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JP2005236756A - Electronic watermark embedding device and electronic watermark detecting device - Google Patents

Electronic watermark embedding device and electronic watermark detecting device Download PDF

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JP2005236756A
JP2005236756A JP2004044489A JP2004044489A JP2005236756A JP 2005236756 A JP2005236756 A JP 2005236756A JP 2004044489 A JP2004044489 A JP 2004044489A JP 2004044489 A JP2004044489 A JP 2004044489A JP 2005236756 A JP2005236756 A JP 2005236756A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To embed electronic watermark information so that the electronic watermark information can be detected efficiently from an image, a portion of which is cut out to cause positional deviation and to detect the embedded electronic watermark information. <P>SOLUTION: An electronic watermark embedding device 100 generates an electronic watermark embedded transformation coefficient set A<SB>3</SB>from a discrete wavelet transformation coefficient set A<SB>2</SB>and a code string B<SB>2</SB>with a position marker embedded in electronic watermark information, and performs inverse discrete wavelet transformation of the electronic watermark embedded transformation coefficient set to generate electronic watermark embedded discrete image data A<SB>4</SB>having the position marker. An electronic watermark, detecting device generates a set of transformation coefficient, sets from the discrete image data by discrete wavelet, using oversampling, determines a code string for decoding electronic watermark, on the basis of reliability calculated from respective transformation coefficients and an electronic watermark code, detects the position marker from the code string, calculates the amount of a positional deviation, on the basis of the position marker and decodes the embedded information. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、画像(動画像を含む)データに電子透かし情報を埋め込む電子透かし埋め込み装置及び画像データに埋め込まれた電子透かし情報を検出する電子透かし検出装置に関するものである。   The present invention relates to a digital watermark embedding device that embeds digital watermark information in image (including moving image) data and a digital watermark detection device that detects digital watermark information embedded in image data.

離散ウェーブレット変換係数を用いた電子透かし埋め込み装置は、画像データを離散ウェーブレット変換した後、得られた変換係数の値をある規則に従って修正することによって電子透かし情報を埋め込み、電子透かし情報が埋め込まれた変換係数を逆ウェーブレット変換することにより電子透かし埋め込み済み画像データを生成する。また、電子透かし検出装置は、電子透かし埋め込み済み画像データを離散ウェーブレット変換した後、得られた変換係数からある規則に従って埋め込まれている情報を判定することによって、埋め込まれた電子透かし情報を復元する(例えば、特許文献1参照)。   The digital watermark embedding device using the discrete wavelet transform coefficient embeds the digital watermark information by modifying the value of the obtained transform coefficient according to a certain rule after performing discrete wavelet transform on the image data, and the digital watermark information is embedded. Digital watermark embedded image data is generated by inverse wavelet transform of the transform coefficient. Further, the digital watermark detection apparatus restores the embedded digital watermark information by performing discrete wavelet transform on the digital watermark embedded image data and then determining information embedded according to a certain rule from the obtained conversion coefficient (For example, refer to Patent Document 1).

特開2000−196856号公報(図1)Japanese Patent Laid-Open No. 2000-196856 (FIG. 1)

しかし、電子透かし埋め込み済み画像の一部が切り取られて位置ずれが生じた場合、この一部が切り取られ位置ずれが生じた画像に離散ウェーブレット変換を適用して得られる変換係数は、切り取られる前の画像に離散ウェーブレット変換を適用して得られる変換係数と異なるものになる。これは、離散ウェーブレット変換がシフト不変性を持たないことに起因する。このため、電子透かし埋め込み済み画像の一部が切り取られて位置ずれが生じた場合には、埋め込まれた電子透かし情報が検出できないことがあるという問題があった。   However, when a part of a digital watermark embedded image is cut out and misaligned, the transform coefficient obtained by applying the discrete wavelet transform to the part of the image that is partly cut and misaligned is This is different from the transform coefficient obtained by applying the discrete wavelet transform to this image. This is because the discrete wavelet transform does not have shift invariance. For this reason, when a part of the digital watermark embedded image is cut out and misaligned, the embedded digital watermark information may not be detected.

図1に示されるように、離散ウェーブレット変換は帰納的な演算ステージ(離散ウェーブレット分解ステージ)11,12,…を用いて実行される。図1の各演算ステージ11,12,…においては、図2に示されるように、前ステージで得られた低周波成分(最初のステージでは入力された離散信号)に高周波通過フィルタ処理と低周波通過フィルタ処理をそれぞれ施し、さらにダウンサンプリングを施し、サンプル数が半分の高周波成分と低周波成分を生成する。図1及び図2は、1次元信号の場合を示しているが、2次元信号(画像)の場合は、同様の処理を縦方向と横方向に順番に行うので、各ステージにおいては、前ステージで得られた画像データの低周波成分(最初のステージでは入力された離散画像信号)から4つの成分(LL成分、LH成分、HL成分、HH成分)が生成される。ここで、Lは低周波成分を意味し、Hは高周波成分を意味し、例えば、LL成分は、縦方向と横方向について低周波通過フィルタ処理を施し、それぞれの方向についてダウンサンプリングを行って得られる変換係数の集合を意味する。また、次のステージでは、生成されたLL成分に離散ウェーブレット変換を施す。なお、2次元信号(画像)の場合は、各成分のサンプル数は、前ステージのLL成分のサンプル数の4分の1となる。   As shown in FIG. 1, the discrete wavelet transform is performed using recursive calculation stages (discrete wavelet decomposition stages) 11, 12,. 1, as shown in FIG. 2, the low-frequency component (discrete signal input in the first stage) obtained in the previous stage is subjected to high-frequency pass filter processing and low-frequency components. A pass filter process is performed, and further downsampling is performed to generate a high-frequency component and a low-frequency component with half the number of samples. 1 and 2 show the case of a one-dimensional signal, but in the case of a two-dimensional signal (image), the same processing is performed in order in the vertical direction and the horizontal direction. Four components (LL component, LH component, HL component, HH component) are generated from the low frequency component (discrete image signal input in the first stage) of the image data obtained in step (1). Here, L means a low-frequency component, H means a high-frequency component, and for example, the LL component is obtained by performing low-frequency pass filter processing in the vertical and horizontal directions and down-sampling in each direction. Means a set of transformation coefficients. In the next stage, a discrete wavelet transform is performed on the generated LL component. In the case of a two-dimensional signal (image), the number of samples of each component is a quarter of the number of samples of the LL component in the previous stage.

また、各ステージで生成されたそれぞれの成分を区別するために、例えば、第Nステージ(「ステージN」とも表記する。)で得られたLL成分を、「LLN成分」と表記する。それぞれの変換係数には画像中の位置が対応しており、ステージNで生成された成分の変換係数の位置は、元画像の解像度を1/4にした場合の位置に対応する。また、LLN成分の1個の要素の大きさは、元画像において縦横それぞれ2ピクセル分となる。LHN成分、HLN成分、HHN成分の場合も、LLN成分の場合と同様である。 Further, in order to distinguish each component generated in each stage, for example, the LL component obtained in the Nth stage (also referred to as “stage N”) is referred to as “LLN component”. The position in the image corresponds to each conversion coefficient, and the position of the conversion coefficient of the component generated in stage N corresponds to the position when the resolution of the original image is 1/4 N. In addition, the size of one element of the LLN component is 2N pixels in the vertical and horizontal directions in the original image. The case of the LHN component, the HLN component, and the HHN component is the same as the case of the LLN component.

図3(a)は、1次元信号である元画像(ステージ0)に離散ウェーブレット変換を施した場合の各ステージ(ステージ1〜3)におけるサンプリング位置を示し、図3(b)は、1次元信号を左へ1サンプルシフトさせたデータを元画像(ステージ0)とし、これに離散ウェーブレット変換を施した場合の各ステージ(ステージ1〜3)におけるサンプリング位置を示す。図3(a)及び(b)の比較からわかるように、左へ1サンプルシフトさせたデータを元画像とした場合に得られる変換係数は、シフトしなかった場合に得られる変換係数と異なってしまう。シフトした元画像について、離散ウェーブレット変換を施す位置をずらしながら電子透かしが埋め込まれた変換係数を求めることも可能である。しかし、このような方法は計算量の面で効率が良いとは言えず、その上、同じ数の変換係数を得るために入力サンプルの左端又は右端を補完する処理も必要になるという問題があった。   FIG. 3A shows the sampling position in each stage (stages 1 to 3) when the discrete wavelet transform is applied to the original image (stage 0), which is a one-dimensional signal, and FIG. Data obtained by shifting the signal one sample to the left is used as an original image (stage 0), and the sampling position in each stage (stages 1 to 3) when the discrete wavelet transform is applied to the original image is shown. As can be seen from the comparison between FIGS. 3A and 3B, the conversion coefficient obtained when the data shifted by one sample to the left is used as the original image is different from the conversion coefficient obtained when the data is not shifted. End up. With respect to the shifted original image, it is also possible to obtain a transform coefficient in which a digital watermark is embedded while shifting the position where the discrete wavelet transform is performed. However, this method cannot be said to be efficient in terms of computational complexity. Moreover, in order to obtain the same number of conversion coefficients, a process for complementing the left end or right end of the input sample is required. It was.

また、検出された電子透かし情報には、通常、信頼度が与えられる。電子透かし情報が埋め込まれていない信号から電子透かし情報を検出しようとすると、得られる情報は統計的にランダムな値を示す。そこで、信頼度は、得られた情報がランダムである程低い値になり、得られた情報に偏りがある程高い値になるようにしている。この信頼度に基づいて電子透かしの有無の判定が行われる。しかし、従来の方法では、得られた信頼度を絶対評価しなければならず、埋め込み時の条件や埋め込み後の画像処理によっては電子透かしの有無に関する評価が適正になされない場合があるという問題があった。   In addition, reliability is usually given to the detected digital watermark information. When the digital watermark information is detected from a signal in which the digital watermark information is not embedded, the obtained information shows a statistically random value. Therefore, the reliability is set to a lower value as the obtained information is random, and to a higher value as the obtained information is biased. The presence / absence of a digital watermark is determined based on the reliability. However, in the conventional method, the obtained reliability must be absolutely evaluated, and there is a problem that the evaluation regarding the presence or absence of the digital watermark may not be properly performed depending on the conditions at the time of embedding and image processing after embedding. there were.

そこで、本発明は、上記したような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、一部が切り取られ位置ずれが起きた画像から効率よく電子透かし情報を検出できるように電子透かし情報を埋め込むことができる電子透かし埋め込み装置、及び、この電子透かし埋め込み装置により埋め込まれた電子透かし情報を効率よく検出することができる電子透かし検出装置を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to efficiently apply digital watermark information from an image that has been partially cut out and misaligned. It is an object to provide a digital watermark embedding device that can embed digital watermark information so that it can be detected, and a digital watermark detection device that can efficiently detect digital watermark information embedded by this digital watermark embedding device.

また、本発明の他の目的は、画像データに電子透かし情報が埋め込まれているか否かの判定を比較的効率の良い相対評価に基づいて行う電子透かし検出装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a digital watermark detection apparatus that determines whether or not digital watermark information is embedded in image data based on a relatively efficient relative evaluation.

本発明の電子透かし埋め込み装置は、入力された画像データを離散ウェーブレット変換することによって変換係数集合を出力する離散ウェーブレット変換部と、入力された電子透かしとして埋め込む情報を符号化することによって得られた符号列に、電子透かしとして埋め込む情報と区別できる符号列からなる位置マーカを挿入することによって、位置マーカ入り符号列を生成する符号化及び位置マーカ挿入部と、前記変換係数集合と前記位置マーカ入り符号列とから、位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み変換係数集合を生成する電子透かし埋め込み部と、前位置マーカ入り記電子透かし埋め込み済み変換係数集合を逆離散ウェーブレット変換することによって、位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み離散画像データを生成する逆離散ウェーブレット変換部とを有するものである。   The digital watermark embedding device of the present invention is obtained by encoding discrete wavelet transform unit that outputs a set of transform coefficients by performing discrete wavelet transform on input image data, and encoding information to be embedded as input digital watermark. An encoding and position marker insertion unit that generates a position marker-containing code string by inserting a position marker that is distinguishable from information to be embedded as a digital watermark into the code string, the conversion coefficient set, and the position marker included A digital watermark embedding unit that generates a set of transform coefficients with a digital watermark embedded with a position marker from the code sequence; and an inverse discrete wavelet transform of the digital watermark embedded transform coefficient set with a previous position marker, Inverse discrete to generate embedded discrete image data Those having a Eburetto conversion unit.

