專利名稱：電子水印生成裝置、方法和用于生成電子水印的程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于如JPEG圖像的不可逆壓縮圖像的電子水印生成方法和電子水印生成程序。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，在嵌入了用于生成關(guān)于如JPEG圖像的不可逆壓縮圖像的電子水印的要嵌入的信息的情況下，以及在從不可逆壓縮圖像中提取出嵌入信息的情況下，這種嵌入和提取操作是在圖像壓縮處理過(guò)程中不可逆處理已經(jīng)完全終止的階段，對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行的。例如，在生成了關(guān)于JPEG圖像的電子水印的情況下，在從RGB圖像生成JEPG圖像期間，要嵌入的信息的嵌入是在量化處理之后和執(zhí)行編碼處理之前，對(duì)量化系數(shù)執(zhí)行的，或者可替代地，在使用JPEG圖像的情況下(例如，日本第3098513號(hào)專利)，要嵌入的信息的嵌入是在JPEG圖像已經(jīng)過(guò)解碼處理之后和執(zhí)行解量化(de-quantizing)之前，對(duì)量化系數(shù)執(zhí)行的。
但是，關(guān)于傳統(tǒng)不可逆壓縮圖像生成的電子水印的耐久性不夠。因此，例如在如下情況下，作為電子水印嵌入的信息很有可能不能被提取出來(lái)通過(guò)臨時(shí)執(zhí)行解碼、解量化、正交逆變換、分塊的重組(blockre-combining)和顏色轉(zhuǎn)換來(lái)恢復(fù)RGB圖像，以產(chǎn)生其中嵌入有電子水印的不可逆壓縮圖像，作為具有根據(jù)設(shè)備規(guī)范的壓縮率的圖像，然后，通過(guò)再次執(zhí)行顏色轉(zhuǎn)換、劃分成多塊、正交變換、量化和編碼，將恢復(fù)的RGB圖像產(chǎn)生成具有不同壓縮率的不可逆壓縮圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是，對(duì)于不可逆壓縮圖像，提供一種電子水印生成裝置、一種電子水印生成方法，和一種電子水印生成程序，該裝置、方法和程序能夠改善電子水印的耐久性，且即使在將不可逆壓縮圖像暫時(shí)恢復(fù)成RGB圖像之后再次生成不可逆壓縮圖像，也能夠提取作為電子水印嵌入的信息。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種電子水印生成裝置，包括嵌入裝置，其用于把要嵌入的信息作為電子水印，嵌入到不可逆壓縮圖像的量化分塊中，其中不可逆壓縮圖像是通過(guò)在RGB圖像經(jīng)過(guò)顏色轉(zhuǎn)換以被分成多塊之后，逐塊執(zhí)行量化產(chǎn)生的；恢復(fù)裝置，其用于通過(guò)對(duì)其中已經(jīng)由嵌入裝置嵌入了要嵌入的信息的分塊，執(zhí)行解量化，來(lái)恢復(fù)RGB圖像；提取裝置，其用于對(duì)恢復(fù)的RGB圖像進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換，和將顏色轉(zhuǎn)換后的RGB圖像分成多塊，然后，逐塊執(zhí)行量化，從而從量化的分塊中提取要嵌入的信息；以及重新嵌入裝置，其用于，在檢查裝置沒(méi)有檢查出要嵌入的信息已經(jīng)被正確提取時(shí)，把要嵌入的信息作為電子水印再次嵌入到量化的分塊中，其中檢查裝置用于檢查要嵌入的信息是否已經(jīng)由提取裝置正確提取。
本發(fā)明的其它目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將在下面的說(shuō)明中予以闡述，在某種程度上，通過(guò)閱讀說(shuō)明書(shū)將會(huì)清楚，或者可通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明來(lái)了解。本發(fā)明的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)可借助于下文特別提出的手段和組合來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。


附圖包括在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，附圖示出了本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例，并且與上面給出的一般性說(shuō)明和下面給出的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明一起，用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電子水印生成系統(tǒng)的框圖；圖2是表示同一電子水印生成系統(tǒng)中的電子水印生成裝置的主要部分的配置的框圖；圖3是表示同一電子水印生成裝置中的應(yīng)用程序執(zhí)行單元的編程功能的框圖；圖4示出了執(zhí)行從RGB圖像壓縮成JPEG圖像的處理，和執(zhí)行從JPEG圖像解碼成RGB圖像的處理的流程圖；圖5示出了MCU分塊數(shù)據(jù)配置的示意圖；圖6示出了使用同一實(shí)施例中的電子水印生成裝置的應(yīng)用程序執(zhí)行單元的電子水印生成處理的流程圖；
