データ秘匿化装置、秘匿データ抽出装置、データ秘匿化方法、秘匿データ抽出方法及びこれらのプログラム
【課題】 画像に埋め込まれた秘匿情報の秘密性を高めることができるデータ秘匿化装置を提供する。
【解決手段】 データ秘匿化装置は、媒体画像７１０の最下位ビットに秘匿画像７２０を埋め込み、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’に対して、キー画像を参照して予測符号化を行う。このキー画像は、パスワードに対応するノイズが最下位ビットに配置された画像であり、媒体画像７１０’の最下位ビットにのみスクランブルがかけられる。したがって、このキー画像を参照せずに符号データが復号化されると、元の媒体画像７１０’と酷似する媒体画像７１０”が生成されるが、この媒体画像７１０”の最下位ビットは、スクランブルがかけられた秘匿画像７２０となる。
【解決手段】 データ秘匿化装置は、媒体画像７１０の最下位ビットに秘匿画像７２０を埋め込み、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’に対して、キー画像を参照して予測符号化を行う。このキー画像は、パスワードに対応するノイズが最下位ビットに配置された画像であり、媒体画像７１０’の最下位ビットにのみスクランブルがかけられる。したがって、このキー画像を参照せずに符号データが復号化されると、元の媒体画像７１０’と酷似する媒体画像７１０”が生成されるが、この媒体画像７１０”の最下位ビットは、スクランブルがかけられた秘匿画像７２０となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データの既定のビット位置に秘匿情報を埋め込むデータ秘匿化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、非特許文献１は、秘匿化したい画像Ｂを限定階調化し、埋め込む先の画像ＡのＬＳＢ（Least Significant Bit）側に、限定階調化された画像Ｂを埋め込む方法を開示する。この場合、画像Ｂが埋め込まれた画像Ａ’は、元の画像ＡとＭＳＢ（Most Significant Bit）側で共通するため、ほとんど同一の出力画像として出力される。
【非特許文献１】R.Z.Wang, C.F.Lin, and J.C.Lin, "Image hiding by optimal LSB substitution and genetic algorithm," Pattern Recognition, 34(2001), pp.671-693, 2001.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上述した背景からなされたものであり、画像データの既定ビット位置に情報を秘匿化するデータ秘匿化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
［データ秘匿化装置］
上記目的を達成するために、本発明にかかるデータ秘匿化装置は、秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置であって、画像データに秘匿データを埋め込む埋め込み手段と、前記埋め込み手段により秘匿データが埋め込まれた画像データと、既定のキー画像とを比較して、キー画像に対する参照を指定する参照情報を生成する参照情報生成手段と、前記参照情報手段により生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データの一部として生成する符号生成手段とを有する。
【０００５】
好適には、前記埋め込み手段は、画像データの既定のビット位置を秘匿データで置換することにより、秘匿データをこの画像データに埋め込み、前記参照情報生成手段は、前記ビット位置が不均一な値で構成されたキー画像と、秘匿データが埋め込まれた画像データとを比較して、このキー画像に対する参照情報を生成する。
【０００６】
好適には、前記参照情報生成手段は、秘匿データが埋め込まれた画像データに含まれる注目画素の階調データと、注目画素に対応するキー画像上の画素の階調データとを比較して、これらの階調データの差分値を前記参照情報として生成し、前記符号生成手段は、生成された差分値の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データとして生成する。
【０００７】
好適には、パスワードに基づいて、不均一な値で構成されたデータ列を生成し、生成されたデータ列を前記ビット位置に配置して前記キー画像を生成するキー画像生成手段をさらに有し、前記参照情報生成手段は、前記キー画像生成手段により生成されたキー画像を用いて、このキー画像に対する参照情報を生成する。
【０００８】
好適には、秘匿データが埋め込まれる画像データは、前記キー画像であり、前記埋め込み手段は、前記キー画像に秘匿データを埋め込み、前記参照情報生成手段は、秘匿データが埋め込まれたキー画像と、秘匿データが埋め込まれていないキー画像とを比較して、秘匿データが埋め込まれていないキー画像に対する参照情報を生成し、前記符号生成手段は、生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれたキー画像の符号データの一部として生成する。
【０００９】
また、本発明にかかるデータ秘匿化装置は、秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置であって、既定の画像データと、秘匿データとに基づいて、符号化対象データを生成する対象データ生成手段と、前記対象データ生成手段により生成された符号化対象データと、前記画像データとを比較して、この画像データに対する参照を指定する参照情報を生成する参照情報生成手段と、前記参照情報手段により生成された参照情報の符号データを、前記符号化対象データの符号データの一部として生成する符号生成手段とを有する。
【００１０】
［秘匿データ抽出装置］
また、本発明にかかる秘匿データ抽出装置は、符号データから秘匿データを抽出する秘匿データ抽出装置であって、入力された符号データに基づいて、キー画像に含まれる画像データを抽出する参照データ抽出手段と、前記参照データ抽出手段により抽出された画像データを用いて、復号画像を生成する復号画像生成手段と、前記復号画像生成手段により生成された復号画像の既定ビット位置から、秘匿データを抽出するビット抽出手段とを有する。
【００１１】
［データ秘匿化方法］
また、本発明にかかるデータ秘匿化方法は、秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化方法であって、画像データに秘匿データを埋め込み、秘匿データが埋め込まれた画像データと、既定のキー画像とを比較して、このキー画像に対する参照を指定する参照情報を生成し、生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データの一部として生成する。
【００１２】
また、本発明にかかるデータ秘匿化方法は、秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化方法であって、既定の画像データと、秘匿データとに基づいて、符号化対象データを生成し、生成された符号化対象データと、前記画像データとを比較して、この画像データに対する参照を指定する参照情報を生成し、生成された参照情報の符号データを、前記符号化対象データの符号データの一部として生成する。
【００１３】
［秘匿データ抽出方法］
また、本発明にかかる秘匿データ抽出方法は、符号データから秘匿データを抽出する秘匿データ抽出方法であって、入力された符号データに基づいて、キー画像に含まれる画像データを抽出し、抽出された画像データを用いて、復号画像を生成し、生成された復号画像の既定ビット位置から、秘匿データを抽出する。
【００１４】
［プログラム］
また、本発明にかかるプログラムは、秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置において、画像データに秘匿データを埋め込むステップと、秘匿データが埋め込まれた画像データと、既定のキー画像とを比較して、このキー画像に対する参照を指定する参照情報を生成するステップと、生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データの一部として生成するステップとを前記データ秘匿化装置に実行させる。
【００１５】
また、本発明にかかるプログラムは、秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置において、既定の画像データと、秘匿データとに基づいて、符号化対象データを生成するステップと、生成された符号化対象データと、前記画像データとを比較して、この画像データに対する参照を指定する参照情報を生成するステップと、生成された参照情報の符号データを、前記符号化対象データの符号データの一部として生成するステップとを前記データ秘匿化装置に実行させる。
【００１６】
また、本発明にかかるプログラムは、符号データから秘匿データを抽出する秘匿データ抽出装置において、入力された符号データに基づいて、キー画像に含まれる画像データを抽出するステップと、抽出された画像データを用いて、復号画像を生成するステップと、生成された復号画像の既定ビット位置から、秘匿データを抽出するステップとを前記秘匿データ抽出装置に実行させる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のデータ秘匿化装置によれば、画像に埋め込まれた秘匿情報の秘密性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［背景と概略］
まず、本発明の理解を助けるために、その背景及び概略を説明する。
図１は、画像データに対する秘匿情報の埋め込みを説明する図である。
図１（Ａ）に例示するように、多値の画像データは、それぞれの画素で階調データ（画素値など）を有する。画素値はビット列で表現されるため、ＬＳＢなどの下位ビットが変化しても、画素値としては微小な変化にとどまる。例えば、８ビットで各画素の画素値が表現されている場合に、最下位ビットが変化しても、各画素では、２５６階調のうち１階調変化するだけである。
このような画像データの特性を利用して、画像データの下位ビットに秘匿情報を埋め込む技術が知られている。なお、以下の説明において、秘匿情報が埋め込まれる画像データを媒体画像といい、秘匿情報（バイナリ、画像等）のビットパターンが平面上に配列されたものを秘匿画像という。
例えば、画像処理装置は、図１（Ａ）に例示する媒体画像７１０（８ビット）の最下位ビットを、秘匿画像７２０のビットパターンで置換することにより、秘匿画像７２０を媒体画像７１０に埋め込むことができる。この場合、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’は、元の媒体画像７１０の最下位ビットが変化したものであり、画像としての見た目はほとんど変わらない。
しかしながら、このように、媒体画像７１０のＬＳＢが単に秘匿画像７２０に置換されただけでは、簡単に、秘匿画像７２０が取り出されてしまう可能性がある。
【００１９】
そこで、本発明にかかる画像処理装置は、媒体画像７１０’を、キー画像を参照する予測符号化処理により符号化する。このキー画像は、秘匿画像７２０が埋め込まれたビット位置で不均一なビットパターンを有する画像データ（換言すると、秘匿情報が埋め込まれたビット位置以外のビット位置では、均一なビットパターンを有する）である。これにより、媒体画像７１０’の下位ビットはスクランブルがかけられ、キー画像なしでは正常に復号化できなくなる。
例えば、画像処理装置は、画素値が０及び１で構成された画素パターンからなるキー画像を参照して、媒体画像７１０’を予測符号化すると、媒体画像７１０’の最下位ビットのみにスクランブルをかけることになる。この場合に、この画素パターンからなるキー画像を参照せずに符号データが復号化されると、この媒体画像７１０”の最下位ビットに相当する秘匿画像７２０は、図１（Ｃ）に例示するように、スクランブルがかけられた状態となる。なお、媒体画像７１０”の符号データは、最下位ビットに制限された参照画像（例えば、画素値が全て０である画像など）を参照して復号化されるため、上位ビットに相当する成分は正常に復号化され、図１（Ｃ）に例示するように、符号化前の媒体画像７１０’と近似する媒体画像７１０”が復号画像として得られる。