また、本発明の電子透かし検出装置は、入力された位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み離散画像データから、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換により、変換係数集合の集合を生成して出力する離散ウェーブレット変換部と、前記変換係数集合の集合に含まれる変換係数のそれぞれから計算される信頼度及び電子透かし符号に基づいて電子透かしの復号を行う符号列を決定する電子透かし符号検出部と、前記電子透かし符号検出部から出力された符号列から位置マーカを検出する位置マーカ検出部と、前記検出された位置マーカに基づき位置ずれ量の計算を行ない、得られた位置ずれ量を用いて復号を行う符号列の位置を定めた後に電子透かしとして埋め込まれた情報を復号する電子透かし復号部とを有するものである。   Also, the digital watermark detection apparatus of the present invention is a discrete wavelet transform that generates and outputs a set of transform coefficient sets from the input discrete image data with embedded position marker-added watermark by discrete wavelet transform using oversampling. A digital watermark code detecting unit that determines a code string for decoding a digital watermark based on a reliability and a digital watermark code calculated from each of the transform coefficients included in the set of transform coefficient sets, and the digital watermark A position marker detection unit that detects a position marker from a code string output from the code detection unit, a code that calculates a positional deviation amount based on the detected position marker, and performs decoding using the obtained positional deviation amount And a digital watermark decoding unit that decodes information embedded as a digital watermark after determining the position of the column

本発明の電子透かし埋め込み装置によれば、電子透かしとして埋め込まれる情報の符号列に位置マーカを挿入しているので、一部が切り取られ位置ずれが起きた画像からであっても、電子透かし検出装置によって効率よく電子透かし情報を検出できるように電子透かし情報を埋め込むことができるという効果が得られる。   According to the digital watermark embedding device of the present invention, since the position marker is inserted into the code string of the information embedded as the digital watermark, the digital watermark detection is performed even from an image in which a part has been cut out and positional deviation has occurred. There is an effect that the digital watermark information can be embedded so that the digital watermark information can be efficiently detected by the apparatus.

また、本発明の電子透かし検出装置によれば、離散ウェーブレット変換係数集合の集合に含まれる変換係数のそれぞれから計算される信頼度及び電子透かし符号に基づいて電子透かしの復号を行う符号列を決定し、この符号列から検出された位置マーカに基づき位置ずれ量の計算を行ない、得られた位置ずれ量を用いて復号を行う符号列の位置を定めた後に電子透かしとして埋め込まれた情報を復号するので、電子透かし埋め込み装置により埋め込まれた電子透かし情報を効率よく検出することができるという効果が得られる。   Further, according to the digital watermark detection apparatus of the present invention, a code sequence for decoding the digital watermark is determined based on the reliability calculated from each of the transform coefficients included in the set of discrete wavelet transform coefficient sets and the digital watermark code. Then, the amount of positional deviation is calculated based on the position marker detected from the code string, and the position of the code string to be decoded is determined using the obtained positional deviation amount, and then the information embedded as a digital watermark is decoded. As a result, the digital watermark information embedded by the digital watermark embedding apparatus can be efficiently detected.

<1 第1の実施形態>
<1.1 構成>
図4は、本発明の第1の実施形態に係る静止画用電子透かし埋め込み装置100の構成を概略的に示すブロック図である。図4に示されるように、静止画用電子透かし埋め込み装置100は、離散ウェーブレット変換部110と、符号化及び位置マーカ挿入部120と、電子透かし埋め込み部130と、逆離散ウェーブレット変換部140とを有する。静止画用電子透かし埋め込み装置100は、離散画像データAと、この離散画像データAに電子透かしとして埋め込む情報Bとを入力とし、位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み離散画像データAを出力する。
<1 First Embodiment>
<1.1 Configuration>
FIG. 4 is a block diagram schematically showing the configuration of the still image digital watermark embedding apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the still image digital watermark embedding device 100 includes a discrete wavelet transform unit 110, an encoding and position marker insertion unit 120, a digital watermark embedding unit 130, and an inverse discrete wavelet transform unit 140. Have. The still image digital watermark embedding apparatus 100 receives the discrete image data A 1 and the information B 1 embedded as a digital watermark in the discrete image data A 1 , and outputs the position marker-added digital watermark embedded discrete image data A 4 . To do.

離散ウェーブレット変換部110は、離散画像データAを入力とし、離散ウェーブレット変換係数集合(以下「変換係数集合」と言う。)Aを出力する。離散ウェーブレット変換部110は、多段の離散ウェーブレット分解(離散ウェーブレット変換)の演算ステージ(図1及び図2の離散ウェーブレット分解ステージを2次元信号に適用した演算ステージ)を含み、各ステージは、高周波通過フィルタ及びこの高周波通過フィルタを通過した信号をダウンサンプリングするダウンサンプリング部、並びに、低周波通過フィルタ及びこの低周波通過フィルタを通過した信号をダウンサンプリングするダウンサンプリング部を含む。なお、変換係数集合とは、離散ウェーブレット変換の各ステージで得られるLL成分、HH成分、LH成分、HL成分の和集合である。ここで、Lは低周波成分を意味し、Hは高周波成分を意味し、例えば、LL成分は、縦方向と横方向について低周波通過フィルタ処理を施し、それぞれの方向についてダウンサンプリングを行って得られる変換係数の集合を意味する。 The discrete wavelet transform unit 110 receives the discrete image data A 1 and outputs a discrete wavelet transform coefficient set (hereinafter referred to as “transform coefficient set”) A 2 . The discrete wavelet transform unit 110 includes a multistage discrete wavelet decomposition (discrete wavelet transform) operation stage (an operation stage in which the discrete wavelet decomposition stage of FIGS. 1 and 2 is applied to a two-dimensional signal). A down-sampling unit that down-samples the filter and the signal that has passed through the high-frequency pass filter; and a down-sampling unit that down-samples the signal that has passed through the low-frequency pass filter and the low-frequency pass filter. The transform coefficient set is a sum set of LL components, HH components, LH components, and HL components obtained at each stage of the discrete wavelet transform. Here, L means a low-frequency component, H means a high-frequency component, and for example, the LL component is obtained by performing low-frequency pass filter processing in the vertical and horizontal directions and down-sampling in each direction. Means a set of transformation coefficients

符号化及び位置マーカ挿入部120は、電子透かしとして埋め込む情報Bを入力とし、位置マーカ入り2進符号(位置マーカ入り電子透かし符号列)Bを出力する。位置マーカ入り電子透かし符号列Bとは、電子透かしとして埋め込む情報が2進符号化され、この電子透かしとして埋め込む情報の符号列に、位置マーカと呼ばれる特別な(電子透かしとして埋め込む情報の符号列と区別可能な)符号列が挿入されたものである。 Encoding and position marker insertion unit 120 inputs the information B 1 to be embedded as an electronic watermark, and outputs the position marker containing binary codes (position marker containing electronic watermark code string) B 2. The digital watermark code sequence B 2 with a position marker is obtained by binary-coding information to be embedded as a digital watermark, and a special code sequence of information (embedded as a digital watermark) called a position marker is added to the code sequence of information embedded as this digital watermark. A code string that can be distinguished from each other).

電子透かし埋め込み部130は、変換係数集合Aと位置マーカ入り電子透かし符号列Bとを入力とし、位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み変換係数集合Aを出力する。逆離散ウェーブレット変換部140は、位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み変換係数集合Aを入力とし、位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み離散画像データAを出力する。 The digital watermark embedding unit 130 receives the transformation coefficient set A 2 and the digital watermark code string B 2 with a position marker as inputs, and outputs a transformation coefficient set A 3 with a digital watermark embedded with a position marker. Inverse discrete wavelet transform unit 140 inputs the position marker containing watermarked transform coefficient sets A 3, and outputs the already discrete image data A 4 embedded position marker containing watermark.

図5は、本発明の第1の実施形態に係る静止画用電子透かし検出装置200の構成を概略的に示すブロック図である。図5に示されるように、静止画用電子透かし検出装置200は、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部210と、電子透かし符号検出部220と、位置マーカ検出部230と、電子透かし復号部240とを有する。静止画用電子透かし検出装置200は、位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み離散画像データCを入力とし、電子透かしとして埋め込まれていた情報Cを出力する。 FIG. 5 is a block diagram schematically showing the configuration of the still image digital watermark detection apparatus 200 according to the first embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 5, the still image digital watermark detection apparatus 200 includes a discrete wavelet transform unit 210 using oversampling, a digital watermark code detection unit 220, a position marker detection unit 230, and a digital watermark decoding unit 240. And have. The still image digital watermark detection apparatus 200 receives the position marker-added digital watermark embedded discrete image data C 1 and outputs information C 5 embedded as a digital watermark.

オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部210は、例えば、静止画用電子透かし埋め込み装置100(図4)から出力された位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み離散画像データC(図4の符号A)を入力とし、オーバサンプリングして得られた変換係数集合の集合Cを出力する。オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部210は、多段の離散ウェーブレット分解の演算ステージを含み、各ステージは、高周波通過フィルタ及びこの高周波通過フィルタを通過した信号をオーバサンプリングするオーバサンプリング部、並びに、低周波通過フィルタ及びこの低周波通過フィルタを通過した信号をオーバサンプリングするオーバサンプリング部を有する。 The discrete wavelet transform unit 210 using oversampling is, for example, discrete image data C 1 with embedded position marker-containing digital watermark output from the still image digital watermark embedding apparatus 100 (FIG. 4) (reference A 4 in FIG. 4 ). , And a set C 2 of transform coefficient sets obtained by oversampling is output. The discrete wavelet transform unit 210 using oversampling includes a multistage discrete wavelet decomposition operation stage. Each stage includes a high-frequency pass filter, an oversampling unit that oversamples a signal that has passed through the high-frequency pass filter, and a low-pass filter. A frequency pass filter and an oversampling unit that oversamples a signal that has passed through the low frequency pass filter are provided.

電子透かし符号検出部220は、変換係数集合の集合Cを入力とし、位置マーカ入り電子透かし符号列の集合Cを出力する。位置マーカ検出部230は、位置マーカ入り電子透かし符号列の集合Cを入力とし、それぞれの符号列から位置マーカ情報Cを検出して出力する。電子透かし復号部240は、各電子透かし符号列から検出された位置マーカ情報Cと位置マーカ入り電子透かし符号列の集合Cを入力とし、電子透かしとして埋め込まれていた情報Cを出力する。 Electronic watermark code detecting section 220 receives as input a set C 2 of transform coefficient sets, and outputs a set C 3 position markers containing watermark code sequence. Position marker detection unit 230 receives as input a set C 3 position markers containing watermark code sequence, detects and outputs the position marker information C 4 from each code sequence. The digital watermark decoding unit 240 receives the position marker information C 4 detected from each digital watermark code sequence and the set C 3 of the digital watermark code sequence with the position marker, and outputs information C 5 embedded as a digital watermark. .

