专利名称：Id卡、id卡作成装置以及id卡读取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及公司职员证、会员证、驾驶执照、护照、信用卡等同时记录有用于特定人的ID(Identification)信息和本人的脸部照片等的照片图像的ID卡。
背景技术：
以往，在公司职员证或驾驶执照等ID卡中，作为用于特定持有该ID卡的人的ID信息，其表面上除了用文字记录有识别序号、姓名、部门等外，还作为照片图像记录有该人的脸部照片。
进而，例如，在进行身份等确认时，要求使用者提示ID卡，并在根据所记录的ID信息确认使用者的身份等的同时，比照所记录的照片图像和使用者，以确认其为同一人。
这里，作为与以往的ID卡相关连的专利，例如，可以例举下述的专利文件1所记载的内容。
专利第3075221号公报但是，近年来，随着图像处理技术的发展，例如，可以将ID卡所记录的照片图像偷换成其他人的照片，很容易发生窜改ID卡等的不法行为。
在发生了这样的偷换照片图像的情况时，由于作为文字所记录的ID信息是原本正确的信息，又限于偷换了照片图像的人持有该ID卡，故要检测出是被窜改了的ID卡较为困难。
发明内容
因而，本发明的目的即为解决上述的以往技术的问题点，提供即使进行偷换照片图像的窜改也能够容易地检测出该窜改的ID卡。
为达成上述的目的的至少一部分，本发明的ID卡的特征在于假定包含有用于特定人的第一ID信息的水印图像为位于频率区域的像，相对于上述水印图像，对图像整体实施根据频率区域的逆变换，将所得到的变换图像相加到记录了上述人的一部分或者全部的照片图像上，并作为电子水印埋入上述ID信息，通过印刷记录所得到的埋入图像，作成ID卡。
这样，在本发明的ID卡中，在通过印刷记录的埋入图像中，通过相对于含有ID信息的水印图像，对图像整体实施根据频率区域的逆变换，并将所得到的变换图像相加到照片图像上，可作为电子水印埋入ID信息。
因而，在偷换照片图像等进行了ID卡10的窜改等时，由于在ID卡上所记录的照片图像中或者没有埋入ID信息，或者即使埋入了也是假的ID信息，故通过从ID卡中读取其埋入图像，抽出所埋入的ID信息，可以判定是否进行了偷换照片图像等ID卡10的窜改。由此，即使在进行了偷换照片图像等ID卡10的窜改时，也将很容易地检测出该窜改，简单地识破对他人的冒充行为。
这里，在本说明书中，加法运算中也包括负值的相加，即减法运算。
在本发明的ID卡中，希望进一步记录作成用于特定上述人的第二ID信息。
这样，除了对照片图像的利用电子水印的埋入外，通过在ID卡上记录ID信息，即使在没有从照片图像中抽出ID信息时，也可以取得持有ID卡的人的ID信息。
本发明的ID卡作成装置是用于作成ID卡的ID卡作成装置，其特征在于具有假定含有用于特定人的ID信息的水印图像为位于频率区域的像并相对于上述水印图像对图像整体实施根据频率区域的逆变换，取得变换图像的逆变换部；
将上述变换图像相加到记录了上述人的一部或者全部的照片图像上，取得作为电子水印埋入了上述ID信息的埋入图像的相加部；通过印刷在规定的卡上记录上述埋入图像作成上述ID卡的记录部。
通过使用本发明的ID卡作成装置，可以容易地作成将ID信息作为电子水印埋入到照片图像中的ID卡。
本发明的ID卡读取装置是用于读取记录在ID卡上的信息的ID卡读取装置，其特征在于具有读取作为上述ID卡所记录的图像且将用于特定人的ID信息作为电子水印埋入到记录有人的一部或者全部的照片图像而成的埋入图像的读取部；相对于上述埋入图像，对图像整体实施到频率区域的变换，取得变换图像的变换部；从上述变换图像中抽出上述ID信息的抽出部。
通过使用本发明的ID卡读取装置，可以容易地从记录在ID卡上的埋入图像中抽出作为电子水印埋入的ID信息。
本发明的ID卡作成方法是用于作成ID卡的ID卡作成方法，其特征在于具有(a)准备用于特定人的ID信息以及记录有上述人的一部或者全部的照片图像的工序；(b)图形化上述ID信息生成配置形成在期望的位置上的水印图像的工序；(c)假定上述水印图像为位于频率区域的像，相对于上述水印图像，对图像整体实施根据频率区域的逆变换，取得变换图像的工序；(d)将上述变换图像相加到上述照片图像上，取得作为电子水印埋入了上述ID信息的埋入图像的工序；(e)通过印刷在规定的卡上记录上述埋入图像，作成上述ID卡的工序。
通过使用本发明的ID卡作成方法，可以容易地作成将ID信息作为电子水印埋入到照片图像中的ID卡。
在本发明的ID卡作成方法中，在上述工序(b)中假定了上述水印图像是位于频率区域的像时，最好将上述ID信息配置在作为相当于低频成分或者中频成分的区域，即将相当于直流成分的点作为中心的2个圆弧所挘冻值那闬颉通过这样地进行配置，可以在埋入图像中减少因所埋入的ID信息所导致的像质劣化的可能性。
在本发明的ID卡作成方法中，上述工序(b)最好包含在所生成的上述水印图像内的规定的位置上添加标记的工序。
通过这样地添加标记，在从埋入图像中抽出ID信息时，即使在埋入图像中添加了几何学的变形，也可以容易地检测出是施加了怎样的变形，进而，使搜索位信息(比特信息)的位置的工作变得容易。