一方、この符号データがキー画像を参照して復号化されると、媒体画像７１０’が復号画像として得られ、画像処理装置は、この復号画像（媒体画像７１０’）の既定ビット位置から秘匿画像７２０を抽出できる。
【００２０】
図２は、キー画像を参照する予測符号化処理の概略を説明する図であり、図２（Ａ）は、予測符号化処理において参照される参照位置を例示し、図２（Ｂ）は、予測符号化処理により生成される符号データを模式的に例示する。
画像処理装置は、符号化対象となる媒体画像７１０’（図１（Ｂ））を符号化する場合に、キー画像を参照して予測データを生成し、生成された予測データを用いた予測符号化処理を行う。すなわち、本画像処理装置は、キー画像に対する参照情報を、媒体画像７１０’の少なくとも一部の符号データとして符号化する。より具体的には、図２（Ａ）に例示するように、本画像処理装置は、媒体画像７１０’（秘匿画像７２０が埋め込まれたもの）上の注目画素Ｘの階調データ（画素値）を符号化する場合に、この媒体画像７１０’上に設定された複数の参照画素Ａ〜Ｄと共に、キー画像上に設定された参照画素Ｅを参照し、注目画素Ｘの画素値といずれかの参照画素の画素値とが一致する場合に、一致した参照画素の識別情報（参照情報）を符号化し、注目画素Ｘの画素値と参照画素の画素値とがいずれも一致しない場合に、参照画素Ｅの画素値と注目画素Ｘの画素値との差分値（以下、予測誤差という）を符号化する。
【００２１】
これにより生成される符号データは、図２（Ｂ）に例示するように、各参照画素に対応する符号、及び、予測誤差（注目画素Ｘと参照画素Ｅとの差分値）で構成される。例えば、図中の「符号Ａ」は、注目画素Ｘの画素値と参照画素Ａの画素値とが一致した場合（参照位置Ａの予測が的中した場合）に生成される符号であり、復号時においては、参照画素Ａの画素値の適用を指示するデータとなる。
同様に、符号Ｅは、注目画素Ｘの画素値が参照画素Ｅの画素値と一致した場合に生成される符号であり、復号時においては、キー画像上の参照画素Ｅを参照し、参照画素Ｅの画素値を適用することを指示する。したがって、符号Ｅに対応する画素は、キー画像上の参照画素Ｅを参照できなければ正常に再現できない。
また、図中の「予測誤差」は、注目画素Ｘの画素値と参照画素の画素値とがいずれも一致しない場合に生成される符号であり、復号時においては、参照画素Ｅの画素値と注目画素Ｘの画素値との差分値として用いられる。したがって、予測誤差の符号に対応する画素は、キー画像上の参照画素Ｅを参照できなければ正常に再現できない。
【００２２】
したがって、図２（Ｂ）に例示する符号データは、符号化時に用いたキー画像を参照せずに復号化されると、「符号Ｅ」及び「予測誤差」に対応する画素が正常に再現されず、スクランブルされた復号画像が生成される。ここで、本例のキー画像は０又は１の画素値のみを有するため、「符号Ｅ」として符号化された画素は、もともとの画素値が０又は１である。そのため、符号化時に用いたキー画像を参照できない場合でも、符号化前と復号化後との誤差は高々１である。また、「予測誤差」は、キー画像上の参照画素Ｅの画素値（０又は１）と注目画素Ｘの画素値との差分値であり、たとえ符号化時に用いたキー画像を参照できなくても、最下位ビットに制限された参照画像（例えば、全画素値が０の画像）を参照して復号化されれば、符号化前と復号化後との誤差は高々１である。したがって、「符号Ｅ」及び「予測誤差」に対応する画素は、最下位ビットのみにスクランブルがかけられ、上位ビットに相当する成分は正常に復号化される。
一方、符号化時に用いたキー画像を参照して復号化されると、「符号Ｅ」及び「予測誤差」に対応する画素は、最上位ビットから最下位ビットまで正確にも再現されて、媒体画像７１０’が再現される。
このように、本実施形態における画像処理装置は、ビット位置が制限されたキー画像を参照して、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’を予測符号化することにより、秘匿画像７２０に相当するビットプレーンにスクランブルをかけて、秘匿画像７２０に対するセキュリティレベルを向上させる。
【００２３】
［ハードウェア構成］
次に、画像処理装置２のハードウェア構成を説明する。
図３は、本発明にかかるデータ秘匿化方法及び秘匿データ抽出方法が適応される画像処理装置２のハードウェア構成を、制御装置２０を中心に例示する図である。
図３に例示するように、画像処理装置２は、ＣＰＵ２１２及びメモリ２１４などを含む制御装置２１、通信装置２２、ＨＤＤ・ＣＤ装置などの記録装置２４、並びに、ＬＣＤ表示装置あるいはＣＲＴ表示装置およびキーボード・タッチパネルなどを含むユーザインターフェース装置（ＵＩ装置）２５から構成される。
画像処理装置２は、例えば、本発明にかかる符号化プログラム５（データ秘匿化プログラム）及び復号化プログラム６（秘匿データ抽出プログラム）がプリンタドライバの一部としてインストールされた汎用コンピュータであり、通信装置２２又は記録装置２４などを介して画像データを取得し、取得された画像データを符号化又は復号化してプリンタ装置３に送信する。
【００２４】
［符号化プログラム］
図４は、制御装置２１（図３）により実行され、本発明にかかるデータ秘匿化方法を実現する第１の符号化プログラム５の機能構成を例示する図である。
図４に例示するように、符号化プログラム５は、ビット置換部５００、画像内予測部５１０、キー画像予測部５２０、予測誤差算出部５３０、ラン計数部５４０、選択部５５０、符号生成部５６０及びキー画像生成部５７０を有する。なお、画像内予測部５１０、キー画像予測部５２０、予測誤差算出部５３０、ラン計数部５４０及び選択部５５０の組合せが本発明にかかる参照情報生成手段の一例である。
符号化プログラム５において、画像データは、通信装置２２又は記録装置２４などを介して入力される。入力された画像データは、符号化プログラム５の前段でラスタライズされている。
【００２５】
ビット置換部５００（埋め込み手段）は、画像データに、秘匿化したい秘匿情報を埋め込み、秘匿情報が埋め込まれた画像データを画像内予測部５１０、キー画像予測部５２０及び予測誤差算出部５３０に出力する。具体的には、ビット置換部５００は、既定の画像データ（媒体画像７１０）の既定ビット位置を、秘匿情報のビット列で構成された秘匿画像７２０で置換する。秘匿情報が埋め込まれるビット位置は、下位側のビットであることが望ましい。本例のビット置換部５００は、媒体画像７１０（図１）の最下位ビットのビットプレーンを、秘匿画像７２０で置換して媒体画像７１０’を生成し、生成された媒体画像７１０’を画像内予測部５１０、キー画像予測部５２０及び予測誤差算出部５３０に出力する。なお、本例では、最下位ビットに秘匿情報が埋め込まれるが、これに限定されるものではなく、例えば、複数のビット位置（下位側のビット位置が望ましい）に秘匿情報が埋め込まれてもよい。
【００２６】
画像内予測部５１０は、秘匿情報が埋め込まれた画像データ（すなわち、媒体画像７１０’）において、注目画素とは異なる画素（参照画素）の画素値を参照して、この画素値を予測値とし、この予測値と注目画素の画素値との比較結果をラン計数部５４０に対して出力する。本例の画像内予測部５１０は、複数の参照画素Ａ〜Ｄ（図２）の画素値と、注目画素Ｘ（図２）の画素値とを比較して、画素値が一致した場合（すなわち、予測が的中した場合）に、自己を識別する予測部ＩＤ（後述）をラン計数部５４０に対して出力し、これ以外の場合に、一致しなかった旨をラン計数部５４０に対して出力する。なお、画像内予測部５１０は、１つ以上の参照画素を参照すればよく、例えば、参照位置Ａのみを参照して、画素値の比較結果を出力してもよい。
【００２７】
キー画像予測部５２０は、秘匿情報が埋め込まれた画像データ（すなわち、媒体画像７１０’）とは異なる他の画像（キー画像）の画素値を参照して、このキー画像の画素値を予測値とし、この予測値と注目画素（媒体画像７１０’に含まれる画素）の画素値との比較結果をラン計数部５４０に対して出力する。本例のキー画像予測部５２０は、キー画像に含まれる参照画素Ｅ（図２）の画素値と、注目画素Ｘ（図２）の画素値とを比較して、画素値が一致した場合（すなわち、予測が的中した場合）に、自己を識別する予測部ＩＤ（後述）をラン計数部５４０に対して出力し、これ以外の場合に、一致しなかった旨をラン計数部５４０に対して出力する。
【００２８】
予測誤差算出部５３０は、予め定められた予測方法で注目画素の画素値を予測し、その予測値を注目画素の実際の画素値から減算し、予測誤差値としてラン計数部５４０及び選択部５５０に対して出力する。予測誤差算出部５３０の予測方法は、符号データを復号化する復号化プログラム６（後述）の予測方法と対応していればよい。なお、スクランブル効果を高めるためには、予測誤差算出部５３０は、キー画像上の画素を参照して、この画素の画素値と注目画素の画素値との差分値を予測誤差とすることが望ましい。そこで、本例の予測誤差算出部５３０は、キー画像予測部５２０と同じ参照位置（参照画素Ｅ）の画素値を予測値とし、この予測値と実際の画素値（注目画素Ｘの画素値）との差分値を予測誤差値として算出する。
【００２９】
ラン計数部５４０は、同一の予測部ＩＤが連続する数をカウントし、予測部ＩＤ及びその連続数を選択部５５０に対して出力する。この予測部ＩＤ及びその連続数は、媒体画像７１０’又はキー画像に対する参照情報の一例である。例えば、ラン計数部５４０は、予測誤差値が入力される場合に、内部カウンタでカウントされている予測部ＩＤ及びその連続数を出力し、その後に、入力された予測誤差値をそのまま選択部５５０に対して出力する。
【００３０】
選択部５５０は、ラン計数部５４０から入力された予測部ＩＤ、連続数及び予測誤差値に基づいて、最も長く連続した予測部ＩＤを選択し、この予測部ＩＤ及びその連続数並びに予測誤差値を予測データとして符号生成部５６０に対して出力する。
【００３１】
符号生成部５６０は、選択部５５０から入力された予測部ＩＤ、連続数及び予測誤差値を符号化し、通信装置２２又は記録装置２４などに出力する。また、符号生成部５６０は、部分アクセス制限が行われている場合には、アクセス制限を行うべき画像領域を指定するレイアウト情報を、符号データに添付して出力する。
【００３２】
キー画像生成部５７０は、入力されたパスワードに基づいて、秘匿情報が埋め込まれるビット位置で不均一なビットパターンを有するキー画像を生成し、生成されたキー画像をキー画像予測部５２０及び予測誤差算出部５３０に対して出力する。例えば、キー画像生成部５７０は、入力されたパスワードを引数として乱数を発生させ、発生させた乱数に対応するビットパターンを、秘匿情報が埋め込まれるビットプレーンに配置することにより、キー画像を生成する。発生させる乱数は、必ずしも完全な乱数である必要はなく、例えば、擬似乱数関数で発生させた乱数でもよい。この場合に、擬似乱数関数で発生させた乱数は、完全な乱数よりもデータ量を圧縮できるため、キー画像のデータ量を抑えることができる。
【００３３】
図５は、符号化プログラム５によりなされる符号化処理を説明する図であり、図５（Ａ）は、画像内予測部５１０及びキー画像予測部５２０により参照される画素の位置を例示し、図５（Ｂ）は、それぞれの参照画素に対応付けられた符号を例示し、図５（Ｃ）は、符号生成部５６０により生成される符号データを例示する図である。
図５（Ａ）に例示するように、画像内予測部５１０及びキー画像予測部５２０の参照位置は、注目画素Ｘとの相対位置として設定されている。具体的には、画像内予測部５１０の参照画素Ａは、注目画素Ｘの主走査方向上流に設定され、参照画素Ｂ〜Ｄは、注目画素Ｘの上方（副走査方向上流）の主走査ライン上に設定されている。また、キー画像予測部５２０の参照画素Ｅは、入力画像７１０とは異なる他の画像（キー画像）上に設定されている。
【００３４】
また、図５（Ｂ）に例示するように、それぞれの参照画素Ａ〜Ｅには優先順位が設定されており、複数の参照画素で予測が的中した場合には、ラン計数部５４０（図４）は、設定された優先順位に応じて、予測部ＩＤの連続数を増加させる。スクランブル効果を高める観点から、キー画像予測部５２０により参照される参照画素Ｅの優先順位は、画像内予測部５１０により参照される参照画素Ａ〜Ｄよりも高いことが望ましい。
