JP3971814B2

JP3971814B2 - 情報多重化方法および情報抽出方法

Info

Publication number: JP3971814B2
Application number: JP30537096A
Authority: JP
Inventors: 高雄中村; 宏小川; 洋一高嶋
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: JPH10150517A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル著作物を流通させる際に有効な著作権保護方法技術に係り、特に著作権保護に用いられる情報多重化方法および情報抽出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの処理能力やメディア処理、情報圧縮技術などの進歩により、画像や音声などをデジタルデータとして扱うことが容易になり、通信ネットワークによる画像、音声などの伝送も可能となっている。このことにより、従来は情報の受手であった一般利用者が、既存の著作物を二次利用するなどして、新たな著作物を創造することが可能となった。
【０００３】
従来の著作物については、著作権が誰に帰属するのかを調べるのが困難で、他人の著作物を二次利用する場合、その承諾等の必要な著作権処理ができないといった問題があった。そこで、デジタル著作物については、著作権者や権利処理の問い合わせ先などの著作権情報を著作物に付加をすることが考えられるが、コピーや編集が容易であるというデジタル情報の特徴により、著作権に関する情報部分のみの削除、改ざんといったことが可能になってしまう。著作権情報の削除、改ざんのなされたデジタル著作物が流通されると、正当に著作権の権利承諾処理等を行って二次利用を行いたいと考えている利用者が、あやまって著作権侵害をしてしまう危険性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の事情により、デジタル著作物の著作権保護方式として、画像や音声などの冗長度のある著作物を、視覚・聴覚など人間の知覚能力では知覚されないように若干変更し、この変更によって著作権情報を著作物自体に多重化するといった方法が検討されている。この方法では、一般利用者が、入手した著作物から多重化された著作権情報を無理矢理削除、改ざんしようとすると、著作物自体が激しく劣化して情報としての価値が無くなる様に仕掛けが施してあるため、事実上、著作権情報の削除、改ざんが不可能となる。
【０００５】
しかし、画像、音声などのデジタル著作物は、何らかの情報圧縮が施されて伝送されることが普通であり、圧縮・伸長後のデータが元のデータに比べて劣化するような、非可逆圧縮方式も広く用いられている。画像について言えば、従来までの方法は画素値を表すビット列の低位ビットを、多重化する著作権情報にしたがって変更するなどの多重化方法であり、このような方法を用いた場合、多重化後の画像を非可逆圧縮・伸長した後では、画像自体の劣化は気にならない程度でも、多重化された著作権情報が残らないといった問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、著作権情報や該著作権情報を特定する著作権管理情報等の著作権保護のための情報の多重化による画質の劣化が少なく、非可逆圧縮に対しても多重化された情報が正しく残ることを可能とし、デジタル画像の著作権保護を実現できる情報多重化方法および情報抽出方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のデジタル画像に著作権に関する情報を多重化する情報多重化方法は、デジタル画像に固有な多重化鍵を生成し、該多重化鍵をもとに乱数を生成すると共に、前記デジタル画像を複数のブロックに細分化して、ブロック毎に周波数変換し、あらかじめ定めた多重化候補周波数の組の中から、前記乱数を用いて多重化対象周波数を決定し、該決定した多重化対象周波数の周波数成分値を変更し、逆周波数変換して、著作権に関する情報を多重化したデジタル画像を得るようにする。
具体的には、前記決定した多重化対象周波数の周波数成分値を多重化強度パラメータで量子化し、著作権に関する情報のビット値によって変更値を定め、変更値が量子化のステップの中間値となるように多重化対象周波数の周波数成分値を変更する。また、変更する周波数成分の取り得る値を求め、変更値が周波数成分の取り得る値の範囲外にある場合、当該ブロックの画素値を変更し、周波数成分の取り得る値の範囲を変更してから周波数成分値を変更する。また、秘密情報と当該デジタル画像の特性情報との組をもとに乱数を生成し、前記乱数を用いて、多重化済みフラグ多重化対象ブロック、多重化済みフラグ多重化対象周波数を決定し、該決定した多重化済みフラグ多重化対象周波数の周波数成分値を変更することで、著作権に関する情報が多重化されていることを示す多重化済みフラグを更に多重化する。
