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JP4863504B2 - Data processing apparatus, data processing method, and data processing program - Google Patents
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JP4863504B2 - Data processing apparatus, data processing method, and data processing program - Google Patents

Data processing apparatus, data processing method, and data processing program Download PDF

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Description

本発明は、対象データに対して、時間周波数変換をしてデータ処理を実行するデータ処理装置に関し、特に対象データの冗長性を利用して処理を行うデータ処理装置等に関する。   The present invention relates to a data processing apparatus that performs time-frequency conversion on target data to execute data processing, and more particularly to a data processing apparatus that performs processing using redundancy of target data.

時間周波数変換を利用したデータ処理の技術の1つとして、対象データの冗長部である特定の周波数領域を利用して情報を埋め込む電子透かしの技術がある。
近年、インターネットの急速な普及に伴い、デジタルコンテンツビジネスが拡大している。デジタルコンテンツビジネスはインターネットを用いて音楽データや画像データ等の著作物データを直接ユーザへ送信して販売するビジネスである。デジタルコンテンツビジネスは、流通時間の削減やコストの削減を実現することができるため、販売システムとして今後さらに拡大していくと考えられる。しかし、デジタルデータは容易に複製できることから、ユーザが無断で第三者に販売する可能性がある。コンテンツ自体には誰が著作権を持ち、誰が販売を行い、誰が購入したのかという情報は付加されていないため、再配布されても経路を特定することは難しい。このような不正コピーが日常的になってしまうとビジネスとして成立しない上に著作権も保護されず、文化の発展を妨げることになってしまう。
As one of data processing techniques using temporal frequency conversion, there is a digital watermark technique for embedding information using a specific frequency region that is a redundant portion of target data.
In recent years, with the rapid spread of the Internet, the digital content business has expanded. The digital content business is a business in which literary data such as music data and image data is directly transmitted to a user for sale using the Internet. The digital content business is expected to expand further as a sales system in the future because it can reduce distribution time and costs. However, since digital data can be easily copied, there is a possibility that the user may sell it to a third party without permission. Since the content itself does not include information on who owns the copyright, who sold it, and who purchased it, it is difficult to identify the route even if it is redistributed. If such illegal copying becomes routine, it will not be established as a business, copyright will not be protected, and culture will be hindered.

そこで、著作権の保護や不正コピーを抑止するために考えられた技術が電子透かしである。透かしがあれば、少なくとも誰が著作権者であるかの判断がつき、また、透かしがあるという事実が不正コピーをしようとする人への抑止力にもなり得る。   Thus, digital watermarking is a technique that has been considered to protect copyrights and prevent unauthorized copying. If there is a watermark, at least it is possible to determine who is the copyright holder, and the fact that there is a watermark can also be a deterrent to people trying to make unauthorized copies.

電子透かしの技術として非特許文献1及び非特許文献2に示す技術がある。
非特許文献1に係る技術は、ウェーブレット変換の階層性とスペクトル拡散の高秘匿性を利用した簡便な電子透かし方法である。まず、対象画像を3〜4段の階層にウェーブレット分解し、スペクトル拡散により各段の直流成分に周波数領域で署名を埋め込む。この合成データを逆変換すれば、署名情報を画像領域全体に秘匿拡散することができる。拡散信号は非常に弱く、画像信号に対して大きなノイズにはならないため、署名を含んだ画像は見かけ上原画とほぼ同一である。また、拡散符号は暗号の乱数鍵と同じ作用があるため署名の改ざん等の攻撃にも強く、著作権保護のための強固な署名を隠し込むことができる。
There are techniques shown in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 as digital watermark techniques.
The technique according to Non-Patent Document 1 is a simple digital watermarking method that uses the hierarchical nature of wavelet transform and the high confidentiality of spectrum spread. First, the target image is subjected to wavelet decomposition into three to four levels, and a signature is embedded in the DC component of each stage in the frequency domain by spectrum spreading. If this combined data is inversely converted, the signature information can be concealed and diffused over the entire image area. Since the spread signal is very weak and does not cause large noise with respect to the image signal, the image including the signature appears to be almost the same as the original image. In addition, since the spread code has the same effect as a cryptographic random number key, it is resistant to signature tampering and the like, and a strong signature for copyright protection can be hidden.

非特許文献2に係る技術は、ウェーブレット変換により画像を変換し、得られたウェーブレット係数に擬似乱数系列を透かし情報として埋め込む電子透かし方法である。これにより透かし情報の検出精度が向上する。
また、時間周波数変換を利用したデータ処理の他の技術として、対象となるデータからノイズを除去する技術がある。
The technique according to Non-Patent Document 2 is a digital watermark method in which an image is converted by wavelet transform and a pseudo random number sequence is embedded as watermark information in the obtained wavelet coefficients. This improves the accuracy of watermark information detection.
Further, as another technique for data processing using time frequency conversion, there is a technique for removing noise from target data.

対象データの中でノイズとなる周波数を特定し、それを除去することで対象データの質を上げることができる。つまり、例えば対象データが音声であれば、音を鮮明にすることができ、画像データであれば画像を鮮明にすることができる。また、対象データのノイズを除去することで音声認識処理や画像認識処理を行う場合に、より正確に特定の音声や形状等を認識することができるようになる。   It is possible to improve the quality of the target data by specifying the frequency that becomes noise in the target data and removing it. That is, for example, if the target data is sound, the sound can be made clear, and if the target data is image data, the image can be made clear. In addition, when voice recognition processing or image recognition processing is performed by removing noise from the target data, it is possible to recognize a specific voice, shape, or the like more accurately.

雑音の除去に関する技術にスペクトルサブトラクション法(以下、SN法とする)がある。SN法は、対象の音声スペクトルから雑音のみのスペクトルを推定して、対象の音声スペクトルから差し引くことで雑音を除去する方法である。
大西淳児、松井甲子雄、「多重解像度解析とPN系列を利用した電子透かし法」、電子情報通信学会論文誌、1997年11月、Vol.J80−D−II、No.11、p3020−3028 宮崎明雄、椛島良聡臣、「画像の多重解像度解析を利用した電子透かし方式の改良」、電子情報通信学会論文誌、2002年1月、Vol.J85−A、No.1、p103−111
There is a spectrum subtraction method (hereinafter referred to as SN method) as a technique related to noise removal. The SN method is a method of removing noise by estimating a noise-only spectrum from a target speech spectrum and subtracting it from the target speech spectrum.
Atsushi Onishi and Kokoo Matsui, “Digital Watermarking Using Multi-resolution Analysis and PN Sequence”, IEICE Transactions, November 1997, Vol. J80-D-II, no. 11, p3020-3028 Akio Miyazaki, Yoshiomi Kajishima, “Improvement of Digital Watermarking Using Multi-resolution Analysis of Images”, IEICE Transactions, January 2002, Vol. J85-A, no. 1, p103-111

しかしながら、非特許文献1の技術は、擬似乱数としてスペクトル拡散符号を用いているため、高秘匿性は保たれているが、透かしを抽出する際は乱数発生器の構造を知る必要があり、手間の掛かる作業となってしまうという課題を有する。   However, since the technique of Non-Patent Document 1 uses a spread spectrum code as a pseudo-random number, high confidentiality is maintained, but it is necessary to know the structure of the random number generator when extracting a watermark. It has the subject that it will become work which requires.

また、非特許文献1によると、多重解像近似画像をブロック分割して署名データを合成しているため、画像の一部が切り取られるような攻撃を受けた場合に、うまく署名を復号できないという課題を有する。   Further, according to Non-Patent Document 1, since signature data is synthesized by dividing a multiresolution approximate image into blocks, the signature cannot be successfully decrypted when subjected to an attack in which a part of the image is cut off. Has a problem.

非特許文献2の技術は、画像の多重解像度表現と人間の視覚特性の関係を利用した技術であるため、例えば、画像に対して透かしを埋める場合に、人間の視覚特性を利用できる箇所(例えば、輪郭部分や影の部分等)を画像の中から見つけ出し、そこに透かしを埋め込む処理を行わなければならない。そのため処理が煩雑になってしまうという課題を有する。
雑音除去に関するSN法においては、雑音レベルに応じて雑音の推定精度が変動するため、様々な雑音レベルが生じる実環境においては十分な性能が得られないという課題と有する。
Since the technology of Non-Patent Document 2 is a technology that uses the relationship between the multi-resolution representation of an image and human visual characteristics, for example, when embedding a watermark in an image, a location where human visual characteristics can be used (for example, In this case, a contour portion, a shadow portion, etc.) must be found out from the image, and a watermark should be embedded therein. Therefore, there is a problem that the processing becomes complicated.
The SN method related to noise removal has a problem that sufficient performance cannot be obtained in an actual environment where various noise levels occur because noise estimation accuracy varies depending on the noise level.

ところで、演算方法の1つで主としてヨーロッパで研究されているものに区間演算という演算方法がある。区間演算は通常の数値演算と違ってある2つの数値に挟まれた区間を用いて計算を行う演算方法である。この演算方法では取り得る値の区間(誤差の範囲)の全てを包み込むように定義されるため、演算回数が増えると一般的には区間が拡張する(この現象を「区間拡張」と言う)。そのため、(特に日本における)多くの研究者が区間演算は数値計算法を除いてはほとんど役に立たないと考えている。しかし、発明者は計算の過程においてコンピュータが自動的にもたらす「区間拡張」を便利な情報と捉えてデータ処理に応用できることを知見した。   Incidentally, an arithmetic method called interval arithmetic is one of arithmetic methods mainly studied in Europe. The interval calculation is an operation method in which calculation is performed using an interval between two numerical values, which is different from normal numerical calculation. Since this calculation method is defined so as to encompass all possible value intervals (error ranges), the interval generally expands as the number of operations increases (this phenomenon is referred to as “interval expansion”). For this reason, many researchers (particularly in Japan) believe that interval arithmetic is almost useless except for numerical methods. However, the inventor has found that "interval expansion" automatically provided by a computer in the calculation process can be regarded as useful information and applied to data processing.

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、対象データに対して、時間周波数変換を利用してデータ処理を実行する際に、区間演算を使って対象データの冗長性を拡張し、拡張した冗長部を便利な情報として処理に利用するデータ処理装置、データ処理方法、及びデータ処理プログラムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problem, and when performing data processing on target data using time-frequency conversion, the redundancy of the target data is reduced using interval arithmetic. An object of the present invention is to provide a data processing device, a data processing method, and a data processing program that expand and use the expanded redundant portion as convenient information for processing.

発明に係るデータ処理装置は、対象データに対して、時間周波数変換を利用して画像データを埋め込むデータ処理を実行するデータ処理装置において、前記対象データに対して時間周波数変換を区間演算により行うことで、前記対象データを、当該対象データが有する冗長部拡張された拡張対象データとして生成する区間演算手段と、前記区間演算手段が生成した前記拡張対象データに画像データを挿入して画像データ重畳情報を生成する画像データ挿入手段と、前記画像データ挿入手段が生成した前記画像データ重畳情報を前記時間周波数変換により逆変換して画像挿入データを生成する逆変換手段とを備えることを特徴とする。
The data processing apparatus according to the present invention performs a time frequency conversion on the target data by interval calculation in a data processing apparatus that executes data processing for embedding image data using time frequency conversion on the target data. and the target data that is inserted and interval arithmetic means for redundant portion having the target data is generated as an extended expansion target data, the image data to the extended target data the interval arithmetic unit has generated image data Image data insertion means for generating superimposition information; and inverse conversion means for reversely converting the image data superposition information generated by the image data insertion means by the time-frequency conversion to generate image insertion data. To do.

このように、本発明においては、対象データに対して時間周波数変換を区間演算により行うことで、対象データが有する冗長部を拡張するため、対象データ中で注視したい箇所(例えばノイズや特徴周波数等)の情報を顕在化することができる。また、拡張した領域を利用して情報を挿入したり、区間を利用することで区間の幅や情報の挿入箇所を鍵にして、複雑な処理を行わなくても容易に秘匿性を保つこともできる。
また、時間周波数変換を区間演算により行う区間演算手段を備えるため、区間演算により拡張した区間を対象データの冗長性と捉えることで、冗長した部分に画像を挿入することができる。つまり、人間の視覚的な特徴を考慮して画像を挿入する箇所を特定するような煩雑な処理が不要になり、装置が演算の過程で自動的に拡張した領域に画像データを挿入するだけでよい。従って、処理を簡潔にして処理効率を上げることができる。
As described above, in the present invention, the time frequency conversion is performed on the target data by the interval calculation, so that the redundant portion of the target data is expanded. ) Information can be revealed. In addition, information can be inserted using the expanded area, or secrecy can be easily maintained without using complicated processing by using the section width and information insertion location as a key. it can.
In addition, since an interval calculation means for performing time frequency conversion by interval calculation is provided, an image can be inserted into a redundant portion by regarding the interval expanded by interval calculation as the redundancy of the target data. In other words, it is not necessary to perform complicated processing such as specifying the place to insert an image in consideration of human visual characteristics, and it is only necessary to insert the image data into the area automatically expanded by the device during the calculation process. Good. Therefore, the processing can be simplified and the processing efficiency can be increased.

また、時間周波数変換を区間演算に置き換えただけなので、従来ある装置を大幅に変更することなく、容易に実装することができる。
さらに、入力信号の冗長部に画像データを挿入するため、全体に満遍なく合成することができ、改ざんや切り抜き等の攻撃に対する耐性が強くなる。
Further, since the time frequency conversion is simply replaced with the interval calculation, the conventional apparatus can be easily implemented without drastically changing.
Furthermore, since the image data is inserted into the redundant portion of the input signal, the entire image data can be combined and the resistance to attacks such as tampering and clipping is increased.

