专利名称：电子水印的埋入及检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及在图像数据或声音数据等数字数据中进行水印信息的埋入的电子水印技术。
背景技术：
伴随因特网等计算机网络的发展，信息的数字化得以进展，许多用户都能简单地访问必要的信息。其不好的一面是，关于该数字信息中发生著作权的数字存储信息正成为未经其作者的允许就能容易地复制数据的环境，与不正当的拷贝相伴随的侵犯著作权的问题越发引人注目。因此，以防止侵犯作为数字存储信息的主要信息的声音或图像的著作权等为目的，将著作权信息等的水印信息埋入声音数据或图像数据中的电子水印技术引人注目。
作为电子水印技术的一种，有对图像数据或声音数据进行频率变换(正交变换)，将水印信息埋入其变换系数中的方法。可是，在现有的电子水印技术中，对数据进行频率变换时，将该数据分成若干个小块等，以该块等为单元进行频率变换。因此，在抽出被埋入的水印信息时，需要进行块等的位置或形状的修正。特别是在对埋入了水印信息的数据施加了几何变形的情况下，由于该变形而使得块等的位置或形状偏移，为了修正该偏移，需要进行高级的调整处理，存在块等的位置或形状的修正变得困难的问题。
因此，本发明的目的在于解决上述的现有的技术问题，提供一种抽出埋入的水印信息时，不需要块等的位置或形状的修正的电子水印技术。
发明内容
为了达到上述目的的至少一部分，本发明的第一种电子水印埋入方法是对数字数据进行水印信息的埋入的电子水印埋入方法，主要包括以下工序(a)准备上述水印信息、以及成为该水印信息的埋入对象的对象数据的工序；(b)通过对全部上述对象数据进行规定的正交变换，求出变换系数的工序；(c)对上述变换系数进行上述水印信息的埋入的工序；以及(d)通过对埋入了上述水印信息的上述变换系数进行与上述正交变换相反的变换，生成已埋入的对象数据的工序。
这样，在本发明的第一种电子水印埋入方法中，通过对全部对象数据进行规定的正交变换，求出变换系数，对该变换系数进行水印信息的埋入，并通过对进行了该埋入的变换系数进行与前面的正交变换相反的变换，生成已埋入的对象数据。
因此，如果采用本发明的第一种电子水印埋入方法，则由于对对象数据进行正交变换时，不用分成块等，而是对全部对象数据进行正交变换，所以不需要进行以往那种抽出被埋入的水印信息时需要进行的块等的位置或形状的修正。因此，埋入了水印信息的已埋入对象数据从数字变换成模拟，再从模拟变换成数字时，即使对已埋入对象数据施加了规定的变形，但在本发明的第一种电子水印埋入方法中，不需要进行修正由于该变形而引起的块等的位置或形状的偏移用的高级的调整处理，所以能容易地进行水印信息的抽出。
例如，对象数据是图像数据时，用打印机等印刷被埋入了水印信息的图像，从数字变换成模拟，将印刷获得的图像取入扫描器等中，从模拟变换成数字，在这种情况下，虽然对所获得的图像数据施加了几何变形，但在本发明的第一种电子水印埋入方法中，即使施加这样的变形，也不需要进行修正由于该变形而引起的块等的位置或形状的偏移用的高级的调整处理。
另外，在本发明的第一种电子水印埋入方法中，由于对对象数据进行正交变换时，不分成块等，而是对全部对象数据进行正交变换，然后将水印信息埋入变换系数中，与分成块等的情况相比，具有被埋入的水印信息均匀地分散在全体中的优点。
另外，在本发明的第一种电子水印埋入方法中，在上述工序(c)中，最好在上述变换系数中将上述水印信息埋入中频分量的变换系数中。
这样埋入水印信息，由于埋入对象区域使用中频区域，所以即使对被埋入了水印信息的已埋入对象数据进行后面所述的换算，也能防止水印信息的消失，同时即使进行分配，也能防止水印信息的分离。
另外，在本发明的第一种电子水印埋入方法中，在上述对象数据是二维离散值的情况下，上述规定的正交变换是二维离散余弦变换，同时在上述工序(c)中，最好将上述水印信息埋入在上述(b)中作为二维变换系数求得的上述变换系数中在二维平面上位于从直流分量朝向高频区域的直线上的变换系数中。
通过这样埋入水印信息，即使对被埋入了水印信息的已埋入对象数据进行后面所述的旋转，也能排除离散余弦变换分量和离散正弦变换分量的相互影响。
在本发明的第一种电子水印埋入方法中，在上述对象数据是二维离散值的情况下，上述规定的正交变换是二维离散傅立叶变换，同时在上述工序(c)中，最好将上述水印信息埋入在上述(b)中作为二维变换系数求得的上述变换系数中在二维平面上位于以直流分量为中心的同心圆上的变换系数中。
通过这样埋入水印信息，即使对被埋入了水印信息的已埋入对象数据进行后面所述的旋转，水印信息的存在范围也能限定的上述同心圆的圆周上，因此，能提高抽出效率。
本发明的第二种电子水印埋入方法是对数字数据进行水印信息的埋入的电子水印埋入方法，主要包括以下工序(a)准备表示上述水印信息水印数据、以及成为该水印信息的埋入对象的对象数据的工序；(b)通过对全部上述对象数据进行规定的正交变换，求出变换系数的工序；以及(c)通过对上述对象数据进行上述变换系数的埋入，生成已埋入对象数据的工序。
这样，在本发明的第二种电子水印埋入方法中，通过对全部表示水印信息的水印数据进行规定的正交变换，求出变换系数，并通过对对象数据进行该求得的变换系数的埋入，生成已埋入对象数据。
因此，如果采用本发明的第二种电子水印埋入方法，则由于对对象数据不进行正交变换，与对表示水印信息的水印数据进行正交变换，将获得的变换系数埋入对象数据中，对对象数据进行正交变换的情况相比，不用进行正交变换的逆变换，所以能大幅度地缩短处理时间。另外，一般说来，水印数据的数据量比对象数据的数据量少，所以虽然对水印数据进行正交变换，但与对对象数据进行正交变换的情况相比，更能缩短处理时间。
另外，对水印数据进行正交变换时，由于不分成块等，而是对全部水印数据进行正交变换，所以不需要进行以往那种抽出被埋入的水印信息时需要进行的块等的位置或形状的修正。因此，埋入了水印信息的已埋入对象数据从数字变换成模拟，再从模拟变换成数字时，即使对已埋入对象数据施加了规定的变形，但在本发明的第二种电子水印埋入方法中，不需要进行修正由于该变形而引起的块等的位置或形状的偏移用的高级的调整处理，所以能容易地进行水印信息的抽出。例如，对象数据是图像数据时，用打印机等印刷被埋入了水印信息的图像，将印刷获得的图像取入扫描器等中，从模拟变换成数字，即使对所获得的图像数据施加了几何变形，但在本发明的第二种电子水印埋入方法中，不需要进行修正由于该变形而引起的块等的位置或形状的偏移用的高级的调整处理。
另外，在本发明的第二种电子水印埋入方法中，由于对水印数据进行正交变换时，不分成块等，而是对全部对象数据进行正交变换，然后将变换系数埋入对象数据中，与分成块等的情况相比，具有被埋入的水印信息均匀地分散在全体中的优点。
另外，在本发明的第二种电子水印埋入方法中，在上述工序(c)中，最好在上述变换系数中将中频分量的变换系数埋入上述对象数据中。
通过这样埋入，由于埋入对象区域使用中频区域，所以即使对被埋入了水印信息的已埋入对象数据进行后面所述的换算，也能防止水印信息的消失，同时即使进行分配，也能防止水印信息的分离。
另外，在本发明的第二种电子水印埋入方法中，在上述对象数据是二维离散值的情况下，上述规定的正交变换是二维离散余弦变换，同时在上述工序(c)中，最好将在上述(b)中作为二维变换系数求得的上述变换系数中在二维平面上位于从直流分量朝向高频区域的直线上的变换系数埋入上述对象数据中。
通过这样埋入，即使对被埋入了水印信息的已埋入对象数据进行后面所述的旋转，也能排除离散余弦变换分量和离散正弦变换分量的相互影响。
在本发明的第二种电子水印埋入方法中，在上述对象数据是二维离散值的情况下，上述规定的正交变换是二维离散傅立叶变换，同时在上述工序(c)中，最好将在上述(b)中作为二维变换系数求得的上述变换系数中在二维平面上位于以直流分量为中心的同心圆上的变换系数埋入上述对象数据中。