【０００８】
本発明の情報多重化済みデジタル画像から多重化された著作権に関する情報を抽出する情報抽出方法では、デジタル画像に固有な多重化鍵をもとに乱数を生成すると共に、情報多重化済みデジタル画像を複数のブロックに細分化して、ブロック毎に周波数変換し、前記乱数を用いて情報抽出周波数を決定し、該決定した情報抽出対象周波数の周波数成分値に基づいて多重化された著作権に関する情報を抽出する。
具体的には、前記情報抽出対象周波数の周波数成分値を多重化強度パラメータで量子化し、前記周波数成分値から量子化値を引き算して量子化差分を得、該量子化差分の値を基に多重化されている著作権に関する情報のビット値を決定する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。なお、実施例では、著作権管理センタにおいて著作権情報をデータベースに保存し、該データベース内の著作権情報を特定するための著作権管理番号を、著作権に関する情報としてデジタル画像に多重化し、さらに、該情報を多重化したことを示すフラグ（多重化済みフラグ）をデジタル画像に多重化し、該多重化されたデジタル画像を流通させる場合を示す。
【００１０】
図１は、本発明の一実施例における著作権保護システムの全体的ブロック図である。本システムの動作概要は以下の通りである。デジタル画像１の著作権者２は、信頼できる第三者機関である著作権管理センタ３にデジタル画像１を送付し、著作権情報（著作権者ＩＤ、利用許諾条件等）の登録を依頼する。著作権管理センタ３では、まず、多重化済みフラグ検出部６において、デジタル画像１に既に多重化済みフラグが多重化されていないか調べ、多重化済みであれば、デジタル画像１をそのまま依頼元に返送する。これにより、著作権情報の二重登録を防ぐことができる。多重化済みフラグが多重化されていない場合、多重化処理部９において、著作権情報やその著作権管理番号等を著作権管理データベース１７に格納すると共に、まず、デジタル画像に多重化済みフラグを多重化し、次に、著作権管理番号を多重化し、著作権管理番号多重化画像１５を著作権者１に返送する。著作権者１は、該著作権管理番号多重化画像１５を流通用画像１８として著作物流通市場１９に公表・頒布する。一方、著作物流通市場１９から流通用画像１８を入手した利用者は、その画像を二次利用する際など、該流通用画像１８を著作権管理センタ３に送付して検証を依頼する。著作権管理センタ３では、検証処理部２１において、該流通用画像１８に多重化された著作権管理番号を抽出し、著作権管理データベース１７に格納された著作権管理番号と一致する場合、該当著作権情報をデータベース１７から読み出して利用者２０に返答する。
【００１１】
ここで、著作権者２と著作権管理センタ３との間は、デジタル画像１や著作権管理多重化画像１５を通信回線と無線等でオンラインで送受信するか、あるいは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体により送付するが、いずれでもよい。利用者２０と著作権管理センタ３との間も同様である。
【００１２】
以下、図１の本発明の一実施例の著作権保護システムにおける著作権情報の登録処理および検証処理について詳述する。
【００１３】
図２は、図１のシステム中の著作権情報の登録処理に関係する構成の詳細ブロック図である。
デジタル画像１の著作権者２は、著作権管理センタ３にデジタル画像１を送付し、著作権情報の登録を依頼する。著作権管理センタ３は、他のエンティティには秘密の、当該著作権管理センタ３の秘密情報４と多重化済みフラグ多重化強度パラメータ５を有している。ここで、パラメータ５は、多重化済みフラグをデジタル画像に多重化する際の強度を設定するもので、該パラメータ５の値を変更することで多重化情報の強度を任意に設定できる。
【００１４】
登録を依頼された著作権管理センタ３は、まず、多重化済みフラグ検出部６で、当該著作権管理センタ３の秘密情報４と、多重化済みフラグ多重化強度パラメータ５と、多重化処理で不変な画像の特性情報７を用いて、受理したデジタル画像１に多重化済みフラグ８が多重化されていないかを調べる。もし、デジタル画像１に多重化済みフラグ８が多重化されていると判断した場合は、多重化済み画像に対する二重登録の依頼とみなし、多重化処理をせずに依頼主である著作権者２にデジタル画像１を返送する。多重化済みフラグ８が多重化されていないと判断した場合は、続いて多重化処理を行う。