(3.ウェーブレット変換による時間周波数変換)
本発明に係る画像処理装置は、前記区間演算手段が、前記時間周波数変換をウェーブレット変換により行うことを特徴とする。
このように、本発明においては、時間周波数変換をウェーブレット変換で行うため、ウェーブレット変換を利用した圧縮(例えばJPEG2000)のような攻撃に対して高い耐性を持つことができる。
(3. Time-frequency conversion by wavelet conversion)
The image processing apparatus according to the present invention is characterized in that the section calculation means performs the time-frequency conversion by wavelet conversion.
As described above, in the present invention, since the time-frequency conversion is performed by the wavelet transform, it can be highly resistant to an attack such as compression using the wavelet transform (for example, JPEG2000).

(4.ウェーブレット変換による画像の合成)
本発明に係る画像処理装置は、前記画像データ挿入手段が、前記区間演算手段にて演算した結果、生成された4つの成分から任意の1つの成分を選択成分データとして選択する成分選択手段と、前記成分選択手段にて選択された選択成分データ以外の成分を、浮動小数点演算によりウェーブレット変換した結果の成分データに変更する成分変更手段と、前記選択成分データの区間から任意のスカラー値を取得するスカラー値取得手段と、前記スカラー値取得手段にて取得されたスカラー値に前記画像データを重畳する画像データ重畳手段とを備えることを特徴とする。
このように、本発明においては、ウェーブレット変換により生成された4つの成分から画像を合成する1つの成分を選択するため、それを秘匿情報の1つとして利用することができる。
(4. Image composition by wavelet transform)
The image processing apparatus according to the present invention includes: a component selection unit that selects any one component as selected component data from the four components generated as a result of the image data insertion unit calculating by the section calculation unit; Component changing means for changing a component other than the selected component data selected by the component selecting means into component data obtained as a result of wavelet transform by floating-point arithmetic, and obtaining an arbitrary scalar value from the section of the selected component data A scalar value acquisition unit and an image data superimposing unit that superimposes the image data on the scalar value acquired by the scalar value acquisition unit.
Thus, in the present invention, since one component for synthesizing an image is selected from the four components generated by the wavelet transform, it can be used as one of confidential information.

また、ウェーブレット変換を区間演算により行うことで、得られる成分の値も区間となり、その区間から任意の値を取得するため、その値を秘匿情報として利用することができる。すなわち、例え区間が特定できたとしても、その区間の中でいずれの値を取得したかを特定できない限り、画像の抽出ができないため、高い秘匿性を保つことができる。   Further, by performing wavelet transform by section calculation, the value of the obtained component becomes a section, and an arbitrary value is acquired from the section, so that the value can be used as confidential information. That is, even if an interval can be specified, since it is not possible to extract an image unless it is possible to specify which value was acquired in that interval, high confidentiality can be maintained.

なお、選択成分データ以外の3つの成分を、浮動小数点演算によるウェーブレット変換を行った結果の成分に変更する際は、区間演算によるウェーブレット変換とは別に浮動小数点演算によるウェーブレット変換を行って値を変更してもよいし、区間演算によるウェーブレット変換をした結果を浮動小数点数に変換してもよい。すなわち、結果的に選択成分データのみが区間演算の結果を得、その他の成分は浮動小数点数の結果を得ることができればよい。   When changing the three components other than the selected component data to the result of wavelet transformation by floating point arithmetic, change the value by performing wavelet transformation by floating point arithmetic separately from the wavelet transformation by interval arithmetic Alternatively, the result of wavelet transform by interval calculation may be converted to a floating point number. That is, it is only necessary that only the selected component data can obtain the result of the interval operation and the other components can obtain the floating-point result as a result.

(5.偏差の平均値を算出)
本発明に係る画像処理装置は、前記画像データ挿入手段が、前記スカラー値取得手段にて取得されたスカラー値と、前記選択成分データにおいて浮動小数点演算によりウェーブレット変換した結果の成分データとから、当該選択成分データにおける画素ごとの偏差の平均値を算出する平均算出手段と、前記平均算出手段にて算出された前記平均値を前記画像データの成分データに乗算して平均画像データを生成する平均画像データ生成手段とを備えることを特徴とする。
(5. Calculate the average deviation)
In the image processing apparatus according to the present invention, the image data insertion unit includes the scalar value acquired by the scalar value acquisition unit, and the component data obtained as a result of wavelet transform by floating point calculation in the selected component data. Average calculating means for calculating an average value of deviations for each pixel in the selected component data, and an average image for generating average image data by multiplying the component data of the image data by the average value calculated by the average calculating means And a data generation means.

このように、本発明においては、区間演算により拡張した冗長部に画像データを挿入するため、対象データが壊れやすくなってしまうが、選択成分データの画素ごとの偏差の平均を算出し、算出された結果を前記画像データに乗算して平均画像データを生成することで、挿入する画像データの成分値を区間拡張による影響の平均程度に抑えることができ、対象データへの影響を最小限に抑えることができる。   As described above, in the present invention, since the image data is inserted into the redundant part expanded by the interval calculation, the target data is likely to be broken, but the average of the deviations of the selected component data for each pixel is calculated and calculated. By multiplying the image data by the image data and generating the average image data, the component value of the image data to be inserted can be suppressed to the average level of the influence of the section expansion, and the influence on the target data can be minimized. be able to.

(6.最大値または最小値の取得)
本発明に係る画像処理装置は、前記スカラー値取得手段にて取得されたスカラー値が、前記選択成分データの区間の最大値または最小値であることを特徴とする。
このように、本発明においては、スカラー値取得手段にて取得されたスカラー値が、選択成分データの区間の最大値または最小値であるため、値の取得が簡潔になると共に区間を最大限に利用することで画像を強固に合成することができる。
(6. Acquisition of maximum or minimum value)
The image processing apparatus according to the present invention is characterized in that the scalar value acquired by the scalar value acquisition means is the maximum value or the minimum value of the section of the selected component data.
As described above, in the present invention, since the scalar value acquired by the scalar value acquisition means is the maximum value or the minimum value of the section of the selected component data, the value acquisition is simplified and the section is maximized. By using it, it is possible to synthesize images firmly.

(7.加算または減算)
本発明に係る画像処理装置は、前記スカラー値取得手段にて取得されたスカラー値が前記選択成分データの区間の最大値である場合に、当該最大値に前記平均画像データを加算し、当該スカラー値取得手段にて取得されたスカラー値が当該選択成分データの区間の最小値である場合に、当該最小値に当該平均画像データを減算することを特徴とする。
(7. Addition or subtraction)
The image processing apparatus according to the present invention adds the average image data to the maximum value when the scalar value acquired by the scalar value acquisition unit is the maximum value of the section of the selected component data. When the scalar value acquired by the value acquisition means is the minimum value of the section of the selected component data, the average image data is subtracted from the minimum value.

このように、本発明においては、スカラー値取得手段が取得したスカラー値が選択成分データの区間の最大値である場合は、最大値に平均画像データを加算し、スカラー値取得手段が取得したスカラー値が選択成分データの区間の最小値である場合は、最小値に平均画像データを減算して画像を挿入するため、上記同様に区間演算により拡張した区間を最大限に利用して、強固に画像を合成することができる。   Thus, in the present invention, when the scalar value acquired by the scalar value acquisition unit is the maximum value of the section of the selected component data, the average image data is added to the maximum value, and the scalar value acquired by the scalar value acquisition unit If the value is the minimum value of the selected component data interval, the average image data is subtracted from the minimum value and the image is inserted. Images can be combined.

(8.区間の設定)
本発明に係る画像処理装置は、前記区間演算手段が演算する区間を利用者が指定した範囲に設定する区間設定手段を備えることを特徴とする。
このように、本発明においては、区間演算手段が演算する区間を利用者が指定した範囲に設定するため、利用者は任意に区間を設定することができ、その情報を秘匿情報として利用することができる。すなわち、擬似乱数等を使わなくても簡単に秘匿性を保つことができる。
(8. Section setting)
The image processing apparatus according to the present invention is characterized by comprising section setting means for setting a section calculated by the section calculating means within a range designated by a user.
Thus, in the present invention, since the section calculated by the section calculation means is set in the range specified by the user, the user can arbitrarily set the section and use the information as confidential information. Can do. That is, confidentiality can be easily maintained without using pseudo-random numbers or the like.

また、区間の設定値によって合成した画像による対象データへの影響度が変わってくるため、対象データの質に合わせて区間の値を設定することで、対象データごとに適した処理を行うことができる。例えば、対象データが画像であり、その原画像の画質が荒い場合は、区間の範囲を広げることで強固に画像を合成することができ、多少原画像に合成の影響が出ても原画像が荒いためその影響はそれほど気にならない。逆に原画像が鮮明な場合は、区間の範囲を狭めることで原画像への影響を少なくすることができる。
なお、区間の設定は選択成分の画素ごとに設定してもよいし、選択成分で統一的に設定してもよい。
In addition, since the degree of influence on the target data by the synthesized image varies depending on the set value of the section, it is possible to perform processing suitable for each target data by setting the section value according to the quality of the target data. it can. For example, if the target data is an image and the image quality of the original image is rough, it is possible to synthesize the image firmly by expanding the range of the section. The effect is not so much of a concern because of the roughness. Conversely, if the original image is clear, the influence on the original image can be reduced by narrowing the range of the section.
Note that the section may be set for each pixel of the selected component, or may be set uniformly for the selected component.

(9.画像の抽出)
本発明に係る画像処理装置は、前記画像データが挿入された画像挿入データに対して浮動小数点演算によりウェーブレット変換を行う浮動小数点演算手段と、前記浮動小数点演算手段が演算した結果、得られた4つの成分のうち、前記画像データが挿入された成分の成分データと前記スカラー値取得手段が取得したスカラー値との差分を算出する差分算出手段と、前記差分算出手段が算出した差分を、前記平均算出手段が算出した前記平均値で除算して前記画像データを抽出する画像データ抽出手段とを備えることを特徴とする。
このように、本発明においては、スカラー値取得手段が取得した値と、平均算出手段が算出した画素ごとの偏差の平均を使うだけで合成した画像を簡単に抽出できるため、処理が簡潔になる。またこれらの値は秘匿性を保つための情報としても利用することができる。
(9. Image extraction)
The image processing apparatus according to the present invention is obtained as a result of calculation by floating point arithmetic means for performing wavelet transform by floating point arithmetic on the image insertion data into which the image data has been inserted, and by calculation by the floating point arithmetic means. Among the two components, difference calculation means for calculating a difference between the component data of the component in which the image data is inserted and the scalar value acquired by the scalar value acquisition means, and the difference calculated by the difference calculation means Image data extracting means for extracting the image data by dividing by the average value calculated by the calculating means.
As described above, in the present invention, since the synthesized image can be easily extracted simply by using the value acquired by the scalar value acquisition unit and the average of the deviation for each pixel calculated by the average calculation unit, the processing is simplified. . These values can also be used as information for maintaining confidentiality.

また、画像データを挿入しているため抽出した結果を人間の目視で確認することができる。つまり紙幣の透かしが光を通して目視できるのと同じように、画像に対して抽出処理を行うと、挿入した画像データを目視により確認することができるため、一見して画像データの存在を知ることが可能となる。   Further, since the image data is inserted, the extracted result can be confirmed by human eyes. In other words, just as the watermark on the banknote can be seen through light, if the extraction process is performed on the image, the inserted image data can be confirmed by visual observation, so that the presence of the image data can be known at a glance. It becomes possible.

発明に係るデータ処理装置は、対象データに対して、時間周波数変換を利用してノイズを除去するデータ処理を実行するデータ処理装置において、前記対象データに対して時間周波数変換を区間演算により行うことで、前記対象データを、当該対象データが有するノイズが拡張された拡張対象データとして生成する区間演算手段と、前記対象データと、前記拡張対象データとの差分から当該対象データのノイズを検出するノイズ検出手段と、前記ノイズ検出手段が検出したノイズの少なくとも一部を前記対象データから除去するノイズ除去手段とを備えることを特徴とする。
このように、本発明においては、対象データと、区間演算により冗長部が拡張した拡張対象データとの差分から対象データのノイズを検出するため、ノイズを推定したり、ノイズを特定するための複雑な演算をする必要がない。また、ノイズを容易に検出することができるため、検出されたノイズの除去も容易に行うことができる。
The data processing apparatus according to the present invention performs a time frequency conversion on the target data by interval calculation in the data processing apparatus that executes data processing for removing noise using time frequency conversion on the target data. it is, the target data, noise which the target data has to detect the interval arithmetic means for generating as an extended expansion target data, said target data, the noise of the target data from the difference between the expansion target data It is characterized by comprising noise detecting means and noise removing means for removing at least part of the noise detected by the noise detecting means from the target data.
As described above, in the present invention, since the noise of the target data is detected from the difference between the target data and the extended target data expanded by the redundant portion by the interval calculation, it is complicated to estimate the noise or specify the noise. There is no need to perform complicated calculations. Further, since noise can be easily detected, the detected noise can be easily removed.

これまで、本発明を装置として示したが、所謂当業者であれば明らかであるように本発明をシステム、方法、及び、プログラムとして捉えることもできる。これら前記の発明の概要は、本発明に必須となる特徴を列挙したものではなく、これら複数の特徴のサブコンビネーションも発明となり得る。   Although the present invention has been described as an apparatus, the present invention can be understood as a system, method, and program as will be apparent to those skilled in the art. These outlines of the invention do not enumerate the features essential to the present invention, and a sub-combination of these features can also be an invention.

以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明は多くの異なる形態で実施可能である。従って、本実施形態の記載内容のみで本発明を解釈すべきではない。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。
本実施の形態では、主に装置について説明するが、所謂当業者であれば明らかな通り、本発明はシステム、方法、及び、コンピュータを動作させるためのプログラムとしても実施できる。また、本発明はハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェア及びソフトウェアの実施形態で実施可能である。プログラムは、ハードディスク、CD−ROM、DVD−ROM、光記憶装置、または、磁気記憶装置等の任意のコンピュータ可読媒体に記録できる。さらに、プログラムはネットワークを介した他のコンピュータに記録することができる。
Embodiments of the present invention will be described below. The present invention can be implemented in many different forms. Therefore, the present invention should not be construed based only on the description of the present embodiment. Also, the same reference numerals are given to the same elements throughout the present embodiment.
In this embodiment, the apparatus will be mainly described. However, as will be apparent to those skilled in the art, the present invention can be implemented as a system, a method, and a program for operating a computer. In addition, the present invention can be implemented in hardware, software, or hardware and software embodiments. The program can be recorded on any computer-readable medium such as a hard disk, CD-ROM, DVD-ROM, optical storage device, or magnetic storage device. Furthermore, the program can be recorded on another computer via a network.

