專利名稱：水印信息嵌入裝置及方法、水印信息檢測裝置及方法和含水印文書的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是一種有關(guān)于給文書(document)圖像附加水印信息的水印信息嵌入裝置以及嵌入方法、以及從利用此水印信息嵌入裝置和水印信息嵌入方法附加水印信息的文書中檢測出水印信息的水印信息檢測裝置以及檢測方法。
背景技術(shù)：
以不容易被肉眼察覺的方式將防止圖像或文書數(shù)據(jù)被復制、偽造用的信息或者機密信息嵌入的“電子水印”以數(shù)據(jù)的保存或交接全部是在電子媒體上進行作為前提，并且通過水印嵌入的信息不會劣化或消失，因此可以可靠地進行信息檢測。同樣，對于在紙媒體上印刷的文書，為了不使文書被不正當?shù)馗拇刍驈椭?，以文字以外的在視覺上不刺眼的形式將不容易被改篡的秘密信息嵌入印刷的文書中的方法變得有必要。
向來，這種技術(shù)中有將信息數(shù)據(jù)化，以基準點標記和位置判別標記之間的距離(點數(shù))來表示信息的方法(參照例如專利文獻1日本特開平09-179494號公報)。
但是，在上述已有的技術(shù)中，檢測時需要對利用掃描儀等輸入設備讀取的輸入圖像進行以1個像素為單位的精密的檢測處理，所以當紙面有污點或者印刷時或讀取時有干擾噪聲等情況下，會對信息檢測帶來很大的影響。
這樣，在上述已有的技術(shù)中，對利用掃描儀等輸入設備將印刷的文書再次輸入到計算機中，對埋入的秘密信息進行檢測處理的情況下，由于文書印刷時的污點或者輸入時發(fā)生的旋轉(zhuǎn)等圖像變形，使得輸入圖像中存在有許多干擾噪聲成分，因此存在難于正確取出秘密信息的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問題采用了以下所述的構(gòu)成。
<構(gòu)成1>
本發(fā)明是具備以下所述特征的水印信息嵌入裝置生成文書圖像的文書圖像生成部、用點圖案表示水印信息，同時生成將該水印信息的記錄區(qū)域的輪廓部用表示特定值的點圖案表示的水印圖像的水印圖像生成部、以及將文書圖像和水印圖像重疊生成含水印的文書圖像的含水印文書圖像合成部。
<構(gòu)成2>
本發(fā)明是具備以下所述特征的水印信息嵌入裝置生成文書圖像的文書圖像生成部、生成PN代碼的PN代碼生成部、對于規(guī)定的水印信息，利用PN代碼生成部生成的PN代碼進行擴散，生成水印圖像的水印圖像生成部、以及將文書圖像和水印圖像重疊生成含水印的文書圖像的含水印文書圖像合成部。
<構(gòu)成3>
本發(fā)明是構(gòu)成2中所述的水印信息嵌入裝置，其特征在于，具備生成多種PN代碼的PN代碼生成部、以及對規(guī)定的水印信息，以行單位或者列單位使用多種PN代碼進行擴散的水印圖像生成部。
<構(gòu)成4>
又，本發(fā)明的構(gòu)成2和構(gòu)成3中所述的水印信息嵌入裝置，其特征在于，具備生成表示在行方向和列方向不同種類的PN代碼的二維PN代碼的PN代碼生成部。
<構(gòu)成5>
又，本發(fā)明是具備以下所述特征的水印信息嵌入裝置，即具備生成多頁文書圖像的文書圖像生成部、生成表示在行方向、列方向、以及頁方向不同種類的PN代碼的三維PN代碼的PN代碼生成部、對于規(guī)定的水印信息，利用PN代碼生成部生成的行方向和列方向的PN代碼構(gòu)成的二維PN代碼，使水印信息擴散，生成1頁的水印圖像，同時利用頁方向的PN代碼生成多頁水印圖像的水印圖像生成部、以及將多頁文書圖像和對應于這些頁的水印圖像重疊生成含水印的文書圖像的含水印文書圖像合成部。
<構(gòu)成6>
又，本發(fā)明是構(gòu)成2～5中記載的任一項水印信息嵌入裝置，其特征在于，水印圖像的多種點圖案配置于一面，其中至少有一種點圖案表示特定的水印信息。
<構(gòu)成7>
又，本發(fā)明是從以將多種點圖案配置于一面的水印圖像的形式記錄水印信息的文書中抽出水印信息的水印信息檢測裝置，其特征在于，具有在從水印圖像中檢測表示特定值的輪廓部的情況下，根據(jù)輪廓部判定水印信息的記錄區(qū)域的水印信息檢測部。
<構(gòu)成8>
又，本發(fā)明是從水印信息用PN代碼擴散，作為水印圖像記錄的文書中提取水印信息的水印信息檢測裝置，其特征在于，具備從文書中提取水印圖像，同時通過對于水印圖像取PN代碼的相關(guān)來確定水印信息的記錄區(qū)域的水印檢測部。
<構(gòu)成9>
又，本發(fā)明是構(gòu)成8中記載的水印信息檢測裝置，其特征在于，具備根據(jù)PN代碼的相關(guān)值的峰值，判定水印信息是否能正常檢測，不能夠正常檢測的情況下則進行規(guī)定的修正的水印檢測部。
<構(gòu)成10>
又，本發(fā)明是構(gòu)成8或9記載的水印信息檢測裝置，其特征在于，具備用不同的PF代碼取相關(guān)，在檢測出與各個PN代碼對應的相關(guān)值的峰值的情況下，對應于峰值提取以行或者列為單位的地址的水印檢測部。
<構(gòu)成11>
又，本發(fā)明是構(gòu)成8～10中任一項記載的水印信息檢測裝置，其特征在于，具備利用表示在行方向和列方向上不同種類的PN代碼的二維PN代碼取相關(guān)，確定水印信息的記錄區(qū)域的水印檢測部。
<構(gòu)成12>
又，本發(fā)明是構(gòu)成8或9記載的水印信息檢測裝置，其特征在于，具備文書由多頁構(gòu)成，并且取與表示在行方向、列方向和頁方向上不同種類的PN代碼的三維PN代碼的相關(guān)，確定水印信息的記錄區(qū)域的水印檢測部。
<構(gòu)成13>
又，本發(fā)明是構(gòu)成8～12中任一項記載的水印信息檢測裝置，其特征在于，水印圖像的多種點圖案配置于一面，其中至少1種點圖案表示特定的水印信息。
<構(gòu)成14>
本發(fā)明是具備以下特征的水印信息嵌入方法，即利用水印信息嵌入裝置，將水印信息用點圖案表示，同時生成用表示特定的值的點圖案來表示水印信息的記錄區(qū)域的輪廓部的水印圖像，并且將水印圖像和規(guī)定的文書圖像重疊生成含水印的文書圖像。
<構(gòu)成15>
本發(fā)明是具備以下特征的水印信息嵌入方法，即利用水印信息嵌入裝置，對規(guī)定的水印信息用PN代碼進行擴散生成水印圖像，將水印圖像和規(guī)定的文書圖像合成，作為含水印的文書輸出。
<構(gòu)成16>
又，本發(fā)明是構(gòu)成15記載的水印信息嵌入方法，其特征在于，水印圖像的多種點圖案被配置于一面，其中至少1種點圖案表示特定的水印信息。
<構(gòu)成17>
又，本發(fā)明的水印信息檢測方法，是利用水印信息檢測裝置，從將水印信息作為多種點圖案被配置在一面上的水印圖像記錄的文書中提取水印信息的水印信息檢測方法，其特征在于，在從水印圖像中檢測出表示特定值的輪廓部的情況下，根據(jù)輪廓部確定水印信息的記錄區(qū)域。
<構(gòu)成18>
本發(fā)明的水印信息檢測方法，是利用水印信息檢測裝置，從水印信息用PN代碼擴散，作為水印圖像記錄的文書中提取水印信息的水印信息檢測方法，其特征在于，從文書中提取水印圖像，同時對水印圖像取PN代碼的相關(guān)，以此確定水印信息的記錄區(qū)域。
<構(gòu)成19>
又，本發(fā)明是構(gòu)成18記載的水印信息檢測方法，其特征在于，水印圖像的多種點圖案被配置于一面，其中至少有1種點圖案表示特定的水印信息。
<構(gòu)成20>
本發(fā)明的含水印文書，其特征在于，對規(guī)定的水印信息用PN代碼進行擴散，生成水印圖像，將水印圖像和規(guī)定的文書圖像合成生成。