在本发明的ID卡作成方法中，上述工序(b)最好包含将预先准备的随机序列的值按顺序乘到上述水印图像的各个像素的值上，相对于上述水印图像进行亮度方向的调整的工序。
通过这样地进行亮度方向的调整，可以抑制在埋入图像中因ID信息的存在而大幅度地改变特定频率的灰度级别导致的像质劣化。在本发明的ID卡作成方法中，上述工序(b)也可以包含假想地追加不足部分的像素以使所作成的上述水印图像的大小达到预先设定的大小的工序。
工序(c)中，在相对于水印图像对图像整体实施根据频率区域的逆变换之际使用了特定的变换算法时，通过这样地假想地追加像素，可以使水印图像的大小达到设定了的大小，容易进行变换过程中的计算。
在本发明的ID卡作成方法中，作为上述逆变换，上述工序(c)中最好使用离散余弦逆变换或者离散傅立叶逆变换。
这是因为作为根据频率区域的逆变换，离散余弦逆变换或者离散傅立叶逆变换是典型的变换。
本发明的ID卡读取方法是用于读取记录在ID卡上的信息的ID卡读取方法，其特征在于具有(a)准备记录了在记录有人的一部或者全部的照片图像中作为电子水印埋入用于特定人的ID信息而成的埋入图像的上述ID卡的工序；(b)从上述ID卡中读取上述埋入图像的工序；(c)相对于上述埋入图像，对图像整体实施到频率区域的变换，取得变换图像的工序；(d)从上述变换图像中抽出上述ID信息的工序。
根据本发明的ID卡读取方法，可以容易地从记录在ID卡上的埋入图像中抽出作为电子水印埋入的ID信息。
在本发明的ID卡读取方法中，上述工序(b)最好包含对上述埋入图像实施滤波处理的工序。
由于通过实施这样的滤波处理可以除去不需要的频率成分，故在抽出ID信息时，可以容易地进行抽出。
在本发明的ID卡读取方法中，上述工序(d)最好包含从上述变换图像中检测标记，基于检测出来的标记的状态检测对应于埋入图像的几何变化，并在实施了消除该几何变化这样的校正的基础上，搜索上述ID信息的位置的工序。
通过实施这样的处理，即使是在埋入图像中施加了几何学的变形，也可以容易地进行上述ID信息的位置的搜索。
在本发明的ID卡读取方法中，作为上述变换，上述工序(c)中最好使用离散余弦变换或者离散傅立叶变换。
这是因为作为到频率区域的变换，离散余弦变换或者离散傅立叶变换是典型的变换。
这里，本发明并非仅限于上述的ID卡、ID卡作成装置以及ID卡读取装置等装置发明的样态，或ID卡作成方法以及ID卡读取方法等方法发明的样态，作为用于构筑这些装置或方法的计算机程序的样态、作为记录了这样的计算机程序的记录介质的样态、或者包含上述计算机程序在传送波内具体化了的数据信号等，可以以各种各样的样态予以实现。
图1所示是作为本发明的一个实施例的ID卡的平面图；图2所示是可以作成图1的ID卡的ID卡作成装置的构成的框图；图3所示是一例照片图像的说明图；图4所示是图2所示的ID卡作成装置30实行的电子水印埋入处理的步骤的说明图；图5所示是一般情况下通过DCT得到的频率成分的说明图；图6所示是各位信息的配置区域和如后述那样添加的标记的位置的说明图；图7所示是一例包含了位信息的水印图像的说明图；图8所示是一例添加了标记后的水印图像的说明图；图9所示是一例利用随机序列进行了亮度方向的调整后的水印图像的说明图；图10所示是一例假想地追加了像素后的水印图像的说明图；图11所示是一例假想地追加了像素后的照片图像的说明图；图12所示是一例通过IDCT得到的变换图像的说明图；图13所示是一例埋入图像的说明图；图14所示是一例去除了假想地追加了的像素后的埋入图像的说明图；图15所示是可以从图1的ID卡中读取ID信息的ID卡读取装置的构成的框图；图16所示是图15所示的ID卡读取装置130实行的电子水印抽出处理的步骤的说明图；图17所示是一例实施了滤波处理后的埋入图像的说明图；图18所示是一例通过DCT得到的变换图像的说明图；图19所示是一例添加有几何变化的埋入图像的说明图；图20所示是一例由图19的埋入图像得到的变换图像的说明图；
图21所示是一例添加有几何变化的埋入图像的说明图；图22所示是一例由图21的埋入图像得到的变换图像的说明图；图23所示是一例添加了几何变化的埋入图像的说明图；图24所示是一例由图23的埋入图像得到的变换图像的说明图；图25所示是比较本实施例的情况和比较例的情况给出的位信息配置区域的说明图；图26所示是没有进行使用了随机序列的亮度方向的调整时的埋入图像的说明图。
具体实施例方式下面，基于实施例按以下的顺序说明本发明的实施形态。
A.ID卡B.ID卡作成装置C.ID卡读取装置D.实施例的效果E.变形例A.ID卡图1所示是作为本发明之一实施例的ID卡的平面图。如图1所示那样，在ID卡10的表面上，除了通过文字记录有作为用于特定持有该ID卡10的人的ID信息的识别序号12、姓名14以及部门16外，还作为照片图像18记录了其人的脸部照片。
此外，虽然没有通过图面进行表示，但作为本实施例的特征，在ID卡10所记录的照片图像18中作为电子水印埋入有与识别序号12相同的序号。
B.ID卡作成装置这样的ID卡10由图2所示那样的ID卡作成装置作成。图2所示是可以作成图1的ID卡的ID卡作成装置的构成的框图。
