウ
ンサンプルし、このダウンサンプルしたｎ×ｍサイズ
（例えば、図４に示すようにｎ＝Ｎ／２，ｍ＝Ｍ／２に
することにより、解像度が半分の画像となる）の画像
（ダウンサンプル画像）１３と差分画素値１４に情報を
分離し、ダウンサンプル画像１３は周波数変換処理部７
へ、差分画素値１４はアップサンプラ１０へ送る。ここ
で、差分画素値１４とは、入力ブロック画像１２とｎ×
ｍサイズのダウンサンプル画像１３をＮ×Ｍサイズに拡
大した画像とのＮ×Ｍサイズの差分画像である。
サンプラ６は、Ｎ×Ｍサイズのブロック画像１２を複数
領域ごとにその平均値を抽出して、ｎ×ｍサイズにダウ
ンサンプルし、このダウンサンプルしたｎ×ｍサイズ
（例えば、図４に示すようにｎ＝Ｎ／２，ｍ＝Ｍ／２に
することにより、解像度が半分の画像となる）の画像
（ダウンサンプル画像）１３と差分画素値１４に情報を
分離し、ダウンサンプル画像１３は周波数変換処理部７
へ、差分画素値１４はアップサンプラ１０へ送る。ここ
で、差分画素値１４とは、入力ブロック画像１２とｎ×
ｍサイズのダウンサンプル画像１３をＮ×Ｍサイズに拡
大した画像とのＮ×Ｍサイズの差分画像である。
【００１３】〈周波数変換処理部７〉
図５は周波数変換処理部７の概念図である。周波数変換
処理部７は、ｎ×ｍサイズのダウンサンプル画像１３を
ｎ×ｍ周波数変換（例えば、離散コサイン変換や離散フ
ーリエ変換など）し、ｎ×ｍサイズのダウンサンプル周
波数成分行列１５を出力する。
処理部７は、ｎ×ｍサイズのダウンサンプル画像１３を
ｎ×ｍ周波数変換（例えば、離散コサイン変換や離散フ
ーリエ変換など）し、ｎ×ｍサイズのダウンサンプル周
波数成分行列１５を出力する。
【００１４】〈情報多重化処理部８〉
図６は、情報多重化処理部８の構成図である。情報多重
化処理部８は、情報埋込みパラメタ３とダウンサンプル
周波数成分行列１５を入力とし、情報多重化済みダウン
サンプル周波数成分行列１６を出力して逆周波数変処理
部９へ送る。以下、この情報多重化処理部８の動作を詳
述する。
化処理部８は、情報埋込みパラメタ３とダウンサンプル
周波数成分行列１５を入力とし、情報多重化済みダウン
サンプル周波数成分行列１６を出力して逆周波数変処理
部９へ送る。以下、この情報多重化処理部８の動作を詳
述する。
【００１５】情報埋込みパラメタ３は入力パラメタ分解
処理部１７へ、ダウンサンプル周波数成分行列１５は周
波数成分変更処理部１８へ送られる。
処理部１７へ、ダウンサンプル周波数成分行列１５は周
波数成分変更処理部１８へ送られる。
【００１６】入力パラメタ分解処理部１７は、情報埋込
みパラメタ３を周波数成分量子化幅１９、乱数の初期値
２０、副情報２１に分解する。周波数成分量子化幅１９
は周波数成分変更処理部１８へ、乱数の初期値２０は乱
数生成処理部２２へ、副情報２１は副情報バッファ２３
へ、それぞれ送られる。
みパラメタ３を周波数成分量子化幅１９、乱数の初期値
２０、副情報２１に分解する。周波数成分量子化幅１９
は周波数成分変更処理部１８へ、乱数の初期値２０は乱
数生成処理部２２へ、副情報２１は副情報バッファ２３
へ、それぞれ送られる。
【００１７】乱数生成処理部２２は、乱数の初期値２０
を読み込み、それをもとに各１ビット情報多重化の処理
毎に順次、乱数２４を生成し、周波数成分変更処理部１
８に送る。ここで、乱数生成処理部２２は、画像のサイ
ズと比べて十分大きな周期で乱数を発生するものとす
る。
を読み込み、それをもとに各１ビット情報多重化の処理
毎に順次、乱数２４を生成し、周波数成分変更処理部１
８に送る。ここで、乱数生成処理部２２は、画像のサイ
ズと比べて十分大きな周期で乱数を発生するものとす
る。
【００１８】副情報バッファ２３は、図７に示すよう
に、副情報２１を内部バッファに蓄えて、読み出しへッ
ダにより情報を１ビットずつ読み出して、各１ビット情
報多重化の処理毎に順次、１ビット副情報２５を周波数
成分変更処理部１８に送る。
に、副情報２１を内部バッファに蓄えて、読み出しへッ
ダにより情報を１ビットずつ読み出して、各１ビット情
報多重化の処理毎に順次、１ビット副情報２５を周波数
成分変更処理部１８に送る。
【００１９】ここで、副情報バッファ２３内の情報読み
出し／書き込みへッダ制御方法には、各１ビット情報多
重化・抽出処理毎に動かす方法や、各ブロック画像への
情報多重化・抽出処理毎に動かす方法など、種々の方法
が考えられるが、これは情報多重化・抽出装置の実装方
式による。なお、副情報バッファ２３の情報読み出し／
書き込みを行なうへッダの制御方法は、本情報多重化装
置および後述の情報抽出装置において、同じ方法で実装
する必要がある。
出し／書き込みへッダ制御方法には、各１ビット情報多
重化・抽出処理毎に動かす方法や、各ブロック画像への
情報多重化・抽出処理毎に動かす方法など、種々の方法
が考えられるが、これは情報多重化・抽出装置の実装方
式による。なお、副情報バッファ２３の情報読み出し／
書き込みを行なうへッダの制御方法は、本情報多重化装
置および後述の情報抽出装置において、同じ方法で実装
する必要がある。
【００２０】図８は、周波数成分変更処理部１８の概略
