JP4124366B2 - 電子透かしの埋め込み方法および抽出方法 - Google Patents
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Description
(1.本発明による符号化・復号の基本概念)
まず、本発明における電子透かしの埋め込み方法および抽出方法の基本概念について説明する。本発明では、符号化の際に不可視の電子透かしを埋め込み、復号の際に不可視の電子透かしを抽出する。図1は、本発明の基本概念を示す図である。図1(a)に示すように、符号化では、符号化対象とする原データを複数のブロックに分割する。そして、各ブロックについてあらかじめ準備した複数の符号化方式の符号化効率を算出し、各ブロックに対する符号化効率の順位付けをする。一方、別途電子透かしとして埋め込む不可視属性情報を用意しておき、この値、および符号化効率の順位に基づいて、前記符号化方式のうちから1つを決定し、決定した符号化方式でそのブロックに対して符号化処理する。このようにして各ブロックを符号化していく。
本発明は、そのデータの内容・形式にとらわれず、様々なデータに対して適用可能であるが、主に、音響データ、画像データに対して用いられる。以下に、この2種類のデータに対しての処理について説明していく。まず、音響データについて説明する。
本実施形態では、音響データとして、アナログの音響信号をPCM等の周知の手法によりをデジタル化したものを用いる。例えば、サンプリング周波数48KHz、量子化ビット数16ビット(正負符号付き)でサンプリングすると、1秒あたり48000個のサンプルにより構成されるサンプル列ができ、各サンプルは、−32768〜32767の値をとることになる。
e0(t)=x(t)−e0(t−1)/2
e1(t)=x(t)−a11・x(t−1)−e1(t−1)/2
e2(t)=x(t)−a21・x(t−1)−a22・x(t−2)−e2(t−1)/2
e3(t)=x(t)−a31・x(t−1)−a32・x(t−2)−a33・x(t−3)−e3(t−1)/2
e4(t)=x(t)−a41・x(t−1)−a42・x(t−2)−a43・x(t−3)−a44・x(t−4)−e4(t−1)/2
e5(t)=x(t)−a51・x(t−1)−a52・x(t−2)−a53・x(t−3)−a54・x(t−4)−a55・x(t−5)−e5(t−1)/2
e6(t)=x(t)−b11・x(t−1)−e6(t−1)/2
e7(t)=x(t)−b21・x(t−1)−b22・x(t−2)−e7(t−1)/2
e8(t)=x(t)−b31・x(t−1)−b32・x(t−2)−b33・x(t−3)−e8(t−1)/2
e9(t)=x(t)−b41・x(t−1)−b42・x(t−2)−b43・x(t−3)−b44・x(t−4)−e9(t−1)/2
e10(t)=x(t)−b51・x(t−1)−b52・x(t−2)−b53・x(t−3)−b54・x(t−4)−b55・x(t−5)−e10(t−1)/2
さらに、この後、各サンプルを可変長に変換する可変長符号化処理を行っていく。本実施形態における可変長符号化は、一般にゴロム符号化と呼ばれる周知の方式を採用している。具体的には、1サンプルを構成するビット成分を上位ビット成分と下位ビット成分に分け、下位ビット成分は変更を加えずそのままとし、上位ビット成分は、上位ビットだけを十進数変換した数値分のビット「0」を並べ、最後にセパレータビット「1」を加えた配列とする。例えば、8ビットのビット成分「00101000」を考えてみる。このとき、下位ビット成分を4ビットとすると、下位ビット成分は「1000」となる。上位ビットは「0010」であるため、これを十進数変換した「2」個分の「0」を配列して最後に「1」を加えた「001」に変換される。この結果、8ビットのビット列「00101000」は、7ビットのビット列「0011000」に変換されることになる。本実施形態では、変換の前後でビット成分を不変とする下位ビット成分のビット長を各サンプルで可変とするようにしている。