圖7詳細(xì)示出了圖6所示的信息嵌入處理的流程圖；圖8詳細(xì)示出了圖6所示的信息提取處理的流程圖；圖9示出了使用同一實(shí)施例中的電子水印生成裝置的應(yīng)用程序執(zhí)行部件的電子水印生成處理的修改的實(shí)例的流程圖；圖10是表示根據(jù)同一實(shí)施例的電子水印提取系統(tǒng)的框圖；圖11是表示同一電子水印提取系統(tǒng)中的電子水印提取裝置的主要部分的配置的框圖；圖12是表示同一電子水印提取裝置中的應(yīng)用程序執(zhí)行單元的編程功能的框圖；圖13示出了使用同一電子水印提取裝置的應(yīng)用程序執(zhí)行單元的電子水印提取處理的流程圖；圖14示出了使用根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電子水印生成裝置的應(yīng)用程序執(zhí)行單元的電子水印生成處理的流程圖；圖15詳細(xì)示出了圖14所示的信息嵌入處理的流程圖；和圖16詳細(xì)示出了圖14所示的信息提取處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下文中將參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
(第一實(shí)施例)首先，下面將對(duì)第一實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。在圖1中，附圖標(biāo)記1表示電子水印生成裝置1，其用于捕獲作為不可逆壓縮圖像的JPEG圖像2和要嵌入的信息3，然后把要嵌入的信息3嵌入JPEG圖像2，從而生成關(guān)于JPEG圖像2的電子水印。從裝置1中輸出的是，通過(guò)嵌入要嵌入的信息3從而生成電子水印而產(chǎn)生的電子水印圖像4。要嵌入的信息3包括，例如，優(yōu)惠券信息，商品券信息，和諸如數(shù)值或文本的會(huì)員信息。電子水印圖像4被用作，例如，電子優(yōu)惠券，電子商品券，或電子會(huì)員證書(shū)。
前述的電子水印生成裝置1，如圖2所示，包括用于執(zhí)行各種應(yīng)用程序的應(yīng)用程序執(zhí)行單元11，該應(yīng)用程序執(zhí)行部件由CPU、ROM、RAM等等構(gòu)成；存儲(chǔ)單元12，其由諸如RAM的可重寫存儲(chǔ)器構(gòu)成；鍵輸入單元13；顯示單元14，其用于顯示如圖像或文本的信息；以及信息輸入/輸出單元15，其用于從/向外部輸入/輸出信息。電子水印生成裝置1被配備于，例如，服務(wù)器中、便攜式蜂窩電話中、POS終端或類似裝置中。在應(yīng)用程序執(zhí)行單元11中，配備有重復(fù)嵌入電子水印處理的用于設(shè)置上限值的上限值設(shè)置單元11a和用于設(shè)置下限值的下限值設(shè)置單元11b，稍后會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。
應(yīng)用程序執(zhí)行單元11，如圖3所示，包括圖像輸入功能21，其用于從信息輸入/輸出單元15獲取JPEG圖像2，并且也用于從存儲(chǔ)單元12獲取JPEG圖像；要嵌入信息輸入功能22，其用于從信息輸入/輸出單元15獲取要嵌入的信息3，并且也用于從鍵輸入單元13或存儲(chǔ)單元12獲取要嵌入的信息；以及嵌入條件輸入功能23，其用于在把要嵌入的信息嵌入JPEG圖像的時(shí)刻需要嵌入條件的情況下，從鍵輸入單元13、信息輸入/輸出單元15或存儲(chǔ)單元12獲取嵌入條件。
應(yīng)用程序執(zhí)行部件11包括用于執(zhí)行以下功能的應(yīng)用程序要嵌入信息嵌入功能24，其用于將由要嵌入信息輸入功能22獲取到的要嵌入的信息，根據(jù)由嵌入條件輸入功能23獲取到的嵌入條件，嵌入到由圖像輸入功能21獲取到的JPEG圖像中；以及信息提取功能25，其用于從圖像輸入功能21獲取到的電子水印圖像中提取要嵌入的信息。信息嵌入功能24被設(shè)計(jì)成，在嵌入條件輸入功能23中沒(méi)有獲取到嵌入條件的情況下，在其內(nèi)部具有的預(yù)定條件下執(zhí)行信息嵌入。
圖4示出了壓縮和解碼JPEG圖像的通用處理的流程圖。在S1中，對(duì)于用像素的RGB值顯示的RGB圖像5，在壓縮處理中執(zhí)行顏色轉(zhuǎn)換，以便用亮度(Y)和色度(Cb，Cr)的值來(lái)表示像素。接著，在S2中，對(duì)于顏色轉(zhuǎn)換后的圖像，執(zhí)行顏色相位分量的下采樣處理。這里，在下采樣處理中，取鄰近值的平均，并將圖像尺寸縮小到1/2、1/4或類似值。
接下來(lái)，在S3中，將用Y、Cb和Cr分量表示的圖像分成8×8塊。隨后，在S4中，對(duì)分成的8×8塊圖像執(zhí)行次級(jí)(secondary)離散余弦變換(DCT)作為正交變換，并且在S5中，對(duì)于離散余弦變換的系數(shù)，執(zhí)行量化處理。量化的8×8塊被重新排列，使得直流分量被排列在第0塊，并且交流分量的低至高頻分量被排列在第一至第63塊，如圖5所示。接著，在S6中，通過(guò)執(zhí)行編碼，來(lái)執(zhí)行圖像壓縮處理，編碼包括兩個(gè)處理，即行程編碼和哈夫曼(Huffman)編碼。編碼處理執(zhí)行的單位是，通過(guò)使用包括多個(gè)Y、Cb和Cr分量的8×8塊獲得到的被稱為最小編碼單元(MCU)的單位。用這種方式，來(lái)生成JPEG圖像6。
接著，在JPEG圖像6被恢復(fù)成RGB圖像5的情況下，根據(jù)與壓縮處理相反的流程，來(lái)執(zhí)行處理。也就是說(shuō)，在S11中，逐個(gè)MCU地執(zhí)行包括哈夫曼編碼和行程編碼的解碼處理，并提取分塊。接下來(lái)，在S12中，分塊中的系數(shù)被重新排列在二維8×8陣列中，并執(zhí)行解量化處理。隨后，在S13中，對(duì)于解量化的系數(shù)，執(zhí)行二維離散余弦逆變換(inverse DCT)，作為正交逆變換。接著，在S14中，執(zhí)行分塊的組合，并且在S15中，執(zhí)行下采樣的Cb和Cr分量的恢復(fù)。在S16中，對(duì)于Y、Cb和Cr分量的R、G和B分量，執(zhí)行顏色轉(zhuǎn)換，從而恢復(fù)RGB圖像5。