圖1是本發(fā)明的水印信息嵌入裝置和水印信息檢測裝置的實施例1的構(gòu)成圖；圖2是水印圖像生成部的動作流程圖；圖3是表示水印信號的1個例子的說明圖；圖4是從arctan(1/3)方向看圖3(1)的像素值變化的截面圖；圖5是其他水印信號的說明圖；圖6是在將單位(unit)排列的狀態(tài)下的說明圖；圖7是將代碼字的1個符號嵌入水印圖像中的方法的說明圖；圖8是將水印信息嵌入到水印圖像中的方法的流程圖；圖9是水印信息的嵌入處理的說明圖；圖10是在水印信息區(qū)域的周圍設置的輪廓部的單位圖案說明圖；圖11是表示含水印文書的1個例子的說明圖；圖12是將圖11的1部分擴大表示的說明圖；圖13是水印檢測部的處理流程圖；圖14是設定輸入圖像和單位圖案的區(qū)隔位置后的輸入圖像的1個例子的說明圖；圖15是輸入圖像中的，對應于單位A的區(qū)域的1個例子的說明圖；圖16是從與波的傳播方向平行的方向看圖15的截面圖；圖17是符號單位的判定方法的說明圖；圖18是信息復原的1個例子的說明圖；圖19是數(shù)據(jù)代碼的復原方法的流程圖；圖20是數(shù)據(jù)代碼的復原方法的說明圖；圖21是比特確信度運算的說明圖；圖22是實施例2的說明圖；圖23是移位寄存器代碼發(fā)生器的構(gòu)成圖；圖24是4次的最長代碼系列發(fā)生器的構(gòu)成圖；圖25是最長代碼系列的自相關(guān)函數(shù)的說明圖；圖26是水印圖像生成的說明圖；
圖27是水印檢測部的動作說明圖；圖28是實施例3的動作說明圖(其1)；圖29是實施例3的動作說明圖(其2)；圖30是二維PN代碼的說明圖；圖31是實施例4中的二維PN代碼的檢測處理說明圖；圖32是二維PN代碼的配置例的說明圖；圖33是三維PN代碼的說明圖。
具體實施例方式
下面用具體例詳細說明本發(fā)明的實施形態(tài)。
實施例1實施例1是為了解決上述問題，在水印信息的區(qū)域的輪廓部中配置特定值的信號圖案的例子。例如，實施例1在水印信息的圖像區(qū)域的周圍配置了表示1的信號圖案。
<構(gòu)成>
圖1是本發(fā)明的水印信息嵌入裝置和水印信息檢測裝置的實施例1的構(gòu)成圖。
圖中的裝置是由水印信息嵌入裝置100和水印信息檢測裝置300構(gòu)成的。含水印文書200被水印信息嵌入裝置100輸出，而且是作為水印信息檢測裝置300的檢測對象的含水印文書。
水印信息嵌入裝置100由計算機構(gòu)成，根據(jù)文書數(shù)據(jù)和鑲嵌在文書當中的水印信息生成文書圖像，在紙媒體上進行印刷的裝置。水印信息嵌入裝置100具備文書圖像生成部101、水印圖像生成部102、含水印文書圖像合成部103和輸出裝置104。并且文書數(shù)據(jù)105是由文書生成工具等生成的數(shù)據(jù)。水印信息106是以文字以外的形式鑲嵌在紙媒體中的信息(文字列、圖像或者聲音數(shù)據(jù)等)。并且形成這樣的結(jié)構(gòu)，即這些文書數(shù)據(jù)105和水印信息106被保存在硬盤裝置或者半導體存儲器等存儲裝置里，或者能夠通過網(wǎng)絡接口從外部讀入。
文書圖像生成部101是生成將文書數(shù)據(jù)105印刷到紙面上的狀態(tài)的圖像的功能部。具體地說，文書圖像中的白色像素區(qū)域是什么也沒有印刷的部分，黑色像素區(qū)域是涂布黑色涂料的部分。以下以本發(fā)明的實施形態(tài)中在白色紙面上用黑色墨水(單色)進行印刷為前提進行說明。但是本發(fā)明并不局限于此，在進行彩色(多色)印刷的情況下同樣也可適用于本發(fā)明。
水印圖像生成部102是將水印信息106數(shù)據(jù)化后變換得到的數(shù)值N元編碼(N為2或2以上)，再將代碼字的各符號分配到提前準備好的信號中去的功能部。信號是通過在任意大小的矩形區(qū)域中排列點的方法表現(xiàn)具有任意方向和波長的波，對波的方向和波長分配符號的信號。水印圖像是把這些信號根據(jù)某種規(guī)則配置到圖像上的圖像。即水印圖像生成部102有著生成將水印信息106表現(xiàn)成點圖案的水印圖像功能。有關(guān)該水印圖像生成處理的詳細情況將在后面記述。
含水印文書圖像合成部103為將文書圖像和水印圖像重疊，生成含水印文書圖像的功能部。并且，含水印文書圖像合成部103具有將相當于水印圖像中水印信息106的區(qū)域的輪廓部作為表示特定值的點圖案生成含水印文書圖像的功能。
輸出裝置104是印刷輸出含水印文書圖像的打印機等輸出裝置。所以，文書圖像生成部101、水印圖像生成部102和含水印文書圖像合成部103也可以作為打印機驅(qū)動器中的1個功能表現(xiàn)出來，或者也可以由分別獨立的軟件實現(xiàn)。
含水印文書200是在原文書數(shù)據(jù)105中嵌入了水印信息106的印刷品。即對應于水印圖像的點圖案被作為底紋圖案配置，并且印刷有文書圖像的文書。
水印信息檢測裝置300是讀取印刷在含水印文書200中的圖像，將嵌入的水印信息復原的裝置。具備輸入裝置301和水印檢測部302。
輸入裝置301是掃描儀等輸入裝置，將含水印文書200上的圖像作為多值輝度的灰色圖像讀取的裝置。而水印檢測部302是對于輸入圖像進行濾波器處理，檢測出嵌入的信號，從檢測出的信號復原符號，將嵌入的水印信息取出的功能部。又，水印檢測部302具有在檢測出的信號中連續(xù)存在表示特定值的區(qū)域的情況下，將其判定為是對應水印信息的區(qū)域的輪廓部，將此輪廓部所決定的區(qū)域確定為水印信息的記錄區(qū)域確定的功能。
<動作>
下面對上述水印信息嵌入裝置100和水印信息檢測裝置300的動作進行說明。首先對于水印信息嵌入裝置100的動作進行說明。
(文書圖像生成部101)文書數(shù)據(jù)105是含有字體(font)信息和配置信息的數(shù)據(jù)，用文字處理機軟件等作成。文書圖像生成部101以該文書數(shù)據(jù)105為基礎，在文書被印刷在紙張上的狀態(tài)下生成每1頁的圖像。該文書圖像是黑白2值圖像，圖像上的白色像素(值為1的像素)為背景，黑色像素(值為0的像素)為文字區(qū)域(墨水涂布區(qū)域)。
(水印圖像生成部102)水印信息106為文字、聲音、圖像等各種數(shù)據(jù)，在水印圖像生成部102中，從這些信息中生成作為文書圖像背景重疊的水印圖像。
圖2是水印圖像生成部102的處理流程圖首先，將水印信息106變換為N元代碼(步驟S101)。N為任意數(shù)，在此例中為了使說明簡化，設N＝2。所以，在步驟S101中生成的代碼是2元代碼，用0和1的比特列表示。在該步驟S101中，可以將數(shù)據(jù)直接編碼，也可以將數(shù)據(jù)編碼為加密數(shù)據(jù)。
接著，對代碼字的各符號分配水印信號(步驟S102)。水印信號是利用點(黑色像素)的排列表現(xiàn)具有任意波長和方向的波的信號。關(guān)于該水印信號的詳細情況會在后面加以記述。
然后，將對應于編碼的數(shù)據(jù)的比特列的信號單位(unit)配置于水印圖像上(步驟S103)。
下面對在上述步驟S102中對代碼字的各符號分配的水印信號進行說明。
圖3是水印信號的1個例子的說明圖。
水印信號的寬度和高度分別記為Sw和Sh。Sw和Sh可以取不同的值，但是在本例中為了說明簡單，設Sw＝Sh。長度的單位是像素數(shù)，圖3的例子中，設Sw＝Sh＝12。這些信號印刷到紙面上的大小取決于水印圖像的分辨率。例如，水印圖像為600dpi(dotperinch分辨率的單位，即1英寸中的點數(shù))的圖像時，圖3的水印信號的寬度和高度在含水印文書中是12/600＝0.02(英寸)。