構成および処理の概念図を示したものである。ダウンサ
ンプル周波数成分行列１５は、周波数成分行列バッファ
２６に格納される。入力された乱数２４は、周波数成分
選択処理部２７に送られる。周波数成分選択処理部２７
は、乱数２４により、周波数成分行列バッファ２６内の
ダウンサンプル周波数成分行列のひとつの成分を１対１
写像により選定する。
構成および処理の概念図を示したものである。ダウンサ
ンプル周波数成分行列１５は、周波数成分行列バッファ
２６に格納される。入力された乱数２４は、周波数成分
選択処理部２７に送られる。周波数成分選択処理部２７
は、乱数２４により、周波数成分行列バッファ２６内の
ダウンサンプル周波数成分行列のひとつの成分を１対１
写像により選定する。
【００２１】周波数成分変更処理部１８は、周波数成分
選択処理部２７で選択された成分を量子化することによ
り、入力された１ビット副情報２５を情報多重化する。
情報多重化処理は、ひとつのブロック周波数成分行列に
対して、Ｔ回（Ｔは各ブロック画像に多重化される情報
の数（１以上）であり、情報抽出装置も同じ方法により
実装する必要がある）行なわれ、そのすべてが終了した
後、情報多重化済みダウンサンプル周波数成分行列１６
を出力する。
選択処理部２７で選択された成分を量子化することによ
り、入力された１ビット副情報２５を情報多重化する。
情報多重化処理は、ひとつのブロック周波数成分行列に
対して、Ｔ回（Ｔは各ブロック画像に多重化される情報
の数（１以上）であり、情報抽出装置も同じ方法により
実装する必要がある）行なわれ、そのすべてが終了した
後、情報多重化済みダウンサンプル周波数成分行列１６
を出力する。
【００２２】以下に、入力動画像２のｉ番目のフレーム
のｕ番目のブロック画像におけるｊ（１≦ｊ≦Ｔ）番目
のビット情報多重化処理について具体的に説明する。た
だし、周波数成分量子化幅１９をrangeとし、多重化す
る副情報２１をｂ0ｂ1・・・ｂk-1（多重化情報のビッ
ト長：ｋ，ｂj∈｛０，１｝，０≦ｊ≦ｋ−１）とす
る。
のｕ番目のブロック画像におけるｊ（１≦ｊ≦Ｔ）番目
のビット情報多重化処理について具体的に説明する。た
だし、周波数成分量子化幅１９をrangeとし、多重化す
る副情報２１をｂ0ｂ1・・・ｂk-1（多重化情報のビッ
ト長：ｋ，ｂj∈｛０，１｝，０≦ｊ≦ｋ−１）とす
る。
【００２３】周波数成分変更処理部１８では、周波数成
分選択処理部２７により選択された周波数成分ｃi,u,j
の値を、以下のように変更することにより、１ビット副
情報２５を多重化する。
分選択処理部２７により選択された周波数成分ｃi,u,j
の値を、以下のように変更することにより、１ビット副
情報２５を多重化する。
【００２４】
【数１】
【００２５】
【数２】
【００２６】
【数３】
【００２７】ただし、上記の数１乃至数３において、
【００２８】
【外１】
【００２９】はｘを越えない最大の整数、
【００３０】
【外２】
【００３１】はｘ以上の最小の整数、ｘ mod ｙはｘ
をｙで割った余りを表す。
をｙで割った余りを表す。
【００３２】周波数成分変更処理部１８において各１ビ
ット情報多重化を行なう毎に、副情報バッファ２３の副
情報読み出しへッダを予め決められた方法で制御する。
この多重化処理をひとつのブロック周波数成分行列に対
して、多重化するビット数Ｔ回繰り返すことで、ひとつ
のブロック画像の多重化処理が終了する。
ット情報多重化を行なう毎に、副情報バッファ２３の副
情報読み出しへッダを予め決められた方法で制御する。
この多重化処理をひとつのブロック周波数成分行列に対
して、多重化するビット数Ｔ回繰り返すことで、ひとつ
のブロック画像の多重化処理が終了する。
【００３３】〈逆周波数変換処理部９〉
図９は逆周波数変換処理部９の概念図である。逆周波数
変換処理部９は、情報多重化済みダウンサンプル周波数
成分行列１６を、情報多重化済みダウンサンプル画像２
８に変換し、アップサンプラ１０に送る。
変換処理部９は、情報多重化済みダウンサンプル周波数
成分行列１６を、情報多重化済みダウンサンプル画像２
８に変換し、アップサンプラ１０に送る。
【００３４】〈アップサンプラ１０〉
図１０はアップサンプラ１０の処理の概念図である。ア
ップサンプラ１０は、ｎ×ｍサイズの情報多重化済みダ
ウンサンプル画像２８をＮ×Ｍサイズの画像に拡大処理
し、差分画素値１３を用いて補間することにより、情報
多重化済みブロック画像２９を出力する。
ップサンプラ１０は、ｎ×ｍサイズの情報多重化済みダ
ウンサンプル画像２８をＮ×Ｍサイズの画像に拡大処理
し、差分画素値１３を用いて補間することにより、情報
多重化済みブロック画像２９を出力する。
【００３５】〈画像再構成処理部１１〉
図１１は画像再構成処理部１１の概念図である。画像再
構成処理部１１は、入力された各情報多重化済みブロッ
ク画像２９をつなぎ合わせ、静止画像、さらには動画像
に復元することにより、情報多重化済み画像４を出力す
る。
構成処理部１１は、入力された各情報多重化済みブロッ
ク画像２９をつなぎ合わせ、静止画像、さらには動画像
に復元することにより、情報多重化済み画像４を出力す
る。