(本発明の第1の実施形態)
(1.構成)
(1−1 データ処理装置のハードウェア構成)
図1は、本実施形態に係るデータ処理装置100のハードウェア構成を示した模式図である。
本実施形態に係るデータ処理装置100は、CPU(Central Processing Unit)101と、メインメモリ102と、マザーボードチップセット103と、ビデオカード104と、HDD(Hard Disk Drive)111と、ブリッジ回路112と、光学ドライブ121と、キーボード122と、マウス123とを備える。
(First embodiment of the present invention)
(1. Configuration)
(1-1 Hardware configuration of data processing apparatus)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a hardware configuration of a data processing apparatus 100 according to the present embodiment.
The data processing apparatus 100 according to the present embodiment includes a CPU (Central Processing Unit) 101, a main memory 102, a motherboard chip set 103, a video card 104, an HDD (Hard Disk Drive) 111, a bridge circuit 112, An optical drive 121, a keyboard 122, and a mouse 123 are provided.

メインメモリ102は、CPUバス及びマザーボードチップセット103を介してCPU101に接続されている。ビデオカード104は、AGB(Accelerated Graphics Port)及びマザーボードチップセット103を介してCPU101に接続している。HDD111は、PCI(Peripheral Component Interconnect)バス及びマザーボードチップセット103を介してCPU101に接続している。   The main memory 102 is connected to the CPU 101 via the CPU bus and the motherboard chip set 103. The video card 104 is connected to the CPU 101 via an AGB (Accelerated Graphics Port) and a motherboard chip set 103. The HDD 111 is connected to the CPU 101 via a PCI (Peripheral Component Interconnect) bus and the motherboard chip set 103.

光学ドライブ121は、低速バス、低速バスとPCIバスのブリッジ回路112、PCIバス及びマザーボードチップセット103を介してCPU101に接続している。同様の接続構成で、キーボード122及びマウス123もCPU101に接続している。光学ドライブ121は、光ディスクにレーザー光を照射してデータを読み込む(または読み書きする)ドライブであり、例えばCD−ROMドライブ、DVDドライブなどが該当する。   The optical drive 121 is connected to the CPU 101 via a low-speed bus, a bridge circuit 112 of the low-speed bus and the PCI bus, the PCI bus, and the motherboard chip set 103. A keyboard 122 and a mouse 123 are also connected to the CPU 101 with the same connection configuration. The optical drive 121 is a drive that reads (or reads and writes) data by irradiating a laser beam on an optical disk, and corresponds to, for example, a CD-ROM drive and a DVD drive.

なお、図1は本実施形態に係るデータ処理装置100のハードウェア構成を模式的に示した一例に過ぎず、本実施形態を適用可能であれば、他の様々な構成を採ることができる。
データ処理装置100は、データ処理プログラムをHDD111に複製して、メインメモリ102に複製したデータ処理プログラムがロード可能に構成する所謂インストール(ここで示したインストールは例示に過ぎない)を行うことで構築することができ、コンピュータを制御するOS(Operating System)へ利用者がデータ処理装置100の起動を命令することで、データ処理プログラムがメインメモリ102にロードされて起動する。
なお、データ処理プログラムは、CD−ROM等の記録媒体から提供されるようにしてもよいし、ネットワークインターフェース114を介してネットワークに接続された他のコンピュータから提供されるようにしてもよい。
FIG. 1 is merely an example schematically showing a hardware configuration of the data processing apparatus 100 according to the present embodiment, and various other configurations can be adopted as long as the present embodiment is applicable.
The data processing apparatus 100 is constructed by copying the data processing program to the HDD 111 and performing a so-called installation (installation shown here is merely an example) that allows the copied data processing program to be loaded into the main memory 102. The data processing program is loaded into the main memory 102 and activated when the user instructs the OS (Operating System) that controls the computer to activate the data processing apparatus 100.
The data processing program may be provided from a recording medium such as a CD-ROM, or may be provided from another computer connected to the network via the network interface 114.

(1−2 データ処理装置の全体のモジュール構成)
図2は、本実施形態に係るデータ処理装置全体のモジュール構成図である。
データ処理装置100は、入力処理部205と合成処理部201と抽出処理部1401とノイズ処理部1601と出力処理部270とを備える。
入力処理部205は、処理の対象となる対象データを入力する処理を行う。処理の対象となる対象データは、例えば音声や画像のように時間周波数に分解できるデータである。
(1-2 Overall module configuration of data processing device)
FIG. 2 is a module configuration diagram of the entire data processing apparatus according to the present embodiment.
The data processing apparatus 100 includes an input processing unit 205, a synthesis processing unit 201, an extraction processing unit 1401, a noise processing unit 1601, and an output processing unit 270.
The input processing unit 205 performs processing for inputting target data to be processed. The target data to be processed is data that can be decomposed into time frequencies, such as sound and images.

合成処理部201は、対象となるデータに画像データ(透かし画像)を合成する処理を行う。
抽出処理部1401は、合成処理部201で合成した透かし画像を抽出する処理を行う。
ノイズ処理部1601は、対象となるデータのノイズを除去する処理を行う。
出力処理部270は、透かし画像が挿入された対象データやノイズが除去された対象データを画面や紙に出力する処理を行う。
The synthesis processing unit 201 performs processing for synthesizing image data (watermark image) with target data.
The extraction processing unit 1401 performs processing for extracting the watermark image synthesized by the synthesis processing unit 201.
The noise processing unit 1601 performs processing for removing noise of target data.
The output processing unit 270 performs processing for outputting the target data in which the watermark image is inserted and the target data from which noise is removed to a screen or paper.

(1−3 合成処理部のモジュール構成)
図3は、本実施形態に係るデータ処理装置の合成処理部のモジュール構成図である。
合成処理部201は、区間演算処理部210と浮動小数点演算処理部215と画像データ挿入処理部220と逆変換処理部260とを備える。
区間演算処理部210は、入力された対象データに対して、区間演算によってウェーブレット変換を行う処理部である。
浮動小数点演算処理部215は、入力された対象データに対して、通常の浮動小数点演算によりウェーブレット変換を行う処理部である。
画像データ挿入処理部220は、ウェーブレット変換されたデータに対して透かし画像を挿入する処理を行う。
逆変換処理部260は、ウェーブレット変換の逆の演算を行うことで、4つの成分を1つにして対象データを戻す処理を行う。
(1-3 Module configuration of synthesis processing unit)
FIG. 3 is a module configuration diagram of the synthesis processing unit of the data processing apparatus according to the present embodiment.
The composition processing unit 201 includes an interval arithmetic processing unit 210, a floating point arithmetic processing unit 215, an image data insertion processing unit 220, and an inverse conversion processing unit 260.
The interval calculation processing unit 210 is a processing unit that performs wavelet transform on input target data by interval calculation.
The floating point arithmetic processing unit 215 is a processing unit that performs wavelet transform on input target data by a normal floating point arithmetic.
The image data insertion processing unit 220 performs processing for inserting a watermark image into wavelet transformed data.
The inverse transform processing unit 260 performs a process of returning the target data by making the four components into one by performing the inverse operation of the wavelet transform.

(1−4 画像データ挿入処理部のモジュール構成)
図4は、本実施形態に係るデータ処理装置の画像データ挿入処理部のモジュール構成図である。
画像データ挿入処理部220は、成分選択処理部225と成分変更処理部230とスカラー値取得処理部235と平均算出処理部240と平均画像データ生成処理部245と画像データ重畳処理部250とを備える。
(1-4 Module configuration of image data insertion processing unit)
FIG. 4 is a module configuration diagram of an image data insertion processing unit of the data processing apparatus according to the present embodiment.
The image data insertion processing unit 220 includes a component selection processing unit 225, a component change processing unit 230, a scalar value acquisition processing unit 235, an average calculation processing unit 240, an average image data generation processing unit 245, and an image data superimposition processing unit 250. .

成分選択処理部225は、区間演算処理部210が行った2次元ウェーブレット変換により得られた4つの成分から任意の1つを選択する処理を行う。ここで選択した成分に対して透かし画像を挿入する。また、どの成分を選択したかという情報は、秘匿情報として利用することができる。   The component selection processing unit 225 performs a process of selecting an arbitrary one from the four components obtained by the two-dimensional wavelet transform performed by the section calculation processing unit 210. A watermark image is inserted into the component selected here. Further, information indicating which component has been selected can be used as confidential information.

スカラー値取得処理部235は、成分選択処理部225が選択した成分データの区間から任意のスカラー値を取得する処理を行う。任意のスカラー値は区間の最大値または最小値を取得することで、区間の幅を最大限に利用することができる。また、この任意のスカラー値は上記と同様に秘匿情報として利用することもできる。   The scalar value acquisition processing unit 235 performs processing for acquiring an arbitrary scalar value from the section of the component data selected by the component selection processing unit 225. Arbitrary scalar values can make maximum use of the width of the section by obtaining the maximum or minimum value of the section. Also, this arbitrary scalar value can be used as confidential information in the same manner as described above.

平均算出処理部240は、成分選択処理部225が選択した選択成分データの画素ごとの偏差の平均を算出する処理を行う。ここで言う偏差とは、スカラー値取得処理部235が取得した値と通常の浮動小数点演算による演算結果おける成分データとの差である。つまり、区間演算により生じた、浮動小数点演算の結果とのずれのことである。   The average calculation processing unit 240 performs a process of calculating an average of deviation for each pixel of the selected component data selected by the component selection processing unit 225. The deviation referred to here is a difference between the value acquired by the scalar value acquisition processing unit 235 and the component data in the calculation result by the normal floating point calculation. In other words, this is a deviation from the result of the floating point calculation, which is caused by the interval calculation.

平均画像データ生成処理部245は、挿入する透かし画像の成分値に平均算出処理部240が算出した平均値を乗算する処理を行う。従って、透かし画像の成分値の最大が、区間拡張による影響の平均に抑えられる。
成分変更処理部230は、成分選択処理部225が選択した成分以外の3つの成分の成分データを浮動小数点演算処理部215が演算した成分データに置き換える処理を行う。
The average image data generation processing unit 245 performs processing for multiplying the component value of the watermark image to be inserted by the average value calculated by the average calculation processing unit 240. Therefore, the maximum of the component values of the watermark image can be suppressed to the average of the influence due to the section expansion.
The component change processing unit 230 performs processing to replace the component data of three components other than the component selected by the component selection processing unit 225 with the component data calculated by the floating point arithmetic processing unit 215.

画像データ重畳処理部250は、スカラー値取得処理部235が取得したスカラー値に平均画像データ生成処理部245が生成した平均画像データを重畳する処理を行う。スカラー値取得処理部235が区間の最大値を取得している場合は、スカラー値に平均画像データの成分値を加算する。スカラー値取得処理部235が区間の最小値を取得している場合は、スカラー値から平均画像データの成分値を減算する。すなわち、区間外に画像データを重畳して、画像データの挿入を強固にしている。   The image data superimposition processing unit 250 performs a process of superimposing the average image data generated by the average image data generation processing unit 245 on the scalar value acquired by the scalar value acquisition processing unit 235. When the scalar value acquisition processing unit 235 acquires the maximum value of the section, the component value of the average image data is added to the scalar value. When the scalar value acquisition processing unit 235 acquires the minimum value of the section, the component value of the average image data is subtracted from the scalar value. That is, the image data is superimposed outside the section to make the insertion of the image data strong.

(2.演算)
(2−1 区間演算)
ここで、区間演算について詳細に説明する。区間演算は数値演算で行う数値同士の演算ではなく、2つの数値に挟まれた区間を用いて演算するものである。
区間Aを次のように定義する。
(2. Operation)
(2-1 interval calculation)
Here, the section calculation will be described in detail. The interval calculation is not calculated between numerical values performed by numerical calculation, but is calculated using an interval between two numerical values.
Section A is defined as follows.

Rは実数である。区間Aの範囲の下限と上限をinf(A)=a1とsup(A)=a2とし、区間幅が0でない区間Aの幅をw(A)=a2−a1とする。2つの区間A=[a1,a2]とB=[b1,b2]の四則演算は次式で定義する。 R is a real number. The lower limit and the upper limit of the range of the section A are set to inf (A) = a1 and sup (A) = a2, and the width of the section A whose section width is not 0 is set to w (A) = a2-a1. The four arithmetic operations of two sections A = [a1, a2] and B = [b1, b2] are defined by the following equations.

式(2)の基本的な計算により、一般的には演算の回数が増えると区間の幅が拡張する。なぜなら、2つの区間で演算を行った場合に、その演算で取り得る区間の全てを含むように定義されるからである。例えば、A=[−1,2]、B=[1,4]、C=[−2,2]とすると、A+B=[0,6]、A+B−C=[−2,8]である。幅はA,Bが3でCが4である。それに対してA+BとA+B+Cの幅はそれぞれ6と10である。このように演算を行うと区間が拡張する現象は、しばしば「区間拡張」と呼ばれる。以上が区間演算に関する詳細な説明である。   According to the basic calculation of the equation (2), generally, the width of the section is expanded as the number of operations increases. This is because, when an operation is performed in two sections, it is defined to include all of the sections that can be taken by the calculation. For example, if A = [− 1, 2], B = [1, 4], and C = [− 2, 2], then A + B = [0, 6] and A + B−C = [− 2, 8]. . The widths are 3 for A and B and 4 for C. In contrast, the widths of A + B and A + B + C are 6 and 10, respectively. The phenomenon that the interval expands when the calculation is performed in this way is often called “interval expansion”. The above is the detailed description regarding the interval calculation.