图2所示的ID卡作成装置30由计算机构成，具有CPU32、ROM34、RAM36、由键盘或鼠标等构成的输入装置38、由CRT或液晶显示器等组成的显示装置40、由网卡等构成的通信装置42、由热敏打印机、喷墨打印机、激光打印机等构成的打印机44、硬盘装置46和连接这些要素的总线48。这里，图2中省略了各种接口电路。通信装置42经由通信线路连接在计算机网络上。
在硬盘装置46上，作为数据，分别对应应该作成ID卡的各当事人保存了用于特定该人的ID信息70和作为该人的脸部照片的照片图像72。此后，作为ID信息70，除了上述的识别序号、姓名、部门外，还包含有生年月日、性别、住所等。此外，照片图像72的数据通过用数字照相机等摄取各当事人的脸或者用扫描仪等读入各当事人的脸部照片取得。
另一方面，在RAM36上保存有用于实现水印图像生成部50、标记添加部52、乘法部54、假想像素追加部56、离散余弦逆变换(IDCT)部58、加法部60和假想像素除去部62的各种功能的计算机程序。通过CPU32实行该计算机程序，可以实现这些50～62各部的功能。
这样的计算机程序可以以保存在软磁盘或CD-ROM等计算机可读取的记录介质上的形态提供。计算机从该记录介质中读取计算机程序，经由硬盘装置46或者直接转送到RAM36。或者，也可以经由通信线路由计算机网络上的服务器等向计算机提供上述计算机程序。
在本说明书中，所谓的计算机是一种包含硬件装置和操作系统的概念，意味着可以在操作系统的控制下动作的硬件装置。此外，在不需要操作系统地可以通过单独的应用程序或者单独的固件使硬件装置动作这样的情况下，其硬件装置本身即相当于计算机。硬件装置至少具有CPU和用于读取记录在记录介质上的计算机程序的手段。在这样的计算机上，计算机程序包含实现上述各部的功能的程序代码。这里，上述功能的一部也可以不通过应用程序而是通过操作系统实现。
此外，作为“记录介质”，可以利用软磁盘或CD-ROM、光磁盘、IC卡、ROM卡夹、穿孔卡、印刷有条形码等符号的印刷物、计算机的内部存储装置(RAM或ROM等存储器)以及外部存储装置等计算机可读取的各种各样的介质。
这样的ID卡作成装置30对各个当事人分别各作成一枚ID卡10。首先，CPU32从保存在硬盘装置46中的当事人的ID信息70中读出该当事人的识别序号，并将其识别序号变换成由0、1构成的位信息。此外，CPU32还从硬盘装置46中读出所保存的当事人的照片图像72的数据。该照片图像72的数据由大小M×N个像素构成，是可以用R(红)、G(绿)、B(兰)成分表现各像素的颜色的彩色图像数据。
图3所示是一例照片图像的说明图。这里，在图3中，为了方便，代替当事人的脸部照片使用了圣诞老人玩具的照片。该做法在下面的图中也是同样的。
然后，CPU32在所读出的照片图像72的数据中作为电子水印埋入变换得到的位信息。
图4所示是这样的ID卡作成装置30实行的电子水印埋入处理的步骤的说明图。
首先，图2的水印图像生成部50生成包含了上述位信息的水印图像(图4中的步骤S102)。具体地就是图形化位信息，生成配置在期望的位置上的水印图像。作为水印图像，由大小为与前述的照片图像同样的M×N个像素构成，是各像素的颜色为白色或黑色的2值图像。在本实施例中，假定这样的的水印图像是位于通过离散余弦变换(DCT)得到的频率区域的像并进行此后的水印图像埋入处理。
一般地，对于图像数据这样的二维的离散值，作为DCT可以使用二维DCT，其可由式(1)表示。
D(u,v)=c(u)c(v)2MNΣm=0M-1Σn=0N-1G(m,n)cos(2m+1)uπ2Mcos(2n+1)vπ2N---(1)]]> 这里，G(m，n)是图像数据，D(u，v)是DCT系数(频率成分)。
图5所示是一般情况下通过DCT得到的频率成分的说明图。在图5所示的频率成分(DCT系数)中，位于左上点上的成分称为直流(DC)成分，规定整体的能量。此外，其他的频率成分按照离DC成分的远近排列成低频成分、中频成分和高频成分的顺序。进而，同一频率的成分排列在以DC成分为中心的同一圆弧上。这些频率成分中，低频成分规定了图像的大的形状，随着其逐渐成为高频而逐渐地规定图像的细节。
因此，水印图像生成部50如上述的这样图形化位信息，并如图6所示的那样，在沿着以左上的点(即相当于DC成分)为中心的圆弧延伸的位信息区域(斜线部分)内进行配置。
图6所示是配置各位信息的区域和如后述的添加标记的位置的说明图。如图6所示的那样，位信息配置区域是相当于低频成分或者中频成分的区域，且为被以左上的点(即，相当于DC成分)为中心的2个圆弧所相挘兜那闬颉图6中，如果设uv坐标的一个块为如64×64个像素，则从左上的点到位信息配置区域的距离r1为106个像素程度的距离。
图7所示是一例包含了位信息的水印图像的说明图。如图7所示的那样，各个位信息分别被图形化，在图6所示的位信息配置区域中，尽可能地在位于以左上的点(即，相当于DC成分)为中心的同一圆弧上进行配置。这里，一个位信息被图形化为例如大小3×3个像素、亮度为B(这里，B＞0)的块。