【００３６】次に、情報多重化済み画像からの情報抽出
処理について述べる。図１２は、本発明による一実施例
の情報抽出装置の入出力関係の概略図である。情報抽出
装置３０は、情報多重化済み画像３１と情報抽出パラメ
タ３２を入力として、画像３１内に多重化された副情報
３３を抽出し出力する。情報抽出パラメタ３２は、情報
多重化済み画像３１を作成した際に使用した情報多重化
鍵の乱数の初期値と周波数成分量子化幅からなるもので
ある。
処理について述べる。図１２は、本発明による一実施例
の情報抽出装置の入出力関係の概略図である。情報抽出
装置３０は、情報多重化済み画像３１と情報抽出パラメ
タ３２を入力として、画像３１内に多重化された副情報
３３を抽出し出力する。情報抽出パラメタ３２は、情報
多重化済み画像３１を作成した際に使用した情報多重化
鍵の乱数の初期値と周波数成分量子化幅からなるもので
ある。
【００３７】図１３は、情報抽出装置３０の一実施例の
全体構成図を示している。本情報抽出装置３０は、画像
分解処理部３４とダウンサンプラ３５と周波数変換処理
部３６と情報抽出処理部３７からなる。以下、各処理部
３４〜３７について順次説明する。
全体構成図を示している。本情報抽出装置３０は、画像
分解処理部３４とダウンサンプラ３５と周波数変換処理
部３６と情報抽出処理部３７からなる。以下、各処理部
３４〜３７について順次説明する。
【００３８】〈画像分解処理部３４〉
画像分解処理部３４は、情報多重化済み画像３１のそれ
ぞれのフレームをＮ×Ｍサイズの情報多重化済みブロッ
ク画像に分解し、順次、ダウンサンプラ３５へ送る。該
画像分解処理部３４は情報多重化装置側の画像分解処理
部５と同じである。
ぞれのフレームをＮ×Ｍサイズの情報多重化済みブロッ
ク画像に分解し、順次、ダウンサンプラ３５へ送る。該
画像分解処理部３４は情報多重化装置側の画像分解処理
部５と同じである。
【００３９】〈ダウンサンプラ３５〉
図１４はダウンサンプラ３５の処理の概念図である。ダ
ウンサンプラ３５は、Ｎ×Ｍサイズの情報多重化済みブ
ロック画像３８をダウンサンプルしたｎ×ｍサイズの画
像（情報多重化済みダウンサンプル画像）３９を作成
し、周波数変換処理部３６に送る。該ダウンサンプラ３
５は、情報多重化装置側のダウンサンプラ６とは差分画
素値を出力しない点が異なるだけである。
ウンサンプラ３５は、Ｎ×Ｍサイズの情報多重化済みブ
ロック画像３８をダウンサンプルしたｎ×ｍサイズの画
像（情報多重化済みダウンサンプル画像）３９を作成
し、周波数変換処理部３６に送る。該ダウンサンプラ３
５は、情報多重化装置側のダウンサンプラ６とは差分画
素値を出力しない点が異なるだけである。
【００４０】〈周波数変換処理部３６〉
周波数変換処理部３６は、ｎ×ｍサイズの情報多重化済
みダウンサンプル画像３９をｎ×ｍ周波数変換し、ｎ×
ｍの情報多重化済みダウンサンプル周波数成分行列を出
力する。該周波数変換処理部３６は、情報多重化側の周
波数変換処理部７と同じである。
みダウンサンプル画像３９をｎ×ｍ周波数変換し、ｎ×
ｍの情報多重化済みダウンサンプル周波数成分行列を出
力する。該周波数変換処理部３６は、情報多重化側の周
波数変換処理部７と同じである。
【００４１】〈情報抽出処理部３７〉
図１３は、情報抽出処理部３７の構成図である。情報抽
出処理部３７は、情報抽出パラメタ３２と周波数変換処
理部３６の情報多重化済みダウンサンプル周波数成分行
列４０を入力とし、副情報３３を出力する。以下、この
情報抽出処理部３７の動作を詳述する。
出処理部３７は、情報抽出パラメタ３２と周波数変換処
理部３６の情報多重化済みダウンサンプル周波数成分行
列４０を入力とし、副情報３３を出力する。以下、この
情報抽出処理部３７の動作を詳述する。
【００４２】情報抽出パラメタ３２は入力パラメタ分解
処理部４１へ、情報多重化済みダウンサンプル周波数成
分行列４０はビット情報抽出処理部４２へ送られる。
処理部４１へ、情報多重化済みダウンサンプル周波数成
分行列４０はビット情報抽出処理部４２へ送られる。
【００４３】入力パラメタ分解処理部４１は、情報抽出
パラメタ３２を分解し、乱数の初期値４３と周波数成分
量子化幅４４を出力する。乱数の初期値４３は乱数生成
処理部４５へ、周波数成分量子化幅４４はビット情報抽
出処理部４２へ、それぞれ送られる。
パラメタ３２を分解し、乱数の初期値４３と周波数成分
量子化幅４４を出力する。乱数の初期値４３は乱数生成
処理部４５へ、周波数成分量子化幅４４はビット情報抽
出処理部４２へ、それぞれ送られる。
【００４４】乱数生成処理部４５は、乱数の初期値４３
を読み込み、それをもとに各１ビット情報抽出の処理毎
に順次、乱数４６を生成し、ビット情報抽出処理部４２
に送る。なお、該乱数生成処理部４５と情報多重化装置
側の乱数生成処理部２２は、同じ乱数の初期値を入力と
したとき、同順序で同じ乱数列を生成するように実装す
る必要がある。
を読み込み、それをもとに各１ビット情報抽出の処理毎
に順次、乱数４６を生成し、ビット情報抽出処理部４２
に送る。なお、該乱数生成処理部４５と情報多重化装置
側の乱数生成処理部２２は、同じ乱数の初期値を入力と
