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JP4550749B2 - 画像処理方法および画像処理装置 - Google Patents

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JP4550749B2 JP2006060636A JP2006060636A JP4550749B2 JP 4550749 B2 JP4550749 B2 JP 4550749B2 JP 2006060636 A JP2006060636 A JP 2006060636A JP 2006060636 A JP2006060636 A JP 2006060636A JP 4550749 B2 JP4550749 B2 JP 4550749B2
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Description

本発明は、たとえば、可視状態の主画像情報(人物の顔画像など)に対して別の付加的な副情報(セキュリティ情報など)を不可視状態で埋め込み合成して合成画像情報を作成し、後でその合成画像情報から副情報を復元するための画像処理方法および画像処理装置に関する。
最近、情報の電子化やインターネットの普及に伴って、画像の偽造や変造防止のために電子透かし、電子署名などの技術が重要視されるようになってきている。特に、主画像情報に付加的な副情報を不可視状態で埋め込む電子透かし技術は、IDカードや著作権情報を埋め込んだ写真に対する不正コピー、偽造、改ざん対策として提案されている。
たとえば、主画像情報に色差情報を利用して副情報を重畳処理することにより当該副情報の埋め込みを行なう電子透かし方法が公知である(たとえば、特許文献1、特許文献2参照)。
特開2001−268346号公報 特開2005−184603号公報
画像の偽造や変造防止のために用いられる電子透かし技術は、主画像情報に副情報(電子透かし情報)等の埋め込み情報を不可視状態で埋め込む技術であるが、後で副情報を取出すために復元処理を行なう必要がある。
副情報を取出す際の復元処理に関しては、従来から色々な手法があるが、その中でも周波数領域を利用した周波数フィルタリング等の手法はよく利用されることが多い。
一般的に電子透かし技術は、デジタルデータを扱うことを前提にしているために、画像記録装置(カラープリンタ等)で記録した電子透かし入り画像から副情報(電子透かし情報)を復元する際には、必ずD−A変換およびA−D変換を含むため、画質の劣化を避けることが難しく、そのために復元処理の際に副情報の劣化の影響を最小限にする技術が必要となる。
また、特許文献2等に開示されている、主画像情報に対し埋め込み情報を重畳処理することで電子透かしを埋め込む方法では、電子透かし復元の際に主画像情報の色分布や周波数分布の影響を受けやすいという問題が存在する。
そこで、本発明は、主画像情報の色分布や周波数分布に影響を受けることなく、復元処理により安定して副情報を取出すことが可能になる画像処理方法および画像処理装置を提供することを目的とする。
本発明の画像処理方法は、可視状態の主画像情報に対して不可視状態で副情報を埋め込むことによって合成画像情報を作成する第1の画像処理方法、および、この第1の画像処理方法により作成された合成画像情報を取得して、その取得した合成画像情報から前記副情報を復元する第2の画像処理方法から構成される画像処理方法において、前記第1の画像処理方法は、副情報を復元する際に用いる鍵情報および当該副情報を基に埋め込み情報を作成する埋め込み情報作成ステップと、主画像情報に対して前記埋め込み情報作成ステップにより作成された埋め込み情報を不可視状態で埋め込んで合成画像情報を作成する合成画像作成ステップとを具備し、前記第2の画像処理方法は、前記第1の画像処理方法により作成された合成画像情報を取込む画像情報取込ステップと、この画像情報取込ステップにより取込まれた合成画像情報を複数の色成分に色分解する色分解ステップと、この色分解ステップにより色分解された複数の色成分の画像情報を用いて前記副情報の各色成分単位での周波数成分を抽出する複数の周波数成分抽出ステップと、この複数の周波数成分抽出ステップにより抽出された複数の周波数成分をそれぞれ平滑化処理する複数の平滑化処理ステップと、この複数の平滑化処理ステップの各処理結果から1つの処理結果を選択する選択処理ステップと、この選択処理ステップにより選択された処理結果を正規化処理する正規化処理ステップと、この正規化処理ステップの処理結果を出力する出力処理ステップとを具備したことを特徴とする。