然后，标记添加部52在所生成的水印图像内的规定的位置处添加标记(步骤S104)。
如图6所示，如果设uv坐标的一个块例如是64×64个像素，则在(u，v)＝(64，64)的位置配置标记。这里，从左上的点到该标记的距离r2为90个像素程度的距离。因而，从左上的点到位信息配置区域的距离r1和到该标记的距离r2的比r1/r2为1.18。
图8所示是一例添加了标记后的水印图像的说明图。如图6以及图8所示的那样，标记是大小为2×2个像素，相对于前述的位信息的亮度B其亮度为k×B(这里，k≥1)。
然后，乘法部54对水印图像的各个像素的值按顺序乘以预先准备的随机序列的值(步骤S106)，对水印图像的全部像素进行亮度方向的调整。这里，作为随机序列，使用M×N个具有采用了0或1的某个值的随机值的随机序列。
图9是一例用随机序列进行过亮度方向的调整后的水印图像的说明图。如图9所示的那样，通过进行利用随机序列的亮度方向的调整，可以白黑近似均等地配置水印图像整体。此外，位信息以及标记的部分也某种程度地成为白黑相交的状态。
接着，假想像素追加部56假想地追加不足部分的像素(步骤S108)，以便能够使水印图像的大小达到预先设定的大小。
例如，在预先设定的上述的大小为2n×2n个像素(这里，n是2以上的整数，M、N≤2n)时，因为水印图像的大小如前述那样是M×N个像素，即在图6中u方向为M个像素，v方向为N个像素，故在u方向为(2n-M)个不足的像素，在v方向为(2n-N)个不足的像素。于是，假想地追加这些不足部分的像素，将u方向、v方向分别为L个像素，即大小为2n×2n个像素的图像作为新的水印图像取得。
图10是一例追加了假想的像素后的水印图像的说明图。如图10所示的那样，通过假想地追加像素，水印图像成为大小为2n×2n个像素的正方形的图像。
另一方面，假想像素追加部56不仅对水印图像，而且也对上述照片图像进行同样的处理。即，假想地追加不足部分的像素(步骤S110)，以便能够使照片图像的大小达到预先设定上述的大小。
如上述这样，例如，在预先设定的上述的大小为2n×2n个像素时，分别假想地在u方向追加(2n-M)个像素，在v方向追加(2n-N)个像素，将大小为L×L个像素的图像作为新的照片图像取得。
图11是一例假想地追加了像素后的照片图像的说明图。如图11所示的那样，通过假想地追加像素，照片图像也与水印图像同样地成为了大小为2n×2n个像素的正方形的图像。
而后，在IDCT部58假定该水印图像如前述的那样，为位于通过DCT得到的频率区域的像，且相对于该水印图像不对图像分块地、对图像整体实施离散余弦逆变换(IDCT)，得到位于空间区域的像(变换图像)(步骤S112)。
图12所示是一例通过IDCT得到的变换图像的说明图。如图12所示的那样，通过实施了IDCT变换，排列在以左上的点为中心的同一圆弧上的位信息被均匀地分散到图像整体中。
然后，加法部60在照片图像的各个像素的值上分别加上变换图像的对应的像素的值，将位信息作为电子水印埋入照片图像，得到埋入图像(步骤S114)。
图13所示是一例采用这样做法得到的埋入图像的说明图。通过在图11所示的照片图像中加上图12所示的变换图像，可以得到将位信息作为水印图像埋入的图13所示那样的埋入图像。
最后，假想图像除去部62除去在步骤S108以及步骤S110假想地追加了的像素(步骤S116)。
即，由于分别假想地在u方向追加了(2n-M)个像素，在v方向追加了(2n-N)个像素，故通过从埋入图像中除去这些追加了的像素，作为最终的埋入图像可以得到与原大小M×N个像素同样大小的图像。
图14所示是一例除去了假想地追加了的像素后的埋入图像的说明图。如图14所示的那样，通过取除了假想地追加了的像素，可以得到与图3所示的原照片图像同样大小的埋入图像。
如上述说明过的那样，通过图4所示的电子水印埋入处理，如果将位信息作为电子水印埋入照片图像72的数据中并取得了埋入图像的数据，则下面CPU32从保存在硬盘装置46的当事人的ID信息70中读出该当事人的识别序号、姓名、部门并将之变换成文字数据。进而，CPU32编辑该文字数据和埋入图像的数据，作成文件数据，使用该文件数据，通过硬盘装置46在规定的卡的上印刷图1所示那样的照片图像18或ID信息。这样，可以对每一个当事人作成ID卡10。
如以上这样作成的ID卡10被分别分配给作为上述当事人的被管理者，例如，可以如下面这样进行利用。即，被管理者需要附加义务地携带自己的ID卡10，在管理者确认被管理者的身份等时，要求该被管理者提交ID卡10，并在根据记录在ID卡10表面上的ID信息(识别序号、姓名、部门)确认该人的身份等的同时，比照所记录的照片图像和持卡人，确认其为同一个人。
C.ID卡读取装置但是，在怀疑偷换照片图像等窜改了ID卡10时，可通过用图15所示那样的ID卡读取装置读出埋入记录在ID卡10上的照片图像18中的位信息(ID信息)，以判断有无进行窜改。
图15所示是可以从图1的ID卡读取ID信息的ID卡读取装置的构成的框图。