なお、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部210において、オーバサンプリングを使う変換係数の計算(すなわち、離散ウェーブレット変換)を第1ステージから第Nステージまで行えば、2×2通りの位置ずれ(縦方向と横方向のそれぞれについて2通りの位置ずれ)に相当する4個の変換係数集合が得られる。この場合には、電子透かし符号検出部220から出力される電子透かし符号列の集合を構成する符号列の数も4個になり、電子透かし復号部240は、この4個の電子透かし符号列から電子透かし情報を読み取ることができる符号列を一つ選んで、電子透かしとして埋め込まれていた情報を復号する。 Note that in the discrete wavelet transform unit 210 using oversampling, if calculation of transform coefficients using oversampling (that is, discrete wavelet transform) is performed from the first stage to the Nth stage, 2 N × 2 N position shifts. 4 N pieces of transform coefficient sets corresponding to the (positional deviation of 2 N as each of the vertical and horizontal directions) is obtained. In this case, the number of code sequences constituting the set of digital watermark code sequences output from the digital watermark code detection unit 220 is also 4 N , and the digital watermark decoding unit 240 uses the 4 N digital watermark codes. One code string that can read the digital watermark information from the string is selected, and the information embedded as the digital watermark is decoded.

<1.2 動作>
先ず、静止画用電子透かし埋め込み装置100の動作を説明する。静止画用電子透かし埋め込み装置100において、離散ウェーブレット変換部110は、図1及び図2に示される処理手順を2次元信号に適用した場合の手順により、すなわち、画像の縦方向と横方向に順番に低周波通過フィルタ処理と高周波通過フィルタ処理を施し、さらに、ダウンサンプリングを行う操作を帰納的に繰り返すことで離散画像データAから変換係数集合Aを生成する。
<1.2 Operation>
First, the operation of the still image digital watermark embedding apparatus 100 will be described. In the still image digital watermark embedding device 100, the discrete wavelet transform unit 110 performs the processing procedure shown in FIG. 1 and FIG. 2 in the order in which the processing procedure shown in FIG. 1 and FIG. Are subjected to low frequency pass filter processing and high frequency pass filter processing, and the operation of downsampling is recursively repeated to generate the transform coefficient set A 2 from the discrete image data A 1 .

符号化及び位置マーカ挿入部120は、電子透かしとして埋め込む情報Bを2進数符号列に変換し、得られた電子透かし符号列の間に位置マーカを挿入する。位置マーカとは、電子透かし符号列の中には現れない特異な2進数符号列で表されるものであり、元画像の一部が切り取られて元画像に位置ずれが生じた場合に、この位置マーカを検出することによって位置ずれ量を計算することができるようにするためのものである。また、符号化及び位置マーカ挿入部120は、生成される符号列中に位置マーカが現れないような符号方式を使い、電子透かしとして埋め込む情報Bを符号化して電子透かしとして埋め込む情報Bの符号列を生成する。位置マーカを、電子透かしとして埋め込む情報の符号列に複数個埋め込むことにより、元画像の一部が切り取られても、残りの画像内に、位置マーカの内のいくつかが検出できるようにする。 The encoding and position marker insertion unit 120 converts the information B 1 to be embedded as a digital watermark into a binary code string, and inserts a position marker between the obtained digital watermark code strings. The position marker is expressed by a unique binary code string that does not appear in the digital watermark code string. When a part of the original image is cut out and the original image is displaced, this position marker is This is to allow the amount of positional deviation to be calculated by detecting the position marker. The encoding and position marker insertion unit 120, using the coding scheme as position markers do not appear in the code string generated, the information B 1 to be embedded as electronic watermark information B 1 to be embedded as an electronic watermark by encoding A code string is generated. By embedding a plurality of position markers in a code string of information to be embedded as a digital watermark, even if a part of the original image is cut out, some of the position markers can be detected in the remaining images.

電子透かし埋め込み部130は、変換係数集合Aに、位置マーカ入り電子透かし符号列Bを埋め込む。例えば、変換係数集合A中のLL成分係数(LL成分の要素)に位置マーカ入り電子透かし符号列Bを埋め込む際、周辺LL成分係数から求まる基準値との大小関係を使って埋め込む方法がある。この方法では、位置マーカ入り電子透かし符号列Bを構成する符号が、基準値より大きければ1、基準値以下であれば0というように、符号を各変換係数に割り当てる。 The digital watermark embedding unit 130 embeds the digital watermark code sequence B 2 with a position marker in the transform coefficient set A 2 . For example, when the digital watermark code sequence B 2 with a position marker is embedded in the LL component coefficient (the element of the LL component) in the transform coefficient set A 2 , there is a method of embedding using the magnitude relationship with a reference value obtained from the peripheral LL component coefficient. is there. In this method, codes constituting the position markers containing electronic watermark code sequence B 2 is larger than the reference value 1, so that 0 if less than the reference value, assigning a code to each transform coefficient.

逆離散ウェーブレット変換部140は、電子透かし埋め込み部130から出力された変換係数集合Aから、それぞれのステージにおける高周波成分と低周波成分を帰納的に統合することで位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み離散画像データAを生成する。 Inverse discrete wavelet transform unit 140, a transform coefficient set A 3 output from the digital watermark embedding unit 130, recursively position marker containing electronic watermark embedded discrete by integrating high and low frequency components in each stage generating image data a 4.

次に、静止画用電子透かし検出装置200の動作を説明する。静止画用電子透かし検出装置200におけるオーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部210は、通常の離散ウェーブレット変換とは異なり、オーバサンプリングを行う。オーバサンプリングとは、通常の離散ウェーブレット変換のダウンサンプリングで捨てられていた変換係数を捨てること無く残し、これらの低周波成分に対しても同じように離散ウェーブレット変換を行っていく手法である。   Next, the operation of the still image digital watermark detection apparatus 200 will be described. Unlike the normal discrete wavelet transform, the discrete wavelet transform unit 210 using oversampling in the still image digital watermark detection apparatus 200 performs oversampling. Oversampling is a technique in which the transform coefficients that have been discarded in the downsampling of the normal discrete wavelet transform are left without being discarded, and the discrete wavelet transform is similarly performed on these low frequency components.

図6は、図5のオーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部210の構成(1次元信号の場合)を示す図であり、図7は、図6のオーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換ステージの構成を示す図である。図6に示されるように、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換では演算ステージ(すなわち、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換ステージ)211,212,…が多段に設けられている。図6の各ステージでは、図7に示されるように、前ステージで得られた低周波成分(最初のステージでは入力された離散信号)に高周波通過フィルタ処理と低周波通過フィルタ処理を施し(ダウンサンプリングを行わずに)、高周波成分と低周波成分を生成する。図6及び図7は、1次元信号の場合であり、2次元信号(画像)の場合は縦方向と横方向に順番に同じ変換を行う。図6及び図7に示されるように、2次元信号(画像)について、縦方向と横方向のそれぞれの偶数番目の変換係数を計算した場合と奇数番目の変換係数を計算した場合には、1度の変換でLL成分、LH成分、HL成分、HH成分がそれぞれ4種類ずつ得られることになる。各ステージでは、前ステージで得られた4種類のLL成分に対してそれぞれ同じようにオーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換を行い、第Nステージにおいてはそれぞれ4種類のLLN成分、LHN成分、HLN成分、HHN成分が得られることになる。よって、第1ステージから第Nステージまでの変換を行えば、4通りの位置ずれ(縦方向と横方向のそれぞれに2通りの位置ずれ)に対応した4種類の変換係数集合を得ることができる。但し、第1ステージから第(N−1)ステージまでにおいて得られた変換係数に関しては、変換係数集合同士に共通部分がある。 6 is a diagram showing a configuration (in the case of a one-dimensional signal) of the discrete wavelet transform unit 210 using oversampling in FIG. 5, and FIG. 7 is a diagram of a discrete wavelet transform stage using oversampling in FIG. FIG. As shown in FIG. 6, in the discrete wavelet transform using oversampling, operation stages (that is, discrete wavelet transform stages using oversampling) 211, 212,... Are provided in multiple stages. In each stage of FIG. 6, as shown in FIG. 7, the low frequency component obtained in the previous stage (discrete signal input in the first stage) is subjected to high frequency pass filter processing and low frequency pass filter processing (down). Generates high and low frequency components without sampling). 6 and 7 show the case of a one-dimensional signal. In the case of a two-dimensional signal (image), the same conversion is performed in order in the vertical direction and the horizontal direction. As shown in FIG. 6 and FIG. 7, when the even-numbered conversion coefficient and the odd-numbered conversion coefficient are calculated for the two-dimensional signal (image) in the vertical direction and the horizontal direction, 1 By converting the degree, four types of LL component, LH component, HL component, and HH component are obtained. In each stage performs a discrete wavelet transform using the same manner oversampling respectively for four kinds of LL component obtained in the previous stage, respectively 4 N kinds of LLN component in the N stage LHN component, HLN Components and HHN components are obtained. Therefore, by performing the conversion from the first stage to the N stage, to obtain a 4 N types of transform coefficient sets corresponding to the displacement of 4 N Street (positional deviation of 2 N as each of the vertical and horizontal directions) be able to. However, regarding the transform coefficients obtained from the first stage to the (N−1) th stage, there is a common part between transform coefficient sets.

静止画用電子透かし埋め込み装置100の離散ウェーブレット変換部110におけるダウンサンプリングは、第Nステージの離散ウェーブレット変換ステージにおいては、元画像の解像度で表記すれば、縦方向と横方向のそれぞれについて2サンプルおきに行われるので、第Nステージまで変換を行って得られた変換係数に電子透かしが埋め込まれている場合は、縦方向と横方向のそれぞれについて1サンプルから2サンプルまで1サンプルずつ位置をずらしながら離散ウェーブレット変換を行ない、得られる変換係数集合の内一つから電子透かし情報を正しく読み込めることになる。 The downsampling in the discrete wavelet transform unit 110 of the digital watermark embedding device 100 for still images is 2 N samples in each of the vertical direction and the horizontal direction in terms of the resolution of the original image in the discrete wavelet transform stage of the Nth stage. Therefore, if a digital watermark is embedded in the conversion coefficient obtained by performing the conversion up to the Nth stage, the position of one sample from one sample to two N samples in each of the vertical and horizontal directions is set. The discrete wavelet transform is performed while shifting, and the digital watermark information can be correctly read from one of the obtained transform coefficient sets.

静止画用電子透かし検出装置200のオーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部210において、第1ステージから第Nステージまでオーバサンプリングを行えば、2×2の位置ずれに対応する変換係数集合の集合が得られるので、元画像の位置をずらしながら離散ウェーブレット変換を行わなくても、得られた変換係数集合のうち一つを選べば、電子透かしを読み込むことができる。ただし、切り取られた部分は検出できない。また、第1ステージから第Nステージまで離散ウェーブレット変換を行い、得られた変換係数に電子透かしを埋め込んだ場合は、図8に点線30で示される四角形部分の内側から、電子透かしが読み込めることになる。なお、図8において、実線で示される外枠の四角形31は元画像を示し、一点鎖線で示される四角形32の外側が切り取られ、四角形32の内側が位置ずれを起こした画像(電子透かし検出対象)である。 In the discrete wavelet transform unit 210 using oversampling of the digital watermark detection apparatus 200 for still images, if oversampling is performed from the first stage to the Nth stage, a transform coefficient set corresponding to a position shift of 2 N × 2 N is obtained. Since a set is obtained, a digital watermark can be read by selecting one of the obtained transform coefficient sets without performing discrete wavelet transform while shifting the position of the original image. However, the cut portion cannot be detected. Also, when the discrete wavelet transform is performed from the first stage to the Nth stage and the digital watermark is embedded in the obtained transform coefficient, the digital watermark can be read from the inside of the rectangular portion indicated by the dotted line 30 in FIG. Become. In FIG. 8, an outer frame rectangle 31 indicated by a solid line indicates an original image, an image obtained by cutting the outer side of the rectangle 32 indicated by a one-dot chain line and causing a position shift on the inner side of the rectangle 32 (an electronic watermark detection target) ).