また、本発明の画像処理方法は、可視状態の主画像情報に対して不可視状態で副情報を埋め込むことによって合成画像情報を作成する第1の画像処理方法、および、この第1の画像処理方法により作成された合成画像情報を取得して、その取得した合成画像情報から前記副情報を復元する第2の画像処理方法から構成される画像処理方法において、前記第1の画像処理方法は、主画像情報に対して副情報の復元時に影響を与える周波数成分を除去または低減する主画像周波数処理ステップと、副情報を復元する際に用いる鍵情報および当該副情報を基に埋め込み情報を作成する埋め込み情報作成ステップと、前記主画像周波数処理ステップにより処理された主画像情報に対して前記埋め込み情報作成ステップにより作成された埋め込み情報を不可視状態で埋め込んで合成画像情報を作成する合成画像作成ステップとを具備し、前記第2の画像処理方法は、前記第1の画像処理方法により作成された合成画像情報を取込む画像情報取込ステップと、この画像情報取込ステップにより取込まれた合成画像情報を複数の色成分に色分解する色分解ステップと、この色分解ステップにより色分解された複数の色成分の画像情報を用いて前記副情報の各色成分単位での周波数成分を抽出する複数の周波数成分抽出ステップと、この複数の周波数成分抽出ステップにより抽出された複数の周波数成分をそれぞれ平滑化処理する複数の平滑化処理ステップと、この複数の平滑化処理ステップの各処理結果から1つの処理結果を選択する選択処理ステップと、この選択処理ステップにより選択された処理結果を正規化処理する正規化処理ステップと、この正規化処理ステップの処理結果を出力する出力処理ステップとを具備したことを特徴とする。
また、本発明の画像処理装置は、可視状態の主画像情報に対して不可視状態で副情報を埋め込むことによって作成される合成画像情報を取得して、その取得した合成画像情報から前記副情報を復元する画像処理手段から構成される画像処理装置において、前記画像処理手段は、合成画像情報を取込む画像情報取込手段と、この画像情報取込手段により取込まれた合成画像情報を複数の色成分に色分解する色分解手段と、この色分解手段により色分解された複数の色成分の画像情報を用いて前記副情報の各色成分単位での周波数成分を抽出する複数の周波数成分抽出手段と、この複数の周波数成分抽出手段により抽出された複数の周波数成分をそれぞれ平滑化処理する複数の平滑化処理手段と、この複数の平滑化処理手段の各処理結果から1つの処理結果を選択する選択処理手段と、この選択処理手段により選択された処理結果を正規化処理する正規化処理手段と、この正規化処理手段の処理結果を出力する出力処理手段とを具備している。
さらに、本発明の画像処理装置は、可視状態の主画像情報に対して不可視状態で副情報を埋め込むことによって合成画像情報を作成する第1の画像処理手段、および、この第1の画像処理手段により作成された合成画像情報を取得して、その取得した合成画像情報から前記副情報を復元する第2の画像処理手段から構成される画像処理装置において、前記第1の画像処理手段は、主画像情報に対して副情報の復元時に影響を与える周波数成分を除去または低減する主画像周波数処理手段と、副情報を復元する際に用いる鍵情報および当該副情報を基に埋め込み情報を作成する埋め込み情報作成手段と、前記主画像周波数処理手段により処理された主画像情報に対して前記埋め込み情報作成手段により作成された埋め込み情報を不可視状態で埋め込んで合成画像情報を作成する合成画像作成手段とを具備し、前記第2の画像処理手段は、前記第1の画像処理手段により作成された合成画像情報を取込む画像情報取込手段と、この画像情報取込手段により取込まれた合成画像情報を複数の色成分に色分解する色分解手段と、この色分解手段により色分解された複数の色成分の画像情報を用いて前記副情報の各色成分単位での周波数成分を抽出する複数の周波数成分抽出手段と、この複数の周波数成分抽出手段により抽出された複数の周波数成分をそれぞれ平滑化処理する複数の平滑化処理手段と、この複数の平滑化処理手段の各処理結果から1つの処理結果を選択する選択処理手段と、この選択処理手段により選択された処理結果を正規化処理する正規化処理手段と、この正規化処理手段の処理結果を出力する出力処理手段とを具備している。
本発明によれば、副情報の復元処理時、たとえば、R、G、B(あるいはC、M、Y)色プレーンそれぞれから電子透かし信号を取出して、それぞれの信号に対して復元処理を行ない、それらの中から状態の良いものを選択して復元結果とするか、さらに、電子透かし埋め込み前の主画像情報から電子透かしに影響する周波数成分を除去することにより、主画像情報の色分布や周波数分布に影響を受けることなく、復元処理により安定して副情報を取出すことが可能になる画像処理方法および画像処理装置を提供できる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、たとえば、IDカードの個人認証用顔画像の処理に適用した場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の画像の処理にも同様に適用可能である。
まず、第1の実施の形態について説明する。
第1の実施の形態に係る画像処理装置(画像処理方法)は、図1(a)に示す第1の画像処理手段(第1の画像処理方法)、および、図1(b)に示す第2の画像処理手段(第2の画像処理方法)から構成される。
