專利名稱：數(shù)據(jù)嵌入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將其他數(shù)據(jù)嵌入圖像的數(shù)據(jù)嵌入裝置。
背景技術(shù)：
將其他數(shù)據(jù)疊加在圖像上使得能夠記錄輔助數(shù)據(jù)(secondarydata，二次數(shù)據(jù))或預(yù)防竄改、偽造等。以下公開了用于將其他數(shù)據(jù)疊加在圖像中的技術(shù)方案。
東京Denki大學(xué)出版社于2004年1月20日出版的由圖像電子學(xué)會(huì)(Academic Society of Image Electronics)編寫的《電子水印技術(shù)(electronic watermark technology)》一書的P43至P44頁，公開了一種將數(shù)據(jù)疊加在由偽色調(diào)(pseudo-tone)表現(xiàn)的數(shù)字圖像中的方法。當(dāng)濃度由偽色調(diào)表現(xiàn)時(shí)，該方法利用基于多種色調(diào)圖案表現(xiàn)濃度的自由度來疊加數(shù)據(jù)。
日本專利申請(qǐng)公開出版物第4-294862號(hào)中公開了一種指定用于從彩色復(fù)印機(jī)的硬拷貝輸出執(zhí)行記錄的復(fù)印機(jī)等的方法。該方法記錄被疊加在復(fù)印機(jī)的硬拷貝輸出上的小黃點(diǎn)圖案。該點(diǎn)圖案具有符合諸如復(fù)印機(jī)型號(hào)的條件的形狀。該輸出由掃描器等讀取，并且提取記錄成疊加狀態(tài)的圖案，以執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理。從而，識(shí)別復(fù)印機(jī)。
日本專利申請(qǐng)公開出版物第7-123244號(hào)中公開了一種將高頻色差信號(hào)疊加在彩色圖像上的方法。該方法對(duì)將被疊加的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并將具有對(duì)應(yīng)于該編碼的高空間頻率峰值的色差成分疊加在原圖像上。高空間頻率的色差成分很難被人類看見。因此，該疊加數(shù)據(jù)幾乎不損壞原圖像。一般圖像幾乎不包括高頻色差成分。所以，通過讀取疊加圖像并執(zhí)行信號(hào)處理以提取高頻色差成分，可以再生疊加數(shù)據(jù)。
還存在其他可行技術(shù)，諸如根據(jù)嵌入數(shù)據(jù)稍微改變字符間距、字符傾斜度、或大小的方法；以及向字符邊緣添加非常小的凹口的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的主要方面，數(shù)據(jù)嵌入裝置包括平滑部，用于使圖像信號(hào)平滑；調(diào)制部，用于生成具有疊加的嵌入數(shù)據(jù)的疊加信號(hào)；疊加部，用于將由調(diào)制部生成的疊加信號(hào)添加到由平滑部進(jìn)行平滑的圖像信號(hào)；以及二值化(binarizing)部，用于將由疊加部添加疊加信號(hào)的圖像信號(hào)進(jìn)行二值化。
以下將闡述本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)，并且部分將通過以下描述變得明顯，或可以通過本發(fā)明的實(shí)施例獲知。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過后面特別提出的手段和組合實(shí)現(xiàn)及獲得。


附圖結(jié)合到說明書中并構(gòu)成說明書的一部分，用于闡述本發(fā)明的實(shí)施例，并與前面給出的概括說明和后面給出的實(shí)施例的詳細(xì)說明一起，用來說明本發(fā)明的原理。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的數(shù)據(jù)嵌入裝置的框圖；
圖2是示出平滑部中的平滑濾波器的濾波器系數(shù)的圖表；圖3是示出由調(diào)制部嵌入的正弦波的頻率成分的配置圖；圖4是示出頻率成分之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的列表；圖5是示出輸入圖像的一部分的示意圖；圖6A是示出平滑處理前的圖像信號(hào)的形狀的示意圖；圖6B是示出平滑處理后的圖像信號(hào)的形狀的示意圖；圖7是示出嵌入數(shù)據(jù)的實(shí)例的列表；圖8A是示出關(guān)于嵌入數(shù)據(jù)所獲得的疊加信號(hào)的實(shí)例的示意圖；圖8B是示出關(guān)于嵌入數(shù)據(jù)所獲得的疊加信號(hào)的實(shí)例的示意圖；圖9A是示出將嵌入數(shù)據(jù)添加到圖像信號(hào)的結(jié)果的實(shí)例的示意圖；圖9B是示出將嵌入數(shù)據(jù)添加到圖像信號(hào)的結(jié)果的實(shí)例的示意圖；圖10A是示出來自圖像輸入部的圖像輸入的一部分的示意圖；圖10B是示出圖像的線S-S上的圖像信號(hào)的電平的示意圖；圖11是示出平滑后的圖像信號(hào)的形狀的示意圖；圖12是示出疊加信號(hào)的波形的實(shí)例的示意圖；