【００１５】
多重化処理は多重化処理部９で行われる。多重化処理部９は、まず、受理したデジタル画像１に対し著作権管理番号１０を一意に付与する。次に、著作権管理番号１０をデジタル画像１に多重化する際に必要なデジタル画像１に固有な多重化鍵１１を生成し、さらに、著作権管理番号多重化強度パラメータ１２を設定する。ここで、パラメータ１２は、画質が著作権者２の依頼に則した程度の非可逆圧縮に耐え得るような値に設定する。
【００１６】
該多重化処理部９内では、まず、多重化済みフラグ多重化部１３で、当該著作権管理センタ１の秘密情報４と多重化済みフラグ多重化強度パラメータ５と画像の特性情報７を用いて、デジタル画像１に多重化済みフラグを多重化し、多重化済みフラグ多重化画像３３を得る。次に、著作権管理番号多重化部１４で、多重化鍵１１と著作権管理番号多重化強度パラメータ１２を用いて、著作権管理番号１０を多重化済みフラグ多重化画像３３に多重化し、著作権管理番号多重化画像１５を得る。後述するように、実施例では、著作権管理番号１０の多重化は、デジタル画像１内の多重化済みフラグの多重化領域を除く領域を対象に繰り返し実施する。さらに、著作権管理番号１０と多重化鍵１１と著作権管理番号多重化強度パラメータ１２を、著作権者２のＩＤや利用許諾条件等からなる著作権情報１６と一緒に組にして著作権管理データベース１７に格納する。この著作権管理データベース１７は、著作権管理センタ３以外のエンティティからはアクセスできないようになっている。
【００１７】
著作権管理センタ３は、著作権管理番号多重化画像１５のヘッダ部分に、著作権管理番号１０を付加して流通用画像１８とし、著作権者２に返送して登録を終了する。流通用画像１８を受け取った著作権者２は、これを著作物流通市場１９において公表・頒布し流通を行う。
【００１８】
図３は、図１のシステム中の検証処理に関係する構成の詳細ブロック図である。
利用者２０が、著作物流通市場１９で流通している流通用画像１８を入手し、流通用画像１８を利用者２０自身の作品に二次利用する際など、利用許諾条件を知りたい場合や著作権についての許諾処理等を行いたい場合に、著作権管理センタ３へ入手した流通用画像１８を送付し、検証を依頼する。
【００１９】
検証を依頼された著作権管理センタ３は、検証処理部２１において、まず、受理した流通用画像１８のヘッダ部分に記述されている著作権管理番号１０を読み取り、著作権管理データベース１７の中に同じ著作権管理番号１０があるかを調べる。無かった場合、検証失敗処理部７４において検証失敗処理を行う。著作権管理データベース１７の中に同じ著作権管理番号１０があった場合、この著作権管理番号１０と組になっている多重化鍵１１と著作権管理番号多重化強度パラメータ１２を、著作権管理データベース１７から得る。また画像の特性情報７を抽出する。
【００２０】
次に、検証処理部２１では、当該著作権管理センタ３の秘密情報４と画像の特性情報７を用いて、流通用画像１８のヘッダ部分を取り除いた著作者管理番号多重化画像１５の中の著作権管理番号の多重化されている位置を決定し、多重化鍵１１を用いて、著作権管理番号多重化画像１５から著作権管理番号検証用データ２２を抽出し、この著作権管理番号検証用データ２２が著作権管理番号１０と一致するか否かを調べる。一致する場合、検証を依頼された流通用画像１８は著作権管理センタ３で登録された正当な画像であると判断して、対応する著作権情報１６を著作権管理データベース１７から取りだし、検証を依頼した利用者２０に送付する。一致しなかった場合、検証失敗処理部７４において検証失敗処理を行う。
【００２１】
検証失敗処理部７４では、検証を依頼された流通用画像１８については登録されていないか、あるいは、多重化された著作権管理番号１０が消去または改ざんされた可能性があると判断し、検証できなかったことを依頼した利用者２０に伝える。
【００２２】
利用者２０は、著作権情報１６が得られた場合は、二次利用に際し必要な処理を行う。また、著作権情報１６が得られなかった場合は、別の手段で著作権処理の問い合わせ先を入手するか、二次利用を諦める、といった現状と同じ方法をとることになる。
【００２３】
図１乃至図３のシステムによって、利用者２０が入手した流通用画像１８を二次利用したい場合に、容易に権利許諾処理等についての問い合わせ先を知ることが可能となり、さらに、利用者１８が、過失によってあやまって著作権を侵すことを防ぐことができる。以下に、著作権管理センタ３の各部の動作・処理について説明する。
【００２４】
