JP2003244419A - 電子透かし埋め込み方法およびその方法を利用可能な符号化装置と復号装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子透かしが埋め込まれたコンテンツデータ
にはさまざまな操作が加えられるため、電子透かしの耐
性を強化しなければならない。 【解決手段】 マルチプレクサ２０は、透かしデータＸ
の先頭に異なる初期データを挿入してＬ種類のビット系
列を生成する。スクランブラ２２はそのＬ種類のビット
系列をそれぞれスクランブルして、Ｌ種類のスクランブ
ルされた透かしデータＸ’を生成し、ＥＣＣ部２４はそ
れぞれに誤り訂正のためのパリティを付加する。埋め込
み部２６は、Ｌ種類のスクランブルされた透かしデータ
Ｘ’のそれぞれをホストデータＶに埋め込み、ＳＮＲ計
算部２８は、透かしの埋め込まれたホストデータＶのそ
れぞれについて、透かしデータＸの耐性を評価する。セ
レクタ３０は、耐性の最も強いものを選択し、最終的な
埋め込みホストデータＷとして出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子透かし技術
に関し、特に電子透かしの埋め込み方法、およびその方
法を利用可能な符号化装置と復号装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ここ数年、インターネット利用人口が急
増し、インターネット利用の新たなステージともいえる
ブロードバンド時代に入ろうとしている。ブロードバン
ド通信では通信帯域が格段に広がるため、音声、静止
画、動画などデータ量の大きいコンテンツの配信も気軽
にできるようになる。このようなデジタルコンテンツの
流通が盛んになると、コンテンツの著作権の保護がより
一層求められることになる。

【０００３】ネットワーク上に流通するコンテンツのデ
ータは他人に容易にコピーされ、著作権に対する保護が
十分ではないのが現状である。そこで著作権を保護する
ために、コンテンツの作成者や利用者の情報を電子透か
しとしてコンテンツデータに埋め込む技術が開発されて
いる。この電子透かし技術を用いることにより、ネット
ワーク上で流通するコンテンツデータから電子透かしを
抽出して、不正利用を検出したり、不正コピーの流通経
路を追跡することが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電子透かしは、不正利
用者による改ざんを防止するために、利用者には分から
ないようにコンテンツデータに埋め込まれる。しかしコ
ンテンツデータは、流通過程や利用過程で、圧縮符号化
や各種フィルタリングなどの信号処理が加えられたり、
ユーザにより加工されたり、あるいは透かし情報が改ざ
んされるなど、さまざまな操作を受けることがあり、そ
の過程で埋め込まれた電子透かしデータの一部が変更さ
れたり、消失する可能性がある。したがって電子透かし
はこういった操作に対する耐性が要求される。

【０００５】電子透かしの耐性を高めるためにさまざま
な電子透かしの埋め込み技術が開発されている。たとえ
ば、特開２０００−１３５８７号公報は、電子透かし情
報を埋め込む処理の自由度を維持しつつ、耐性の強い電
子透かしの埋め込みを可能とする埋め込み方法が開示さ
れている。このような電子透かし技術は、人間の視覚特
性に合わせて、画像のエッジ部分やテクスチャ領域の中
でも変化の大きな部分など高周波成分に電子透かしを埋
め込む方法であり、個々のコンテンツデータの内容に強
く依存し、透かし埋め込み後のコンテンツデータに対す
るさまざまな操作に対して耐性を強化するには、汎用性
や柔軟性の面で限界がある。

【０００６】本発明はこうした状況に鑑みてなされたも
ので、その目的は、耐性の強い電子透かしを埋め込み、
電子透かしの検出誤差を低減することの可能な技術の提
供にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のある態様は電子
透かし埋め込み方法に関する。この方法は、ホストデー
タに埋め込まれるべき電子透かしデータをスクランブル
して複数の透かしデータの候補を生成し、それらの透か
しデータの候補がそれぞれ前記ホストデータに埋め込ま
れた場合における当該電子透かしの耐性を評価し、その
評価が良好である前記透かしデータの埋め込みホストデ
ータを取得する。この方法によれば、ホストデータに応
じて、透かしデータを耐性の強いデータ系列に変換した
後に埋め込むことができ、電子透かしの検出誤差を低減
することができる。

【０００８】ホストデータは、電子透かしを埋め込む対
象となるオリジナルデータであり、たとえば静止画、動
画、音声などのデータである。埋め込まれる電子透かし
には、オリジナルデータの識別情報、作成者情報、利用
者情報などが含まれる。その他、認証を目的として、ホ
ストデータのダイジェストデータ、すなわちホストデー
タの特徴を端的に表したデータを電子透かしとして埋め
込むことも可能である。電子透かしの耐性とは、電子透
かしの埋め込まれたホストデータが改変されるなどの攻
撃を受けた場合や、埋め込みホストデータに圧縮符号化
やフィルタリングなどの信号処理が施された場合など、
埋め込みホストデータに対して何らかの操作が加えられ
た場合に電子透かしデータがもつ頑強性をいう。

【０００９】電子透かしを埋め込む側では、電子透かし
データをスクランブルする際、元の電子透かしデータを
複数の透かしデータの候補に対応づける１対多の写像が
用いられる。電子透かしを抽出する側では、逆写像を行
って、スクランブルされた透かしデータから元の電子透
かしデータを得る。そのため電子透かしを抽出する側で
は、元の電子透かしデータと複数の透かしデータの候補
の対応テーブルが利用されてもよい。また、電子透かし
を埋め込む側で、元の電子透かしデータから所定の初期
値のもとで複数の透かしデータの候補を生成するスクラ
ンブル関数が利用されてもよい。この場合、電子透かし
を抽出する側では、スクランブルに利用された初期値と
スクランブル関数にもとづいて、抽出された電子透かし
の逆スクランブルが行われる。

【００１０】本発明の別の態様も電子透かし埋め込み方
法に関する。この方法は、電子透かしデータが埋め込ま
れるホストデータの埋め込み位置の候補を複数生成し、
それらの埋め込み位置の候補のそれぞれに前記透かしデ
ータが埋め込まれた場合における当該電子透かしの耐性
を評価し、その評価が良好である前記埋め込み位置に前
記透かしデータが埋め込まれた前記ホストデータを取得
する。埋め込み位置の候補は、初期埋め込み位置を所定
の初期値のもとでスクランブル関数によりスクランブル
することで生成してもよい。この方法によれば、ホスト
データの応じて、耐性が強い埋め込み位置を検出して、
電子透かしを埋め込むことができる。

【００１１】本発明のさらに別の態様は符号化装置に関
する。この装置は、ホストデータに埋め込まれるべき電
子透かしデータをスクランブルして複数の透かしデータ
の候補を生成するスクランブル部と、前記複数の透かし
データの候補をそれぞれ前記ホストデータに埋め込み、
複数の埋め込みホストデータの候補を生成する埋め込み
部と、前記複数の埋め込みホストデータの候補の各々に
ついて、当該電子透かしの耐性を評価する評価部と、前
記耐性の評価値に基づいて前記複数の埋め込みホストデ
ータの候補の一つを選択して出力する選択部とを含む。

【００１２】本発明のさらに別の態様も符号化装置に関
する。この装置は、電子透かしデータが埋め込まれるホ
ストデータの埋め込み位置の候補を複数生成する位置情
報生成部と、前記ホストデータの前記複数の埋め込み位
置の候補のそれぞれに前記透かしデータを埋め込み、複
数の埋め込みホストデータの候補を生成する埋め込み部
と、前記複数の埋め込みホストデータの候補の各々につ
いて、当該電子透かしの耐性を評価する評価部と、前記
耐性の評価値に基づいて前記複数の埋め込みホストデー
タの候補の一つを選択して出力する選択部とを含む。

【００１３】前記スクランブル部は、前記識別データに
基づく演算により、前記電子透かしデータをスクランブ
ルしてもよい。この演算はスクランブル多項式その他の
変換式により透かしデータを変換する演算であってもよ
い。前記スクランブル部は、前記透かしデータの候補を
識別するための識別データを用いて前記電子透かしデー
タに畳み込み演算を施すことにより、前記電子透かしデ
ータをスクランブルしてもよい。この畳み込み演算によ
り、多様性に富んだ透かしデータの候補を生成すること
ができる。埋め込み位置の候補を生成する際にも、この
スクランブル方式が用いられてもよい。また埋め込み位
置の候補を識別するための識別データとランダムな埋め
込み位置とを対応づけたテーブルを参照することによ
り、複数の埋め込み位置の候補を生成してもよい。