通过这样埋入，即使对被埋入了水印信息的已埋入对象数据进行后面所述的旋转，水印信息的存在范围也能限定的上述同心圆的圆周上，因此，能提高抽出效率。
在本发明的电子水印埋入方法中，上述规定的正交变换最好是离散余弦变换。
在信号处理领域中广泛地利用离散余弦变换，由离散余弦变换进行的数据的不相关化在信号处理中、特别是在图像或声音的编码及压缩领域中获得了很多成果，因为软件及硬件两方面的研究都很盛行。
在本发明的电子水印埋入方法中，上述规定的正交变换最好是离散傅立叶变换。
在信号处理中特别是在图像或声音的分析领域中多半采用离散傅立叶变换，因为已经在进行高速计算法等的研究。
本发明的电子水印抽出方法是从被埋入了水印信息的数字数据中抽出上述水印信息的电子水印抽出方法，最好包括以下工序(a)准备被埋入了上述水印信息的已埋入对象数据的工序；(b)通过对全部上述已埋入对象数据进行规定的正交变换，导出变换系数的工序；以及(c)从上述变换系数抽出被埋入的上述水印信息的工序。
这样，在本发明的电子水印抽出方法中，通过对全部已埋入对象数据进行规定的正交变换，导出变换系数，从该变换系数抽出被埋入的水印信息。
如果采用本发明的电子水印检测方法，则能从已埋入对象数据容易地抽出利用上述本发明的电子水印埋入方法埋入的水印信息。
另外，本发明不限于上述的电子水印埋入方法和电子水印抽出方法等方法这样的发明形态，也能用作为电子水印装置等的发明形态、作为构筑这些方法或装置用的计算机程序的形态、或作为记录了这样的计算机程序的记录媒体的形态来实现。另外，还能用在包含上述计算机程序的载波内实现的数据信号等各种形态来实现。
图1是表示作为本发明的第一实施例的电子水印埋入处理的概要的说明图。
图2是表示对彩色图像数据实施了二维DCT时的形态的说明图。
图3是表示由二维DCT获得的频率分量的分布的说明图。
图4是表示DCT坐标上的埋入基准线及埋入对象区域的说明图。
图5是表示埋入对象区域内的埋入要素和缓冲区域的说明图。
图6是表示作为本发明的第一实施例的电子水印检测处理的概要的说明图。
图7是说明从位于抽出要素内的DCT系数抽出水印信息s’(抽出值)的方法用的说明图。
图8是表示将关于各抽出要素获得的抽出值画成曲线的曲线图。
图9是表示处理环境的一例的说明图。
图10是表示成为水印信息的埋入对象的原彩色图像数据的一例的说明图。
图11是表示对被埋入了水印信息的图像数据进行印刷取入处理，从该图像数据抽出水印信息的结果的说明图。
图12是表示在每个分量中将关于各抽出要素获得的抽出值画成曲线的曲线图。
图13是说明按照阈值进行的判断困难时采用区域分割进行判断的方法用的说明图。
图14是表示作为本发明的第二实施例的电子水印埋入处理的概要的说明图。
图15是表示对彩色图像数据实施了二维DFT时的形态的说明图。
图16是表示由二维DFT获得的振幅分量的频率分布的说明图。
图17是表示DFT坐标上的埋入基准圆的说明图。
图18是表示埋入圆的埋入要素和缓冲区域的说明图。
图19是表示作为本发明的第二实施例的电子水印检测处理的概要的说明图。
图20是说明从位于抽出要素内的DFT系数抽出水印信息s’(抽出值)的方法用的说明图。
图21是表示将关于各抽出要素获得的抽出值画成曲线的曲线图。
图22是表示对被埋入了水印信息的图像数据进行印刷取入处理，从该图像数据抽出水印信息的结果的说明图。
图23是表示DFT区域中的垂直·水平光谱的说明图。
图24是说明按照垂直·水平光谱进行的无效化用的说明图。
图25是表示作为本发明的第三实施例的电子水印埋入处理的概要的说明图。
图26是说明将从水印数据获得的DCT系数埋入原彩色图像数据中的方法用的说明图。
图27是表示作为本发明的第四实施例的电子水印埋入处理的概要的说明图。
图28是说明将从水印数据获得的DFT系数埋入原彩色图像数据中的方法用的说明图。
图29是表示作为本发明的一实施例的电子水印装置10的结构框图。
图30是表示对应于第一实施例的色变换部42、DCT变换部44、埋入部46、以及IDCT变换部48进行的电子水印埋入处理的顺序的流程图。
图31是表示对应于第一实施例的色变换部42、DCT变换部44、埋入部46、以及抽出部50进行的电子水印抽出处理的顺序的流程图。
图32是表示对应于第二实施例的色变换部42、DFT变换部52、埋入部46、以及IDT变换部54进行的电子水印埋入处理的顺序的流程图。
图33是表示对应于第二实施例的色变换部42、DFT变换部52、以及抽出部50进行的电子水印抽出处理的顺序的流程图。
图34是表示对应于第三实施例的色变换部42、DCT变换部44、以及埋入部46进行的电子水印埋入处理的顺序的流程图。
图35是表示对应于第四实施例的色变换部42、DFT变换部52、以及埋入部46进行的电子水印埋入处理的顺序的流程图。
具体实施例方式
以下，根据实施例按照以下的顺序说明本发明的实施形态。
A.第一实施例A-1.电子水印埋入处理A-2.电子水印检测处理A-3.具体例B.第二实施例B-1.电子水印埋入处理
B-2.电子水印检测处理B-3.具体例C.第三实施例C-1.电子水印埋入处理C-2.电子水印抽出处理D.第四实施例D-1.电子水印埋入处理D-2.电子水印抽出处理E.装置总体结构及处理工序F.变形例F-1.变形例1F-2.变形例2F-3.变形例3F-4.变形例4F-5.变形例5F-6.变形例6F-7.变形例7F-8.变形例8F-9.变形例9(A.第一实施例)作为本发明的第一实施例，说明在正交变换(即，频率变换)中采用离散余弦变换(DCTdiscrete cosine transform)，将彩色图像数据用于水印信息埋入对象中的实施例。
A-1.电子水印埋入处理图1是表示作为本发明的第一实施例的电子水印埋入处理的概要的说明图。
首先，准备成为水印信息的埋入对象的原彩色图像数据Grgb、以及被埋入的水印信息s。在本实施例中，作为原彩色图像数据Grgb用RGB(红、绿、蓝)表色系统表示，大小由M×N个像素构成，各像素的颜色分别使用由R(红)、G(绿)、B(蓝)分量表示的彩色图像数据。另外，作为水印信息s，使用长度为P的位串s[p](p＝0、1、…、P-1)。另外，位串s[p]的值为0或1。
其次，将原彩色图像数据Grgb从RGB表色系统变换成CNYK(青、品红、黄、黑)表色系统，获得原彩色图像数据Gcmyk。这里，原彩色图像数据Gcmyk是大小由M×N个像素构成、各像素的颜色分别是用C(青)、M(品红)、Y(黄)、K(黑)分量表示的彩色图像数据。
其次，对所获得的全部原彩色图像数据Gcmyk进行作为正交变换的离散余弦变换(DCT)，获得作为频率分量(变换系数)的DCT系数Dcmyk。
即，迄今，将图像分成若干个小块，以块为单元进行DCT，与此不同，在本实施形态中，不将图像分成块，对图像全体进行DCT。
对图像数据这样的二维离散值来说，作为DCT能使用二维DCT，能用式(1)表示它。D(u,v)=c(u)c(v)2MNΣm=0M-1Σn=0N-1G(m,n)cos(2m+1)uπ2Mcos(2n+1)vπ2N---(1)]]> 式中，G(m、n)是图像数据，D(u、v)是DCT系数。
如果对图像全体进行二维DCT，则具有施加的操作均匀地分散在图像全体中的优点。
如果对彩色图像数据实施二维DCT，则如图2所示，彩色图像数据被进行频率分解。在图2中，(a)是原图像，(b)是频率分量(DCT系数)。在该频率分量中，如图3所示，低频分量规定图像的粗略形状，由高频规定图像的细致部分。另外，最高位的分量称为直流(DC)分量规定总能量。
其次，对所获得的DCT系数Dcmyk的C、M、Y、K分量分别用所希望的埋入算法，埋入水印信息s。