したとき、同順序で同じ乱数列を生成するように実装す
る必要がある。
【００４５】図１６は、ビット情報抽出処理部４２の概
略構成および処理の概念図を示したものである。情報多
重化済みダウンサンプル周波数成分行列４０は、周波数
成分行列バッファ４７に格納される。乱数４６は、周波
数成分選択処理部４８に入力される。ここで、周波数成
分選択処理部４８は、情報多重化装置側の周波数成分変
更処理部１８における周波数成分選択処理部２７と同じ
処理を実装する必要がある。すなわち、周波数成分選択
処理部２７と周波数成分選択処理部４８は同じ乱数を入
力したとき、同じ周波数成分を選択する。
略構成および処理の概念図を示したものである。情報多
重化済みダウンサンプル周波数成分行列４０は、周波数
成分行列バッファ４７に格納される。乱数４６は、周波
数成分選択処理部４８に入力される。ここで、周波数成
分選択処理部４８は、情報多重化装置側の周波数成分変
更処理部１８における周波数成分選択処理部２７と同じ
処理を実装する必要がある。すなわち、周波数成分選択
処理部２７と周波数成分選択処理部４８は同じ乱数を入
力したとき、同じ周波数成分を選択する。
【００４６】ビット情報抽出処理部４２は、周波数成分
選択処理部４８が選択した成分値の近傍にあたる量子化
値の割り当てビットを判定することにより、１ビット副
情報４９を抽出する。情報抽出処理は、ひとつの情報多
重化済みダウンサンプル周波数成分行列４０に対してＴ
回（Ｔは情報多重化の際に各ブロック画像に多重化され
た情報の個数である）行なわれ、順次、多重化されてい
る１ビット副情報を出力する。情報抽出処理の回数に伴
い、多重化されている副情報の各ビットの抽出回数が増
加するに従い、それらに多数決処理などを施すことで、
抽出された副情報の信頼度も向上する。
選択処理部４８が選択した成分値の近傍にあたる量子化
値の割り当てビットを判定することにより、１ビット副
情報４９を抽出する。情報抽出処理は、ひとつの情報多
重化済みダウンサンプル周波数成分行列４０に対してＴ
回（Ｔは情報多重化の際に各ブロック画像に多重化され
た情報の個数である）行なわれ、順次、多重化されてい
る１ビット副情報を出力する。情報抽出処理の回数に伴
い、多重化されている副情報の各ビットの抽出回数が増
加するに従い、それらに多数決処理などを施すことで、
抽出された副情報の信頼度も向上する。
【００４７】以下に、情報多重化済み画像３１のｉ番目
のフレームのｕ番目のブロック画像におけるｊ（１≦ｊ
≦Ｔ）個目のビット情報（ｂi,u,j∈｛０，１｝）の抽
出処理について具体的に説明する。ただし、情報多重化
済み画像３１に多重化されている副情報３３をｂ0ｂ1・
・・ｂk-1とし、ビット情報抽出処理部４２に入力され
た周波数成分量子化幅４４をrangeとする。
のフレームのｕ番目のブロック画像におけるｊ（１≦ｊ
≦Ｔ）個目のビット情報（ｂi,u,j∈｛０，１｝）の抽
出処理について具体的に説明する。ただし、情報多重化
済み画像３１に多重化されている副情報３３をｂ0ｂ1・
・・ｂk-1とし、ビット情報抽出処理部４２に入力され
た周波数成分量子化幅４４をrangeとする。
【００４８】周波数成分選択処理部４８により選択され
た周波数成分ｃi,u,jに対して、
た周波数成分ｃi,u,jに対して、
【００４９】
【数４】
【００５０】を計算することにより、情報抽出を行なう
ことができる。
ことができる。
【００５１】抽出された１ビット副情報４９は、副情報
再構成処理部５０へ送られる。副情報再構成処理部５０
は、ブロック画像内に多重化されていた副情報を１ビッ
トずつ順次入力し、複数回入力される各副情報ビットに
ついて多数決処理などの統計的手法を用いることによ
り、最終的に各副情報ビットを決定し、副情報を再構成
する。なお、各１ビット抽出する毎に、副情報再構成処
理部５０内の副情報書き込みへッダを予め決められた方
法で制御する。
再構成処理部５０へ送られる。副情報再構成処理部５０
は、ブロック画像内に多重化されていた副情報を１ビッ
トずつ順次入力し、複数回入力される各副情報ビットに
ついて多数決処理などの統計的手法を用いることによ
り、最終的に各副情報ビットを決定し、副情報を再構成
する。なお、各１ビット抽出する毎に、副情報再構成処
理部５０内の副情報書き込みへッダを予め決められた方
法で制御する。
【００５２】この抽出処理をひとつの情報多重化済みダ
ウンサンプル周波数成分行列４０に対して、それの中に
多重化されているビット数であるＴ回繰り返すことで、
ひとつの情報多重化済みダウンサンプル周波数成分行列
４０からの副情報抽出処理が終了する。
ウンサンプル周波数成分行列４０に対して、それの中に
多重化されているビット数であるＴ回繰り返すことで、
ひとつの情報多重化済みダウンサンプル周波数成分行列
４０からの副情報抽出処理が終了する。
【００５３】以上の処理をすべてのブロック画像に対し
て行ない、副情報が再構成される毎、もしくは、全動画
像においてその処理が終了した後、画像から抽出された
副情報３３を出力する。
て行ない、副情報が再構成される毎、もしくは、全動画
像においてその処理が終了した後、画像から抽出された