【００１４】前記スクランブル部は、スクランブルによ
り生成される前記透かしデータの候補のデータの一部
に、スクランブルを解除するために必要な識別データを
含めてもよい。前記スクランブル部によるスクランブル
の後、スクランブルを解除するために必要な識別データ
が秘密鍵として保持されてもよい。この識別データはス
クランブル方式を特定する情報、たとえばスクランブル
の種類、スクランブルの変換式または逆変換式を識別す
る情報であってもよい。またこの識別データはスクラン
ブルを解除するために必要な初期データを含んでもよ
い。復号側でスクランブルされた電子透かしを抽出した
際、この識別データをもとにしてスクランブルを解除し
て、元の電子透かしデータを得ることができる。

【００１５】上記のいずれの符号化装置においても、前
記評価部は、前記耐性を、前記ホストデータを前記透か
しデータに対するノイズと見なした場合に計算されるＳ
Ｎ比により評価してもよい。特にターボ符号化などの軟
入力誤り訂正符号の場合には、ＳＮ比に基づいた評価基
準で候補を選択することにより、ビット誤り率（ＢＥ
Ｒ）を低減することができる。また、前記評価部は、実
際に埋め込まれた前記透かしデータと硬判定に基づいて
抽出される透かしデータとを比較することにより、前記
耐性を評価してもよい。この比較のために、硬判定によ
り抽出される透かしデータと実際に埋め込まれた透かし
データとの間のハミング距離もしくはユークリッド距離
を評価してもよい。この場合、距離が大きいほど、誤差
が大きいため、強度は低いと判断される。この評価基準
により、正しく硬判定復号されるビット数が最も多い透
かしデータの候補が選択される。特に硬入力に基づいた
誤り訂正符号を用いる場合は、このような硬判定結果と
の比較評価基準で候補を選択することにより、ビット誤
り率を低く抑えることができる。

【００１６】前記評価部は、前記埋め込みホストデータ
に対して有用性のある操作を施した上で、前記耐性を評
価してもよい。有用性のある操作とは、たとえば圧縮符
号化や各種フィルタリングなどの信号処理、スケーリン
グや回転などの幾何学的変換などである。前記評価部
は、前記埋め込みホストデータを圧縮符号化する際の量
子化誤差を考慮して前記耐性を評価してもよい。前記耐
性をＳＮ比で評価する場合、埋め込みホストデータに有
用性のある操作を施した後に抽出される透かしデータと
実際に埋め込まれた透かしデータとの間の分散を評価し
てもよい。

【００１７】本発明のさらに別の態様は復号装置に関す
る。この装置は、電子透かしの埋め込まれたホストデー
タからスクランブルされた透かしデータを抽出する抽出
部と、前記スクランブルされた透かしデータの識別デー
タをもとに、前記透かしデータに畳み込み演算を施すこ
とにより、前記透かしデータのスクランブルを解除する
デスクランブル部とを含む。前記デスクランブル部は、
前記識別データを前記スクランブルされた透かしデータ
の一部から取得してもよい。

【００１８】本発明のさらに別の態様も復号装置に関す
る。この装置は、電子透かしが埋め込まれるホストデー
タの埋め込み位置の候補を複数生成する位置情報生成部
と、前記複数の埋め込み位置の候補のそれぞれを用いて
前記ホストデータに埋め込まれた透かしデータの候補を
複数抽出する抽出部と、前記抽出された複数の透かしデ
ータの候補を、想定される透かしデータとの間で照合す
る照合部と、前記照合部による照合結果に基づいて前記
複数の透かしデータの候補の一つを選択して出力する選
択部とを含む。

【００１９】本発明のさらに別の態様はコンピュータに
て読み取りおよび利用が可能なデータ構造に関する。こ
のデータ構造は、電子透かしデータが埋め込まれたホス
トデータの構造であり、ホストデータに埋め込まれるべ
き電子透かしデータが所定のスクランブル方式によりス
クランブルされた形態で前記ホストデータに埋め込まれ
ており、そのスクランブルされた透かしデータの一部に
スクランブルを解除するために必要な当該透かしデータ
の識別データが含まれる。

【００２０】本発明のさらに別の態様はコンピュータプ
ログラムに関する。このプログラムは、ホストデータに
埋め込まれるべき電子透かしデータをスクランブルして
複数の透かしデータの候補を生成する工程と、前記複数
の透かしデータの候補をそれぞれ前記ホストデータに埋
め込み、複数の埋め込みホストデータの候補を生成する
工程と、前記複数の埋め込みホストデータの候補の各々
について、当該電子透かしの耐性を評価する工程と、前
記耐性の評価値に基づいて前記複数の埋め込みホストデ
ータの候補の一つを選択する工程とをコンピュータに実
行させる。

【００２１】本発明のさらに別の態様もコンピュータプ
ログラムに関する。このプログラムは、電子透かしデー
タが埋め込まれるホストデータの埋め込み位置の候補を
複数生成する工程と、前記ホストデータの前記複数の埋
め込み位置の候補のそれぞれに前記透かしデータを埋め
込み、複数の埋め込みホストデータの候補を生成する工
程と、前記複数の埋め込みホストデータの候補の各々に
ついて、当該電子透かしの耐性を評価する工程と、前記
耐性の評価値に基づいて前記複数の埋め込みホストデー
タの候補の一つを選択する工程とをコンピュータに実行
させる。

【００２２】なお、以上の構成要素の任意の組み合わ
せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、
コンピュータプログラムなどの間で変換したものもま
た、本発明の態様として有効である。

【００２３】

【発明の実施の形態】実施の形態１ 図１は、実施の形態１に係る符号化装置１０の構成を示
す。この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュ
ータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソ
フトウエア的にはメモリにロードされた電子透かし埋め
込み機能のあるプログラムなどによって実現されるが、
ここではそれらの連携によって実現される機能ブロック
を描いている。したがって、これらの機能ブロックがハ
ードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組
み合わせによっていろいろな形で実現できることは、当
業者には理解されるところである。

【００２４】符号化装置１０は、ホストデータＶに透か
し情報Ｉを埋め込む処理を行い、埋め込みホストデータ
Ｗを出力する。ホストデータＶは、たとえば音声、静止
画、動画などのデータである。透かし情報Ｉは、そのホ
ストデータＶの識別情報、作成者情報、利用者情報など
著作権に関する情報、ホストデータＶの改ざん検出を行
う認証情報、タイムスタンプなどである。

【００２５】暗号化部１２は、ホストデータＶに埋め込
むべき透かし情報Ｉを秘密鍵Ｋにより暗号化し、透かし
データＸを出力する。暗号化の関数をｆ_０とすると、こ
の処理は変換式Ｘ＝ｆ_０（Ｉ，Ｋ）で表される。透かし
情報の暗号化を行わない場合には、暗号化部１２の構成
は省略してもよい。

【００２６】変更部１４は、透かしデータＸとホストデ
ータＶを用いて、透かしデータＸをスクランブルし、ス
クランブルされた透かしデータＸ’を出力する。スクラ
ンブルの関数をｆ_２とすると、この処理は変換式Ｘ’＝
ｆ_２（Ｘ，Ｖ）で表される。

【００２７】埋め込み部１６は、秘密鍵Ｋを用いて、ス
クランブルされた透かしデータＸ’をホストデータＶに
埋め込み、埋め込みホストデータＷを出力する。埋め込
みの関数をｆ_１とすると、この処理は変換式Ｗ＝ｆ
_１（Ｖ，Ｘ’，Ｋ）で表される。秘密鍵Ｋに依存しない
埋め込み方式の場合は、Ｗ＝ｆ_１（Ｖ，Ｘ’）となる。

【００２８】変更部１４と埋め込み部１６は協同して、
複数のスクランブルされた透かしデータＸ’を生成し、
それぞれをホストデータＶに埋め込み、複数の埋め込み
ホストデータＷの候補を生成し、それらの候補の一つを
選択する機能をもつ。

【００２９】図２は変更部１４と埋め込み部１６の機能
構成図である。Ｌ個のマルチプレクサ２０は、透かしデ
ータＸの先頭にそれぞれ初期データＣ_０〜Ｃ_Ｌ−１を挿
入したＬ種類のビット系列Ｘ_ｂを生成する。Ｌ個のスク
ランブラ２２はＬ種類のビット系列をそれぞれスクラン
ブルして、Ｌ種類のスクランブルされた透かしデータ
Ｘ’_ｂを生成する。Ｌ個のＥＣＣ（Error Correction C
ode）部２４はＬ種類のスクランブルされた透かしデー
タＸ’_ｂのそれぞれに誤り訂正のためのパリティを付加
した透かしデータＸ’_ｃを生成する。ＥＣＣ部２４は、
透かしビットの検出率を向上させるためのオプションで
あって、アプリケーションによっては必要ない場合もあ
り、この構成を省略してもよい。