図1(a)は、第1の実施の形態に係る第1の画像処理手段としての埋め込み処理系の構成を概略的に示すものである。この埋め込み処理系は、肉眼で可視状態の主画像情報(顔画像)に副情報(セキュリティ情報など)を不可視状態で埋め込んで合成画像情報を作成する、いわゆる電子透かし埋め込み処理を行なうもので、副情報を復元する際に用いる鍵情報および当該副情報を基に埋め込み情報105を作成する埋め込み情報作成手段としての埋め込み情報作成部104、主画像情報に対して埋め込み情報作成部104により作成された埋め込み情報105を不可視状態で埋め込んで合成画像情報107を作成する合成画像作成手段としての合成画像作成部106、および、埋め込み情報作成部104により作成された合成画像情報107を記録媒体の記録面上に可視状態で記録(印刷)する記録処理手段としての記録処理部108によって構成されている。
以下、このような構成において処理の流れについて説明する。
入力情報として、主画像情報101、副情報(電子透かし情報)102、鍵情報103がある。主画像情報101は例えば個人認証用の顔画像、副情報102は主画像情報101のセキュリティ性を高める情報または真偽判定に用いる情報、さらには著作権管理に用いる情報など、鍵情報103は電子透かしとして埋め込んだ副情報102を後で取出して復元するときに用いる鍵となる情報である。
まず、埋め込み情報作成部104は、副情報102および鍵情報103を入力として埋め込み情報105を作成する。ここでは、副情報を復元する際に用いる複数の鍵情報および副情報およびあらかじめ与えられた色差量を基に所定の鍵情報に色差変調処理を行なうことにより埋め込み情報を作成する。
次に、合成画像作成部106は、主画像情報101および埋め込み情報作成部104により作成された埋め込み情報105を入力として合成画像情報107を作成する。ここでは、主画像情報101に対して埋め込み情報作成部104により作成された埋め込み情報105を重畳処理することにより合成画像情報107を作成する。この合成画像情報107が電子透かし情報が不可視状態で埋め込まれた画像情報である。
次に、記録処理部108は、合成画像作成部106により作成された合成画像情報107を可視画像として記録媒体に記録処理することにより、記録された合成画像情報(記録物)109が作成される。この場合の記録物とは例えば社員証等のIDカードを示す。
以降、上述した図1(a)の副情報の埋め込み処理を電子透かし埋め込み処理と呼ぶ。
図1(b)は、第1の実施の形態に係る第2の画像処理手段としての復元処理系の構成を概略的に示すものである。この復元処理系は、図1(a)の電子透かし埋め込み処理系で作成された記録物109から副情報102を復元する、いわゆる電子透かし復元処理を行なうもので、記録物109に記録されている合成画像情報を取込み、デジタルの画像情報に変換する画像情報取込手段としての画像情報入力部110、画像情報入力部110により取込まれた合成画像情報を複数の色成分、この例ではR(赤)、G(緑)、B(青)の3原色の色プレーンに分解する色分解手段としての色分解部111、色分解部111により色分解されたR、G、Bの画像情報を用いて副情報102の各色プレーン単位での周波数成分を抽出する複数の周波数成分抽出手段としての3つの周波数成分抽出部112a,112b,112c、周波数成分抽出部112a,112b,112cにより抽出された各周波数成分をそれぞれ平滑化処理する3つの平滑化処理手段としての平滑化処理部113a,113b,113c、平滑化処理部113a,113b,113cの各処理結果から1つの処理結果を選択する選択処理手段としての選択処理部114、選択処理部114により選択された処理結果を正規化処理する正規化処理手段としての正規化処理部115、および、正規化処理部115の処理結果を出力する出力処理手段としての表示処理部116によって構成されている。
以下、このような構成において処理の流れについて説明する。
まず、画像情報入力部110は、記録物109に記録されている合成画像情報を光学的に読取り、デジタルの画像情報として入力する。次に、色分解部111は、画像情報入力部110により入力された画像情報をR、G、Bの3原色の色プレーンに色分解する。
次に、周波数成分抽出部112a,112b,112cは、色分解部111によりR、G、Bの各色プレーンに分解されたそれぞれの画像情報に対し色プレーン単位で鍵情報の周波数成分を抽出する処理を行なう。
次に、平滑化処理部113a,113b,113cは、周波数成分抽出部112a,112b,112cの各抽出結果に対しそれぞれ平滑化処理を行なう。
次に、選択処理部114は、平滑化処理部113a,113b,113cの各処理結果から最適なものを選択し、正規化処理部115へ送る。
次に、正規化処理部115は、入力値(選択処理部114の選択結果)を輝度値「0」から「255」の範囲内に収まるように正規化処理を行なう。最後に、表示処理部116は、正規化処理部115の処理結果を表示する。
なお、本実施の形態では、色分解部111にてR、G、Bの3原色の色プレーンに色分解しているが、他の組合わせ、たとえば、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)等でも構わない。