图15所示的ID卡读取装置130也与ID卡作成装置30同样地由计算机构成，除了具有CPU132、ROM134、RAM136、输入装置138、显示装置140、通信装置142、硬盘装置146和总线148外，还具有用于读取记录在ID卡上的照片图像或ID信息的扫描仪144。此外。通信装置142也经由通信线路连接在计算机网络上。
另一方面，在RAM136上保存有用于实现滤波处理部150、离散余弦变换(DCT)部152、位信息搜索部154、位信息抽出部156的各种功能的计算机程序。通过CPU32实行该计算机程序，可以实现这些150～156各部的功能。
这样的ID卡读取装置130在从ID卡10中读取记录在表面上的ID信息的同时，还读取照片图像，并从该照片图像中抽出作为电子水印埋入的ID信息。
于是，首先，如果ID卡10通过扫描仪144，则扫描仪144扫描ID卡10的表面，读取所记录的内容。CPU132受取由扫描仪144读取的数据，并分别从该数据中取出记录照片图像部分的数据(即，照片图像的数据)和记录ID信息部分的数据。
其中，照片图像的数据由大小M×N个像素构成，是可以用R(红)、G(绿)、B(兰)成分表现各像素的颜色的彩色图像数据。如果没有进行偷换照片图像等ID卡10的窜改，则在该照片图像中作为电子水印埋入的应该是真正的位信息(ID信息)。具体地，作为照片图像，即埋入图像，取出的应该是与图13所示的图像一样的图像。
而后，CPU132从取出的照片图像(即，埋入图像)的数据中抽出作为电子水印埋入的位信息。
图16所示是这样的ID卡读取装置130实行的电子水印抽出处理的步骤的说明图。
首先，滤波处理部150对埋入图像实施滤波处理(步骤S202)。具体地是进行从埋入图像中除去低于图6所示的位信息配置区域的低频成分这样的滤波处理。
图17所示是一例实施过滤波处理后的埋入图像的说明图。通过实施上述这样的滤波处理，可以如图17所示的那样，得到除去了灰度级别较高的高频成分(即，DC成分或其近傍的低频成分)的图像。
而后，DCT部152相对于该埋入图像不进行图像分块地、对图像整体实施离散余弦变换(DCT)，得到位于频率区域的像(变换图像)(步骤S204)。
图18所示是一例通过DCT得到的变换图像的说明图。如图18所示的那样，通过对埋入图像实施DCT，可以得到包含了埋入的位信息的变换图像。
进而，位信息搜索部154从变换图像中检测标记，并基于检测出来的标记的状态检测对应于埋入图像的几何变化。并且，在相对于变换图像实施了消除该检测出来的几何变化这样的校正的基础上，搜索位信息的位置(步骤S206)。
在本实施例中，如上述那样，利用打印机44印刷埋入了位信息的埋入图像作成ID卡10，然后，通过扫描仪144从这样的ID卡10中读取埋入图像，取得埋入图像(照片图像)的数据。如果进行这样的利用打印机的印刷处理或利用扫描仪的读取处理，则在最终得到的埋入图像的数据中将总会或多或少地添加有几何变化。一旦在埋入图像中添加了这样的几何变化，则由于位信息存在的位置也自当初的位置发生了变化，故找出位信息的工作将变得困难。
因此，在本实施例中，如上述这样，通过检测添加了的标记，可以检测出添加在埋入图像中的几何变化。
图19、图21、图23各分别为一例添加了几何变化的埋入图像的说明图，图20、图22、图24则各分别为一例从图19、图21、图23的埋入图像中得来的变换图像的说明图。
在图19所示的例中，添加有将图像放大120％这样的几何变化，此时，标记如图20所示那样地发生移动。
即，在放大、缩小了图像时，放大时标记移动到左上，缩小时标记移动到右下。此时，如果设从左上的点到标记的距离为r2’，原来的距离为r2，则放大率α为α＝r2/r2’。因而，使用该放大率α可以消除所添加的几何变化。
在图21所示的例中，添加有在横方向(u方向)将图像放大120％，改变了方向比这样的几何变化，此时，标记如图22所示那样地发生移动。
即，在改变了方向比时，亦即如上述这样地只在横方向进行了放大时，标记向左方向移动。此时，如果设离vZ轴的距离r2u’，原来的距离为r2u，则横向放大率αu为αu＝r2u/r2u’。使用该放大率αu可以消除所添加的几何变化。
在图23所示的例中，添加有使图像向右旋转30度这样的几何变化，该情况下，在同心圆上出现2个标记。此时，如果设用左上的点和2个标记作成的角度为θ度，并使图像逆向地旋转θ/2度或者(90-θ/2)度，则可以消除所添加的几何变化，得到正确的位信息的位置。
如以上这样，如果搜索到了位信息的位置，则下一步位信息抽出部156将基于该搜索结果，从变换图像中抽出被图形化了的位信息，并进行数值化(步骤S208)。
这样，通过图16所示的电子水印抽出处理，如果从埋入图像的数据中抽出了位信息，则CPU132将从其数值化了的位信息中取得识别序号。然后，CPU132将刚才取出的记录有ID信息的部分的数据变换成文字数据，并从该文字数据中，检测出作为ID信息之一记录的识别序号。进而，CPU132比较所得到的2个识别序号，在二者一致时，判断为没有进行偷换照片图像等的ID卡10的窜改，在二者不一致时，判断为进行了窜改。另一方面，在利用图16所示的电子水印抽出处理没有从埋入图像的数据中抽出位信息时，CPU132将判断为进行了偷换照片图像等的ID卡10的窜改。