【００３０】Ｌ個の埋め込み部２６は、Ｌ種類のスクラ
ンブルされた透かしデータＸ’_ｃのそれぞれをホストデ
ータＶに埋め込み、Ｌ種類の埋め込みホストデータＷの
候補を生成する。Ｌ個のＳＮＲ計算部２８は、Ｌ種類の
埋め込みホストデータＷの候補のそれぞれについて、透
かしデータＸの耐性を評価する。セレクタ３０は、耐性
の評価値が最良である埋め込みホストデータＷの候補を
選択し、それを最終的な埋め込みホストデータＷとして
出力する。

【００３１】図３は、実施の形態１に係る復号装置４０
の構成を示す。符号化装置１０により電子透かしが埋め
込まれた埋め込みホストデータＷは、ネットワーク上で
流通し、コンピュータにおいて利用される。その過程で
埋め込みホストデータＷは圧縮符号化や改ざんなどの操
作を受ける。画像データであれば、ＪＰＥＧ圧縮、フィ
ルタリング、量子化、色補正などの信号処理や、スケー
リング、クロッピング、回転、並行移動等の幾何学的な
変換など有用性のある操作が施されたり、電子透かしを
除去したり改変するなどの不正な攻撃が加えられたりす
る。そのような操作による変形を埋め込みホストデータ
Ｗに対するノイズＮとみなし、ノイズＮが付加した埋め
込みホストデータＷを埋め込みホスト信号Ｗ’（＝Ｗ＋
Ｎ）とする。復号装置４０は、埋め込みホスト信号Ｗ’
から埋め込まれた透かしデータＸを抽出する処理を行
う。

【００３２】抽出部４２は、秘密鍵Ｋを用いて、埋め込
みホスト信号Ｗ’に埋め込まれた透かしデータＸ’_ｃを
抽出する。ＥＣＣ復号部４４はこの透かしデータＸ’_ｃ
に付加されているパリティビットを用いて誤り訂正を行
い、透かしデータＸ’_ｂを生成する。デスクランブラ４
６は秘密鍵Ｋを用いて、誤り訂正後の透かしデータＸ’
_ｂのスクランブルを解除し、透かしデータＸ_ｂを出力す
る。図示しないが、この透かしデータＸ_ｂはさらに、秘
密鍵Ｋにより復号されて元の透かし情報Ｉが得られる。

【００３３】以上の構成の符号化装置１０および復号装
置４０による電子透かしの埋め込みと抽出の手順を説明
する。図８は、符号化装置１０による電子透かしの埋め
込み手順を説明するフローチャートである。フローチャ
ートの説明にあたり、図４から図７を適宜参照する。マ
ルチプレクサ２０は、暗号化部１２により暗号化された
透かしデータＸの先頭にＬ種類の初期データを挿入して
Ｌ個の符号系列を生成し（Ｓ１０）、スクランブラ２２
は、それらの符号系列をスクランブルしてＬ種類のスク
ランブルされた透かしデータＸ’を生成する（Ｓ１
２）。

【００３４】図４は、透かしデータＸとＬ種類のスクラ
ンブルされた透かしデータＸ’との関係を示す。ｎビッ
トの透かしデータＸの先頭に、ｒビットの冗長語を識別
データＩＤ［０］〜ＩＤ［Ｌ−１］として付加し、Ｌ種
類の透かしデータの候補を作成する。最大２^ｒ種類の候
補が作成される。これらの候補に含まれる透かしデータ
Ｘのビット列はこれから述べるスクランブル方式によ
り、スクランブルされる。

【００３５】スクランブル方式の一例として、伝送や磁
気記録におけるデジタル変調の際に利用されるＧＳ（Gu
ided Scramble）方式を採用する。ＧＳ方式は、ある一
定のデータブロック長からなる情報系列に対して、Ｌ種
類の符号系列を生成し、これらを次に送信する符号系列
の候補として扱う。これらの候補の中から、伝送媒体の
性質に合わせて最適なものを選択して最終的な符号系列
とする。このＧＳ方式により、多様性に富んだ符号系列
の候補を簡単な方法で生成することができる。

【００３６】符号化装置１０におけるマルチプレクサ２
０とスクランブラ２２がＧＳ符号化器として機能する。
ＧＳ符号化器は、ｎビットからなる情報系列Ｄ（ｘ）の
直前にＬ種類のｒビットの冗長語ｃ_ｉ（ｉ＝０，・・
・，Ｌ−１）を付加し、Ｌ種類の符号系列ｃ_ｉｘ^ｎ＋Ｄ
（ｘ）を生成する。この符号系列の符号長は（ｎ＋ｒ）
ビットとなる。このようにして冗長語が付加された符号
系列に対して、次式のようにＮ次元のスクランブル多項
式Ｓ（ｘ）で除算することにより商Ｔ_ｉ（ｘ）を求め
る。

【００３７】 Ｔ_ｉ（ｘ）＝Ｑ_Ｓ（ｘ）［（ｃ_ｉｘ^ｎ＋Ｄ（ｘ））ｘ^Ｎ］ （１） ただし、Ｑ_ａ［ｂ］はｂをａで除算した商を示す。商集
合｛Ｔ_０（ｘ），・・・，Ｔ_Ｌ−１（ｘ）｝がスクラン
ブル後の符号系列の候補である。これらの候補の各々に
ついて、その符号系列が実際に用いられた際の性能を評
価し、その評価値が最良であるものを最終的な符号系列
として選択する。

【００３８】復調時には、復号装置４０におけるデスク
ランブラ４６がＧＳ復号器として機能し、符号系列にＳ
（ｘ）を乗算し、下位Ｎビットと上位ｒビットの変換情
報を捨てることにより、元の情報系列Ｄ（ｘ）が得られ
る。

【００３９】ここでスクランブル多項式Ｓ（ｘ）とし
て、Ｓ（ｘ）＝ｘ^ｒ＋１を用いた場合を説明する。ｎ
ｍｏｄ ｒ＝０の場合、（１）式は次式に示す畳み込み
演算で表現可能である。

【００４０】ｔ_ｊ＝ｄ_ｊ（＋）ｃ_ｉ （ｊ＝０） ｔ_ｊ＝ｄ_ｊ（＋）ｔ_ｊ−１ （ｊ＝１，・・・，ｎ／ｒ
−１） ただし、ｉ＝０，・・・，Ｌ−１であり、ｄ_ｊは元の情
報系列Ｄ（ｘ）をｒビットずつ区切ったビット列、ｔ_ｊ
は変換後の符号系列Ｔ_ｉ（ｘ）の先頭のｒビットの冗長
語ｃ_ｉ以降をｒビットずつ区切ったビット列である。ま
た（＋）は排他的論理和（ＥＸ−ＯＲ）演算を示す。

【００４１】図５はこの符号化時の畳み込み演算を説明
する図である。たとえば、ｎ＝６、ｒ＝２の場合を考え
る。元の情報系列Ｄ（ｘ）＝（１，０，１，０，０，
１）に対して、冗長語ｃ_０＝（０，０）を付加して、変
換後の符号系列Ｔ_０（ｘ）を生成する。上記の符号化時
の畳み込み演算により、ｔ_０＝ｄ_０（＋）ｃ_０＝（１，
０）（＋）（０，０）＝（１，０）、ｔ_１＝ｄ_１（＋）
ｔ_０＝（１，０）（＋）（１，０）＝（０，０）、ｔ_２
＝ｄ_２（＋）ｔ_１＝（０，１）（＋）（０，０）＝
（０，１）となり、変換後の符号系列Ｔ_０＝（０，０，
１，０，０，０，０，１）が得られる。ここで変換後の
符号系列Ｔ_０の先頭の２ビットは冗長語ｃ_０であること
に注意する。

【００４２】同様にして、冗長語ｃ_１＝（０，１）、ｃ
_２＝（１，０）、ｃ_３＝（１，１）に対して、それぞれ
変換後の符号系列Ｔ_１＝（０，１，１，１，０，１，
０，０）、Ｔ_２＝（１，０，０，０，１，０，１，
１）、Ｔ_３＝（１，１，０，１，１，１，１，０）が得
られる。

【００４３】復号時は次式のように畳み込み演算を行う
ことにより、元の情報系列Ｄ（ｘ）が得られる。

【００４４】ｄ_ｊ＝ｔ_ｊ（＋）ｃ_ｉ （ｊ＝０） ｄ_ｊ＝ｔ_ｊ（＋）ｔ_ｊ−１ （ｊ＝１，・・・，ｎ／ｒ
−１）

【００４５】図６はこの復号時の畳み込み演算を説明す
る図である。前述の例において、変換後の符号化系列Ｔ
_０＝（０，０，１，０，０，０，０，１）が与えられる
と、先頭の２ビットから冗長語ｃ_０＝（０，０）が得ら
れ、上記の復号時の畳み込み演算により、ｄ_０＝ｔ
_０（＋）ｃ_０＝（１，０）（＋）（０，０）＝（１，
０）、ｄ_１＝ｔ_１（＋）ｔ_０＝（０，０）（＋）（１，
０）＝（１，０）、ｄ_２＝ｔ _２（＋）ｔ_１＝（０，１）
（＋）（０，０）＝（０，１）となり、元の情報系列Ｄ
（ｘ）＝（１，０，１，０，０，１）が得られる。他の
変換後の符号化系列Ｔ _１，Ｔ_２，Ｔ_３についてもこの畳
み込み演算により、元の情報系列Ｄ（ｘ）が得られる。