具体地说，首先，为了确定水印信息s的埋入时使用的频带，可以考虑图4所示的DCT坐标(u、v)。其次，分别确定埋入最低频率Tmin和埋入最高频率Tmax，在该频率范围内，将从DC分量沿着相对于u轴呈角度θ的方向(埋入方向)延伸的直线(埋入基准线)作为基准，确定埋入对象区域。其次，为了使埋入要素具有一定范围，如图5所示，用规定的要素范围a，将位于一定范围内的DCT系数作为一个要素使用。另外，为了避免埋入要素之间的干扰，用规定的要素间隔b，在要素之间设置缓冲区域。另外，根据水印信息s，应埋入的值如下，例如，s[p]的值为0时，埋入值V0，s[p]的值为1时，埋入值V1。
如上处理后，如果确定水印构成要素，则对所获得的DCT系数Dcmyk的C、M、Y、K分量分别按照以下算法，进行水印信息s[p]的埋入。
步骤1将水印指示字En设定为0(En＝0)。
步骤2将从DC分量相对于u轴呈角度θ的方向作为埋入方向设定。
步骤3将以Tmin和Tmax为顶点的长方形的区域作为可埋入区域设定。
步骤4将从DC分量向埋入方向引的直线(埋入基准线)和可埋入区域的交点作为点H。
步骤5将点H作为起点，沿u、v各方向分别取距离a，对位于该范围内的DCT系数这样埋入如果x[Enmod P]＝0，则将V0乘以原来的DCT系数的码后埋入，如果x[Enmod P]＝1，则将V1乘以原来的DCT系数的码后埋入。
步骤6设水印指示字为En＝En+1，使点H沿埋入方向移动距离a+b。
步骤7在点P超过Tmax之前，反复执行步骤5和步骤6。
按照以上的算法，沿着埋入基准线，埋入作为水印信息的位串s[p]。
其次，如图1所示，对埋入了水印信息s的DCT系数D’cmyk进行逆离散余弦变换(IDCT)，生成已埋入彩色图像数据G’cmyk。然后，将生成的彩色图像数据G’cmyk从CNYK表色系统变换成RGB表色系统，获得已埋入彩色图像数据G’rgb。
如上所述，在本实施例的电子水印埋入方法中，对图像数据进行DCT时，不将图像分成块等，对图像全体进行DCT，然后，将水印信息埋入DCT系数中，与分成块等的情况相比，具有被埋入的水印信息均匀地分散在图像全体中的优点。
另外，在本实施例的电子水印埋入方法中，不需要进行以往那种抽出被埋入的水印信息时需要进行的块等的位置或形状的修正。因此，例如用打印机等印刷被埋入了水印信息的图像，将印刷获得的图像取入扫描器等中时(以下，将这样的处理称为印刷取入处理)，虽然对获得的图像数据施加了几何变形，但在本实施例的电子水印埋入方法中，即使施加了这样的变形，也不需要进行修正由于该变形而引起的块等的位置或形状的偏移用的高级的调整处理，所以能容易地进行水印信息的抽出。另外，印刷取入处理中，用打印机等印刷被埋入了水印信息的图像，能看作对已埋入彩色图像数据进行的从数字向模拟的变换，用扫描器等取入印刷获得的图像，能看作从模拟向数字的变换。
另外，上述的几何变形能归结为微调、换算、分配、旋转四种基本的几何变换。其中，微调是切取图像的一部分、或将空白加在图像上的处理，图像的比例尺不变。换算是使图像的分辨率进行变换的处理，图像的尺寸也同时变化。分配是不改变图像的分辨率，使其只倾斜一轴的处理。旋转是不改变图像的分辨率，使其倾斜两轴，即旋转处理。在对通过DCT进行的埋入了水印信息的图像进行这样的处理的情况下，可以考虑会出现以下的影响。即，在对图像进行了微调的情况下，由于DCT分量被换算，所以埋入的水印信息也被换算，因此，可以认为水印信息缩小、变得难以抽出。另外，在对图像进行了换算的情况下，由于DCT分量被微调，所以被埋入的水印信息也被微调，因此，可以认为高频分量被排除。另外，由于还受相邻区域的影响，所以可以认为频率的外缘部分的检测变得困难。另外，在图像被分配的情况下，DCT分量沿处理轴方向微调，沿非处理轴方向分裂，越是在处理轴的高频侧其程度越大，所以作为对被埋入的水印信息的影响，可以认为各轴上越是高频分量越分离。另外，在使图像旋转的情况下，DCT分量以DC分量为基准进行旋转，这时，DCT分量和DST(离散正弦变换)分量分别向相反的方向分裂，所以被埋入的水印信息也以DC分量为中心进行旋转，可以认为互相分离。
与这些情况不同，在本实施例的电子水印埋入方法中，如图4所示，埋入对象区域只使用埋入最低频率Tmin和埋入最高频率Tmax之间的中频区域，所以即使进行上述的换算，也能防止水印信息的消失，同时即使进行分配，也能防止水印信息的分离。另外，由于将一定以上的频率范围作为一个埋入要素，所以即使进行微调，水印信息多少缩小一些，也不会难以抽出。另外，由于从DC分量向高频侧呈直线状地埋入水印信息，所以即使进行旋转，也能排除DCT分量和DST分量的互相影响。
另外，在进行了印刷取入处理的情况下，除了上述的几何变形以外，还有色相等的变化，但在本实施例的电子水印埋入方法中，由于将彩色图像数据从RGB表色系统变换成CMYK表色系统后，进行水印信息的埋入，所以即使在进行了印刷取入处理的情况下，反差的变化小也可以解决。因此，当然像素的色相随着反差的变化而变化。即，这是因为在从RGB表色系统变换成CMYK表色系统时，作为各像素的基底分量，K(黑)分量被分离，剩余的C(青)、M(品红)、Y(黄)各分量的值在各像素内表现为相对的色平衡，所以总体反差的差被K分量吸收，可以认为从剩余的C、M、Y分量排除反差的差。
另外，在进行了印刷取入处理的情况下，如果色区域不鲜明或墨洇，则再取样会发生误差等，所以图像全体变得不鲜明，受其影响，频率分量与原信号相比，变得不鲜明，可以认为相邻的水印信息之间发生干扰，但在本实施例的电子水印埋入方法中，如图5所示，由于在埋入要素之间设置缓冲区域，所以能防止水印信息的干扰。
A-2.电子水印抽出处理图6是表示作为本发明的第一实施例的电子水印检测处理的概要的说明图。
首先，准备通过图1中的电子水印埋入处理生成的已埋入图像数据G’rgb。
其次，将已埋入图像数据G’rgb从RGB表色系统变换成CMYK表色系统，获得已埋入彩色图像数据G’cmyk。
其次，对所获得的全部已埋入彩色图像数据G’cmyk进行DCT，获得已埋入DCT系数D’cmyk。
抽出水印信息时，也与埋入时一样，不将图像分成块，对图像全体进行二维DCT。
其次，按照所希望的抽出算法，从所获得的已埋入DCT系数D’cmyk的C、M、Y、K分量分别抽出水印信息s’。
具体地说，首先，准备埋入水印信息s时用的要素范围a、要素间隔(换句话说，缓冲区域的范围)b、埋入方向的角度θ、埋入最低频率Tmin、以及埋入最高频率Tmax。如果准备了以上的要素，便分别按照以下的算法，从所获得的已埋入DCT系数D’cmyk的C、M、Y、K分量抽出水印信息s’。
步骤1将水印指示字En设定为0(En＝0)。
步骤2将从DC分量相对于u轴呈角度θ的方向作为埋入方向设定。
步骤3将以Tmin和Tmax为顶点的长方形的区域作为抽出对象区域设定。
步骤4将从DC分量向抽出方向引的直线(抽出基准线)和抽出对象区域的交点作为点H。
步骤5将点H作为起点，沿u、v各方向分别取距离a，如图7所示，对位于该范围(抽出要素)内的已埋入DCT系数分别求出绝对值，将它们中的最大值作为水印信息s’(抽出值)抽出。
步骤6设水印指示字为En＝En+1，使点H沿抽出方向移动距离a+b。
步骤7在点P超过Tmax之前，反复执行步骤5和步骤6。
按照以上的算法，依次抽出水印信息s’。如果将横轴作为抽出要素(对应于埋入要素)的范围，将这样依次抽出的水印信息s’画成曲线，则如图8所示。如图8所示，被画成曲线的值被分成两个群。这两个群根据作为水印信息s埋入时的值V0、V1，决定其分布。因此，通过设定适当的V0、V1，能根据特定的阈值，更可靠地判断这两个群。
A-3.具体例在该具体例中，用DCT将水印信息埋入图像数据中，对该图像数据进行了印刷取入处理后，从该图像数据中抽出水印信息，讨论其结果。