現(xiàn)將根據(jù)圖6所示的流程圖，來(lái)說(shuō)明生成關(guān)于JPEG圖像的電子水印的處理。作為嵌入目標(biāo)的源圖像可以是JPEG圖像或RGB圖像。這里，將通過(guò)以使用JPEG圖像作為源圖像的情況為例，來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
首先，在S21中，獲取要嵌入的信息，并將獲取的信息分成比特的單位。接下來(lái)，在S22中，獲取JPEG圖像，并對(duì)其進(jìn)行解碼處理。也就是說(shuō)，執(zhí)行哈夫曼碼的解碼和行程碼的解碼，并在系數(shù)已逐塊經(jīng)過(guò)量化處理的狀態(tài)下獲取系數(shù)。該解碼處理是以前述的MCU為單位執(zhí)行的，并且隨后的嵌入信息處理也是以MCU為單位執(zhí)行的。
隨后，在S23中，對(duì)于MCU中的分塊，執(zhí)行稍候說(shuō)明的嵌入信息的處理(嵌入裝置)。當(dāng)信息嵌入終止時(shí)，分塊經(jīng)過(guò)逆向量化，逆向量化的分塊經(jīng)過(guò)起正交逆變換作用的DCT逆變換，這樣變換后的分塊在S24中經(jīng)過(guò)下采樣的恢復(fù)。此外，在MCU中執(zhí)行分塊組合與顏色轉(zhuǎn)換，一個(gè)MCU被恢復(fù)成RGB格式的圖像(恢復(fù)裝置)。接著，在S25中，對(duì)恢復(fù)成RGB格式的圖像再次執(zhí)行顏色轉(zhuǎn)換、分塊和DCT變換的JPEG壓縮處理，一直執(zhí)行到量化處理。接著，在S26中，從量化的分塊執(zhí)行稍后描述的信息提取處理(提取裝置)，并且在S27中，檢查是否已經(jīng)成功地正確提取出要嵌入的信息(檢查裝置)。
如果還沒(méi)有成功地正確提取出信息，則在S28中，將當(dāng)前重復(fù)量和預(yù)設(shè)上限值互相比較。如果當(dāng)前重復(fù)量還沒(méi)有達(dá)到上限值，則在S29中，將當(dāng)前重復(fù)量加1。此后，當(dāng)前處理回到S23，在該步驟中，再次執(zhí)行信息嵌入(重新嵌入裝置)。重復(fù)量的上限值是在包括于應(yīng)用程序執(zhí)行單元11中的上限值設(shè)置單元11a上設(shè)置的(上限值設(shè)置裝置)。另外，在當(dāng)前重復(fù)量達(dá)到上限值時(shí)，在S30中執(zhí)行信息嵌入處理。用這種方式，當(dāng)要嵌入的信息還沒(méi)有被成功地正確提取時(shí)，即使重復(fù)執(zhí)行信息嵌入直到獲得了上限值，也可在執(zhí)行了信息嵌入之后，終止嵌入處理(重復(fù)終止裝置)。當(dāng)信息嵌入終止時(shí)，在S31中確定是否所有要嵌入信息的嵌入都已經(jīng)終止。
另外，當(dāng)確定在S27中嵌入的信息已經(jīng)被成功地正確提取出來(lái)時(shí)，在S32中，將當(dāng)前重復(fù)量和預(yù)設(shè)下限值互相比較。當(dāng)前重復(fù)量的下限值是在包括于應(yīng)用程序執(zhí)行單元中的下限值設(shè)置單元11b上設(shè)置的(下限值設(shè)置裝置)。如果當(dāng)前重復(fù)量沒(méi)有達(dá)到下限值，則在S33中，將當(dāng)前重復(fù)量加上1(下限值設(shè)置裝置)。如果當(dāng)前重復(fù)量沒(méi)有達(dá)到下限值，則在S33中，將當(dāng)前重復(fù)量加上1，并且當(dāng)前處理回到S23，在該步驟中，再次執(zhí)行信息嵌入(檢查和重復(fù)裝置)。這是因?yàn)?，例如，即使已?jīng)通過(guò)一個(gè)嵌入處理成功地正確提取出了信息，但是假定耐久性不夠，還得多次重復(fù)這種嵌入處理。另外，在當(dāng)前重復(fù)量已經(jīng)達(dá)到下限值時(shí)，在S31中，確定是否所有要嵌入信息的嵌入都已經(jīng)終止。
如果在S31中確定還剩有要嵌入的信息，則當(dāng)前處理回到S22，在該步驟中執(zhí)行將信息嵌入下一個(gè)MCU的處理?？商娲兀绻赟31中確定所有要嵌入的信息的嵌入已經(jīng)終止，則在S34中，通過(guò)將其中已經(jīng)嵌入了信息的MCU和其中沒(méi)有嵌入信息的MCU互相組合，來(lái)執(zhí)行編碼處理，并產(chǎn)生帶有生成的電子水印的JPEG圖像。用這種方式，對(duì)于配置JPEG圖像的多個(gè)MCU分塊中的部分或全部，執(zhí)行要嵌入信息的嵌入。
現(xiàn)將給出關(guān)于把要嵌入的信息嵌入MCU中的一項(xiàng)分塊數(shù)據(jù)中的說(shuō)明。圖5示出了通過(guò)解碼JPEG圖像獲取的一項(xiàng)分塊數(shù)據(jù)。該分塊數(shù)據(jù)由從第0到第63的64個(gè)系數(shù)構(gòu)成。第0系數(shù)代表直流分量，第1至第63系數(shù)的每個(gè)代表交流分量，其中交流分量按低分量(第1)到高分量(第63)排列。接著，從第1至第63交流分量中選擇出一個(gè)特定值，調(diào)節(jié)該特定值與預(yù)設(shè)估計(jì)值之間的量值關(guān)系，從而嵌入一比特信息0或者1。