【００４６】再び図８を参照する。スクランブラ２２に
よって生成されたＬ種類のスクランブルされた透かしデ
ータＸ’は、ＥＣＣ部２４により誤り訂正のためのパリ
ティを付加された後に、埋め込み部２６によりホストデ
ータＶに埋め込まれる（Ｓ１４）。

【００４７】図７（ａ）、（ｂ）は、スクランブルされ
た透かしデータＸ’の埋め込み方法を説明する図であ
る。Ｌ種類のスクランブルされた透かしデータＸ’をｘ
^０，ｘ ^１，・・・，ｘ^Ｌ−１とする。各透かしデータの
候補のビット系列は、次式のように表される。先頭のｒ
ビットは識別データである。また、スクランブル処理後
のビット０は、−１に置き換えて、以下の処理を行う。

【００４８】 ｘ^０＝｛−１，・・・，−１，−１，ｘ^０ _０，ｘ^０ _１，・・・，ｘ^０ _ｎ−１｝ ｘ^１＝｛−１，・・・，−１，１，ｘ^１ _０，ｘ^１ _１，・・・，ｘ^１ _ｎ−１｝ ・・・ ｘ^Ｌ−１＝｛１，・・・，１，１，ｘ^Ｌ−１ _０，ｘ^Ｌ−１ _１，・・・，ｘ^{Ｌ− １} _ｎ−１ ｝

【００４９】ｎビットの透かしデータの埋め込み対象と
して選択されたホストデータＶのサンプルの集合のペア
（Ｖ^＋，Ｖ⁻）を次のように定義する。サンプルの集合
Ｖ^＋，Ｖ⁻は次のようにそれぞれｎ個の要素をもつ。な
お、ホストデータＶは、空間軸上のサンプル、時間軸上
のサンプル、周波数軸上のサンプル、たとえばＤＣＴ変
換、ＦＦＴ変換、ＤＷＴ変換などの処理後のサンプルな
どにより表現される。

【００５０】 Ｖ^＋＝｛ｖ^＋ _０，ｖ^＋ _１，・・・，ｖ^＋ _ｎ−１｝ Ｖ⁻＝｛ｖ⁻ _０，ｖ⁻ _１，・・・，ｖ⁻ _ｎ−１｝ ここでサンプルの集合Ｖ^＋，Ｖ⁻の要素である各サブセ
ットｖ^＋ _ｉ、ｖ⁻ _ｉは、次のようにホストデータＶのｍ
個のサンプルデータからなる。

【００５１】 ｖ^＋ _ｉ＝｛ｖ^＋ _ｉ，０，ｖ^＋ _ｉ，１，・・・，ｖ^＋ _{ｉ，ｍ−１}｝ ｖ⁻ _ｉ＝｛ｖ⁻ _ｉ，０，ｖ⁻ _ｉ，１，・・・，ｖ⁻ _{ｉ，ｍ−１}｝

【００５２】透かしデータの候補ｘ^ｋ（ｋ＝０，・・
・，Ｌ−１）をサンプルの集合のペア（Ｖ^＋，Ｖ⁻）に
次のように埋め込み、Ｌ種類の埋め込みホストデータの
候補Ｗ ^ｋを生成する。

【００５３】 ｗ^＋ｋ _ｉ，ｊ＝ｖ^＋ _ｉ，ｊ＋α^＋ _ｉ，ｊ・ｘ^ｋ _ｉ ｗ^−ｋ _ｉ，ｊ＝ｖ⁻ _ｉ，ｊ−α⁻ _ｉ，ｊ・ｘ^ｋ _ｉ ここでα^＋ _ｉ，ｊおよびα⁻ _ｉ，ｊは人間の視覚モデル
にもとづいて知覚されるノイズを減少するためのスケー
リングパラメータであり、いずれも正の値である。ある
いは、α^＋ _ｉ，ｊおよびα⁻ _ｉ，ｊは、ある確率分布、
たとえばガウシアン分布、一様分布などに従うように、
秘密鍵Ｋによって生成される正の値であってもよい。こ
の場合、透かしの埋め込み強度は減少するが、埋め込ま
れた透かしの秘匿性は向上する。このようにして、ｋ番
目の透かしデータの候補の各ビットｘ^ｋ _ｉは各サブセッ
トｖ^＋ _ｉ、ｖ⁻ _ｉのそれぞれｍ個のサンプルに重複して
埋め込まれる。重複の数ｍが大きいほど、透かしビット
が失われる可能性が低くなり、検出誤差が小さくなる一
方で、ホストデータに埋め込むことができる透かしのビ
ット数が減少する。α^＋ _ｉ，ｊおよびα⁻ _ｉ，ｊは、視
覚上の劣化を検知できないように各ピクセル毎に設定さ
れる値であり、原理的には、埋め込むピクセル数ｍを増
やしても、人間の視覚上、画質の劣化は検知されない。
しかし、１ビットを埋め込むのに費やすピクセル数が増
加するということは、埋め込み領域には制限があるた
め、埋め込むことができるビット数が減少することを意
味し、したがって埋め込み率の低下を招くことなる。

【００５４】各サブセットｖ^＋ _ｉ、ｖ⁻ _ｉは、一例とし
てホストデータＶを離散コサイン変換（Discrete Cosin
e Transform）したときに得られるＤＣＴブロックであ
り、透かしビットの埋め込み対象として選ばれるｍ個の
サンプルデータは、ＤＣＴブロックに含まれるｍ個のＤ
ＣＴ係数である。図７（ａ）、（ｂ）は、８×８のＤＣ
Ｔブロックのペアｖ^＋ _ｉ、ｖ⁻ _ｉのそれぞれｍ個のＤＣ
Ｔ係数に透かしデータｘ^ｋ _ｉが埋め込まれる様子を示し
ている。ブロックペアｖ^＋ _ｉ、ｖ⁻ _ｉおよびｍ個のＤＣ
Ｔ係数は、秘密鍵Ｋに基づいて選択される。

【００５５】図８に戻り、ＳＮＲ計算部２８は、Ｌ種類
の埋め込みホストデータの候補Ｗ^ｋに対して透かしデー
タｘ^ｋの耐性、すなわち埋め込み強度を評価し（Ｓ１
６）、セレクタ３０は埋め込み強度が最大となる埋め込
みホストデータの候補Ｗ^ｋを最終的な埋め込みホストデ
ータＷとして選択する（Ｓ１８）。

【００５６】埋め込み強度の評価式を与える前に、埋め
込みホストデータＷに対して信号処理や画像処理などに
より変形が加えられた場合に、透かしデータＸ’がどの
ように検出されるかを検討する。埋め込みホストデータ
Ｗに加えられる変形をノイズＮとして扱い、ノイズＮが
加わった埋め込みホストデータＷを埋め込みホスト信号
Ｗ’と呼ぶ。この埋め込みホスト信号Ｗ’から透かしデ
ータＸ’を抽出する方法を説明する。埋め込みホスト信
号の集合のペア（Ｗ’^＋，Ｗ’⁻）を次のように定義す
る。埋め込みホスト信号の集合Ｗ’^＋，Ｗ’⁻は次のよ
うにそれぞれｎ個の要素をもつ。

【００５７】 Ｗ’^＋＝｛ｗ’^＋ _０，ｗ’^＋ _１，・・・，ｗ’^＋ _ｎ−１｝ Ｗ’⁻＝｛ｗ’⁻ _０，ｗ’⁻ _１，・・・，ｗ’⁻ _ｎ−１｝ ここで埋め込みホスト信号の集合Ｗ’^＋，Ｗ’⁻の要素
である各サブセットｗ’ ^＋ _ｉ、ｗ’⁻ _ｉは、電子透かし
の埋め込み位置に対応して、次のように埋め込みホスト
信号Ｗ’のｍ個のサンプルデータからなる。 ｗ’^＋ _ｉ＝｛ｗ’^＋ _ｉ，０，ｗ’^＋ _ｉ，１，・・・，ｗ’^＋ _{ｉ，ｍ−１}｝ ｗ’⁻ _ｉ＝｛ｗ’⁻ _ｉ，０，ｗ’⁻ _ｉ，１，・・・，ｗ’⁻ _{ｉ，ｍ−１}｝