以下將寬度和高度為Sw和Sh的矩形作為1個信號的單位，叫做“信號單位(unit)”。圖3(1)中，點和點之間的距離在相對于水平軸arctan(3)(arctan為tan的反函數(shù))方向上密集，波的傳播方向為arctan(-1/3)。在下面將這個信號單位稱作單位A。圖3(2)中，點和點之間的距離在相對于水平軸arctan(-3)方向上密集，波的傳播方向為arctan(1/3)。在下面將這個信號單位稱作單位B。
圖4為從arctan(1/3)的方向看圖3(1)中的像素值變化的截面圖。
圖4中，排列著點的部分為波的最小值的波腹(振幅最大的點)，沒有點排列的部分是波的最大值的波腹。而且，在1單位中分別存在著兩個點密集排列的區(qū)域，因此在這個例子中每1單位的頻率是2。波的傳播方向和點密集排列的方向垂直，因此單位A的波對于水平方向成arctan(-1/3)，單位B的波對于水平方向成arctan(1/3)。并且，在arctan(a)的方向和arctan(b)的方向垂直的時候，a×b＝-1。
本例中，對由單位A表現(xiàn)的水印信號分配符號0，對由單位B表現(xiàn)的水印信號分配符號1。并且將這些稱作符號單位。
水印信號當中，除了圖3(1)、(2)中所示外，又可以考慮例如下面所述的點排列。
圖5是其他水印信號的說明圖。
圖5中的(3)，點和點之間的距離在相對于水平軸arctan(1/3)方向上密集，波的傳播方向為arctan(-3)。在下面將這個信號單位稱作單位C。
圖5(4)中，點和點之間的距離在相對于水平軸arctan(-1/3)方向上密集，波的傳播方向為arctan(3)。在下面將這個信號單位稱作單位D。圖5(5)中，點和點之間的距離在相對于水平軸arctan(1)方向上密集，波的傳播方向為arctan(-1)。還有，也可以認為，圖5(5)中，點和點之間的距離在相對于水平軸arctan(-1)方向上密集，波的傳播方向為arctan(1)。在下面將這個信號單位稱作單位E。
這樣一來，在開始的分配組合外，分配符號0和符號的單位的組合的圖案可以認為有多個，因此也可以將把哪個水印信號分配到哪個符號作為機密，使得其他人(不正當?shù)娜?不能夠輕易解讀嵌入的信號。
而且，在圖2的步驟S102中，在將水印信息用4元代碼編碼的情況下，也可以例如對單位A分配代碼字的符號0，對單位B分配代碼字的符號1，對單位C分配代碼字的符號2，對單位D分配代碼字的符號3。
圖3和圖5所示的水印信號的一個例子中，使1單位中的點數(shù)完全相等，因此通過將這些單位無間隔地排列起來，水印圖像的表觀濃淡顯得均勻。所以，在印刷的紙面上看上去像是具有單一濃度的灰色圖像作為背景被埋入。
為了做出這樣的效果，例如，在將單位E定義為背景單位(沒有分配符號的信號單位)，將其無間隔地排列，作為水印圖像的背景，然后將符號單位(單位A，單位B)嵌入水印圖像的情況下，將符號單位(單位A，單位B)與要嵌入的位置的背景單位(單位E)替換。
圖6是將單位加以排列的狀態(tài)的說明圖。
圖6的(1)是，在將單位E定義為背景單位，將其無間隔地排列作為水印圖像的背景的情況的說明圖。圖6的(2)是在圖6(1)的背景圖像中嵌入單位A的1個例子。圖6的(3)是在圖6(1)的背景圖像中嵌入單位B的1個例子。在本例中，對于把背景單位作為水印圖像的背景的方法進行了說明，但是也可以通過只配置符號單位生成水印圖像。
下面對將代碼字的1個符號嵌入到水印圖像中的方法進行說明。
圖7為其說明圖。
圖7的例子是嵌入“0101”比特列的情況。如圖7的(1)、(2)所示，將相同的符號單位反復嵌入。這是為了防止在文書中的文字蓋在嵌入的符號單位上的情況下，信號檢測時不能檢測到，符號單位的反復嵌入次數(shù)和配置的圖案(在下面稱作“單位圖案”)是任意的。
即作為單位圖案的1個例子，可以像圖7的(1)那樣，將反復次數(shù)定為4(1個單位圖案中存在4個符號單位)，或如圖7的(2)所示，將反復次數(shù)定為2(1個單位圖案中存在兩個符號單位)，或是也可以將反復次數(shù)定為1(1個單位圖案中只存在1個符號單位)。
又，圖7的(1)、(2)對1個符號單位分配1個符號，也可以像在圖7的(3)那樣，對符號單位的配置圖案提供符號。
在1頁份額的水印圖像中可以嵌入多少比特的信息量，取決于信號單位的大小、單位圖案的大小和文書圖像的大小。在文書圖像的水平方向和垂直方向上是否嵌入了若干信號，可以作為已知進行信號檢測，也可以通過從輸入裝置輸入的圖像大小和信號單位的大小進行逆運算。
假設在1頁份額的水印圖像的水平方向上有Pw個，垂直方向上有Ph個單位圖案嵌入，則圖像中任意位置的單位圖案可以表示為U(x、y)，x＝1～Pw，y＝1～Ph，U(x、y)被稱作“單位圖案行列”。并且，在1頁當中可以嵌入的比特數(shù)被稱作“嵌入比特數(shù)”。嵌入比特數(shù)為Pw×Ph。
圖8是將水印信息嵌入到水印圖像中去的流程圖。
在這里，對于向1張(1頁份額)的水印圖像復嵌入相同的信息的情況進行說明。這是因為，通過將相同的信息反復嵌入，在將水印圖像和文書圖像重疊時，即使是由于一整個單位圖案被涂抹掉，使嵌入信息消失的情況下，也能夠?qū)⑶度氲男畔⑷〕觥?br> 首先，將水印信息106變換為N元代碼(步驟S201)。這和圖2的步驟S101的處理相同。在下面，把被編碼的數(shù)據(jù)稱作數(shù)據(jù)代碼，利用單位圖案的組合表現(xiàn)的數(shù)據(jù)代碼稱作數(shù)據(jù)代碼單位Du。
接著，利用數(shù)據(jù)代碼的代碼長(這里是比特數(shù))和嵌入比特數(shù)，計算能夠?qū)?頁圖像的數(shù)據(jù)代碼單位反復嵌入的次數(shù)(步驟S202)。在本例中，將數(shù)據(jù)代碼的代碼長數(shù)據(jù)插入除水印圖像區(qū)域的輪廓部外的單位圖案行列的第1行。而且，也可以將數(shù)據(jù)代碼的代碼長作為固定長，代碼長數(shù)據(jù)不嵌入水印圖像中。
數(shù)據(jù)代碼單位的嵌入回數(shù)Dn可以將數(shù)據(jù)代碼長記為Cn用以下的式子進行計算。
Dn=[Pw×(Ph-1)Cn]]]>在這里〔A〕為不超過A的最大整數(shù)在這里如果將剩余表達為Rn(Rn＝Cn-(Pw×(Ph-1)))，等于在單位圖案行列中嵌入Dn次的數(shù)據(jù)代碼單位和相當于數(shù)據(jù)代碼的前頭Rn比特份額的單位圖案。但是，剩余部分的Rn比特不1定嵌入。
圖9是水印信息的嵌入處理說明圖。
圖9中，單位圖案行列的大小假設為9×11(11行9列)，數(shù)據(jù)代碼長假設為12(圖中標有0～11編號的是數(shù)據(jù)代碼的各代碼字)。
接著向單位圖案行列的第1行里嵌入代碼長數(shù)據(jù)(步驟S203)。圖9中的例子是以9比特的數(shù)據(jù)表達代碼長，僅嵌入1次的例子，但是在單位圖案行列的寬度Pw足夠大的情況下，和數(shù)據(jù)代碼一樣，可以反復嵌入代碼長數(shù)據(jù)。
而且，在單位圖案行列的第2行以后，反復嵌入數(shù)據(jù)代碼單位(步驟S204)。如圖9所示，從數(shù)據(jù)代碼的MSB(most significant bit)或者LSB(1east significant bit)依次在行方向嵌入。圖9中的例子是將數(shù)據(jù)代碼單位嵌入7次，還將數(shù)據(jù)代碼的前頭6比特嵌入的例子。
數(shù)據(jù)的嵌入方法可以如圖9所示沿著行方向連續(xù)嵌入，也可以沿著列方向連續(xù)嵌入。
下面對在本例中插入的輪廓部進行說明。
水印圖像生成部102生成如圖9所示的，在水印信息區(qū)域的周圍連續(xù)配置表示“1”的單位圖案的含水印文書圖像。