使用图9所示的环境作为处理环境。另外，使用图10所示的SIDBA的标准图像Lena，作为成为水印信息的埋入对象的原彩色图像数据。尺寸为256×256个像素。另外，设埋入对象区域为中频区域的Tmin＝(64、64)、Tmax＝(192、192)，埋入方向的角度θ为45度，作为水印信息的位串为s＝1、1、0。将V0固定为0，使V1及a、b变化时的抽出结果示于图11。在图11中，抽出率由阈值决定，对各分量的抽出值的平均，求CMYK分量。
从该结果可知，C分量的抽出率不好。作为其理由，可以举出图像全体的C分量低，分离了K分量时，其分散小。将抽出时的系数值示于图12。从该图可知，如果对埋入了大小相同的系数值的图像进行印刷取入处理，则越是分散值小的高频，埋入的系数值越低。因此，可以认为原来的分散小的C分量，显著地受印刷取入处理的影响。
另外，可知埋入要素的范围a越窄，V1越低，抽出率也越低。这可以认为由于印刷取入处理产生的几何影响、或反差的变化产生的相邻系数的扩散，导致抽出率下降。
在根据阈值进行的判断困难的情况下，如图13所示，通过将曲线图分成两个区域，能提高抽出率。
(B.第二实施例)作为本发明的第二实施例，说明在正交变换(即，频率变换)中采用离散傅立叶变换(DFTdiscrete Fourier transform)，将彩色图像数据用于水印信息埋入对象中的实施例。
B-1.电子水印埋入处理图14是表示作为本发明的第二实施例的电子水印埋入处理的概要的说明图。
首先，准备成为水印信息的埋入对象的原彩色图像数据Grgb、以及被埋入的水印信息s。在本实施例中，与第一实施例的情况相同，作为原彩色图像数据Grgb用RGB表色系统表示，大小由M×N个像素构成，各像素的颜色分别是用R、G、B分量表示的彩色图像数据。另外，作为水印信息s，使用长度为P的位串s[p](p＝0、1、…、P-1)。另外，位串s[p]的值为0或1。
其次，将原彩色图像数据Grgb从RGB表色系统变换成CNYK表色系统，获得原彩色图像数据Gcmyk。这里，原彩色图像数据Gcmyk是大小由M×N个像素构成、各像素的颜色分别是用C、M、Y、K分量表示的彩色图像数据。
其次，对所获得的全部原彩色图像数据Gcmyk进行作为正交变换的离散傅立叶变换(DFT)，获得作为频率分量(变换系数)的DFT系数Fcmyk。
即，迄今，将图像分成若干个小块，以块为单元进行DCT，与此不同，在本实施形态中，不将图像分成块，对图像全体进行DFT。
对图像数据这样的二维离散值来说，作为DFT能使用二维DFT，能用式(2)表示它。F(u,v)=Σm=0M-1Σn=0N-1G(m,n)exp[-j2π(muM+nvN)]---(2)]]>u＝0，1，…，M-1v＝0，1，…，N-1式中，G(m、n)是图像数据，F(u、v)是DFT系数。
如果对图像全体进行二维DFT，则具有施加在一部分频率分量上的操作均匀地分散在图像全体中的优点。
另外，DFT与DCT不同，由于用复数函数表示，所以有利用实数分量和虚数分量进行的显示方法、以及利用振幅分量和相位分量进行的显示方法两种。由于任何一种显示方法都以最低频率分量为中心，用对称的形式显示，所以在将操作加在某DFT分量上的情况下，需要对该对称分量施加同样的处理。在这些显示方法中，理想地表示原信号的外形特征的方法是振幅相位显示，振幅分量主要表示图像的形状，相位分量主要表示用振幅分量表示的波形的位置。因此，在信号分析或电子水印领域中广泛地采用振幅相位显示。
对彩色图像数据实施二维DFT，如果用振幅相位显示，则如图15所示。在图15中，(a)是原图像，(b)是振幅分量，(c)是相位分量。首先，说明振幅分量，如图16所示，振幅分量中，低频分量规定图像全体的粗略形状，由高频分量规定图像的细致部分。其次，说明相位分量，如果相位偏移π，则明暗反转，如果偏移π/2，则相位分量偏移一半。因此，如果每一频率的该偏移不同，则将发生各频率分量的像在画面内以不同的量移位的现象。因此，为了对相位分量进行水印信息的埋入，需要采用特别的埋入方法，所以在本实施例中，不进行对相位分量的水印信息的埋入，而是对振幅分量埋入水印信息。因此，以后说DFT(DFT系数)时，是指振幅分量。
其次，对所获得的DFT系数(振幅分量)Dcmyk的C、M、Y、K分量分别用所希望的埋入算法，埋入水印信息s。
具体地说，首先，为了确定水印信息s的埋入时使用的频带，可以考虑图17所示的DFT坐标(u、v)。其次，确定埋入半径r，将从DC分量开始半径为r的圆(埋入基准圆)作为基准，确定埋入对象区域。其次，为了使埋入要素具有一定范围，如图18所示，用规定的要素存在角度c和规定的埋入幅度(要素幅度)w，将位于一定范围内的DFT系数作为一个要素使用。另外，为了避免埋入要素之间的干扰，用规定的要素间隔角度d，在要素之间设置缓冲区域。另外，根据水印信息s，应埋入的值与第一实施例的情况相同，s[p]的值为0时，埋入值V0，s[p]的值为1时，埋入值V1。
如上处理后，如果确定水印构成要素，则对所获得的DFT系数Fcmyk的C、M、Y、K分量分别按照以下算法，进行水印信息s[p]的埋入。
步骤1将水印指示字En设定为0(En＝0)。
步骤2在从角度En到角度En+c之间，对位于从半径r到半径r+w所包围的范围内的DFT系数这样埋入如果x[Enmod P]＝0，则埋入V0，如果x[Enmod P]＝1，则埋入V1。
步骤3设水印指示字为En＝En+c+d。
步骤4在En超过180度之前，反复执行步骤2和步骤3。
按照以上的算法，沿着埋入基准圆，埋入作为水印信息的位串s[p]。
其次，如图14所示，对埋入了水印信息s的DFT系数F’cmyk进行逆离散傅立叶变换(IDFT)，生成已埋入彩色图像数据G’cmyk。然后，将生成的彩色图像数据G’cmyk从CNYK表色系统变换成RGB表色系统，获得已埋入彩色图像数据G’rgb。
如上所述，在本实施例的电子水印埋入方法中，与第一实施例的情况相同，对图像数据进行DFT时，不将图像分成块等，对图像全体进行DFT，然后，将水印信息埋入DFT系数中，与分成块等的情况相比，具有被埋入的水印信息均匀地分散在图像全体中的优点。
另外，在本实施例的电子水印埋入方法中，与第一实施例的情况相同，不需要进行以往那种抽出被埋入的水印信息时需要进行的块等的位置或形状的修正。因此，例如通过对埋入了水印信息的图像进行印刷取入处理，即使在施加了几何变形的情况下，采用本实施例的电子水印埋入方法，由于不需要进行修正由该变形而引起的块等的位置或形状的偏移用的高级的调整处理，所以能容易地进行水印信息的抽出。
另外，作为上述的几何变形，能归结为微调、换算、分配、旋转四种基本的几何变换。其中，在对通过DFT进行的埋入了水印信息的图像进行这样的变换的情况下，可以考虑会出现以下的影响。即，在对图像进行了微调的情况下，由于DFT分量被换算，所以埋入的水印信息也一起被换算，因此，可以认为水印信息缩小、变得难以抽出。另外，在对图像进行了换算的情况下，由于DFT分量被微调，所以被埋入的水印信息也一起被微调，因此，可以认为高频分量被排除。另外，由于还受相邻区域的影响，所以可以认为高频分量的抽出变得困难。另外，在图像被分配的情况下，DFT分量沿处理轴方向微调，沿非处理轴方向分配，混入相邻区域的分量。因此，作为对被埋入的水印信息的影响，可以认为水印信息本身被分配。另外，在使图像旋转的情况下，在DFT区域中，由于发生以DC分量为基准的振幅分量的旋转，所以可以认为被埋入的水印信息也以DC分量为中心进行旋转。