【００５８】透かしビットｘ^ｋ _ｉを検出するために、次
の判定値ｚ_ｉを計算する。 ｚ_ｉ＝Σ_ｊ＝０ ^ｍ−１（ｗ’^＋ _ｉ，ｊ−ｗ’⁻ _ｉ，ｊ） ＝Σ_ｊ＝０ ^ｍ−１［（ｗ^＋ _ｉ，ｊ＋ｎ^＋ _ｉ，ｊ）−（ｗ⁻ _ｉ，ｊ＋ｎ⁻ _ｉ，ｊ） ］ ＝Σ_ｊ＝０ ^ｍ−１［（ｖ^＋ _ｉ，ｊ−ｖ⁻ _ｉ，ｊ）＋（α^＋ _ｉ，ｊ＋α⁻ _ｉ，ｊ） ・ｘ^ｋ _ｉ＋（ｎ^＋ _ｉ，ｊ−ｎ⁻ _ｉ，ｊ）］ ここでΣ_ｊ＝０ ^ｍ−１（ｖ^＋ _ｉ，ｊ−ｖ⁻ _ｉ，ｊ）はｍ
が十分に大きいとき、一般にガウス分布に従い、０に近
づく。またノイズの項Σ_ｊ＝０ ^ｍ−１（ｎ^＋ _{ｉ， ｊ}−ｎ
⁻ _ｉ，ｊ）についても同様に０に近づく。したがって、
ｚ_ｉはΣ_ｊ＝０ ^{ｍ −１}［（α^＋ _ｉ，ｊ＋α⁻ _ｉ，ｊ）・
ｘ^ｋ _ｉ］の値で近似できる。（α^＋ _ｉ，ｊ＋
α⁻ _ｉ，ｊ）は正であるから、透かしビットｘ^ｋ _ｉが１
ならばｚ_ｉは正であり、透かしビットｘ^ｋ _ｉが−１なら
ばｚ_ｉは負である。したがってｚ_ｉの正負により透かし
ビットｘ^ｋ _ｉの値を判定することができる。

【００５９】埋め込み強度の評価は、ホストデータＶを
透かしデータＸに対するノイズとみなして、埋め込まれ
た透かしデータｘ^ｋに対して検出される透かしデータの
分散を計算することにより行われる。分散が小さいほ
ど、耐性が強いと考えることができる。埋め込みホスト
データの候補のペア（Ｗ^＋ｋ，Ｗ^−ｋ）に対して次式に
より分散を評価して、最適な候補Ｋを選択する。

【００６０】 Ｋ＝ａｒｇｍａｘ_ｋ（Ｐ_ｋ／（２σ_ｋ ^２）） Ｐ_ｋ＝Σ_ｉ＝０ ^ｎ−１｜Σ_ｊ＝０ ^ｍ−１（ｗ^＋ｋ _ｉ，ｊ−ｗ^−ｋ _ｉ，ｊ）｜^２ ／ｎ σ_ｋ ^２＝Σ_ｉ＝０ ^ｎ−１｜Σ_ｊ＝０ ^ｍ−１（ｗ^＋ｋ _ｉ，ｊ−ｗ^−ｋ _ｉ，ｊ）− Ｐ_ｋ ^１／２・ｘ^ｋ _ｉ｜^２／ｎ

【００６１】透かしビットｘ^ｋ _ｉが｛１，−１｝のいず
れであるかを判定するための前述の判定値ｚ_ｉは、埋め
込みホストデータＷにノイズが付加される前の状態で
は、ｚ _ｉ＝Σ_ｊ＝０ ^ｍ−１（ｗ^＋ｋ _ｉ，ｊ−ｗ^−ｋ
_ｉ，ｊ）で与えられることを考慮すると、分散σ
_ｋ ^２は、判定値ｚ_ｉにより検出される透かしビットと実
際に埋め込まれた透かしビットｘ^ｋ _ｉの差をｉ＝０，・
・・，ｎ−１について評価して合計したものであると言
える。一方、Ｐ_ｋは判定値ｚ_ｉのｉ＝０，・・・，ｎ−
１についての自乗和である。したがって、埋め込まれた
透かしデータｘ^ｋと抽出される透かしデータとの間のハ
ミング距離もしくはユークリッド距離が小さく、透かし
ビットを検出するための判定値の絶対値が大きいほど、
Ｐ_ｋ／（２σ_ｋ ^２）の値は大きくなる。言い換えれば、
Ｐ_ｋ／（２σ_ｋ ^２）が最大となる候補を選択すること
は、透かしビットの検出誤差が最小である候補を選択す
ることを意味する。

【００６２】判定値ｚ_ｉについて、ｖ^＋ _ｉ，ｊ＞ｖ^＋
_ｉ，ｊかつｘ^ｋ _ｉ＝１ならばｚ_ｉ＞＞０となり、ｖ^＋
_ｉ，ｊ＜ｖ^＋ _ｉ，ｊかつｘ^ｋ _ｉ＝−１ならばｚ_ｉ＜＜０
となる。したがって前述の評価により最適な透かしデー
タｘ^ｋの候補を選択することは、判定値ｚ_ｉによる透か
しビットｘ^ｋ _ｉの検出性能を向上させるために、ｖ^＋
_{ｉ， ｊ}＞ｖ^＋ _ｉ，ｊならばｘ’_ｉ＝１となり、ｖ^＋
_ｉ，ｊ＜ｖ^＋ _ｉ，ｊならばｘ’_ｉ＝−１となるように、
元の透かしビットｘ_ｉをｘ’_ｉに変更することを意味す
る。これがＧＳ方式のガイディングルールであり、これ
により判定値ｚ_ｉのレスポンスが改善する。

【００６３】復号装置４０の抽出部４２は、ノイズの付
加された埋め込みホスト信号Ｗ’を受け取ると、ＥＣＣ
復号部４４が硬入力の復号器で構成される場合には、判
定値ｚ_ｉを次のように計算し、判定値ｚ_ｉの正負で、透
かしビットｘ’が｛−１，１｝のいずれであるかを判定
し、透かしデータＸ’を得る。また、ＥＣＣ復号部４４
が軟入力の復号器で構成される場合には、判定値ｚ_ｉを
｛−１，１｝に硬判定することなく、そのまま、ＥＣＣ
復号部４４に送る。

【００６４】 ｚ_ｉ＝Σ_ｊ＝０ ^ｍ−１（ｗ’^＋ _ｉ，ｊ−ｗ’⁻ _ｉ，ｊ） ＝Σ_ｊ＝０ ^ｍ−１［（ｗ^＋ _ｉ，ｊ＋ｎ^＋ _ｉ，ｊ）−（ｗ⁻ _ｉ，ｊ＋ｎ⁻ _ｉ，ｊ） ］ ＝Σ_ｊ＝０ ^ｍ−１［（ｖ^＋ _ｉ，ｊ−ｖ⁻ _ｉ，ｊ）＋（α^＋ _ｉ，ｊ＋α⁻ _ｉ，ｊ） ・ｘ’_ｉ＋（ｎ^＋ _ｉ，ｊ−ｎ⁻ _ｉ，ｊ）］

【００６５】抽出された透かしデータＸ’はさらにＥＣ
Ｃ復号部４４により誤り訂正がなされ、デスクランブラ
４６によりスクランブルを解除され、元の透かしデータ
Ｘが得られる。

【００６６】以上述べたように、実施の形態によれば、
ＧＳ方式を用いて、電子透かしを埋め込む画像や音声な
どのメディアデータが与えられると、透かしビット系列
をそのメディアデータに埋め込みやすいビット系列に変
換した上で埋め込むことができる。したがって信号処
理、幾何変換、圧縮、データの改ざんなどに対する電子
透かしの耐性を強化することができ、透かしの検出精度
が大幅に改善する。

【００６７】上記の実施の形態では、図２で示したよう
に、Ｌ種類の透かしデータの候補を生成するために、Ｌ
個のマルチプレクサ２０、スクランブラ２２、ＥＣＣ部
２４、埋め込み部２６、およびＳＮＲ計算部２８が並列
に設けられたが、これらの部材を単一構成にして、Ｌ種
類の透かしデータの候補を逐次的に生成、評価して最適
な候補を選択してもよい。