圖10是設置在水印信息區(qū)域周圍的輪廓部的單位圖案說明圖。
如圖所示，在水印圖像區(qū)域的周圍連續(xù)配置表示“1”的單位圖案。而對于內(nèi)部的水印信息區(qū)域，其圖示省略。
以上是對水印圖像生成部102的水印圖像生成處理的說明。接下來對水印信息嵌入裝置100的含水印文書圖像合成部103進行說明。
(含水印文書圖像合成部103)含水印圖像合成部103將文書圖像生成部101生成的文書圖像與水印圖像生成部102生成的水印圖像重疊。含水印文書圖像的各像素的值是通過文書圖像和水印圖像的對應的像素值的邏輯積運算(AND)計算出的。即文書圖像和水印圖像中只要有其中1個為0(黑)，含水印文書圖像的像素值即為0(黑)，其余情況都為1(白)。
圖11是含水印文書圖像的1個例子的說明圖。
圖12是將圖11部分放大后的說明圖。
在這里，單位圖案采用圖7(1)中的圖案。含水印文書圖像由輸出裝置104輸出。
以上是對水印信息嵌入裝置100的動作的說明。
下面參照圖1、圖13～21對水印信息檢測裝置300的動作進行說明。
(水印檢測部302)圖13是水印檢測部302的處理流程圖。
首先，利用掃描儀等輸入裝置301將含水印文書圖像輸入到計算機的存儲器等(步驟S301)。將這種圖像稱作輸入圖像。輸入圖像為多值圖像，在下面作為256灰度等級的灰色圖像加以說明。輸入圖像的分辨率(輸入裝置301讀入時的分辨率)可以不同于上述水印信息嵌入裝置100生成的含水印文書圖像的分辨率，但是在這里作為與上述水印信息嵌入裝置100生成的含水印文書圖像相同分辨率的情況進行說明。并且假設輸入圖像進行回轉(zhuǎn)、伸縮等修正。
下面根據(jù)輸入圖像的大小和信號單位的大小計算嵌入的單位圖案的個數(shù)(步驟S302)。例如，假設輸入圖像的大小為W(寬)×H(高)，信號單位的大小為Sw×Sh，單位圖案為Uw×Uh個單位所構(gòu)成，則輸入圖像中嵌入的單位圖案的個數(shù)(N＝Pw×Ph)可用下式計算。

Pw=WSw×Uw,Ph=HSh×Uh]]>但是，在水印信息嵌入裝置100和水印信息檢測裝置300的分辨率不同的情況下，根據(jù)其分辨率之比對輸入圖像中的信號單位的大小進行規(guī)一化后，再進行上述運算。
然后，根據(jù)在步驟S302中計算得到的單位圖案數(shù)對輸入圖像設定單位圖案的區(qū)隔位置(步驟S303)。
圖14表示輸入圖像(圖14(1))和設定了單位圖案的區(qū)隔位置之后的輸入圖像(圖14(2))的一個例子。
接著，對每個單位圖案的區(qū)隔進行符號單位的檢測，復原單位圖案行列(步驟S304)。下面對信號檢測進行詳細說明。
圖15是輸入圖像中的，對應于圖3(1)所示的單位A的區(qū)域的一個例子的說明圖。
圖3中信號單位是2值圖像，但是在這里是多值圖像。在印刷2值圖像的情況，因為存在墨水的滲透等原因而使得濃淡連續(xù)變化，因此如圖15所示，點的周圍出現(xiàn)白色和黑色的中間色。所以，從與波的傳播方向平行的方向看到的圖15是下面的情況。
圖16是從與波的傳播方向平行的方向看圖15的截面圖。
如圖所示，圖4中為矩形波，而圖16則變成了圓滑的波。
而且，實際上由于紙張厚度的局部變化、印刷文書的污點、輸出裝置或圖像輸入裝置的不安定性等因素，在輸入圖像中附加有多種干擾噪聲，但是在這里對不存在干擾噪聲成分的情況進行說明。但是使用這里說明的方法，對于附加有干擾噪聲成分的圖像也可以檢測出穩(wěn)定的信號。
以下為了從輸入圖像中檢測出信號單位，使用可以同時定義波的頻率、方向和影響范圍的二維弱波(wavelet)濾波器。下面舉的是使用二維弱波濾波器中的1種、即Gabor濾波器的例子，只要是具有和Gabor濾波器同樣性質(zhì)的濾波器，不必一定是Gabor濾波器，也可以使用定義具有和信號單相位同的點圖案的模板，進行圖案匹配(pattem matching)等方法。
以下表示Gabor濾波器G(x、y)，x＝0～gw-1，y＝0～gh-1。gw和gh是濾波器的大小，在這里和使用上述水印信息嵌入裝置100嵌入的信號單位有著相同的大小。

G(x,y)=exp[-π{(x-x0)2A2+(y-y0)2B2}]×exp[-2πi{u(x-x0)+v(y-y0)}]]]>I為虛數(shù)單位x＝0～gw-1，y＝0～gh-1，x0＝gw/2，y0＝gh/2A水平方向的影響范圍，B垂直方向的影響范圍tan-1(u/v)波的方向， 頻率在信號檢測中，要準備和嵌入的信號單位的種類數(shù)目相同的Gabor濾波器，并且這些濾波器要有和嵌入到水印圖像中去的符號單位同樣的頻率、波的方向，有一樣的大小。在這里稱對應于圖3中的單位A和單位B的Gabor濾波器為濾波器A，濾波器B。
在輸入圖像中任意位置上的濾波器輸出值是根據(jù)濾波器和圖像之間的卷積積分(convolution)算出的。Gabor濾波器的情況下因為存在實數(shù)濾波器和虛數(shù)濾波器(實數(shù)濾波器和虛數(shù)濾波器相差半個波長的相位)，以其均方值為濾波器的輸出值。例如，濾波器A的實數(shù)濾波器和圖像間的卷積分記為Rc，與虛數(shù)濾波器間的卷積分記為Ic，則輸出值F(A)可用以下的公式計算。
F(A)=Rc2+Ic2]]>圖17是有關(guān)于判定鑲嵌于根據(jù)步驟S303斷開的單位圖案U(x、y)中的符號單位是單位A還是單位B的方法的說明圖。
對于單位圖案U(x、y)進行的符號判定如下所述進行。
(1)1邊移動濾波器A的位置，1邊就單位圖案U(x、y)中所有的位置對F(A)進行計算，結(jié)果得到的最大值作為對于單位圖案U(x、y)的濾波器A的輸出值，將此值記為Fu(A、x、y)。
(2)同(1)一樣計算對于單位圖案U(x、y)的濾波器B的輸出值，將此值記為Fu(B、x、y)。
(3)比較Fu(A、x、y)和Fu(B、x、y)，如果Fu(A、x、y)≥Fu(B、x、y)，則判定嵌入單位圖案U(x、y)中的符號單位是單位A，如果Fu(A、x、y)＜Fu(B、x、y)，則判定嵌入單位圖案U(x、y)中的符號單位是單位B。
在(1)和(2)中，濾波器的移動幅度可以任意調(diào)節(jié)，也可以只計算單位圖案上的具有代表性的位置的輸出值。并且，在(3)中的Fu(A、x、y)和Fu(B、x、y)的差的絕對值如果小于預先設定的閾值，也可以認為不能夠判定。
在(1)中，在一邊移動濾波器一邊計算卷積積分的過程中，在F(A)的最大值超過了預先設定的閾值的情況下，就立即判定嵌在單位圖案U(x、y)中的符號單位是單位A，也可以停止處理。在(2)中也同樣，在F(B)的最大值超過了預先設定的閾值的情況下，也可以就立即判定嵌在U(x、y)中的符號單位是單位B。
以上是對信號檢測(步驟S304)的詳細說明。下面再次回到圖13的流程圖，對下一步驟S305進行說明。步驟S305將單位圖案行列的符號連結(jié)起來再次構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼，復原原來的信息。
圖18是信息復原的一個例子的說明圖。
信息復原的步驟如下所示。
(1)對嵌在各個單位圖案中的符號進行檢測(圖18①)。
(2)連結(jié)符號，復原數(shù)據(jù)代碼(圖18②)。
(3)復原數(shù)據(jù)代碼后將嵌入的信息取出(圖18③)。
圖19～21為數(shù)據(jù)代碼的復原方法的一個例子的說明圖。復原方法基本上是圖8的逆操作。
圖19是數(shù)據(jù)代碼的復原方法流程圖。
圖20是數(shù)據(jù)代碼的復原方法的說明圖。