例如，假設(shè)通過(guò)解碼獲取到的一項(xiàng)分塊數(shù)據(jù)的系數(shù)(量化后的系數(shù))是“-3 23 26 33 7 56 15-17-11 28 15-5-1 4 18 4-7-5-2 0 11 4-2-3-3 0 1 4 1-2-1-1 0-1-1 1 0 0-1-1-1 0 0-1 0 0 0-1-1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0”，并且通過(guò)解量化和重新排列上面的系數(shù)而獲得的數(shù)據(jù)為“-24138 280 120 216 80 104 31 156 42-119 40-91 29-60 0 231-77-8-60 0-29 0-28 196-45-22-45-26-44 0 0 135 0-57 0-34 0 0 0 132-36-28-320 0 0 0 100-32 0-44 0 0 0 0 36 0-48 0 0 0 0 0”。接著，當(dāng)?shù)?0系數(shù)被選為特定值時(shí)，則獲得-119。另外，當(dāng)使用除直流分量(第0)和特定值(第10)外的剩余系數(shù)的絕對(duì)值的平均值作為估計(jì)值時(shí)，則獲得“46”。
接著，將估計(jì)值“46”和特定值的絕對(duì)值|-119|互相比較。因?yàn)閨-119|＞46，這表示比特“1”。因此，如果該時(shí)刻要嵌入的信息是“1”，則該特定值被維持原樣。如果要嵌入的信息是“0”，則進(jìn)行變更操作，使得該特定值的絕對(duì)值等于或小于46。例如，量化之后的值被設(shè)置為“0”。也就是說(shuō)，解量化的數(shù)據(jù)的特定值(第10)對(duì)應(yīng)于經(jīng)量化后的數(shù)據(jù)中的第7系數(shù)“-17”，這樣，該值被設(shè)置為“0”?？蔀榱炕暗摹?119”進(jìn)行變更特定值的操作。另外，可以從通過(guò)應(yīng)用執(zhí)行單元11的嵌入條件輸入功能23獲取到的值來(lái)確定特定值的順序，或者可以從信息嵌入功能24預(yù)先具有的值來(lái)確定。
先前描述的圖6所示的S23和S30中的嵌入信息的處理，是根據(jù)上述內(nèi)容，并基于圖7所示的流程圖執(zhí)行的。
首先，在S41中，MCU中的一項(xiàng)分塊數(shù)據(jù)被解量化。接著，在S42中，獲得除特定值(解量化的分塊數(shù)據(jù)的第10個(gè)值)和直流分量(第0)之外的分塊數(shù)據(jù)的絕對(duì)值的平均值，并將獲得到的平均值定義為估計(jì)值。在S43中，將特定值和估計(jì)值的絕對(duì)值互相比較。在特定值等于或小于估計(jì)值的情況下，在S44中，檢查要嵌入的信息是否是“0”。在要嵌入的信息是“0”的情況下，終止該嵌入處理。
在要嵌入的信息是“1”的情況下，在S45中，檢查特定值是否等于或大于0。在特定值等于或大于0的情況下，在S46中，將通過(guò)量化該特定值獲得的值加1，即，將解量化之前的值加1。在特定值小于0的情況下，在S47中，從通過(guò)量化特定值所獲得的值減去1，即，從解量化之前的值減去1。
當(dāng)確定在S43所示的比較中，特定值超過(guò)估計(jì)值時(shí)，則在S48中檢查要嵌入的信息是否是“0”。在要嵌入的信息不是“0”的情況下，即，在該信息是“1”的情況下，終止嵌入處理。在要嵌入的信息是“0”的情況下，在S49中，將通過(guò)量化特定值獲得到的值設(shè)置為0，即，將解量化之前的值設(shè)置為0。
用于確定特定值和估計(jì)值之間的量值關(guān)系的分塊數(shù)據(jù)，可以在數(shù)據(jù)被解量化之前(在已經(jīng)執(zhí)行了量化的狀態(tài)下)獲得，或者可以在數(shù)據(jù)被解量化之后(在還沒(méi)有執(zhí)行量化的狀態(tài)下)獲得。另外，用于調(diào)節(jié)量值關(guān)系的分塊數(shù)據(jù)可以在數(shù)據(jù)被解量化之前(在已經(jīng)執(zhí)行了量化的狀態(tài)下)獲得，或者可以在數(shù)據(jù)被解量化之后(在還沒(méi)有執(zhí)行量化的狀態(tài)下)獲得。在分塊數(shù)據(jù)被量化成特定值，并且使用估計(jì)值的情況下，不執(zhí)行S41中所示的解量化處理，并且在S42中使用處于量化狀態(tài)的分塊數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算估計(jì)值。
可以對(duì)MCU中的所有分塊執(zhí)行分塊數(shù)據(jù)的嵌入，也可以限制為僅對(duì)預(yù)先選擇的分塊來(lái)執(zhí)行，例如，僅對(duì)Y分量或僅對(duì)Cb和Cr分量。盡管已經(jīng)在對(duì)于一個(gè)分塊只選擇一個(gè)特定值的情況下進(jìn)行了嵌入操作，但是，也可通過(guò)選擇多個(gè)特定值來(lái)嵌入多個(gè)比特信息。在這種情況下，有必要在嵌入端和提取端上，共享表明哪個(gè)分塊或特定值是嵌入目標(biāo)的信息。
前述的圖6的S26中的提取信息的處理是基于圖8所示的流程圖來(lái)執(zhí)行的。
首先，在S51中，獲取量化之前的(解量化之后的)一個(gè)分塊。接著，在S52中，從分塊數(shù)據(jù)中獲得除直流分量(第0)和特定值(第10)之外的剩余系數(shù)的絕對(duì)值的平均值，并將獲得到的平均值定義為估計(jì)值。在S53中，將特定值和估計(jì)值的絕對(duì)值互相比較。在特定值等于或小于估計(jì)值的情況下，在S54中，提取“0”作為提取信息。在特定值超過(guò)估計(jì)值的情況下，在S55中，提取“1”作為提取信息。
響應(yīng)于信息嵌入處理，需要執(zhí)行信息提取處理。相應(yīng)的條件包括要嵌入的信息中，分塊數(shù)據(jù)中的哪個(gè)系數(shù)已經(jīng)被定義為特定值，或者，量化后的分塊數(shù)據(jù)或量化前的分塊數(shù)據(jù)是否已被用于在嵌入信息的時(shí)刻估計(jì)量值關(guān)系。