図４に多重化済みフラグ検出部６の構成例を示す。多重化済みフラグ検出部６では、当該著作権管理センタ３の秘密情報４と、多重化処理を行っても不変な画像の特性情報７、例えば画像の低周波成分値を量子化したもの、を組にし、乱数生成器２３に疑似乱数の種として入力し、乱数列２４を得る。
【００２５】
多重化済みフラグ検出部６は、まず、デジタル画像１を１ブロックが例えば縦８画素横８画素の複数ブロックに細分し、乱数列２４から多重化対象ブロック２５を決定する。一般に、８×８画素のブロックに対し離散コサイン変換（周波数変換）を施すと、図５のように８×８の周波数成分行列２６が得られる。この６４個の周波数成分の内、あらかじめ幾つかの周波数の組を交流成分から選び、これを多重化候補周波数の組２７とする。この多重化候補周波数の組２７の中から、先に生成した乱数列２４の次の項によって、多重化対象周波数２８を決定する。
【００２６】
次に、あらかじめ決まっている多重化済みフラグ多重化強度パラメータ５と、先に求めた多重化対象周波数２８と、多重化対象ブロック２５の画素値を多重化ビット抽出部２９に送り、抽出ビット値３０を得る。
【００２７】
後述するように、多重化済みフラグは、いくつかのブロックに繰り返し多重化されているので、画像のサイズから繰り返し数ｎを、
ｎ＝ｉｎｔ（（ｈ＊ｖ／６４）＊０．２５）
ただし、
ｉｎｔ（ｘ）＝（ｘの小数点以下切り捨て）
ｈ＝（画像の水平方向の画素数）
ｖ＝（画像の垂直方向の画素数）
のように、画像のサイズが大きければ大きいほどｎが大きくなるように求めて、乱数列２４の続きの項から再び抽出ビット値３０を得る処理を、全部でｎ回繰り返す。
【００２８】
さらに、多重化処理を施していないデジタル画像１を、多重化済みであると誤認識しないように、（ｎ回繰り返した際に抽出ビット値３０が“１”だった回数）／ｎの値が、多重化済みフラグ検出用しきい値Ｔ１（０≦Ｔ₁≦１）より大きい場合には、デジタル画像１には多重化済みフラグ８が多重化されているとみなす。逆に、（ｎ回繰り返した際に抽出ビット値３０が“１”だった回数）／ｎの値が、多重化済みフラグ検出用しきい値Ｔ₁以下の場合には、デジタル画像１には多重化済みフラグが多重化されていないとみなす。
【００２９】
次に、図６に多重化処理部９の構成を示す。多重化処理部９は、多重化済みフラグ多重化部１３と、著作権管理番号多重化部１４によって構成されている。
【００３０】
まず、図７により多重化済みフラグ多重化部１３での処理について説明する。これは、基本的に多重化済みフラグ検出部６での処理の逆処理に相当する。
最初に、著作権管理センタの秘密情報４と、多重化処理を行っても不変な画像の特性情報７を組にし、乱数生成器２３に乱数の種として入力し、乱数列２４を得る。一方、デジタル画像１を１ブロックが縦８画素横８画素の複数ブロックに細分し、乱数列２４から多重化対象ブロック２５を決定する。次に、乱数２４の次の項によって、多重化候補周波数の組２７の中から、多重化対象周波数２８を決定する。次に、他のエンティティには秘密の多重化済みフラグ多重化強度パラメータ５と、多重化対象ブロック２５の６４個の画素値と、先に求めた多重化対象周波数２８と、多重化済みを示すビット値“１”（多重化済みフラグ８）をビット多重化処理部３１に送り、多重化済みブロック３２の画素値を得て、デジタル画像１中の多重化対象ブロック２５の画素値を多重化済みブロック３２の画素値に変更する。
【００３１】
ビット値“１”の多重化済みフラグ８の多重化はいくつかのブロックに繰り返し実施する。このため、画像のサイズから多重化繰り返し数ｎを、先に多重化済みフラグ検出部６で説明したようにして求める。乱数列２４の続きの項から、再び多重化済みブロック３２を得る処理を、全部でｎ回繰り返し、多重化済みフラグ多重化画像３３を得る。
【００３２】
次に、図８により著作権管理番号多重化部１４での処理について説明する。
まず、著作権管理番号１０を、当該デジタル画像を一意に示すように生成する。次に、多重化済みフラグ多重化画像３３を１ブロックが縦８画素横８画素の複数ブロックに細分する。細分したブロックの内、先の多重化済みフラグ８を多重化したブロックを除いた全てのブロックが著作権管理番号１０の多重化対象ブロック３４である。この多重化対象ブロック３４に離散コサイン変換（周波数変換）を施し、周波数成分行列２６を得る。
【００３３】
次に、著作権管理番号１０を多重化するため多重化鍵１１をデジタル画像に固有の任意な値で生成する。この生成した多重化鍵１１を種として乱数列３５を生成し、乱数の値によって、あらかじめ決まっている多重化候補周波数の組２７の中から、多重化対象周波数４０をブロックごとに一つ決定する。
【００３４】
