特許ウォッチ

公開番号2024021961
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-16
出願番号2022125192
出願日2022-08-05
発明の名称動画用電子透かし方法
出願人個人
代理人
主分類H04N 1/32 20060101AFI20240208BHJP(電気通信技術)
要約【課題】動画像を利用した様々な運用形態に対して対応可能で,視聴時の動画の画質劣化を防ぎ,安全性の高い動画用電子透かし法を得ること,及び映像の撮影に対してリアルタイムで,大容量の電子透かしを埋め込み可能な動画用電子透かし法を得ることが課題である。
【解決手段】映像データのフレームをブロックに分割し,kフレームはブロック毎に透かし情報に対応した分散ドットパターンで,k+1フレームにはkフレームの反転パターンで埋め込み,高画質の視聴画質を得ることができ,抽出はこれらの差分画像を用いて秘密鍵なしで透かし抽出ができる。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
映像データの各フレームを複数のブロックに分割し，ブロック毎にそのスペクトル強度が高周波数域と低周波数域で低下したグリーンノイズ特性を示すグリーンノイズ・ドットパターンを含む分散ドットパターンで画像データに埋め込む動画用の電子透かし方法において、
かかる分散ドットパターンを秘密鍵に保存し，
透かしの埋め込みは，ｋ番目（kは任意のフレーム番号）のフレームに対しては，ブロック毎に透かし情報に対応した分散ドットパターンで，ｋ＋１番目のフレームに対してはkフレームで使用した分散ドットパターンの反転パターンをブロック毎に埋め込むことで行い，
透かし情報の抽出は，映像データをデコード後，フレームに展開し，抽出したいフレームｋ‘（ｋ’は任意のフレーム番号）とk‘＋１番目のフレームの画像データの差分画像を求め，差分画像をブロックに分割し，ブロック毎にスペクトルを求め，そのスペクトル形状から秘密鍵なしで埋め込み情報を抽出することで行い，
透かしの除去は，秘密鍵と，抽出された透かし情報を用いて透かし情報を取り除き，埋め込み前の画像に戻すことが出来る，
ことを特徴とする動画用電子透かし方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
kフレームの透かし埋め込みは，乱数発生器から得られたブロック毎にランダムな反転パターンの指標σ 及び位相シフトパターンのシフト量 X,Y を用いた分散ドットパターン；
p’i(σ, x, y)= pi(σ, (x + X) mod R, (y + Y) mod R)
ただし，pi(σ,x, y)は反転パターン指標σのドットパターン，
mod R はRを法とする剰余
を用いて，
ｋ＋１フレームの埋め込みは，kフレームと同じ透かし情報，反転パターンの指標σ 及び位相シフト量 X,Y を用いた分散ドットパターン；
p’i(σ’, x , y)= pi( (σ+ 4) mod 8, (x + X) mod R, ( y + Y) mod R)
を用いて，
W(x, y)=I(x, y) + gain・ p’i(σ’, x , y)
ただし，W(x, y)は透かしの埋め込まれた画像
I(x, y)は，埋め込み前の画像
gainは埋め込みの強度
となるように埋め込み，
透かしの抽出は，抽出したいフレームの位置にかかわらず共通の抽出ソフトウェアで抽出を行うことが出来，
秘密鍵は，分散ドットパターンおよびカモフラージュ・パターン生成の乱数発生器のSeed値を含み，
透かしの除去は，かかる秘密鍵と，抽出された透かし情報，およびフレーム番号を用いて透かし情報を取り除き，埋め込み前の画像に戻すことが出来る
ことを特徴とする請求項１に記載の動画用電子透かし方法。
【請求項３】
分散ドットパターンは，Bayerパターンで構成された副情報パターンを含み，
埋め込みは，前記グリーンノイズ・ドットパターンと副情報パターンを合成したパターンを用いて埋め込まれ，
副情報の抽出は，実空間（画素空間）にてBayerパターンで構成されたマスクを用いて抽出を行い，
秘密鍵は，分散ドットパターン，副情報パターンおよびカモフラージュ・パターン生成の乱数発生器のSeed値を含み，
透かし及び副情報の除去は，秘密鍵，抽出された透かし情報，及びフレーム番号を用いて，埋め込み前の画像に戻すことが出来る，
ことを特徴とする請求項２に記載の動画用電子透かし方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は，動画像に情報を埋め込む動画用電子透かし方法に関するもので，様々な運用形態に対して対応可能な，高画質，大容量，高速，高安全性の電子透かしの埋め込み，抽出及び除去の方法に関するものである。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
DVD，デジタル放送，インターネット配信など，デジタル化されたオーディオ・ビデオ（AV）信号をユーザーが視聴する機会が増加している。MPEG2やMPEG4などのデジタル化されたAV 信号に対する圧縮技術により，アナログ信号と比較して少ない容量又は帯域で，高品質なコンテンツをユーザーに提供できるようになった。一度デジタル化されたAV 信号は，ビットごとのコピーにより，容易に劣化のない複製を作成できるため，コンテンツ保護技術が強く求められている。CSS（Content Scramble System），CPPM（Content Protection for Prerecorded Media），CPRM（Content Protection for Recordable Media），DTCP（Digital Transmission Content Protection）などのコンテンツ保護規格は，暗号技術をデジタル化されたAV 信号に適用したもので，不正コピーを防ぐために開発された。しかしながら，視聴時には暗号が解除され無防備になる。電子透かしは，AV 信号中に別の情報を埋め込む技術で，アナログを経由した不正コピーの防止への適用が可能となる。