这样，利用图15所示的ID卡读取装置，可以判断有无做过ID卡10的窜改。
D.实施例的效果如以上说明过的这样，根据本实施例，即使在进行了偷换照片图像等ID卡10的窜改时，也将很容易地检测出该窜改，简单地识破对他人的冒充行为。
此外，在本实施例中，当将位信息(ID信息)作为电子水印埋入时，对包含位信息的水印图像一方实施IDCT，而对照片图像一方则不实施DCT或者IDCT。比较于照片图像，由于水印图像的一方是单纯的图像，信息量也极少，故进行IDCT处理时的处理时间只要很短即可。
另外，一般地，在通过DCT得到的频率成分中，由于与低频成分或中频成分相比较，高频成分灰度级别低，故在步骤S102生成水印图像时，如果将位信息配置在例如相当于高频成分的区域，则在最终得到的埋入图像中将存在因埋入的位信息而导致的像质劣化的可能性。此外，为了不对像质产生影响，在相当于高频成分的区域配置位信息时，将限定配置的位置。另外，正因为如此，位信息将成为稀疏地配置，故在从埋入图像中抽出所埋入的位信息时，其抽出将变得困难。与之相对应，在本实施例中，由于不是将位信息配置在相当于高频成分的区域，而是将之配置在相当于低频成分或者中频成分的区域(即，图6中的位信息配置区域)，故减少了导致上述那样的像质劣化的可能性。
图25是比较本实施例的情况和比较例的情况给出的位信息配置区域的说明图。此外，在本实施例中，如上述的那样，取位信息配置区域为如图25所示那样沿着以左上的点(即，相当于DC成分)为中心的圆弧延伸的区域。另一方面，作为比较例，例如，考虑取位信息配置区域为沿着从右上到左下的直线延伸的区域。但是，这样的比较例的情况中，各位信息将被配置在频率不同的位置上。而且，在比较例的位信息配置区域，因为用单点划线A围起来的部分相当于高于其他部分的高频成分侧的区域，故如果在该部分配置位信息，将易于导致像质劣化。此外，如果要不对像质产生影响地在该部分配置位信息，则需要限定进行配置的位置，就此点来看，在比较例的位信息配置区域将存在不能过多地配置位信息这样的问题。与之相反，在本实施例的位信息配置区域中，由于是使用上述那样的区域，故位信息可以几乎是配置在相当于同一频率带的区域上。因而，因为不存在用单点划线A围起来那样的相当于高频成分侧的区域，故也不存在导致像质劣化的可能性。另外，由于不限定配置位信息的位置，故可以较多地配置位信息。
在本实施例中，因为在步骤S104对水印图像内的规定的位置添加了标记，故在埋入图像中添加了几何学的变形时，可以容易地检测出是添加了怎样的变形，进而，可以容易地进行位信息的位置的搜索。
在本实施例中，因为在步骤S106使用随机序列对水印图像的全部像素进行了亮度方向的调整，故可以抑制在最终得到的埋入图像中因位信息或标记的存在而使特定频率的灰度级别大幅度地变化导致的像质劣化。
图26所示是没有进行使用了随机序列的亮度方向的调整时的埋入图像的说明图。如比较图26给出的埋入图像和进行过使用了随机序列的亮度方向的调整的埋入图像、即图14所示的埋入图像可知的那样，在没有进行使用了随机序列的亮度方向的调整时，在像素整体上表现的因埋入的影响导致的现象劣化了像质。
在本实施例中，在步骤S112对水印图像实施IDCT时，使用以2n个像素为单位进行计算的变换算法。因此，在水印图像的大小不足预先设定的大小2n×2n个像素时，可以通过在步骤S108假想地追加不足的部分，使之成为大小为2n×2n个像素的正方形的图像，便于进行IDCT中的计算。
这里，如上述这样，由于变换算法是以2n个像素为单位进行IDCT的计算，故即使水印图像是大小为2m×2n个像素(这里，m、n为2以上的整数，且m≠n)的长方形的图像，也可以某种程度地便于进行IDCT的计算，但如果如上述这样，通过使之成为2n×2n个像素的正方形的图像，则可以更容易地进行IDCT中的计算。
此外，在本实施例中，在步骤S110之所以不仅对水印图像，而且也对照片图像假想地追加不足部分的像素，以便使之成为预先设定的大小，是因为在步骤S114对照片图像相加水印图像的变换图像时，希望照片图像与变换图像最好为同样的大小。
另外，在本实施例中，因为在对水印图像实施IDCT时是不分块图像地对图像整体实施IDCT，故不需要在以往抽出所埋入的电子水印时需要的块等的位置或形状的校正。因而，即使是在埋入图像中添加有因打印机的印刷或扫描仪的读取处理带来的几何变化，在本实施例中，也不需要用于校正因其变形引起的块等的位置或形状的偏差的高度的匹配处理，可以容易地进行位信息的抽出。
再有，在对水印图像实施IDCT时，由于是不分块图像地对图像整体实施IDCT，故与分块的情况相比，可以使位信息均匀地分散到图像整体中。
在本实施例中，因为在步骤S116可以除去假想地追加了的像素，故在最终得到的埋入图像中不残存不需要的像素。这里，由于如前述的那样，通过实施了IDCT，所埋入的位信息被分散到图像整体中，故即使这样地除去了一部分像素，也不会丢失所埋入的位信息。
此外，在本实施例中，因为在从埋入图像中抽出位信息之前，在步骤S202实施滤波处理，取除了较高灰度级别的高频成分(即，DC成分或其近旁的低频成分)，故在抽出位信息时，可以容易地进行抽出。