また、符号生成部５６０は、図５（Ｂ）に例示するように、予測部（参照位置）と符号とを互いに対応付けており、注目画素Ｘと画素値が一致した参照位置に対応する符号を出力する。なお、それぞれの参照位置に対応付けられている符号は、例えば、各参照位置の的中率に応じて設定されたエントロピー符号であり、優先順位に対応する符号長となる。
【００３５】
また、符号生成部５６０は、同一の参照位置で連続して画素値が一致する場合には、ラン計数部５４０によりカウントされたその連続数を符号化する。これにより、符号量が少なくなる。このように、符号化プログラム５は、図５（Ｃ）に例示するように、いずれかの参照位置で画素値が一致した場合には、その参照位置に対応する符号と、この参照位置で画素値が一致する連続数とを符号化し、いずれの参照位置でも画素値が一致しなかった場合には、既定の参照位置（参照画素Ｅ）の画素値と注目画素Ｘの画素値との差分（予測誤差値）を符号化する。
【００３６】
図６は、符号化プログラム５による符号化処理（Ｓ１０）の動作を説明するフローチャートである。
図６に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、符号化プログラム５は、利用者から、秘匿化したい秘匿画像７２０（１ビット）、この秘匿画像７２０を埋め込む媒体画像７１０（８ビット）、及び、この秘匿画像に対するアクセスを制限するためのパスワードの入力を受け付ける。
【００３７】
ステップ１１０（Ｓ１１０）において、ビット置換部５００は、媒体画像７１０の最下位ビットを、秘匿画像７２０で置換して、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’を生成し、生成された媒体画像７１０’を画像内予測部５１０、キー画像予測部５２０及び予測誤差算出部５３０に対して出力する。
【００３８】
ステップ１２０（Ｓ１２０）において、キー画像生成部５７０は、入力されたパスワードを引数として乱数系列を発生させ、発生させた乱数系列を最下位ビット位置に配置してキー画像を生成する。生成されたキー画像の上位ビット（最下位ビット以外のビット位置）は、全て０である。
キー画像生成部５７０は、生成されたキー画像をキー画像予測部５２０及び予測誤差算出部５３０に出力する。
【００３９】
ステップ１３０（Ｓ１３０）において、符号化プログラム５は、キー画像生成部５７０により生成されたキー画像を参照して、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’を符号化する。より具体的には、画像内予測部５１０は、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’上に設定された複数の参照画素Ａ〜Ｄ（図５）の画素値と、この媒体画像７１０’上の注目画素Ｘの画素値とを比較して、画素値が一致した場合に、自己を識別する予測部ＩＤをラン計数部５４０に対して出力し、これ以外の場合に、一致しなかった旨をラン計数部５４０に対して出力する。また、キー画像予測部５２０は、キー画像に含まれる参照画素Ｅ（図５）の画素値と、媒体画像７１０’上の注目画素Ｘの画素値とを比較して、画素値が一致した場合に、自己を識別する予測部ＩＤ（後述）をラン計数部５４０に対して出力し、これ以外の場合に、一致しなかった旨をラン計数部５４０に対して出力する。ラン計数部５４０は、画像内予測部５１０又はキー画像予測部５２０から入力される予測部ＩＤの連続数をカウントし、予測部ＩＤ及びその連続数を参照情報として選択部５５０に対して出力する。
また、予測誤差算出部５３０は、キー画像上の参照画素Ｅの画素値を予測値とし、この予測値と媒体画像７１０’上の注目画素Ｘの画素値との差分値を予測誤差値として算出し、算出された予測誤差値を参照情報として選択部５５０に対して出力する。
【００４０】
選択部５５０は、ラン計数部５４０から入力された予測部ＩＤ及び連続数、あるいは、予測誤差算出部５３０から入力された予測誤差値に基づいて、最も長く連続した予測部ＩＤを選択し、この予測部ＩＤ及びその連続数並びに予測誤差値を予測データとして符号生成部５６０に対して出力する。
符号生成部５６０は、選択部５５０から入力された予測部ＩＤ、連続数、又は予測誤差値を符号化する。
【００４１】
このように、符号化プログラム５は、媒体画像７１０に秘匿画像７２０を埋め込んで、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’を、パスワードに対応するキー画像を参照して符号化する。
【００４２】
［復号化プログラム］
図７は、制御装置２１（図３）により実行され、本発明にかかる秘匿データ抽出方法を実現する復号化プログラム６の機能構成を例示する図である。
図８に例示するように、復号化プログラム６は、符号復号部６１０、キー画像生成部６２０、画像内抽出部６３０、誤差処理部６４０、キー画像抽出部６５０、復号画像生成部６６０及びビット抽出部６７０を有する。
復号化プログラム６において、符号復号部６１０は、図５（Ｂ）に例示したものと同様に、符号と予測部ＩＤ（参照位置）とを互いに対応付けるテーブルを有し、入力された符号データに基づいて、参照位置を特定する。また、符号復号部６１０は、入力された符号データに基づいて、予測部ＩＤの連続数、及び、予測誤差などの数値も復号化する。
このように復号化された参照位置、連続数及び予測誤差（すなわち、参照情報）は、画像内抽出部６３０、誤差処理部６４０及びキー画像抽出部６５０に入力される。
【００４３】
キー画像生成部６２０は、符号化側のキー画像生成部５７０と同様の手法により、入力されたパスワードに基づいてキー画像を生成し、生成されたキー画像を誤差処理部６４０及びキー画像抽出部６５０に対して出力する。本例のキー画像生成部６２０は、入力されたパスワードを引数として乱数を発生させ、発生させた乱数を最下位ビットに配置してキー画像を生成する。
なお、本例のキー画像生成部６２０は、パスワードが入力されない場合には、全画素の画素値が０であるキー画像（均一な階調データからなるキー画像）を生成し、誤差処理部６４０及びキー画像抽出部６５０に出力する。
【００４４】
画像内抽出部６３０は、符号復号部６１０から入力された予測部ＩＤが入力画像内の参照位置のいずれかに対応する場合（すなわち、参照画素Ａ〜Ｄに対応する場合）に、対応する参照位置の画素を参照して、その画素の画素値を復号データとして復号画像生成部６６０に出力する。また、画像内抽出部６２０は、この予測部ＩＤと共に連続数が入力された場合には、予測部ＩＤに対応する画素値に対応付けて、この連続数を復号画像生成部６６０に出力する。
【００４５】
誤差処理部６４０は、符号復号部６１０から予測誤差が入力された場合に、入力された予測誤差に対応する画素値を復号データとして復号画像生成部６７０に出力する。本例の誤差処理部６４０は、入力された予測誤差と、キー画像上の画素（参照画素Ｅ）の画素値とを合算して復号データとする。
【００４６】
キー画像抽出部６５０は、符号復号部６１０から入力された予測部ＩＤがキー画像上の参照位置（参照画素Ｅ）に対応する場合に、キー画像の画素を参照して、その画素の画素値を抽出し、抽出された画素値と、入力された連続数とを復号画像生成部６６０に出力する。
【００４７】
復号画像生成部６６０は、画像内抽出部６３０から入力された復号データ、誤差処理部６４０から入力された復号データ、及び、キー画像抽出部６５０から入力された復号データに基づいて、復号画像を生成する。より具体的には、復号画像生成部６６０は、画像内抽出部６３０から復号データ（画素値及び連続数）が入力された場合に、入力された画素値の画素を連続数だけ連続して配置する。また、復号画像生成部６６０は、誤差処理部６４０から復号データ（参照画素Ｅの画素値と予測誤差値との合算値）が入力された場合に、この合算値の画素を配置する。また、復号画像生成部６６０は、キー画像抽出部６５０から復号データ（画素値及び連続数）が入力された場合に、入力された画素値の画素を連続数だけ連続して配置する。このように配置された画素群が復号画像となり、ビット抽出部６７０に入力される。
【００４８】
ビット抽出部６７０は、復号画像生成部６６０から入力された復号画像から、秘匿情報を抽出する。より具体的には、ビット抽出部６７０は、復号画像の既定ビット位置を秘匿画像として抽出する。本例のビット抽出部６７０は、復号画像の最下位ビットを秘匿画像として抽出する。
【００４９】
図８は、復号化プログラム６による復号化処理（Ｓ２０）の動作を説明するフローチャートである。
図８に示すように、ステップ２００（Ｓ２００）において、復号化プログラム６は、利用者から、復号化対象となる符号データを取得する。
【００５０】
ステップ２１０（Ｓ２１０）において、キー画像生成部６２０は、利用者に対して、パスワードの入力を要求する。復号化プログラム６は、パスワードが入力された場合に、Ｓ２２０の処理に移行し、パスワードが入力されなかった場合に、Ｓ２３０の処理に移行する。
【００５１】
ステップ２２０（Ｓ２２０）において、キー画像生成部６２０は、入力されたパスワードを引数として乱数系列を発生させ、発生させた乱数系列を最下位ビットに配置したキー画像を生成し、生成されたキー画像を誤差処理部６４０及びキー画像抽出部６５０に出力する。すなわち、キー画像生成部６２０は、正当なパスワード（符号化時に入力されたパスワード）が入力された場合、符号化時に参照した画像と同じキー画像を生成し、これ以外の場合に、符号化時に参照した画像とは異なるキー画像を生成する。
【００５２】
ステップ２３０（Ｓ２３０）において、キー画像生成部６２０は、全画素の画素値が０であるキー画像を生成し、生成されたキー画像を誤差処理部６４０及びキー画像抽出部６５０に対して出力する。すなわち、キー画像生成部６２０は、符号化時に参照した画像とは異なるキー画像を生成する。
【００５３】
ステップ２４０（Ｓ２４０）において、符号復号部６１０は、入力された符号データに含まれる符号を順に参照情報に復号化し、復号化された参照情報（予測部ＩＤ、連続数、又は予測誤差値）を画像内抽出部６３０、誤差処理部６４０及びキー画像抽出部６５０に対して出力する。
画像内抽出部６３０、誤差処理部６４０又はキー画像抽出部６５０は、符号復号部６１０から入力された参照情報（予測部ＩＤ、連続数、又は予測誤差値）に応じて画素値を算出し、算出された画素値を復号画像生成部６６０に出力する。
具体的には、画像内抽出部６３０は、符号復号部６１０から入力された予測部ＩＤが参照画素Ａ〜Ｄのいずれかに対応する場合に、対応する参照位置の画素を参照して、その画素の画素値を抽出し、抽出された画素値と、入力された連続数とを復号データとして復号画像生成部６６０に出力する。また、誤差処理部６４０は、符号復号部６１０から予測誤差値が入力された場合に、入力された予測誤差値と、キー画像生成部６２０から入力されたキー画像上の参照画素Ｅの画素値とを合算して復号データとし、復号画像生成部６６０に出力する。また、キー画像抽出部６５０は、符号復号部６１０から入力された予測部ＩＤが参照画素Ｅに対応する場合に、キー画像生成部６２０から入力されたキー画像上の参照画素Ｅを参照して、この画素の画素値を抽出し、抽出された画素値と、入力された連続数とを復号画像生成部６６０に出力する。
復号画像生成部６６０は、画像内抽出部６３０から復号データ（画素値及び連続数）が入力された場合に、入力された画素値の画素を連続数だけ連続して配置し、誤差処理部６４０から復号データ（参照画素Ｅの画素値と予測誤差値との合算値）が入力された場合に、この合算値の画素を配置し、キー画像抽出部６５０から復号データ（画素値及び連続数）が入力された場合に、入力された画素値の画素を連続数だけ連続して配置する。このように配置された画素群が復号画像となる。
【００５４】
ステップ２５０（Ｓ２５０）において、ビット抽出部６７０は、復号画像生成部６６０から入力された復号画像の最下位ビットを、秘匿画像として抽出する。
