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Report
QRコードを用いたウェーブレット変換による
電子透かし
木下研究室
201002707
匂坂直樹
背景
• 電子透かしによる著作権情報の保護に関す
る様々な研究が行われている
• 従来研究では、ウェーブレット変換により求
まった低周波成分(LL領域)にQRコードを透か
し情報として分散し埋め込む提案がされてい
た。
• しかしLL成分への埋め込みでは元画像の劣
化が避けられない。また、埋め込み情報を分
散させても検出が難しくなってしまう
目的
2回ウェーブレット変換を行い中間領域へ埋め
込むことでより画像劣化の少ないかつ耐久性を
持った電子透かしを実現する
各領域の特性(電子透かし)
低周波領域・・・画像劣化:大
透かしの耐久性:高
中間周波領域・・・画像劣化:中
透かしの耐久性:中
高周波領域・・・画像劣化:小
透かしの耐久性:低
中間領域への埋め込みでは画像は劣化してしまい透
かし情報も劣化してしまう、そこで透かし情報にQR
コードを用いる
QRコードの透かしとしての利点
透かし入り画像
劣化して検出
透かし検出
・コーナー検出技術や誤り訂正によって、QRコード
が劣化しても情報を読み取ることが出来る
・QRコードは2値画像なので埋め込みの際、画像
データとしての情報量が少ない
透かしの耐久性の問題をカバー
QRコードの透かしとしての利点
透かし入り画像
劣化して検出
透かし検出
・コーナー検出技術や誤り訂正によって、QRコード
が劣化しても情報を読み取ることが出来る
・QRコードは2値画像なので埋め込みの際、画像
データとしての情報量が少ない
画像劣化の問題をカバー
提案方式
1.二回ウェーブレット変換
2.量子化
3.透かし情報の処理
4.透かしの埋め込み
5.逆ウェーブレット変換
6.検出
使用する画像
埋め込み画像
Lena 512*512
透かし画像
[ sagisaka naoki 201002707 ]
誤り訂正15%
1.二回ウェーブレット変換
2.量子化
1.二回ウェーブレット変換
3.透かし情報の処理
4.透かしの埋め込み
5.逆ウェーブレット変換
6.検出
ウェーブレット変換した画像の低周波領域を更
にウェーブレット変換をすることで中間領域(H
H2成分)を得る
1.二回ウェーブレット変換
2.量子化
2.量子化
3.透かし情報の処理
4.透かしの埋め込み
5.逆ウェーブレット変換
6.検出
ウェーブレット変換により求まった、ウェーブレッ
ト係数を定数倍し小数点以下切り捨てを行う
量子化係数100ならば以下の通り
ウェーブレット係数
量子化後
0.825629 0.753947 0.848119 0.621435 0.614998
82
75
84
62 61
0.549718 0.578221 0.498653 0.286712 0.215892
54
57
49
28 21
0.417346 0.481724 0.318723 0.293756 0.071346
41
48
31
29 7
0.395665 0.394879 0.124378 0.099734 0.072341
39
39
12
9 7
0.218451 0.282465 0.081345 0.077733 0.079625
21
28
8
7 7
実験は量子化係数256で行った
1.二回ウェーブレット変換
2.量子化
3.透かし情報の処理
3.透かし情報の処理
4.透かしの埋め込み
5.逆ウェーブレット変換
6.検出
QRコードは白と黒の2値画像なのでそれぞれ
のビットを定める
黒→ビットを0とする
白→ビットを1とする
0000000000000000
0011111111111000
0011000000111000
0011000000111000
0011000000111000
0011111111111000
0000000000000000
1.二回ウェーブレット変換
2.量子化
4.透かしの埋め込み
3.透かし情報の処理
4.透かしの埋め込み
5.逆ウェーブレット変換
6.検出
量子化したHH2成分の2進数の下位k番目対して
透かしビットが1(白)ならばk=1変更
透かしビットが0(黒)ならばk=0変更
を行うことで透かしを埋め込む、以下k=1ならば
12
14
15
15
16
14
25
26
73
75
28
52
64
74
87
透かし入りHH2成分
QRコード
HH2成分
23
36
103
125
128
25
64
89
109
157
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
12
14
14
16
16
14
25
27
73
76
28
53
64
73
86
24
37
103
125
128
24
64
88
110
156
実験は埋め込み位置下位4bit(K=4)にて行った
1.二回ウェーブレット変換
2.量子化
5.逆ウェーブレット変換
3.透かし情報の処理
4.透かしの埋め込み
5.逆ウェーブレット変換
6.検出
逆量子化を行い、二回逆ウェーブレット変換を
行うことで透かし入り画像の完成となる
原画像
透かし入り画像
1.二回ウェーブレット変換
6.検出
2.量子化
3.透かし情報の処理
4.透かしの埋め込み
5.逆ウェーブレット変換
6.検出
透かし入り画像
二回ウェーブレット変換
HH2摘出
量子化
検出透かし情報
12
14
15
15
16
14
25
26
73
75
28
52
64
74
87
23
36
103
125
128
25
64
89
109
157
K番目=1→白
K番目=0→黒
結果(領域ごと)
各領域へ処理を行い埋め込み画像のPSNR,透
かし情報の読み取りの可否、誤り率を測定した
領域
LH2
HH2
LL
HH
PSNR
3.03
24.2 26.01 29.88
3.00 29.87
読み取り ×
×
×
○
×
○
誤り率
49.21 53.88 53.82
1.82 50.09
1.47
特性
LL2
HL2
(量子化係数256、k=4)
透かし入り画像
抽出画像、検出不可
透かし入り画像
抽出画像、検出可
結果(画像ごと)
Lena以外の画像で同様の実験を行った
領域
画像 lena
HH
HH2
mandrill
mandrill
29.75
29.77
hibiscus
30.00
30.04
hibiscus
29.70
29.75
boat
peppers-bw
29.74
29.84
29.87
29.77
(量子化係数128、k=3)
Peppers-bw
boat
・全ての画像がHH2の方が画質が良くなるわけではなかった
耐久性評価(LPF)
透かし入り画像へLPHを掛け透かしの検出
特性
位置 下位6bit 下位5bit 下位4bit 下位3bit 下位2bit 下位1bit
HH2 誤り率
21.71
22.32
23.14
24.66
28.27
34.22
HH 誤り率
53.52
53.44
53.12
52.64
52.08
52.56
(量子化係数128)
LPF後の画像
HHから検出
HH2から検出
耐久性評価(LPF)
透かし入り画像へLPHを掛け透かしの検出
特性
位置 下位6bit 下位5bit 下位4bit 下位3bit 下位2bit 下位1bit
HH2 誤り率
21.71
22.32
23.14
24.66
28.27
34.22
HH 誤り率
53.52
53.44
53.12
52.64
52.08
52.56
読み取り可
読み取り不可
(量子化係数128)
しかし、下位5bit以上への埋め込みでは
埋め込み位置が高過ぎて画像の方が劣化してしまった
まとめ
今回
二回ウェーブレット変換をしHH2成分へQRコードを
埋め込む提案をした
結果
・PSNRは全てではないがHH2の方が優れていた
・HH2領域への埋め込みによりHH領域よりも透か
しの耐久性おいて優れる電子透かしとなった
課題
• 実用性のある耐久性を持ったQRコードを使っ
た電子透かしの提案
• 最適な量子化係数、埋め込み位置を求める
アルゴリズム
• ハードコピーしても透かしが消えない電子透
かしアルゴリズムの検討
ご清聴ありがとうござました

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