在這樣產(chǎn)生了電子水印，同時(shí)要嵌入的信息被嵌入到JPEG圖像中的情況下，對(duì)通過(guò)解碼JPEG圖像而獲得到的MCU分塊數(shù)據(jù)，嵌入比特信息。此后，數(shù)據(jù)被恢復(fù)成RGB圖像。進(jìn)一步，恢復(fù)從RGB圖像量化的狀態(tài)，提取信息，并檢查是否已經(jīng)正確提取出了要嵌入的信息。即使檢查出已經(jīng)正確提取了信息，也再次重復(fù)該檢查，并多次重復(fù)恢復(fù)RGB圖像，從而使得有可能充分增強(qiáng)關(guān)于JPEG圖像的要嵌入信息的耐久性。
因而，通過(guò)改變壓縮率等等，將已經(jīng)嵌入有要嵌入信息的JPEG圖像恢復(fù)成RGB圖像，并且即使JPEG圖像已經(jīng)被再次構(gòu)造，也能正確地提取出要嵌入的信息。也就是說(shuō)，能夠產(chǎn)生這樣的電子水印圖像，其特征在于要嵌入的信息具有與圖像壓縮有關(guān)的高耐久性。
如果增加重復(fù)量的上限值，則與信息壓縮有關(guān)的耐久性得到改善，但是圖像被極大地劣化。這對(duì)于下限值同樣成立。由于這種原因，有必要通過(guò)重復(fù)量在要嵌入信息的耐久性和圖像劣化之間進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)。
在本實(shí)施例中，已為用于執(zhí)行重復(fù)處理的條件同時(shí)提供了上限值和下限值，但并不局限于此。可以在不提供上限值的情況下執(zhí)行重復(fù)處理，直到要嵌入的信息已經(jīng)被正確提取出來(lái)為止。另外，在已經(jīng)成功地正確提取出了要嵌入的信息，而沒(méi)有提供下限值的情況下，在S31中，可以確定要嵌入信息的結(jié)束。即使沒(méi)有設(shè)置下限值，也至少一次將當(dāng)前數(shù)據(jù)恢復(fù)成在恢復(fù)成RGB圖像之后的量化數(shù)據(jù)，并執(zhí)行了要嵌入信息的提取，從而使得有可能改善要嵌入信息的耐久性。
此外，如圖9所示，在沒(méi)有提供上限值或下限值的情況下，如果在S27中檢查出沒(méi)有成功地正確提取出信息，則在S30中執(zhí)行信息嵌入處理，并在S31中執(zhí)行要嵌入信息的結(jié)束的確定。當(dāng)在S27中檢查出已經(jīng)充分地正確提取出信息時(shí)，可以立刻在S31中執(zhí)行要嵌入信息的結(jié)束的確定。
另外，只有在嵌入關(guān)于用于信息嵌入和提取處理的估計(jì)值的信息時(shí)，才可以使用通過(guò)加上預(yù)定值而獲取的值或者通過(guò)減去預(yù)定值而獲取的值作為估計(jì)值。例如，通過(guò)將參考估計(jì)值加上+10獲得的值，在嵌入信息的時(shí)候，被用作估計(jì)值，而在提取信息的時(shí)候，參考估計(jì)值被原封不動(dòng)地用作估計(jì)值。用這種方式，在通過(guò)嵌入信息建立起特定值＞估計(jì)值的狀態(tài)的情況下，特定值至少比估計(jì)值大10或者更多。即使已經(jīng)借助圖像重新壓縮處理改變了特定值或估計(jì)值，如果變化量整體小于10，也能維持特定值＞估計(jì)值的關(guān)系，這樣，使得有可能正確地捕獲信息。在試圖通過(guò)嵌入信息來(lái)建立起特定值＜估計(jì)值的狀態(tài)的情況下，在嵌入信息的時(shí)候，通過(guò)從參考估計(jì)值減去預(yù)定值而獲得的值被定義為估計(jì)值。
在這樣從JPEG圖像中提取出要嵌入的信息的情況下，使用如圖10所示的電子水印提取設(shè)備7，其中JPEG圖像具有從其產(chǎn)生的具有與圖像重新壓縮有關(guān)的高耐久性的電子水印。電子水印提取設(shè)備7接收由電子水印生成裝置1產(chǎn)生的電子水印圖像4(具有從其產(chǎn)生的電子水印的JPEG圖像)，并提取出提取信息8。提取信息8包括，例如，優(yōu)惠券信息，商品券信息，和諸如數(shù)值或文本的會(huì)員信息。用這種方式，電子水印圖像4可被用作優(yōu)惠券，商品券，和會(huì)員證書(shū)。
電子水印提取設(shè)備7由CPU、ROM、RAM等等構(gòu)成，如圖11所示。該提取設(shè)備包括應(yīng)用程序執(zhí)行單元31，其用于執(zhí)行各種應(yīng)用程序；存儲(chǔ)單元32，其由諸如RAM的可重寫存儲(chǔ)器構(gòu)成；鍵輸入單元33；顯示單元34，其用于顯示如圖像或文本的信息；以及信息輸入/輸出單元35，其用于從/向外部輸入/輸出信息。電子水印提取設(shè)備7被配備于，例如，服務(wù)器中、便攜式蜂窩電話中、POS終端中等等。
應(yīng)用程序執(zhí)行單元31，如圖12所示，包括用于執(zhí)行圖像輸入功能41和信息提取功能42的應(yīng)用程序，其中圖像輸入功能41用于從信息輸入/輸出單元35獲取電子水印圖像4，還用于從存儲(chǔ)單元32獲取電子水印圖像4；信息提取功能42用于從圖像輸入功能41獲取到的電子水印圖像中提取要嵌入的信息。
電子水印提取設(shè)備7從電子水印圖像提取出提取信息8的處理，是基于圖13所示的流程圖執(zhí)行的。首先，在S61中，對(duì)作為電子水印圖像的JPEG圖像執(zhí)行解碼處理，以獲得MCU，其中該JPEG圖像具有產(chǎn)生的預(yù)定的電子水印。也就是說(shuō)，執(zhí)行哈夫曼碼的解碼和行程碼的解碼，以獲得逐塊執(zhí)行了量化處理的狀態(tài)下的系數(shù)。這種分塊的獲得是以MCU為單位執(zhí)行的，隨后的處理也是以MCU為單位執(zhí)行的。