首先，從單位圖案行列檢測出輪廓部(步驟S401)。這一處理是檢測圖10所示的水印信息區(qū)域的周圍配置的表示“1”的圖案的處理。即檢測單位圖案行列的行方向和列方向上連續(xù)配置“1”的部分。而且在檢測出這樣的部分之后，判定其內(nèi)部為水印信息區(qū)域。其后的處理是將輪廓部的單位圖案從檢測對向中去除。
接著，從單位圖案行列的第1行取出代碼長數(shù)據(jù)部分，得到嵌入的數(shù)據(jù)代碼的代碼長(步驟S402)。
下面根據(jù)單位圖案行列的大小和在步驟S402中得到的數(shù)據(jù)代碼的代碼長，計算將數(shù)據(jù)代碼單位嵌入的次數(shù)Dn以及剩余Rn(步驟S403)。
然后，從單位圖案行列的第2行開始以與步驟S203相反的方法取出數(shù)據(jù)代碼單位(步驟S404)。圖20的例子中，從U(1、2)(2行1列)起依序?qū)?2個圖案單位一一分解(U(1、2)～U(3、3)、U(4、3)～U(6、4)、…)。由于Dn＝7，Rn＝6，12個圖案單位(數(shù)據(jù)代碼單位)被取出7次，作為剩余，取出6個(相當于數(shù)據(jù)代碼單位上位的6個)單位圖案(U(4、11)～U(9、11))。
下面通過對在步驟S404中取出的數(shù)據(jù)代碼單位進行比特確信度運算，再次構(gòu)成嵌入的數(shù)據(jù)代碼(步驟S405)。以下對比特確信度運算進行說明。
圖21是比特確信度運算的説明圖。
如圖所示，最初從單位圖案行列的第2行第1列中取出的數(shù)據(jù)代碼單位記為Du(1、1)～Du(12、1)，依次記為Du(1、2)～Du(12、2)、…。剩余部分記為Du(1、8)～Du(6、8)。比特確信度運算是對各個數(shù)據(jù)代碼單位的要素采取以多數(shù)決定的方法等，決定數(shù)據(jù)代碼的各個符號的值。因此，即使由于與文字區(qū)域重疊或者紙面有污點，而沒能從任意數(shù)據(jù)代碼單位中的任意單位中正確檢測出信號的情況下(比特反轉(zhuǎn)錯誤等)，最終也能正確地將數(shù)據(jù)代碼復原。
具體地說，例如數(shù)據(jù)代碼的第1比特，在Du(1、1)、Du(12)、…、Du(1、8)的信號檢測的結(jié)果多數(shù)為1的情況下判定為1，為0占多數(shù)的情況下判定為0。同樣，數(shù)據(jù)代碼的第2比特，根據(jù)Du(2、1)、Du(2、2)、…、Du(2、8)的信號檢測結(jié)果的多數(shù)決定進行判定，數(shù)據(jù)代碼的第12比特，根據(jù)Du(12、1)、Du(12、2)、…、Du(12、7)(因為不存在Du(12、8)，所以到Du(12、7)為止)的信號檢測結(jié)果的多數(shù)決定判定。
比特確信度的計算也可以通過加上圖17中的信號檢測濾波器的輸出值的方法計算。假定例如將符號0分配給圖3(1)的單位A，符號1分配給圖3(2)的單位B，對于Du(m、n)的濾波器A的最大輸出值記為Df(A、m、n)，對于Du(m、n)的濾波器B的最大輸出值記為Df(B、m、n)，則數(shù)據(jù)代碼的第M比特為[式5]Σn=1DnDf(A,M,n)≥Σn=1DnDf(B,M,n)]]>的情況下判定為1，此外的情況下判定為0。但是在N＜Rn的情況下Df的加法運算則到n＝1～Rn+1為止。
在這里對反復嵌入數(shù)據(jù)代碼的情況進行了說明，但是通過在數(shù)據(jù)編碼時使用糾錯碼，也可以不用反復嵌入數(shù)據(jù)符號單元的。
<效果>
如上所述，采用實施例1，有以下所述效果。
(1)由于利用點排列的不同來表現(xiàn)嵌入信息，不伴隨對于原文書的字體、文字間和行間的間距的變更。
(2)因為分配符號的點圖案和沒有分配符號的點圖案的濃度(一定區(qū)間內(nèi)的點數(shù))相同，對于人眼，看上去像是在文書背景上加了相同濃度的網(wǎng)狀花紋，信息的存在不顯眼。
(3)如果將分配有符號的點圖案和沒有被分配符號的點圖案設定為保密，解讀嵌入的信息就很困難。
(4)表示信息的圖案是細點圖案的集合，因為作為文書背景整面嵌入，即使嵌入算法被公開，對印刷的文書的嵌入信息的改篡也很困難。
(5)由于利用波(濃淡變化)的方向上的不同檢測嵌入信號(不進行以1個像素為單位的詳細檢測)，即使印刷文書有一些污點等情況下也可以進行穩(wěn)定的信息檢測。
(6)由于反復嵌入同樣的信息，并且在檢測時利用所有的反復嵌入的信息進行信息復原，即使在字體比較大文字遮蓋了部分信號，或者紙張的污點等使得部分信息丟失情況下，也可以穩(wěn)定地取出嵌入的信息。
(7)因為在水印信息區(qū)域的周圍連續(xù)配置表示特定的值的單位圖案，即使含水印文書200有褶皺或者被拉長等情況下，也可以正確地檢測水印信息區(qū)域。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)更可靠的信息檢測。
實施例2實施例2是用PN(Pseudo Noise；模擬干擾)代碼將水印信息擴散后生成的水印圖像的例子。
圖22是實施例2的構(gòu)成圖。
圖示的裝置是由水印信息嵌入裝置100a和水印信息檢測裝置300a構(gòu)成的。含水印文書200是利用水印信息嵌入裝置100a輸出的含水印文書。
水印信息嵌入裝置100a由文書圖像生成部101、水印圖像生成部102a、含水印文書圖像合成部103、輸出設備104、文書數(shù)據(jù)105、水印信息106和PN代碼生成部107構(gòu)成。在這里，文書圖像生成部101、含水印文書圖像合成部103～水印信息106與實施例1相同，因此對相對應的部分標以同樣的符號并且省略其說明。水印圖像生成部102a含有對水印信息106用PN代碼生成部107生成的PN代碼進行擴散，生成水印圖像的功能。而且，PN代碼生成部107是利用公開的方法(關(guān)于該方法將在下面敘述)生成PN代碼(模擬隨機系列)的功能部。
水印信息檢測裝置300a是由輸入裝置301和水印檢測部302a構(gòu)成的。水印檢測部302a具有利用取得與PN代碼的相關(guān)，檢測水印信息區(qū)域，同時從檢測出的水印信息區(qū)域取出水印信息，同時根據(jù)PN代碼的相關(guān)值的峰值，判定水印信息是否已經(jīng)正常檢測出，在未能正常檢測出的情況下，進行規(guī)定的修正的功能。
<動作>
在說明實施例2的水印信息嵌入裝置100a的總體動作之前，首先對PN代碼進行說明。
最長代碼是n比特的代碼列，其中0和1的數(shù)目要么相等，要么相差在1以內(nèi)，并且自相關(guān)在相位相同的情況下為1，相位不同的情況下自相關(guān)為0，或者為-1/n的代碼列。最長代碼用于在同步型和單用戶的CDMA(Code Division Multiple Access；碼分多址)的代碼擴散和同步修正。最長代碼是由某一長度的移位寄存器和反饋生成的。例如，n表示移位寄存器的級數(shù)時，用L＝2n-1
得到的L比特為最長代碼列的長度，由下面的移位寄存器代碼發(fā)生器生成。
圖23為移位寄存器代碼發(fā)生器的構(gòu)成中，rj為各移位寄存器的狀態(tài)，si為各移位寄存器所乘的系數(shù)(0或1)，移位寄存器代碼發(fā)生器是由多級反饋邏輯耦合的回路構(gòu)成的。該發(fā)生器生成的最長代碼列oj為[式6]oi+n=Σj=0n-1sjri+j]]>圖24是4次的最長代碼列發(fā)生器的構(gòu)成圖。
圖示的代碼發(fā)生器，圖23中的s0＝1，s1＝1，s2＝s3＝0。寄存器值的初始條件假設為0001時，生成的系列為000100110101111 000100110101111 0001001...