また、実施例では、著作権管理番号１０にハミング符号を付加したデータ３６の最上位ビットから順に１ビットずつ選び、このビット値３７を多重化対象ブロック３４に多重化を行うこととする。この際、誤り訂正に用いる符号は、ハミング符号以外のものでも構わない。
【００３５】
次に、著作権者２の要望に応じて設定した著作権管理番号多重化強度パラメータ１２と、多重化対象ブロック３４の６４個の画素値と、多重化対象周波数４０と、当該ブロックに埋め込むビット値３７をビット多重化処理部３１に送り、多重化済みブロック３２の画素値を得て、多重化済みフラグ多重化画像３４中の多重化対象ブロック３３の画素値を多重化済みブロック３２の画値値に変更する。多重化処理では、１ブロックあたり１ビットの情報を多重化する。この多重化処理を、著作権管理番号１０にハミング符号を付加したデータ３６の全ビットを多重化するまで繰り返す。この際、ブロックのスキャンの方向は図９のようになっている。なお、図９では斜線で囲ったブロックは多重化済みフラグ８の強化ブロックを示し、該ブロックは著作権管理番号１０の多重化処理から除外される。また、著作権管理番号１０にハミング符号を付加したデータ３６の全ビットを多重化した際に、まだ多重化処理を施していないブロックが残っている場合、再び著作権管理番号１０にハミング符号を付加したデータ３６の最上位ビットから多重化を繰り返す。
【００３６】
このようにして、デジタル画像１の全てのブロックに対し、多重化済みフラグ８、あるいは、著作権管理番号１０にハミング符号を付加したデータ３６のいずれかが多重化されているところの、著作権管理番号多重化画像１５が得られることになる。
【００３７】
図８のビット多重化処理部３１の詳細構成例について図１０に示す。ビット多重化処理部３１は、多重化強度パラメータ１２と、多重化対象ブロック３４の６４個の画素値と、多重化対象周波数４０と、埋め込むべきビット値３７を入力とする。
【００３８】
ビット多重化処理部３１は、まず、輝度・色差分解部４２で多重化対象ブロック３４を輝度と色差に分解し、輝度ブロック４３と色差ブロック４４を得る。輝度ブロック４３に対し、離散コサイン変換を施し、８×８の周波数成分行列２６を得る。次に、周波数成分行列２６から多重化対象周波数４０の周波数成分値４５を読み取る。次に、この成分値４５を量子化処理部４６で、多重化強度パラメータ１２を用いて量子化し、量子化値４７を得る。この量子化値４７と、多重化強度パラメータ１２と、周波数成分値４５と、多重化するビット値３７を、周波数成分変更値生成部４８に送る。
【００３９】
周波数成分変更値生成部４８では、次のような規則でビット値３７を多重化した後の周波数成分変更値４９を生成する。
１）多重化対象ブロック３４に、ビット値“０”を多重化する場合
（ａ）（成分値４５−量子化値４７）＜（多重化強度パラメータ１２）＊
０．７５のとき
量子化値４７に、（多重化強度パラメータ１２）＊０．２５を加えて、
これを多重化後の周波数成分変更値４９とする。
（ｂ）（成分値４５−量子化値４７）≧（多重化強度パラメータ１２）＊
０．７５のとき
量子化値４７に、（多重化強度パラメータ１２）＊１．２５を加えて、
これを多重化後の周波数成分変更値４９とする。
２）多重化対象ブロック３４に、ビット値“１”を多重化する場合
（ａ）（成分値４５−量子化値４７）≧（多重化強度パラメータ１２）＊
０．２５のとき
量子化値４７に（多重化強度パラメータ１２）＊０．７５を加えて、
これを多重化後の周波数成分変更値４９とする。
（ｂ）（成分値４５−量子化値４７）＜（多重化強度パラメータ１２）＊
０．２５のとき
量子化値４７から、（多重化強度パラメータ１２）＊０．２５を引いて、
これを多重化後の周波数成分変更値４９とする。
【００４０】
この変更の際、多重化対象周波数成分４０の取り得る最大値、あるいは最小値を越えた場合、上記ルール１），２）に従い、（（ａ），（ｂ）の条件分けは無視し）、多重化対象周波数成分４０の取り得る値の範囲に収まって、最初に求めた多重化後の周波数成分変更値４９に最も近い値を、多重化後の周波数成分変更値４９とする。
【００４１】
次に、このようにして決定した周波数成分変更値４９と、輝度ブロック４３の画素値を多重化部５０に送り、多重化を行い、多重化済み輝度ブロック５１を得る。最後に、多重化済み輝度ブロック５１と色差ブロック４４を、輝度・色差合成部５２で合成し、多重化済みブロック３２を得る。
【００４２】
図１１は多重化部５０の詳細構成を示す図である。
多重化部５０は、多重化対象周波数４０と、周波数成分変更値４９と輝度ブロック４３の画素値を入力とする。まず、輝度ブロック４３を判定ブロック５３とし、多重化可能判定部５４において、判定ブロック５３の多重化対象周波数４０の成分値を、周波数成分変更値４９に変更できるかどうかを判定する。