以降、上述した図1(b)の副情報の復元処理を電子透かし復元処理と呼ぶ。
図2は、作成されたIDカード201(記録物109に相当)の具体例を示している。IDカード201には、持ち主の個人認証用顔画像202が記録されているが、この顔画像202は図1(a)で説明した処理によって作成され記録されたものである。また、識別番号(いわゆるID番号)、氏名、生年月日、有効期限などの個人管理情報203が記録されている。これらの個人管理情報203を、図1(a)の電子透かし埋め込み処理における副情報102として用いることにより、IDカード201の認証用顔画像202と個人管理情報203とが関連付けられるため、IDカード201の一部を改ざんしたり、偽造したりすることが困難になり、セキュリティ性を高めることが可能になる。
図3は、重畳処理を利用した電子透かし埋め込み処理の例を示している。本実施の形態では、たとえば、特開2005−184603号公報等に記述されている色差および重畳処理を用いた電子透かし処理方法が適用できる。詳細については上記文献の記述内容を参照していただき、ここでは簡単な原理のみについて説明する。
最初に色差変調処理について説明する。
図1(a)における鍵情報103を下記式(A−1)〜(A−6)にしたがい色差変調処理することにより埋め込み情報を作成する。
KEY(x,y)=白画素の場合 → EMD(x,y)−R
+△CD−R……(A−1)
EMD(x,y)−G
−△CD−G……(A−2)
EMD(x,y)−B
−△CD−B……(A−3)
KEY(x,y)=黒画素の場合 → EMD(x,y)−R
−△CD−R……(A−4)
EMD(x,y)−G
+△CD−G……(A−5)
EMD(x,y)−B
+△CD−B……(A−6)
KEY(x,y):鍵情報
EMD(x,y):埋め込み情報(色差変調処理結果)
ΔCD :色差量
色差変調処理の結果、鍵情報が白画素に対応している部分はレッド成分リッチ(R−rich)になり、黒画素に対応している部分はシアン成分リッチ(C−rich)になる。レッドとシアンは物理補色の関係にあるために、両者を足し合わせると無彩色になる。したがって、この画素ピッチを人間の肉眼の感知範囲を超えた高解像度(約300dpi以上)に設定することにより、色差変調処理結果である埋め込み情報は肉眼ではレッドとシアンが識別できず無彩色(灰色)となる。この性質を利用することにより、鍵情報のパターンを見かけ上無彩色情報に置き換えることができる。
なお、上記式では鍵情報が白画素の場合にシアン成分リッチに、黒画素の場合にレッド成分リッチになるように色差変調を行なっているが、この関係は相対的なので、シアン成分リッチとレッド成分リッチが逆になっても原理上差し支えない。
次に、重畳処理について説明する。
重畳処理は、画像の座標(x,y)における主画像情報、重畳用の埋め込み情報、合成画像情報を下記のように定義すると、
主画像情報 :SRC−C(x,y)……図3(a)に相当……(B−1)
埋め込み情報:EMD−C(x,y)……図3(b)に相当……(B−2)
合成画像情報:DES−C(x,y)……図3(c)に相当……(B−3)
x,yは画像の座標値(座標サイズは全て同じものとする)
C={R(赤)、G(緑)、B(青)}プレーンを示す
それぞれの値は24ビットカラー演算の場合は、0〜255の整数値
次式で表される。
DES−R(x,y)=SRC−R(x,y)+EMD−R(x,y)……(C−1)
DES−G(x,y)=SRC−G(x,y)+EMD−G(x,y)……(C−2)
DES−B(x,y)=SRC−B(x,y)+EMD−B(x,y)……(C−3)
この方式では、
(1)人間の視覚特性を利用
・画像の周波数が高くなるほど階調識別能力が低下
・輝度情報よりも色差情報の方が判別困難
(2)補色の関係例……赤色+シアン色=無彩色(白) (加法混色の場合)
(3)高周波キャリアパターン画像に補色の関係および色差情報を適用(色差変調処
理)
を用いることにより、画質劣化を招くことなく、主画像情報に副情報を不可視状態で埋め込むことが可能になっている。
上記(2)の例でいえば、赤色とシアン色(=緑色+青色)は、加法混色の場合、補色の関係にあり、赤色とシアン色が隣り合っていても人間の目には判別しにくく無彩色に見える。
上記(3)のように、高周波キャリアパターン画像を用いることで、赤色リッチな画素とシアン色リッチな画素が繰り返し配置されているため、人間の目ではこれらの細かな色差の違いを識別できず、色差量はプラスマイナス「0」と判断してしまう人間の視覚特性を利用している。
次に、電子透かし復元処理について詳細な説明を行なう。
まず、復元処理の対象となる合成画像情報がどのような状態になっているかを説明する。
図4は、本実施の形態で用いる主画像情報(人の顔画像)を空間領域から周波数領域に変換した例を示している。図4(a)は認証用写真等の人物の顔画像401であり、図4(b)は周波数領域での振幅の信号レベルを模式的に示したものである。図4(b)の符号402はx−y平面での周波数分布、403はx−z平面での周波数分布を示す。一般的に、人物の顔画像のような自然画像は周波数が低い領域である中央の信号レベルが高く、周波数が高い領域である周辺にいくにしたがって信号レベルは低くなる。