隨后，在S62中，對(duì)于包含在獲取到的MCU中的分塊，執(zhí)行解量化處理。接著，在S63中，執(zhí)行從解量化的分塊數(shù)據(jù)中提取要嵌入信息的處理。此時(shí)的提取處理與先前描述的S26中的提取處理相同。具體而言，該提取處理與圖7所示的處理操作相同。也就是說(shuō)，嵌入的信息是逐比特提取的。
接著，在S64中，檢查是否已經(jīng)對(duì)包含在JPEG圖像中的所有MCU執(zhí)行了處理操作。如果處理操作還沒(méi)有終止，則當(dāng)前處理回到S61，在該步驟中，對(duì)下一個(gè)MCU執(zhí)行信息提取處理。如果對(duì)于所有MCU的處理操作終止，另一方面，在S65中執(zhí)行提取出的比特信息的構(gòu)造。
響應(yīng)于信息嵌入處理，有必要執(zhí)行提取這些信息項(xiàng)的處理。相應(yīng)的條件包括分塊數(shù)據(jù)中的哪個(gè)系數(shù)已被定義為用于嵌入信息的特定值；量化狀態(tài)下的分塊數(shù)據(jù)是否已經(jīng)被用于估計(jì)量值關(guān)系；或者M(jìn)CU中的哪個(gè)分塊已被作為嵌入目標(biāo)。在使用經(jīng)過(guò)量化的分塊數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)量值關(guān)系的情況下，不執(zhí)行S62中的解量化處理，而是通過(guò)使用經(jīng)過(guò)量化的分塊數(shù)據(jù)作為估計(jì)值，來(lái)執(zhí)行信息提取。
(第二實(shí)施例)現(xiàn)將在此對(duì)第二實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。根據(jù)前述的第一實(shí)施例的相同的組成元素，將用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示，并在此對(duì)其詳細(xì)說(shuō)明予以省略。
現(xiàn)將給出關(guān)于使用JPEG2000圖像9作為不可逆壓縮圖像的情況的說(shuō)明。
圖14示出了JPEG2000圖像9的通用的不可逆壓縮或者解碼處理的示意圖。在壓縮處理中，在S71，對(duì)于用RGB值顯示像素的RGB圖像5，執(zhí)行顏色轉(zhuǎn)換，以便于用亮度值(Y)和色度(Cb，Cr)的值來(lái)表示像素。接著，在S72中，執(zhí)行離散小波變換(DWT)。在S73中，對(duì)于離散小波轉(zhuǎn)換后的系數(shù)，執(zhí)行量化處理。量化的系數(shù)被分塊。在S74中，執(zhí)行包括如系數(shù)建?；蛩阈g(shù)編碼的處理操作的最佳截?cái)嗲度氪a塊編碼(EBCOT)，作為編碼處理，從而產(chǎn)生JPEG2000圖像9。
在JPEG2000圖像9被恢復(fù)成RGB圖像5的情況下，根據(jù)與壓縮處理相反的流程來(lái)執(zhí)行處理。也就是說(shuō)，在S75中，在解碼的時(shí)候執(zhí)行EBCOT逆變換。接下來(lái)，在S76中，執(zhí)行解量化處理。隨后，在S77中，對(duì)解量化的系數(shù)執(zhí)行離散小波逆變換。接著，在S78中，Y、Cb和Cr分量經(jīng)顏色轉(zhuǎn)換變成R、G和B分量，從而恢復(fù)RGB圖像5。
現(xiàn)將參考圖15所示的流程圖，來(lái)說(shuō)明產(chǎn)生關(guān)于JPEG2000圖像9的電子水印的處理。作為嵌入目標(biāo)的源圖像可以是JPEG2000圖像9，或者可以是RGB圖像。將通過(guò)以使用JPEG2000圖像9作為源圖像的情況為例，來(lái)給出說(shuō)明。
首先，在S81中，獲取要嵌入的信息，并將獲取的信息分成比特的單位。接下來(lái)，在S82中，獲取JPEG2000圖像9并對(duì)其進(jìn)行解碼處理，獲取經(jīng)量化以被分成分塊單位的狀態(tài)下的系數(shù)。
隨后，在S23中，對(duì)于分塊，執(zhí)行前述的嵌入信息的處理(嵌入裝置)。盡管用于執(zhí)行JPEG2000圖像9的編碼處理的分塊可取任意值，并且其高度和寬度從4到1024變化且其面積等于或小于4096，但是為了使用和在S23中一樣的方法，取8×8的分塊尺寸。當(dāng)信息嵌入終止時(shí)，分塊經(jīng)過(guò)解量化、DWT逆變換，和顏色轉(zhuǎn)換，并在S84中，恢復(fù)成RBG格式的圖像(恢復(fù)裝置)。在S85中，再次對(duì)以RGB格式存儲(chǔ)的圖像執(zhí)行用于顏色轉(zhuǎn)換和DWT變換的JPEG2000壓縮處理，直到已經(jīng)執(zhí)行了量化處理為止。接著，在S26中，從量化的分塊執(zhí)行前述的信息提取處理(提取裝置)。在S87中，檢查是否已經(jīng)成功地正確提取出了嵌入的信息。如在嵌入處理S23中那樣，用于執(zhí)行利用JPEG2000圖像的編碼處理的分塊尺寸，被定義為8×8，從而使得有可能在S26中利用提取處理。接著，在S87中，檢查是否已經(jīng)成功地正確提取出了嵌入的信息(檢查裝置)。
如果還沒(méi)有成功地正確提取出該信息，則在S88中，將當(dāng)前重復(fù)量和預(yù)設(shè)上限值互相比較。如果當(dāng)前重復(fù)量沒(méi)有達(dá)到上限值，則在S89中，將當(dāng)前重復(fù)量加上1，然后，當(dāng)前處理回到S23，在該步驟中再次執(zhí)行信息嵌入(重新嵌入裝置)。重復(fù)量的上限值是在包括于應(yīng)用程序執(zhí)行單元11中的上限設(shè)置單元11a上設(shè)置的(上限值設(shè)置裝置)。在當(dāng)前重復(fù)量達(dá)到上限值時(shí)，在S90中，執(zhí)行信息嵌入處理。用這種方式，當(dāng)還沒(méi)有成功地正確讀取出嵌入的信息時(shí)，即使重復(fù)執(zhí)行信息的嵌入，直到獲得了上限值，也可執(zhí)行信息的嵌入，然后，可終止嵌入處理。當(dāng)信息嵌入終止時(shí)，在S91中，確定所有各項(xiàng)要嵌入信息的嵌入是否都已終止。