【００６８】図９は、そのような逐次型の電子透かしの
埋め込み手順を説明するフローチャートである。変数ｉ
を１に初期化する（Ｓ２０）。マルチプレクサ２０は、
暗号化部１２により暗号化された透かしデータＸの先頭
にｉ番目の初期データを挿入して符号系列を生成し（Ｓ
２２）、スクランブラ２２は、その符号系列をスクラン
ブルして、ｉ番目のスクランブルされた透かしデータ
Ｘ’を生成する（Ｓ２４）。スクランブラ２２によって
生成されたｉ番目のスクランブルされた透かしデータ
Ｘ’は、必要に応じてＥＣＣ部２４により誤り訂正のた
めのパリティを付加された後に、埋め込み部２６により
ホストデータＶに埋め込まれる（Ｓ２６）。ＳＮＲ計算
部２８は、ｉ番目の埋め込みホストデータの候補Ｗ^ｉに
対して透かしデータｘ^ｉの耐性、すなわち埋め込み強度
Ｓ_ｉを評価する（Ｓ２８）。セレクタ３０は、埋め込み
強度Ｓ_ｉが最低の評価値を保証する基準値Ｔより大きい
かどうかを判定する（Ｓ３０）。もし埋め込み強度Ｓ_ｉ
が基準値Ｔより大きければ（Ｓ３０のＹ）、変数Ｋに現
在の変数ｉの値を代入し（Ｓ３２）、Ｋ番目の埋め込み
ホストデータの候補を最終的な埋め込みホストデータＷ
として選択する（Ｓ４０）。埋め込み強度Ｓ_ｉが基準値
Ｔ以下の場合（Ｓ３０のＮ）、現在の変数ｉの値がＬに
等しいなら（Ｓ３４のＹ）、これまで調べた埋め込み強
度Ｓ_ｋの値が最大となる添え字ｋを変数Ｋに代入し（Ｓ
３８）、Ｋ番目の埋め込みホストデータの候補を最終的
な埋め込みホストデータＷとして選択する（Ｓ４０）。
現在の変数ｉの値がＬより小さいなら（Ｓ３４のＮ）、
変数ｉを１だけインクリメントして（Ｓ３６）、ステッ
プＳ２２に戻る。

【００６９】この繰り返し処理により、埋め込み強度が
所望の基準値以上である候補が得られた時点で、その候
補を最終的な埋め込みホストデータＷとして選択し、そ
のような候補が生成されなければ、Ｌ個の埋め込みホス
トデータの候補を生成して、その中から埋め込み強度が
最大であるものを最終的な埋め込みホストデータＷとし
て選択することができる。

【００７０】実施の形態２ 図１０は実施の形態２に係る符号化装置１１の構成を示
す。本実施の形態では、電子透かしの埋め込まれたホス
トデータＶが受ける圧縮符号化などの特定の処理をあら
かじめ想定し、透かしの埋め込み時にその特定の処理に
よる影響を考慮して、電子透かしに耐性をもたせる。実
施の形態１と共通する構成については同一符号を付して
説明を省き、実施の形態１とは異なる構成と動作につい
て説明する。

【００７１】変更部１５は、透かしデータＸをスクラン
ブルする際、ホストデータＶが受ける特定の処理による
歪みＤを考慮して耐性の強い透かしデータのビット系列
を選択し、スクランブルされた透かしデータＸ’を出力
する。図１１は変更部１５と埋め込み部１６の機能構成
図である。重みつきＳＮＲ計算部２９は、Ｌ種類のスク
ランブルされた透かしデータＸ’_ｃが埋め込まれたホス
トデータＷの候補について、透かしデータＸの耐性を評
価する際に、特定の処理により想定される歪みＤを考慮
に入れる。具体的には、埋め込まれた透かしデータと検
出される透かしデータとの間の分散により埋め込み強度
を評価する際に、埋め込みホストデータＷに対する特定
の処理による劣化を考慮した以下の重み付け分散を用い
る。

【００７２】 Ｋ＝ａｒｇｍａｘ_ｋ（Ｐ_ｋ／（２σ_ｋ ^２）） Ｐ_ｋ＝Σ_ｉ＝０ ^ｎ−１｜Σ_ｊ＝０ ^ｍ−１（ｗ^＊＋ｋ _ｉ，ｊ−ｗ^＊−ｋ _ｉ，ｊ） ｜^２／ｎ σ_ｋ ^２＝Σ_ｉ＝０ ^ｎ−１｜Σ_ｊ＝０ ^ｍ−１（ｗ^＊＋ｋ _ｉ，ｊ−ｗ^＊−ｋ _ｉ，ｊ ）−Ｐ_ｋ ^１／２・ｘ^ｋ _ｉ｜^２／ｎ ここでｗ^＊＋ｋ _ｉ，ｊ、ｗ^＊−ｋ _ｉ，ｊは特定の処理が
なされた後の埋め込みホストデータＷである。特定の処
理がたとえばＪＰＥＧ圧縮であると分かっている場合、
ｗ^＊＋ｋ _ｉ，ｊ、ｗ^＊−ｋ _ｉ，ｊはＪＰＥＧの量子化テ
ーブルを用いて次式により計算することができる。

【００７３】 ｗ^＊＋ｋ _ｉ，ｊ＝ｒｏｕｎｄ（ｗ^＋ｋ _ｉ，ｊ／ｑ_ｉ，ｊ）・ｑ_ｉ，ｊ ｗ^＊−ｋ _ｉ，ｊ＝ｒｏｕｎｄ（ｗ^−ｋ _ｉ，ｊ／ｑ_ｉ，ｊ）・ｑ_ｉ，ｊ ここでｑ_ｉ，ｊは位置（ｉ，ｊ）におけるＪＰＥＧの量
子化テーブルの値である。ｒｏｕｎｄはＪＰＥＧ圧縮時
に用いられる四捨五入の演算を行う関数である。

【００７４】本実施の形態によれば、透かしの埋め込み
時に、埋め込み後のホストデータに対する特定の処理を
想定して埋め込み強度を評価し、埋め込み強度の高い透
かしデータのビット系列を選択するため、特定の処理に
対する耐性の強い電子透かし埋め込みデータを生成する
ことができる。

【００７５】実施の形態３ 図１２は、実施の形態３に係る符号化装置５０の構成を
示す。この符号化装置５０は、透かしデータＸをホスト
データＶの複数の埋め込み位置の候補に埋め込み、透か
しの耐性が強くなる候補を選択して、最終的な埋め込み
ホストデータＷとして出力する。実施の形態１と共通す
る構成については同一符号を付して説明を省き、実施の
形態１とは異なる構成と動作について説明する。

【００７６】位置検出部５２は、スクランブルされた埋
め込み位置Ｐを生成し、埋め込み部５４は、秘密鍵Ｋを
用いて、ホストデータＶの埋め込み位置Ｐに透かしデー
タＸを埋め込み、埋め込みホストデータＷを出力する。
位置検出部５２と埋め込み部５４は協同して、複数の埋
め込み位置Ｐを生成し、それぞれの埋め込み位置Ｐに透
かしデータＸを埋め込み、複数の埋め込みホストデータ
Ｗの候補を生成し、それらの候補の一つを選択する機能
をもつ。

【００７７】図１３は位置検出部５２と埋め込み部５４
の機能構成図である。ＥＣＣ部２４は透かしデータＸ_ｂ
に誤り訂正のためのパリティを付加した透かしデータＸ
_ｃを生成する。位置情報生成部６０は、ホストデータＶ
についてＬ個の埋め込み位置Ｐの候補を生成する。埋め
込み部２６はＬ個の埋め込み位置Ｐの候補のそれぞれに
透かしデータＸ_ｃを埋め込み、Ｌ種類の埋め込みホスト
データＷの候補を生成する。

【００７８】位置情報生成部６０は、ＧＳ方式によりＬ
個のスクランブルされた埋め込み位置Ｐの候補を生成す
る。初期埋め込み位置Ｐ^＊に対して、Ｌ種類の初期デー
タＣ _０〜Ｃ_Ｌ−１を与えて、実施の形態１に述べた方法
により、初期埋め込み位置Ｐ ^＊をスクランブルする。

【００７９】図１４は、実施の形態３に係る復号装置の
構成を示す。この復号装置は、埋め込みホスト信号Ｗ’
から埋め込まれた透かしデータＸ_ｃを抽出し、この透か
しデータＸ_ｃに対して誤り復号し、誤り訂正がなされた
透かしデータＸ_ｂを得る処理を行う。位置情報生成部６
０は、図１３に示した符号化装置５０における位置情報
生成部６０と同様に、Ｌ個の埋め込み位置Ｐの候補を生
成する。Ｌ個の抽出部４２は、位置情報生成部６０によ
り与えられたＬ個の埋め込み位置Ｐの候補から、埋め込
みホスト信号Ｗ’に埋め込まれたＬ種類の透かしデータ
Ｘ_ｃの候補を抽出する。Ｌ個の埋め込み位置Ｐの候補の
内、一つの候補が正しい埋め込み位置である。整合フィ
ルタ６２は、Ｌ種類の透かしデータＸ_ｃの候補と、想定
される透かしデータＹとの間で相関を計算し、マッチン
グをとる。セレクタ６４が相関の最も高い透かしデータ
Ｘ_ｃの候補を選択することで、正しい埋め込み位置にあ
る透かしデータＸ_ｃが得られる。さらに透かしデータＸ
_ｃは、ＥＣＣ復号部４４により誤り訂正がなされる。