(2−2 ウェーブレット変換)
ウェーブレット変換は代表的な時間周波数変換の手法の1つであり、周知の手法であるため、基本的な説明については省略するが、本実施形態で使用するドベシィのウェーブレットについては、ここで詳細に説明する。
(2-2 Wavelet transform)
The wavelet transform is one of the typical time-frequency conversion methods and is a well-known method, and therefore, the basic description is omitted. However, the Dovecy wavelet used in this embodiment will be described in detail here. explain.

(2−2−1 ドベシィのウェーブレット変換)
ドベシィのウェーブレットは、ウェーブレット及びスケーリング関数の形が複雑で既知の関数では表現できない。しかし、自然数Nで値の特徴づけを行っている。ここではドベシィのウェーブレットの数列pk及びqkを与える。下記の表1はドベシィの数列pkである。
(2-2-1 Dovecy wavelet transform)
Dovecy wavelets are complex in shape of wavelets and scaling functions and cannot be represented by known functions. However, the natural number N is used to characterize the value. Here, a sequence of Dovecy wavelets p k and q k is given. Table 1 below is the Dovecy sequence p k .

kは、pkを時間軸方向で反転し、係数の符号を交互に反転することにより次式で得られる。 q k is obtained by the following equation by inverting p k in the time axis direction and alternately inverting the sign of the coefficient.

(2−2−2 1次元離散ウェーブレット変換)
ドベシィのウェーブレット変換では、スケーリング関数φ0,k(t)が与えられていないために、スケーリング係数sk (0)を計算することができない。しかし、一般的に信号をサンプリングして得られる数列f(n)をsk (0)としても問題ないことが知られている。任意の信号f(t)の近似関数を
(2-2-2 One-dimensional discrete wavelet transform)
In the Dovecy wavelet transform, since the scaling function φ 0, k (t) is not given, the scaling coefficient s k (0) cannot be calculated. However, it is generally known that there is no problem even if the sequence f (n) obtained by sampling a signal is set to s k (0) . Approximate function of arbitrary signal f (t)

と表すと次式が成り立つ。 The following equation holds.

ツースケール関数を用いて、φj-1,n(t)で表すと、 Using a two-scale function, φ j-1, n (t)

となり、 And

であることから、式(5)より置き換えを行うと、 Therefore, when replacement is performed from equation (5),

となる。ウェーブレット展開係数wk (j)はツースケール関数を用いて、 It becomes. The wavelet expansion coefficient w k (j) is calculated using a two-scale function.

となり、積分記号以下はsn (j-1)なので右辺を書き換えると、 And below the integral symbol is s n (j-1) .

となる。式(8)と式(10)から、信号が分解される様子を図5(a)に示す。図5(a)はスケーリング係数の精度の低いレベルへの分解の様子を示している。
また、再構成は次式により得られる。
It becomes. FIG. 5A shows how the signal is decomposed from the equations (8) and (10). FIG. 5A shows how the scaling coefficient is decomposed to a low accuracy level.
The reconstruction is obtained by the following equation.

この式から信号は図5(b)のように再構成される。図5(b)は、精度の低いsk (j)、wk (j)からの再構成の様子を示している。 From this equation, the signal is reconstructed as shown in FIG. FIG. 5B shows a state of reconstruction from s k (j) and w k (j) with low accuracy.

(2−2−3 2次元離散ウェーブレット変換)
2次元離散ウェーブレット変換では、まず横軸方向に離散ウェーブレット変換を行い、その後に縦軸方向に離散ウェーブレット変換を行う。画像データf(m,n)をレベル0のスケーリング関数sm,n (0)とみなす。横軸方向のウェーブレット変換は、
(2-2-3 2D discrete wavelet transform)
In the two-dimensional discrete wavelet transform, first, the discrete wavelet transform is performed in the horizontal axis direction, and then the discrete wavelet transform is performed in the vertical axis direction. The image data f (m, n ) is regarded as a level 0 scaling function s m, n (0) . The horizontal wavelet transform is

となる。sm,n (j+1,x)、wm,n (j+1,x)はそれぞれ、横軸方向のスケーリング係数及びウェーブレット展開級数を表す。
次に、縦軸方向のウェーブレット変換を行うと
It becomes. s m, n (j + 1, x) and w m, n (j + 1, x) represent a scaling factor and a wavelet expansion series in the horizontal axis direction, respectively.
Next, when wavelet transform in the vertical axis direction is performed

となり、式をまとめると、 And when we put together the formula,

となる。図で表すと図5(c)のようになる。s(0)を分解するとs(1)、w(1,h)、w(1,v)、w(1,d)の各要素を得ることができる。s(1)はs(0)の低周波成分である。w(1,h)水平方向、w(1,v)は垂直方向、w(1,d)は対角方向の高周波成分である。再構成は1次元の変換の場合と同様に次式で行う。 It becomes. This is illustrated in FIG. 5C. When s (0) is decomposed, each element of s (1), w (1, h), w (1, v), and w (1, d) can be obtained. s (1) is a low frequency component of s (0). w (1, h) is a high frequency component in the horizontal direction, w (1, v) is a vertical direction, and w (1, d) is a diagonal direction. The reconstruction is performed by the following equation as in the case of one-dimensional conversion.

これにより、ウェーブレット変換による画像の分解と再構成が行える。以上がウェーブレット変換に関する詳細な説明である。 As a result, image decomposition and reconstruction can be performed by wavelet transform. The above is the detailed description regarding the wavelet transform.

(3.アルゴリズム)
次に、本実施形態に係るデータ処理装置100のアルゴリズムを説明する。
対象となる画像データをC0とする。C0に対してウェーブレット変換を行うと、図5(c)に示すように、水平方向と垂直方向と対角方向にそれぞれ低周波と高周波の成分(C1、D1、E1、F1)得る。通常のウェーブレット変換は浮動小数点演算により行われるため、それから得られる成分(C1、D1、E1、F1)は浮動小数点数である。浮動小数点演算の代わりに区間演算を用いると、C1、D1、E1、F1の代わりにIC1、ID1、IE1、IF1を得る。ウェーブレット変換において、δを用いて区間演算を行う場合は、信号の表現が式(4)に代わって
(3. Algorithm)
Next, an algorithm of the data processing apparatus 100 according to the present embodiment will be described.
The image data to be subjected to C 0. When wavelet transform is performed on C 0 , as shown in FIG. 5C, low frequency and high frequency components (C 1 , D 1 , E 1 , F 1 ) in the horizontal, vertical, and diagonal directions, respectively. )obtain. Since normal wavelet transform is performed by floating point arithmetic, the components (C 1 , D 1 , E 1 , F 1 ) obtained therefrom are floating point numbers. If interval arithmetic is used instead of floating point arithmetic, IC 1 , ID 1 , IE 1 , and IF 1 are obtained instead of C 1 , D 1 , E 1 , and F 1 . In the wavelet transform, when interval calculation is performed using δ, the signal expression is replaced with equation (4).

となる。ここでδkは小さい正の実数である。2値の挿入する透かし画像データをXとすると、挿入する工程は以下のようになる。 It becomes. Here, δ k is a small positive real number. If the watermark image data to be binary inserted is X, the insertion process is as follows.

(1)4つの区間(IC1、ID1、IE1、IF1)の成分から1つを選択しその最大値または最小値を計算する。例えば、IF1が選択された場合は最大値をF1’=sup(IF1)とする。
(2)他の成分を浮動小数点数に置き換える。例えば、IC1、ID1、IE1をC1、D1、E1に置き換える。
(3)以下の計算を行い、
(1) Select one of the components of the four sections (IC 1 , ID 1 , IE 1 , IF 1 ) and calculate the maximum value or the minimum value. For example, when IF 1 is selected, the maximum value is set to F 1 ′ = sup (IF 1 ).
(2) Replace other components with floating point numbers. For example, IC 1 , ID 1 , and IE 1 are replaced with C 1 , D 1 , and E 1 .
(3) Perform the following calculation,

αXを求める。この時NF1は画素数で、F1(i)は、F1におけるi番目の画素値である。 Obtain αX. At this time, N F1 is the number of pixels, and F 1 (i) is the i-th pixel value in F 1 .

(4)(1)で最小値を取得した場合はF1’−αXを行い、最大値を取得した場合はF1’+αXを算出する。
(5)F1←F1’−αXまたはF1←F1’+αXの置き換えをする。
(6)C1〜F1を逆ウェーブレット変換を使って復元し、透かし画像が挿入された、画像挿入データjC0を得る。
以上がデータ処理装置の画像データ挿入に関するアルゴリズムである。
(4) When the minimum value is acquired in (1), F 1 '-αX is performed, and when the maximum value is acquired, F 1 ' + αX is calculated.
(5) Replace F 1 ← F 1 '-αX or F 1 ← F 1 ' + αX.
(6) C 1 to F 1 are restored using inverse wavelet transform to obtain image insertion data jC 0 into which a watermark image has been inserted.
The above is the algorithm related to image data insertion of the data processing apparatus.

(4.データ処理装置の動作)
図6は、本実施形態に係るデータ処理装置100の処理を示すフローチャートである。上記アルゴリズムを実現するためのデータ処理装置100の処理について説明する。
まず、処理の対象となる画像データを入力する(ステップS601)。入力された画像データに対して、2次元のウェーブレット変換を行う。本実施形態においては区間演算によるウェーブレット変換(ステップS602)と浮動小数点演算によりウェーブレット変換(ステップS603)を行う。区間演算によるウェーブレット変換により得られた4つの成分から1つの成分を選択する(ステップS604)。ここで選択された成分に透かし画像が挿入される。
(4. Operation of data processing device)
FIG. 6 is a flowchart showing processing of the data processing apparatus 100 according to the present embodiment. Processing of the data processing apparatus 100 for realizing the above algorithm will be described.
First, image data to be processed is input (step S601). Two-dimensional wavelet transform is performed on the input image data. In the present embodiment, wavelet transformation (step S602) by interval computation and wavelet transformation (step S603) by floating point computation are performed. One component is selected from the four components obtained by the wavelet transform by the interval calculation (step S604). A watermark image is inserted into the component selected here.

図7は、浮動小数点演算または区間演算によりウェーブレット変換を行った様子を示す図である。対象データとなる画像データC0に対して浮動小数点演算により2次元のウェーブレット変換を行うと、4つの成分C1、D1、E1、F1を得る。当然C1、D1、E1、F1の成分データの値は浮動小数点数である。また、C0に対して区間演算により2次元のウェーブレット変換を行うと、4つの成分IC1、ID1、IE1、IF1を得る。当然IC1、ID1、IE1、IF1の成分データの値は区間である。区間演算によるウェーブレット変換により得られた4つの成分から、透かし画像を挿入する1つの成分を選択する。ここでは、IF1に透かし画像を挿入するとする。 FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which wavelet transformation is performed by floating point arithmetic or interval arithmetic. When the two-dimensional wavelet transform is performed on the image data C 0 as the target data by floating point calculation, four components C 1 , D 1 , E 1 , and F 1 are obtained. Naturally, the component data values of C 1 , D 1 , E 1 , and F 1 are floating point numbers. Further, when two-dimensional wavelet transformation is performed on C 0 by interval calculation, four components IC 1 , ID 1 , IE 1 , and IF 1 are obtained. Of course, the component data values of IC 1 , ID 1 , IE 1 , and IF 1 are intervals. One component for inserting the watermark image is selected from the four components obtained by the wavelet transform by the interval calculation. Here, it is assumed that a watermark image is inserted into IF 1 .

図6に戻って、ステップS604で選択した成分(ここではIF1)以外の3つの成分IC1、ID1、IE1について、浮動小数点演算により得られた成分C1、D1、E1に置き換える(ステップS605)。ステップS604で選択した成分IF1の区間の最大値または最小値を取得する(ステップS606)。 Returning to FIG. 6, for the three components IC 1 , ID 1 , and IE 1 other than the component selected in step S604 (here, IF 1 ), the components C 1 , D 1 , and E 1 obtained by the floating point calculation are changed to Replace (step S605). The maximum value or the minimum value of the section of the component IF 1 selected in step S604 is acquired (step S606).

図8は、成分の置き換えと値取得の様子を示した図である。図からわかるように、IF1以外の3つの成分IC1、ID1、IE1をC1、D1、E1に置き換え、IF1については、ここでは区間の最大値F1’=sup(IF1)を取得している。この時点で、4つの成分データの値は全て区間ではなく値となっている。区間の最大値または最小値を取得することで、区間の中点から離れた値を取ることができ、区間を最大限に利用して強固に画像を挿入することができる。また、最大値と最小値は装置が認識している値であるため、値を取得しやすく、処理を簡単にすることができる。 FIG. 8 is a diagram showing the state of component replacement and value acquisition. As can be seen, replaces the IF 1 3 one component IC 1 except, ID 1, IE 1 to C 1, D 1, E 1 , for IF 1 is here the maximum value F 1 '= sup of section ( IF 1 ). At this time, the values of the four component data are all values rather than sections. By acquiring the maximum value or the minimum value of the section, it is possible to take a value away from the midpoint of the section, and it is possible to insert an image firmly using the section to the maximum. In addition, since the maximum value and the minimum value are values recognized by the apparatus, it is easy to obtain the values and the processing can be simplified.

なお、必ずしも最大値または最初値を取得する必要はない。区間内であればどこの値をとっても構わないが、中点だと元の画像に近づいてしまい、区間演算のメリットが少なくなるため、取得しないようにする。   It is not always necessary to acquire the maximum value or the initial value. Any value may be taken as long as it is within the section, but if it is the midpoint, the original image is approached, and the merit of the section calculation is reduced.