另外，當(dāng)在S87中確定已經(jīng)成功地正確提取出了嵌入的信息時(shí)，在S92中，將當(dāng)前重復(fù)量和預(yù)設(shè)下限值互相比較。重復(fù)量的下限值是在包括于應(yīng)用程序執(zhí)行單元11中的下限值設(shè)置單元11b上設(shè)置的(下限設(shè)置裝置)。如果當(dāng)前重復(fù)量沒(méi)有達(dá)到下限值，則在S93中，將當(dāng)前重復(fù)量加上1，然后當(dāng)前處理回到S83，在該步驟中再次執(zhí)行信息嵌入。這是因?yàn)椋?，即使已?jīng)通過(guò)一個(gè)嵌入處理成功地正確提取出了信息，但是假定耐久性不夠，還得多次重復(fù)嵌入處理。另外，在當(dāng)前重復(fù)量達(dá)到下限值時(shí)，在S91中，確定是否所有要嵌入信息的嵌入都已經(jīng)終止。
當(dāng)在S91中確定還剩有要嵌入的信息時(shí)，當(dāng)前處理回到S82，在該步驟中，對(duì)下一個(gè)分塊執(zhí)行嵌入信息的處理。當(dāng)在S91中確定所有要嵌入信息的嵌入都已經(jīng)終止時(shí)，在S94中，通過(guò)將其中已嵌入了信息的分塊加上其中沒(méi)有被嵌入信息的分塊，來(lái)執(zhí)行編碼處理，然后，具有產(chǎn)生的電子水印的JPEG2000圖像被產(chǎn)生。用這種方式，對(duì)于配置JPEG2000圖像9的多個(gè)分塊的部分或全部，執(zhí)行要嵌入信息的嵌入。即使要嵌入的信息已經(jīng)被嵌入到JPEG2000圖像9中，也能改善與JPEG2000圖像有關(guān)的嵌入信息的耐久性，如在第一實(shí)施例中那樣。
用于從具有嵌入在JPEG2000圖像9中的信息的電子水印圖像中提取出提取信息8的電子水印設(shè)備7的處理操作，是基于圖16所示的流程圖執(zhí)行的。首先，在S101中，對(duì)于具有生成的電子水印的作為電子圖像的JPEG2000圖像，執(zhí)行編碼處理，并獲得經(jīng)量化并被分成分塊的單位的狀態(tài)下的系數(shù)。
隨后，在S102中，對(duì)獲取的系數(shù)執(zhí)行解量化處理。在S26中，以分塊為單位，執(zhí)行從解量化的數(shù)據(jù)中提取嵌入信息的處理。此時(shí)的提取處理與前述的S26中的提取處理相同，具體而言，該提取處理與圖7所示的提取處理相同。也就是說(shuō)，嵌入信息是逐比特提取出來(lái)的。接著，在S104中，檢查是否已經(jīng)對(duì)包含在JPEG2000圖像中的所有分塊數(shù)據(jù)都執(zhí)行了處理。如果處理沒(méi)有終止，則當(dāng)前處理回到S101，在該步驟中，對(duì)下一個(gè)分塊執(zhí)行信息提取處理。如果對(duì)于所有分塊的處理沒(méi)有終止，另一方面，在S105中，執(zhí)行提取出的比特信息的構(gòu)造。
響應(yīng)于嵌入信息的處理，需要執(zhí)行提取這些信息項(xiàng)的處理。相應(yīng)的條件包括分塊數(shù)據(jù)中的哪個(gè)系數(shù)已經(jīng)被定義為用于嵌入信息的特定值，處于量化后狀態(tài)下的分塊數(shù)據(jù)是否已經(jīng)被用于估計(jì)量值關(guān)系，和是否建立起8×8的分塊尺寸。在使用經(jīng)量化的分塊數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)量值關(guān)系的情況下，不執(zhí)行S102中的解量化處理，而是通過(guò)使用經(jīng)量化的分塊數(shù)據(jù)作為估計(jì)值，來(lái)執(zhí)行信息提取。
盡管本實(shí)施例已經(jīng)描述了當(dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行單元已被包括在設(shè)備中時(shí)用于執(zhí)行本發(fā)明的功能，但是也可將用于執(zhí)行類似功能的程序，從網(wǎng)絡(luò)下載到包括在該設(shè)備中的計(jì)算機(jī)中，而不局限于此。另外，可將用于執(zhí)行類似功能的程序存儲(chǔ)在記錄介質(zhì)中，這樣，可將程序安裝到包括在該設(shè)備中的計(jì)算機(jī)中。記錄介質(zhì)可被提供為如CD-ROM的能夠存儲(chǔ)程序并可由設(shè)備讀取的記錄介質(zhì)。其模式可以是任何模式。另外，可協(xié)同設(shè)備內(nèi)部的操作系統(tǒng)(OS)來(lái)執(zhí)行通過(guò)安裝或下載而預(yù)先獲得的功能。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和修改，對(duì)本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是很容易的。因此，本發(fā)明在其最寬廣的方面內(nèi)，不限于本文所示出和說(shuō)明的具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。