電子透かし符号検出部220は、電子透かし符号列を検出する。電子透かし符号検出部220における電子透かし符号列の検出方法は、電子透かし埋め込み装置100(図4)の電子透かし埋め込み部130における電子透かし符号列の埋め込み方法と同様の方法で行われる。例えば、電子透かし符号列の埋め込みが、周辺成分から求めることができる基準値との大小関係を使って行われている場合は、電子透かし符号列の検出も同様に周辺成分から求めることができる基準値との大小関係を使って行われる。このような検出処理を、すべての変換係数集合のそれぞれに対して行う。   The digital watermark code detection unit 220 detects a digital watermark code string. The digital watermark code string detection method in the digital watermark code detection unit 220 is performed in the same manner as the digital watermark code string embedding method in the digital watermark embedding unit 130 of the digital watermark embedding apparatus 100 (FIG. 4). For example, when embedding of a digital watermark code sequence is performed using a magnitude relationship with a reference value that can be obtained from peripheral components, a reference that can similarly be used to detect a digital watermark code sequence from the peripheral components. This is done using a magnitude relationship with the value. Such detection processing is performed for each of all transform coefficient sets.

オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部210の第Nステージで生成される変換係数に電子透かし情報が埋め込まれており、電子透かし埋め込み済み画像が、画像の一部切り取り等によって位置ずれを起こしている場合には、電子透かし情報は、4種類の電子透かし符号列中の一つの符号列のみから正しく復号されることになる。このとき、電子透かしが埋め込まれた変換係数は、オーバサンプリングによって生成された変換係数集合の集合の内、唯一つだけに現れる。 The digital watermark information is embedded in the transform coefficient generated in the Nth stage of the discrete wavelet transform unit 210 using oversampling, and the digital watermark embedded image is misaligned due to partial image clipping or the like. in this case, the electronic watermark information will be correctly decoded from only 4 N kinds of one code string in the electronic watermark code sequence. At this time, the transform coefficient in which the digital watermark is embedded appears only in one set of transform coefficient sets generated by oversampling.

電子透かしが正しく復号されない符号列から電子透かしを無理に復号しようとすると、統計的にはランダムな値が復号される。このランダムさに基づき信頼度を定め、復号すべき符号列を決定する。例えば、符号列に位置マーカを複数挿入しておき、4種類の符号列から位置マーカをそれぞれ検出し、最も位置マーカが多く検出された符号列から電子透かしを復号するという方法を採用することができる。この場合、信頼度は位置マーカの検出数で表され、電子透かしが正しく復号されない符号列の場合には、その符号の統計的ランダムさのため位置マーカが正しく検出される可能性は低い。 If a digital watermark is forcibly decoded from a code string in which the digital watermark is not correctly decoded, a statistically random value is decoded. The reliability is determined based on this randomness, and the code string to be decoded is determined. For example, a method is adopted in which a plurality of position markers are inserted in a code string, position markers are detected from 4 N types of code strings, and a digital watermark is decoded from the code string in which the most position markers are detected. Can do. In this case, the reliability is represented by the number of detected position markers. In the case of a code string in which the digital watermark is not correctly decoded, the probability that the position marker is correctly detected is low due to the statistical randomness of the code.

なお、信頼度の決定方法は他の方法であってもよい。例えば、基準値との大小関係で電子透かしが埋め込まれる場合、基準値との差の絶対値を信頼度と定めることができる。また、電子透かしが比較的強く(差の絶対値を大きく)埋め込まれている場合には、この電子透かしが比較的強く埋め込まれている符号列を、復号する符号列と決定することもできる。   Note that the reliability determination method may be another method. For example, when a digital watermark is embedded in a magnitude relationship with the reference value, the absolute value of the difference from the reference value can be determined as the reliability. If the digital watermark is embedded relatively strongly (the absolute value of the difference is large), a code string in which the digital watermark is embedded relatively strongly can be determined as a code string to be decoded.

位置マーカ検出部230は、信頼度を求め、位置ずれ量を計算するために、それぞれの検出符号列から位置マーカを検出する。電子透かし復号装置240は、位置マーカの検出数等で表される各電子透かし符号列の信頼度に基づき、復号する電子透かし符号列を決定し、位置マーカの位置ずれ量を計算し、計算された位置ずれ量を用いてそれぞれの符号の位置を定めた後に、復号を行う。   The position marker detection unit 230 detects a position marker from each detection code string in order to obtain reliability and calculate a positional deviation amount. The digital watermark decoding device 240 determines the digital watermark code sequence to be decoded based on the reliability of each digital watermark code sequence represented by the number of detected position markers, etc., and calculates the positional deviation amount of the position marker. After the position of each code is determined using the amount of misalignment, decoding is performed.

<1.3 効果>
以上説明したように、第1の実施形態によれば、電子透かし符号列に位置マーカを挿入しているので、画像の一部が切り取られることによって画像の位置ずれが起きた場合であっても、位置マーカを検出することによって位置ずれ量を計算でき、位置ずれが起きる前の変換係数を求めることができる。このため、第1の実施形態の電子透かし埋め込み装置100によれば、一部が切り取られ位置ずれが起きた画像から効率よく電子透かし情報を検出できるように電子透かし情報を埋め込むことができる。また、第1の実施形態の電子透かし検出装置200によれば、電子透かし埋め込み装置100により埋め込まれた電子透かし情報を効率よく検出することができる。
<1.3 Effect>
As described above, according to the first embodiment, since the position marker is inserted into the digital watermark code string, even when the image is misaligned due to part of the image being cut off, By detecting the position marker, the amount of displacement can be calculated, and the conversion coefficient before the displacement can be obtained. For this reason, according to the digital watermark embedding apparatus 100 of the first embodiment, the digital watermark information can be embedded so that the digital watermark information can be efficiently detected from an image that is partially cut out and misaligned. Further, according to the digital watermark detection apparatus 200 of the first embodiment, digital watermark information embedded by the digital watermark embedding apparatus 100 can be detected efficiently.

また、第1の実施形態によれば、それぞれの変換係数集合の中から検出した電子透かし符号列の信頼度に基づいて、読み込む符号列を決定し、電子透かし情報を復号することができる。このため、電子透かし検出装置200における計算量は、元画像の位置をずらしながら離散ウェーブレット変換をする方法を採用した場合の計算量に比べ、大幅に減らすことができる。   Further, according to the first embodiment, it is possible to determine a code string to be read based on the reliability of a digital watermark code string detected from each set of transform coefficients, and to decode the digital watermark information. For this reason, the amount of calculation in the digital watermark detection apparatus 200 can be significantly reduced compared to the amount of calculation in the case of employing a method of performing discrete wavelet transform while shifting the position of the original image.

例えば、元画像の位置をずらしながら離散ウェーブレット変換をする方法において第1ステージから第Nステージまで変換を行う従来の装置の場合には、ダウンサンプリングは元画像の解像度で考えれば2サンプル毎に行われるので、(2×2−1)通りの位置ずらしを行った際の変換係数を得ることができなくなる。よって、縦方向と横方向のそれぞれに2通り位置ずらしを行いながら離散ウェーブレット変換を行わなければならず、次式(1)で与えられる回数の演算を行わなければならない。

Figure 2005236756
ここで、xは、最初のステージで行われる演算量で、ステージを重ねる毎に4分の1ずつ減っていく。 For example, in the case of a conventional apparatus that performs conversion from the first stage to the Nth stage in the method of performing discrete wavelet transform while shifting the position of the original image, downsampling is performed every 2 N samples in terms of the resolution of the original image. Since this is performed, it becomes impossible to obtain a conversion coefficient when (2 N × 2 N −1) position shifts are performed. Therefore, the discrete wavelet transform must be performed while shifting the position by 2N in the vertical direction and the horizontal direction, and the number of calculations given by the following equation (1) must be performed.
Figure 2005236756
Here, x is the amount of calculation performed in the first stage, and decreases by a quarter each time the stages are overlapped.

これに対し、第1の実施形態の電子透かし検出装置200のように、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換を行った場合には、各ステージにおいてLL成分、HL成分、LH成分、HH成分をそれぞれ4通りずつ計算するので、次式(2)で与えられる回数の演算を行えばよい。

Figure 2005236756
On the other hand, when the discrete wavelet transform using oversampling is performed as in the digital watermark detection apparatus 200 of the first embodiment, the LL component, the HL component, the LH component, and the HH component are respectively obtained in each stage. Since the calculation is performed four times at a time, the number of times given by the following equation (2) may be calculated.
Figure 2005236756

式(1)で与えられる計算量のオーダは4であり、式(2)で与えられる計算量のオーだはNであるので、式(1)及び式(2)の比較から、第1の実施形態の場合には、計算量は大幅に削減されていることがわかる。 Since the order of the amount of calculation given by the equation (1) is 4 N and the order of the amount of calculation given by the equation (2) is N, the comparison between the equations (1) and (2) shows that In the case of this embodiment, it can be seen that the amount of calculation is greatly reduced.

<2 第2の実施形態>
<2.1 構成>
第1の実施形態においては、電子透かし情報の埋め込み・検出の対象が静止画像である場合を説明したが、第2の実施形態においては、動画像に対して電子透かし情報の埋め込み・検出を行う場合を説明する。
<2 Second Embodiment>
<2.1 Configuration>
In the first embodiment, the case where the target of embedding / detecting the digital watermark information is a still image, but in the second embodiment, the digital watermark information is embedded / detected in the moving image. Explain the case.

図9は、本発明の第2の実施形態に係る動画用電子透かし埋め込み装置300の構成を概略的に示すブロック図である。動画用電子透かし埋め込み装置300は、離散動画像データDと、電子透かしとして埋め込む情報Eを入力とし、電子透かし埋め込み済み動画像データDを出力する。 FIG. 9 is a block diagram schematically showing the configuration of a moving image digital watermark embedding apparatus 300 according to the second embodiment of the present invention. Video electronic watermark embedding apparatus 300 includes a discrete video data D 1, as input information E 1 to be embedded as an electronic watermark, and outputs the electronic watermark embedded moving image data D 4.

図9に示されるように、動画用電子透かし埋め込み装置300は、フレーム保存部(フレームバッファ)310と、電子透かし埋め込み部320と、動画像再構成部330とを有する。電子透かし埋め込み部320は、第1の実施形態の図4に示される静止画用電子透かし埋め込み装置100と同様の構成を有する。フレーム保存部310は、離散動画像データDを入力とし、動画像データをフレーム別に保存し、フレームDを出力する。フレーム保存部310からのフレームは、電子透かし埋め込み部320からの同期信号Hに基づくタイミングで出力される。動画像再構成部330は、電子透かし埋め込み部320から出力された電子透かし埋め込み済みフレームDを入力とし、フレームDをつなぎ合わせた動画像データDを出力する。 As illustrated in FIG. 9, the moving image digital watermark embedding apparatus 300 includes a frame storage unit (frame buffer) 310, a digital watermark embedding unit 320, and a moving image reconstruction unit 330. The digital watermark embedding unit 320 has the same configuration as the still image digital watermark embedding apparatus 100 shown in FIG. 4 of the first embodiment. Frame storage unit 310 inputs the discrete moving image data D 1, and save the video data in each frame, and outputs the frame D 2. The frame from the frame storage unit 310 is output at a timing based on the synchronization signal H 1 from the digital watermark embedding unit 320. Moving picture reconstruction unit 330, an electronic watermark embedded frame D 3 outputted from the electronic watermark embedding section 320 as input, and outputs moving image data D 4 obtained by connecting the frame D 3.

図10は、本発明の第2の実施形態に係る動画用電子透かし検出装置400の構成を概略的に示すブロック図である。図10に示されるように、動画用電子透かし検出装置400は、フレーム保存部410と、電子透かし検出部420とを有する。フレーム保存部410は、図9の動画用電子透かし埋め込み装置300におけるフレーム保存部310と同様の動作を行う。フレーム保存部410は、位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み離散動画像データFを入力とし、動画像データをフレーム別に保存し、フレームFを出力する。フレーム保存部410からのフレームFは、電子透かし検出部420からの同期信号Hに基づくタイミングで出力される。 FIG. 10 is a block diagram schematically showing a configuration of a moving image digital watermark detection apparatus 400 according to the second embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 10, the moving image digital watermark detection apparatus 400 includes a frame storage unit 410 and a digital watermark detection unit 420. The frame storage unit 410 performs the same operation as the frame storage unit 310 in the moving image digital watermark embedding apparatus 300 of FIG. The frame storage unit 410 receives the discrete moving image data F 1 embedded with the position marker-containing digital watermark, stores the moving image data for each frame, and outputs the frame F 2 . The frame F 2 from the frame storage unit 410 is output at a timing based on the synchronization signal H 2 from the digital watermark detection unit 420.