E.变形例这里，本发明并非仅限于上述的实施例或者实施形态，可以在不脱离其主旨的范围内以各种各样的样态进行实施。
在上述的实施例中，在步骤S112，利用IDCT部58对水印图像实施了IDCT，此外，在步骤S204通过DCT部152对埋入图像实施了DCT，但本发明并非仅限于此，例如，也可以代替IDCT部设置离散傅立叶逆变换部(IDFT)，由它对水印图像实施IDFT，此外，代替DCT部设置离散傅立叶变换部(DFT)，由它对埋入图像实施DFT。
在上述的实施例中，作为记录在ID卡上的照片图像，规定使用持有该卡的人的脸部照片，但也可以使用全身照片，还可以使用指纹或虹膜等的照片。
在上述的实施例中，作为电子水印埋入到照片图像中的ID信息，埋入的是识别序号，但也可以埋入姓名或部门等。此外，作为记录在ID卡的表面上的ID信息或者作为电子水印埋入到照片图像中的ID信息，也可以使用持有该卡的人的指纹或虹膜等的生物统计学信息或基于照片图像(脸部照片)的一部分数据得到的杂乱信号值等。
在上述的实施例中，在生成包含了ID信息的水印图像时，将ID信息变换成位信息，将其位信息图形化为块进行配置，但也可以按文字形式不变地图形化配置ID信息。此外，还可以将ID信息图形化成字符标记进行配置。
在上述的实施例中，是通过在ID卡的表面进行印刷记录了ID信息，但也可以代替使用或者并用在ID卡上通过磁或光记录来记录ID信息的一部分或者全部的方法。或者，在卡上搭载IC，将之记录在该IC内。
在上述的实施例中，在作成ID卡时，图2所示的ID卡作成装置30将应该记录在ID卡上的照片图像或者ID信息保存在硬盘装置46内并使用这些信息，但本发明并非仅限于此，例如，也可以将这些照片图像或ID信息的一部分或者全部保存在计算机网络上的服务器中，在作成ID卡时，ID卡作成装置30通过通信装置42访问该服务器，使用这些照片图像或ID信息在ID卡上进行记录。
在上述的实施例中，在判断有无ID卡的窜改时，是比较作为电子水印埋入ID卡的照片图像中的ID信息(具体地为识别序号)和记录在ID卡的表面的ID信息进行判断，但本发明并非仅限于此。例如，也可以数据库化ID信息并将其保存在图15所示的ID卡读取装置130的硬盘装置146中，进而基于埋入到ID卡的照片图像中的ID信息(例如，识别序号)从硬盘装置146中读出对应的ID信息，并使之在显示装置140上进行显示，管理人员以该显示的信息为依据进行ID卡持有人的确认。此外，也可以连接ID信息在硬盘装置146内保存照片图像，并基于埋入到ID卡的照片图像中的ID信息(例如，识别序号)从硬盘装置146中读出与该ID信息连接着的照片图像，使之在显示装置140上进行显示，通过观察比较所显示的照片图像、ID卡的照片图像和ID卡持有人，进行判断。另外，还可以将这些ID信息或照片图像保存在计算机网络上的服务器中，在进行判断时，ID卡读取装置130通过通信装置42访问该服务器，并基于埋入到照片图像中的ID信息(例如，识别序号)，从服务器中读出ID信息或照片图像，进而，与上述情况同样地进行判断。
这里，在这样采用基于埋入在ID卡的照片图像中的ID信息由ID卡读取装置130或计算机网络上的服务器读出ID信息或照片图像的方法时，在ID卡上，至少应该记录有埋入了ID信息(例如，识别序号)的照片图像，但并不一定必须记录有其以外的信息。即，在这样的情况下，只要ID卡是仅记录有埋入了ID信息的照片图像的卡即可。
此外，在上述的实施例中，如前述那样，在步骤S112对水印图像实施IDCT时，使用的是以2n个像素为单位进行计算的变换算法，但在代替该变换算法使用不以2n个像素为单位进行计算这样的变换算法时，则不需要步骤S108、步骤S110的假想的像素追加处理或步骤S116的假想的像素除去处理。
另外，在步骤S112，即使是使用以2n个像素为单位进行计算的变换算法时，在步骤S102生成水印图像之际，在自当初开始就作为大小为2n×2n个像素的正方形的图像生成时，也不需要步骤S108的假想的像素追加处理。
再有，也可以在步骤S110对水印图像实施了IDCT后，从所得到的变换图像中除去假想地追加了的像素。此时，在步骤S114对照片图像相加水印图像的变换图像时，由于照片图像和变换图像为同样大小，故对照片图像不需要步骤S112的假想的像素追加处理。此外，当然也不需要步骤S116的假想的像素除去处理。
在上述的实施例中，在步骤S202，作为滤波处理，进行的是从埋入图像中除去低于位信息配置区域的频率成分这样的处理，但除了低于位信息配置区域的频率成分之外，也可以进行除去高于位信息配置区域的频率成分这样的处理。
在上述的实施例中，作为从频率区域的逆变换或到频率区域的变换，使用的是DCT或DFT，但也可以采用小波变换或变形离散余弦变换(MDCTmodified DCT)等其他种类的正交变换。
在上述的实施例中，为了得到埋入图像，在照片图像上相加(包含相减)了水印图像，但也可以通过实施相乘、相除、其他的种种计算得到埋入图像。
权利要求