圖13是示出添加了疊加信號(hào)的平滑后的圖像信號(hào)的形狀的示意圖；圖14是示出與被添加到圖像信號(hào)的邊沿(edge)的嵌入數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的凹凸形狀G的示意圖；圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的數(shù)據(jù)嵌入裝置的框圖；圖16是邊沿附近的信號(hào)的示意圖；圖17是由調(diào)制部嵌入的正弦波形的頻率成分的配置圖；圖18是示出頻率成分間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的列表；圖19是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的數(shù)據(jù)嵌入裝置的框圖；圖20是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的應(yīng)用了數(shù)據(jù)嵌入裝置的圖像形成裝置的框圖；以及圖21是該裝置的打印處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考

本發(fā)明的第一實(shí)施例。
圖1是示出數(shù)據(jù)嵌入裝置的框圖。圖像輸入部1輸入圖像作為圖像信號(hào)。圖像信號(hào)由例如P(x，y)表示。圖像輸入部1具有掃描器。掃描器讀取例如記錄在作為圖像記錄介質(zhì)的紙張上的圖像，并輸出圖像信號(hào)P(x，y)。圖像輸入部1通過網(wǎng)絡(luò)從其他裝置接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)。從圖像輸入部1輸出的圖像信號(hào)P(x，y)具有信號(hào)電平值陡峭變化的邊沿。
平滑部2使從圖像輸入部1輸出的圖像信號(hào)P(x，y)平滑。平滑部2具有平滑濾波器。圖2示出了平滑濾波器的核心(kernel)(濾波器系數(shù))的實(shí)例。平滑部2使圖像信號(hào)P(x，y)平滑，以將邊沿設(shè)置為中間信號(hào)電平值。例如，平滑部2通過下列等式(1)執(zhí)行平滑處理。平滑部2在關(guān)注的像素周圍執(zhí)行例如5×5像素平滑。從而，平滑部2使具有圖像信號(hào)P(x，y)的邊沿變圓滑。
P2(x,y)=Σ-2≤i≤2Σ-2≤j≤2a(i,j)·P(x+i,y+j)...(1)]]>其中，P2(x，y)表示平滑處理后的圖像信號(hào)，a(i，j)表示濾波器系數(shù)。
數(shù)據(jù)輸入部3將嵌入的數(shù)據(jù)輸入到從圖像輸入部1輸入的圖像信號(hào)P(x，y)中。例如，將嵌入數(shù)據(jù)表示為有限位數(shù)字信號(hào)。根據(jù)該實(shí)施例，嵌入數(shù)據(jù)例如是16位數(shù)字信號(hào)。
調(diào)制部4生成疊加信號(hào)Q(x，y)，該疊加信號(hào)疊加有來自數(shù)據(jù)輸入部3的嵌入數(shù)據(jù)。例如，調(diào)制部4通過堆疊16種空間頻率的二維正弦波，生成疊加信號(hào)Q(x，y)。通過下列等式(2)生成疊加信號(hào)Q(x，y)Q(x,y)=clip(A·Σkfk·cos(2π(uk·x+vk·y)))...(2)]]>其中，x、y是圖像上的像素坐標(biāo)值，Q(x，y)是坐標(biāo)x、y的疊加信號(hào)的值，uk、vk是第k個(gè)頻率成分，fk是嵌入數(shù)據(jù)的第k位的值，fk＝0或1。對(duì)于k，確定0≤k≤5。
A是疊加信號(hào)Q(x，y)的強(qiáng)度。在此假設(shè)圖像信號(hào)P(x，y)的最大強(qiáng)度是1，A＝0.2。另外，clip(x)是將值限制在±0.5范圍內(nèi)的函數(shù)。clip(x)由下列等式(3)至(5)表示
if(x＜-0.5) clip(x)＝-0.5 (3)if(x＞0.5) clip(x)＝0.5(4)if(0.5＞x＞-0.5 clip(x)＝x (5)圖像信號(hào)P(x，y)具有諸如底層部分、粗字符、除了邊沿之外的圖形內(nèi)部的部分。通過提供clip函數(shù)，疊加信號(hào)Q(x，y)的值變?yōu)?0.5≤Q(x，y)≤0.5。所以，可能避免疊加信號(hào)Q(x，y)出現(xiàn)在除了邊沿之外的部分中。
uk、vk是將被嵌入的正弦波的第k個(gè)頻率成分。當(dāng)頻率(uk，vk)的值太高時(shí)，疊加信號(hào)Q(x，y)的成分在記錄或再生期間容易消失。當(dāng)頻率(uk，vk)的值太低時(shí)，嵌入的凹凸數(shù)據(jù)容易被看見，從而增加抑制感(inhibition feeling)。當(dāng)兩個(gè)頻率互相接近時(shí)，容易發(fā)生干擾或錯(cuò)誤檢測(cè)。
所以，建議將uk、vk以適當(dāng)間隔排列在中間頻帶中。根據(jù)由應(yīng)用決定的信號(hào)再生的可靠性或圖像質(zhì)量的抑制感的容許度，將uk、vk排列在適當(dāng)?shù)念l帶中。在這種情況下，將頻率絕對(duì)值設(shè)置在100dpi至200dpi之間，并將兩個(gè)頻率之間的最小距離設(shè)置為等于或大于50dpi。
圖3是uv坐標(biāo)上的嵌入正弦波的第k個(gè)頻率成分uk、vk的配置圖。在頻率成分uk、vk的配置中，頻率分布關(guān)于圓點(diǎn)對(duì)稱。所以，省略了v＜0的區(qū)域(第三、第四象限)。圖4示出了頻率成分uk、vk之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