副情報３３を出力する。
【００５４】以上、本発明の一実施の形態を説明した
が、以下のような変更や拡張が可能である。
が、以下のような変更や拡張が可能である。
【００５５】(１) 情報多重化・抽出の際に用いるrang
eは、ブロック画像の特徴を見て、個々に変化させても
よい。例えば、ブロック画像の画素値のエントロピーを
計算して、その値によってrangeを変更するなどであ
る。
eは、ブロック画像の特徴を見て、個々に変化させても
よい。例えば、ブロック画像の画素値のエントロピーを
計算して、その値によってrangeを変更するなどであ
る。
【００５６】(２) 多重化する副情報を誤り訂正符号化
することにより、画像の劣化に対する副情報の劣化を抑
えることができる。
することにより、画像の劣化に対する副情報の劣化を抑
えることができる。
【００５７】(３) 各ブロック画像に多重化するビット
分の副情報とは別に、多重化情報識別ラベルを同ブロッ
ク画像に情報多重化することで、抽出情報の信頼度を得
ることが可能である。情報多重化処理方法は、副情報の
みの多重化処理と同様である。例えば、ラベル情報をａ
0ａ1・・・ａl-1とし、その情報抽出を行い、得られた
ラベル情報と本来のラベル情報とのハミング距離をｍ
（ｍ＜ｌ）とする。このとき、ラベル情報と同時に抽出
された副情報の信頼度Ｓは、次のように計算できる。
分の副情報とは別に、多重化情報識別ラベルを同ブロッ
ク画像に情報多重化することで、抽出情報の信頼度を得
ることが可能である。情報多重化処理方法は、副情報の
みの多重化処理と同様である。例えば、ラベル情報をａ
0ａ1・・・ａl-1とし、その情報抽出を行い、得られた
ラベル情報と本来のラベル情報とのハミング距離をｍ
（ｍ＜ｌ）とする。このとき、ラベル情報と同時に抽出
された副情報の信頼度Ｓは、次のように計算できる。
【００５８】
【数５】
【００５９】この式をもとに、各抽出ビットに重みをつ
けて副情報を再構成することにより、さらに情報抽出の
精度が向上する。また、副情報が誤り訂正符号化されて
いるものであれば、信頼度から、誤り訂正可能であるか
どうかの判断をすることができ、誤り率が誤り訂正能力
以内であるならば、常に正しい情報を抽出することが可
能である。
けて副情報を再構成することにより、さらに情報抽出の
精度が向上する。また、副情報が誤り訂正符号化されて
いるものであれば、信頼度から、誤り訂正可能であるか
どうかの判断をすることができ、誤り率が誤り訂正能力
以内であるならば、常に正しい情報を抽出することが可
能である。
【００６０】(４) ひとつのフレームに対して情報多重
化のブロックサイズを変え、何度も情報多重化する、ラ
ベルの抽出精度を調べるなどの処理を行なうことによ
り、主情報である動画像の改竄事実の有無を検出を行な
うことが可能である。
化のブロックサイズを変え、何度も情報多重化する、ラ
ベルの抽出精度を調べるなどの処理を行なうことによ
り、主情報である動画像の改竄事実の有無を検出を行な
うことが可能である。
【００６１】(５) ある程度の時間単位で乱数を初期化
し、情報抽出の際に同期をとることにより、動画像再生
中などの任意のフレームから情報抽出が可能である。
し、情報抽出の際に同期をとることにより、動画像再生
中などの任意のフレームから情報抽出が可能である。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような効果が得られる。 (１) ダウンサンプルした画像に対する多重化処理を行
っているため、通常より処理が高速である。 (２) 情報多重化時に用いた鍵情報がなければ、副情報
の取り出しができない。 (３) 副情報を多重化した変更周波数成分位置および周
波数成分量子化幅を工夫することにより、人間が知覚で
きないように情報多重化を行なうことができ、かつ、主
情報（画像）の劣化による副情報（多重化情報）の劣化
に対する強度を制御できる。 (４) カラー動画像を対象に、ＹＵＶフォーマットやＲ
ＧＢフォーマットなどに対して、それぞれの情報部に別
々の情報を多重化することが可能である。 (５) 影響し合わない程度であれば、別々のブロックサ
イズ分割方法を用いて、複数の情報を多重化することが
可能である。 (６) 各フレームごとに情報多重化を行なっているた
め、静止画像に対しても適用可能な技術である。 (７) 誤り訂正符号を用いることにより、画像の圧縮・
編集に対して、適切な耐性を持たせることができる。 (８) 適切なフレーム単位で乱数の初期化を行なうこと
により、動画像の任意のフレームから（静止画像も含
む）情報抽出が可能である。 (９) 画像の局所的な特徴を用いることにより、人間の
目に劣化が知覚されないように情報多重化可能である。
次のような効果が得られる。 (１) ダウンサンプルした画像に対する多重化処理を行
っているため、通常より処理が高速である。 (２) 情報多重化時に用いた鍵情報がなければ、副情報
の取り出しができない。 (３) 副情報を多重化した変更周波数成分位置および周
波数成分量子化幅を工夫することにより、人間が知覚で
きないように情報多重化を行なうことができ、かつ、主