復号装置では、符号化装置において準備されていた符号化方式に対応した処理手段が用意されている。例えば、上記の例の場合では、符号化方式として用意された〔数式1〕〜〔数式11〕と同じものが用意されている。復号装置では、符号化ブロックを読み込んだ後、この符号化ブロック内に記録されている符号化方式を特定するための情報を読み込む。ここでは、符号化方式である〔数式〕を特定するためのIDを読み込むことになる。続いて、このIDに対応する〔数式〕を利用して、符号化ブロック内における予測誤差で記録された各サンプルの値を、元のサンプルの値に復元していく。これは、符号化に利用した上記〔数式〕の左辺の項と右辺第1項を交換した式に基づいて実行されることになる。このようにして、各符号化ブロックに対して、符号化に利用した〔数式〕と同じ〔数式〕を利用して復号することにより、元のブロックが得られる。
次に、符号化対象とするデータが画像データである場合について説明する。本実施形態では、画像データとして、画素数が640×480画素であるものを想定して説明する。なお、画像データは、静止画そのものを画像データとしたものに対しても適用できるし、動画を構成する各フレームとしての画像データに対しても適用できる。
本発明に係る電子透かしの埋め込み方法を実現する符号化装置は、上記のような画像データを読み込んだら、画像データを構成する画素を所定の画素数単位でブロック化し、1ブロックごとにワークメモリに読み込む。1ブロックとする画素数は、あらかじめ設定しておくことができる。本実施形態では、64×48画素を1ブロックとしており、1つの画像データは100のブロックに分割して処理されることになる。符号化装置は、設定された画素数を1ブロックとして順次ワークメモリに読み込んでいくことになる。
e20=x(i,j)−x(i−1,j)
e21=x(i,j)−x(i,j−1)
e22=x(i,j)−x(i−1,j−1)
e23=x(i,j)−x(i−1,j)−x(i,j−1)+x(i−1,j−1)
e24=x(i,j)−x(i−1,j)−{x(i,j−1)−x(i−1,j−1)}/2
e25=x(i,j)−x(i,j−1)−{x(i−1,j)−x(i−1,j−1)}/2
e26=x(i,j)−{x(i−1,j)+x(i,j−1)}/2
さらに、この後、各画素を可変長に変換する可変長符号化処理を行っていく。この可変長符号化処理も、上記音響データの場合と同様、一般にゴロム符号化と呼ばれる周知の方式を採用し、1画素を構成するビット成分を上位ビット成分と下位ビット成分に分けた後、処理が行われる。
復号装置では、符号化装置において準備されていた符号化方式に対応した処理手段が用意されている。例えば、上記の例の場合では、符号化方式として用意された〔数式12〕〜〔数式18〕と同じものが用意されている。復号装置では、符号化ブロックを読み込んだ後、この符号化ブロック内に記録されている符号化方式を特定するための情報を読み込む。ここでは、符号化方式である〔数式〕を特定するためのIDを読み込むことになる。続いて、このIDに対応する〔数式〕を利用して、符号化ブロック内における予測誤差で記録された各画素の値を、元の画素の値に復元していく。これは、符号化に利用した上記〔数式〕の左辺の項と右辺第1項を交換した式に基づいて実行されることになる。このようにして、各符号化ブロックに対して、符号化に利用した〔数式〕と同じ〔数式〕を利用して復号することにより、元のブロックが得られる。
以上のように、本発明では、不可視の属性情報に基づいて符号化方式を決定することにより、電子透かしを埋め込むが、これに加えて、可視の属性情報を埋め込むことも可能である。次に、可視属性情報を追加して埋め込む場合について説明する。図3は、可視属性情報を埋め込む装置の構成図である。図3において、1は原画像入力部、2は文字フォント記憶部、3は属性情報文字コード入力部、4はラスター変換部、5は可視情報埋め込み処理実行部、6は可視透かし入り画像出力部である。
可視属性情報、不可視属性情報が埋め込まれた符号化データは、図1(b)に示した基本概念に従って復号され、原データおよび不可視属性情報が得られる。さらに、原データである可視透かし入り画像および不可視属性情報を利用して、可視透かし入り画像から可視電子透かしを除去する。可視電子透かしを除去する装置を図3(b)に示す。図3(b)において、11は可視透かし入り画像入力部、12は文字フォント記憶部、13は属性情報文字コード入力部、14はラスター変換部、15は透かし除去実行部、16は原画像出力部である。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、複数の符号化方式として、線形予測式を用いたが、これに加えて公知のランレングス方式を併用するようにしても良いし、また、線形予測式やランレングス方式に代えて、公知の様々な符号化方式を利用することが可能である。