図11は、第2の実施形態の電子透かし検出部420の構成を概略的に示すブロック図である。図11に示されるように、電子透かし検出部420は、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部421と、電子透かし符号検出部422と、信頼度及び透かし符号蓄積部423と、復号符号列決定部424と、位置マーカ検出部425と、電子透かし復号部426とを有する。復号符号列決定部424と、位置マーカ検出部425と、電子透かし復号部426とは、電子透かし復号装置427(後述する図12における電子透かし復号装置437に対応する)を構成する。   FIG. 11 is a block diagram schematically illustrating the configuration of the digital watermark detection unit 420 according to the second embodiment. As shown in FIG. 11, the digital watermark detection unit 420 includes a discrete wavelet transform unit 421 using oversampling, a digital watermark code detection unit 422, a reliability and watermark code storage unit 423, and a decoded code string determination unit. 424, a position marker detection unit 425, and a digital watermark decoding unit 426. The decoding code string determination unit 424, the position marker detection unit 425, and the digital watermark decoding unit 426 constitute a digital watermark decoding device 427 (corresponding to a digital watermark decoding device 437 in FIG. 12 described later).

オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部421は、位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み離散画像データFを入力とし、オーバサンプリングして得られた変換係数集合の集合Fを出力する。オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部421は、第1の実施形態におけるオーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部210(図5)と同じ動作をする。 Discrete wavelet transform section 421 using the oversampling inputs the position marker containing electronic watermark embedded discrete image data F 1, and outputs a set F 2 conversion coefficient set obtained by oversampling. The discrete wavelet transform unit 421 using oversampling performs the same operation as the discrete wavelet transform unit 210 (FIG. 5) using oversampling in the first embodiment.

電子透かし符号検出部422は、変換係数集合の集合Fを入力とし、それぞれの電子透かし符号列とその信頼度を計算する。信頼度及び透かし符号蓄積部423は、電子透かし符号検出部422で検出された電子透かし符号と信頼度Fを蓄積していき、検出に使われるすべてのフレームの入力が終われば蓄積された符号列と信頼度Fを出力する。信頼度及び透かし符号蓄積部423は、1フレームの処理が終われば、そのことを告げる同期信号Hを出力する。復号符号列決定部424は、それぞれの信頼度と符号列Fを入力とし、復号を行う符号列を決定し、その符号列Fを出力する。位置マーカ検出部425は、復号する符号列Fを入力とし、位置マーカ情報(位置マーカの位置、信頼度)と符号列Fを出力する。電子透かし復号部426は、位置マーカ情報と符号列を入力Fとし、復号された電子透かし情報Fを出力する。 Electronic watermark code detecting section 422 receives as input a set F 3 for conversion coefficient set to calculate the respective electronic watermark code sequence and its reliability. The reliability and watermark code accumulating unit 423 accumulates the digital watermark code detected by the digital watermark code detecting unit 422 and the reliability F 4, and the accumulated code is obtained when all the frames used for detection are input. column to output the reliability F 5. Reliability and watermark code storage unit 423, After completion the processing of one frame, and outputs a synchronizing signal H 2 to tell it. The decoded code string determination unit 424 receives each reliability and the code string F 5 as input, determines a code string to be decoded, and outputs the code string F 6 . Position marker detection unit 425 receives as input code sequence F 6 to be decoded, (position of the position marker, reliability) position marker information and outputs a code string F 7. The digital watermark decoding unit 426 receives the position marker information and the code string as the input F 7 and outputs the decoded digital watermark information F 8 .

<2.2 動作>
先ず、動画用電子透かし埋め込み装置300の動作を説明する。動画用電子透かし埋め込み装置300においては、入力された離散動画像データDをフレーム保存部310によって時系列の順番にフレーム単位に切り出して、動画像データから切り出されたフレームDを順次電子透かし埋め込み部320に送る。切り出されたフレームDは、第1の実施形態において説明された静止画用電子透かし埋め込み装置100(図4)と同様の働きをする電子透かし埋め込み部320によって、電子透かし情報が埋め込まれ、位置マーカ入り電子透かし埋め込み済みフレームDとして動画像再構成部330に送られる。動画像再構成部330は、すべてのフレームDを取り込み次第、時系列順にフレームを統合し、位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み動画像データDを再構成する。なお、電子透かし情報は、すべてのフレームに対し基本的に同一のものを埋め込むが、埋め込み内容の違いを示すインデクス等を同時に埋め込むことにより、動画像を幾つかの区間に分けて、別の情報を埋め込むこともできる。
<2.2 Operation>
First, the operation of the moving image digital watermark embedding apparatus 300 will be described. In the electronic watermark embedding apparatus 300 for moving, cut into frame units in order of time series by the frame storage unit 310 discrete video data D 1 that is input sequentially watermark frames D 2 cut out from the moving image data The data is sent to the embedding unit 320. Frame D 2 cut out is by the electronic watermark embedding section 320 which functions similarly to the first embodiment embedded watermark for still images described in the device 100 (FIG. 4), the electronic watermark information is embedded, the position It is sent to the moving image reconstruction unit 330 as a frame D 3 with a digital watermark embedded with a marker. Moving picture reconstruction unit 330 as soon captures all frames D 3, when integrated frame in chronological order, to reconstruct the position marker containing electronic watermark embedded moving image data D 4. Note that the digital watermark information is basically the same for all frames. However, by embedding an index indicating the difference in the embedded contents at the same time, the moving image is divided into several sections to obtain different information. Can also be embedded.

次に、動画用電子透かし検出装置400の動作を説明する。動画用電子透かし検出装置400は、図10に示されるように、位置マーカ意入り電子透かし埋め込み済み動画像データFから、フレーム保存部410によって時系列順にフレームを切り出し、切り出されたフレームFを電子透かし検出部420(後述する第3の実施形態においては符号430)に順次送り出す。電子透かし検出部420は、順次フレームから電子透かし情報を読み込み、蓄積された結果から統計的な判断を下し、電子透かし情報Fを出力する。 Next, the operation of the moving image digital watermark detection apparatus 400 will be described. As illustrated in FIG. 10, the moving image digital watermark detection apparatus 400 cuts out frames in time-series order from the moving image data F 1 with embedded position-marked digital watermark embedded by the frame storage unit 410 and cuts out the frame F 2. Are sequentially sent to the digital watermark detection unit 420 (reference numeral 430 in the third embodiment to be described later). Digital watermark detection unit 420 sequentially reads the digital watermark information from the frame, made a statistical judgment from the stored result, and outputs the electronic watermark information F 8.

次に、電子透かし検出部420の動作を説明する。オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部421は、静止画用電子透かし検出装置200のオーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部210と同様の動作をする。図11に示されるように、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部421は、動画から切り出されたフレームFを、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換により変換し、それぞれの位置ずれに対応した変換係数集合Fの集合を生成する。 Next, the operation of the digital watermark detection unit 420 will be described. The discrete wavelet transform unit 421 using oversampling operates in the same manner as the discrete wavelet transform unit 210 using oversampling of the still image digital watermark detection apparatus 200. As shown in FIG. 11, the discrete wavelet transform unit 421 using oversampling transforms the frame F 2 cut out from the moving picture by discrete wavelet transform using oversampling, and transforms corresponding to the respective positional deviations. generating a set of coefficients set F 3.

電子透かし符号検出部422は、各変換係数集合Fから電子透かし符号列及び検出された符号の信頼度Fを同時に計算する。信頼度は、埋め込み方式によって色々なものがある。例えば、電子透かし符号が、周辺成分から計算した基準値との大小関係に基づいて生成され、埋め込まれているとすると、基準値との差の絶対値を信頼度とすることができる。第1の実施形態に示される静止画用の電子透かし検出装置の場合も同じ信頼度を使うことが考えられるが、静止画用の場合には、電子透かし埋め込み時に基準値との差がかなり大きくなければ判定は難しい。動画像の場合には、複数のフレームから抽出したデータを蓄積して統計的に判断を下すことができるので、1フレーム内で基準値との差が小さいものであっても、信頼度を生成することができる。 The digital watermark code detection unit 422 simultaneously calculates the digital watermark code string and the detected code reliability F 4 from each transform coefficient set F 3 . There are various reliability levels depending on the embedding method. For example, if the digital watermark code is generated based on the magnitude relationship with the reference value calculated from the peripheral components and embedded, the absolute value of the difference from the reference value can be used as the reliability. The same reliability may be used in the still image digital watermark detection apparatus shown in the first embodiment. However, in the still image use, the difference from the reference value is considerably large when embedding the digital watermark. Without it, the judgment is difficult. In the case of moving images, data extracted from multiple frames can be accumulated and statistically determined, so even if the difference from the reference value is small within one frame, reliability is generated. can do.

信頼度及び透かし符号蓄積部423は、各フレームから検出された電子透かし符号とその信頼度Fを蓄積する。信頼度の蓄積は、検出に使ったすべてのフレームの統計的特長を表せるように行う。例えば、変換係数と基準値との差を足し合わせて行くと、電子透かしが埋め込まれていない変換係数に相当する差の和は、電子透かしが埋め込まれていない変換係数に相当する差が正と負の値の間を小幅ランダムに動くので、0に近くなる。そうでない場合、その和の絶対値は、大きい値になる。 Reliability and watermark code storage unit 423 stores an electronic watermark code is detected from each frame and its reliability F 4. The accumulation of reliability is performed so that the statistical characteristics of all frames used for detection can be expressed. For example, when the difference between the transform coefficient and the reference value is added together, the sum of the differences corresponding to the transform coefficients not embedded with the digital watermark is positive when the difference corresponding to the transform coefficient not embedded with the digital watermark is positive. Since it moves randomly between negative values, it approaches 0. Otherwise, the absolute value of the sum is a large value.

復号符号列決定部424は、信頼度及び透かし符号蓄積部423から出力された蓄積情報Fを基に電子透かし情報を復号する電子透かし符号列を決定する。電子透かし情報が読み込めない変換係数集合から得られた符号列の信頼度の蓄積された値は、電子透かし情報が読み込める変換係数集合から導かれた信頼度の蓄積された値に比べて、大幅に低い値になる。したがって、得られた信頼度に基づき(例えば、信頼度の最も高い変換係数集合)復号する電子透かし符号列を決定する。 The decoding code string determination unit 424 determines a digital watermark code string for decoding the digital watermark information based on the reliability and the storage information F 5 output from the watermark code storage unit 423. The accumulated value of the reliability of the code string obtained from the transform coefficient set from which the watermark information cannot be read is significantly larger than the accumulated reliability value derived from the transform coefficient set from which the watermark information can be read. Lower value. Therefore, a digital watermark code string to be decoded is determined based on the obtained reliability (for example, a transform coefficient set having the highest reliability).

位置マーカ検出部425は、復号を決定した符号列Fから位置マーカFを検出する。電子透かし復号部426は、検出された位置マーカから位置ずれ量の計算を行い、計算された位置ずれ量を用いてそれぞれの符号の位置を定めた後に、復号を行い、電子透かしとして埋め込まれていた情報Fを出力する。 Position marker detection unit 425 detects the position marker F 7 from the bit stream F 6 determining the decoding. The digital watermark decoding unit 426 calculates a positional deviation amount from the detected position marker, determines the position of each code using the calculated positional deviation amount, performs decoding, and is embedded as a digital watermark. and outputs the information F 8 was.