情報（画像）の劣化による副情報（多重化情報）の劣化
に対する強度を制御できる。 (４) カラー動画像を対象に、ＹＵＶフォーマットやＲ
ＧＢフォーマットなどに対して、それぞれの情報部に別
々の情報を多重化することが可能である。 (５) 影響し合わない程度であれば、別々のブロックサ
イズ分割方法を用いて、複数の情報を多重化することが
可能である。 (６) 各フレームごとに情報多重化を行なっているた
め、静止画像に対しても適用可能な技術である。 (７) 誤り訂正符号を用いることにより、画像の圧縮・
編集に対して、適切な耐性を持たせることができる。 (８) 適切なフレーム単位で乱数の初期化を行なうこと
により、動画像の任意のフレームから（静止画像も含
む）情報抽出が可能である。 (９) 画像の局所的な特徴を用いることにより、人間の
目に劣化が知覚されないように情報多重化可能である。
【図１】本発明による情報多重化装置の情報入出力関係
の概略図である。
の概略図である。
【図２】本発明による情報多重化装置の一実施例の全体
構成図である。
構成図である。
【図３】図２の画像分解処理部の概念図である。
【図４】図２のダウンサンプラの処理の概念図である。
【図５】図２の周波数変換処理部の概念図である。
【図６】図２の情報多重化処理部の構成図である。
【図７】図６の副情報バッファの概略図である。
【図８】図６の情報多重化処理部の概略構成及び処理の
概念図である。
概念図である。
【図９】逆周波数変換処理部の概念図である。
【図１０】図２のアップサンプラの処理の概念図であ
る。
る。
【図１１】図２の画像再構成部の概念図である。
【図１２】本発明による情報抽出装置情報入出力関係の
概略図である。
概略図である。
【図１３】本発明による情報抽出装置の一実施例の全体
構成図である。
構成図である。
【図１４】図１３のダウンサンプラの処理の概念図であ
る。
る。
【図１５】図１３の情報抽出処理部の構成図である。
【図１６】図１３のビット情報抽出処理部の概略構成及
び処理の概念図である。
び処理の概念図である。
１ 情報多重化装置
２ 原画像（主情報）
３ 情報埋込みパラメタ
４ 情報多重化済み画像
５ 画像分解処理部
６ ダウンサンプラ
７ 周波数変換処理部
８ 情報多重化処理部
９ 逆周波数変換処理部
１０ アップサンプラ
１１ 画像再構成処理部
３０ 情報抽出装置
３１ 情報多重化済み画像
３２ 情報抽出バラメタ
３３ 副情報
３４ 画像分解処理部
３５ ダウンサンプラ
３６ 周波数変換処理部
３７ 情報抽出処理部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−222176（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−294129（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−236424（ＪＰ，Ａ)
松井 甲子雄，画像深層暗号，日本,
森北出版，1993年 ６月15日，ｐ．139
−150
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04N 7/00 - 7/088
H04N 7/12
H04N 7/24 - 7/68
H04N 1/38 - 1/393
H04L 1/00
H04L 1/08 - 1/24
H03M 12/00 - 13/53
ＪＩＣＳＴＰｌｕｓファイル（ＪＯＩ
Ｓ)
Claims (13)
- 【請求項１】 デジタル画像を複数のブロック画像に分
割し、各ブロック画像毎にダウンサンプルし、周波数領
域への変換を行い、その周波数成分の値を変更し、逆周
波数領域へ逆変換し、アップサンプルすることで、デジ
タル画像内に別の副情報を多重化する情報多重化方法で
あって、 各ブロック画像毎に、その複数画素単位にその平均値を
抽出してダウンサンプル画像を生成すると共に、該ダウ
ンサンプル画像を元のブロック画像サイズに拡大した画
像と原ブロック画像との差分画素値を計算し、 各ダウンサンプル画像を、それぞれ周波数領域へ変換
し、その周波数成分を多重化すべき副情報に応じて変更
し、逆変換して、情報多重化済みダウンサンプル画像を
得、該情報多重化済みダウンサンプル画像を元のブロッ
ク画像サイズにアップサンプルし、差分画素値を用いて
補間して情報多重化済みブロック画像を得、 各情報多重化済みブロック画像を再構成して情報多重化
済みデジタル画像を得ることを特徴とする情報多重化方
法。 - 【請求項２】 請求項１記載の情報多重化方法におい
て、周波数成分の値を変更する際に、成分値を量子化
し、それぞれの量子化値に情報の割り付けを行ない、多
重化したい情報が割り付けられた、最近傍の量子化値に
周波数成分の値を変更することを特徴とする情報多重化
方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の情報多重化方法におい
て、周波数成分の量子化幅をそのブロック画像のエント
ロピーに応じて変化させることを特徴とする情報多重化
方法。 - 【請求項４】 請求項２もしくは３記載の情報多重化方