周期15(系列長15)的最長代碼(下劃線的單位為1周期)。
最長代碼系列的自相關(guān)函數(shù)通過系列的1周期與在時間上1比特1比特錯開的數(shù)值的乘積的平均值來計算。例如，在把代碼系列的比特值1設為mi＝1，比特值為0設為mi＝-1時，自相關(guān)函數(shù)可以由[式7]R(t)=1LΣi=0L-1mimi+1]]>得出。在tmodL＝0的情況下為1，不是tmodL＝0的情況下為-1/L。
圖25為最長代碼系列的自相關(guān)函數(shù)的說明圖。
如圖所示，相同的最長代碼系列取相關(guān)時，相位一樣的時候為1，相位錯開的時候為-1/L。因此，用最長代碼系列擴散的信號通過與擴散時使用的最長代碼取相關(guān)，容易實現(xiàn)同步。
因為相同周期的代碼系列少，最長代碼在非同步型CDMA等和多系列混合存在的環(huán)境中采用由多個移位寄存器代碼發(fā)生器的組合生成的Gold系列等。
以下對不同于實施例1的圖22的PN代碼生成部107和水印圖像生成部102a的動作進行說明。
PN代碼生成部107生成PN代碼。作為PN代碼，使用由圖23的移位寄存器代碼發(fā)生器得到的Gold系列或者以其他方法得到的模擬隨機系列。系列的生成，除了利用代碼發(fā)生器等的動態(tài)生成外，也可以利用表格等靜態(tài)生成的方法等生成。
水印圖像生成部102a，將從水印信息106得到的信息比特列用從PN代碼生成部107得到的PN代碼進行擴散，生成水印圖像。
圖26是生成水印圖像的說明圖。
利用PN代碼進行的擴散，可以采用例如下面的方法進行。
(1)嵌入信息比特“0”的情況下，原封不動使用PN代碼。
(2)嵌入信息比特“1”的情況下，將PN代碼的所有比特反轉(zhuǎn)后使用。
(3)將各信息比特量、的PN代碼加以連結(jié)，與圖像連續(xù)嵌入。
在PN代碼的長度為15比特的情況下，信息比特N利用PN代碼進行擴散的結(jié)果是，被擴展到(N×15)比特。將對應于擴展后的代碼系列的單位圖案，像在實施例1中說明的那樣進行瓦片狀配置，生成水印圖像。配置方向可以是橫向也可以是縱向。在圖示的例子中，表示的是將水印圖像全部用PN代碼擴散的情況。
在單位圖案表示1比特的情況下，水印圖像為對應于由PN代碼擴散的序列的圖案的羅列。在單位圖案表示2比特或更多的信息的情況下，被擴散的序列也可以嵌入到信息的比特深度方向(在將各比特考慮作平面的情況下的深度方向)，又可以只在特定比特深度的平面嵌入。
下面以不同于實施例1的點為中心對水印信息檢測裝置300a的動作進行說明。
輸入裝置301的動作與實施例1相同。為了提取水印信息，水印檢測部302a對從輸入裝置301輸出的信號計算與嵌入時使用的PN系列的相關(guān)值。
圖27是表示水印檢測部的動作的說明圖。
計算的相關(guān)值按照嵌入時配置PN系列的順序，例如1比特(bit)1比特錯開進行計算。錯開的方向，在橫向配置時為橫向，縱向配置時為縱向。
最長代碼的情況下，相位為0時取值1，此外的情況取值-1/L，因此水印檢測部302的濾波器的輸出值中，只有實際被當作水印嵌入的部分的相關(guān)值高。雖然相關(guān)值會在有噪聲的情況下上下波動，利用閾值僅檢測出相關(guān)值高的部分，這樣可以確定嵌入信息的水印區(qū)域的位置。而且即使不是最長代碼的系列，也因為相同相位的情況下相關(guān)值最高，同步是可能的。在這里，相關(guān)值利用上述的[式7]計算。這里在簡單書寫時可以采用下面的式子。
(相關(guān)值)＝|(代碼與PN代碼一致的數(shù)目)-(代碼與PN代碼不一致的數(shù)目)|÷(PN代碼長)如這個式子所示，不一定要進行使相關(guān)值的最大值為1的歸一化。將相同的PN代碼以相同的相位使用于行單位時，在PN代碼的相關(guān)如圖27(2)所示。
又，被擴散的值根據(jù)在水印信息嵌入裝置100a一側(cè)的上述(1)～(3)，可以通過以下條件得到。
(代碼與PN代碼一致的數(shù)目)≥(代碼與PN代碼不一致的數(shù)目)0(代碼與PN代碼一致的數(shù)目)＜(代碼與PN代碼不一致的數(shù)目)1在這里，與PN代碼的相關(guān)值高于閾值的代碼系列的集合被作為水印圖像區(qū)域檢測出。
與PN代碼的相關(guān)必然在PN代碼周期的間隔中發(fā)生，因此在有PN周期以上的間隔空著的情況下，由于掃描的紙張被拉長等原因，可能在信號的間隔中發(fā)生間隙，提取出錯誤的情報。在這種情況下，在本具體例中，例如可以采取將有間隔的部分的數(shù)據(jù)刪掉的對策。
而存在PN代碼周期未滿的間隔的情況下，由于褶皺等造成在檢測時當作信息丟失，可以插入假數(shù)據(jù)(例如全部比特都為0)等以進行修補。在刪掉信息的情況下和插入假數(shù)據(jù)的情況下，在該部分出錯的幾率變高，為了確保作為整個含水印文書200a的信號的同步，可以對糾錯碼和數(shù)據(jù)塊密碼取同步，使可以正確檢測信息的幾率上升。
又，信息的刪除和插入在通過濾波進行的信號檢測(上述步驟S304的信號檢測處理)的間隔最大的部分等處進行，也可使出錯率降低。
上面的說明是對整個水印圖像利用PN代碼進行擴散處理的情況進行的說明，也可以像實施例1一樣，僅在水印圖像區(qū)域的周圍，或者內(nèi)部的部分區(qū)域進行。在這種情況下，通過定義配置利用PN代碼擴散的信息的規(guī)則，可以進行水印圖像的抽提取，對褶皺或者延伸進行信息的修正。
<效果>
如上所述，采用實施例2，利用PN代碼將水印信息擴散，生成水印圖像，因此除了實施例1的效果之外，還有以下所述效果。即在檢測水印信息的情況下，可以提高水印圖像區(qū)域的檢測精度。其結(jié)果是，即使存在褶皺或者延伸等所產(chǎn)生的信息的丟失，也可以進行例如插入糾錯碼那樣的處理，可以提高信息得到正確提取的幾率。
實施例3實施例3是以行單位或者列單位使用多個PN代碼的例子。
<構(gòu)成>
附圖的結(jié)構(gòu)與圖22所示的實施例2相同，因此在這里援用圖22進行說明。實施例3的PN代碼生成部107形成能夠生成多個不同的PN代碼的構(gòu)成。而且水印圖像生成部102a具有使用PN代碼生成部107生成的多個PN代碼，以行單位或者列單位用各PN代碼進行擴散生成水印圖像的功能。其他構(gòu)成與實施例2相同。
<動作>
下面首先說明以行單位分別使用多個(本例中為2個)不同的PN代碼的情況。
PN代碼生成部107生成N種不同的PN代碼(本例中為PN代碼A，PN代碼B兩種)。而且，水印圖像生成部102a以行單位利用各PN代碼進行擴散，生成水印圖像。即在有N種PN代碼時，第1行PN代碼為0，第2行PN代碼為1，...，第N行PN代碼為(N-1)，第N+1行PN代碼為0，...以這樣的規(guī)則切換PN代碼進行擴散。此外的動作和實施例2相同。
圖28是表示實施例3的動作的說明圖(其1)。
如圖28中的(1)所示，對水印檢測部302a的濾波器輸出值(根據(jù)單位圖案提取的值(參照圖17))，使用嵌入時用的N種PN代碼，對全體進行相關(guān)值的計算。在本具體例中，設N＝2。
在用最長代碼系列和Gold代碼系列作為PN代碼的情況下，由于與其他代碼的相關(guān)很低，只在用與嵌入時所用的系列相同的系列而且相位相同的時候，相關(guān)值取高值。
使用于得到峰值的相關(guān)值的PN代碼的種類，相當于行單位的地址。例如，與PN代碼A的相關(guān)大的，是第1行、第(n+1)行(n為1或1以上的自然數(shù))。與PN代碼B相關(guān)大的，是第2行、第(n+2)行(n為1或1以上的自然數(shù))。因此，PN代碼的號碼0～n可以看作是嵌入信息的行地址。在這里，在實際位置與行地址之間有差距的情況下，利用刪掉信息或插入假數(shù)據(jù)(dummy data)等方法，可以修正到與原地址相同的地址位置。