このように、復号化プログラム６は、入力されたパスワードに基づいてキー画像を生成し、生成されたキー画像を符号データに応じて参照することにより復号画像を再生し、再生された復号画像から秘匿画像を抽出する。したがって、不適切なパスワードが入力された場合（すなわち、符号化時に入力されたパスワード以外のパスワードが入力された場合）、又は、パスワードが入力されなかった場合に、符号化時に用いられたキー画像とは異なるキー画像がキー画像生成部６２０により生成されることとなり、媒体画像７１０’の最下位ビットは、スクランブルをかけられた状態で復号化される。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態における画像処理装置２は、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’を、キー画像を参照して符号化することにより、媒体画像７１０’に埋め込まれた秘匿画像７２０にスクランブルをかけて秘匿画像７２０に対するアクセスを制限することができる。特に、本例の画像処理装置２は、秘匿画像７２０が埋め込まれるビット位置のみが不均一となるキー画像を適用して媒体画像７１０’を符号化することにより、キー画像なしで復号化した場合に、秘匿画像７２０に対するスクランブルを維持したままで、符号化前の媒体画像７１０’と酷似する媒体画像７１０”を生成できる。
また、本画像処理装置２は、秘匿画像７２０に対するスクランブル処理と、この秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’に対する符号化処理とを同一の処理で実現することができる。
【００５６】
［変形例１］
次に、上記第１の実施形態の変形例を説明する。
上記実施形態におけるキー画像は、秘匿情報が埋め込まれるビット位置を擬似乱数で構成されていたが、これに限定されるものではなく、秘匿情報が埋め込まれるビット位置で不均一なビットパターンを有する画像であればよい。例えば、キー画像７３０は、媒体画像７１０と同一の画像であってもよい。
【００５７】
図９は、媒体画像７１０と同じキー画像７３０が適用されるデータ秘匿化処理を説明する図である。
図９に例示するように、符号化プログラム５は、媒体画像７１０と同じキー画像７３０を参照して、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’を符号化すると、秘匿画像７２０のビットが０である領域では、参照画素Ｅ（図５）における予測が的中し、予測誤差が符号化される領域では、予測誤差が小さくなる。また、媒体画像７１０が写真画像などである場合には、互いに近接する画素は近似する画素値を有する可能性が高いため、参照画素Ａ〜Ｄにおける予測が的中する可能性もある。したがって、媒体画像７１０と同じキー画像７３０を参照して媒体画像７１０’を符号化すると、圧縮率が高くなる。
【００５８】
なお、媒体画像７１０と同じキー画像７３０を参照して符号化した場合には、符号データは、キー画像７３０に対する参照を指示する符号（参照画素Ｅに対応する符号Ｅ）の割合が高くなると共に、予測誤差の値がキー画像７３０の画素値に大きく依存するようになる。そのため、符号化時に参照されたキー画像７３０とは異なる画像を参照して、符号データが復号化されると、スクランブルがかけられた媒体画像７１０”が復号画像として生成される。この媒体画像７１０”は、秘匿情報が埋め込まれたビット位置でもスクランブルをかけられているため、この媒体画像７１０”から抽出される秘匿画像７２０も、スクランブルがかけられた状態となる。
一方、符号化時に参照されたキー画像７３０を参照して、符号データが復号化されると、元の媒体画像７１０’が復号画像として正確に再現され、この媒体画像７１０’から抽出される秘匿画像７２０も、閲覧可能な状態で再現される。
【００５９】
図１０は、本変形例における第２の符号化プログラム５２の機能構成を例示する図である。なお、本図における各構成のうち、図４に示された構成と実質的に同一のものには同一の符号が付されている。
図１０に例示するように、第２の符号化プログラム５２は、第１の符号化プログラム５のビット置換部５００を対象画像５０５に置換し、キー画像生成部５７０を削除した構成をとる。
符号化プログラム５２において、対象画像生成部５０５は、秘匿化すべき秘匿情報と、既定の画像データとに基づいて、符号化対象データを生成する。本例の対象画像生成部５０５は、キー画像７３０と同一の媒体画像７１０（図９）に、秘匿画像７２０を埋め込んで、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’を生成する。
【００６０】
本変形例において、キー画像予測部５２０は、媒体画像７１０と同一のキー画像７３０を参照して、対象画像生成部５０５により生成された符号化対象データ（媒体画像７１０’）を符号化する。
また、予測誤差算出部５３０は、媒体画像７１０と同一のキー画像７３０を参照して、このキー画像７３０上の画素値と、対象画像生成部５０５により生成された媒体画像７１０’上の画素値との差分を予測誤差として算出する。
【００６１】
この媒体画像７１０’は、キー画像７３０の最下位ビットを秘匿画像７２０で置換したものであり、キー画像７３０と近似している。そのため、キー画像７３０を参照する予測の的中確率は高くなり、たとえ予測が的中しなくても予測誤差が小さくなる。したがって、参照画素Ｅに対応する符号Ｅ（図５）の符号長、及び、頻出する予測誤差（＋１、−１）に対する符号長を短くすることにより、媒体画像７１０’の符号量が小さくなる。
【００６２】
このように、本変形例における画像処理装置２は、秘匿情報を埋め込む媒体画像７１０をキー画像として参照し、秘匿情報が埋め込まれた媒体画像７１０’を符号化することにより、圧縮率を高めることができる。
【００６３】
［その他の変形例］
また、上記対象画像生成部５０５は、秘匿情報のビットパターンと、キー画像を構成する各画素のビット列とを比較して、符号化対象データ（媒体画像７１０’）を生成してもよい。具体的には、対象画像生成部５０５は、秘匿情報のビットパターンと、キー画像の画素値を示すビット列のうち、秘匿情報を埋め込むビット位置の値とを比較し、これらの組合せに基づいて、このビット位置の値を決定する。
【００６４】
また、媒体画像７１０が均一な画素値を有する画像である場合には、参照画素Ａ〜Ｄによる予測が的中してこの参照画素に対応する符号が生成される可能性がある。この場合に、キー画像を参照しなくても媒体画像７１０’が正確に復号化されるため、秘匿画像が容易に抽出されるおそれがある。
そこで、符号化プログラム５は、媒体画像７１０が均一な画素値からなる領域を有する場合に、少なくとも、画素値が均一な領域では、注目画素Ｘの画素値とキー画像上の参照画素Ｅの画素値との差分値（すなわち、予測誤差）を符号化することが望ましい。具体的には、選択部５５０（図４）は、媒体画像７１０の画素値が均一な領域において、予測誤差算出部５３０により算出された予測誤差（注目画素Ｘの画素値とキー画像上の参照画素Ｅの画素値との差分値）を選択し、符号生成部５６０に出力する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】画像データに対する秘匿情報の埋め込みを説明する図である。
【図２】キー画像を参照する予測符号化処理の概略を説明する図であり、（Ａ）は、予測符号化処理において参照される参照位置を例示し、（Ｂ）は、予測符号化処理により生成される符号データを模式的に例示する。
【図３】本発明にかかるデータ秘匿化方法及び秘匿データ抽出方法が適応される画像処理装置２のハードウェア構成を、制御装置２０を中心に例示する図である。
【図４】制御装置２１（図３）により実行され、本発明にかかるデータ秘匿化方法を実現する第１の符号化プログラム５の機能構成を例示する図である。
【図５】符号化プログラム５によりなされる符号化処理を説明する図であり、（Ａ）は、画像内予測部５１０及びキー画像予測部５２０により参照される画素の位置を例示し、（Ｂ）は、それぞれの参照画素に対応付けられた符号を例示し、（Ｃ）は、符号生成部５６０により生成される符号データを例示する図である。
【図６】符号化プログラム５による符号化処理（Ｓ１０）の動作を説明するフローチャートである。
【図７】制御装置２１（図３）により実行され、本発明にかかる秘匿データ抽出方法を実現する復号化プログラム６の機能構成を例示する図である。
【図８】復号化プログラム６による復号化処理（Ｓ２０）の動作を説明するフローチャートである。
【図９】媒体画像７１０と同じキー画像７３０が適用されるデータ秘匿化処理を説明する図である。
【図１０】第２の符号化プログラム５２の機能構成を例示する図である。
【符号の説明】
【００６６】
２・・・画像処理装置
５，５２・・・符号化プログラム
５００・・・ビット置換部
５０５・・・対象画像生成部
５１０・・・画像内予測部
５２０・・・キー画像予測部
５３０・・・予測誤差算出部
５４０・・・ラン計数部
５５０・・・選択部
５６０・・・符号生成部
５７０・・・キー画像生成部
６・・・復号化プログラム
６１０・・・符号復号部
６２０・・・キー画像生成部
６３０・・・画像内抽出部
６４０・・・誤差処理部
６５０・・・キー画像抽出部
６６０・・・復号画像生成部
６７０・・・ビット抽出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データの既定のビット位置に秘匿情報を埋め込むデータ秘匿化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、非特許文献１は、秘匿化したい画像Ｂを限定階調化し、埋め込む先の画像ＡのＬＳＢ（Least Significant Bit）側に、限定階調化された画像Ｂを埋め込む方法を開示する。この場合、画像Ｂが埋め込まれた画像Ａ’は、元の画像ＡとＭＳＢ（Most Significant Bit）側で共通するため、ほとんど同一の出力画像として出力される。
【非特許文献１】R.Z.Wang, C.F.Lin, and J.C.Lin, "Image hiding by optimal LSB substitution and genetic algorithm," Pattern Recognition, 34(2001), pp.671-693, 2001.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上述した背景からなされたものであり、画像データの既定ビット位置に情報を秘匿化するデータ秘匿化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
［データ秘匿化装置］
上記目的を達成するために、本発明にかかるデータ秘匿化装置は、秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置であって、画像データに秘匿データを埋め込む埋め込み手段と、前記埋め込み手段により秘匿データが埋め込まれた画像データと、既定のキー画像とを比較して、キー画像に対する参照を指定する参照情報を生成する参照情報生成手段と、前記参照情報手段により生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データの一部として生成する符号生成手段とを有する。
【０００５】
好適には、前記埋め込み手段は、画像データの既定のビット位置を秘匿データで置換することにより、秘匿データをこの画像データに埋め込み、前記参照情報生成手段は、前記ビット位置が不均一な値で構成されたキー画像と、秘匿データが埋め込まれた画像データとを比較して、このキー画像に対する参照情報を生成する。
【０００６】
好適には、前記参照情報生成手段は、秘匿データが埋め込まれた画像データに含まれる注目画素の階調データと、注目画素に対応するキー画像上の画素の階調データとを比較して、これらの階調データの差分値を前記参照情報として生成し、前記符号生成手段は、生成された差分値の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データとして生成する。
【０００７】
好適には、パスワードに基づいて、不均一な値で構成されたデータ列を生成し、生成されたデータ列を前記ビット位置に配置して前記キー画像を生成するキー画像生成手段をさらに有し、前記参照情報生成手段は、前記キー画像生成手段により生成されたキー画像を用いて、このキー画像に対する参照情報を生成する。
【０００８】
好適には、秘匿データが埋め込まれる画像データは、前記キー画像であり、前記埋め込み手段は、前記キー画像に秘匿データを埋め込み、前記参照情報生成手段は、秘匿データが埋め込まれたキー画像と、秘匿データが埋め込まれていないキー画像とを比較して、秘匿データが埋め込まれていないキー画像に対する参照情報を生成し、前記符号生成手段は、生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれたキー画像の符号データの一部として生成する。
【０００９】