与这些情况不同，在本实施例的电子水印埋入方法中，如图18所示，埋入对象区域只使用从埋入半径(埋入基准圆)到要素幅度为w的范围内的中频区域，所以即使进行上述的换算，也能防止水印信息的消失，同时即使进行分配，也能防止水印信息的移动。另外，由于将一定以上的频率范围作为一个埋入要素，所以即使进行微调，水印信息多少缩小一些，也不会难以抽出。另外，由于以DC分量为中心呈同心圆状地埋入水印信息，所以即使进行旋转，也能将其存在范围限定在其圆周上，因此，能提高抽出效率。
另外，在进行了印刷取入处理的情况下，如上所述，还有色相等的变化，但在本实施例的电子水印埋入方法中，与第一实施例的情况相同，由于将彩色图像数据从RGB表色系统变换成CMYK表色系统后，进行水印信息的埋入，所以即使在进行了印刷取入处理的情况下，反差的变化小也可以解决。因此，当然像素的色相随着反差的变化而变化，能容易地进行水印信息的抽出。
另外，在进行了印刷取入处理的情况下，如上所述，可以认为相邻的水印信息之间发生干扰，但在本实施例的电子水印埋入方法中，如图18所示，由于在埋入要素之间设置缓冲区域，所以能防止水印信息的干扰。
B-2.电子水印抽出处理图19是表示作为本发明的第二实施例的电子水印检测处理的概要的说明图。
首先，准备通过图14中的电子水印埋入处理生成的已埋入图像数据G’rgb。
其次，将已埋入图像数据G’rgb从RGB表色系统变换成CMYK表色系统，获得已埋入彩色图像数据G’cmyk。
其次，对所获得的全部已埋入彩色图像数据G’cmyk进行DFT，获得已埋入DFT系数F’cmyk。
抽出水印信息时，也与埋入时一样，不将图像分成块，对图像全体进行二维DFT。
其次，按照所希望的抽出算法，从所获得的已埋入DFT系数(振幅分量)F’cmyk的C、M、Y、K分量分别抽出水印信息s’。
具体地说，首先，准备埋入水印信息s时用的要素存在角度c、要素间隔角度d、埋入方向的角度θ、埋入半径r、以及埋入幅度w。如果准备了以上的要素，便分别按照以下的算法，从所获得的已埋入DFT系数D’cmyk的C、M、Y、K分量抽出水印信息s’。
步骤1将水印指示字En设定为0(En＝0)。
步骤2在从角度En到角度En+c之间，如图20所示，关于位于从半径r到半径r+w所包围的范围(抽出要素)内的DFT系数，求出它们的最大值，作为水印信息s’抽出。
步骤3设水印指示字为En＝En+c+d。
步骤4在En超过180度之前，反复执行步骤2和步骤3。
按照以上的算法，依次抽出水印信息s’。如果将横轴作为抽出要素(对应于埋入要素)的角度，将这样依次抽出的水印信息s’画成曲线，则如图21所示。如图21所示，被画成曲线的值被分成两个群。这两个群根据作为水印信息s埋入时的值V0、V1，决定其分布。因此，通过设定适当的V0、V1，能根据特定的阈值，更可靠地判断这两个群。
B-3.具体例在该具体例中，用DFT将水印信息埋入图像数据中，对该图像数据进行了印刷取入处理后，从该图像数据中抽出水印信息，讨论其结果。
在该具体例中，处理环境及成为水印信息的埋入对象的原彩色图像数据都与第一实施例中说明过的具体例的情况相同。另外，设埋入对象区域为从DC分量开始的半径为r＝64的同心圆上，作为水印信息的位串为s＝1、1、0。将V0固定为0，使V1及a、b变化时的抽出结果示于图22。
从该结果可知，C分量的抽出率不好。作为其理由，与第一实施例中说明过的具体例的情况相同。另外，与要素存在角度c或V1的值无关，抽出率下降。这是因为DFT区域中的轴、即图23所示的垂直及水平光谱分量在取入印刷图像时取非常高的值，所以如图24所示，使对该抽出要素埋入的值无效。
另外，由于在相同的频带中埋入，所以与DCT的情况不同，印刷取入处理后，DFT系数的值也几乎是一定的。因此，能只用阈值判断。
(C.第三实施例)在上述的第一实施例中，对成为埋入对象的彩色图像数据进行DCT，将水印信息埋入所获得的DCT系数中后，对该被埋入的DCT系数进行了作为DCT的逆变换的IDCT。可是，在采用这样的方法埋入水印信息的情况下，需要进行DCT和IDCT两种处理，所以处理时恐怕要花费时间。
这里，在本实施例中，不对成为埋入对象的彩色图像数据进行DCT，而是对表示埋入了水印信息的水印数据进行DCT，将所获得的DCT系数埋入彩色图像数据中。
C-1.电子水印埋入处理图25是表示作为本发明的第三实施例的电子水印埋入处理的概要的说明图。
首先，准备成为水印信息的埋入对象的原彩色图像数据Grgb、以及表示埋入了水印信息s的水印数据S。在本实施例中，与第一实施例的情况相同，作为原彩色图像数据Grgb用RGB表色系统表示，大小由M×N个像素构成，各像素的颜色分别使用由R、G、B分量表示的彩色图像数据。另外，作为水印数据S，由大小与原彩色图像数据Grgb相同的M×N个像素构成，各像素的颜色采用由白或黑表示的双值图像数据。另外，以下将这样的水印数据S表示的图像称为水印图像。具体地说，作为水印图像，例如能使用在白地上用黑图案记载的图案痕迹图像等。另外，这时，设像素的值将痕迹部分(黑的部分)为1，设非痕迹部分(白的部分)为0。
其次，将原彩色图像数据Grgb从RGB表色系统变换成CNYK表色系统，获得原彩色图像数据Gcmyk。这里，原彩色图像数据Gcmyk是大小由M×N个像素构成、各像素的颜色分别是用C、M、Y、K分量表示的彩色图像数据。
其次，对全部图像数据S进行作为正交变换的离散余弦变换(DCT)，获得作为频率分量(变换系数)的DCT系数E。即，在本实施例中，也不将水印图像分成几个小块，对图像全体进行DCT。
另外，如上所述，水印数据S也是图像数据，表示二维的离散值，所以作为DCT能使用二维DCT。因此，如果对图像全体进行二维DCT，则具有施加的操作均匀地分散在图像全体中的优点。
其次，采用与第一实施例同样的埋入方法，对先获得的原彩色图像数据Gcmyk的C、M、Y、K分量分别埋入从图像数据S获得的DCT系数E，生成已埋入彩色图像数据G’cmyk。
具体地说，关于从图像数据S获得的DCT系数E，考虑图26(a)所示的DCT坐标(u、v)，这些DCT系数中，作为埋入中频区域的对象区域，从该埋入对象区域内的DCT系数中，取出位于从DC分量向高频一侧延伸的直线(埋入基准线)上的DCT系数。另一方面，关于表示原彩色图像数据Gcmyk的图像，考虑图26(b)所示的像素坐标(m、n)，图像内的像素中，将图像中央部作为埋入对象区域，从该埋入对象区域内的像素中，选择位于从图像的左上方向右下方延伸的直线(埋入基准线)上的像素。然后，将取出的DCT系数分别埋入位于对应的位置选择的像素中。
其次，如图25所示，将生成的彩色图像数据G’cmyk从CMYK表色系统变换成RGB表色系统，获得已埋入彩色图像数据G’rgb。
如上获得的已埋入彩色图像数据G’rgb成为与第一实施例中的通过电子水印埋入处理获得的已埋入彩色图像数据G’rgb结构大致相同的已埋入彩色图像数据。
如上所述，在本实施例的电子水印埋入方法中，不对彩色图像数据实施DCT，而是对表示水印信息的水印数据实施DCT，将获得的DCT系数埋入彩色图像数据中，所以不进行作为DCT的逆变换的IDCT也可以，能大幅度地缩短处理时间。另外，DCT本身也不是对由CMYK构成的彩色图像数据、而是对数据量较少的黑白双值图像数据(水印数据)进行，所以能进一步缩短对应于该部分的时间。
另外，对水印数据(双值图像数据)进行DCT时，不将水印图像分成块等，而是对图像全体进行DCT，所以此后通过将获得的DCT系数埋入彩色图像数据中，与分成块等的情况相比，具有被埋入的水印信息均匀地分散在图像全体中的优点。
另外，在本实施例的电子水印埋入方法中，与第一实施例的情况相同，不需要进行以往那种抽出被埋入的水印信息时需要进行的块等的位置或形状的修正。因此，例如通过对埋入了水印信息的图像进行印刷取入处理，即使在施加了几何变形的情况下，由于不需要进行修正由该变形而引起的块等的位置或形状的偏移用的高级的调整处理，所以能容易地进行水印信息的抽出。