<2.3 効果>
以上説明したように、第2の実施形態によれば、電子透かし符号列に位置マーカを挿入しているので、画像の一部が切り取られることによって画像の位置ずれが起きた場合であっても、位置マーカを検出することによって位置ずれ量を計算でき、位置ずれが起きる前の変換係数を求めることができる。このため、第2の実施形態の電子透かし埋め込み装置300によれば、一部が切り取られ位置ずれが起きた画像から効率よく電子透かし情報を検出できるように電子透かし情報を埋め込むことができる。また、第2の実施形態の電子透かし検出装置400によれば、電子透かし埋め込み装置300により埋め込まれた電子透かし情報を効率よく検出することができる。
<2.3 Effects>
As described above, according to the second embodiment, since the position marker is inserted into the digital watermark code string, even if the image is misaligned due to part of the image being cut off, By detecting the position marker, the amount of displacement can be calculated, and the conversion coefficient before the displacement can be obtained. Therefore, according to the digital watermark embedding apparatus 300 of the second embodiment, the digital watermark information can be embedded so that the digital watermark information can be efficiently detected from an image that is partially cut out and misaligned. Also, according to the digital watermark detection apparatus 400 of the second embodiment, the digital watermark information embedded by the digital watermark embedding apparatus 300 can be detected efficiently.

また、第2の実施形態の電子透かし検出装置400においては、第1の実施形態の電子透かし検出装置200の場合と同様に、計算量を大幅に減らすことができる。すなわち、第2の実施形態によれば、それぞれの変換係数集合の中から検出した電子透かし符号列の信頼度に基づいて、読み込む符号列を決定し、電子透かし情報を復号することができるので、電子透かし検出装置400における計算量は、元画像の位置をずらしながら離散ウェーブレット変換をする従来の方法を採用した場合の計算量に比べ、大幅に減らすことができる。   Further, in the digital watermark detection apparatus 400 of the second embodiment, the amount of calculation can be greatly reduced, as in the case of the digital watermark detection apparatus 200 of the first embodiment. That is, according to the second embodiment, the code sequence to be read can be determined based on the reliability of the digital watermark code sequence detected from each set of transform coefficients, and the digital watermark information can be decoded. The amount of calculation in the digital watermark detection apparatus 400 can be significantly reduced as compared with the amount of calculation in the case of employing a conventional method in which discrete wavelet transform is performed while shifting the position of the original image.

さらに、動画像の場合は、各フレームから求めた信頼度の蓄積を行うことができるので、各フレームに大きな信頼度を持たせなくてもよく、その結果、画質に対する影響を抑えながら正しく読み込める電子透かし符号列の決定を行うことができる。   Furthermore, in the case of moving images, the reliability obtained from each frame can be accumulated, so that each frame does not have to have a large degree of reliability, and as a result, an electronic image that can be read correctly while suppressing the effect on image quality. A watermark code string can be determined.

<3 第3の実施形態>
<3.1 構成>
第2の実施形態においては、動画像データのすべてのフレームの処理結果に基づいて復号する符号列を決定したが、第3の実施形態においては、動画像データの一部のフレームの処理結果に基づいて復号する符号列を決定する例を説明する。第3の実施形態においては、他の符号列と比較して信頼度が突出したものがあると判断できれば、その時点でオーバサンプリングによる離散ウェーブレット変換を止め、信頼度が突出した符号列に相当する変換係数集合のみ計算して各符号の信頼度を蓄積し、電子透かし情報を復元する場合を説明する。
<3 Third Embodiment>
<3.1 Configuration>
In the second embodiment, the code string to be decoded is determined based on the processing results of all the frames of the moving image data. In the third embodiment, the processing results of some frames of the moving image data are used. An example of determining a code string to be decoded based on the above will be described. In the third embodiment, if it can be determined that there is a code whose reliability is prominent compared to other code sequences, the discrete wavelet transform by oversampling is stopped at that time, and this corresponds to a code sequence whose reliability is prominent. A case where only the transform coefficient set is calculated, the reliability of each code is accumulated, and the digital watermark information is restored will be described.

第3の実施形態の動画用電子透かし埋め込み装置は、第2の実施形態のものと同じである。第3の実施形態の動画用電子透かし検出装置は、電子透かし検出部430の構成が、第2の実施形態のものと異なる。図12に示されるように、第3の実施形態における電子透かし検出部430は、動画から切り出されたフレームFを入力とし、電子透かし情報として埋め込まれている情報Fを出力する。 The moving image digital watermark embedding device of the third embodiment is the same as that of the second embodiment. In the moving image digital watermark detection apparatus of the third embodiment, the configuration of the digital watermark detection unit 430 is different from that of the second embodiment. As illustrated in FIG. 12, the digital watermark detection unit 430 according to the third embodiment receives a frame F 2 cut out from a moving image and outputs information F 8 embedded as digital watermark information.

図12は、本発明の第3の実施形態に係る動画用電子透かし検出装置における電子透かし検出部430の構成を概略的に示すブロック図である。図12に示されるように、電子透かし検出部430は、フレーム振り分け部431と、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部432と、特定変換係数集合計算のための離散ウェーブレット変換部433と、電子透かし符号検出部434と、信頼度及び透かし符号蓄積部435と、電子透かし存在有無判定部436と、電子透かし復号装置437とを有する。   FIG. 12 is a block diagram schematically showing the configuration of the digital watermark detection unit 430 in the moving picture digital watermark detection apparatus according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, the digital watermark detection unit 430 includes a frame distribution unit 431, a discrete wavelet transform unit 432 using oversampling, a discrete wavelet transform unit 433 for calculating a specific transform coefficient set, a digital watermark A code detection unit 434, a reliability and watermark code storage unit 435, a digital watermark presence / absence determination unit 436, and a digital watermark decoding device 437 are provided.

フレーム振り分け部431は、電子透かし存在有無判定部436からの制御信号Gと切り出されたフレームFを入力として、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部432又は特定変換係数集合計算のための離散ウェーブレット変換部433に、入力されてきたフレームF11を出力する。 The frame distribution unit 431 receives the control signal G 1 from the digital watermark presence / absence determination unit 436 and the extracted frame F 2 as input, and performs a discrete wavelet transform unit 432 using oversampling or a discrete transform for calculating a specific transform coefficient set. The input frame F 11 is output to the wavelet transform unit 433.

オーバサンプリングを使ったウェーブレット変換部432は、第2の実施形態のオーバサンプリングを使ったウェーブレット変換部421と同じ構成を有し、変換係数集合F12を出力する。特定変換係数集合計算のための離散ウェーブレット変換部433は、切り出されたフレームF11と制御信号Gを入力とし、特定変換係数集合F13を出力する。 The wavelet transform unit 432 using the oversampling has the same structure as the wavelet transform unit 421 using the oversampling of the second embodiment, and outputs the conversion coefficient set F 12. Discrete wavelet transform unit 433 for a specific transform coefficient set calculation frame F 11 and the control signal G 2 cut out, and outputs an specific transform coefficient set F 13.

電子透かし符号検出部434は、変換係数集合F12又はF13を入力とし、電子透かし符号列及び信頼度F14を出力する。電子透かし符号検出部434は、電子透かし存在有無判定部436からの制御信号Gにより、すべての変換係数集合の符号列を検出するか、特定集合のみ検出するかを決定する。 The digital watermark code detection unit 434 receives the transform coefficient set F 12 or F 13 as an input, and outputs a digital watermark code string and a reliability F 14 . Electronic watermark code detecting unit 434, the control signal G 3 from the electronic watermark presence determining unit 436, may detect the code string of all transform coefficients set to determine whether to detect only a specific set.

信頼度及び透かし符号蓄積部435は、検出された電子透かし符号と信頼度F14を入力とし、蓄積された符号及び信頼度F15を出力する。信頼度及び透かし符号蓄積部435は、電子透かし存在有無判定部436からの制御信号Gにより、変換係数集合すべてに対し信頼度を蓄積するか、特定集合に対してのみ信頼度を蓄積するかを決定して蓄積を行う。また、1枚のフレームの処理が終われば同期信号Hを発生し、次のフレームをフレーム保存部410(図10)に要求する。 The reliability and watermark code storage unit 435 receives the detected digital watermark code and the reliability F 14 and outputs the stored code and reliability F 15 . Reliability index and the watermark code storage unit 435, the control signal G 4 from the electronic watermark presence determining unit 436, or stores the reliability for all transform coefficients set, accumulates only the reliability for a particular set To accumulate. Further, After completion processing of one frame to generate a synchronization signal H 2, it requests the next frame in the frame storage unit 410 (FIG. 10).

電子透かし存在有無判定部436は、蓄積された信頼度F15を入力とし、すべての変換係数集合の信頼度蓄積を継続するかどうかを判定し、フレーム振り分け部431、電子透かし符号検出部434、信頼度及び透かし符号蓄積部435、電子透かし復号装置437、及び特定変換係数集合計算のための離散ウェーブレット変換部433に制御信号G〜Gを送る。 The digital watermark presence / absence determination unit 436 receives the accumulated reliability F 15 as an input, determines whether or not to continue the reliability accumulation of all transform coefficient sets, and determines whether or not the frame distribution unit 431, the digital watermark code detection unit 434, Control signals G 1 to G 5 are sent to the reliability and watermark code storage unit 435, the digital watermark decoding device 437, and the discrete wavelet transform unit 433 for calculating a specific transform coefficient set.

電子透かし復号装置437は、制御信号Gを受けたら電子透かし符号の復号を開始する。電子透かし復号装置437は、図13に示されるように、復号符号列決定部438と、位置マーカ検出部439と、電子透かし復号部440とを有する。復号符号列決定部438、位置マーカ検出部439、及び電子透かし復号部440はそれぞれ、図11に示される復号符号列決定部424、位置マーカ検出部425、及び電子透かし復号部426と同様に構成されている。 Electronic watermark decoding apparatus 437 starts the decoding of the watermark code After receiving the control signal G 5. As illustrated in FIG. 13, the digital watermark decoding apparatus 437 includes a decoded code string determination unit 438, a position marker detection unit 439, and a digital watermark decoding unit 440. The decoding code string determination unit 438, the position marker detection unit 439, and the digital watermark decoding unit 440 are configured in the same manner as the decoding code string determination unit 424, the position marker detection unit 425, and the digital watermark decoding unit 426 shown in FIG. Has been.

<3.2 動作>
図12において、フレーム振り分け部431は、電子透かし検出部430に入力されてきたフレームFを制御信号に応じてオーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部432又は特定変換係数集合計算のための離散ウェーブレット変換部433に振り分ける。
<3.2 Operation>
In FIG. 12, the frame sorting unit 431 uses a discrete wavelet transform unit 432 that uses oversampling of the frame F 2 input to the digital watermark detection unit 430 according to a control signal or a discrete wavelet for calculating a specific transform coefficient set. Sort to the conversion unit 433.

電子透かし存在有無判定部436からの制御信号は、動画像入力開始時にはオーバサンプリングを行うように設定されており、その後、蓄積データの分析に基づき特定変換係数集合のみ計算するように設定される。オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部432は、第2の実施形態のものと同様に動作する。特定変換係数集合計算のための離散ウェーブレット変換部433は、電子透かし存在有無判定部436からの制御信号Gを受け指定された変換係数集合の計算を行う。各変換係数集合は、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換の各変換ステージにおいて縦横それぞれに奇数番目の変換係数を残したものか、偶数番目の変換係数を残したものかよって特定することができる(図14)。よって、オーバサンプリングのようにすべての変換係数を残すのではなく、指定されたサンプリング方法(偶数番目の変換係数を残すか、奇数番目の変換係数を残すか)に従って、各ステージで縦方向に奇数か偶数番目かいずれかを残し、横方向にも同様に奇数か偶数番目かを残すことによって、特定変換係数集合を計算することができる。 The control signal from the digital watermark presence / absence determination unit 436 is set to perform oversampling at the start of moving image input, and then set to calculate only a specific transform coefficient set based on analysis of accumulated data. The discrete wavelet transform unit 432 using oversampling operates in the same manner as in the second embodiment. Discrete wavelet transform unit 433 for a specific transform coefficient set calculation performs control signals G 2 receiving calculation of specified transform coefficient set from the electronic watermark presence determining unit 436. Each set of transform coefficients can be identified by whether odd-numbered transform coefficients are left or left even-numbered transform coefficients in the horizontal and horizontal directions at each discrete wavelet transform stage using oversampling ( FIG. 14). Therefore, instead of leaving all the conversion coefficients as in oversampling, the odd number in the vertical direction at each stage according to the specified sampling method (whether the even-numbered conversion coefficient or the odd-numbered conversion coefficient is left) The specific conversion coefficient set can be calculated by leaving either the odd number or the even number and leaving the odd number or the even number in the horizontal direction as well.