図5は、本実施の形態で用いる鍵情報を空間領域から周波数領域に変換した例を示している。図5の鍵情報を画像に変換するには”1”または”0”のビット列の例えば”1”を黒画素、”0”を白画素に対応させて白黒2値画像に変換して用いることで対応可能である。
図5(a)は、白黒2値画像に変換した例を模式的に示した鍵情報501であり、図5(b)は周波数領域での振幅の信号レベルを模式的に示したものである。図5(b)の符号502はx−y平面での周波数分布、503はx−z平面での周波数分布を示す。本例の場合、第1ピークP1が図5(b)に示すように4点存在し、x方向およびy方向に基本周期の奇数分の1の周期の高周波成分が第2ピークP2、第3ピークP3(図示省略)として現れる。
図6は、上記式(C−1)〜(C−3)で示した重畳処理を周波数領域での表現に変換したものを模式的に示したものである。
図6(a)は主画像情報の周波数領域表現、図6(b)は鍵情報の周波数領域表現、図6(c)は合成画像情報の周波数領域表現である。正確には重畳処理において、図6(b)は鍵情報の周波数領域ではなく、埋め込み情報の周波数領域表現であるが、色差変調ではR、G、Bの1つの色プレーンに特定して着目した場合、鍵情報の周波数は全く変更されておらず、そのまま埋め込み情報へと変換されているため、[鍵情報の周波数領域表現=埋め込み情報の周波数表現]と見なして構わない。
重畳処理の結果、合成画像情報は、図6(c)で示すように、x−y平面で見た場合、主画像情報の周波数分布と鍵情報の周波数成分とが重なっている。
そこで、周波数成分抽出部112a,112b,112cでは、図6(c)で示すように、合成画像情報の周波数分布から鍵情報の周波数部分を検知して抽出し、図6(c)から図5(b)の状態へ戻すような処理を行なう。
図7は、平滑化処理部113a,113b,113cの処理内容を模式的に示している。
周波数成分抽出部112a,112b,112cで抽出された信号は、たとえば、図7(a)に示すように示される。横軸は位置(x方向またはy方向)、縦軸は振幅(=信号の強さ)を示す。実際には、2次元画像の周波数分布の振幅と位置の関係なので、図7(a)のように単純な2次元グラフではなく、2次元グラフになるのであるが、ここは説明をわかりやすくするために、このようにしている。
図7(a)では、相対的に振幅の大きい波と相対的に振幅の小さい波がある。振幅が大きい波の部分は電子透かしが抽出された部分であり、「信号有り」と図中で示してある。また、振幅が小さい波の部分は電子透かしが抽出されなかった部分であり、「信号無し」と図中で示してある。
図7(a)の波形のままでは人間の目にはわかりにくいので、図7(a)に対して絶対値を取り、ある定数倍処理を行なうと図7(b)となる。
さらに、所定の領域単位で参照領域を設けて移動平均処理等を行なうと、図7(c)のようになり、「信号有り」と「信号無し」の部分が比較的明確に分離される。
次に、選択処理部114について説明する。
ここでは、3つの色プレーン単位で処理された平滑化処理部113a,113b,113cでの各処理結果が入力値となる。選択処理部114では、これら3つの入力値から最適な値を選択して正規化処理部115へ送る。本実施の形態では、信号のSN比(SNR=10*log(PS/PN)、PS:透かし信号、PN:雑音信号)の高いものを最適値として選択する。なお、本例ではSN比を選択基準としたが、単純に最大値を基準に選択することも有効である。
本実施の形態では、入力画像情報を色分解してから上記のように周波数抽出処理、平滑化処理等を行ない、各色プレーンの結果を比較して最適な出力を選択することにより、主画像情報の色分布に影響を受けずに安定して電子透かし(副情報)を復元することが可能になる。
図8は、正規化処理部115の処理内容を模式的に示している。
選択処理部114で選択された平滑化処理結果は、図8(a)に示すように、相対的に大きいピークA2を持つ波形と相対的に小さいピークA1を持つ波形の2種類の波形の混合されたものである。実際、小さいピークA1の波形では電子透かし信号は抽出されていないので、この信号は必要ない。
そこで、正規化処理を行なう。一般的には、デジタル処理を行なう際には各色プレーンに対して8ビットを割り当てるので、最小値が「0」、最大値が「255」となるように座標変換する。その結果例を図8(b)に示す。図8(b)では、わかりやすくするために振幅「0」以下の信号を記述しているが、実際には「0」以下の信号は全て切り捨てて、「0」から「255」の範囲に収まるように変換する。
最後に、表示処理部116で復元処理の結果を表示する。この際、出力画像に対して下記式(D−1)で示されるようなガンマ補正をかけることにより、さらに視覚的に見やすくなる。
OUT=255*(IN/255)^γ……(D−1)
IN:ガンマ補正前の信号値
OUT:ガンマ補正後の信号値
γ:ガンマ補正パラメータ、γ=1.5〜4.0程度