另外，在本实施例的电子水印埋入方法中，关于从水印数据S获得的DCT系数E，如图26(a)所示，由于埋入对象区域使用中频区域，所以上述的几何变形中，即使进行换算，也能防止水印信息的消失，同时即使进行分配，也能防止水印信息的分离。另外，由于从水印数据S获得的DCT系数E中，取出位于从DC分量向高频一侧延伸的直线(埋入基准线)上的DCT系数，埋入对应于原彩色图像数据的像素中，所以即使进行旋转，也能排除DCT分量和DST分量的互相影响。
另外，在进行了印刷取入处理的情况下，除了上述的几何变形以外，还有色相等的变化，但在本实施例的电子水印埋入方法中，与第一实施例的情况相同，由于将彩色图像数据从RGB表色系统变换成CMYK表色系统后，进行水印信息的埋入，所以即使在进行了印刷取入处理的情况下，反差的变化小也可以解决，能容易地进行水印信息的抽出。
C-2.电子水印抽出处理如上所述，由于通过本实施例的电子水印埋入处理生成的已埋入彩色图像数据G’rgb的结构与通过第一实施例的电子水印埋入处理生成的已埋入彩色图像数据G’rgb的结构大致相同，所以从这样的已埋入彩色图像数据G’rgb抽出被埋入的水印信息时，采用与第一实施例相同的电子水印抽出处理即可。因此，关于本实施例的电子水印抽出处理的说明从略。
(D.第四实施例)在上述的第二实施例中，对成为埋入对象的彩色图像数据实施DFT，将水印信息埋入所获得的DFT系数中后，对该被埋入的DFT系数进行了作为DFT的逆变换的IDFT。可是，在采用这样的方法埋入水印信息的情况下，与DCT的情况相同，需要进行DT和IDCT两种处理，所以处理时恐怕要花费时间。
这里，在本实施例中，不对成为埋入对象的彩色图像数据实施DFT，而是对表示埋入了水印信息的水印数据实施DFT，将所获得的DFT系数埋入彩色图像数据中。
D-1.电子水印埋入处理图27是表示作为本发明的第四实施例的电子水印埋入处理的概要的说明图。
首先，准备成为水印信息的埋入对象的原彩色图像数据Grgb、以及表示埋入了水印信息s的水印数据S。在本实施例中，与第二实施例的情况相同，作为原彩色图像数据Grgb用RGB表色系统表示，大小由M×N个像素构成，各像素的颜色分别使用由R、G、B分量表示的彩色图像数据。另外，作为水印数据S，由大小与原彩色图像数据Grgb相同的M×N个像素构成，各像素的颜色使用由白或黑表示的双值图像数据。
其次，将原彩色图像数据Grgb从RGB表色系统变换成CNYK表色系统，获得原彩色图像数据Gcmyk。这里，原彩色图像数据Gcmyk是大小由M×N个像素构成、各像素的颜色分别是用C、M、Y、K分量表示的彩色图像数据。
其次，对全部图像数据S进行作为正交变换的离散傅立叶变换(DFT)，获得作为频率分量(变换系数)的DFT系数H。即，在本实施例中，也不将水印图像分成几个小块，对图像全体进行DFT。
另外，水印数据S也是图像数据，表示二维的离散值，所以作为DFT能使用二维DFT。因此，如果对图像全体进行二维DFT，则具有对一部分频率分量施加的操作均匀地分散在图像全体中的优点。
其次，采用与第二实施例同样的埋入方法，对先获得的原彩色图像数据Gcmyk的C、M、Y、K分量分别埋入从图像数据S获得的DFT系数(振幅分量)H，生成已埋入彩色图像数据G’cmyk。
具体地说，关于从图像数据S获得的DFT系数H，考虑图28(a)所示的DFT坐标(u、v)，这些DFT系数中，作为埋入中频区域的对象区域，从该埋入对象区域内的DFT系数中，取出位于以DC分量为中心的同心圆(埋入基准圆)上的DFT系数。另一方面，关于表示原彩色图像数据Gcmyk的图像，考虑图28(b)所示的像素坐标(m、n)，图像内的像素中，选择位于以图像的正中为中心的同心圆(埋入基准圆)上的像素。然后，将取出的DFT系数分别埋入位于对应的位置选择的像素中。
其次，将生成的彩色图像数据G’cmyk从CMYK表色系统变换成RGB表色系统，获得已埋入彩色图像数据G’rgb。
如上获得的已埋入彩色图像数据G’rgb成为与第二实施例中的通过电子水印埋入处理获得的已埋入彩色图像数据G’rgb结构大致相同的已埋入彩色图像数据。
如上所述，在本实施例的电子水印埋入方法中，不对彩色图像数据实施DFT，而是对表示水印信息的水印数据实施DFT，将获得的DFT系数埋入彩色图像数据中，所以不进行作为DFT的逆变换的IDFT也可以，能大幅度地缩短处理时间。另外，DFT本身也不是对由CMYK构成的彩色图像数据、而是对数据量较少的黑白双值图像数据(水印数据)进行，所以能进一步缩短对应于该部分的时间。
另外，对水印数据(双值图像数据)进行DFT时，不将水印图像分成块等，而是对图像全体进行DFT，所以此后通过将获得的DFT系数埋入彩色图像数据中，与分成块等的情况相比，具有被埋入的水印信息均匀地分散在图像全体中的优点。
另外，在本实施例的电子水印埋入方法中，与第二实施例的情况相同，不需要进行以往那种抽出被埋入的水印信息时需要进行的块等的位置或形状的修正。因此，通过对埋入了水印信息的图像进行印刷取入处理，即使在施加了几何变形的情况下，由于不需要进行修正由该变形而引起的块等的位置或形状的偏移用的高级的调整处理，所以能容易地进行水印信息的抽出。
另外，在本实施例的电子水印埋入方法中，关于从水印数据S获得的DFT系数H，如图28(a)所示，由于埋入对象区域使用中频区域，所以上述的几何变形中，即使进行换算，也能防止水印信息的消失，同时即使进行分配，也能防止水印信息的分离。另外，由于从水印数据S获得的DFT系数H中，取出位于以DC分量为中心的同心圆(埋入基准圆)上的DFT系数，埋入对应于原彩色图像数据的像素中，所以即使进行旋转，其存在范围也能限定在其圆周上，因此，能提高抽出效率。
另外，在进行了印刷取入处理的情况下，虽然增加了色相等的变化，但在本实施例的电子水印埋入方法中，与第二实施例的情况相同，由于将彩色图像数据从RGB表色系统变换成CMYK表色系统后，进行水印信息的埋入，所以即使在进行了印刷取入处理的情况下，反差的变化小也可以解决，能容易地进行水印信息的抽出。
D-2.电子水印抽出处理如上所述，由于通过本实施例的电子水印埋入处理生成的已埋入彩色图像数据G’rgb的结构与通过第二实施例的电子水印埋入处理生成的已埋入彩色图像数据G’rgb的结构大致相同，所以从这样的已埋入彩色图像数据G’rgb抽出被埋入的水印信息时，采用与第二实施例相同的电子水印抽出处理即可。因此，关于本实施例的电子水印抽出处理的说明从略。
(E.装置的总体结构及处理顺序)用图29说明进行上述的电子水印埋入处理及电子水印检测处理的电子水印装置10的结构。图29是表示作为本发明的一实施例的电子水印装置10的结构框图。电子水印装置10是备有CPU22、RAM24、ROM26、键盘30、鼠标32、由CRT等构成的显示装置34、硬盘装置36、由网络卡和调制解调器等构成的通信装置38、以及将这些要素连接起来的总线40的计算机。另外，在图29中省略了各种接口电路。通信装置38通过图中未示出的通信线路连接在计算机网络上。计算机网络的图中未示出的服务器具有通过通信线路将计算机程序供给电子水印装置10的作为程序供给装置的功能。
在RAM24中存储着实现色变换部42、DCT变换部44、埋入部46、IDCT变换部48、抽出部50、DFT变换部52、以及IDFT变换部54的各功能用的计算机程序。后面将详细说明各部42～54的功能。
实现这样的各部42～54的功能的计算机程序以能记录的形态被提供给软盘或CD-ROM等计算机能读取的记录媒体。计算机从该记录媒体读取计算机程序后，传输给内部存储装置或外部存储装置。或者，也可以通过通信路径将计算机程序供给计算机。实现计算机程序的功能时，由计算机的微处理器执行内部存储装置中存储的计算机程序。另外，计算机读取后也可以直接执行记录媒体中存储的计算机程序。