在刪掉信息的情況下插入假數(shù)據(jù)時，在該處信息(檢測)的出錯可能性變高，為了取得全體信號的同步，可以對糾錯碼和數(shù)據(jù)塊密碼取同步，從而可以提高能夠正確檢測信息的可能性。
又，信息的刪除和插入利用通過濾波進行的信號檢測的間隔最大的部分等進行，這樣可使出錯率降低。
下面對分別以列為單位使用多個不同的PN代碼的情況進行說明。
PN代碼生成部107生成N種不同的PN代碼(本例中為PN代碼A，PN代碼B兩種)。而且水印圖像生成部102a以列單位利用各PN代碼進行擴散生成水印圖像。即在存在N種PN代碼的情況下，第1列PN代碼為0，第2列PN代碼為1，...，第N列PN代碼為(N-1)，第N+1列PN代碼為0，...以這樣的規(guī)則切換PN代碼進行擴散。
圖29是表示實施例3的動作的說明圖(其2)。
如圖29中的(1)所示，和上述以行為單位的情況相同，對于水印檢測部302a的濾波器的輸出值(根據(jù)單位圖案提取的值)，使用嵌入時用的N種PN代碼對全體進行相關(guān)值計算。在本具體例中，設N＝2。
在這種情況下，使用于得到峰值的相關(guān)值上的PN代碼種類相當于列單位的地址。例如，與PN代碼A的相關(guān)大的，是第1列、第(n+1)列(n為1或1以上的自然數(shù))。而與PN代碼B的相關(guān)大的，是第2列、第(n+2)列(n為1或1以上的自然數(shù))。因此，PN代碼的號碼0～n可以看作嵌入信息的列地址。在這里，在實際位置與列地址之間有差距的情況下，通過刪掉信息或插入假數(shù)據(jù)等，可以修正為與原地址相同的地址位置。
在刪掉信息的情況下插入假數(shù)據(jù)時，在該處信息(檢測)的出錯可能性變高，作為整體為了取得信號的同步，可以對糾錯碼和數(shù)據(jù)塊密碼取同步，能夠提高可以正確檢測信息的可能性。
而且，又，信息的刪除和插入利用通過濾波進行的信號檢測的間隔最大的部分等進行，這樣可使出錯率降低。
<效果>
如上所述，采用實施例3，由于能夠以行單位或列單位利用多種PN代碼進行擴散，除去實施例2的效果外，因為嵌入信號的絕對地址，對褶皺和延伸可以進行訂正。這樣，在橫向和縱向上，即使是因為褶皺或延伸而沒有同步的部分，也可以取得同步，可以使信息提取精度進一步提高。
實施例4實施例4是使用二維PN代碼的例子。
<構(gòu)成>
圖上的構(gòu)成與圖22所示的實施例2相同，因此利用圖22進行說明。實施例4的PN代碼生成部107形成能夠生成多個不同的PN代碼的構(gòu)成。水印圖像生成部102a具有利用PN代碼生成部107生成的多個的PN代碼，將二維的PN代碼使用于擴散，生成水印圖像的功能。此外的構(gòu)成與實施例2，例3相同。
<動作> PN代碼生成部107生成二維的PN代碼。
圖30是二維PN代碼的說明圖。
如圖所示，生成在水平方向為PN代碼A，垂直方向為PN代碼B的二維PN代碼。即PN代碼A和PN代碼B為相互的比特值互為反轉(zhuǎn)值的代碼。例如，從上面起第2個PN代碼A的比特值為根據(jù)PN代碼B的上位第2個比特的值，各比特值反轉(zhuǎn)的值。
又，值表示“0”的2為維PN代碼與值表示“1”的二維PN代碼，各比特值相互反轉(zhuǎn)。
水印圖像生成部102a利用這樣的二維PN代碼進行擴散生成水印圖像。即在本具體例中，對于水印信息106，用二維PN代碼進行擴散。此外的動作和實施例2相同。
圖31是在實施例4中的二維PN代碼的檢測處理說明圖。
水印檢測部302a在檢測二維PN代碼的情況下，分別用水平方向的PN代碼和垂直方向的PN代碼計算相關(guān)值。計算水平方向的相關(guān)值時，如圖31(1)所示，相關(guān)值的峰值在垂直方向上連續(xù)出現(xiàn)，在垂直方向上計算相關(guān)值時，如圖31(2)所示，相關(guān)值的峰值在水平方向上連續(xù)出現(xiàn)。由此可知，這些峰值連續(xù)的部分的交點(在圖中為左上)為二維PN代碼的頂點，據(jù)此可知，該二維PN代碼的位置和矩形區(qū)域。
圖32是二維PN代碼的配置例的說明圖。
圖示的例子中，二維PN代碼是在水平方向和垂直方向上分別為PN代碼0，PN代碼1，PN代碼2，...這樣形成的。比如，在圖上詳細表示的二維PN代碼是，水平方向為對應于PN代碼1的比特列，垂直方向為對應于PN代碼2的比特列。從而，各二維PN代碼可以具有固有的行地址和列地址，其結(jié)果是，即使是在檢測側(cè)也能夠可靠地檢測出二維PN代碼的位置。
<效果>
采用如上所述的實施例4，由于使用二維PN代碼作為擴散水印信息用的PN代碼，除了實施例2的效果外，還有下述結(jié)果，即以一個二維PN代碼可以具備行地址和列地址，在檢測的時候也可以確定一個二維PN代碼的位置。其結(jié)果是，即使在含水印文書200a上有褶皺和延伸的情況下，也可以正確地提取水印信息。
實施例5實施例5是將PN代碼擴張到三維的情況下的例子。
<構(gòu)成>
在圖上的構(gòu)成和圖22所示的實施例2一樣，因此利用圖22進行說明。在實施例5中作為嵌入對象的文書數(shù)據(jù)105，不單是一頁，而是由多頁構(gòu)成。而且，文書圖像生成部101形成能夠生成像這樣的多頁的文書數(shù)據(jù)的文書圖像的結(jié)構(gòu)。
而且，實施例5的PN代碼生成部107形成能夠?qū)谟啥囗摌?gòu)成的文書數(shù)據(jù)105，生成三維PN代碼的結(jié)構(gòu)。水印圖像生成部102a具有利用PN代碼生成部107生成的三維PN代碼，使水印信息106的值擴散，生成水印圖像的功能。此外的構(gòu)成與實施例2和例4相同。
<動作> PN代碼生成部107生成三維PN代碼。
圖33是三維PN代碼的說明圖。
如圖所示，生成在水平方向上為PN代碼A，垂直方向上為PN代碼B的二維PN代碼的基礎上，再在頁方向上有PN代碼C的三維PN代碼。關(guān)于二維PN代碼，由于與實施例4相同，在這里省略其說明。
水印圖像生成部102a利用這樣的三維PN代碼進行擴散生成水印圖像。即對有多頁的文書圖像的每一頁，依次嵌入三維PN代碼中的各二維平面的二維PN代碼(圖示的例子中，PN代碼A和PN代碼B所構(gòu)成的PN代碼)。
水印檢測部302a在從有多頁的含水印文書200中檢測水印信息的情況下，從各頁中提取二維PN代碼。提取二維PN代碼的處理與實施例4相同，因此在這里省略其說明。然后，取各二維PN代碼的平面的值與多個頁方向的PN代碼、即PN代碼C的相關(guān)。在這里，在相關(guān)低的情況下，表示進行了頁的刪除或者插入。此外的動作和實施例2、實施例4相同。
<效果>
如上所述采用實施例5，則使PN代碼擴張到三維，因此除去實施例2的效果外，即使是由多頁構(gòu)成的文書的情況下，只用PN代碼，也能夠檢測頁的刪除和插入的狀態(tài)。
如上所述，采用本發(fā)明，由于在水印圖像區(qū)域的周圍配置特定值的點圖案，因此能夠正確檢測出水印圖像區(qū)域，其結(jié)果是，能夠正確檢測出水印信息。
又，采用本發(fā)明，對于水印信息利用PN代碼進行擴散，因此可以正確地檢測出水印圖像區(qū)域，還可以對由圖像的畸變和褶皺所產(chǎn)生的信號畸變進行修正，其結(jié)果是，具有不容易受褶皺等的影響的效果。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性●在上述實施例1中，在水印信息的記錄區(qū)域的周圍形成輪廓部，但是如果例如像矩形的相鄰兩邊那樣，有確定記錄區(qū)域時必要的部分，也可以不將其周圍全部覆蓋。并且，包括實施例1～5，作為水印信息的記錄區(qū)域并不限定于矩形，比如也可以是圓形等形狀。在這種情況下，在實施例1中，將其記錄區(qū)域的輪廓部設定為規(guī)定的值，這樣對于任何形狀都會得到同樣的效果。又，在實施例1中，將輪廓部的值設定成“1”，但是也可以是“0”。