以上説明したように第1の実施の形態によれば、R、G、B(あるいはC、M、Y)色プレーンそれぞれから電子透かし信号を取出して、それぞれの信号に対して復元処理を行ない、それらの中から状態の良いものを選択して復元結果とすることで、主画像情報の色分布に影響を受けることなく、復元処理にて安定して副情報(電子透かし)を取出すことが可能になる。
次に、第2の実施の形態について説明する。
第2の実施の形態に係る画像処理装置(画像処理方法)は、図9(a)に示す第1の画像処理手段(第1の画像処理方法)、および、図9(b)に示す第2の画像処理手段(第2の画像処理方法)から構成される。
図9(a)は、第2の実施の形態に係る第1の画像処理手段としての埋め込み処理系の構成を概略的に示すものである。第2の実施の形態に係る埋め込み処理系の第1の実施の形態と異なる点は、後で副情報を復元する際に用いる鍵情報を周波数領域に変換して第1ピーク成分の周波数領域を抽出する鍵情報ピーク成分抽出手段としての鍵情報ピーク成分抽出部901、および、副情報を埋め込む前に主画像情報に対して鍵情報ピーク成分抽出部901により得られた第1ピーク成分の周波数領域を除去または低減する主画像周波数処理手段としての主画像周波数処理部902が追加された点にあり、その他は第1の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
以下、このような構成において処理の流れについて説明する。
まず、埋め込み情報作成部104は、副情報102および鍵情報103を入力として埋め込み情報105を作成する。
次に、鍵情報ピーク成分抽出部901は、鍵情報103を入力としてピーク成分抽出処理を行なう。ここでは、復元に用いる鍵情報103を2次元画像に変換した後、たとえば、フーリエ変換等を行なうことで、2次元空間領域から周波数領域への変換を行ない、周波数領域での第1ピーク成分を抽出する。ここでの第1ピーク成分とは、周波数領域での振幅の信号レベルが一番高い領域を示す。
次に、主画像周波数処理部902は、鍵情報ピーク成分抽出部901で抽出された第1ピーク成分および主画像情報101を入力として主画像周波数処理を行なう。ここでは、たとえば、主画像情報101に対しフーリエ変換等を行なうことで、空間領域から周波数領域への変換を行なった後に、鍵情報103の第1ピーク成分に相当する周波数成分を主画像情報101から低減または除去することで、新たな主画像情報101′を作成する。
次に、合成画像作成部106は、主画像周波数処理部105で作成された新たな主画像情報101′、および、埋め込み情報作成部104により作成された埋め込み情報105を入力として合成画像情報107を作成する。ここでは、新たな主画像情報101′に対して埋め込み情報作成部104により作成された埋め込み情報105を重畳処理することにより合成画像情報107を作成する。
次に、記録処理部108は、合成画像作成部106により作成された合成画像情報107を可視画像として記録媒体に記録処理することにより、記録された合成画像情報(記録物)109が作成される。
図9(b)は、第2の実施の形態に係る第2の画像処理手段としての復元処理系の構成を概略的に示すものである。第2の実施の形態に係る復元処理系は、図2(a)の電子透かし埋め込み処理系で作成された記録物109から副情報102を復元する、いわゆる電子透かし復元処理を行なうもので、その構成は第1の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
以下、第2の実施の形態における作用効果について図10を参照して説明する。
図10(a)は、第1の実施の形態で主画像情報101を用いて埋め込み処理した結果の周波数分布を模式的に示し、図10(b)は、第2の実施の形態で新たな主画像情報101′を用いて埋め込み処理した結果の周波数分布を模式的に示す。
図10(a)では、主画像情報101の周波数分布と埋め込み情報(=鍵情報)105の周波数分布とが重なっているため、復元処理における周波数成分抽出部112a,112b,112cで周波数の干渉が生じ易い。そのため、復元処理を行なった場合、干渉した成分がノイズとして現れるため、SN比等が悪くなり、復元結果への悪影響が比較的大きい。
図10(b)では、新たな主画像情報101′の周波数分布と埋め込み情報(=鍵情報)105の周波数分布との重なりがほとんど無いため、復元処理における周波数成分抽出部112a,112b,112cで周波数の干渉が生じない。そのため、復元処理を行なった場合、ノイズが少なくなって、SN比が高くなり、復元結果への悪影響が比較的少ない。したがって、復元処理を行なった場合、鍵情報103の周波数のみを精度良く検知することが可能になる。
以上説明したように第2の実施の形態によれば、さらに、電子透かし埋め込み前の主画像情報から電子透かしに影響する周波数成分を除去することにより、副情報の復元処理時に周波数干渉が起こりにくくなるため、主画像情報の色分布および周波数分布に影響を受けることなく、復元処理にて安定して副情報(電子透かし)を取出すことが可能になる。