在本说明书中，所谓计算机，是包含硬件装置和运算系统的概念，意味着在运算系统的控制下工作的硬件装置。另外，在不要运算系统而用应用程序单独地或用固件单独地使硬件装置工作的情况下，该硬件装置本身相当于计算机。硬件装置至少备有CPU等微处理器、以及读取记录在记录媒体中的计算机程序用的装置。例如，在CD-RAM驱动器或DVD-RAM驱动器等电子机器中装入CPU或ROM等，在这些电子机器具有作为计算机的功能的情况下，这些电子机器当然包含在计算机的概念中。计算机程序包含在这样的计算机中实现上述各装置的功能的程序码。另外，上述功能的一部分也可以不是应用程序，而由运算系统来实现。另外，进行水印信息的埋入处理或检测处理的程序也可以以组合的形式附加在进行声音处理的工序中。
另外，作为本发明中的“记录媒体”，能利用软盘或CD-ROM、光磁盘、IC卡、ROM盒式磁盘、穿孔卡、印刷了条型码等代码的印刷物、计算机的内部存储装置(RAM或ROM等存储器)及外部存储装置等计算机能读取的各种媒体。
图30是表示对应于第一实施例的色变换部42、DCT变换部44、埋入部46、以及IDCT变换部48进行的电子水印埋入处理的顺序的流程图。
在步骤S102中，色变换部42准备成为水印信息的埋入对象的原彩色图像数据Grgb、以及被埋入的水印信息s。在步骤S104中，色变换部42将原彩色图像数据Grgb从RGB表色系统变换成CMYK表色系统，获得原彩色图像数据Gcmyk。在步骤S106中，DCT变换部44对全部原彩色图像数据Gcmyk实施DCT，获得DCT系数Dcmyk。在步骤S108中，埋入部46将水印信息s埋入DCT系数Dcmyk的C、M、Y、K分量中。在步骤S110中，IDCT变换部48对埋入了水印信息s的DCT系数D’cmyk实施IDCT，生成已埋入彩色图像数据G’cmyk。在步骤S112中，色变换部42将已埋入彩色图像数据G’cmyk从CMYK表色系统变换成RGB表色系统，获得已埋入彩色图像数据G’rgb。
按照以上的处理顺序，能实现第一实施例中的电子水印埋入处理。
图31是表示对应于第一实施例的色变换部42、DCT变换部44、以及抽出部50进行的电子水印抽出处理的顺序的流程图。
在步骤S202中，色变换部42准备成为水印信息的抽出对象的已埋入彩色图像数据G’rgb。在步骤S204中，色变换部42将已埋入彩色图像数据G’rgb从RGB表色系统变换成CMYK表色系统，获得已埋入彩色图像数据G’cmyk。在步骤S206中，DCT变换部44对全部已埋入彩色图像数据G’cmyk实施DCT，获得已埋入DCT系数D’cmyk。在步骤S208中，抽出部50从已埋入DCT系数D’cmyk的C、M、Y、K分量中抽出水印信息s’。
按照以上的处理顺序，能实现第一实施例中的电子水印抽出处理。
图32是表示对应于第二实施例的色变换部42、DFT变换部52、埋入部46、以及IDFT变换部54进行的电子水印埋入处理的顺序的流程图。
在步骤S302中，色变换部42准备成为水印信息的埋入对象的原彩色图像数据Grgb、以及被埋入的水印信息s。在步骤S304中，色变换部42将原彩色图像数据Grgb从RGB表色系统变换成CMYK表色系统，获得原彩色图像数据Gcmyk。在步骤S306中，DFT变换部52对全部原彩色图像数据Gcmyk实施DFT，获得DFT系数Fcmyk。在步骤S308中，埋入部46将水印信息s埋入DFT系数Fcmyk的C、M、Y、K分量中。在步骤S310中，IDCT变换部48对埋入了水印信息s的DFT系数F’cmyk实施IDFT，生成已埋入彩色图像数据G’cmyk。在步骤S312中，色变换部42将已埋入彩色图像数据G’cmyk从CMYK表色系统变换成RGB表色系统，获得已埋入彩色图像数据G’rgb。
按照以上的处理顺序，能实现第二实施例中的电子水印埋入处理。
图33是表示对应于第二实施例的色变换部42、DFT变换部52、以及抽出部50进行的电子水印抽出处理的顺序的流程图。
在步骤S402中，色变换部42准备成为水印信息的抽出对象的已埋入彩色图像数据G’rgb。在步骤S404中，色变换部42将已埋入彩色图像数据G’rgb从RGB表色系统变换成CMYK表色系统，获得已埋入彩色图像数据G’cmyk。在步骤S406中，DFT变换部52对全部已埋入彩色图像数据G’cmyk实施DFT，获得已埋入DFT系数F’cmyk。在步骤S408中，抽出部50从已埋入DFT系数F’cmyk的C、M、Y、K分量中抽出水印信息s’。
按照以上的处理工序，能实现第二实施例中的电子水印抽出处理。
图34是表示对应于第三实施例的色变换部42、DCT变换部44、埋入部46进行的电子水印埋入处理的顺序的流程图。
在步骤S502中，色变换部42准备成为水印信息的埋入对象的原彩色图像数据Grgb、以及表示被埋入的水印信息s的水印数据S。在步骤S504中，色变换部42将原彩色图像数据Grgb从RGB表色系统变换成CMYK表色系统，获得原彩色图像数据Gcmyk。在步骤S506中，DCT变换部44对全部水印数据S实施DCT，获得DCT系数E。在步骤S508中，埋入部46将从水印数据S获得的DCT系数E埋入原彩色图像数据Gcmyk的C、M、Y、K分量中。生成已埋入彩色图像数据G’cmyk。
按照以上的处理顺序，能实现第三实施例中的电子水印埋入处理。
图35是表示对应于第四实施例的色变换部42、DFT变换部52、以及埋入部46进行的电子水印埋入处理的顺序的流程图。
在步骤S602中，色变换部42准备成为水印信息的埋入对象的原彩色图像数据Grgb、以及表示被埋入的水印信息s的水印数据S。在步骤S604中，色变换部42将原彩色图像数据Grgb从RGB表色系统变换成CMYK表色系统，获得原彩色图像数据Gcmyk。在步骤S606中，DFT变换部52对全部水印数据S实施DFT，获得DFT系数H。在步骤S608中，埋入部46将从水印数据S获得的埋入DFT系数H埋入原彩色图像数据Gcmyk的C、M、Y、K分量中，生成已埋入彩色图像数据G’cmyk。
按照以上的处理顺序，能实现第四实施例中的电子水印埋入处理。
(F.变形例)另外，本发明不限于上述的实施例和实施形态，在不脱离其要旨的范围内，能在各种形态中实施，例如能进行以下的变形。
F-1.变形例1在上述的第一及第二实施例中，作为水印信息虽然使用取数值为0或1的位串，但作为该位串也可以使用利用白或黑表示各像素的颜色的双值图像数据。另外，作为表示该双值图像数据的水印图像，例如能使用在白地上记载黑图案的图案痕迹图像等。这时，像素的值将痕迹部分(黑的部分)设为1，将非痕迹部分(白的部分)设为0。
另外，在上述的第三及第四实施例中，作为水印数据，与上述相同，使用双值图像数据。
可是，在第一至第四实施例中，也可以用文本信息代替这样的双值图像数据。
F-2.变形例2在上述的第一及第二实施例中，从原彩色图像数据获得的变换系数(DCT系数、DFT系数)中，将水印信息埋入了特定区域的变换系数中。另外，在第三及第四实施例中，从水印数据获得的变换系数中，将特定区域的变换系数埋入了原彩色图像数据中。可是，本发明不限定于此，如果不太重视对印刷取入处理的抗处理性，那么也可以将水印信息直接埋入所获得的变换系数中，或者将所获得的变换系数直接埋入原彩色图像数据中。
F-3.变形例3作为水印信息，在埋入了图案痕迹等的情况下，该图案痕迹图像的痕迹部分的大小最好比规定的大小小。该图案痕迹图像通过DCT、DFT等进行了频率变换时，痕迹部分的大小越小，越能使DC分量小，因为在被埋入了原彩色图像数据中的情况下，埋入后的尺寸不显眼。
F-4.变形例4在上述的实施例中，作为正交变换虽然使用了DCT或DFT，但也可以采用波形韦伯莱特变换或变形离散余弦变换(MDCTmodifiedDCT)等其他种类的正交变换。