また、本発明にかかるデータ秘匿化装置は、秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置であって、既定の画像データと、秘匿データとに基づいて、符号化対象データを生成する対象データ生成手段と、前記対象データ生成手段により生成された符号化対象データと、前記画像データとを比較して、この画像データに対する参照を指定する参照情報を生成する参照情報生成手段と、前記参照情報手段により生成された参照情報の符号データを、前記符号化対象データの符号データの一部として生成する符号生成手段とを有する。
【００１０】
［秘匿データ抽出装置］
また、本発明にかかる秘匿データ抽出装置は、符号データから秘匿データを抽出する秘匿データ抽出装置であって、入力された符号データに基づいて、キー画像に含まれる画像データを抽出する参照データ抽出手段と、前記参照データ抽出手段により抽出された画像データを用いて、復号画像を生成する復号画像生成手段と、前記復号画像生成手段により生成された復号画像の既定ビット位置から、秘匿データを抽出するビット抽出手段とを有する。
【００１１】
［データ秘匿化方法］
また、本発明にかかるデータ秘匿化方法は、秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化方法であって、画像データに秘匿データを埋め込み、秘匿データが埋め込まれた画像データと、既定のキー画像とを比較して、このキー画像に対する参照を指定する参照情報を生成し、生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データの一部として生成する。
【００１２】
また、本発明にかかるデータ秘匿化方法は、秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化方法であって、既定の画像データと、秘匿データとに基づいて、符号化対象データを生成し、生成された符号化対象データと、前記画像データとを比較して、この画像データに対する参照を指定する参照情報を生成し、生成された参照情報の符号データを、前記符号化対象データの符号データの一部として生成する。
【００１３】
［秘匿データ抽出方法］
また、本発明にかかる秘匿データ抽出方法は、符号データから秘匿データを抽出する秘匿データ抽出方法であって、入力された符号データに基づいて、キー画像に含まれる画像データを抽出し、抽出された画像データを用いて、復号画像を生成し、生成された復号画像の既定ビット位置から、秘匿データを抽出する。
【００１４】
［プログラム］
また、本発明にかかるプログラムは、秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置において、画像データに秘匿データを埋め込むステップと、秘匿データが埋め込まれた画像データと、既定のキー画像とを比較して、このキー画像に対する参照を指定する参照情報を生成するステップと、生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データの一部として生成するステップとを前記データ秘匿化装置に実行させる。
【００１５】
また、本発明にかかるプログラムは、秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置において、既定の画像データと、秘匿データとに基づいて、符号化対象データを生成するステップと、生成された符号化対象データと、前記画像データとを比較して、この画像データに対する参照を指定する参照情報を生成するステップと、生成された参照情報の符号データを、前記符号化対象データの符号データの一部として生成するステップとを前記データ秘匿化装置に実行させる。
【００１６】
また、本発明にかかるプログラムは、符号データから秘匿データを抽出する秘匿データ抽出装置において、入力された符号データに基づいて、キー画像に含まれる画像データを抽出するステップと、抽出された画像データを用いて、復号画像を生成するステップと、生成された復号画像の既定ビット位置から、秘匿データを抽出するステップとを前記秘匿データ抽出装置に実行させる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のデータ秘匿化装置によれば、画像に埋め込まれた秘匿情報の秘密性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［背景と概略］
まず、本発明の理解を助けるために、その背景及び概略を説明する。
図１は、画像データに対する秘匿情報の埋め込みを説明する図である。
図１（Ａ）に例示するように、多値の画像データは、それぞれの画素で階調データ（画素値など）を有する。画素値はビット列で表現されるため、ＬＳＢなどの下位ビットが変化しても、画素値としては微小な変化にとどまる。例えば、８ビットで各画素の画素値が表現されている場合に、最下位ビットが変化しても、各画素では、２５６階調のうち１階調変化するだけである。
このような画像データの特性を利用して、画像データの下位ビットに秘匿情報を埋め込む技術が知られている。なお、以下の説明において、秘匿情報が埋め込まれる画像データを媒体画像といい、秘匿情報（バイナリ、画像等）のビットパターンが平面上に配列されたものを秘匿画像という。
例えば、画像処理装置は、図１（Ａ）に例示する媒体画像７１０（８ビット）の最下位ビットを、秘匿画像７２０のビットパターンで置換することにより、秘匿画像７２０を媒体画像７１０に埋め込むことができる。この場合、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’は、元の媒体画像７１０の最下位ビットが変化したものであり、画像としての見た目はほとんど変わらない。
しかしながら、このように、媒体画像７１０のＬＳＢが単に秘匿画像７２０に置換されただけでは、簡単に、秘匿画像７２０が取り出されてしまう可能性がある。
【００１９】
そこで、本発明にかかる画像処理装置は、媒体画像７１０’を、キー画像を参照する予測符号化処理により符号化する。このキー画像は、秘匿画像７２０が埋め込まれたビット位置で不均一なビットパターンを有する画像データ（換言すると、秘匿情報が埋め込まれたビット位置以外のビット位置では、均一なビットパターンを有する）である。これにより、媒体画像７１０’の下位ビットはスクランブルがかけられ、キー画像なしでは正常に復号化できなくなる。
例えば、画像処理装置は、画素値が０及び１で構成された画素パターンからなるキー画像を参照して、媒体画像７１０’を予測符号化すると、媒体画像７１０’の最下位ビットのみにスクランブルをかけることになる。この場合に、この画素パターンからなるキー画像を参照せずに符号データが復号化されると、この媒体画像７１０”の最下位ビットに相当する秘匿画像７２０は、図１（Ｃ）に例示するように、スクランブルがかけられた状態となる。なお、媒体画像７１０”の符号データは、最下位ビットに制限された参照画像（例えば、画素値が全て０である画像など）を参照して復号化されるため、上位ビットに相当する成分は正常に復号化され、図１（Ｃ）に例示するように、符号化前の媒体画像７１０’と近似する媒体画像７１０”が復号画像として得られる。
一方、この符号データがキー画像を参照して復号化されると、媒体画像７１０’が復号画像として得られ、画像処理装置は、この復号画像（媒体画像７１０’）の既定ビット位置から秘匿画像７２０を抽出できる。
【００２０】
図２は、キー画像を参照する予測符号化処理の概略を説明する図であり、図２（Ａ）は、予測符号化処理において参照される参照位置を例示し、図２（Ｂ）は、予測符号化処理により生成される符号データを模式的に例示する。
画像処理装置は、符号化対象となる媒体画像７１０’（図１（Ｂ））を符号化する場合に、キー画像を参照して予測データを生成し、生成された予測データを用いた予測符号化処理を行う。すなわち、本画像処理装置は、キー画像に対する参照情報を、媒体画像７１０’の少なくとも一部の符号データとして符号化する。より具体的には、図２（Ａ）に例示するように、本画像処理装置は、媒体画像７１０’（秘匿画像７２０が埋め込まれたもの）上の注目画素Ｘの階調データ（画素値）を符号化する場合に、この媒体画像７１０’上に設定された複数の参照画素Ａ〜Ｄと共に、キー画像上に設定された参照画素Ｅを参照し、注目画素Ｘの画素値といずれかの参照画素の画素値とが一致する場合に、一致した参照画素の識別情報（参照情報）を符号化し、注目画素Ｘの画素値と参照画素の画素値とがいずれも一致しない場合に、参照画素Ｅの画素値と注目画素Ｘの画素値との差分値（以下、予測誤差という）を符号化する。
【００２１】
これにより生成される符号データは、図２（Ｂ）に例示するように、各参照画素に対応する符号、及び、予測誤差（注目画素Ｘと参照画素Ｅとの差分値）で構成される。例えば、図中の「符号Ａ」は、注目画素Ｘの画素値と参照画素Ａの画素値とが一致した場合（参照位置Ａの予測が的中した場合）に生成される符号であり、復号時においては、参照画素Ａの画素値の適用を指示するデータとなる。
同様に、符号Ｅは、注目画素Ｘの画素値が参照画素Ｅの画素値と一致した場合に生成される符号であり、復号時においては、キー画像上の参照画素Ｅを参照し、参照画素Ｅの画素値を適用することを指示する。したがって、符号Ｅに対応する画素は、キー画像上の参照画素Ｅを参照できなければ正常に再現できない。
また、図中の「予測誤差」は、注目画素Ｘの画素値と参照画素の画素値とがいずれも一致しない場合に生成される符号であり、復号時においては、参照画素Ｅの画素値と注目画素Ｘの画素値との差分値として用いられる。したがって、予測誤差の符号に対応する画素は、キー画像上の参照画素Ｅを参照できなければ正常に再現できない。
【００２２】
したがって、図２（Ｂ）に例示する符号データは、符号化時に用いたキー画像を参照せずに復号化されると、「符号Ｅ」及び「予測誤差」に対応する画素が正常に再現されず、スクランブルされた復号画像が生成される。ここで、本例のキー画像は０又は１の画素値のみを有するため、「符号Ｅ」として符号化された画素は、もともとの画素値が０又は１である。そのため、符号化時に用いたキー画像を参照できない場合でも、符号化前と復号化後との誤差は高々１である。また、「予測誤差」は、キー画像上の参照画素Ｅの画素値（０又は１）と注目画素Ｘの画素値との差分値であり、たとえ符号化時に用いたキー画像を参照できなくても、最下位ビットに制限された参照画像（例えば、全画素値が０の画像）を参照して復号化されれば、符号化前と復号化後との誤差は高々１である。したがって、「符号Ｅ」及び「予測誤差」に対応する画素は、最下位ビットのみにスクランブルがかけられ、上位ビットに相当する成分は正常に復号化される。
一方、符号化時に用いたキー画像を参照して復号化されると、「符号Ｅ」及び「予測誤差」に対応する画素は、最上位ビットから最下位ビットまで正確にも再現されて、媒体画像７１０’が再現される。
このように、本実施形態における画像処理装置は、ビット位置が制限されたキー画像を参照して、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’を予測符号化することにより、秘匿画像７２０に相当するビットプレーンにスクランブルをかけて、秘匿画像７２０に対するセキュリティレベルを向上させる。
【００２３】
［ハードウェア構成］
次に、画像処理装置２のハードウェア構成を説明する。
図３は、本発明にかかるデータ秘匿化方法及び秘匿データ抽出方法が適応される画像処理装置２のハードウェア構成を、制御装置２０を中心に例示する図である。
図３に例示するように、画像処理装置２は、ＣＰＵ２１２及びメモリ２１４などを含む制御装置２１、通信装置２２、ＨＤＤ・ＣＤ装置などの記録装置２４、並びに、ＬＣＤ表示装置あるいはＣＲＴ表示装置およびキーボード・タッチパネルなどを含むユーザインターフェース装置（ＵＩ装置）２５から構成される。
画像処理装置２は、例えば、本発明にかかる符号化プログラム５（データ秘匿化プログラム）及び復号化プログラム６（秘匿データ抽出プログラム）がプリンタドライバの一部としてインストールされた汎用コンピュータであり、通信装置２２又は記録装置２４などを介して画像データを取得し、取得された画像データを符号化又は復号化してプリンタ装置３に送信する。
【００２４】
［符号化プログラム］
図４は、制御装置２１（図３）により実行され、本発明にかかるデータ秘匿化方法を実現する第１の符号化プログラム５の機能構成を例示する図である。