疊加部5將由調(diào)制部4生成的疊加信號(hào)Q(x，y)添加到由平滑部2平滑后的圖像信號(hào)P2(x，y)的邊沿上。
二值化部6將添加了疊加信號(hào)Q(x，y)的圖像信號(hào)進(jìn)行二值化，并根據(jù)嵌入數(shù)據(jù)將凹凸形狀添加到邊沿上。二值化部6執(zhí)行通過下列等式(6)至(8)表示的二值化處理P3(x，y)＝P2(x，y)+Q(x，y) (6)P4(x，y)＝1(if P3(x，y)≥0.5) (7)P4(x，y)＝0(if P3(x，y)＜0.5) (8)圖像輸出部7輸出由二值化部6進(jìn)行二值化的圖像信號(hào)。例如，將從圖像輸出部7輸出的二值化后的圖像信號(hào)存儲(chǔ)在硬盤等中，或通過打印機(jī)直接打印在圖像記錄介質(zhì)上。
接下來，將描述上述裝置的數(shù)據(jù)嵌入操作。
圖像輸入部1輸入圖像作為圖像信號(hào)P(x，y)。圖5是示出輸入圖像Pa的一部分的示意圖。圖像Pa僅具有黑色“1”和白色“0”兩個(gè)電平。
平滑部2通過例如圖2的平滑濾波器使從圖像輸入部1輸出的圖像信號(hào)P(x，y)平滑。因此，圖像信號(hào)P(x，y)的邊沿變得平滑，被設(shè)置為中間信號(hào)電平值。也就是說，使圖像信號(hào)P(x，y)的邊沿變圓滑。圖6A示出了平滑處理前的圖像信號(hào)P(x，y)的形狀，以及圖6B示出了平滑處理后的圖像信號(hào)P2(x，y)的形狀。
數(shù)據(jù)輸入部3輸入表示為例如有限位數(shù)字信號(hào)的嵌入數(shù)據(jù)。圖7示出了嵌入數(shù)據(jù)的實(shí)例。在該圖中，示出了三種類型的嵌入數(shù)據(jù)。嵌入數(shù)據(jù)是16位信號(hào)，且由f(k)(1≤k≤16)表示。
調(diào)制部4生成疊加信號(hào)Q(x，y)，該疊加信號(hào)疊加有從數(shù)據(jù)輸入部3輸入的嵌入數(shù)據(jù)。例如，調(diào)制部4通過將16種空間頻率的二維正弦波堆疊在一起，生成疊加信號(hào)Q(x，y)。
圖8A和圖8B分別示出了通過對(duì)嵌入數(shù)據(jù)進(jìn)行等式(2)的計(jì)算所獲得的疊加信號(hào)Q(x，y)的實(shí)例。圖中為了方便，將其中疊加信號(hào)Q(x，y)的值為正的像素用黑色表示，其中值為負(fù)的像素用白色表示。從等式(2)可以理解，疊加信號(hào)Q(x，y)具有周期性的條紋結(jié)構(gòu)。這些疊加信號(hào)Q(x，y)隨著嵌入了數(shù)據(jù)的圖像中的圖案、圖案角度、間隔、或空間頻率而不同。
疊加部5將由調(diào)制部4生成的疊加信號(hào)Q(x，y)添加到由平滑部2平滑后的圖像信號(hào)的邊沿上。
二值化部6將添加了疊加信號(hào)Q(x，y)的圖像信號(hào)進(jìn)行二值化，并根據(jù)嵌入數(shù)據(jù)，將凹凸形狀添加到邊沿上。
圖9A和圖9B分別示出了將嵌入數(shù)據(jù)添加到圖像信號(hào)的實(shí)例。圖9A示出了將圖8A的疊加信號(hào)Q(x，y)添加到圖5的圖像Pa上的實(shí)例。圖9B示出了將圖8B的疊加信號(hào)Q(x，y)添加到圖5的圖像Pa上的實(shí)例。對(duì)于這些疊加信號(hào)Q(x，y)，施加到圖像中的圖案上的角度互不相同。根據(jù)嵌入數(shù)據(jù)，僅將凹凸形狀添加到圖像中的字符或線的邊沿上。
執(zhí)行平滑和二值化處理的原因如下當(dāng)將疊加信號(hào)Q(x，y)直接添加到圖像上時(shí)，在圖像中除了底層、粗字符內(nèi)部等的邊沿之外的部分中生成疊加信號(hào)Q(x，y)。通過執(zhí)行平滑處理，可以創(chuàng)建接近邊沿的圖像信號(hào)的電平值取(0.1，1)的中間值的區(qū)域。將-0.5≤Q(x，y)≤0.5范圍內(nèi)的疊加信號(hào)Q(x，y)添加到該圖像上，以將該圖像二值化。因此，可以僅將凹凸形狀添加到圖像信號(hào)的電平值為中間值的邊沿區(qū)域。
通過執(zhí)行平滑處理，中間值隨著離邊沿的距離而改變。所以，在遠(yuǎn)離邊沿的位置很難生成孤立點(diǎn)。例如，當(dāng)將圖像打印在紙張上時(shí)，一般很難再生非常小的孤立點(diǎn)，并且孤立點(diǎn)導(dǎo)致不穩(wěn)定性。很難生成這種孤立點(diǎn)對(duì)于穩(wěn)定性來說是優(yōu)選地的。
上述數(shù)據(jù)嵌入操作如下一維地表示。
圖10A示出了從圖像輸入部1輸入的圖像Pb的一部分。圖10B示出了圖10A中的圖像Pb的S-S線上的圖像信號(hào)的電平。例如，圖像信號(hào)具有對(duì)應(yīng)于黑色和白色的電平“1”和“0”。圖像信號(hào)具有邊沿E1、E2，在邊沿E1和E2處，圖像電平從“1”到“0”和從“0”到“1”陡峭變化。
平滑部2通過例如圖2中的平滑濾波器使圖像信號(hào)P(x，y)平滑。使圖像信號(hào)P(x，y)變平滑，使得邊沿E1、E2變?yōu)槿鐖D11中示出的平滑外形。
調(diào)制部4生成疊加有從數(shù)據(jù)輸入部3輸入的嵌入數(shù)據(jù)的疊加信號(hào)Q(x，y)。圖12示出了疊加信號(hào)Q(x，y)的波形的實(shí)例。