各ステージは前ステージで残されたLL成分に対し同じ処理を行う。図15に、一般のウェーブレット変換、図16に特定変換係数集合を計算する場合の処理手順を示す。電子透かし符号検出部434は、制御信号に基づいて、すべての変換係数集合に対して電子透かし符号を検出するか、又は、特定変換係数集合に対してのみ電子透かし符号を検出する。電子透かし符号検出部434は、同時に、信頼度も計算する。   Each stage performs the same processing on the LL component left in the previous stage. FIG. 15 shows a processing procedure for calculating a general wavelet transform and FIG. 16 for calculating a specific transform coefficient set. Based on the control signal, the digital watermark code detection unit 434 detects the digital watermark code for all transform coefficient sets, or detects the digital watermark code only for a specific transform coefficient set. The digital watermark code detection unit 434 calculates the reliability at the same time.

信頼度及び透かし符号蓄積部435は制御信号Gに基づき、すべての変換係数集合の信頼度及び符号を蓄積するか、又は、特定変換係数集合に対してのみ信頼度及び符号を蓄積する。電子透かし存在有無判定部436は、蓄積された信頼度に基づき、さらに継続してオーバサンプリングを続けるか、電子透かし情報が復号可能な符号列に相当する変換係数集合のみ計算を行うかを決定する。例えば、周辺成分から計算された基準値との大小関係によって電子透かし情報を埋め込む場合、基準値との差が、符号と信頼度を同時に表す量として蓄積されるが、それぞれの変換係数集合に対し蓄積された値の絶対値の合計を取れば、それぞれの変換係数集合の信頼度と見なすことができる。 Reliability and watermark code storage unit 435 based on the control signal G 4, or accumulate reliability and sign of all transform coefficients set, or, to accumulate the reliability and code only for certain transform coefficient set. Based on the accumulated reliability, the digital watermark presence / absence determination unit 436 determines whether to continue oversampling further or to calculate only a set of transform coefficients corresponding to a code string from which digital watermark information can be decoded. . For example, when embedding digital watermark information based on the magnitude relationship with the reference value calculated from the peripheral components, the difference from the reference value is accumulated as an amount that simultaneously represents the code and reliability. Taking the sum of the absolute values of the accumulated values, it can be regarded as the reliability of each set of transform coefficients.

これを比較すれば、電子透かし情報が復号できる電子透かし符号列がどれであるかを特定できる。例えば、突出して大きい信頼度を持つ符号列と、他の符号列の信頼度との差がある閾値を超えた段階で、復号できる符号列を特定できたと判断することもできる。判断が下されれば、制御信号を発生し特定変換係数列に対してのみ信頼度の蓄積を行うようにする。すべてのフレームに対する信頼度の蓄積が終われば、結果を電子透かし復号装置437に渡す。電子透かし復号装置437は、蓄積された信頼度と符号から電子透かし情報を復号する符号列を決定し、位置マーカを検出し位置ずれ量の計算を行い、すべての符号列はこの位置マーカと同じ位置ずれを起こしていることになるので、それぞれの符号の位置を特定し、その後に、電子透かし情報を復元する。   By comparing these, it is possible to specify which digital watermark code string can be decoded. For example, it can also be determined that a code string that can be decoded has been identified at a stage where a difference between a code string having a large reliability and a reliability of another code string exceeds a certain threshold. If the determination is made, a control signal is generated and reliability is accumulated only for the specific conversion coefficient sequence. When the accumulation of reliability for all frames is completed, the result is passed to the digital watermark decoding apparatus 437. The digital watermark decoding device 437 determines a code string for decoding the digital watermark information from the accumulated reliability and code, detects a position marker, calculates a positional deviation amount, and all the code strings are the same as this position marker. Since the position shift has occurred, the position of each code is specified, and then the digital watermark information is restored.

<3.3 効果>
以上説明したように、第3の実施形態によれば、電子透かし符号列に位置マーカを挿入しているので、画像の一部が切り取られることによって画像の位置ずれが起きた場合であっても、位置マーカを検出することによって位置ずれ量を計算でき、位置ずれが起きる前の変換係数を求めることができる。このため、第3の実施形態の電子透かし埋め込み装置300によれば、一部が切り取られ位置ずれが起きた画像から効率よく電子透かし情報を検出できるように電子透かし情報を埋め込むことができる。また、第3の実施形態の電子透かし検出装置400によれば、電子透かし埋め込み装置300により埋め込まれた電子透かし情報を効率よく検出することができる。
<3.3 Effects>
As described above, according to the third embodiment, since the position marker is inserted into the digital watermark code string, even when the image is misaligned due to part of the image being cut off, By detecting the position marker, the amount of displacement can be calculated, and the conversion coefficient before the displacement can be obtained. Therefore, according to the digital watermark embedding device 300 of the third embodiment, it is possible to embed digital watermark information so that the digital watermark information can be efficiently detected from an image that has been partially cut out and misaligned. Also, according to the digital watermark detection apparatus 400 of the third embodiment, the digital watermark information embedded by the digital watermark embedding apparatus 300 can be detected efficiently.

また、第3の実施形態の電子透かし検出装置においては、第1の実施形態の電子透かし検出装置200の場合と同様に、計算量を大幅に減らすことができる。すなわち、第3の実施形態によれば、それぞれの変換係数集合の中から検出した電子透かし符号列の信頼度に基づいて、読み込む符号列を決定し、電子透かし情報を復号することができるので、電子透かし検出装置における計算量は、元画像の位置をずらしながら離散ウェーブレット変換をする従来の方法を採用した場合の計算量に比べ、大幅に減らすことができる。   Further, in the digital watermark detection apparatus according to the third embodiment, the amount of calculation can be greatly reduced as in the case of the digital watermark detection apparatus 200 according to the first embodiment. That is, according to the third embodiment, the code sequence to be read can be determined based on the reliability of the digital watermark code sequence detected from each set of transform coefficients, and the digital watermark information can be decoded. The amount of calculation in the digital watermark detection apparatus can be greatly reduced compared to the amount of calculation in the case of employing a conventional method in which discrete wavelet transform is performed while shifting the position of the original image.

さらに、動画像の場合は、各フレームから求めた信頼度の蓄積を行うことができるので、各フレームに大きな信頼度を持たせなくてもよく、その結果、画質に対する影響を抑えながら正しく読み込める電子透かし符号列の決定を行うことができる。   Furthermore, in the case of moving images, the reliability obtained from each frame can be accumulated, so that each frame does not have to have a large degree of reliability, and as a result, an electronic image that can be read correctly while suppressing the effect on image quality. A watermark code string can be determined.

さらにまた、第3の実施形態の電子透かし検出装置によれば、すべてのフレームに対してオーバサンプリングを行う必要がなくなるので、計算量を抑えることができる。   Furthermore, according to the digital watermark detection apparatus of the third embodiment, it is not necessary to perform oversampling on all frames, so that the amount of calculation can be suppressed.

また、第3の実施形態の電子透かし検出装置によれば、電子透かし存在有無判定部436を、電子透かし情報の有無の判定にも利用できる。オーバサンプリングを行わず、一つの変換係数集合(通常のウェーブレット変換で得られる変換係数集合)のみで電子透かし情報有無を判定する場合、得られた信頼度に基づき絶対評価を行わなければならない。例えば、信頼度に対しある閾値を設定し、この閾値を用いて電子透かしの存在の有無を判断しようとすると、閾値をどの値に設定するかが問題になる。この閾値の設定のためには、多くの実験を行って統計的にデータを求める必要がある。これに対し、オーバサンプリングを行ってそれぞれの位置ずれに対する変換係数集合の信頼度を求めれば、明らかに検出できない変換係数集合の信頼度と、検出できる集合の信頼度を比較(相対評価)できるので、電子透かし情報の有無をより確実に判定することができるようになる。   Further, according to the digital watermark detection apparatus of the third embodiment, the digital watermark presence / absence determination unit 436 can be used to determine the presence / absence of digital watermark information. When oversampling is not performed and the presence / absence of digital watermark information is determined using only one transform coefficient set (transform coefficient set obtained by normal wavelet transform), absolute evaluation must be performed based on the obtained reliability. For example, when a certain threshold value is set for the reliability and it is attempted to determine the presence / absence of a digital watermark using this threshold value, there is a problem as to which value the threshold value is set to. In order to set this threshold value, it is necessary to statistically obtain data by conducting many experiments. On the other hand, if the reliability of the transform coefficient set for each position shift is obtained by oversampling, the reliability of the transform coefficient set that cannot be clearly detected and the reliability of the detectable set can be compared (relative evaluation). Thus, the presence / absence of digital watermark information can be more reliably determined.