図４に例示するように、符号化プログラム５は、ビット置換部５００、画像内予測部５１０、キー画像予測部５２０、予測誤差算出部５３０、ラン計数部５４０、選択部５５０、符号生成部５６０及びキー画像生成部５７０を有する。なお、画像内予測部５１０、キー画像予測部５２０、予測誤差算出部５３０、ラン計数部５４０及び選択部５５０の組合せが本発明にかかる参照情報生成手段の一例である。
符号化プログラム５において、画像データは、通信装置２２又は記録装置２４などを介して入力される。入力された画像データは、符号化プログラム５の前段でラスタライズされている。
【００２５】
ビット置換部５００（埋め込み手段）は、画像データに、秘匿化したい秘匿情報を埋め込み、秘匿情報が埋め込まれた画像データを画像内予測部５１０、キー画像予測部５２０及び予測誤差算出部５３０に出力する。具体的には、ビット置換部５００は、既定の画像データ（媒体画像７１０）の既定ビット位置を、秘匿情報のビット列で構成された秘匿画像７２０で置換する。秘匿情報が埋め込まれるビット位置は、下位側のビットであることが望ましい。本例のビット置換部５００は、媒体画像７１０（図１）の最下位ビットのビットプレーンを、秘匿画像７２０で置換して媒体画像７１０’を生成し、生成された媒体画像７１０’を画像内予測部５１０、キー画像予測部５２０及び予測誤差算出部５３０に出力する。なお、本例では、最下位ビットに秘匿情報が埋め込まれるが、これに限定されるものではなく、例えば、複数のビット位置（下位側のビット位置が望ましい）に秘匿情報が埋め込まれてもよい。
【００２６】
画像内予測部５１０は、秘匿情報が埋め込まれた画像データ（すなわち、媒体画像７１０’）において、注目画素とは異なる画素（参照画素）の画素値を参照して、この画素値を予測値とし、この予測値と注目画素の画素値との比較結果をラン計数部５４０に対して出力する。本例の画像内予測部５１０は、複数の参照画素Ａ〜Ｄ（図２）の画素値と、注目画素Ｘ（図２）の画素値とを比較して、画素値が一致した場合（すなわち、予測が的中した場合）に、自己を識別する予測部ＩＤ（後述）をラン計数部５４０に対して出力し、これ以外の場合に、一致しなかった旨をラン計数部５４０に対して出力する。なお、画像内予測部５１０は、１つ以上の参照画素を参照すればよく、例えば、参照位置Ａのみを参照して、画素値の比較結果を出力してもよい。
【００２７】
キー画像予測部５２０は、秘匿情報が埋め込まれた画像データ（すなわち、媒体画像７１０’）とは異なる他の画像（キー画像）の画素値を参照して、このキー画像の画素値を予測値とし、この予測値と注目画素（媒体画像７１０’に含まれる画素）の画素値との比較結果をラン計数部５４０に対して出力する。本例のキー画像予測部５２０は、キー画像に含まれる参照画素Ｅ（図２）の画素値と、注目画素Ｘ（図２）の画素値とを比較して、画素値が一致した場合（すなわち、予測が的中した場合）に、自己を識別する予測部ＩＤ（後述）をラン計数部５４０に対して出力し、これ以外の場合に、一致しなかった旨をラン計数部５４０に対して出力する。
【００２８】
予測誤差算出部５３０は、予め定められた予測方法で注目画素の画素値を予測し、その予測値を注目画素の実際の画素値から減算し、予測誤差値としてラン計数部５４０及び選択部５５０に対して出力する。予測誤差算出部５３０の予測方法は、符号データを復号化する復号化プログラム６（後述）の予測方法と対応していればよい。なお、スクランブル効果を高めるためには、予測誤差算出部５３０は、キー画像上の画素を参照して、この画素の画素値と注目画素の画素値との差分値を予測誤差とすることが望ましい。そこで、本例の予測誤差算出部５３０は、キー画像予測部５２０と同じ参照位置（参照画素Ｅ）の画素値を予測値とし、この予測値と実際の画素値（注目画素Ｘの画素値）との差分値を予測誤差値として算出する。
【００２９】
ラン計数部５４０は、同一の予測部ＩＤが連続する数をカウントし、予測部ＩＤ及びその連続数を選択部５５０に対して出力する。この予測部ＩＤ及びその連続数は、媒体画像７１０’又はキー画像に対する参照情報の一例である。例えば、ラン計数部５４０は、予測誤差値が入力される場合に、内部カウンタでカウントされている予測部ＩＤ及びその連続数を出力し、その後に、入力された予測誤差値をそのまま選択部５５０に対して出力する。
【００３０】
選択部５５０は、ラン計数部５４０から入力された予測部ＩＤ、連続数及び予測誤差値に基づいて、最も長く連続した予測部ＩＤを選択し、この予測部ＩＤ及びその連続数並びに予測誤差値を予測データとして符号生成部５６０に対して出力する。
【００３１】
符号生成部５６０は、選択部５５０から入力された予測部ＩＤ、連続数及び予測誤差値を符号化し、通信装置２２又は記録装置２４などに出力する。また、符号生成部５６０は、部分アクセス制限が行われている場合には、アクセス制限を行うべき画像領域を指定するレイアウト情報を、符号データに添付して出力する。
【００３２】
キー画像生成部５７０は、入力されたパスワードに基づいて、秘匿情報が埋め込まれるビット位置で不均一なビットパターンを有するキー画像を生成し、生成されたキー画像をキー画像予測部５２０及び予測誤差算出部５３０に対して出力する。例えば、キー画像生成部５７０は、入力されたパスワードを引数として乱数を発生させ、発生させた乱数に対応するビットパターンを、秘匿情報が埋め込まれるビットプレーンに配置することにより、キー画像を生成する。発生させる乱数は、必ずしも完全な乱数である必要はなく、例えば、擬似乱数関数で発生させた乱数でもよい。この場合に、擬似乱数関数で発生させた乱数は、完全な乱数よりもデータ量を圧縮できるため、キー画像のデータ量を抑えることができる。
【００３３】
図５は、符号化プログラム５によりなされる符号化処理を説明する図であり、図５（Ａ）は、画像内予測部５１０及びキー画像予測部５２０により参照される画素の位置を例示し、図５（Ｂ）は、それぞれの参照画素に対応付けられた符号を例示し、図５（Ｃ）は、符号生成部５６０により生成される符号データを例示する図である。
図５（Ａ）に例示するように、画像内予測部５１０及びキー画像予測部５２０の参照位置は、注目画素Ｘとの相対位置として設定されている。具体的には、画像内予測部５１０の参照画素Ａは、注目画素Ｘの主走査方向上流に設定され、参照画素Ｂ〜Ｄは、注目画素Ｘの上方（副走査方向上流）の主走査ライン上に設定されている。また、キー画像予測部５２０の参照画素Ｅは、入力画像７１０とは異なる他の画像（キー画像）上に設定されている。
【００３４】
また、図５（Ｂ）に例示するように、それぞれの参照画素Ａ〜Ｅには優先順位が設定されており、複数の参照画素で予測が的中した場合には、ラン計数部５４０（図４）は、設定された優先順位に応じて、予測部ＩＤの連続数を増加させる。スクランブル効果を高める観点から、キー画像予測部５２０により参照される参照画素Ｅの優先順位は、画像内予測部５１０により参照される参照画素Ａ〜Ｄよりも高いことが望ましい。
また、符号生成部５６０は、図５（Ｂ）に例示するように、予測部（参照位置）と符号とを互いに対応付けており、注目画素Ｘと画素値が一致した参照位置に対応する符号を出力する。なお、それぞれの参照位置に対応付けられている符号は、例えば、各参照位置の的中率に応じて設定されたエントロピー符号であり、優先順位に対応する符号長となる。
【００３５】
また、符号生成部５６０は、同一の参照位置で連続して画素値が一致する場合には、ラン計数部５４０によりカウントされたその連続数を符号化する。これにより、符号量が少なくなる。このように、符号化プログラム５は、図５（Ｃ）に例示するように、いずれかの参照位置で画素値が一致した場合には、その参照位置に対応する符号と、この参照位置で画素値が一致する連続数とを符号化し、いずれの参照位置でも画素値が一致しなかった場合には、既定の参照位置（参照画素Ｅ）の画素値と注目画素Ｘの画素値との差分（予測誤差値）を符号化する。
【００３６】
図６は、符号化プログラム５による符号化処理（Ｓ１０）の動作を説明するフローチャートである。
図６に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、符号化プログラム５は、利用者から、秘匿化したい秘匿画像７２０（１ビット）、この秘匿画像７２０を埋め込む媒体画像７１０（８ビット）、及び、この秘匿画像に対するアクセスを制限するためのパスワードの入力を受け付ける。
【００３７】
ステップ１１０（Ｓ１１０）において、ビット置換部５００は、媒体画像７１０の最下位ビットを、秘匿画像７２０で置換して、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’を生成し、生成された媒体画像７１０’を画像内予測部５１０、キー画像予測部５２０及び予測誤差算出部５３０に対して出力する。
【００３８】
ステップ１２０（Ｓ１２０）において、キー画像生成部５７０は、入力されたパスワードを引数として乱数系列を発生させ、発生させた乱数系列を最下位ビット位置に配置してキー画像を生成する。生成されたキー画像の上位ビット（最下位ビット以外のビット位置）は、全て０である。
キー画像生成部５７０は、生成されたキー画像をキー画像予測部５２０及び予測誤差算出部５３０に出力する。
【００３９】
ステップ１３０（Ｓ１３０）において、符号化プログラム５は、キー画像生成部５７０により生成されたキー画像を参照して、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’を符号化する。より具体的には、画像内予測部５１０は、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’上に設定された複数の参照画素Ａ〜Ｄ（図５）の画素値と、この媒体画像７１０’上の注目画素Ｘの画素値とを比較して、画素値が一致した場合に、自己を識別する予測部ＩＤをラン計数部５４０に対して出力し、これ以外の場合に、一致しなかった旨をラン計数部５４０に対して出力する。また、キー画像予測部５２０は、キー画像に含まれる参照画素Ｅ（図５）の画素値と、媒体画像７１０’上の注目画素Ｘの画素値とを比較して、画素値が一致した場合に、自己を識別する予測部ＩＤ（後述）をラン計数部５４０に対して出力し、これ以外の場合に、一致しなかった旨をラン計数部５４０に対して出力する。ラン計数部５４０は、画像内予測部５１０又はキー画像予測部５２０から入力される予測部ＩＤの連続数をカウントし、予測部ＩＤ及びその連続数を参照情報として選択部５５０に対して出力する。
また、予測誤差算出部５３０は、キー画像上の参照画素Ｅの画素値を予測値とし、この予測値と媒体画像７１０’上の注目画素Ｘの画素値との差分値を予測誤差値として算出し、算出された予測誤差値を参照情報として選択部５５０に対して出力する。
【００４０】
選択部５５０は、ラン計数部５４０から入力された予測部ＩＤ及び連続数、あるいは、予測誤差算出部５３０から入力された予測誤差値に基づいて、最も長く連続した予測部ＩＤを選択し、この予測部ＩＤ及びその連続数並びに予測誤差値を予測データとして符号生成部５６０に対して出力する。
符号生成部５６０は、選択部５５０から入力された予測部ＩＤ、連続数、又は予測誤差値を符号化する。
【００４１】
このように、符号化プログラム５は、媒体画像７１０に秘匿画像７２０を埋め込んで、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’を、パスワードに対応するキー画像を参照して符号化する。
【００４２】
［復号化プログラム］
図７は、制御装置２１（図３）により実行され、本発明にかかる秘匿データ抽出方法を実現する復号化プログラム６の機能構成を例示する図である。
図８に例示するように、復号化プログラム６は、符号復号部６１０、キー画像生成部６２０、画像内抽出部６３０、誤差処理部６４０、キー画像抽出部６５０、復号画像生成部６６０及びビット抽出部６７０を有する。
復号化プログラム６において、符号復号部６１０は、図５（Ｂ）に例示したものと同様に、符号と予測部ＩＤ（参照位置）とを互いに対応付けるテーブルを有し、入力された符号データに基づいて、参照位置を特定する。また、符号復号部６１０は、入力された符号データに基づいて、予測部ＩＤの連続数、及び、予測誤差などの数値も復号化する。
このように復号化された参照位置、連続数及び予測誤差（すなわち、参照情報）は、画像内抽出部６３０、誤差処理部６４０及びキー画像抽出部６５０に入力される。
【００４３】