疊加部5將由調(diào)制部4生成的疊加信號(hào)Q(x，y)添加到由平滑部2平滑后的圖像信號(hào)P2(x，y)的邊沿上。圖13示出了將圖12的疊加信號(hào)Q(x，y)添加到圖11的平滑后的圖像信號(hào)P2(x，y)上的外形。
如圖13所示，二值化部6根據(jù)閥值R，將添加了疊加信號(hào)Q(x，y)的圖像信號(hào)進(jìn)行二值化。結(jié)果，如圖14所示，根據(jù)嵌入數(shù)據(jù)將凹凸形狀G添加到圖像信號(hào)P(x，y)的邊沿上。
所以，根據(jù)第一實(shí)施例，可以通過諸如平滑、以及嵌入數(shù)據(jù)的調(diào)制、疊加、和二值化等簡單處理，將嵌入數(shù)據(jù)添加到邊沿。由于僅將凹凸形狀添加到了接近邊沿的邊沿部，所以避免了將嵌入數(shù)據(jù)添加到圖像中的底層或粗字符的內(nèi)部。所以，不會(huì)對(duì)底層或粗字符的內(nèi)部造成影響。由于將統(tǒng)一循環(huán)信號(hào)添加到了整個(gè)圖像上，所以抗噪音性強(qiáng)，并且容易檢測(cè)嵌入數(shù)據(jù)。所以，有可能容易地將數(shù)據(jù)嵌入主要是諸如文檔圖像、字符、或線條圖的二進(jìn)制圖像的圖像中。
接下來，描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。與圖1中的部分相似的部分將由相同的參考標(biāo)號(hào)表示，并省略對(duì)其的詳細(xì)說明。
圖15是數(shù)據(jù)嵌入裝置的框圖。對(duì)于該裝置，向圖像信號(hào)P(x，y)的邊沿添加凹凸形狀的方法不同于第一實(shí)施例中的方法。邊沿確定部10接收來自圖像輸入部1的圖像信號(hào)P(x，y)，并在圖像信號(hào)P(x，y)中確定作為邊沿部分的邊沿以及邊沿附近區(qū)域。邊沿附近區(qū)域是距離邊沿(即，圖像的黑色“1”和白色“0”反轉(zhuǎn)的像素)的距離處于預(yù)定值內(nèi)的區(qū)域。例如，一種確定方法涉及離關(guān)注的像素的距離設(shè)置在預(yù)定值范圍內(nèi)的區(qū)域，并且如果該區(qū)域中存在黑色和白色像素則確定其為邊沿附近區(qū)域。所以，邊沿確定部10輸出作為確定結(jié)果的邊沿附近信號(hào)R(x，y)。圖16示出了關(guān)于從圖像輸入部1輸入的圖像的邊沿附近信號(hào)R(x，y)的處理結(jié)果。
疊加部11接收?qǐng)D像信號(hào)P(x，y)、邊沿附近信號(hào)R(x，y)、以及疊加信號(hào)Q(x，y)，并將疊加信號(hào)Q(x，y)單獨(dú)疊加在邊沿附近部分上，即，邊沿附近信號(hào)R(x，y)＝1。在除了邊沿附近部分之外的部分中，使圖像信號(hào)P(x，y)保持原樣。也就是說，疊加部11執(zhí)行下列等式(9)的處理P3(x，y)＝P(x，y)+R(x，y)·(Q(x，y)+0.5)(9)
二值化部6將由疊加部11獲得的信號(hào)P3(x，y)進(jìn)行二值化，并將凹凸形狀添加到邊沿上。
從而，根據(jù)第二實(shí)施例，由于預(yù)先將疊加信號(hào)Q(x，y)的值二值化為“1”和“0”之一，所以不需要二值化部。所以，將嵌入數(shù)據(jù)添加到邊沿上的計(jì)算量可能低于第一實(shí)施例的計(jì)算量。而且，可以不考慮離邊沿的距離來添加凹凸形狀。所以，在遠(yuǎn)離邊沿的位置中生成孤立點(diǎn)的可能性增加了。
接下來，描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。該實(shí)施例的裝置在結(jié)構(gòu)上與圖1中的相同，所以將使用圖1。
圖像輸入部1通過例如掃描器讀取記錄在作為圖像記錄介質(zhì)的紙張中的圖像，并輸出圖像信號(hào)P(x，y)。圖像輸入部1通過網(wǎng)絡(luò)從其他裝置接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)。
從圖像輸入部1輸入的圖像可能包括與由調(diào)制部4生成的疊加信號(hào)Q(x，y)的頻率基本相等的頻率的數(shù)據(jù)。在這種情況下，很難確定圖像的頻率是嵌入數(shù)據(jù)的頻率成分還是圖像中最初存在的頻率成分。
為了解決該問題，調(diào)制部4具有多組頻率，每組均包括對(duì)應(yīng)于嵌入數(shù)據(jù)的每個(gè)值的兩個(gè)頻率。調(diào)制部4通過根據(jù)嵌入數(shù)據(jù)的每個(gè)值的一組頻率組中的一個(gè)頻率生成疊加有嵌入數(shù)據(jù)的疊加信號(hào)Q(x，y)。
具體地，調(diào)制部4對(duì)應(yīng)于1位嵌入數(shù)據(jù)分配一組兩個(gè)頻率。例如，對(duì)應(yīng)于1位嵌入數(shù)據(jù)分配(u1，u2)。當(dāng)嵌入數(shù)據(jù)為“0”時(shí)，使用頻率u1。當(dāng)嵌入數(shù)據(jù)為“1”時(shí)，使用頻率u2。圖17是由調(diào)制部4嵌入的正弦波的頻率成分的配置圖。圖18示出了頻率成分之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
在圖17中，黑色圓“●”表示一個(gè)頻率。白色圓“○”表示另一個(gè)頻率。黑色圓“●”和白色圓“○”組成一組。例如，如果嵌入數(shù)據(jù)的第k位為“0”，則(u1，v1)＝(100，0)。如果第K位為“1”，則(u1，v1)＝(0，100)?？梢詮膱D17和圖18理解，具有彼此相等絕對(duì)值且彼此成90度角的兩個(gè)頻率被分配為一組。