2、12・・・文字フォント記憶部
3、13・・・属性情報文字コード入力部
4、14・・・ラスター変換部
5・・・可視情報埋め込み処理実行部
6・・・可視透かし入り画像出力部
11・・・可視透かし入り画像入力部
15・・・可視情報除去実行部
16・・・原画像出力部
Claims (9)
- 符号化対象とするデータを、複数のブロックに分割するブロック分割段階と、
あらかじめ準備した複数の符号化方式について、前記各ブロックに対する符号化効率を算出する符号化効率算出段階と、
電子透かしとして埋め込む不可視属性情報を示す数値配列、および、前記各ブロックについて算出された符号化効率の順位に基づいて、前記複数の符号化方式の中から1つの符号化方式を決定する符号化方式決定段階と、
前記決定された符号化方式に基づいて、どの符号化方式を適用したかが明確になるように、当該ブロックに対して符号化を行い、符号化ブロックを生成するブロック符号化段階と、
を有することを特徴とする電子透かしの埋め込み方法。 - 請求項1において、
前記ブロック符号化段階は、符号化方式を特定する情報を当該ブロックに記録することにより、どの符号化方式を適用したかを明確にするものであることを特徴とする電子透かしの埋め込み方法。 - 請求項1または請求項2において、
前記ブロック分割段階の前段に、前記不可視属性情報を基に可視属性情報を生成する可視属性情報生成段階と、前記符号化対象とするデータに対して、前記生成された可視属性情報を埋め込む可視属性情報埋め込み段階と、
を有することを特徴とする電子透かしの埋め込み方法。 - 請求項3において、
前記符号化対象とするデータが静止画又は動画を収録したものであり、
前記不可視属性情報は文字コードであり、前記可視属性情報生成段階は、前記文字コードを所定の文字フォントを用いて画像データの形式をもつ可視属性情報に変換することを特徴とする電子透かしの埋め込み方法。 - 請求項3において、
前記符号化対象とするデータが音を収録した音響データであり、
前記不可視属性情報は文字コードであり、前記可視属性情報生成段階は、前記文字コードを所定の音声合成方式を用いて波形データの形式をもつ可視属性情報に変換することを特徴とする電子透かしの埋め込み方法。 - 請求項1または請求項2において、
前記符号化方式は、線形予測法を用いたロスレス符号化であり、各符号化方式として複数の線形予測式を準備したものであることを特徴とする電子透かしの埋め込み方法。 - 請求項1または請求項2において、
前記符号化対象とするデータが静止画又は動画を収録したものであり、
前記ブロック分割段階は、前記静止画である画像データ、又は前記動画を構成する画像データの二次元空間をX方向およびY方向にほぼ等分割するようなタイル分割を行うことを特徴とする電子透かしの埋め込み方法。 - 複数の符号化ブロックで構成された符号化データから、各符号化ブロックを認識する符号化ブロック認識段階と、
前記各符号化ブロックに指示されている符号化方式に対応する復号方式に基づいて、各符号化ブロックの復号を行い、ブロックを復元するブロック復号段階と、
あらかじめ準備した複数の符号化方式について、前記復号された各ブロックに対する符号化効率を算出する符号化効率算出段階と、
前記各ブロックについて算出された符号化効率の順位、および前記各ブロックと対応する符号化ブロックに指示されている符号化方式に基づいて、不可視属性情報を示す数値配列を抽出する不可視属性情報抽出段階と、
を有することを特徴とする電子透かしの抽出方法。 - 請求項8において、
前記ブロック復号段階で生成されたブロックで構成されるデータには、前記不可視属性情報抽出段階で抽出された不可視属性情報を基に生成された可視属性情報が埋め込まれており、
前記不可視属性情報抽出段階の後段に、前記データについて、前記抽出された不可視属性情報を基に可視属性情報を生成する可視属性情報生成段階と、
前記生成された可視属性情報を、前記データから除去する可視属性情報除去段階と、
を有することを特徴とする電子透かしの抽出方法。
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