キー画像生成部６２０は、符号化側のキー画像生成部５７０と同様の手法により、入力されたパスワードに基づいてキー画像を生成し、生成されたキー画像を誤差処理部６４０及びキー画像抽出部６５０に対して出力する。本例のキー画像生成部６２０は、入力されたパスワードを引数として乱数を発生させ、発生させた乱数を最下位ビットに配置してキー画像を生成する。
なお、本例のキー画像生成部６２０は、パスワードが入力されない場合には、全画素の画素値が０であるキー画像（均一な階調データからなるキー画像）を生成し、誤差処理部６４０及びキー画像抽出部６５０に出力する。
【００４４】
画像内抽出部６３０は、符号復号部６１０から入力された予測部ＩＤが入力画像内の参照位置のいずれかに対応する場合（すなわち、参照画素Ａ〜Ｄに対応する場合）に、対応する参照位置の画素を参照して、その画素の画素値を復号データとして復号画像生成部６６０に出力する。また、画像内抽出部６２０は、この予測部ＩＤと共に連続数が入力された場合には、予測部ＩＤに対応する画素値に対応付けて、この連続数を復号画像生成部６６０に出力する。
【００４５】
誤差処理部６４０は、符号復号部６１０から予測誤差が入力された場合に、入力された予測誤差に対応する画素値を復号データとして復号画像生成部６７０に出力する。本例の誤差処理部６４０は、入力された予測誤差と、キー画像上の画素（参照画素Ｅ）の画素値とを合算して復号データとする。
【００４６】
キー画像抽出部６５０は、符号復号部６１０から入力された予測部ＩＤがキー画像上の参照位置（参照画素Ｅ）に対応する場合に、キー画像の画素を参照して、その画素の画素値を抽出し、抽出された画素値と、入力された連続数とを復号画像生成部６６０に出力する。
【００４７】
復号画像生成部６６０は、画像内抽出部６３０から入力された復号データ、誤差処理部６４０から入力された復号データ、及び、キー画像抽出部６５０から入力された復号データに基づいて、復号画像を生成する。より具体的には、復号画像生成部６６０は、画像内抽出部６３０から復号データ（画素値及び連続数）が入力された場合に、入力された画素値の画素を連続数だけ連続して配置する。また、復号画像生成部６６０は、誤差処理部６４０から復号データ（参照画素Ｅの画素値と予測誤差値との合算値）が入力された場合に、この合算値の画素を配置する。また、復号画像生成部６６０は、キー画像抽出部６５０から復号データ（画素値及び連続数）が入力された場合に、入力された画素値の画素を連続数だけ連続して配置する。このように配置された画素群が復号画像となり、ビット抽出部６７０に入力される。
【００４８】
ビット抽出部６７０は、復号画像生成部６６０から入力された復号画像から、秘匿情報を抽出する。より具体的には、ビット抽出部６７０は、復号画像の既定ビット位置を秘匿画像として抽出する。本例のビット抽出部６７０は、復号画像の最下位ビットを秘匿画像として抽出する。
【００４９】
図８は、復号化プログラム６による復号化処理（Ｓ２０）の動作を説明するフローチャートである。
図８に示すように、ステップ２００（Ｓ２００）において、復号化プログラム６は、利用者から、復号化対象となる符号データを取得する。
【００５０】
ステップ２１０（Ｓ２１０）において、キー画像生成部６２０は、利用者に対して、パスワードの入力を要求する。復号化プログラム６は、パスワードが入力された場合に、Ｓ２２０の処理に移行し、パスワードが入力されなかった場合に、Ｓ２３０の処理に移行する。
【００５１】
ステップ２２０（Ｓ２２０）において、キー画像生成部６２０は、入力されたパスワードを引数として乱数系列を発生させ、発生させた乱数系列を最下位ビットに配置したキー画像を生成し、生成されたキー画像を誤差処理部６４０及びキー画像抽出部６５０に出力する。すなわち、キー画像生成部６２０は、正当なパスワード（符号化時に入力されたパスワード）が入力された場合、符号化時に参照した画像と同じキー画像を生成し、これ以外の場合に、符号化時に参照した画像とは異なるキー画像を生成する。
【００５２】
ステップ２３０（Ｓ２３０）において、キー画像生成部６２０は、全画素の画素値が０であるキー画像を生成し、生成されたキー画像を誤差処理部６４０及びキー画像抽出部６５０に対して出力する。すなわち、キー画像生成部６２０は、符号化時に参照した画像とは異なるキー画像を生成する。
【００５３】
ステップ２４０（Ｓ２４０）において、符号復号部６１０は、入力された符号データに含まれる符号を順に参照情報に復号化し、復号化された参照情報（予測部ＩＤ、連続数、又は予測誤差値）を画像内抽出部６３０、誤差処理部６４０及びキー画像抽出部６５０に対して出力する。
画像内抽出部６３０、誤差処理部６４０又はキー画像抽出部６５０は、符号復号部６１０から入力された参照情報（予測部ＩＤ、連続数、又は予測誤差値）に応じて画素値を算出し、算出された画素値を復号画像生成部６６０に出力する。
具体的には、画像内抽出部６３０は、符号復号部６１０から入力された予測部ＩＤが参照画素Ａ〜Ｄのいずれかに対応する場合に、対応する参照位置の画素を参照して、その画素の画素値を抽出し、抽出された画素値と、入力された連続数とを復号データとして復号画像生成部６６０に出力する。また、誤差処理部６４０は、符号復号部６１０から予測誤差値が入力された場合に、入力された予測誤差値と、キー画像生成部６２０から入力されたキー画像上の参照画素Ｅの画素値とを合算して復号データとし、復号画像生成部６６０に出力する。また、キー画像抽出部６５０は、符号復号部６１０から入力された予測部ＩＤが参照画素Ｅに対応する場合に、キー画像生成部６２０から入力されたキー画像上の参照画素Ｅを参照して、この画素の画素値を抽出し、抽出された画素値と、入力された連続数とを復号画像生成部６６０に出力する。
復号画像生成部６６０は、画像内抽出部６３０から復号データ（画素値及び連続数）が入力された場合に、入力された画素値の画素を連続数だけ連続して配置し、誤差処理部６４０から復号データ（参照画素Ｅの画素値と予測誤差値との合算値）が入力された場合に、この合算値の画素を配置し、キー画像抽出部６５０から復号データ（画素値及び連続数）が入力された場合に、入力された画素値の画素を連続数だけ連続して配置する。このように配置された画素群が復号画像となる。
【００５４】
ステップ２５０（Ｓ２５０）において、ビット抽出部６７０は、復号画像生成部６６０から入力された復号画像の最下位ビットを、秘匿画像として抽出する。
このように、復号化プログラム６は、入力されたパスワードに基づいてキー画像を生成し、生成されたキー画像を符号データに応じて参照することにより復号画像を再生し、再生された復号画像から秘匿画像を抽出する。したがって、不適切なパスワードが入力された場合（すなわち、符号化時に入力されたパスワード以外のパスワードが入力された場合）、又は、パスワードが入力されなかった場合に、符号化時に用いられたキー画像とは異なるキー画像がキー画像生成部６２０により生成されることとなり、媒体画像７１０’の最下位ビットは、スクランブルをかけられた状態で復号化される。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態における画像処理装置２は、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’を、キー画像を参照して符号化することにより、媒体画像７１０’に埋め込まれた秘匿画像７２０にスクランブルをかけて秘匿画像７２０に対するアクセスを制限することができる。特に、本例の画像処理装置２は、秘匿画像７２０が埋め込まれるビット位置のみが不均一となるキー画像を適用して媒体画像７１０’を符号化することにより、キー画像なしで復号化した場合に、秘匿画像７２０に対するスクランブルを維持したままで、符号化前の媒体画像７１０’と酷似する媒体画像７１０”を生成できる。
また、本画像処理装置２は、秘匿画像７２０に対するスクランブル処理と、この秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’に対する符号化処理とを同一の処理で実現することができる。
【００５６】
［変形例１］
次に、上記第１の実施形態の変形例を説明する。
上記実施形態におけるキー画像は、秘匿情報が埋め込まれるビット位置を擬似乱数で構成されていたが、これに限定されるものではなく、秘匿情報が埋め込まれるビット位置で不均一なビットパターンを有する画像であればよい。例えば、キー画像７３０は、媒体画像７１０と同一の画像であってもよい。
【００５７】
図９は、媒体画像７１０と同じキー画像７３０が適用されるデータ秘匿化処理を説明する図である。
図９に例示するように、符号化プログラム５は、媒体画像７１０と同じキー画像７３０を参照して、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’を符号化すると、秘匿画像７２０のビットが０である領域では、参照画素Ｅ（図５）における予測が的中し、予測誤差が符号化される領域では、予測誤差が小さくなる。また、媒体画像７１０が写真画像などである場合には、互いに近接する画素は近似する画素値を有する可能性が高いため、参照画素Ａ〜Ｄにおける予測が的中する可能性もある。したがって、媒体画像７１０と同じキー画像７３０を参照して媒体画像７１０’を符号化すると、圧縮率が高くなる。
【００５８】
なお、媒体画像７１０と同じキー画像７３０を参照して符号化した場合には、符号データは、キー画像７３０に対する参照を指示する符号（参照画素Ｅに対応する符号Ｅ）の割合が高くなると共に、予測誤差の値がキー画像７３０の画素値に大きく依存するようになる。そのため、符号化時に参照されたキー画像７３０とは異なる画像を参照して、符号データが復号化されると、スクランブルがかけられた媒体画像７１０”が復号画像として生成される。この媒体画像７１０”は、秘匿情報が埋め込まれたビット位置でもスクランブルをかけられているため、この媒体画像７１０”から抽出される秘匿画像７２０も、スクランブルがかけられた状態となる。
一方、符号化時に参照されたキー画像７３０を参照して、符号データが復号化されると、元の媒体画像７１０’が復号画像として正確に再現され、この媒体画像７１０’から抽出される秘匿画像７２０も、閲覧可能な状態で再現される。
【００５９】
図１０は、本変形例における第２の符号化プログラム５２の機能構成を例示する図である。なお、本図における各構成のうち、図４に示された構成と実質的に同一のものには同一の符号が付されている。
図１０に例示するように、第２の符号化プログラム５２は、第１の符号化プログラム５のビット置換部５００を対象画像５０５に置換し、キー画像生成部５７０を削除した構成をとる。
符号化プログラム５２において、対象画像生成部５０５は、秘匿化すべき秘匿情報と、既定の画像データとに基づいて、符号化対象データを生成する。本例の対象画像生成部５０５は、キー画像７３０と同一の媒体画像７１０（図９）に、秘匿画像７２０を埋め込んで、秘匿画像７２０が埋め込まれた媒体画像７１０’を生成する。
【００６０】
本変形例において、キー画像予測部５２０は、媒体画像７１０と同一のキー画像７３０を参照して、対象画像生成部５０５により生成された符号化対象データ（媒体画像７１０’）を符号化する。
また、予測誤差算出部５３０は、媒体画像７１０と同一のキー画像７３０を参照して、このキー画像７３０上の画素値と、対象画像生成部５０５により生成された媒体画像７１０’上の画素値との差分を予測誤差として算出する。
【００６１】
この媒体画像７１０’は、キー画像７３０の最下位ビットを秘匿画像７２０で置換したものであり、キー画像７３０と近似している。そのため、キー画像７３０を参照する予測の的中確率は高くなり、たとえ予測が的中しなくても予測誤差が小さくなる。したがって、参照画素Ｅに対応する符号Ｅ（図５）の符号長、及び、頻出する予測誤差（＋１、−１）に対する符号長を短くすることにより、媒体画像７１０’の符号量が小さくなる。
【００６２】
このように、本変形例における画像処理装置２は、秘匿情報を埋め込む媒体画像７１０をキー画像として参照し、秘匿情報が埋め込まれた媒体画像７１０’を符号化することにより、圧縮率を高めることができる。
【００６３】
［その他の変形例］
また、上記対象画像生成部５０５は、秘匿情報のビットパターンと、キー画像を構成する各画素のビット列とを比較して、符号化対象データ（媒体画像７１０’）を生成してもよい。具体的には、対象画像生成部５０５は、秘匿情報のビットパターンと、キー画像の画素値を示すビット列のうち、秘匿情報を埋め込むビット位置の値とを比較し、これらの組合せに基づいて、このビット位置の値を決定する。