一般，在很多情況下，由圖像輸入部1讀取的文檔圖像的頻率成分是點(diǎn)對(duì)稱的(point-symmetrical)?；谶@樣的前提，對(duì)應(yīng)于1位嵌入數(shù)據(jù)，分配包括兩個(gè)頻率的組。當(dāng)這樣的前提很難成立時(shí)，可以改變包括對(duì)應(yīng)于1位嵌入數(shù)據(jù)的兩個(gè)頻率的組的配置。
與第一實(shí)施例的情況一樣，調(diào)制部4通過等式(2)獲得疊加信號(hào)Q(x，y)。如圖17和圖18所示，例如，使用16個(gè)頻率。由于兩個(gè)頻率組成用于1位的組，所以嵌入數(shù)據(jù)變?yōu)?位。嵌入數(shù)據(jù)的位數(shù)是第一實(shí)施例中的一半。
如上所述，根據(jù)第三實(shí)施例，分配多組頻率，每組均包括對(duì)應(yīng)于嵌入數(shù)據(jù)的值的兩個(gè)頻率，然后，通過根據(jù)嵌入數(shù)據(jù)的每個(gè)值的一組頻率中的一個(gè)生成疊加有嵌入數(shù)據(jù)的疊加信號(hào)Q(x，y)。所以，有可能確定圖像的頻率是數(shù)據(jù)頻率成分還是最初存在于原圖像中的頻率成分。然而，原圖像中包括的頻率成分很難影響嵌入數(shù)據(jù)的檢測(cè)。
接下來，說明本發(fā)明的第四實(shí)施例。與圖1中的部件相似的部件用同樣的參考標(biāo)號(hào)表示，并省略對(duì)其的詳細(xì)描述。
圖19是數(shù)據(jù)嵌入裝置的框圖。細(xì)線確定部20從圖像輸入部1的圖像信號(hào)P(x，y)確定預(yù)定寬度或更小寬度的細(xì)線區(qū)域。例如，細(xì)線區(qū)域的檢測(cè)方法在關(guān)注的窗口周圍設(shè)置預(yù)定參考窗口，并根據(jù)參考窗口中的像素連接性和寬度進(jìn)行確定，以輸出細(xì)線區(qū)域信號(hào)Th(x，y)。細(xì)線區(qū)域信號(hào)Th(x，y)在細(xì)線區(qū)域中表示為值“1”，在細(xì)線區(qū)域外表示為值“0”?？梢允褂昧硪环N細(xì)線區(qū)域檢測(cè)方法。
色調(diào)區(qū)域確定部21確定圖像信號(hào)P(x，y)中的色調(diào)區(qū)域，即，照片區(qū)域。色調(diào)區(qū)域由諸如照片、或具有半色調(diào)的底層或字符的除了黑色和白色以外的中間色調(diào)電平組成。色調(diào)區(qū)域具有半色調(diào)區(qū)域和偽半色調(diào)區(qū)域。半色調(diào)區(qū)域是圖像信號(hào)P(x，y)的電平包括中間值的區(qū)域。原來是半色調(diào)區(qū)域的偽半色調(diào)區(qū)域是通過諸如誤差擴(kuò)散處理或點(diǎn)處理的偽半色調(diào)處理由二進(jìn)制信號(hào)電平來表示的。
半色調(diào)區(qū)域和偽半色調(diào)區(qū)域中的兩種或一種作為色調(diào)區(qū)域取決于系統(tǒng)。根據(jù)該實(shí)施例，處理該兩種區(qū)域。
根據(jù)半色調(diào)區(qū)域的確定方法，確定圖像信號(hào)P(x，y)的電平，并將中間值的像素設(shè)置為色調(diào)區(qū)域。然后，擴(kuò)展色調(diào)區(qū)域，并將其結(jié)果確定為色調(diào)區(qū)域。使值為“0”、“1”的像素包括在半色調(diào)區(qū)域中，并執(zhí)行擴(kuò)展以將這些像素包括在色調(diào)區(qū)域中。
根據(jù)偽色調(diào)區(qū)域的確定方法，對(duì)黑色“1”像素執(zhí)行預(yù)定像素的擴(kuò)展處理。然后，根據(jù)其中多個(gè)黑色“1”像素連續(xù)出現(xiàn)的連接性，執(zhí)行標(biāo)注。如果縱向和橫向都具有預(yù)定值或更大值大小的連接性，則將包括這些縱向和橫向的區(qū)域確定為偽半色調(diào)區(qū)域。
在偽半色調(diào)區(qū)域中，黑色“1”像素互相接近。通過擴(kuò)展偽半色調(diào)區(qū)域，將黑色“1”像素連接在一起，以組成大連接區(qū)域。另一方面，在字符或線圖中，將字符或線部分相互分離。所以，字符或線圖很難變成大連接區(qū)域。
作為該確定的結(jié)果，色調(diào)區(qū)域確定部21輸出色調(diào)區(qū)域信號(hào)Gr(x，y)。
被確定為半色調(diào)區(qū)域或偽半色調(diào)區(qū)域的區(qū)域取值“1”，其他區(qū)域取值“0”。
疊加部22接收從平滑部2輸出的圖像信號(hào)P2(x，y)、從細(xì)線確定部20輸出的細(xì)線區(qū)域信號(hào)Th(x，y)、從色調(diào)區(qū)域確定部21輸出的色調(diào)區(qū)域信號(hào)Gr(x，y)、以及從調(diào)制部4輸出的疊加信號(hào)Q(x，y)，并將疊加信號(hào)Q(x，y)疊加在圖像信號(hào)P2(x，y)上。