【００８０】想定される透かしデータＹは、ホストデー
タＶに埋め込まれた透かしデータＸがあらかじめわかっ
ている場合に与えられる。たとえば、ホストデータＶの
作成者があらかじめわかっており、その作成者の透かし
データＸがホストデータＶに埋め込まれているかどうか
を確認する場合がある。一般に、本実施の形態は、埋め
込まれている電子透かし情報があらかじめ想定されてい
るが、透かしデータの埋め込み位置が候補としてしか与
えられていない場合に適用することができる。

【００８１】本実施の形態によれば、電子透かしを埋め
込む対象となるメディアデータが与えられると、そのメ
ディアデータに応じて、透かしデータを埋め込み易い位
置を検出して、透かしデータを埋め込むことができ、埋
め込まれる透かしの耐性を強化することができる。

【００８２】実施の形態４ 実施の形態１から３において、透かしデータＸの誤り訂
正のためにＥＣＣが用いられた。復号側で透かしビット
ｘ^ｋ _ｉを検出する際、判定値ｚ_ｉが利用されていた点を
考慮すると、透かしデータの検出には、ビットの値の確
からしさを示す補助情報を復号判定に用いる軟判定復号
が有効であることが理解される。本実施の形態では、そ
のような軟判定復号法としてターボ符号を用い、符号化
側のＥＣＣ部２４、復号側のＥＣＣ復号部４４の代わり
に、それぞれ図１５のターボ符号化部７０、図１６のタ
ーボ復号部９０を用いる。

【００８３】図１５を参照してターボ符号化部７０の構
成と動作を説明する。符号化の対象として入力されるユ
ーザビット列ＵＢは、第１符号化器７２に入力され、パ
リティビット列Ｐ_０が生成される。ユーザビット列ＵＢ
はインターリーバ７４により順序が並べ替えられて、第
２符号化器７６に入力され、パリティビット列Ｐ_１が生
成される。２つのパリティビット列Ｐ_０、Ｐ_１はマルチ
プレクサ・パンクチャラ７８により、間引き（punctur
e）されながら多重化され、さらにユーザビット列ＵＢ
と多重化されて符号化ビットＣＢとして出力される。な
お、パンクチャの処理は、埋め込みビット数を増加させ
たいときに用いられるオプショナルな処理であり、必要
でない場合は省略してもよい。

【００８４】図１６を参照してターボ復号部９０の構成
と動作を説明する。図１５の第１符号化器７２に対応す
る第１軟復号器９２は、受信したチャネル出力ＣＯを復
号し、各情報シンボルの復号結果とそれに対する信頼度
の情報を与える外部情報（Extrinsic Information）を
出力する。ここで、受信したホストデータから判定値と
して抽出される軟値ｚ_ｉがチャネル出力ＣＯとして扱わ
れる。図１５の第２符号化器７６に対応する第２軟復号
器９８は、第１軟復号器９２からインターリーバ９４を
介して得た外部情報を事前確率として用いて、インター
リーバ９６により順序を並べ替えられたチャネル出力Ｃ
Ｏの復号処理を行い、復号結果に対する外部情報をデイ
ンターリーバ１００を介して第１軟復号器９２に与え
る。第１軟復号器９２は第２軟復号器９８からの外部情
報を事前確率として用いて、チャネル出力ＣＯの復号処
理を行う。この一連の動作を繰り返し行うことで、ター
ボ復号部９０は最終判定ＦＤを出力する。インターリー
バ９４、９６による並べ替えは、図１５のインターリー
バ７４の並べ替えと同じである。またデインターリーバ
１００はインターリーバ９４、９６の並べ替えを元に戻
す処理を行う。

【００８５】ターボ復号部９０では、第１符号化器７２
と第２符号化器７６が、互いに他方から提供される事前
情報を利用し合って、ＭＡＰ（Maximum A posteriori P
robability）復号による復号結果を逐次的に改善するこ
とができる。これにより透かしビットを検出する際のビ
ット誤り率（ＢＥＲ）をさらに低減することができる。

【００８６】以上、本発明を実施の形態をもとに説明し
た。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成
要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例
が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあ
ることは当業者に理解されるところである。

【００８７】そのような変形例として、実施の形態２に
おける特定の処理を想定して埋め込み強度を評価する方
法は、実施の形態３における埋め込み強度の評価の際に
も適用することができる。

【００８８】複数の透かしデータの候補または埋め込み
位置の候補を生成するために、多様性に富んだ候補の生
成が可能なＧＳ方式を用いたが、他のスクランブル方式
を適用してもよく、また何らかの方法でランダムに候補
のデータを生成してもよい。また実施の形態では、逆ス
クランブルにより、生成された透かしデータの候補から
元の透かしデータを再現したが、生成された透かしデー
タの候補と元の透かしデータとを対応づけたテーブルを
備え、このテーブルを参照して元の透かしデータを求め
てもよい。

【００８９】またスクランブルの際に初期データとして
使用した識別データは、透かしデータの先頭に挿入され
て復号側に提供されていたが、この識別データを透かし
には埋め込まずに、符号化側で秘密鍵として保持、管理
してもよい。その場合、復号側はこの秘密鍵を取得した
上で、透かしデータのスクランブルを解除する。また実
施の形態３では、復号側でこの識別データを秘密鍵とし
て入手する場合は、埋め込み位置が秘密鍵から特定され
るため、整合フィルタ６２による埋め込み位置の検出作
業が不要となり、したがってあらかじめ想定される透か
しビットを用意しておく必要もなくなる。

【００９０】また実施の形態４ではターボ符号を説明し
たが、軟判定の可能な誤り訂正符号であれば他の符号化
方法を用いてもよい。

【００９１】なお、実施の形態１の変形として、逐次型
の候補の生成、評価のための構成と動作を説明したが、
同様の逐次型の構成と動作が、実施の形態２および３に
も適用できることはいうまでもない。

【００９２】実施の形態３では、埋め込み位置の候補を
スクランブル方式により生成したが、埋め込み位置の候
補を次に述べるテーブルマッチングによりランダムに生
成してもよい。このために、電子透かしの埋め込み側と
抽出側は、埋め込み位置の候補を識別するための識別デ
ータと埋め込む位置とを対応づけたテーブルを備える。
このテーブルは、透かしデータの第１ビットについて、
たとえば、「識別番号０の場合は（１，２９）の位置、
識別番号１の場合は（９８３，２５１）の位置、・・
・、識別番号１５の場合は（５４２，３７）の位置に埋
め込む」といった識別番号と埋め込み座標との対応関係
を格納する。第２番目から第ｎ番目のビットについても
それぞれ埋め込み位置が異なる対応関係が格納される。
埋め込み位置は何らかの方法でランダムに生成される。
埋め込み側では、このテーブルを参照して、埋め込み位
置の候補の識別データに対応づけて埋め込み位置の候補
を生成し、透かしデータをその候補の位置に埋め込む。
抽出側では、埋め込み位置の候補の識別データにもとづ
いてこのテーブルを参照することにより、埋め込み位置
を特定し、透かしデータをその位置から抽出する。この
方法によれば、埋め込み位置のランダム性が十分に保証
され、頑強な埋め込みを実現することができる。また抽
出側では、埋め込み位置の候補の識別データ以外にこの
テーブルをもっていなければ、埋め込み位置を知ること
ができないため、セキュリティを高めることができる。

【発明の効果】本発明によれば、電子透かしの耐性が向
上し、透かしの検出精度が改善する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１に係る符号化装置の構成図であ
る。

【図２】 図１の変更部と埋め込み部の機能構成図であ
る。

【図３】 実施の形態１に係る復号装置の構成図であ
る。

【図４】 元の透かしデータとＬ種類のスクランブルさ
れた透かしデータとの関係を説明する図である。

【図５】 符号化時の畳み込み演算を説明する図であ
る。

【図６】 復号時の畳み込み演算を説明する図である。

【図７】 図７（ａ）、（ｂ）は、スクランブルされた
透かしデータの埋め込み方法を説明する図である。

【図８】 符号化装置による電子透かしの埋め込み手順
を説明するフローチャートである。

【図９】 符号化装置による別の電子透かしの埋め込み
手順を説明するフローチャートである。

【図１０】 実施の形態２に係る符号化装置の構成図で
ある。

【図１１】 図１０の変更部と埋め込み部の機能構成図
である。

【図１２】 実施の形態３に係る符号化装置の構成図で
ある。

【図１３】 図１２の位置検出部と埋め込み部の機能構
成図である。

【図１４】 実施の形態３に係る復号装置の構成図であ
る。

【図１５】 実施の形態４に係る符号化装置のターボ符
号化部の構成図である。

【図１６】 実施の形態４に係る符号化装置のターボ復
号部の構成図である。

【符号の説明】

１０ 符号化装置、 １２ 暗号化部、 １４ 変更
部、 １６ 埋め込み部、 ２０ マルチプレクサ、
２２ スクランブラ、 ２４ ＥＣＣ部、 ２６埋め込
み部、 ２８ ＳＮＲ計算部、 ２９ 重みつきＳＮＲ
計算部、 ３０セレクタ、 ４０ 復号装置、 ４２
抽出部、 ４４ ＥＣＣ復号部、 ４６ デスクランブ
ラ、 ５０ 符号化装置、 ５２ 位置検出部、 ５４
埋め込み部、 ６０ 位置情報生成部、 ６２ 整合
フィルタ、 ６４ セレクタ、７０ ターボ符号化部、
９０ ターボ復号部。