法において、多重化する副情報を誤り訂正符号化するこ
とを特徴とする情報多重化方法。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
情報多重化方法において、多重化する副情報に情報多重
化済みを表す識別情報を付加することを特徴とする情報
多重化方法。 - 【請求項６】 請求項１記載の情報多重化方法による情
報多重化済みのデジタル画像から別の副情報を抽出する
方法であって、情報多重化済みデジタル画像を複数の ブロック画像に細
分化し、各ブロック画像毎にダウンサンプルし、周波数
領域への変換を行い、その周波数成分の値を計算するこ
とにより副情報を抽出することを特徴とする情報抽出方
法。 - 【請求項７】 請求項６記載の情報抽出方法において、
繰り返し抽出きれる情報を多数決判定法を用いることに
より副情報を再構成することを特徴とする情報抽出方
法。 - 【請求項８】 請求項６もしくは７記載の情報抽出方法
において、情報多重化済みのデジタル画像が、周波数成
分の値を変更する際に、成分値を量子化し、それぞれの
量子化値に情報の割り付けを行ない、多重化したい情報
が割り付けられた、最近傍の量子化値に周波数成分の値
を変更することにより情報多重化されており、該デジタ
ル画像の周波数成分の値から情報抽出する場合に、成分
値を量子化し、割り付けられた情報を判定することを特
徴とする情報抽出方法。 - 【請求項９】 請求項８記載の情報抽出方法において、
量子化の幅をそのブロック画像の画素値のエントロピー
に応じて変化させることを特徴とする情報抽出方法。 - 【請求項１０】 請求項８もしくは請求項９記載の情報
抽出方法において、多重化済みのデジタル画像が、多重
化する副情報を誤り訂正符号化することにより作成され
たデジタル画像の場合、該デジタル画像から抽出された
情報を誤り訂正することにより、劣化がある画像から情
報抽出を可能とすることを特徴とする情報抽出方法。 - 【請求項１１】 請求項６乃至１０のいずれか１項に記
載の情報抽出方法において、該多重化済みのデジタル画
像が、多重化する副情報に情報多重化済みを表わす識別
情報を付加することにより作成されたデジタル画像の場
合、該デジタル画像から抽出された識別情報の値と予め
定められた識別情報の値とのハミング距離から抽出情報
の信頼度を計算し、該信頼度を重みとして副情報を再構
成することを特徴とする情報抽出方法。 - 【請求項１２】 デジタル画像と、該画像に多重化した
い副情報と、多重化のパラメタを入力する手段と、入力
されたデジタル画像を複数のブロック画像に分割する手
段と、各ブロック画像を、その複数画素単位にその平均
値を抽出してダウンサンプル画像を生成すると共に、該
ダウンサンプル画像を元のブロック画像サイズに拡大し
た画像と原ブロック画像との差分画素値を計算する手段
と、各ダウンサンプル画像を周波数領域へ変換してダウ
ンサンプル周波数行列を生成する手段と、多重化のパラ
メタに従って、ダウンサンプル周波数成分行列の周波数
成分値を変更し、副情報を多重化する手段と、情報多重
化済みダウンサンプル周波数成分行列を逆変換して情報
多重化済みダウンサンプル画像を得る手段と、情報多重
化済みダウンサンプル画像を元のブロック画像サイズに
アップサンプルし、差分画素値を用いて補間して情報多
重化ブロック画像を得る手段と、各情報多重化済みブロ
ック画像を再構成して情報多重化済みのデジタル画像を
出力する手段とを具備することを特徴とする情報多重化
装置。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の情報多重化装置によ
る情報多重化済みデジタル画像から別の副情報を抽出す
る装置であって、 情報多重化済みのデジタル画像と、情報抽出のパラメタ
を入力する手段と、入力された画像を複数のブロックに
分割する手段と、ブロック画像をダウンサンプルする手
段と、ダウンサンプル画像を周波数変換する手段と、情
報抽出のパラメタに従って、ダウンサンプル周波数成分
行列の周波数成分値から多重化されている情報を抽出す
る手段とを具備することを特徴とする情報抽出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19700397A JP3534577B2 (ja) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | 情報多重化方法、情報抽出方法及びそれらの装置 |
| US09/014,159 US6185312B1 (en) | 1997-01-28 | 1998-01-27 | Method for embedding and reading watermark-information in digital form, and apparatus thereof |
| EP98300609A EP0855681B1 (en) | 1997-01-28 | 1998-01-28 | Method of embedding watermark-information into digital data |