図6に戻って、浮動小数点演算により得られた値(F1)とステップS606で取得した値(F1’)との画素ごと偏差の平均値を算出する(ステップS607)。算出した平均値を、挿入する透かし画像の成分値に乗算して、最大値がその平均値内となる平均画像データを生成する(ステップS608)。ステップS606で取得した値に平均画像データの成分値を重畳する(ステップS609)。この時、ステップS606で区間の最大値を取得している場合は、平均画像データを加算する。ステップS606で区間の最小値を取得している場合は、平均画像データを減算する。つまり、F1’=sup(IF1)で最大値を取得しているため、ここでは加算処理を行う。 Returning to FIG. 6, the average value of the deviation for each pixel between the value (F 1 ) obtained by the floating point calculation and the value (F 1 ′) obtained in step S606 is calculated (step S607). The calculated average value is multiplied by the component value of the watermark image to be inserted to generate average image data whose maximum value is within the average value (step S608). The component value of the average image data is superimposed on the value acquired in step S606 (step S609). At this time, if the maximum value of the section is acquired in step S606, the average image data is added. If the minimum value of the section is acquired in step S606, the average image data is subtracted. That is, since the maximum value is acquired with F 1 ′ = sup (IF 1 ), the addition process is performed here.

図9は、平均画像データを対象となる画像データの成分データに重畳する様子を示した図である。F1とF1’との画素ごと偏差の平均値をαとすると、挿入する透かし画像Xにαを乗算する。そして、F1’が区間の最大値であればF1’+αXを行い、区間の最小値であればF1’−αXを行う。透かし画像XにF1とF1’との画素ごと偏差の平均値にαを乗算することで、挿入する透かし画像の成分値を区間拡張による影響の平均程度に抑えることができ、対象データへの影響を最小限に抑えることができる。また、区間の最大値であればF1’+αXを行い、区間の最小値であればF1’−αXを行うことで、区間の中点からより離れた点での画像の挿入が可能となる。つまり、区間の最大値からαXを減算してしまうと(または区間の最小値にαXを加算してしまうと)、値が区間の中点に近づいてしまい、挿入する透かし画像が元の画像データに近づいてしまう。そうなると区間演算を利用したメリットが少なくなってしまうため、区間演算のメリットを最大限に活かすためにも上記のような処理を行う必要がある。 FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which the average image data is superimposed on the component data of the target image data. When the average value of the deviations of F 1 and F 1 ′ for each pixel is α, the watermark image X to be inserted is multiplied by α. If F 1 ′ is the maximum value in the section, F 1 ′ + αX is performed, and if F 1 ′ is the minimum value in the section, F 1 ′ −αX is performed. By multiplying the watermark image X by the average value of the deviation of each pixel of F 1 and F 1 ′ by α, the component value of the watermark image to be inserted can be suppressed to the average degree of influence by the section expansion, and the target data can be obtained. Can be minimized. Further, if F 1 '+ αX is performed for the maximum value of the section, and F 1 ' -αX is performed for the minimum value of the section, an image can be inserted at a point farther from the middle point of the section. Become. That is, if αX is subtracted from the maximum value of the section (or if αX is added to the minimum value of the section), the value approaches the midpoint of the section, and the watermark image to be inserted is the original image data. It approaches. In this case, since the merit of using the interval calculation is reduced, it is necessary to perform the above processing in order to make the most of the advantage of the interval calculation.

図6に戻って、平均画像データαXが重畳された成分データF1’+αXをF1に置き換えて、ウェーブレット逆変換を行い(ステップS610)、透かし画像が挿入された画像挿入データを出力して(ステップS611)処理を終了する。 Returning to FIG. 6, the component data F 1 ′ + αX on which the average image data αX is superimposed is replaced with F 1 , wavelet inverse transformation is performed (step S 610), and the image insertion data in which the watermark image is inserted is output. (Step S611) The process ends.

図10は、ウェーブレット逆変換を行う様子を示した図である。平均画像データF1’+αXをF1に置き換え、通常の浮動小数点演算によるウェーブレット変換の逆の演算を行って、画像挿入データjC0を生成する。 FIG. 10 is a diagram illustrating a state where the wavelet inverse transformation is performed. The average image data F 1 ′ + αX is replaced with F 1, and the inverse operation of the wavelet transform by a normal floating point operation is performed to generate the image insertion data jC 0 .

なお、本実施形態においては、対象となるデータは画像データC0としたが、画像データに限定せずに、音声のような1次元のデータでもよい。その場合、入力された信号をある長さで切って、それを縦に積み重ねることで2次元の信号と考えることができる。つまり画像の場合と同様の処理を行うことができる。また、動画データであってもよい。 In the present embodiment, the target data is the image data C 0 , but is not limited to image data, and may be one-dimensional data such as sound. In that case, the input signal can be considered as a two-dimensional signal by cutting it by a certain length and stacking it vertically. That is, the same processing as in the case of an image can be performed. It may also be video data.

また、図4における平均算出処理部240と平均画像データ245は必須の処理手段ではないが、これらがあることで、対象画像の品質を保障することができる。
さらに、本実施形態においては、透かし画像をして画像データを挿入する処理を説明したが、透かし画像ではなく、画像を見た目にはわからないように挿入する技術であれば本実施形態に係るデータ処理装置は何にでも利用可能である。
Further, the average calculation processing unit 240 and the average image data 245 in FIG. 4 are not indispensable processing means, but the presence of them makes it possible to guarantee the quality of the target image.
Furthermore, in the present embodiment, the processing for inserting the image data as a watermark image has been described. However, the data processing according to the present embodiment is not a watermark image but a technique for inserting the image so that the image is not visually recognized. The device is available for anything.

(本発明の第2の実施形態)
(1.構成)
(1−1 合成処理部のモジュール構成)
図11は、本実施形態に係るデータ処理装置の合成処理部のモジュール構成図である。第1の実施形態に係るデータ処理装置100の合成処理部201と異なる点は浮動小数点演算処理部215を備えていない点である。
従って、本実施形態に係るデータ処理装置100は浮動小数点演算による通常のウェーブレット変換は行わない。
(Second embodiment of the present invention)
(1. Configuration)
(1-1 Module configuration of synthesis processing unit)
FIG. 11 is a module configuration diagram of the synthesis processing unit of the data processing apparatus according to the present embodiment. The difference from the synthesis processing unit 201 of the data processing apparatus 100 according to the first embodiment is that the floating point arithmetic processing unit 215 is not provided.
Therefore, the data processing apparatus 100 according to the present embodiment does not perform normal wavelet transform by floating point arithmetic.

(1−2 画像データ挿入処理部のモジュール構成)
図12は、本実施形態に係るデータ処理装置の画像データ挿入処理部のモジュール構成図である。第1の実施形態に係るデータ処理装置100の画像データ挿入処理部220と異なる点は変換処理部226を備えた点である。
変換処理部226は、成分選択処理部225が選択した成分以外の成分を、区間データから浮動小数点数に変換する処理を行う。つまり、結果的には第1の実施形態の場合と同様に、成分選択処理部225が選択した成分データのみが区間データとなり、その他の成分データは浮動小数点数となるが、処理の工程が異なる。
(1-2 Image Data Insertion Module Module Configuration)
FIG. 12 is a module configuration diagram of an image data insertion processing unit of the data processing apparatus according to the present embodiment. The difference from the image data insertion processing unit 220 of the data processing apparatus 100 according to the first embodiment is that a conversion processing unit 226 is provided.
The conversion processing unit 226 performs processing for converting components other than the component selected by the component selection processing unit 225 from section data to floating-point numbers. That is, as a result, as in the case of the first embodiment, only the component data selected by the component selection processing unit 225 becomes interval data, and the other component data becomes floating-point numbers, but the processing steps are different. .

(2.データ処理装置の動作)
図13は、本実施形態に係るデータ処理装置100の処理を示すフローチャートである。
まず、処理の対象となる画像データを入力する(ステップS1301)。入力された画像データに対して、区間演算により2次元のウェーブレット変換を行う(ステップS1302)。ウェーブレット変換により得られた4つの成分から1つの成分を選択する(ステップS1303)。ここで選択された成分に透かし画像が挿入される。区間演算によりウェーブレット変換が行われているため、4つの成分データは区間データである。ここで、ステップS1303で選択した成分以外の3つの成分データを区間データから浮動小数点データに変換する(ステップS1304)。
なお、浮動小数点データに変換する場合は、区間データに基づいて演算を行って変換してもよいし、区間の中点を求めて、その中点に変換するようにしてもよい。
(2. Operation of data processing device)
FIG. 13 is a flowchart showing processing of the data processing apparatus 100 according to the present embodiment.
First, image data to be processed is input (step S1301). Two-dimensional wavelet transform is performed on the input image data by interval calculation (step S1302). One component is selected from the four components obtained by the wavelet transform (step S1303). A watermark image is inserted into the component selected here. Since the wavelet transform is performed by the section calculation, the four component data are section data. Here, the three component data other than the component selected in step S1303 are converted from section data to floating point data (step S1304).
In the case of conversion to floating point data, calculation may be performed based on the interval data, or the midpoint of the interval may be obtained and converted to the midpoint.

図14は、選択した成分以外の成分データを区間データから浮動小数点データに置き換える様子を示した図である。対象データとなる画像データC0に対して区間演算により2次元のウェーブレット変換を行うと、4つの成分IC1、ID1、IE1、IF1を得る。当然IC1、ID1、IE1、IF1の成分データの値は区間である。区間演算により得られた4つの成分から、透かし画像を挿入する1つの成分を選択する。ここでは、IF1に透かし画像を挿入するとする。選択した成分以外の成分データ(IC1、ID1、IE1)は、変換処理により浮動小数点演算によるウェーブレット変換を行った場合の値(C1、D1、E1)に変換される。IF1は区間データのままであるため、第1の実施形態の場合と同様に最大値または最小値を取得する処理を行う。
図13に戻って、ステップS1305以降は第1の実施形態と同様の処理を行って透かし画像を挿入する。
FIG. 14 is a diagram illustrating a state in which component data other than the selected component is replaced from the interval data to the floating point data. When the two-dimensional wavelet transform is performed on the image data C 0 as the target data by the interval calculation, four components IC 1 , ID 1 , IE 1 , and IF 1 are obtained. Of course, the component data values of IC 1 , ID 1 , IE 1 , and IF 1 are intervals. One component for inserting the watermark image is selected from the four components obtained by the interval calculation. Here, it is assumed that a watermark image is inserted into IF 1 . The component data (IC 1 , ID 1 , IE 1 ) other than the selected component is converted into values (C 1 , D 1 , E 1 ) when wavelet transform is performed by floating point arithmetic by conversion processing. Since IF 1 remains the section data, processing for obtaining the maximum value or the minimum value is performed as in the case of the first embodiment.
Returning to FIG. 13, after step S <b> 1305, a watermark image is inserted by performing the same processing as in the first embodiment.

(本発明の第3の実施形態)
(1.合成処理部のモジュール構成)
図15は、本実施形態に係るデータ処理装置の合成処理部のモジュール構成図である。第1の実施形態と異なる点は区間設定処理部206を備えている点である。
区間設定処理部206は、利用者が指定した区間(式(16)におけるδkの値)の設定を行う。つまり利用者は区間演算の区間を任意に設定することができる。そして、その設定した区間情報は秘匿情報として利用することができる。区間を広く設定すると、透かし画像を挿入しやすくなるが、オリジナルの画像を壊しやすくなってしまう。逆に区間を狭く設定すると、透かし画像は挿入しにくくなるが、オリジナル画像を壊さないように挿入することができる。具体的には0.005から0.01程度に設定することが好ましい。
(Third embodiment of the present invention)
(1. Module configuration of the synthesis processing unit)
FIG. 15 is a module configuration diagram of the synthesis processing unit of the data processing apparatus according to the present embodiment. The difference from the first embodiment is that a section setting processing unit 206 is provided.
Interval setting unit 206 performs setting of the section designated by the user (the value of [delta] k in Equation (16)). That is, the user can arbitrarily set the interval calculation interval. The set section information can be used as confidential information. If the section is set wide, it is easy to insert a watermark image, but the original image is easily broken. Conversely, if the section is set to be narrow, it is difficult to insert the watermark image, but the original image can be inserted without breaking. Specifically, it is preferably set to about 0.005 to 0.01.

(2.データ処理装置の動作)
図16は、本実施形態に係るデータ処理装置100の処理を示すフローチャートである。
まず、処理の対象となる画像データを入力する(ステップS1601)。利用者が区間演算の区間を指定し、指定された区間を式(16)のδkに設定する(ステップS1602)。設定された区間に基づいて、区間演算によるウェーブレット変換を行う(ステップS1603)。それ以降の処理は第1の実施形態の場合と同様である。
(2. Operation of data processing device)
FIG. 16 is a flowchart showing processing of the data processing apparatus 100 according to the present embodiment.
First, image data to be processed is input (step S1601). The user designates a section for the section calculation, and sets the designated section to δ k in Expression (16) (step S1602). Based on the set section, wavelet transform is performed by section calculation (step S1603). Subsequent processing is the same as in the first embodiment.

このように、利用者が区間を任意に設定できることで、処理の対象となる画像データに応じた処理を行うことができる。例えば、対象となる画像データが元々粗い画像であった場合は、区間を広くして対象となる画像データに透かし画像の影響が出ても、それほど目立たない。逆に対象となる画像データが鮮明である場合は、区間を狭くして対象となる画像データに透かし画像の影響が出ないようにすることができる。併せて、その区間情報は、透かし画像の抽出の際の鍵としても利用することができる。   As described above, since the user can arbitrarily set the section, the processing according to the image data to be processed can be performed. For example, when the target image data is originally a rough image, even if the section is widened and the influence of the watermark image appears on the target image data, it is not so noticeable. Conversely, when the target image data is clear, the interval can be narrowed so that the target image data is not affected by the watermark image. In addition, the section information can be used as a key for extracting a watermark image.

(本発明の第4の実施形態)
(1.抽出処理部のモジュール構成)
図17は、本実施形態に係るデータ処理装置の抽出処理部のモジュール構成図である。ここでは上記各実施形態において挿入した透かし画像の抽出の処理について説明する。
抽出処理部1401は、浮動小数点演算部215と差分算出処理部1410と画像抽出処理部1420とを備える。
(Fourth embodiment of the present invention)
(1. Module configuration of the extraction processing unit)
FIG. 17 is a module configuration diagram of the extraction processing unit of the data processing apparatus according to the present embodiment. Here, processing for extracting the watermark image inserted in each of the above embodiments will be described.
The extraction processing unit 1401 includes a floating point arithmetic unit 215, a difference calculation processing unit 1410, and an image extraction processing unit 1420.