在這種情況下，疊加部22不將疊加信號(hào)Q(x，y)疊加在由細(xì)線區(qū)域信號(hào)Th(x，y)表示的細(xì)線區(qū)域和由色調(diào)區(qū)域信號(hào)Gr(x，y)表示的色調(diào)區(qū)域中的圖像信號(hào)P2(x，y)上。也就是說，疊加部22執(zhí)行下列處理，其中，P3(x，y)是其輸出信號(hào)if(Th(x，y)＝1 or Gr(x，y)＝1)P3(x，y)＝P2(x，y)if(Th(x，y)＝0 and Gr(x，y)＝0)P3(x，y)＝P2(x，y)+Q(x，y)(10)二值化部6執(zhí)行如第一實(shí)施例的情況的二值化處理。根據(jù)該實(shí)施例，圖像中包括色調(diào)區(qū)域是前提。從而，二值化部6從色調(diào)區(qū)域確定部21接收色調(diào)區(qū)域信號(hào)Gr(x，y)，但是不對(duì)疊加部22的輸出信號(hào)P3(x，y)的色調(diào)區(qū)域進(jìn)行二值化處理。即，二值化部6通過色調(diào)區(qū)域信號(hào)Gr(x，y)屏蔽(mask)二值化處理。二值化部6執(zhí)行由下列等式(11)表示的處理以獲得輸出信號(hào)P4(x，y)if(Gr(x，y)＝1)P4(x，y)＝P3(x，y)if(Gr(x，y)＝0 and P3(x，y)≥0.5)P4(x，y)＝1if(Gr(x，y)＝0 and P3(x，y)＜0.5)P4(x，y)＝0(11)
接下來，描述如此設(shè)置的裝置的數(shù)據(jù)嵌入操作。
圖像輸入部1輸入圖像作為圖像信號(hào)P(x，y)。平滑部2使由圖像輸入部1輸出的圖像信號(hào)P(x，y)平滑。
數(shù)據(jù)輸入部3輸入表示為例如有限位數(shù)字信號(hào)的嵌入數(shù)據(jù)。調(diào)制部4生成疊加信號(hào)Q(x，y)，該疊加信號(hào)疊加有來自數(shù)據(jù)輸入部3的嵌入數(shù)據(jù)。例如，調(diào)制部4通過將16種空間頻率的二維正弦波堆疊在一起，生成疊加信號(hào)Q(x，y)。
細(xì)線確定部20從來自圖像輸入部1的圖像信號(hào)P(x，y)確定預(yù)定寬度或更小寬度的細(xì)線區(qū)域。細(xì)線確定部20輸出細(xì)線區(qū)域信號(hào)Th(x，y)，該信號(hào)是細(xì)線區(qū)域的確定結(jié)果。
色調(diào)區(qū)域確定部21確定色調(diào)區(qū)域，該色調(diào)區(qū)域由圖像信號(hào)P(x，y)中諸如照片、或具有半色調(diào)的底層或字符的、除了黑色和白色之外的中間色調(diào)電平組成。色調(diào)區(qū)域包括半色調(diào)區(qū)域和偽半色調(diào)區(qū)域兩種。色調(diào)區(qū)域確定部21輸出色調(diào)區(qū)域信號(hào)Gr(x，y)作為確定的結(jié)果。
疊加部22接收從平滑部2輸出的圖像信號(hào)P2(x，y)、從細(xì)線確定部20輸出的細(xì)線區(qū)域信號(hào)Th(x，y)、從色調(diào)區(qū)域確定部21輸出的色調(diào)區(qū)域信號(hào)Gr(x，y)、以及從調(diào)制部4輸出的疊加信號(hào)Q(x，y)，并將疊加信號(hào)Q(x，y)疊加在圖像信號(hào)P2(x，y)上。在這種情況下，疊加部22不將疊加信號(hào)Q(x，y)疊加在由細(xì)線區(qū)域信號(hào)Th(x，y)表示的細(xì)線區(qū)域和由色調(diào)區(qū)域信號(hào)Gr(x，y)表示的色調(diào)區(qū)域中的圖像信號(hào)P2(x，y)上。疊加部22輸出經(jīng)過疊加處理的信號(hào)P3。
二值化部6從色調(diào)區(qū)域確定部21接收色調(diào)區(qū)域信號(hào)Gr(x，y)，屏蔽疊加部22的輸出信號(hào)P3(x，y)的色調(diào)區(qū)域，并對(duì)除了色調(diào)區(qū)域以外的區(qū)域執(zhí)行二值化的處理。結(jié)果，根據(jù)嵌入數(shù)據(jù)，將凹凸形狀G添加在圖像信號(hào)P(x，y)的邊沿上。
如上所述，根據(jù)第四實(shí)施例，嵌入數(shù)據(jù)的疊加不在預(yù)定寬度或更小寬度的細(xì)線區(qū)域以及由諸如照片、或具有半色調(diào)的底層或字符的除了于黑色和白色以外的中間色調(diào)電平組成的色調(diào)區(qū)域中執(zhí)行。從而，有選擇地只對(duì)特定厚度的字符、線、或邊沿進(jìn)行凹凸形狀的調(diào)制。所以，有可能防止諸如斷掉的細(xì)線或色調(diào)區(qū)域中生成紋理的圖像質(zhì)量的劣化。
下面，參考

本發(fā)明的第五實(shí)施例。
圖20是圖像形成裝置(打印系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置具有圖像竄改防止功能?？刂撇?0具有CPU。程序存儲(chǔ)器31、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器32、打印機(jī)33、以及文檔文件輸入部34被連接到控制部30?？刂撇?0向渲染(rendering)部35、編碼數(shù)據(jù)提取部36、以及嵌入部37發(fā)布操作指令。
程序存儲(chǔ)器31預(yù)存儲(chǔ)打印處理程序。例如，打印處理程序描述用于根據(jù)圖21的打印處理流程執(zhí)行處理的指令等。
文檔文件、圖像數(shù)據(jù)等被暫時(shí)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器32中。