| DE69834063T DE69834063T2 (de) | 1997-01-28 | 1998-01-28 | Verfahren zum Einbetten eines Wasserzeichens in Digitaldaten |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19700397A JP3534577B2 (ja) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | 情報多重化方法、情報抽出方法及びそれらの装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1141573A JPH1141573A (ja) | 1999-02-12 |
| JP3534577B2 true JP3534577B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=16367196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19700397A Expired - Lifetime JP3534577B2 (ja) | 1997-01-28 | 1997-07-23 | 情報多重化方法、情報抽出方法及びそれらの装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3534577B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6823074B1 (en) | 1997-09-17 | 2004-11-23 | Pioneer Corporation | Digital-watermark superposing apparatus and digital-watermarker detecting apparatus |
| US6154571A (en) * | 1998-06-24 | 2000-11-28 | Nec Research Institute, Inc. | Robust digital watermarking |
| US6704431B1 (en) | 1998-09-04 | 2004-03-09 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Method and apparatus for digital watermarking |
| US6300888B1 (en) * | 1998-12-14 | 2001-10-09 | Microsoft Corporation | Entrophy code mode switching for frequency-domain audio coding |
| DK1400954T3 (da) | 2002-09-04 | 2008-03-31 | Microsoft Corp | Entropi-kodning ved tilpasning af kodning mellem niveau- og runlængde/niveau-moduser |
| WO2004093448A1 (ja) * | 2003-04-17 | 2004-10-28 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 電子透かし入り動画像伝送システム及び電子透かし入り動画像伝送方法及び情報処理装置及び通信制御装置及び電子透かし入り動画像処理プログラム及び電子透かし入り動画像処理プログラムを格納した記憶媒体 |
| JP4325552B2 (ja) | 2004-12-24 | 2009-09-02 | セイコーエプソン株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラム |
| US8179974B2 (en) | 2008-05-02 | 2012-05-15 | Microsoft Corporation | Multi-level representation of reordered transform coefficients |
| CN108769682B (zh) * | 2018-06-20 | 2022-08-16 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 视频编码、解码方法、装置、计算机设备和存储介质 |
-
1997
- 1997-07-23 JP JP19700397A patent/JP3534577B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 松井 甲子雄，画像深層暗号，日本，森北出版，１９９３年 ６月１５日，ｐ．１３９−１５０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1141573A (ja) | 1999-02-12 |
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