1次元信号を離散ウェーブレット変換する装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the apparatus which performs a discrete wavelet transform of a one-dimensional signal. 図1の離散ウェーブレット分解ステージの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the discrete wavelet decomposition | disassembly stage of FIG. (a)は、1次元信号である元画像データを離散ウェーブレット変換した場合の各ステージにおけるサンプリング位置を示す図であり、(b)は、1次元信号を左へ1サンプルシフトさせたデータを元画像データとし、これを離散ウェーブレット変換した場合の各ステージにおけるサンプリング位置を示す図である。(A) is a figure which shows the sampling position in each stage at the time of carrying out discrete wavelet transform of the original image data which is a one-dimensional signal, (b) is the original data which shifted the one-dimensional signal 1 sample to the left. It is a figure which shows the sampling position in each stage at the time of setting it as image data and carrying out discrete wavelet transform. 本発明の第1の実施形態に係る静止画用電子透かし埋め込み装置の構成を概略的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing a configuration of a still image digital watermark embedding device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第1の実施形態に係る静止画用電子透かし検出装置の構成を概略的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing the configuration of a still image digital watermark detection apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 図5のオーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部の構成(1次元信号の場合)を示す図である。It is a figure which shows the structure (in the case of a one-dimensional signal) of the discrete wavelet transformation part using the oversampling of FIG. 図6のオーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換ステージの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the discrete wavelet transformation stage using the oversampling of FIG. 第1ステージから第Nステージまでオーバサンプリングを行うことによって2×2の位置ずれに対応する変換係数集合の集合が得られることを説明するための図である。It is a diagram for explaining that a set of transform coefficients set corresponding to the displacement of the 2 N × 2 N by performing oversampling the first stage to the N stage is obtained. 本発明の第2の実施形態に係る動画用電子透かし埋め込み装置の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the electronic watermark embedding apparatus for moving images based on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る動画用電子透かし検出装置の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the digital watermark detection apparatus for moving images concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る動画用電子透かし検出装置における電子透かし検出部の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the digital watermark detection part in the digital watermark detection apparatus for moving images concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る動画用電子透かし検出装置における電子透かし検出部の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the digital watermark detection part in the digital watermark detection apparatus for moving images concerning the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る動画用電子透かし検出装置における電子透かし復号装置の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the digital watermark decoding apparatus in the digital watermark detection apparatus for moving images concerning the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る動画用電子透かし検出装置における特定変換係数集合計算のための離散ウェーブレット変換部が行う4つのサンプリングパターンの説明図であるである。It is explanatory drawing of four sampling patterns which the discrete wavelet transformation part for the specific transformation coefficient set calculation in the digital watermark detection apparatus for moving images concerning the 3rd Embodiment of this invention performs. 本発明の第3の実施形態に係る動画用電子透かし検出装置におけるオーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the discrete wavelet transformation part using the oversampling in the digital watermark detection apparatus for moving images concerning the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る動画用電子透かし検出装置における特定変換係数集合計算のための離散ウェーブレット変換部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the discrete wavelet transformation part for the specific transformation coefficient set calculation in the digital watermark detection apparatus for moving images concerning the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 静止画用電子透かし埋め込み装置、
110 離散ウェーブレット変換部、
120 符号化及び位置マーカ挿入部、
130 電子透かし埋め込み部、
140 逆離散ウェーブレット変換部、
200 静止画用電子透かし検出装置、
210 離散ウェーブレット変換部、
220 電子透かし符号検出部、
230 位置マーカ検出部、
240 電子透かし復号部、
300 動画用電子透かし埋め込み装置、
310 フレーム保存部、
320 電子透かし埋め込み部、
330 動画像再構成部、
400 動画用電子透かし検出装置、
410 フレーム保存部、
420 電子透かし検出部、
421 オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部、
422 電子透かし符号検出部、
423 信頼度及び透かし符号蓄積部、
424 復号符号列決定部、
425 位置マーカ検出部、
426 電子透かし復号部、
430 電子透かし検出部、
431 フレーム振り分け部、
432 オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換部、
433 特定変換係数集合計算のための離散ウェーブレット変換部、
434 電子透かし符号検出部、
435 信頼度及び透かし符号蓄積部、
436 電子透かし存在有無判定部、
437 電子透かし復号装置、
438 復号符号列決定部、
439 位置マーカ検出部、
440 電子透かし復号部。
100 still image digital watermark embedding device,
110 discrete wavelet transform unit,
120 encoding and position marker insertion unit,
130 digital watermark embedding unit,
140 Inverse discrete wavelet transform unit,
200 Still image digital watermark detection device,
210 discrete wavelet transform unit,
220 electronic watermark code detection unit,
230 position marker detector,
240 digital watermark decoding unit,
300 video watermark embedding device,
310 frame storage unit,
320 Digital watermark embedding unit,
330 moving image reconstruction unit,
400 electronic watermark detection apparatus for moving images,
410 frame storage unit,
420 digital watermark detection unit,
421 Discrete wavelet transform unit using oversampling,
422 a digital watermark detection unit;
423 reliability and watermark code storage unit;
424 decoded code string determination unit,
425 position marker detector,
426 digital watermark decoding unit,
430 electronic watermark detection unit,
431 Frame distribution part,
432 Discrete wavelet transform unit using oversampling,
433 Discrete wavelet transform unit for specific transform coefficient set calculation,
434 a digital watermark code detection unit;
435 reliability and watermark code storage unit,
436 electronic watermark presence / absence determination unit;
437 electronic watermark decoding apparatus;
438 decoding code string determination unit,
439 position marker detector,
440 A digital watermark decoding unit.

Claims (5)

入力された画像データを離散ウェーブレット変換することによって変換係数集合を出力する離散ウェーブレット変換部と、
入力された電子透かしとして埋め込む情報を符号化することによって得られた符号列に、電子透かしとして埋め込む情報と区別できる符号列からなる位置マーカを挿入することによって、位置マーカ入り符号列を生成する符号化及び位置マーカ挿入部と、
前記変換係数集合と前記位置マーカ入り符号列とから、位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み変換係数集合を生成する電子透かし埋め込み部と、
前位置マーカ入り記電子透かし埋め込み済み変換係数集合を逆離散ウェーブレット変換することによって、位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み離散画像データを生成する逆離散ウェーブレット変換部と
を有することを特徴とする電子透かし埋め込み装置。
A discrete wavelet transform unit that outputs a set of transform coefficients by performing discrete wavelet transform on input image data; and
A code that generates a code string with a position marker by inserting a position marker consisting of a code string that can be distinguished from information embedded as a digital watermark into a code string obtained by encoding information to be embedded as an input digital watermark And position marker insertion part,
A digital watermark embedding unit that generates a position marker-added digital watermark embedded transform coefficient set from the transform coefficient set and the position marker-added code string;
A digital watermark embedding comprising: an inverse discrete wavelet transform unit that generates discrete image data with a digital watermark embedded with a position marker by performing an inverse discrete wavelet transform on a transform coefficient set with a digital watermark embedded with a previous position marker apparatus.
入力された位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み離散画像データから、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換により、変換係数集合の集合を生成して出力する離散ウェーブレット変換部と、
前記変換係数集合の集合に含まれる変換係数のそれぞれから計算される信頼度及び電子透かし符号に基づいて電子透かしの復号を行う符号列を決定する電子透かし符号検出部と、
前記電子透かし符号検出部から出力された符号列から位置マーカを検出する位置マーカ検出部と、
前記検出された位置マーカに基づき位置ずれ量の計算を行ない、得られた位置ずれ量を用いて復号を行う符号列の位置を定めた後に電子透かしとして埋め込まれた情報を復号する電子透かし復号部と
を有することを特徴とする電子透かし検出装置。
A discrete wavelet transform unit that generates and outputs a set of transform coefficient sets by discrete wavelet transform using oversampling from the input discrete image data with embedded digital watermarks with position markers,
A digital watermark code detection unit that determines a code string for decoding a digital watermark based on a reliability calculated from each of the transform coefficients included in the set of transform coefficient sets and a digital watermark code;
A position marker detection unit for detecting a position marker from the code string output from the digital watermark code detection unit;
A digital watermark decoding unit that calculates a positional deviation amount based on the detected position marker, determines the position of a code string to be decoded using the obtained positional deviation amount, and then decodes information embedded as a digital watermark An electronic watermark detection apparatus comprising:
入力された動画像データをフレーム別に保存する動画像フレーム保存部と、
前記切り出されたフレームを離散ウェーブレット変換することによって変換係数集合を出力する離散ウェーブレット変換部と、
入力された電子透かしとして埋め込む情報を符号化することによって得られた符号列に、電子透かしとして埋め込む情報と区別できる符号列からなる位置マーカを挿入することによって、位置マーカ入り符号列を生成する符号化及び位置マーカ挿入部と、
前記変換係数集合と前記位置マーカ入り符号列とから位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み変換係数集合を生成する電子透かし埋め込み部と、
前記位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み変換係数集合を逆離散ウェーブレット変換することによって、位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み離散画像データを生成する逆離散ウェーブレット変換部と、
前記位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み離散画像データから位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み動画像データを再構成する動画再構成部と
を有することを特徴とする電子透かし埋め込み装置。
A moving image frame storage unit for storing the input moving image data by frame;
A discrete wavelet transform unit that outputs a set of transform coefficients by subjecting the extracted frame to discrete wavelet transform;
A code that generates a code string with a position marker by inserting a position marker consisting of a code string that can be distinguished from information embedded as a digital watermark into a code string obtained by encoding information to be embedded as an input digital watermark And position marker insertion part,
A digital watermark embedding unit that generates a position marker-added digital watermark embedded transform coefficient set from the transform coefficient set and the position marker-added code string;
An inverse discrete wavelet transform unit for generating discrete image data with embedded position-added digital watermark by performing inverse discrete wavelet transform on the transform coefficient set with embedded position-marked digital watermark; and
An electronic watermark embedding apparatus comprising: a moving image reconstructing unit that reconstructs moving image data with embedded digital watermarks with position markers from the discrete image data with embedded digital watermarks with position markers.
入力された位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み動画像データをフレーム別に保存する動画像フレーム保存部と、
前記切り出されたフレームから、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換により、変換係数集合の集合を出力する離散ウェーブレット変換部と、
前記変換係数集合の集合に含まれる変換係数のそれぞれから信頼度と電子透かし符号列を計算する電子透かし符号検出部と、
前記電子透かし符号検出部から出力された信頼度及び符号列を蓄積する信頼度及び符号列蓄積部と、
前記蓄積された信頼度及び符号列に基づいて電子透かしの復号を行う符号列を決定する復号符号決定部と、
前記復号符号決定部から出力された符号列から位置マーカを検出する位置マーカ検出部と、
前記検出された位置マーカに基づき位置ずれ量の計算を行ない、得られた位置ずれ量を用いて復号を行う符号列の位置を定めた後に電子透かしとして埋め込まれた情報を復号する電子透かし復号部と
を有することを特徴とする電子透かし検出装置。
A moving image frame storing unit that stores the input moving image data embedded with the digital watermark with the position marker for each frame;
A discrete wavelet transform unit that outputs a set of transform coefficient sets from the extracted frame by discrete wavelet transform using oversampling;
A digital watermark code detecting unit for calculating a reliability and a digital watermark code string from each of the transform coefficients included in the set of transform coefficient sets;
A reliability and code string storage unit that stores the reliability and code string output from the digital watermark code detection unit;
A decoding code determination unit that determines a code string for decoding a digital watermark based on the stored reliability and code string;
A position marker detection unit for detecting a position marker from the code string output from the decoding code determination unit;
A digital watermark decoding unit that calculates a positional deviation amount based on the detected position marker, determines the position of a code string to be decoded using the obtained positional deviation amount, and then decodes information embedded as a digital watermark An electronic watermark detection apparatus comprising:
入力された位置マーカ入り電子透かし埋め込み済み動画像データをフレーム別に保存する動画像フレーム保存部と、
前記フレーム保存部から出力されたフレームの送り先を切り替えるフレーム振り分け部と、
前記フレーム振り分け部から出力されたフレームから、オーバサンプリングを使った離散ウェーブレット変換により、変換係数集合の集合を出力する第1の離散ウェーブレット変換部と、
前記フレーム振り分け部から出力されたフレームから、指定されたサンプリング法に従った離散ウェーブレットにより、特定変換係数集合の集合を出力する第2の離散ウェーブレット変換部と、
前記第1の離散ウェーブレット変換部及び前記第2の離散ウェーブレット変換部から出力された変換係数集合の集合に含まれる変換係数のそれぞれから信頼度と電子透かし符号列を計算する電子透かし符号検出部と、
前記電子透かし符号検出部から出力された信頼度及び符号列を蓄積する信頼度及び符号列蓄積部と、
前記蓄積された信頼度及び符号列に基づいて前記フレーム振り分け部を制御する電子透かし存在有無判定部と、
前記蓄積された信頼度及び符号列に基づいて電子透かしの復号を行う符号列を決定する復号符号決定部と、
前記復号符号決定部から出力された符号列から位置マーカを検出する位置マーカ検出部と、
前記検出された位置マーカに基づき位置ずれ量の計算を行ない、得られた位置ずれ量を用いて復号を行う符号列の位置を定めた後に電子透かしとして埋め込まれた情報を復号する電子透かし復号部と
を有することを特徴とする電子透かし検出装置。
A moving image frame storing unit that stores the input moving image data embedded with the digital watermark with the position marker for each frame;
A frame distribution unit that switches a destination of a frame output from the frame storage unit;
A first discrete wavelet transform unit that outputs a set of transform coefficient sets from a frame output from the frame sorting unit by discrete wavelet transform using oversampling;
A second discrete wavelet transform unit that outputs a set of specific transform coefficient sets from a frame output from the frame sorting unit by a discrete wavelet according to a designated sampling method;
A digital watermark code detection unit that calculates a reliability and a digital watermark code sequence from each of the transform coefficients included in a set of transform coefficients output from the first discrete wavelet transform unit and the second discrete wavelet transform unit; ,
A reliability and code string storage unit that stores the reliability and code string output from the digital watermark code detection unit;
A digital watermark presence / absence determining unit that controls the frame distribution unit based on the accumulated reliability and code string;
A decoding code determination unit that determines a code string for decoding a digital watermark based on the stored reliability and code string;
A position marker detection unit for detecting a position marker from the code string output from the decoding code determination unit;
A digital watermark decoding unit that calculates a positional deviation amount based on the detected position marker, determines the position of a code string to be decoded using the obtained positional deviation amount, and then decodes information embedded as a digital watermark An electronic watermark detection apparatus comprising:
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