F-5.变形例5在上述的实施例中，埋入水印信息时，虽然水印信息为0时将数值V0埋入变换系数中，水印信息为1时将数值V1埋入变换系数中，但作为埋入方法可以考虑将这些值加在变换系数中的方法，除此以外，还可以通过进行减法运算、乘法运算、除法运算、以及其他种类的运算，将这些值埋入变换系数中。
F-6.变形例6在上述的实施例中，为了将由二维离散值构成的图像数据作为对象，虽然使用了二维DCT或二维DFT作为DCT或DFT，但如果欲沿着水平方向或垂直方向依次扫描图像，则也可以将图像数据作成一维的离散值，所以在这样的情况下，也可以使用一维DCT或一维DFT。
F-7.变形例7在上述的实施例中，作为成为水印信息的埋入对象的图像数据，虽然使用了彩色图像数据，但也可以使用黑白图像等的双值图像数据。
F-8.变形例8在上述的实施例中，作为成为水印信息的埋入对象的图像数据，虽然使用了静止图像的图像数据，但也可以使用动态图像的图像数据。
F-9.变形例9另外，在上述的实施例中，作为成为水印信息的埋入对象的数据，虽然使用了图像数据，但也可以使用声音数据。即，一般说来，本发明能适用于将水印信息埋入数字数据的情况。另外，能将被埋入水印信息的原图像数据(包括原静止图像数据、原动态图像数据)或原声音数据简单地称为“对象数据”。
这样，在作为成为水印信息的埋入对象的数据，使用声音数据的情况下，在本发明中由于对全部这样的声音数据进行正交变换，例如，埋入了水印信息的已埋入声音数据被从数字变换成模拟，再从模拟变换成数字，即使规定的变形被加在该已埋入声音数据中，如果采用本发明，则由于不需要进行修正由该变形而引起的块等的位置或形状的偏移用的高级的调整处理，所以能容易地进行水印信息的抽出。
另外，在本发明中，特征在于对全部这样的对象数据进行DCT或DFT等的正交变换，但在对象数据是声音数据的情况下，例如，如果该声音是音乐，则能将一首曲子全体作为对象数据的全体。
另外，在对象数据是声音数据的情况下，作为正交变换，最好采用一维正交变换(一维DCT或一维DFT等)，但也可以按照一定的周期将声音数据分开，排列在二维平面上，采用二维的正交变换。
权利要求
1.一种电子水印埋入方法，对数字数据进行水印信息的埋入，其特征在于包括以下工序(a)准备上述水印信息、以及成为该水印信息的埋入对象的对象数据的工序；(b)通过对全部上述对象数据进行规定的正交变换，求出变换系数的工序；(c)对上述变换系数进行上述水印信息的埋入的工序；以及(d)通过对埋入了上述水印信息的上述变换系数进行与上述正交变换相反的变换，生成已埋入的对象数据的工序。
2.根据权利要求1所述的电子水印埋入方法，其特征在于在上述工序(c)中，在上述变换系数中将上述水印信息埋入中频分量的变换系数中。
3.根据权利要求1或2所述的电子水印埋入方法，其特征在于在上述对象数据是二维离散值的情况下，上述规定的正交变换是二维离散余弦变换，同时在上述工序(c)中，将上述水印信息埋入在上述(b)中作为二维变换系数求得的上述变换系数中，在二维平面上位于从直流分量朝向高频区域的直线上的变换系数中。
4.根据权利要求1或2所述的电子水印埋入方法，其特征在于在上述对象数据是二维离散值的情况下，上述规定的正交变换是二维离散傅立叶变换，同时在上述工序(c)中，将上述水印信息埋入在上述(b)中作为二维变换系数求得的上述变换系数中，在二维平面上位于以直流分量为中心的同心圆上的变换系数中。
5.一种电子水印埋入方法，对数字数据进行水印信息的埋入，其特征在于包括以下工序(a)准备表示上述水印信息水印数据、以及成为该水印信息的埋入对象的对象数据的工序；(b)通过对全部上述对象数据进行规定的正交变换，求出变换系数的工序；以及(c)通过对上述对象数据进行上述变换系数的埋入，生成已埋入对象数据的工序。
6.根据权利要求5所述的电子水印埋入方法，其特征在于在上述工序(c)中，在上述变换系数中将中频分量的变换系数埋入上述对象数据中。
7.根据权利要求5或6所述的电子水印埋入方法，其特征在于在上述对象数据是二维离散值的情况下，上述规定的正交变换是二维离散余弦变换，同时在上述工序(c)中，将在上述(b)中作为二维变换系数求得的上述变换系数中，在二维平面上位于从直流分量朝向高频区域的直线上的变换系数埋入上述对象数据中。
8.根据权利要求5或6所述的电子水印埋入方法，其特征在于在上述对象数据是二维离散值的情况下，上述规定的正交变换是二维离散傅立叶变换，同时在上述工序(c)中，将在上述(b)中作为二维变换系数求得的上述变换系数中，在二维平面上位于以直流分量为中心的同心圆上的变换系数埋入上述对象数据中。
9.根据权利要求1、2、5及6中的任一项所述的电子水印埋入方法，其特征在于上述规定的正交变换是离散余弦变换。
10.根据权利要求1、2、5及6中的任一项所述的电子水印埋入方法，其特征在于上述规定的正交变换是离散傅立叶变换。
11.一种电子水印抽出方法，从被埋入了水印信息的数字数据中抽出上述水印信息，其特征在于包括以下工序(a)准备被埋入了上述水印信息的已埋入对象数据的工序；(b)通过对全部上述已埋入对象数据进行规定的正交变换，导出变换系数的工序；以及(c)从上述变换系数抽出被埋入的上述水印信息的工序。
12.一种电子水印装置，将水印信息埋入数字数据中，其特征在于包括通过对成为上述水印信息的埋入对象的全部对象数据进行规定的正交变换，求变换系数的正交变换部；将上述水印信息埋入上述变换系数中的埋入部；以及通过对埋入了上述水印信息的上述变换系数进行与上述正交变换相反的变换，生成已埋入对象数据的逆正交变换部。
13.一种电子水印装置，将水印信息埋入数字数据中，其特征在于包括通过对表示上述水印信息的全部水印数据进行规定的正交变换，求变换系数的正交变换部；以及通过将上述变换系数埋入成为上述水印信息的埋入对象的对象数据中，生成已埋入对象数据的埋入部。
14.一种电子水印装置，从埋入了水印信息的数字数据中抽出上述水印信息，其特征在于包括通过对埋入了上述水印信息的全部已埋入对象数据进行规定的正交变换，导出变换系数的正交变换部；以及从上述变换系数中抽出埋入的上述水印信息的抽出部。
15.一种计算机程序，用来将水印信息埋入数字数据中，其特征在于用来使计算机实现以下功能通过对成为上述水印信息的埋入对象的全部对象数据进行规定的正交变换，求变换系数的功能；将上述水印信息埋入上述变换系数中的功能；以及通过对埋入了上述水印信息的上述变换系数进行与上述正交变换相反的变换，生成已埋入对象数据的功能。
16.一种计算机程序，用来将水印信息埋入数字数据中，其特征在于用来使计算机实现以下功能通过对表示上述水印信息的全部水印数据进行规定的正交变换，求变换系数的功能；以及通过将上述变换系数埋入成为上述水印信息的埋入对象的对象数据中，生成已埋入对象数据的功能。
17.一种计算机程序，用来从埋入了水印信息的数字数据中抽出上述水印信息，其特征在于用来使计算机实现以下功能通过对埋入了上述水印信息的全部已埋入对象数据进行规定的正交变换，导出变换系数的功能；以及从上述变换系数中抽出埋入的上述水印信息的功能。
18.一种计算机可读取的记录媒体，其特征在于记录了权利要求15至17中的任一项所述的计算机程序。
全文摘要
提供一种电子水印技术，抽出埋入的水印信息时，不需要进行块等的位置或形状的修正。本发明的电子水印埋入方法包括准备上述水印信息、以及成为该水印信息的埋入对象的对象数据的工序；通过对全部上述对象数据进行规定的正交变换，求出变换系数的工序；对上述变换系数进行上述水印信息的埋入的工序；以及通过对埋入了上述水印信息的上述变换系数进行与上述正交变换相反的变换，生成已埋入的对象数据的工序。
文档编号H04N7/30GK1397920SQ02141000
公开日2003年2月19日 申请日期2002年7月12日 优先权日2001年7月12日
发明者小野束 申请人:兴和株式会社