本発明の第1の実施の形態に係る画像処理装置の構成を示すもので、(a)図は埋め込み処理系の構成を概略的に示すブロック図、(b)図は復元処理系の構成を概略的に示すブロック図。 作成されたIDカードの一例を模式的に示す平面図。 電子透かしの重畳処理を説明するための模式図。 主画像情報の周波数分布を示す模式図。 鍵情報の周波数分布を示す模式図。 合成画像情報の周波数分布を示す模式図。 平滑化処理部の処理を説明するための模式図。 正規化処理部の処理を説明するための模式図。 本発明の第2の実施の形態に係る画像処理装置の構成を示すもので、(a)図は埋め込み処理系の構成を概略的に示すブロック図、(b)図は復元処理系の構成を概略的に示すブロック図。 合成画像情報の周波数分布を示す模式図。
符号の説明
101…主画像情報、102…副情報(電子透かし情報)、103…鍵情報、104…埋め込み情報作成部(埋め込み情報作成手段)、105…埋め込み情報、106…合成画像作成部(合成画像作成手段)、107…合成画像情報、108…記録処理部(記録処理手段)、109…記録物、110…画像情報入力部(画像情報取込手段)、111…色分解部(色分解手段)、112a,112b,112c…周波数成分抽出部(周波数成分抽出手段)、113a,113b,113c…平滑化処理部(平滑化処理手段)、114…選択処理部(選択処理手段)、115…正規化処理部(正規化処理手段)、116…表示処理部(出力処理手段)、201…IDカード、202…認証用顔画像、203…個人管理情報。

Claims (10)

  1. 可視状態の主画像情報に対して不可視状態で副情報を埋め込むことによって合成画像情報を作成する第1の画像処理方法、および、この第1の画像処理方法により作成された合成画像情報を取得して、その取得した合成画像情報から前記副情報を復元する第2の画像処理方法から構成される画像処理方法において、
    前記第1の画像処理方法は、
    副情報を復元する際に用いる鍵情報および当該副情報を基に埋め込み情報を作成する埋め込み情報作成ステップと、
    主画像情報に対して前記埋め込み情報作成ステップにより作成された埋め込み情報を不可視状態で埋め込んで合成画像情報を作成する合成画像作成ステップとを具備し、
    前記第2の画像処理方法は、
    前記第1の画像処理方法により作成された合成画像情報を取込む画像情報取込ステップと、
    この画像情報取込ステップにより取込まれた合成画像情報を複数の色成分に色分解する色分解ステップと、
    この色分解ステップにより色分解された複数の色成分の画像情報を用いて前記副情報の各色成分単位での周波数成分を抽出する複数の周波数成分抽出ステップと、
    この複数の周波数成分抽出ステップにより抽出された複数の周波数成分をそれぞれ平滑化処理する複数の平滑化処理ステップと、
    この複数の平滑化処理ステップの各処理結果から1つの処理結果を選択する選択処理ステップと、
    この選択処理ステップにより選択された処理結果を正規化処理する正規化処理ステップと、
    この正規化処理ステップの処理結果を出力する出力処理ステップとを具備したことを特徴とする画像処理方法。
  2. 可視状態の主画像情報に対して不可視状態で副情報を埋め込むことによって合成画像情報を作成する第1の画像処理方法、および、この第1の画像処理方法により作成された合成画像情報を取得して、その取得した合成画像情報から前記副情報を復元する第2の画像処理方法から構成される画像処理方法において、
    前記第1の画像処理方法は、
    主画像情報に対して副情報の復元時に影響を与える周波数成分を除去または低減する主画像周波数処理ステップと、
    副情報を復元する際に用いる鍵情報および当該副情報を基に埋め込み情報を作成する埋め込み情報作成ステップと、
    前記主画像周波数処理ステップにより処理された主画像情報に対して前記埋め込み情報作成ステップにより作成された埋め込み情報を不可視状態で埋め込んで合成画像情報を作成する合成画像作成ステップとを具備し、
    前記第2の画像処理方法は、
    前記第1の画像処理方法により作成された合成画像情報を取込む画像情報取込ステップと、
    この画像情報取込ステップにより取込まれた合成画像情報を複数の色成分に色分解する色分解ステップと、
    この色分解ステップにより色分解された複数の色成分の画像情報を用いて前記副情報の各色成分単位での周波数成分を抽出する複数の周波数成分抽出ステップと、
    この複数の周波数成分抽出ステップにより抽出された複数の周波数成分をそれぞれ平滑化処理する複数の平滑化処理ステップと、
    この複数の平滑化処理ステップの各処理結果から1つの処理結果を選択する選択処理ステップと、
    この選択処理ステップにより選択された処理結果を正規化処理する正規化処理ステップと、
    この正規化処理ステップの処理結果を出力する出力処理ステップとを具備したことを特徴とする画像処理方法。