【００４３】
多重化可能判定部５４において、判定ブロック５３の多重化対象周波数４０の成分値を、周波数成分変更値４９に変更可能と判定した場合、判定ブロック５３を変更可能輝度ブロック５５として、周波数成分変更処理部５６に送り、多重化対象周波数４０の成分値を、周波数成分変更値４９に変更し、多重化済み輝度ブロック５１を得る。
【００４４】
多重化可能判定部５４において、判定ブロック５３の多重化対象周波数４０の成分値を、周波数成分変更値４９に変更不可能と判定した場合、判定ブロック５３を輝度値変更部５７に送り、輝度値を変更して変更後輝度ブロック５８を得て、これを再び判定ブロック５３として、多重化可能判定部５４で再判定する。もし、再び多重化不可能と判定された場合、同様の処理を多重化可能判定部５４で多重化可能と判定されるまで繰り返す。
【００４５】
周波数成分変更処理部５６は、変更可能輝度ブロック５５を離散コサイン変換した後、多重化対象周波数４０の成分値を、周波数成分変更値４９に変更し、逆離散コサイン変換を施し、多重化済み輝度ブロック５１を得る。
【００４６】
ここで、図１１の多重化可能性判定部５４の処理について、数式を用いて以下に詳細を示す。離散コサイン変換成分値をＳ_uv（０≦ｕ，ｖ≦７）、判定ブロック５３を［Ｐ_ij］とする。また、多重化対象周波数４０の成分値をＳ_u0v0とする。
【００４７】
離散コサイン変換の定義式
【００４８】
【数１】

【００４９】
から次の連立不等式を導く。
【００５０】
【数２】

【００５１】
この連立不等式（２）の解、つまり全てのｉ，ｊ（０≧ｉ，ｊ≧７）についての交わりを求めて、以下の不等式を得る。
【００５２】
【数３】

【００５３】
この不等式（３）で、多重化対象周波数４０の成分の取り得る値の範囲が分かる。すなわち、多重化後の周波数成分変更値４９が、上記不等式（３）の範囲の中に収まっている場合は、変更可能、収まっていない場合は、変更不可能と判定する。
【００５４】
次に、図１１の輝度値変更部５７の処理について、以下に詳細を示す。
１）はじめて輝度値変更部５７で輝度変更処理を行う場合、多重化後の周波数成分変更値４９を変更用変数に代入する。変更用変数をｘで表す。
２）２回目以降の場合、前回の最後の変更を行った変更用変数を用いる。
ａ）変更用変数ｘが不等式（３）の下限値よりも小さい場合
判定ブロック５３を［Ｐ_ij］で表して、以下のように［Ｐ_ij］を［Ｐ_ij″］に変更する。
【００５５】
【数４】

【００５６】
上記変更処理を全てのｉ，ｊ（０≦ｉ，ｊ≦７）でおこない、判定ブロック５３の値を［Ｐ_ij″］に変更し、変更後輝度ブロック５８を得る。
この変更によっても多重化可能性判定部５４で変更不可能と判定されて、再び輝度値の変更を行う場合に備えて、変更用変数ｘの値から１を減じる。
【００５７】
ｂ）変更用変数が不等式（３）の上限値よりも大きい場合
判定ブロック５３を［Ｐ_ij］で表して、以下のように［Ｐ_ij″］を変更する。
【００５８】
【数５】

【００５９】
上記変更処理を全てのｉ，ｊ（０≦ｉ，ｊ≦７）でおこない、判定ブロック５３の値を［Ｐ_ij″］に変更し、変更後輝度ブロック５８を得る。
この変更によっても多重化可能性判定部５４で変更不可能と判定されて、再び輝度値の変更を行う場合に備えて、変更用変数ｘの値に１を加える。
【００６０】
以上のようにして、デジタル画像１に多重化処理を施して、著作権管理番号多重化画像１５を得る。該著作権管理番号多重化画像１５のヘッダ部に著作権管理番号１０を書き込み、流通用画像１８とする。
【００６１】
次に、著作権管理センタ３にて多重化情報の検証を行う検証処理部２１の具体的な処理手順を図１２に示す。
【００６２】
まず、検証処理部２１において、利用者２０から検証を依頼された流通画像１８のヘッダ部から著作権管理番号５９を読み取る。この著作権管理番号５９と同じ番号が著作権管理データベース１７に存在するかを調べ、もし、同じものが無かった場合、検証失敗処理部７４において検証失敗処理を行う。
【００６３】
流通画像１８のヘッダ部に書いてある著作権管理番号５９と同じ著作権管理番号１０が、著作権管理データベース１７の中に存在する場合、該著作権管理データベース１７の中でこの著作権管理番号１０と組になっている多重化鍵１１と著作権管理番号多重化強度パラメータ１２と著作権情報１６を読み出す。検証処理の流通画像１８は１ブロックが縦８画素横８画素の複数ブロックに細分する。
【００６４】