1.一种ID卡，其特征在于假定包含了用于特定人的第一ID信息的水印图像为位于频率区域的像，相对于上述水印图像，对图像整体实施根据频率区域的逆变换，将所取得变换图像相加到记录有上述人的一部分或者全部的照片图像上，作为电子水印埋入上述ID信息，并通过印刷记录所得到的上述埋入图像作成ID卡。
2.根据权利要求1所记述的ID卡，其特征在于进一步记录有用于特定上述人的第二ID信息。
3.一种用于作成ID卡的ID卡作成装置，其特征在于具有假定包含了用于特定人的第一ID信息的水印图像为位于频率区域的像，相对于上述水印图像，对图像整体实施根据频率区域的逆变换，取得变换图像的逆变换部；将上述变换图像相加到记录了上述人的一部分或者全部的照片图像上，取得将上述ID信息作为电子水印而埋入的埋入图像的相加部；通过印刷在规定的卡上记录上述埋入图像，作成上述ID卡的记录部。
4.一种读取记录在ID卡上的信息的ID卡读取装置，其特征在于具有读取作为上述ID卡所记录的图像且将用于特定人的ID信息作为电子水印埋入到记录了人的一部分或者全部的照片图像中而成的埋入图像的读取部；相对于上述埋入图像，对图像整体实施到频率区域的变换，取得变换图像的变换部；从上述变换图像中抽出上述ID信息的抽出部。
5.一种用于作成ID卡的ID卡作成方法，其特征在于具有(a)准备用于特定人的ID信息以及记录了上述人的一部分或者全部的照片图像的工序；(b)图形化上述ID信息生成配置在期望的位置处的水印图像的工序；(c)假定上述水印图像为位于频率区域的像，相对于上述水印图像，对图像整体实施根据频率区域的逆变换，取得变换图像的工序；(d)将上述变换图像相加在上述照片图像上，取得将上述ID信息作为电子水印而埋入的埋入图像的工序；(e)通过印刷在规定的卡上记录上述埋入图像，并作成上述ID卡的工序。
6.根据权利要求5所记述的ID卡作成方法，其特征在于在上述工序(b)中假定了上述水印图像为位于频率区域的像时，将图形化了的上述ID信息配置在作为相当于低频成分或者中频成分的区域，即将相当于直流成分的点作为中心的2个圆弧所夹持的区域。
7.根据权利要求5所记述的ID卡作成方法，其特征在于上述工序(b)包含在所生成的上述水印图像内的规定的位置上添加标记的工序。
8.根据权利要求5所记述的ID卡作成方法，其特征在于上述工序(b)包含将预先准备的随机序列的值按顺序乘到上述水印图像的各个像素的值上，相对于上述水印图像进行亮度方向的调整的工序。
9.根据权利要求5所记述的ID卡作成方法，其特征在于上述工序(b)包含假想地追加所不足的部分的像素以使所作成的上述水印图像的大小达到预先设定的大小的工序。
10.根据权利要求5所记述的ID卡作成方法，其特征在于作为上述逆变换，在上述工序(c)中使用离散余弦逆变换或者离散傅立叶逆变换。
11.一种用于读取记录在ID卡上的信息的ID卡读取方法，其特征在于具有(a)准备记录了在记录有人的一部分或者全部的照片图像中作为电子水印埋入用于特定人的ID信息而成的埋入图像的上述ID卡的工序；(b)从上述ID卡中读取上述埋入图像的工序；(c)相对于上述埋入图像，对图像整体实施向频率区域的变换，取得变换图像的工序；(d)从上述变换图像中抽出上述ID信息的工序。
12.根据权利要求11所记述的ID卡读取方法，其特征在于上述工序(b)包含对上述埋入图像实施滤波处理的工序。
13.根据权利要求11所记述的ID卡读取方法，其特征在于上述工序(d)包含从上述变换图像中检测标记，基于检测出来的标记的状态检测对应于埋入图像的几何变化，并在实施了消除该几何变化这样的校正的基础上，搜索上述ID信息的位置的工序。
14.根据权利要求11所记述的ID卡读取方法，其特征在于作为上述变换，在上述工序(c)中使用离散余弦变换或者离散傅立叶变换。
15.一种用于作成ID卡的计算机程序，其特征在于可以使计算机实现以下功能，即图形化用于特定人的ID信息生成配置在期望的位置上的水印图像的功能；假定上述水印图像为位于频率区域的像，相对于上述水印图像，对图像整体实施根据频率区域的逆变换，取得变换图像的功能；将上述变换图像相加在记录了上述人的一部分或者全部的上述照片图像中，取得记录在上述ID卡中的埋入图像的功能，
16.一种用于读取记录在ID卡上的信息的计算机程序，其特征在于可以使计算机实现以下功能，即相对于从上述ID卡中读取的、埋入有用于特定人的ID信息的埋入图像，对图像整体实施向频率区域的变换，取得变换图像的功能；从上述变换图像中抽出上述ID信息的功能。
17.一种计算机可读取的记录介质，其特征在于记录了权利要求15或者权利要求16所记载的计算机程序。
全文摘要
提供一种ID卡、ID卡作成装置及ID卡读取装置。即使是进行偷换照片图像等ID卡的窜改也能够容易地检测出该窜改。假定包含了ID信息的水印图像为位于频率区域的像，相对于该水印图像，对图像整体实施根据频率区域的逆变换，得到变换图像。将其变换图像相加到照片图像中，得到将ID信息作为电子水印埋入了的埋入图像。通过印刷在规定的卡上记录其埋入图像，作成ID卡。
文档编号B42D15/10GK1484196SQ0310140
公开日2004年3月24日 申请日期2003年1月7日 优先权日2002年9月17日
发明者小野束, 江川雄毅, 毅 申请人:兴和株式会社