  3. 前記埋め込み情報作成ステップは、副情報を復元する際に用いる複数の鍵情報および副情報およびあらかじめ与えられた色差量を基に所定の鍵情報に色差変調処理を行なうことにより埋め込み情報を作成し、
    前記合成画像作成ステップは、主画像情報に対して前記埋め込み情報作成ステップにより作成された埋め込み情報を重畳処理することにより合成画像情報を作成することを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像処理方法。
  4. 前記合成画像作成ステップにおいて主画像情報に対して埋め込まれる埋め込み情報は、所定の領域内において複数の色成分に色分解したときに、それぞれの絶対値および周波数成分および位相差のうち少なくともいずれか1つがほぼ同じであることを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像処理方法。
  5. 前記色分解ステップは、合成画像情報をR(赤)、G(緑)、B(青)あるいはC(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)の3原色の色プレーンに分解することを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像処理方法。
  6. 前記選択処理ステップは、前記複数の平滑化処理ステップの各処理結果のうちで一番信号のSN比が高い1つの処理結果を選択することを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像処理方法。
  7. 前記選択処理ステップは、前記複数の平滑化処理ステップの各処理結果のうちで一番信号の強さが高い1つの処理結果を選択することを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像処理方法。
  8. 可視状態の主画像情報に対して不可視状態で副情報を埋め込むことによって作成される合成画像情報を取得して、その取得した合成画像情報から前記副情報を復元する画像処理手段から構成される画像処理装置において、
    前記画像処理手段は、
    合成画像情報を取込む画像情報取込手段と、
    この画像情報取込手段により取込まれた合成画像情報を複数の色成分に色分解する色分解手段と、
    この色分解手段により色分解された複数の色成分の画像情報を用いて前記副情報の各色成分単位での周波数成分を抽出する複数の周波数成分抽出手段と、
    この複数の周波数成分抽出手段により抽出された複数の周波数成分をそれぞれ平滑化処理する複数の平滑化処理手段と、
    この複数の平滑化処理手段の各処理結果から1つの処理結果を選択する選択処理手段と、
    この選択処理手段により選択された処理結果を正規化処理する正規化処理手段と、
    この正規化処理手段の処理結果を出力する出力処理手段とを具備したことを特徴とする画像処理装置。
  9. 可視状態の主画像情報に対して不可視状態で副情報を埋め込むことによって合成画像情報を作成する第1の画像処理手段、および、この第1の画像処理手段により作成された合成画像情報を取得して、その取得した合成画像情報から前記副情報を復元する第2の画像処理手段から構成される画像処理装置において、
    前記第1の画像処理手段は、
    主画像情報に対して副情報の復元時に影響を与える周波数成分を除去または低減する主画像周波数処理手段と、
    副情報を復元する際に用いる鍵情報および当該副情報を基に埋め込み情報を作成する埋め込み情報作成手段と、
    前記主画像周波数処理手段により処理された主画像情報に対して前記埋め込み情報作成手段により作成された埋め込み情報を不可視状態で埋め込んで合成画像情報を作成する合成画像作成手段とを具備し、
    前記第2の画像処理手段は、
    前記第1の画像処理手段により作成された合成画像情報を取込む画像情報取込手段と、
    この画像情報取込手段により取込まれた合成画像情報を複数の色成分に色分解する色分解手段と、
    この色分解手段により色分解された複数の色成分の画像情報を用いて前記副情報の各色成分単位での周波数成分を抽出する複数の周波数成分抽出手段と、
    この複数の周波数成分抽出手段により抽出された複数の周波数成分をそれぞれ平滑化処理する複数の平滑化処理手段と、
    この複数の平滑化処理手段の各処理結果から1つの処理結果を選択する選択処理手段と、
    この選択処理手段により選択された処理結果を正規化処理する正規化処理手段と、
    この正規化処理手段の処理結果を出力する出力処理手段とを具備したことを特徴とする画像処理装置。
  10. 前記色分解手段は、合成画像情報をR(赤)、G(緑)、B(青)あるいはC(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)の3原色の色プレーンに分解することを特徴とする請求項8または請求項9記載の画像処理装置。
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