浮動小数点演算部215は、入力された対象データに対して、通常の浮動小数点演算によりウェーブレット変換を行う処理部である。ここでも処理の対象となるデータは、既に透かし画像が挿入されているデータである。   The floating point arithmetic unit 215 is a processing unit that performs wavelet transform on input target data by a normal floating point arithmetic. Again, the data to be processed is data in which a watermark image has already been inserted.

差分算出処理部1410は、浮動小数点演算部215がウェーブレット変換したことにより得られる4つの成分のうち、透かし画像が挿入された成分の成分値と、透かし画像の挿入時に取得した区間内のスカラー値との差分を算出する処理を行う。透かし画像の挿入時に取得した区間内のスカラー値は、挿入した人しか知らない情報であるため、鍵として利用することができる。   The difference calculation processing unit 1410 includes the component value of the component in which the watermark image is inserted among the four components obtained by the wavelet transform performed by the floating point arithmetic unit 215, and the scalar value in the section acquired when the watermark image is inserted. The process which calculates the difference with is performed. Since the scalar value in the section acquired when the watermark image is inserted is information known only to the inserted person, it can be used as a key.

画像抽出処理部1420は、透かし画像Xを抽出する処理を行う。具体的には差分算出処理部1410で算出した差分を前記で示したαで除算する処理を行う(詳細についてはアルゴリズムの説明で後述する)。差分算出処理部1410及び画像抽出処理部1420は、挿入の処理に対して逆の演算を行うことで透かし画像Xを抽出している。
出力処理部270は、抽出した透かし画像を出力する処理を行う。
The image extraction processing unit 1420 performs processing for extracting the watermark image X. Specifically, a process of dividing the difference calculated by the difference calculation processing unit 1410 by α described above is performed (details will be described later in the description of the algorithm). The difference calculation processing unit 1410 and the image extraction processing unit 1420 extract the watermark image X by performing a reverse operation to the insertion process.
The output processing unit 270 performs processing for outputting the extracted watermark image.

(2.アルゴリズム)
以下に透かし画像の抽出のアルゴリズムを説明する。透かし画像を抽出するためには、透かし画像が挿入された成分についての情報と、区間から取得したスカラー値の情報が必要である。これらの情報は透かし画像の抽出の鍵である。
(2. Algorithm)
The watermark image extraction algorithm will be described below. In order to extract the watermark image, information about the component in which the watermark image is inserted and information on the scalar value acquired from the section are necessary. These pieces of information are the key for extracting the watermark image.

(1)透かし画像が埋め込まれた画像データjC0に対して通常の浮動小数点演算でウェーブレット変換を行い、jC1、jD1、jE1、jF1に分解する。
(2)IF1の成分に透かし画像が挿入された場合、|jF1−F’1|を算出する。
(3)以下の式により透かし画像Xが抽出される。
(1) performs a wavelet transform in a normal floating-point operations on the image data jC 0 watermark image is embedded, is decomposed into jC 1, jD 1, jE 1, jF 1.
(2) When a watermark image is inserted into the IF 1 component, | jF 1 −F ′ 1 | is calculated.
(3) The watermark image X is extracted by the following equation.

以上が透かし画像の抽出のアルゴリズムである。これにより、挿入の場合と逆の演算をしていることがわかる。 The above is the algorithm for watermark image extraction. As a result, it can be seen that the inverse operation is performed in the case of insertion.

(3.動作)
図18は、本実施形態に係るデータ処理装置100の処理を示すフローチャートである。
まず、透かし画像が挿入された画像データが入力される(ステップS1801)。入力された画像に対して、通常の浮動小数点演算によるウェーブレット変換を行う(ステップS1802)。得られた4つの成分のうち透かし画像が挿入された成分の成分値と、透かし画像の挿入時に取得した区間のスカラー値との差分を算出する(ステップS1803)。その差分を、透かし画像挿入時に算出した偏差の平均値αで除算する(ステップS1804)。それにより得られた透かし画像を出力して(ステップS1805)処理を終了する。
このように、挿入と逆の演算を行うことで、簡単な処理で透かし画像を抽出することができ、透かし画像の挿入時の情報を使わなければ抽出できないため、秘匿性も保つことができる。
(3. Operation)
FIG. 18 is a flowchart showing processing of the data processing apparatus 100 according to the present embodiment.
First, image data into which a watermark image has been inserted is input (step S1801). The input image is subjected to wavelet transformation by normal floating point arithmetic (step S1802). The difference between the component value of the component in which the watermark image is inserted among the obtained four components and the scalar value of the section acquired when the watermark image is inserted is calculated (step S1803). The difference is divided by an average value α of deviations calculated at the time of watermark image insertion (step S1804). The watermark image obtained thereby is output (step S1805), and the process is terminated.
In this way, by performing the inverse operation of the insertion, the watermark image can be extracted by a simple process. Since the information cannot be extracted without using the information at the time of inserting the watermark image, the confidentiality can be maintained.

(その他の実施形態)
(1.データ処理装置のモジュール構成)
図19は、本実施形態に係るデータ処理装置のノイズ処理部のモジュール構成図である。ここでは区間演算による冗長部を透かし画像の挿入に利用するのではなくノイズの除去に利用している。ノイズ処理部1601は、区間演算処理部210と顕在化処理部1605とノイズ検出処理部1610とノイズ除去処理部1620とを備える。
(Other embodiments)
(1. Module configuration of data processing device)
FIG. 19 is a module configuration diagram of the noise processing unit of the data processing apparatus according to the present embodiment. Here, the redundant part by the interval calculation is not used for insertion of the watermark image but for noise removal. The noise processing unit 1601 includes a section calculation processing unit 210, an actualization processing unit 1605, a noise detection processing unit 1610, and a noise removal processing unit 1620.

区間演算処理部210は、前記と同様に入力された対象データに対して、区間演算によってウェーブレット変換を行う処理部である。
顕在化処理部1605は、区間演算により拡張された冗長部を敢えて顕在化させる処理を行う。つまり区間による誤差を利用してノイズ部分を顕在化させて強調する処理を行う。
ノイズ検出処理部1610は、顕在化処理部1605によりノイズが顕在化された画像と入力された対象画像との差分からノイズを検出する処理を行う。
ノイズ除去処理部1620は、ノイズ検出処理部1610が検出したノイズを入力された対象データから減算することで、ノイズの少なくとも一部を除去する処理を行う。
The section calculation processing unit 210 is a processing unit that performs wavelet transform on target data input in the same manner as described above by section calculation.
The revealing processing unit 1605 performs a process of intentionally revealing the redundant part expanded by the interval calculation. That is, a process of emphasizing the noise portion by making use of the error due to the section is performed.
The noise detection processing unit 1610 performs processing for detecting noise from a difference between an image in which noise has been revealed by the manifestation processing unit 1605 and an input target image.
The noise removal processing unit 1620 performs a process of removing at least a part of the noise by subtracting the noise detected by the noise detection processing unit 1610 from the input target data.

(2.データ処理装置の動作)
図20は、本実施形態に係るデータ処理装置100の処理を示すフローチャートである。
まず、ノイズを除去する対象となるデータが入力される(ステップS2001)。入力された対象データに対して区間演算によるウェーブレット変換を行う(ステップS2002)。区間演算により拡張した区間を利用し、誤差によりノイズを顕在化させて強調する(ステップS2003)。入力された対象データとノイズが強調されたデータとの差分を算出する(ステップS2004)。算出された差分を対象データから減算してノイズを除去し(ステップS2005)、ノイズが除去されたデータを出力して(ステップS2006)処理を終了する。
(2. Operation of data processing device)
FIG. 20 is a flowchart showing processing of the data processing apparatus 100 according to the present embodiment.
First, data for which noise is to be removed is input (step S2001). Wavelet transform is performed on the input target data by interval calculation (step S2002). Using the section expanded by the section calculation, noise is made obvious by the error and emphasized (step S2003). The difference between the input target data and the data with enhanced noise is calculated (step S2004). The calculated difference is subtracted from the target data to remove noise (step S2005), and the data from which the noise has been removed is output (step S2006), and the process is terminated.

図21は、ノイズが除去される過程を示した模式図である。図21(a)は対象となる入力データである。これは画像データや音声データである。この対象となるデータを区間演算によりウェーブレット変換をして、ノイズ部分を顕在化して敢えて強調したものが図21(b)である。区間演算により冗長部が拡張するため、対象データを壊すことになる。つまりノイズ部分が強調されるということである。図21(c)は図21(b)と図21(c)の差分であり、区間演算により拡張した冗長部である。この冗長部として残ったノイズを対象データから減算したものが図21(d)である。ノイズが除去され、鮮明なデータとなる。   FIG. 21 is a schematic diagram illustrating a process of removing noise. FIG. 21A shows target input data. This is image data or audio data. FIG. 21B shows the target data subjected to wavelet transform by interval calculation to reveal the noise part and emphasize it. Since the redundant part is expanded by the interval calculation, the target data is destroyed. In other words, the noise part is emphasized. FIG. 21 (c) shows the difference between FIG. 21 (b) and FIG. 21 (c), which is a redundant part expanded by section calculation. FIG. 21D shows the result of subtracting the noise remaining as the redundant portion from the target data. Noise is removed and clear data is obtained.

このように、区間演算の区間拡張を利用することで、敢えてノイズを強調させ、ノイズを除去しやすくすることができる。また、ノイズの推定等の処理を行わなくてよいため、処理が簡潔になる上に、ノイズ除去の精度を上げることができる。   As described above, by using the interval expansion of the interval calculation, it is possible to emphasize noise and easily remove the noise. Further, since it is not necessary to perform processing such as noise estimation, the processing is simplified and the accuracy of noise removal can be improved.

なお、上記で示した以外のノイズを除去する方法として、まず区間演算により時間周波数変換を行い、高周波数領域で且つ区間幅が所定の値を超えた分についてはノイズと見なして、その部分を0に置き換え、逆変換を行うことでもノイズを簡単に除去することができる。いずれにしても、区間演算を利用することで、ノイズを顕在化することができるため、ノイズの除去を容易に行うことができるようになる。   In addition, as a method of removing noise other than the above, first, time frequency conversion is performed by interval calculation, and the portion where the interval width exceeds a predetermined value in the high frequency region is regarded as noise, and the portion is regarded as noise. The noise can be easily removed by replacing it with 0 and performing an inverse transformation. In any case, since the noise can be revealed by using the interval calculation, the noise can be easily removed.

上記各実施形態により、区間演算と時間周波数変換を組み合わせることで、データの冗長性を拡張することができる。そして、その冗長性を誤差として否定的に捉えるのではなく、利用できる領域の拡張として肯定的に捉えることで、様々な技術に応用することができる。   According to each of the embodiments described above, data redundancy can be expanded by combining interval calculation and time-frequency conversion. And it can be applied to various technologies by not taking the redundancy as an error negatively but as a positive extension of the available area.

なお、本発明に係るデータ処理装置は、ウェーブレット変換に限定せず、直交変換の時間周波数変換であれば全てに応用することができる。例えば、フーリエ変換、離散コサイン変換(DCT)、変形離散コサイン変換(MDCT)、離散サイン変換(DST)、ハートレー変換(HLT)、ウォルシュ・アダマール変換(WHT)、ハール変換(HT)、カルーネン・レーベ変換(KLT)等に応用が可能である。   The data processing apparatus according to the present invention is not limited to the wavelet transform, and can be applied to any time-frequency transform of orthogonal transform. For example, Fourier transform, discrete cosine transform (DCT), modified discrete cosine transform (MDCT), discrete sine transform (DST), Hartley transform (HLT), Walsh Hadamard transform (WHT), Haar transform (HT), Karhunen label It can be applied to conversion (KLT) and the like.

また、上記電子透かし技術やノイズ除去技術以外にも、区間演算を利用することで、特徴的な周波数を特定することもできる。例えば、学習機能を持つリフティングウェーブレットと区間演算を組み合わせることで強調された部分を信号の特徴と捉えるような技術にも応用することができる。   In addition to the digital watermark technique and the noise removal technique, a characteristic frequency can also be specified by using interval calculation. For example, the present invention can be applied to a technique in which a portion emphasized by combining a lifting wavelet having a learning function and interval calculation is regarded as a signal feature.

以上の前記各実施形態により本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は実施形態に記載の範囲には限定されず、これら各実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能である。そして、かような変更又は改良を加えた実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれる。このことは、特許請求の範囲及び課題を解決する手段からも明らかなことである。   Although the present invention has been described with the above embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the embodiments, and various modifications or improvements can be added to these embodiments. . And embodiment which added such a change or improvement is also contained in the technical scope of the present invention. This is apparent from the claims and the means for solving the problems.

(透かし画像の挿入と抽出)
(1.条件)
透かし画像を挿入する対象となる画像として、256×256ビットサイズの256グレイスケールの画像を使用する(図22(a))。これは、画像処理研究者用の画像標準ライブラリ(SIDBA:Standard Image DataBAse)に登録されているもので、多くの研究者が利用している画像である。透かし画像は2値のものでサイズが128×128ビットである(図22(b))。対象画像は女性が振り向いた画像であり、透かし画像は「透」の文字が縦に4つ、横に4つの合わせて16個並べられた画像である。
(Inserting and extracting watermark images)
(1. Conditions)
A 256 gray scale image of 256 × 256 bits size is used as an image into which a watermark image is to be inserted (FIG. 22A). This is registered in the Image Standard Library (SIDBA: Standard Image DataBAse) for image processing researchers, and is an image used by many researchers. The watermark image is binary and has a size of 128 × 128 bits (FIG. 22B). The target image is an image turned by a woman, and the watermark image is an image in which 16 “transparent” characters are arranged in a row, four vertically and four horizontally.