●在上述實施例2～5中，作為PN代碼，只要是在嵌入側(cè)和檢測側(cè)具有共同的規(guī)則性的代碼，可以使用最長代碼(M序列)、Gold代碼等任意代碼列。
●在實施例5中，作為嵌入/檢測的PN代碼，使用三維PN代碼，因此不僅對于靜止圖像，也可以檢測含有多幀的動態(tài)圖像、三維物體等一義地嵌入信息的立方體(動態(tài)圖像的情況下為幀編號和位置)。并且在動態(tài)圖像的情況下，可以檢測幀丟失和插入。
●利用上述實施例2～5中的PN代碼擴散的信息，可以是電子水印區(qū)域的全部，也可以只是電子水印區(qū)域的輪廓(外框)。又可以選擇隔50個像素進行配置等任意設置方法。但是，在配置時使用的規(guī)則在嵌入側(cè)和檢測側(cè)必須相同。
●在上述實施例2～5中，對水印信息106用在一面上配置點圖案的水印圖像表現(xiàn)，但是并不限定于這種方法，只要是將水印信息106在文書上一樣嵌入的方式，同樣能夠使用。
●在上述實施例1～5中，含水印文書200、200a采用紙印刷文書，但是除此以外也可以采用例如顯示在顯示器上的圖像。
權(quán)利要求
1.一種水印信息嵌入裝置，其特征在于具備生成文書圖像的文書圖像生成部；用點圖案表示水印信息，同時生成將該水印信息的記錄區(qū)域的輪廓部用表示特定值的點圖案表示的水印圖像的水印圖像生成部；以及將文書圖像和水印圖像重疊生成含水印文書圖像的含水印文書圖像合成部。
2.一種水印信息嵌入裝置，其特征在于具備生成文書圖像的文書圖像生成部；生成PN代碼的PN代碼生成部；對于規(guī)定的水印信息，利用PN代碼生成部生成的PN代碼進行擴散，生成水印圖像的水印圖像生成部；以及將所述文書圖像和水印圖像重疊生成含水印文書圖像的含水印文書圖像合成部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水印信息嵌入裝置，其特征在于具備生成多種PN代碼的PN代碼生成部；以及對規(guī)定的水印信息，以行單位或者列單位使用多種PN代碼進行擴散的水印圖像生成部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的水印信息嵌入裝置，其特征在于具備生成表示在行方向和列方向不同種類的PN代碼的二維PN代碼的PN代碼生成部。
5.一種水印信息嵌入裝置，其特征在于具備生成多頁文書圖像的文書圖像生成部；生成表示在行方向、列方向、以及頁方向不同種類的PN代碼的三維PN代碼的PN代碼生成部；對于規(guī)定的水印信息，利用PN代碼生成部生成的行方向和列方向的PN代碼構(gòu)成的二維PN代碼，使水印信息擴散，生成一頁份額的水印圖像，同時利用頁方向的PN代碼生成多頁水印圖像的水印圖像生成部；以及將多頁文書圖像和對應于這些頁的水印圖像重疊生成含水印的文書圖像的含水印文書圖像合成部。
6.根據(jù)權(quán)利要求2～5中的任一項所述的水印信息嵌入裝置，其特征在于水印圖像的多種點圖案配置于一面，其中至少有一種點圖案表示特定的水印信息。
7.一種水印信息檢測裝置，是從以將多種點圖案配置于一面的水印圖像的形式記錄水印信息的文書中抽出所述水印信息的水印信息檢測裝置，其特征在于具有在從水印圖像中檢測表示特定值的輪廓部的情況下，根據(jù)輪廓部判定水印信息的記錄區(qū)域的水印信息檢測部。
8.一種水印信息檢測裝置，是從水印信息用PN代碼擴散，作為水印圖像記錄的文書中提取所述水印信息的水印信息檢測裝置，其特征在于具備從所述文書中提取水印圖像，同時通過對于水印圖像取PN代碼的相關(guān)來確定水印信息的記錄區(qū)域的水印檢測部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水印信息檢測裝置，其特征在于具備根據(jù)PN代碼的相關(guān)值的峰值，判定水印信息是否能正常檢測，不能夠正常檢測的情況下則進行規(guī)定的修正的水印檢測部。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水印信息檢測裝置，其特征在于具備用不同的PF代碼取相關(guān)，在檢測出與各個PN代碼對應的相關(guān)值的峰值的情況下，對應于該峰值提取以行或者列為單位的地址的水印檢測部。
11.根據(jù)權(quán)利要求8～10中任一項所述的水印信息檢測裝置，其特征在于具備利用表示在行方向和列方向上不同種類的PN代碼的二維PN代碼取相關(guān)，以此確定水印信息的記錄區(qū)域的水印檢測部。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的水印信息檢測裝置，其特征在于具備文書由多頁構(gòu)成，并且取與表示在行方向、列方向和頁方向上不同種類的PN代碼的三維PN代碼的相關(guān)，確定水印信息的記錄區(qū)域的水印檢測部。
13.根據(jù)權(quán)利要求8～12中任一項所述的水印信息檢測裝置，其特征在于水印圖像的多種點圖案配置于一面，其中至少一種點圖案表示特定的水印信息。
14.一種水印信息嵌入方法，其特征在于利用水印信息嵌入裝置，將水印信息用點圖案表示，同時生成用表示特定的值的點圖案表示該水印信息的記錄區(qū)域的輪廓部的水印圖像，并且將該水印圖像和規(guī)定的文書圖像重疊生成含水印文書圖像。
15.一種水印信息嵌入方法，其特征在于利用水印信息嵌入裝置，對規(guī)定的水印信息用PN代碼進行擴散生成水印圖像，將該水印圖像和規(guī)定的文書圖像合成，作為含水印文書輸出。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的水印信息嵌入方法，其特征在于水印圖像的多種點圖案被配置于一面，其中至少一種點圖案表示特定的水印信息。
17.一種水印信息檢測方法，是利用水印信息檢測裝置，從將水印信息作為多種點圖案被配置在一面上的水印圖像記錄的文書中提取所述水印信息的水印信息檢測方法，其特征在于在從所述水印圖像中檢測出表示特定值的輪廓部的情況下，根據(jù)該輪廓部確定水印信息的記錄區(qū)域。
18.一種水印信息檢測方法，是利用水印信息檢測裝置，從水印信息用PN代碼擴散，作為水印圖像記錄的文書中提取水印信息的水印信息檢測方法，其特征在于從所述文書中提取水印圖像，同時對該水印圖像取PN代碼的相關(guān)，以此確定水印信息的記錄區(qū)域。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的水印信息檢測方法，其特征在于水印圖像的多種點圖案被配置于一面，其中至少有一種點圖案表示特定的水印信息。
20.一種含水印文書，其特征在于對規(guī)定的水印信息用PN代碼進行擴散，生成水印圖像，將該水印圖像與規(guī)定的文書圖像合成生成。
全文摘要
本發(fā)明涉及水印信息嵌入裝置及方法、水印信息檢測裝置及方法和含水印文書。本發(fā)明生成可以正確檢測水印文書的含水印文書。文書圖像生成部(101)根據(jù)文書數(shù)據(jù)(105)生成文書圖像。水印圖像生成部(102)用點圖案表示水印信息(106)，同時生成用表示特定值來點圖案表示水印信息(106)的記錄區(qū)域的輪廓部的水印圖像。含水印文書圖像合成部(103)將文書圖像生成部(101)的文書圖像和水印圖像生成部(102)的水印圖像重疊，生成含水印文書圖像。
文檔編號H04N1/387GK1778100SQ20048001079
公開日2006年5月24日 申請日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月22日
發(fā)明者前野藏人 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社