打印機(jī)33將圖像形成在諸如記錄紙張的圖像形成介質(zhì)上。
文檔文件輸入部34輸入文檔文件。例如，文檔文件以各種頁面描述語言(page description language，PDL)描述。
渲染部35將從文檔文件輸入部34輸入的文檔文件渲染為例如位像。
編碼數(shù)據(jù)提取部36從由文檔文件輸入部34輸入的文檔文件提取文本數(shù)據(jù)作為編碼數(shù)據(jù)。該編碼數(shù)據(jù)變?yōu)榍度霐?shù)據(jù)。編碼數(shù)據(jù)提取部基于所提取的文本編碼數(shù)據(jù)，計(jì)算哈希值(hash value)。該哈希值是由文本編碼數(shù)據(jù)唯一生成的數(shù)據(jù)。例如，該哈希值是通過所有字符編碼的異或獲得的。此處，例如，該哈希值被設(shè)置為16位。
嵌入部37將哈希值嵌入位像中。例如，嵌入部37包括第一至第四實(shí)施例之一的數(shù)據(jù)嵌入裝置。例如，嵌入部37包括如圖1所示的數(shù)據(jù)嵌入裝置。即，嵌入部37包括圖像輸入部1、平滑部2、數(shù)據(jù)輸入部3、調(diào)制部4、疊加部5、二值化部6、以及圖像輸出部7。例如，嵌入部37包括圖15中所示的數(shù)據(jù)嵌入裝置。即，嵌入部37包括圖像輸入部1、數(shù)據(jù)輸入部3、調(diào)制部4、邊沿確定部10、疊加部11、二值化部6、以及圖像輸出部7。例如，嵌入部37包括圖19中所示的數(shù)據(jù)嵌入裝置。即，嵌入部37包括圖像輸入部1、平滑部2、數(shù)據(jù)輸入部3、調(diào)制部4、細(xì)線確定部20、色調(diào)區(qū)域確定部21、疊加部22、二值化部6、以及圖像輸出部7。
下面，參考圖21的打印處理流程，說明如此設(shè)置的裝置的圖像形成操作。
首先，在步驟#1中，例如，文檔文件輸入部34輸入以各種頁面描述語言(page description language)中的每種記述的文檔文件。
接著，在步驟#2中，渲染部35將從文檔文件輸入部34輸入的文檔文件渲染為例如位像。
相關(guān)地，在步驟#3中，編碼數(shù)據(jù)提取單元36從由文檔文件輸入部34輸入的文檔文件提取文本數(shù)據(jù)作為編碼數(shù)據(jù)。
接著，在步驟#4中，編碼數(shù)據(jù)提取部36基于所提取的文本編碼數(shù)據(jù)，計(jì)算由文本編碼數(shù)據(jù)唯一生成的哈希值。此處，哈希值被設(shè)置為例如16位。
接著，在步驟#5中，嵌入部37將來自編碼數(shù)據(jù)提取部36的哈希值嵌入在來自渲染部35的位像中。嵌入部37執(zhí)行相似于第一至第四實(shí)施例之一的操作。例如，當(dāng)嵌入部37包括第一實(shí)施例的數(shù)據(jù)嵌入裝置時(shí)，圖像輸入部1輸入位像作為圖像信號(hào)。平滑部2使從圖像輸入部1輸出的圖像信號(hào)平滑。數(shù)據(jù)輸入部3輸入哈希值。調(diào)制部4生成疊加信號(hào)，該疊加信號(hào)疊加有從數(shù)據(jù)輸入部3輸入的哈希值。疊加部5將由調(diào)制部4生成的疊加信號(hào)添加到由平滑部2平滑后的圖像信號(hào)的邊沿上。二值化部6將已經(jīng)添加了疊加信號(hào)的圖像信號(hào)進(jìn)行二值化，并根據(jù)嵌入數(shù)據(jù)，將凹凸形狀添加到邊沿上。圖像輸出部7輸出由二值化部6進(jìn)行二值化的圖像信號(hào)。
嵌入部37不限于第一實(shí)施例，而執(zhí)行相似于第二至第四實(shí)施例中的任何一個(gè)的操作。即，根據(jù)第二至第四實(shí)施例之一，由圖像輸入部1輸入的圖像可以由位像代替，并且由數(shù)據(jù)輸入部3輸入的嵌入數(shù)據(jù)可以由哈希值代替。當(dāng)嵌入部37包括第二至第四實(shí)施例之一的裝置時(shí)，操作是相同的，所以為了避免重復(fù)，將該描述省略。
接著，在步驟#6中，打印機(jī)33將嵌入了哈希值的圖像打印在諸如記錄紙的圖像形成介質(zhì)上。
如上所述，根據(jù)第五實(shí)施例，由從文檔文件提取的編碼數(shù)據(jù)生成的哈希值被嵌入在通過渲染文檔文件所獲得的位像中。所以，可能根據(jù)文檔文件的內(nèi)容，將該編碼數(shù)據(jù)嵌入在被打印在圖像記錄介質(zhì)中的文檔中。
結(jié)果，如果竄改或復(fù)制文檔文件以丟棄嵌入數(shù)據(jù)，則嵌入數(shù)據(jù)和文檔文件的內(nèi)容不互相匹配。然而，再生嵌入數(shù)據(jù)，并通過OCR等將文檔文件的內(nèi)容讀取作為編碼數(shù)據(jù)。從所讀取的編碼數(shù)據(jù)計(jì)算哈希值。將哈希值與文檔文件的內(nèi)容進(jìn)行比較?？梢詮谋容^的結(jié)果發(fā)現(xiàn)文檔文件的竄改或非法復(fù)制。結(jié)果，有可能間接地防止文檔文件的竄改。