本実施例において、ウェーブレット変換により得られる4つの成分(IC1、ID1、IE1、IF1)からIF1を選択し、式(16)におけるδkを一律に0.01に設定した。またMATLABのツールボックスの1つであり、区間演算をサポートしているINTLABを実装した。スケール関数はドベシィの関数用いて、3段階のウェーブレット変換を行った。 In this example, IF 1 was selected from four components (IC 1 , ID 1 , IE 1 , IF 1 ) obtained by wavelet transform, and δ k in equation (16) was uniformly set to 0.01. In addition, INTLAB, which is one of the MATLAB toolboxes, supports interval calculation. As the scale function, a three-stage wavelet transform was performed using a Dovecy function.

ここで、MATLAB及びINTLABについて補足しておく。MATLABは、MATrix LABoratoryの略であり、行列計算、ベクトル演算、グラフ表示等のライブラリを持つ。従来のプログラミング言語よりも容易にプログラムを作成できるため、短時間で科学技術計算を行うことができる。また、標準でも多くのライブラリが備わっているが、必要に応じてツールボックスと呼ばれる拡張パッケージをインストールすることでMATLABの機能を拡張できる。今回使用したINTLABは、INTerval LABoratoryの略であり、そのようなツールボックスを利用して、区間演算の実装を容易にすることができる。   Here, it supplements about MATLAB and INTLAB. MATLAB is an abbreviation for MATRIx LABoratory and has a library for matrix calculation, vector operation, graph display, and the like. Since programs can be created more easily than conventional programming languages, scientific and technical calculations can be performed in a short time. In addition, many libraries are provided as standard, but the function of MATLAB can be expanded by installing an extension package called a toolbox as needed. The INTLAB used this time is an abbreviation for INTerval LABoratory, and it is possible to easily implement the interval calculation by using such a tool box.

(1.結果)
図22(c)は、透かし画像が挿入された画像データで、図22(d)は、図22(c)から抽出した透かし画像である。図22(c)から、透かし画像が挿入されていることを一見して認識することは不可能である。つまり、対象となる画像に対してほとんど影響を与えずに、透かし画像を挿入することができている。また、図22(d)から、透かし画像をほぼ挿入前と同じ状態で抽出することができた。
また、この場合の透かし画像が挿入された画像データのノイズ比率を以下の式により算出した。
(1. Results)
FIG. 22C shows image data with a watermark image inserted, and FIG. 22D shows the watermark image extracted from FIG. 22C. From FIG. 22C, it is impossible to recognize at a glance that the watermark image is inserted. That is, the watermark image can be inserted with little influence on the target image. Also, from FIG. 22D, the watermark image could be extracted in almost the same state as before insertion.
Further, the noise ratio of the image data in which the watermark image in this case is inserted was calculated by the following equation.

Nは画素数で、Tは階調数−1である。つまり、本実施例ではN=65536、T=255である。計算結果はPSNR=35.3であった。一般的に、PSNR値が35以上であれば概ね画質が良いと言えるので、透かし画像が挿入された画像データの画質は高品質を保っているといえる。 N is the number of pixels, and T is the number of gradations -1. That is, in this embodiment, N = 65536 and T = 255. The calculation result was PSNR = 35.3. Generally, if the PSNR value is 35 or more, it can be said that the image quality is generally good, so that it can be said that the image quality of the image data in which the watermark image is inserted maintains high quality.

(1.条件)
実験環境は実施例1の場合と同じであるが、異なる対象画像を使用し、式(16)におけるδkを0.01に設定した場合と0.005に設定した場合に分けて実験を行った。図23(a)が対象画像で、透かし画像は実施例1と同じである。
(1. Conditions)
The experimental environment is the same as in the case of Example 1, but different experiments are used, and the experiment is performed separately when δ k in equation (16) is set to 0.01 and when set to 0.005. It was. FIG. 23A shows the target image, and the watermark image is the same as in the first embodiment.

(2.結果)
図23(b)は、δkが0.01に設定された場合の透かし画像が挿入された画像データである。図23(c)は図23(b)から抽出した透かし画像である。この時、上記ノイズ比率はPSNR=35.47であった。また、図23(d)は、δkが0.005に設定された場合の透かし画像が挿入された画像データである。図23(e)は図23(d)から抽出した透かし画像である。この時、上記ノイズ比率はPSNR=41.53であった。いずれもPSNR値が35以上であることから概ね画質が良いと言える。特に、δkが0.005に設定された場合はPSNR=41.53と大変良い画質となっている。
(2. Results)
23 (b) is an image data in which the watermark image is inserted in a case where [delta] k is set to 0.01. FIG. 23C is a watermark image extracted from FIG. At this time, the noise ratio was PSNR = 35.47. Further, FIG. 23 (d) is an image data in which the watermark image is inserted in a case where [delta] k is set to 0.005. FIG. 23E shows a watermark image extracted from FIG. At this time, the noise ratio was PSNR = 41.53. In any case, the image quality is generally good because the PSNR value is 35 or more. In particular, when δ k is set to 0.005, PSNR = 41.53, which is a very good image quality.

(1.条件)
実験環境は実施例2の場合と同じであるが、異なる対象画像を使用して実験を行った。図24(a)が対象画像である。
(1. Conditions)
The experimental environment was the same as in Example 2, but the experiment was performed using different target images. FIG. 24A shows a target image.

(2.結果)
図24(b)は、δkが0.01に設定された場合の透かし画像が挿入された画像データである。図24(c)は図24(b)から抽出した透かし画像である。この時、上記ノイズ比率はPSNR=38.17であった。また、図24(d)は、δkが0.005に設定された場合の透かし画像が挿入された画像データである。図24(e)は図24(d)から抽出した透かし画像である。この時、上記ノイズ比率はPSNR=44.08であった。ここでもいずれもPSNR値が35以上であることから概ね画質が良いと言え、特に、δkが0.005に設定された場合はPSNR=44.08と大変良い画質となっている。
(2. Results)
Figure 24 (b) is a picture data in which the watermark image is inserted in a case where [delta] k is set to 0.01. FIG. 24C is a watermark image extracted from FIG. At this time, the noise ratio was PSNR = 38.17. Further, FIG. 24 (d) is an image data in which the watermark image is inserted in a case where [delta] k is set to 0.005. FIG. 24E is a watermark image extracted from FIG. At this time, the noise ratio was PSNR = 44.08. Here again, it can be said that the image quality is generally good because the PSNR value is 35 or more, and particularly when δ k is set to 0.005, the image quality is very good at PSNR = 44.08.

(1.条件)
実験環境は実施例2の場合と同じであるが、異なる対象画像を使用して実験を行った。
(1. Conditions)
The experimental environment was the same as in Example 2, but the experiment was performed using different target images.

(2.結果)
図25(b)は、δkが0.01に設定された場合の透かし画像が挿入された画像データである。図25(c)は図25(b)から抽出した透かし画像である。この時、上記ノイズ比率はPSNR=34.73であった。数値上は多少画像が劣化しているが、見た目には画像の劣化を認識し難く、対象画像とそれほど差がない。また、図25(d)は、δkが0.005に設定された場合の透かし画像が挿入された画像データである。図25(e)は図25(d)から抽出した透かし画像である。この時、上記ノイズ比率はPSNR=40.88であった。どちらの場合も抽出した透かし画像に多少の劣化が見られるが、透かし画像として認識することができる。
(2. Results)
Figure 25 (b) is an image data in which the watermark image is inserted in a case where [delta] k is set to 0.01. FIG. 25C is a watermark image extracted from FIG. At this time, the noise ratio was PSNR = 34.73. Although the image is somewhat degraded numerically, it is difficult to recognize the degradation of the image visually, and there is not much difference from the target image. Further, FIG. 25 (d) is a picture data in which the watermark image is inserted in a case where [delta] k is set to 0.005. FIG. 25E is a watermark image extracted from FIG. At this time, the noise ratio was PSNR = 40.88. In either case, the extracted watermark image is somewhat degraded, but can be recognized as a watermark image.

実施例1〜実施例3の結果から、本発明のデータ処理装置を用いることで、透かし画像を挿入した場合であっても、画質のいい画像データを得ることができたと言える。また、いずれの場合もδkを0.005に設定したほうが、0.01に設定した場合よりも高画質である。しかし、0.01に設定した場合であっても、十分にいい画質であるため、δkの値は0.005から0.01程度に設定することが望ましいと言える。 From the results of Examples 1 to 3, it can be said that by using the data processing apparatus of the present invention, it is possible to obtain image data with good image quality even when a watermark image is inserted. In addition, better to set the k also δ in each case to 0.005, a high image quality than setting it to 0.01. However, even when set to 0.01, for a sufficiently good quality, the value of [delta] k can be said that it is desirable to set 0.005 to about 0.01.

(画像が傷つけられた場合の透かし画像の抽出)
(1.条件)
実験環境は実施例1の場合と同じであるが、本実施例では画像に傷をつけている。つまり透かし画像が挿入された画像データが改ざんされた場合の実験である。
(Watermark image extraction when image is damaged)
(1. Conditions)
The experimental environment is the same as that in the first embodiment, but the image is damaged in this embodiment. In other words, this is an experiment in the case where image data into which a watermark image has been inserted has been tampered with.

(2.結果)
図26(a)は、透かし画像が挿入された画像データである。その画像データに対して傷つけた(改ざんした)画像が図26(b)である。ここでは、黒の落書きのような傷が付いている。図26(b)から抽出した透かし画像が図26(c)である。図26(c)を見ると、対象画像が傷つけられた部分は透かし画像のほうも傷つけられている。しかし、透かしを画像として全体に満遍なく挿入できているため、傷以外の部分は透かし画像を十分に確認することができる。つまり、透かしを画像の一部に挿入したり、目立たない箇所を探して挿入する場合は、このような傷により透かしがなくなったり、抽出できなくなる場合があるが、本実施例では画像の全体に透かし画像を挿入できるため、そのような問題が起こらない。また、機械による判断では抽出した透かしと挿入した透かしが同一でなければ、透かしの有無を判断できない場合があるが、本実施例のように透かし画像として挿入することで、人間の目視により透かしの存在の有無を確認することができる。
(2. Results)
FIG. 26A shows image data in which a watermark image is inserted. FIG. 26B shows an image damaged (falsified) with respect to the image data. Here, there are scratches like black graffiti. The watermark image extracted from FIG. 26B is FIG. Referring to FIG. 26C, the watermark image is also damaged at the portion where the target image is damaged. However, since the watermark can be uniformly inserted as an image as a whole, the watermark image can be sufficiently confirmed in portions other than the scratches. In other words, when inserting a watermark into a part of an image or searching for an inconspicuous part and inserting it, the watermark may disappear due to such scratches, or extraction may not be possible. Since a watermark image can be inserted, such a problem does not occur. In addition, if the extracted watermark and the inserted watermark are not identical according to the judgment by the machine, the presence or absence of the watermark may not be determined. However, by inserting it as a watermark image as in this embodiment, the watermark can be visually confirmed by human eyes. The presence or absence can be confirmed.

(画像が圧縮された場合の透かし画像の抽出)
(1.条件)
実験環境は実施例1の場合と同じであるが、本実施例では画像を圧縮している。圧縮方法はJPEG2000とJPEGである。
(Watermark image extraction when the image is compressed)
(1. Conditions)
The experimental environment is the same as that in the first embodiment, but the image is compressed in this embodiment. The compression method is JPEG2000 or JPEG.

(2.結果)
図27(a)は、透かし画像が挿入された画像データである。その画像データに対してJPEG2000により圧縮し、圧縮された画像から抽出した透かし画像が図27(b)である。この時の圧縮率は14.67%である。つまり約85%の成分が失われた画像データから透かし画像を抽出した状態である。実施例1や実施例2と比較すると、抽出した透かし画像は壊れてしまっているが、透かし画像の存在は容易に確認することができる。
(2. Results)
FIG. 27A shows image data in which a watermark image is inserted. FIG. 27B shows a watermark image obtained by compressing the image data using JPEG 2000 and extracting the compressed image. The compression rate at this time is 14.67%. That is, the watermark image is extracted from the image data in which about 85% of the component is lost. Compared with the first and second embodiments, the extracted watermark image is broken, but the presence of the watermark image can be easily confirmed.

また、JPEGにより圧縮し、圧縮された画像から抽出した透かし画像が図27(c)である。この時の圧縮率は28.95%である。つまり約70%の成分が失われた画像データから透かし画像を抽出した状態である。この場合も多少透かし画像が壊れてしまっているが、透かし画像の存在を容易に確認することができる。電子透かしの技術においては鮮明な透かしを抽出することも重要であるが、透かしの存在を確実に確認できることが最も重要である。そのような観点から、本実施例では、大半の成分を失った場合であっても透かし画像の存在を目視により確認できることは、この手法が電子透かしに大変有効であると言える。   Further, FIG. 27C shows a watermark image compressed by JPEG and extracted from the compressed image. The compression rate at this time is 28.95%. That is, the watermark image is extracted from the image data in which about 70% of the component is lost. In this case as well, the watermark image is somewhat broken, but the presence of the watermark image can be easily confirmed. In the digital watermark technology, it is important to extract a clear watermark, but it is most important that the presence of the watermark can be confirmed with certainty. From this point of view, in this embodiment, the fact that the presence of a watermark image can be visually confirmed even when most of the components are lost can be said to be very effective for digital watermarking.

(画像が切り抜かれた場合の透かし画像の抽出)
(1.条件)
実験環境は実施例1の場合と同じであるが、本実施例では画像の一部(128×128ピクセル)を切り抜いている。
(Watermark image extraction when image is cut out)
(1. Conditions)
Although the experimental environment is the same as that in the first embodiment, a part of the image (128 × 128 pixels) is cut out in this embodiment.