次に、図１３に示すように、当該著作権管理センタ１の秘密情報４と、多重化処理を行っても不変な画像の特性情報７を組にして、乱数生成器２３に乱数の種として入力し、乱数列２４を得て、乱数列２４から多重化済みフラグ多重化対象ブロック２５を決定する。検証対象ブロック６０は、全てのブロックから多重化済みフラグ多重化対象ブロック２５を除いたブロックである。検証は、図９に示したと同様に、左上から順にスキャンする方向で行う。
【００６５】
図１４に、検証処理部２１の構成例を示す。まず、先に読み出した多重化鍵１１を種として乱数生成器２３で乱数列３５を生成し、これによって、あらかじめ決まっている多重化候補周波数の組２７の中から、検証対象周波数６１を検証対象ブロック６０ごとに一つ決定する。次に、検証対象ブロック６０と、検証対象周波数６１と、多重化強度パラメータ１２を、多重化ビット抽出部２９に送り、ビット値６２を抽出し、抽出情報バッファ６３に順に蓄える。この処理を、全ての検証対象ブロック６０からビット値６２を抽出するまで行う。
【００６６】
次に、抽出情報バッファ６３に蓄えられた抽出ビット列を、著作権管理番号１０にハミング符号を付加したデータ３６のビット長さ毎に区切って、各ビット位置毎にビット“０”とビット“１”の数を数える。抽出ビット列を区切った最後の部分で、著作権管理番号１０にハミング符号を付加したデータ３６のビット長に満たない部分についても同様に並べて数える。各ビット位置についてビット“０”と“１”の数について多数決を行い、当該ビット位置のビット値を決定して検証情報６４を得る。
【００６７】
この検証情報６４を著作権管理番号１０にハミング符号を付加したデータ３６とみなして、ハミング処理を行って、著作権管理番号検証用データ６５を得る。この著作権管理番号検証用データ６５と、著作権管理データベース１７から読み出した著作権管理番号１０が一致するとき、検証を依頼された流通画像１８は正しく著作権管理センタ３に登録されていると判断し、著作権管理データベース１７から先に読み出した、著作権管理番号１０と組になっている著作権情報１６を、依頼主である利用者２０に送付する。また、著作権管理番号検証用データ６５と、著作権管理データベース１７から読み出した著作権管理番号１０が一致しないとき、検証失敗処理部７４において検証失敗処理を行う。
【００６８】
検証失敗処理部７４では、検証時において、検証を依頼されたデジタル画像１と、著作権管理センタ３の著作権管理データベース１７にある著作権管理番号１０とのマッチングに、何らかの理由で失敗した場合に、検証の依頼主である利用者２０に、検証に失敗した旨を伝える。
【００６９】
図１４の多重化ビット抽出部２９について図１５に示す。多重化ビット抽出部２９は、多重化強度パラメータ１２と、検証対象ブロック６０の画素値と、検証対象周波数６１を入力としている。
【００７０】
多重化ビット抽出部２９では、まず、輝度・色差分解部４２で抽出対象ブロック６７を輝度・色差分解し、輝度ブロック４３と色差ブロック４４を得る。輝度ブロック４３を離散コサイン変換し、８×８の周波数成分行列２６を得る。次に検証対象周波数（抽出対象周波数）６１の周波数成分値６９を読み取る。次に、周波数成分値６９を、多重化強度パラメータ１２で量子化して量子化値７０を得て、周波数成分値６９から量子化値７０を引き算して量子化差分７１を得る。
【００７１】
この量子化差分７１の値をもとに、抽出ビット決定部７２で、以下の規則にしたがって、検証対象ブロック６０に多重化されている抽出ビット値６２を求める。
ｉ）量子化差分７１が、（多重化強度パラメータ３８）＊０．５より小のとき、
抽出ビット値６２は“０”
ii）量子化差分７１が、(多重化強度パラメータ３８)＊０．５より以上のとき、
抽出ビット値６３は“１”
以上、本発明の一実施例について説明したが、著作権情報１６自体を多重化する場合は、これまでの説明中の著作権管理番号１０を著作権情報１６と置き換えるだけで、それ以外の説明はまったく同じである。また、多重化する情報を著作権情報やその管理番号ではなく、配布先の利用者ＩＤにすることもできる。この場合利用者が不正コピーを行った際に、不正コピー元を特定でき、不正コピーの抑止となる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、デジタル画像を複数のブロックに細分化し、ブロック毎に周波数変換し、デジタル画像に固有な多重化鍵から乱数を生成し、該乱数を用いて、多重化候補周波数の組から更新個所を決定し、該周波数成分の値を変更することで、情報を多重化することにより、デジタル画像の中に視覚的には気づかれないように著作権に関する情報を多重化することができ、該情報から直接あるいは該情報をキーとして利用者が手に入れたデジタル画像を２次利用する際などに権利許諾処理等の正しい問い合わせ先を得ることができるようになる。