因而，可在不脫離如所附權(quán)利要求及其等效體所定義的一般性發(fā)明概念的精神和范圍的情況下，作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種電子水印生成裝置，其特征在于包括嵌入裝置，用于把要嵌入的信息作為電子水印，嵌入不可逆壓縮圖像的量化分塊中，所述不可逆壓縮圖像是通過(guò)在RGB圖像經(jīng)過(guò)顏色轉(zhuǎn)換以被分成多塊之后，逐塊執(zhí)行量化產(chǎn)生的；恢復(fù)裝置，用于通過(guò)對(duì)其中已由所述嵌入裝置嵌入了要嵌入的信息的分塊，執(zhí)行解量化，來(lái)恢復(fù)RGB圖像；提取裝置，用于對(duì)所述恢復(fù)的RGB圖像進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換和將所述顏色轉(zhuǎn)換后的RGB圖像分成多塊，然后逐塊執(zhí)行量化，從而從所述量化的分塊中提取要嵌入的信息；和重新嵌入裝置，用于在檢查裝置沒(méi)有檢查出所述要嵌入的信息已被正確提取出來(lái)時(shí)，在所述量化的分塊中再次嵌入所述要嵌入的信息作為電子水印，所述檢查裝置用于檢查所述要嵌入的信息是否已由所述提取裝置正確提取出來(lái)。
2.如權(quán)利要求1所述的電子水印生成裝置，其特征在于所述重新嵌入裝置被重復(fù)使用，直到所述檢查裝置檢查出所述要嵌入的信息已被正確提取出來(lái)為止。
3.如權(quán)利要求1所述的電子水印生成裝置，其特征在于進(jìn)一步包括上限值設(shè)置裝置，用于設(shè)置所述提取裝置提取要嵌入的信息以及所述檢查裝置檢查所述要嵌入的信息是否已被正確提取出來(lái)的所述重復(fù)量的上限值。
4.如權(quán)利要求3所述的電子水印生成裝置，其特征在于進(jìn)一步包括重復(fù)終止裝置，用于，即使所述提取和所述檢查的重復(fù)達(dá)到所述上限值，在不能進(jìn)行所述檢查時(shí)，通過(guò)再次嵌入所述要嵌入的信息，來(lái)終止所述提取和所述檢查的重復(fù)。
5.如權(quán)利要求4所述的電子水印生成裝置，其特征在于進(jìn)一步包括檢查重復(fù)裝置，用于，即使在所述重復(fù)量達(dá)到所述下限值之前，通過(guò)重復(fù)所述提取和所述檢查，檢查出所述要嵌入的信息已被正確提取出來(lái)，所述提取裝置重復(fù)提取要嵌入的信息，并且所述檢查裝置重復(fù)檢查關(guān)于所述要嵌入的信息是否已被正確提取出來(lái)。
6.一種電子水印生成裝置中的電子水印生成方法，所述方法的特征在于包括把要嵌入的信息作為電子水印，嵌入不可逆壓縮圖像的量化分塊中，所述不可逆壓縮圖像是通過(guò)在RGB圖像經(jīng)過(guò)顏色轉(zhuǎn)換以被分成多塊之后，逐塊執(zhí)行量化產(chǎn)生的；通過(guò)對(duì)其中已嵌入了所述要嵌入的信息的分塊，執(zhí)行解量化，來(lái)恢復(fù)RGB圖像；對(duì)所述恢復(fù)的RGB圖像進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換和將所述顏色轉(zhuǎn)換后的RGB圖像分成多塊，然后逐塊執(zhí)行量化，從而從所述量化的分塊中提取要嵌入的信息；和檢查要嵌入的信息是否已被正確提取出來(lái)；當(dāng)沒(méi)有檢查出所述要嵌入的信息已被正確提取出來(lái)時(shí)，將所述要嵌入的信息作為電子水印，再次嵌入到所述量化的分塊中。
7.如權(quán)利要求6所述的電子水印生成方法，其特征在于進(jìn)一步包括當(dāng)沒(méi)有檢查出所述要嵌入的信息已被嵌入時(shí)，重復(fù)嵌入所述要嵌入的信息，直到檢查出所述要嵌入的信息已被正確提取出來(lái)為止。
8.如權(quán)利要求6所述的電子水印生成方法，其特征在于進(jìn)一步包括即使所述要嵌入的信息的嵌入的所述重復(fù)量達(dá)到預(yù)設(shè)的上限值，當(dāng)沒(méi)有檢查出所述要嵌入的信息已被正確提取出來(lái)時(shí)，重新嵌入所述要嵌入的信息并終止所述重復(fù)。
9.如權(quán)利要求6所述的電子水印生成方法，其特征在于進(jìn)一步包括即使在所述要嵌入的信息的嵌入的所述重復(fù)量達(dá)到下限值之前，檢查出所述要嵌入的信息已被正確提取出來(lái)，重復(fù)嵌入所述要嵌入的信息。
10.如權(quán)利要求9所述的電子水印生成方法，其特征在于進(jìn)一步包括即使在所述要嵌入的信息的嵌入的所述重復(fù)量達(dá)到下限值之前，檢查出所述要嵌入的信息已被正確提取出來(lái)，重復(fù)嵌入所述要嵌入的信息。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電子水印生成裝置，其對(duì)RGB圖像進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換，并將顏色轉(zhuǎn)換后的圖像分成多塊。然后，該裝置把要嵌入的信息作為電子水印，嵌入(S23)不可逆壓縮圖像被量化后的分塊中，該圖像是通過(guò)逐塊執(zhí)行量化產(chǎn)生的，并通過(guò)對(duì)分塊執(zhí)行解量化來(lái)恢復(fù)(S24)RGB圖像。上述裝置對(duì)恢復(fù)的RGB圖像進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換，并將顏色轉(zhuǎn)換后的圖像分成多塊。此后，該裝置逐塊執(zhí)行量化，并從這樣量化的分塊中提取(S26)要嵌入的信息。當(dāng)沒(méi)有檢查出要嵌入的信息已被正確提取出來(lái)時(shí)，該裝置把要嵌入的信息作為電子水印，再次嵌入(S30)量化的分塊中。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1848176SQ20061007240
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月11日
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