通過將第一至第四實(shí)施例之一應(yīng)用于例如打印機(jī)，可以向打印機(jī)提供防止竄改或認(rèn)證功能。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解其他優(yōu)點(diǎn)和修改。然而，本發(fā)明的更大范圍不限于在此示出和描述的具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。因此，在不脫離權(quán)利要求及其等價(jià)物所限定的精神和范圍的前提下，可以做出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)嵌入裝置，包括平滑部，用于使圖像信號(hào)平滑；調(diào)制部，用于根據(jù)嵌入數(shù)據(jù)生成疊加信號(hào)；疊加部，用于將由所述調(diào)制部生成的所述疊加信號(hào)添加到由所述平滑部進(jìn)行平滑的所述圖像信號(hào)上；以及二值化部，用于將具有由所述疊加部添加的所述疊加信號(hào)的所述圖像信號(hào)二值化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)嵌入裝置，其中所述圖像信號(hào)具有邊沿，其中，信號(hào)電平值在所述邊沿處陡峭變化；以及所述平滑部使所述圖像信號(hào)平滑，以將所述邊沿設(shè)置為中間信號(hào)電平值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)嵌入裝置，其中，所述調(diào)制部通過將多個(gè)空間頻率的二維正弦波堆疊在一起，生成所述疊加信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)嵌入裝置，其中所述圖像信號(hào)具有邊沿，其中，信號(hào)電平值在所述邊沿處陡峭變化；所述平滑部使所述圖像信號(hào)的所述邊沿平滑；以及所述疊加部將所述疊加信號(hào)添加到由所述平滑部平滑的所述邊沿上。
5.一種數(shù)據(jù)嵌入裝置，包括邊沿確定部，用于確定具有陡峭變化的圖像信號(hào)的信號(hào)電平值的邊沿；調(diào)制部，用于生成疊加有嵌入數(shù)據(jù)的疊加信號(hào)；疊加部，用于將由所述調(diào)制部生成的所述疊加信號(hào)添加到由所述邊沿確定部確定的所述邊沿上；以及二值化部，用于將具有通過由所述疊加部添加的所述疊加信號(hào)的所述圖像信號(hào)二值化。
6.一種數(shù)據(jù)嵌入裝置，包括平滑部，用于使圖像信號(hào)平滑；調(diào)制部，用于生成疊加有嵌入數(shù)據(jù)的疊加信號(hào)；細(xì)線確定部，用于從所述圖像信號(hào)確定預(yù)定寬度或更小寬度的細(xì)線區(qū)域；色調(diào)區(qū)域確定部，用于確定所述圖像信號(hào)中的色調(diào)區(qū)域；疊加部，用于將由所述調(diào)制部生成的所述疊加信號(hào)添加到由所述平滑部平滑的所述圖像信號(hào)中除了由所述細(xì)線區(qū)域確定部確定的所述細(xì)線區(qū)域和由所述色調(diào)區(qū)域確定部確定的所述色調(diào)區(qū)域以外的區(qū)域；以及二值化部，用于將具有通過所述疊加部添加的所述疊加信號(hào)的所述圖像信號(hào)二值化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)嵌入裝置，其中，所述色調(diào)區(qū)域確定部確定由除了白色和黑色電平以外的中間色調(diào)電平組成的色調(diào)區(qū)域。
8.一種圖像形成裝置，包括輸入部，用于輸入文檔文件；轉(zhuǎn)換部，用于將所述文檔文件轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)；提取部，用于從所述文檔文件提取嵌入數(shù)據(jù)；嵌入部，用于將由所述提取部提取的所述嵌入數(shù)據(jù)添加到由所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換后的所述圖像信號(hào)；二值化部，用于將具有通過所述嵌入部添加的所述嵌入數(shù)據(jù)的所述圖像信號(hào)二值化；以及圖像形成部，用于將由所述二值化部進(jìn)行二值化的所述圖像信號(hào)的圖像形成在圖像形成介質(zhì)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像形成裝置，其中所述嵌入部包括用于從所述圖像信號(hào)確定預(yù)定寬度或更小寬度的細(xì)線區(qū)域的細(xì)線確定部，以及用于確定所述圖像信號(hào)中的色調(diào)區(qū)域的色調(diào)區(qū)域確定部；以及所述疊加部，用于將由所述調(diào)制部生成的所述疊加信號(hào)添加到所述圖像信號(hào)中除了由所述細(xì)線確定部確定的所述細(xì)線區(qū)域和由所述色調(diào)區(qū)域確定部確定的所述色調(diào)區(qū)域以外的區(qū)域。
10.一種數(shù)據(jù)嵌入方法，包括平滑圖像信號(hào)；生成疊加有嵌入數(shù)據(jù)的疊加信號(hào)；將所述疊加信號(hào)添加到經(jīng)平滑后的圖像信號(hào)；以及將添加有所述疊加信號(hào)的所述圖像信號(hào)二值化。
全文摘要
使圖像信號(hào)平滑，生成疊加有嵌入數(shù)據(jù)的疊加信號(hào)。將疊加信號(hào)添加到平滑后的圖像上，并將添加了疊加信號(hào)的圖像信號(hào)二值化。
文檔編號(hào)H04N1/46GK1941833SQ20061012709
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月28日
發(fā)明者山本直史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東芝泰格有限公司