(2.結果)
図28(a)は、透かし画像が挿入された画像データである。その画像データに対して一部を128×128ピクセルの切り抜きをしたものが図28(b)である。図28(b)の画像から抽出した透かし画像が図28(c)である。オリジナルの透かし画像と比較するとかなり壊れた画像になってしまっているが、透かしが入っていることは確認することができる。
以上の実験結果から、電子透かしの技術としては様々な攻撃に対してロバストであり、質の高い透かし画像が得られるということを示している。
(2. Results)
FIG. 28A shows image data in which a watermark image is inserted. FIG. 28B shows a part of the image data cut out by 128 × 128 pixels. A watermark image extracted from the image of FIG. 28B is FIG. Compared to the original watermark image, the image is considerably broken, but it can be confirmed that the watermark is included.
The above experimental results show that the digital watermark technique is robust against various attacks, and a high-quality watermark image can be obtained.

第1の実施形態に係るデータ処理装置のハードウェア構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the hardware constitutions of the data processor which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るデータ処理装置のモジュール構成図である。It is a module block diagram of the data processor which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るデータ処理装置の合成処理部のモジュール構成図である。It is a module block diagram of the synthetic | combination process part of the data processor which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るデータ処理装置の画像データ挿入処理部のモジュール構成図である。It is a module block diagram of the image data insertion process part of the data processor which concerns on 1st Embodiment. ウェーブレット変換を説明するための図である。It is a figure for demonstrating wavelet transformation. 第1の実施形態に係るデータ処理装置の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the data processor which concerns on 1st Embodiment. 浮動小数点演算または区間演算によりウェーブレット変換を行った様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that wavelet transformation was performed by the floating point calculation or the interval calculation. 成分の置き換えと値取得の様子を示した図である。It is the figure which showed the mode of component replacement and value acquisition. 平均画像データを対象となる画像データの成分データに重畳する様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that average image data was superimposed on the component data of the image data used as object. ウェーブレット逆変換を行う様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that wavelet reverse transformation was performed. 第2の実施形態に係るデータ処理装置の合成処理部のモジュール構成図である。It is a module block diagram of the synthetic | combination process part of the data processor which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るデータ処理装置の画像データ挿入処理部のモジュール構成図である。It is a module block diagram of the image data insertion process part of the data processor which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るデータ処理装置の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the data processor which concerns on 2nd Embodiment. 選択した成分以外の成分データを区間データから浮動小数点データに置き換える様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that component data other than the selected component are replaced from area data to floating point data. 第3の実施形態に係るデータ処理装置の合成処理部のモジュール構成図である。It is a module block diagram of the synthetic | combination process part of the data processor which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係るデータ処理装置の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the data processor which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係るデータ処理装置の抽出処理部のモジュール構成図である。It is a module block diagram of the extraction process part of the data processor which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に係るデータ処理装置の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the data processor which concerns on 4th Embodiment. その他の実施形態に係るデータ処理装置のノイズ処理部のモジュール構成図である。It is a module block diagram of the noise processing part of the data processor which concerns on other embodiment. その他の実施形態に係るデータ処理装置の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the data processor which concerns on other embodiment. ノイズが除去される過程を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the process in which noise is removed. 実施例1の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of Example 1. 実施例2の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of Example 2. 実施例3の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of Example 3. 実施例4の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of Example 4. 実施例5の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of Example 5. 実施例6の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of Example 6. 実施例7の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of Example 7.

符号の説明Explanation of symbols

100 データ処理装置
101 CPU
102 メインメモリ
103 MBチップセット
104 ビデオカード
111 HDD
112 ブリッジ回路
114 ネットワークインターフェース
121 光学ドライブ
122 キーボード
123 マウス
201 合成処理部
205 入力処理部
206 区間設定処理部
210 区間演算処理部
215 浮動小数点演算処理部
220 画像データ挿入処理部
225 成分選択処理部
226 変換処理部
230 成分変更処理部
235 スカラー値取得処理部
240 平均算出処理部
245 平均画像データ生成処理部
250 画像データ重畳処理部
260 逆変換処理部
270 出力処理部
1401 抽出処理部
1410 差分算出処理部
1420 画像抽出処理部
1601 ノイズ処理部
1605 顕在化処理部
1610 ノイズ検出処理部
1620 ノイズ除去処理部
100 Data processing device 101 CPU
102 Main memory 103 MB chipset 104 Video card 111 HDD
DESCRIPTION OF SYMBOLS 112 Bridge circuit 114 Network interface 121 Optical drive 122 Keyboard 123 Mouse 201 Composition processing part 205 Input processing part 206 Section setting processing part 210 Section arithmetic processing part 215 Floating point arithmetic processing part 220 Image data insertion processing part 225 Component selection processing part 226 Conversion Processing unit 230 Component change processing unit 235 Scalar value acquisition processing unit 240 Average calculation processing unit 245 Average image data generation processing unit 250 Image data superimposition processing unit 260 Inverse conversion processing unit 270 Output processing unit 1401 Extraction processing unit 1410 Difference calculation processing unit 1420 Image extraction processing unit 1601 Noise processing unit 1605 Realization processing unit 1610 Noise detection processing unit 1620 Noise removal processing unit

Claims (11)

対象データに対して、時間周波数変換を利用して画像データを埋め込むデータ処理を実行するデータ処理装置において、
前記対象データに対して時間周波数変換を区間演算により行うことで、前記対象データを、当該対象データが有する冗長部拡張された拡張対象データとして生成する区間演算手段と、
前記区間演算手段が生成した前記拡張対象データに画像データを挿入して画像データ重畳情報を生成する画像データ挿入手段と、
前記画像データ挿入手段が生成した前記画像データ重畳情報を前記時間周波数変換により逆変換して画像挿入データを生成する逆変換手段とを備えることを特徴とするデータ処理装置。
In a data processing apparatus that executes data processing for embedding image data using time-frequency conversion for target data,
By performing by the section calculates the time-frequency transform on the target data, the target data, and the interval arithmetic means for redundant portion in which the target data has to generate as an extended expansion target data,
Image data insertion means for generating image data superimposition information by inserting image data into the extension target data generated by the section calculation means;
A data processing apparatus comprising: inverse conversion means for inversely transforming the image data superposition information generated by the image data insertion means by the time-frequency conversion to generate image insertion data .
請求項1に記載のデータ処理装置において、
前記区間演算手段が、前記時間周波数変換をウェーブレット変換により行うことを特徴とするデータ処理装置。
The data processing apparatus according to claim 1,
The data processing apparatus , wherein the section calculation means performs the time-frequency conversion by wavelet conversion .
請求項2に記載のデータ処理装置において、
前記画像データ挿入手段が、
前記区間演算手段にて演算した結果、生成された4つの成分から任意の1つの成分を選択成分データとして選択する成分選択手段と、
前記成分選択手段にて選択された選択成分データ以外の成分を、浮動小数点演算によりウェーブレット変換した結果の成分データに変更する成分変更手段と、
前記選択成分データの区間から任意のスカラー値を取得するスカラー値取得手段と、
前記スカラー値取得手段にて取得されたスカラー値に前記画像データを重畳する画像データ重畳手段とを備えることを特徴とするデータ処理装置。
The data processing apparatus according to claim 2, wherein
The image data inserting means is
Component selection means for selecting any one component as selected component data from the four generated components as a result of calculation by the section calculation means;
A component changing unit that changes a component other than the selected component data selected by the component selecting unit to component data obtained as a result of wavelet transform by floating-point arithmetic;
Scalar value acquisition means for acquiring an arbitrary scalar value from the section of the selected component data;
An image data superimposing unit that superimposes the image data on the scalar value acquired by the scalar value acquiring unit .
請求項3に記載のデータ処理装置において、
前記画像データ挿入手段が、
前記スカラー値取得手段にて取得されたスカラー値と、前記選択成分データにおいて浮動小数点演算によりウェーブレット変換した結果の成分データとから、当該選択成分データにおける画素ごとの偏差の平均値を算出する平均算出手段と、
前記平均算出手段にて算出された前記平均値を前記画像データの成分データに乗算して平均画像データを生成する平均画像データ生成手段とを備えることを特徴とするデータ処理装置。
The data processing apparatus according to claim 3, wherein
The image data inserting means is
An average calculation for calculating an average value of deviations for each pixel in the selected component data from the scalar value acquired by the scalar value acquisition means and the component data obtained as a result of wavelet transform by floating point calculation in the selected component data Means,
A data processing apparatus comprising: average image data generation means for generating average image data by multiplying the component data of the image data by the average value calculated by the average calculation means .
請求項3または4に記載のデータ処理装置において、
前記スカラー値取得手段にて取得されたスカラー値が、前記選択成分データの区間の最大値または最小値であることを特徴とするデータ処理装置。
The data processing apparatus according to claim 3 or 4,
The data processing apparatus according to claim 1, wherein the scalar value acquired by the scalar value acquiring means is a maximum value or a minimum value of a section of the selected component data .
請求項5に記載のデータ処理装置において、
前記スカラー値取得手段にて取得されたスカラー値が前記選択成分データの区間の最大値である場合に、当該最大値に前記平均画像データを加算し、当該スカラー値取得手段にて取得されたスカラー値が当該選択成分データの区間の最小値である場合に、当該最小値に当該平均画像データを減算することを特徴とするデータ処理装置。
The data processing apparatus according to claim 5 , wherein
When the scalar value acquired by the scalar value acquisition unit is the maximum value of the section of the selected component data, the average image data is added to the maximum value, and the scalar value acquired by the scalar value acquisition unit A data processing apparatus characterized by subtracting the average image data from the minimum value when the value is the minimum value of the section of the selected component data .
請求項1ないしのいずれかに記載のデータ処理装置において、
前記区間演算手段が演算する区間を利用者が指定した範囲に設定する区間設定手段を備えることを特徴とするデータ処理装置。
The data processing apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A data processing apparatus comprising section setting means for setting a section calculated by the section calculation means in a range designated by a user .
請求項ないし7のいずれかに記載のデータ処理装置において、
前記画像データが挿入された画像挿入データに対して浮動小数点演算によりウェーブレット変換を行う浮動小数点演算手段と、
前記浮動小数点演算手段が演算した結果、得られた4つの成分のうち、前記画像データが挿入された成分の成分データと前記スカラー値取得手段が取得したスカラー値との差分を算出する差分算出手段と、
前記差分算出手段が算出した差分を、前記平均算出手段が算出した前記平均値で除算して前記画像データを抽出する画像データ抽出手段とを備えることを特徴とするデータ処理装置。
The data processing apparatus according to any one of claims 4 to 7,
Floating point arithmetic means for performing wavelet transform by floating point arithmetic on the image insertion data into which the image data has been inserted;
Difference calculation means for calculating the difference between the component data of the component into which the image data is inserted and the scalar value acquired by the scalar value acquisition means among the four components obtained as a result of the calculation by the floating point calculation means When,
A data processing apparatus comprising: an image data extraction unit that extracts the image data by dividing the difference calculated by the difference calculation unit by the average value calculated by the average calculation unit .
対象データに対して、時間周波数変換を利用してノイズを除去するデータ処理を実行するデータ処理装置において、
前記対象データに対して時間周波数変換を区間演算により行うことで、前記対象データを、当該対象データが有するノイズが拡張された拡張対象データとして生成する区間演算手段と、
前記対象データと、前記拡張対象データとの差分から当該対象データのノイズを検出するノイズ検出手段と、
前記ノイズ検出手段が検出したノイズの少なくとも一部を前記対象データから除去するノイズ除去手段とを備えることを特徴とするデータ処理装置。
In a data processing apparatus that executes data processing for removing noise using time-frequency conversion for target data,
By performing time frequency conversion on the target data by section calculation, the section data is generated as expanded target data in which the noise of the target data is expanded, and
Noise detection means for detecting noise of the target data from the difference between the target data and the expansion target data;
A data processing apparatus comprising: noise removal means for removing at least part of noise detected by the noise detection means from the target data .
コンピュータが、対象データに対して、時間周波数変換を利用して画像データを埋め込むデータ処理を実行するデータ処理方法において、
コンピュータが、
前記対象データに対して時間周波数変換を区間演算により行うことで、前記対象データを、当該対象データが有する冗長部が拡張された拡張対象データとして生成する区間演算ステップと、
前記区間演算ステップが生成した前記拡張対象データに画像データを挿入して画像データ重畳情報を生成する画像データ挿入ステップと、
前記画像データ挿入ステップが生成した前記画像データ重畳情報を前記時間周波数変換により逆変換して画像挿入データを生成する逆変換ステップとを実行することを特徴とするデータ処理方法。
In a data processing method in which a computer executes data processing for embedding image data using time-frequency conversion for target data,
Computer
By performing time-frequency conversion on the target data by section calculation, the section data is generated as expanded target data in which the redundant portion of the target data is expanded; and
An image data insertion step for generating image data superimposition information by inserting image data into the extension target data generated by the section calculation step;
A data processing method , comprising: performing an inverse transformation step of inversely transforming the image data superimposition information generated in the image data insertion step by the time-frequency transformation to generate image insertion data .
対象データに対して、時間周波数変換を利用して画像データを埋め込むデータ処理を実行するようにコンピュータを機能させるデータ処理プログラムにおいて、
前記対象データに対して時間周波数変換を区間演算により行うことで、前記対象データを、当該対象データが有する冗長部拡張された拡張対象データとして生成する区間演算手段、
前記区間演算手段が生成した前記拡張対象データに画像データを挿入して画像データ重畳情報を生成する画像データ挿入手段、
前記画像データ挿入手段が生成した前記画像データ重畳情報を前記時間周波数変換により逆変換して画像挿入データを生成する逆変換手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするデータ処理プログラム
In a data processing program for causing a computer to perform data processing for embedding image data using time-frequency conversion for target data,
Wherein by performing the interval calculating a time-frequency conversion on the target data, the target data, interval arithmetic means redundant portion in which the target data has to generate as an extended expansion target data,
Image data insertion means for generating image data superimposition information by inserting image data into the extension target data generated by the section calculation means;
A data processing program for causing a computer to function as inverse conversion means for inversely converting the image data superimposition information generated by the image data insertion means by the time-frequency conversion to generate image insertion data .
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