また、多重化済みフラグを追加し、デジタル画像を著作権管理センタで登録する際に著作権に関する情報が多重化済みかどうかをチェックすることによって、二重登録を防止できる。さらに、多重化強度パラメータにより、情報を多重化する際に、非可逆画像圧縮によっても、どの程度の圧縮率までなら著作権が消えずに残るかということを任意に設定することが可能となり、該多重化強度パラメータを画像圧縮で用いられる量子化係数より十分に大きくとれば、画像圧縮によっても多重化した情報が消失することはない。また、著作権に関する情報を繰り返し多重化し、該情報を抽出する際に、各ビット位置に対して最尤法（多数決法）を用いて当該ビット位置の値を決定することにより、一部にビット誤りがあっても情報を正しく検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における著作権保護システムの全体的ブロック図である。
【図２】図１の著作権保護システムにおける登録処理に関係する構成のブロック図である。
【図３】図１の著作権保護システムにおける検証処理に関係する構成のブロック図である。
【図４】多重化済みフラグ検出部を示すブロック図である。
【図５】離散コサイン変換による周波数成分行列と多重化候補周波数の組を示す図である。
【図６】多重化処理部の全体構成を示す図である。
【図７】多重化済みフラグ多重化部の構成を示す図である。
【図８】著作権管理番号多重化部の構成を示す図である。
【図９】多重化ブロックのスキャン方向を示す図である。
【図１０】図８のビット多重化処理部の構成を示す図である。
【図１１】図１０の多重化部の構成を示す図である。
【図１２】検証処理部の処理を示す図である。
【図１３】検証処理部の処理の続きを示す図である。
【図１４】検証処理部の構成を示す図である。
【図１５】図１４の多重化ビット抽出部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１デジタル画像
２著作権者
３著作権管理センタ
６多重化済みフラグ検出部
９多重化処理部
１５著作権管理番号多重化画像
１６著作権情報
１７著作権管理データベース
１８流通用画像
１９著作物流市場
２０利用者
２１検出処理部

Claims

デジタル画像に著作権に関する情報を多重化する情報多重化方法であって、
デジタル画像に固有な多重化鍵を生成し、該多重化鍵をもとに乱数を生成すると共に、前記デジタル画像を複数ブロックに細分化して、ブロック毎に周波数変換し、あらかじめ定めた多重化候補周波数の組の中から、前記乱数を用いて多重化対象周波数を決定し、該決定した多重化対象周波数の周波数成分値を、非可逆画像圧縮で用いられる量子化係数より十分に大きく設定した多重化強度パラメータで量子化し、著作権に関する情報のビット値によって変更値を定め、前記量子化した多重化対象周波数の周波数成分値を前記変更値によって量子化区間の中間の値となるように変更し、逆周波数変換して、著作権に関する情報を多重化した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１記載の情報多重化方法において、変更する周波数成分の取り得る値を求め、変更値が周波数成分の取り得る値の範囲外にある場合、当該ブロックの画素値を変更し、周波数成分の取り得る値を変更してから周波数成分値を変更することを特徴とする情報多重化方法。
請求項１または２のいずれか1項に記載の情報多重化方法において、秘密情報と当該デジタル画像の特性情報との組をもとに乱数を生成し、前記乱数を用いて、多重化済みフラグ多重化対象ブロック、多重化済みフラグ多重化対象周波数を決定し、該決定した多重化済みフラグ多重化対象周波数の周波数成分値を変更することで、著作権に関する情報が多重化されていることを示す多重化済みフラグを更に多重化することを特徴とする情報多重化方法。
請求項１記載の情報多重化方法を適用して生成された情報多重化済みデジタル画像から多重化された著作権に関する情報を抽出する方法であって、
前記デジタル画像に固有な多重化鍵をもとに乱数を生成すると共に、情報多重化済みデジタル画像を複数のブロックに細分化して、ブロック毎に周波数変換し、前記乱数を用いて情報抽出周波数を決定し、該決定した情報抽出対象周波数の周波数成分値に基づいて多重化された著作権に関する情報を抽出することを特徴とする情報抽出方法。
請求項４記載の情報抽出方法において、前記情報抽出対象周波数の周波数成分値を多重化強度パラメータで量子化し、前記周波数成分値から量子化値を引き算して量子化差分を得、該量子化差分の値を基に多重化されている著作権に関する情報のビット値を決定することを特徴とする情報抽出方法。