【０００３】
動画像への電子透かし埋め込みは，様々な目的で使われる。主なものとして以下のものが挙げられる。
（A）映像コンテンツに対する著作権保護
映像コンテンツに著作権情報や著作物情報（撮影日時，場所，撮影者，著作権者，第二著作権者，等）を電子透かしとして埋め込み，著作権を主張すると同時に違法コピーに対して警告や追跡を可能ならしめる。
（B）映像コンテンツの改ざん検知
監視カメラや，ドライブレコーダなどの画像は法廷資料として利用する場合には，それが改ざんされていないことを証明する必要がある。
（C）Annotation応用としての応用
例えば，動物百科事典などの動画入り電子書籍に，動画像をクリックすることにより，埋め込まれた詳しい説明や注釈（annotation）を表示することが必要である。
【０００４】
（A）の著作権保護では，電子透かしは，映画やDVDなどの映像を違法にコピーや盗撮などの著作権法違反行為に対して，これを取り締まる目的で運用される。コンテンツ保護規格では，以下の4 種類のコピー制御情報（CCI：Copy Control Information）を定義している。
（１）コピーフリー（Copy-free）コピーが自由に行える
（２）コピー不可（Copy-never）コピー禁止のコンテツ
（３）1 世代コピー可（Copy-one-generation） 1 世代のコピーのみ行えるコンテンツ
（４）ノーモアコピー（No-more-copies）一度コピーされた1世代コピー可のコンテンツ（これ以上のコピーは禁止）
これらの情報を電子透かしでCCIを埋め込み，機器が検出したCCI に従って動作することで，コンテンツ保護が実現できる。1 世代コピー可のコンテンツを1 回コピーした場合，CCI をノーモアコピーに書き換えなければならず，書き換え操作が可能な電子透かしが必要になる。
【０００５】
また，著作権保護の電子透かしでは，埋め込み情報の抽出は誰でも簡単に透かし情報を読むことが出来なければならない。ステガノグラフィーと呼ばれる電子透かしでは，機密情報を埋め込むため，透かし情報を抽出するためには特別な秘密鍵が必要となる。しかし，著作権保護の目的では，コンテンツに著作権が有るか無いかを伝達し，著作権がある場合は違法に複製してはいけないことを警告する必要がある。このため鍵なしで簡単に抽出できる必要がある。
【０００６】
さらに，著作権のある映像コンテンツを転売したり・権利譲渡した場合，古い著作権情報を除去し，書き換える必要がある。このため，電子透かし情報の除去，追記，書き換え等が必要となる。従って，鍵（秘密鍵）を用いて，透かしの除去・追記，書き換えが出来る必要がある。
【０００７】
（B）の監視カメラや，ドライブレコーダなどの画像は法廷資料として利用する場合には，それが改ざんされていないことを証明する必要がある。近年の画像処理ソフトウェアは高精度で極めて緻密な映像編集ができる。例えば，ドライブレコーダで撮影された事故の映像で，赤信号の画像を青信号に改ざんすることなど簡単にできる。従って，撮影された映像が改ざんされていないことの証明，改ざんがある場合は改ざん場所の特定をする必要がある。このため，この用途に用いる電子透かし技術では改ざん及び改ざん位置の検出が必要となる。
【０００８】
また，（C）の動画百科辞典（動画入りの電子書籍）などでは，動画像に関する注釈や詳細内容を映像モニタ―上に表示するため，少なくとも100文字以上の埋め込みが要請される。従って，この用途に用いる電子透かし技術は，大容量の情報埋め込みが必要となる。
【０００９】
このように，運用形態に合わせて必要要件が異なる。各要件は，通常トレードオフの関係があり，一方の要件に合うようにすると他方が要件から外れる。そのため，運用形態に合わせて優先される要件で最適化した電子透かし法を用いる。例えば，著作権保護用途での電子透かしでは，画像の編集や加工に耐え，透かしが消えないように深く埋め込み，耐性を強靭にした電子透かしが必要であるが，改ざん検知用の電子透かし法では，改ざんにより透かし情報が消失しやすくなるように浅く透かしを埋め込み，意図的に耐性を低くした方法が用いられる。また，著作権保護用の電子透かしは，耐性を強くするために埋め込み文字数を少なくしているが，動画百科辞典などでは，大容量の埋め込みを優先させ，耐性はあまり考慮しなくてよい。すなわち，運用形態や用途に合わせて電子透かし要件が異なり，一つの電子透かしアルゴリズムですべての運用形態を満足させることは困難である。
【００１０】
さらに，動画像に埋め込むためには高速に埋め込む必要がある。監視カメラやドライブレコーダなどでは，解像度がＨＤサイズ（1920画素x1080画素）で，フレームレートも30fps(frame per second)のものが多く，従って埋め込みをリアルタイムに行うためには，高速対応の電子透かし埋め込み手法を得ることが必要である
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許