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホストデータに埋め込まれるべき電子透
   かしデータをスクランブルして複数の透かしデータの候
   補を生成し、それらの透かしデータの候補がそれぞれ前
   記ホストデータに埋め込まれた場合における当該電子透
   かしの耐性を評価し、その評価が良好である前記透かし
   データの埋め込みホストデータを取得することを特徴と
   する電子透かし埋め込み方法。
2. 【請求項２】 電子透かしデータが埋め込まれるホスト
   データの埋め込み位置の候補を複数生成し、それらの埋
   め込み位置の候補のそれぞれに前記透かしデータが埋め
   込まれた場合における当該電子透かしの耐性を評価し、
   その評価が良好である前記埋め込み位置に前記透かしデ
   ータが埋め込まれた前記ホストデータを取得することを
   特徴とする電子透かし埋め込み方法。
3. 【請求項３】 ホストデータに埋め込まれるべき電子透
   かしデータをスクランブルして複数の透かしデータの候
   補を生成するスクランブル部と、 前記複数の透かしデータの候補をそれぞれ前記ホストデ
   ータに埋め込み、複数の埋め込みホストデータの候補を
   生成する埋め込み部と、 前記複数の埋め込みホストデータの候補の各々につい
   て、当該電子透かしの耐性を評価する評価部と、 前記耐性の評価値に基づいて前記複数の埋め込みホスト
   データの候補の一つを選択して出力する選択部とを含む
   ことを特徴とする符号化装置。
4. 【請求項４】 電子透かしデータが埋め込まれるホスト
   データの埋め込み位置の候補を複数生成する位置情報生
   成部と、 前記ホストデータの前記複数の埋め込み位置の候補のそ
   れぞれに前記透かしデータを埋め込み、複数の埋め込み
   ホストデータの候補を生成する埋め込み部と、 前記複数の埋め込みホストデータの候補の各々につい
   て、当該電子透かしの耐性を評価する評価部と、 前記耐性の評価値に基づいて前記複数の埋め込みホスト
   データの候補の一つを選択して出力する選択部とを含む
   ことを特徴とする符号化装置。
5. 【請求項５】 前記評価部は、前記耐性を、前記ホスト
   データを前記透かしデータに対するノイズと見なした場
   合に計算されるＳＮ比により評価することを特徴とする
   請求項３または４に記載の符号化装置。
6. 【請求項６】 前記評価部は、実際に埋め込まれた前記
   透かしデータと硬判定に基づいて抽出される透かしデー
   タとを比較することにより、前記耐性を評価することを
   特徴とする請求項３または４に記載の符号化装置。
7. 【請求項７】 前記評価部は、前記埋め込みホストデー
   タに対して有用性のある操作を施した上で、前記耐性を
   評価することを特徴とする請求項３から６のいずれかに
   記載の符号化装置。
8. 【請求項８】 前記評価部は、前記埋め込みホストデー
   タを圧縮符号化する際の量子化誤差を考慮して前記耐性
   を評価することを特徴とする請求項３から６のいずれか
   に記載の符号化装置。
9. 【請求項９】 前記スクランブル部は、スクランブルに
   より生成される前記透かしデータの候補のデータの一部
   に、スクランブルを解除するために必要な識別データを
   含めることを特徴とする請求項３に記載の符号化装置。
10. 【請求項１０】 前記スクランブル部によるスクランブ
    ルの後、スクランブルを解除するために必要な識別デー
    タが秘密鍵として保持されることを特徴とする請求項３
    に記載の符号化装置。
11. 【請求項１１】 前記スクランブル部は、前記識別デー
    タに基づく演算により、前記電子透かしデータをスクラ
    ンブルすることを特徴とする請求項９または１０に記載
    の符号化装置。
12. 【請求項１２】 前記識別データは前記透かしデータの
    候補を識別する情報であり、前記スクランブル部は、前
    記識別データを用いて前記電子透かしデータに畳み込み
    演算を施すことにより、前記電子透かしデータをスクラ
    ンブルすることを特徴とする請求項９または１０に記載
    の符号化装置。
13. 【請求項１３】 前記位置情報生成部は、前記埋め込み
    位置の候補を識別するための識別データとランダムな埋
    め込み位置とを対応づけたテーブルを参照することによ
    り、前記複数の埋め込み位置の候補を生成することを特
    徴とする請求項４に記載の符号化装置。
14. 【請求項１４】 前記位置情報生成部による埋め込み位
    置の候補の生成後、前記識別データが秘密鍵として保持
    されることを特徴とする請求項１３に記載の符号化装
    置。
15. 【請求項１５】 電子透かしの埋め込まれたホストデー
    タからスクランブルされた透かしデータを抽出する抽出
    部と、 前記スクランブルされた透かしデータの識別データをも
    とに、前記透かしデータに畳み込み演算を施すことによ
    り、前記透かしデータのスクランブルを解除するデスク
    ランブル部とを含むことを特徴とする復号装置。
16. 【請求項１６】 前記デスクランブル部は、前記識別デ
    ータを前記スクランブルされた透かしデータの一部から
    取得することを特徴とする請求項１５に記載の復号装
    置。
17. 【請求項１７】 前記デスクランブル部は、前記識別デ
    ータを秘密鍵として取得することを特徴とする請求項１
    ５に記載の復号装置。
18. 【請求項１８】 電子透かしが埋め込まれたホストデー
    タの埋め込み位置の候補を複数生成する位置情報生成部
    と、 前記複数の埋め込み位置の候補のそれぞれを用いて前記
    ホストデータに埋め込まれた透かしデータの候補を複数
    抽出する抽出部と、 前記抽出された複数の透かしデータの候補を想定される
    透かしデータとの間で照合する照合部と、 前記照合部による照合結果に基づいて前記複数の透かし
    データの候補の一つを選択して出力する選択部とを含む
    ことを特徴とする復号装置。
19. 【請求項１９】 前記位置情報生成部は、前記埋め込み
    位置の候補を識別するための識別データとランダムな埋
    め込み位置とを対応づけたテーブルを参照することによ
    り、前記複数の埋め込み位置の候補を生成することを特
    徴とする請求項１８に記載の復号装置。
20. 【請求項２０】 電子透かしが埋め込まれたホストデー
    タの埋め込み位置を識別するための識別データを秘密鍵
    として取得し、前記秘密鍵に基づいて、前記埋め込み位
    置の候補を識別するための識別データとランダムな埋め
    込み位置とを対応づけたテーブルを参照することによ
    り、前記埋め込み位置を特定する位置情報生成部と、 前記特定された埋め込み位置を用いて前記ホストデータ
    に埋め込まれた透かしデータを抽出する抽出部とを含む
    ことを特徴とする復号装置。
21. 【請求項２１】 電子透かしデータが埋め込まれたホス
    トデータの構造であって、 前記ホストデータに埋め込まれるべき電子透かしデータ
    が所定のスクランブル方式によりスクランブルされた形
    態で前記ホストデータに埋め込まれており、そのスクラ
    ンブルされた透かしデータの一部にスクランブルを解除
    するために必要な当該透かしデータの識別データが含ま
    れることを特徴とするコンピュータにて読み取りおよび
    利用が可能なデータ構造。
22. 【請求項２２】 ホストデータに埋め込まれるべき電子
    透かしデータをスクランブルして複数の透かしデータの
    候補を生成する工程と、 前記複数の透かしデータの候補をそれぞれ前記ホストデ
    ータに埋め込み、複数の埋め込みホストデータの候補を
    生成する工程と、 前記複数の埋め込みホストデータの候補の各々につい
    て、当該電子透かしの耐性を評価する工程と、 前記耐性の評価値に基づいて前記複数の埋め込みホスト
    データの候補の一つを選択する工程とをコンピュータに
    実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
23. 【請求項２３】 電子透かしデータが埋め込まれるホス
    トデータの埋め込み位置の候補を複数生成する工程と、 前記ホストデータの前記複数の埋め込み位置の候補のそ
    れぞれに前記透かしデータを埋め込み、複数の埋め込み
    ホストデータの候補を生成する工程と、 前記複数の埋め込みホストデータの候補の各々につい
    て、当該電子透かしの耐性を評価する工程と、 前記耐性の評価値に基づいて前記複数の埋め込みホスト
    データの候補の一つを選択する工程とをコンピュータに
    実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。