【００６４】
また、媒体画像７１０が均一な画素値を有する画像である場合には、参照画素Ａ〜Ｄによる予測が的中してこの参照画素に対応する符号が生成される可能性がある。この場合に、キー画像を参照しなくても媒体画像７１０’が正確に復号化されるため、秘匿画像が容易に抽出されるおそれがある。
そこで、符号化プログラム５は、媒体画像７１０が均一な画素値からなる領域を有する場合に、少なくとも、画素値が均一な領域では、注目画素Ｘの画素値とキー画像上の参照画素Ｅの画素値との差分値（すなわち、予測誤差）を符号化することが望ましい。具体的には、選択部５５０（図４）は、媒体画像７１０の画素値が均一な領域において、予測誤差算出部５３０により算出された予測誤差（注目画素Ｘの画素値とキー画像上の参照画素Ｅの画素値との差分値）を選択し、符号生成部５６０に出力する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】画像データに対する秘匿情報の埋め込みを説明する図である。
【図２】キー画像を参照する予測符号化処理の概略を説明する図であり、（Ａ）は、予測符号化処理において参照される参照位置を例示し、（Ｂ）は、予測符号化処理により生成される符号データを模式的に例示する。
【図３】本発明にかかるデータ秘匿化方法及び秘匿データ抽出方法が適応される画像処理装置２のハードウェア構成を、制御装置２０を中心に例示する図である。
【図４】制御装置２１（図３）により実行され、本発明にかかるデータ秘匿化方法を実現する第１の符号化プログラム５の機能構成を例示する図である。
【図５】符号化プログラム５によりなされる符号化処理を説明する図であり、（Ａ）は、画像内予測部５１０及びキー画像予測部５２０により参照される画素の位置を例示し、（Ｂ）は、それぞれの参照画素に対応付けられた符号を例示し、（Ｃ）は、符号生成部５６０により生成される符号データを例示する図である。
【図６】符号化プログラム５による符号化処理（Ｓ１０）の動作を説明するフローチャートである。
【図７】制御装置２１（図３）により実行され、本発明にかかる秘匿データ抽出方法を実現する復号化プログラム６の機能構成を例示する図である。
【図８】復号化プログラム６による復号化処理（Ｓ２０）の動作を説明するフローチャートである。
【図９】媒体画像７１０と同じキー画像７３０が適用されるデータ秘匿化処理を説明する図である。
【図１０】第２の符号化プログラム５２の機能構成を例示する図である。
【符号の説明】
【００６６】
２・・・画像処理装置
５，５２・・・符号化プログラム
５００・・・ビット置換部
５０５・・・対象画像生成部
５１０・・・画像内予測部
５２０・・・キー画像予測部
５３０・・・予測誤差算出部
５４０・・・ラン計数部
５５０・・・選択部
５６０・・・符号生成部
５７０・・・キー画像生成部
６・・・復号化プログラム
６１０・・・符号復号部
６２０・・・キー画像生成部
６３０・・・画像内抽出部
６４０・・・誤差処理部
６５０・・・キー画像抽出部
６６０・・・復号画像生成部
６７０・・・ビット抽出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置であって、
画像データに秘匿データを埋め込む埋め込み手段と、
前記埋め込み手段により秘匿データが埋め込まれた画像データと、既定のキー画像とを比較して、キー画像に対する参照を指定する参照情報を生成する参照情報生成手段と、
前記参照情報手段により生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データの一部として生成する符号生成手段と
を有するデータ秘匿化装置。
【請求項２】
前記埋め込み手段は、画像データの既定のビット位置を秘匿データで置換することにより、秘匿データをこの画像データに埋め込み、
前記参照情報生成手段は、前記ビット位置が不均一な値で構成されたキー画像と、秘匿データが埋め込まれた画像データとを比較して、このキー画像に対する参照情報を生成する
請求項１に記載のデータ秘匿化装置。
【請求項３】
前記参照情報生成手段は、秘匿データが埋め込まれた画像データに含まれる注目画素の階調データと、注目画素に対応するキー画像上の画素の階調データとを比較して、これらの階調データの差分値を前記参照情報として生成し、
前記符号生成手段は、生成された差分値の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データとして生成する
請求項１又は２に記載のデータ秘匿化装置。
【請求項４】
パスワードに基づいて、不均一な値で構成されたデータ列を生成し、生成されたデータ列を前記ビット位置に配置して前記キー画像を生成するキー画像生成手段
をさらに有し、
前記参照情報生成手段は、前記キー画像生成手段により生成されたキー画像を用いて、このキー画像に対する参照情報を生成する
請求項２に記載のデータ秘匿化装置。
【請求項５】
秘匿データが埋め込まれる画像データは、前記キー画像であり、
前記埋め込み手段は、前記キー画像に秘匿データを埋め込み、
前記参照情報生成手段は、秘匿データが埋め込まれたキー画像と、秘匿データが埋め込まれていないキー画像とを比較して、秘匿データが埋め込まれていないキー画像に対する参照情報を生成し、
前記符号生成手段は、生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれたキー画像の符号データの一部として生成する
請求項１に記載のデータ秘匿化装置。
【請求項６】
秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置であって、
既定の画像データと、秘匿データとに基づいて、符号化対象データを生成する対象データ生成手段と、
前記対象データ生成手段により生成された符号化対象データと、前記画像データとを比較して、この画像データに対する参照を指定する参照情報を生成する参照情報生成手段と、
前記参照情報手段により生成された参照情報の符号データを、前記符号化対象データの符号データの一部として生成する符号生成手段と
を有するデータ秘匿化装置。
【請求項７】
符号データから秘匿データを抽出する秘匿データ抽出装置であって、
入力された符号データに基づいて、キー画像に含まれる画像データを抽出する参照データ抽出手段と、
前記参照データ抽出手段により抽出された画像データを用いて、復号画像を生成する復号画像生成手段と、
前記復号画像生成手段により生成された復号画像の既定ビット位置から、秘匿データを抽出するビット抽出手段と
を有する秘匿データ抽出装置。
【請求項８】
秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化方法であって、
画像データに秘匿データを埋め込み、
秘匿データが埋め込まれた画像データと、既定のキー画像とを比較して、このキー画像に対する参照を指定する参照情報を生成し、
生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データの一部として生成する
データ秘匿化方法。
【請求項９】
秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化方法であって、
既定の画像データと、秘匿データとに基づいて、符号化対象データを生成し、
生成された符号化対象データと、前記画像データとを比較して、この画像データに対する参照を指定する参照情報を生成し、
生成された参照情報の符号データを、前記符号化対象データの符号データの一部として生成する
データ秘匿化方法。
【請求項１０】
符号データから秘匿データを抽出する秘匿データ抽出方法であって、
入力された符号データに基づいて、キー画像に含まれる画像データを抽出し、
抽出された画像データを用いて、復号画像を生成し、
生成された復号画像の既定ビット位置から、秘匿データを抽出する
秘匿データ抽出方法。
【請求項１１】
秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置において、
画像データに秘匿データを埋め込むステップと、
秘匿データが埋め込まれた画像データと、既定のキー画像とを比較して、このキー画像に対する参照を指定する参照情報を生成するステップと、
生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データの一部として生成するステップと
を前記データ秘匿化装置に実行させるプログラム。
【請求項１２】
秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置において、
既定の画像データと、秘匿データとに基づいて、符号化対象データを生成するステップと、
生成された符号化対象データと、前記画像データとを比較して、この画像データに対する参照を指定する参照情報を生成するステップと、
生成された参照情報の符号データを、前記符号化対象データの符号データの一部として生成するステップと
を前記データ秘匿化装置に実行させるプログラム。
【請求項１３】
符号データから秘匿データを抽出する秘匿データ抽出装置において、
入力された符号データに基づいて、キー画像に含まれる画像データを抽出するステップと、
抽出された画像データを用いて、復号画像を生成するステップと、
生成された復号画像の既定ビット位置から、秘匿データを抽出するステップと
を前記秘匿データ抽出装置に実行させるプログラム。
【請求項１】
秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置であって、
画像データに秘匿データを埋め込む埋め込み手段と、
前記埋め込み手段により秘匿データが埋め込まれた画像データと、既定のキー画像とを比較して、キー画像に対する参照を指定する参照情報を生成する参照情報生成手段と、
前記参照情報手段により生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データの一部として生成する符号生成手段と
を有するデータ秘匿化装置。
【請求項２】
前記埋め込み手段は、画像データの既定のビット位置を秘匿データで置換することにより、秘匿データをこの画像データに埋め込み、
前記参照情報生成手段は、前記ビット位置が不均一な値で構成されたキー画像と、秘匿データが埋め込まれた画像データとを比較して、このキー画像に対する参照情報を生成する
請求項１に記載のデータ秘匿化装置。
【請求項３】
前記参照情報生成手段は、秘匿データが埋め込まれた画像データに含まれる注目画素の階調データと、注目画素に対応するキー画像上の画素の階調データとを比較して、これらの階調データの差分値を前記参照情報として生成し、
前記符号生成手段は、生成された差分値の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データとして生成する
請求項１又は２に記載のデータ秘匿化装置。
【請求項４】
パスワードに基づいて、不均一な値で構成されたデータ列を生成し、生成されたデータ列を前記ビット位置に配置して前記キー画像を生成するキー画像生成手段
をさらに有し、
前記参照情報生成手段は、前記キー画像生成手段により生成されたキー画像を用いて、このキー画像に対する参照情報を生成する
請求項２に記載のデータ秘匿化装置。
【請求項５】
秘匿データが埋め込まれる画像データは、前記キー画像であり、
前記埋め込み手段は、前記キー画像に秘匿データを埋め込み、
前記参照情報生成手段は、秘匿データが埋め込まれたキー画像と、秘匿データが埋め込まれていないキー画像とを比較して、秘匿データが埋め込まれていないキー画像に対する参照情報を生成し、
前記符号生成手段は、生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれたキー画像の符号データの一部として生成する
請求項１に記載のデータ秘匿化装置。
【請求項６】
秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置であって、
既定の画像データと、秘匿データとに基づいて、符号化対象データを生成する対象データ生成手段と、
前記対象データ生成手段により生成された符号化対象データと、前記画像データとを比較して、この画像データに対する参照を指定する参照情報を生成する参照情報生成手段と、
前記参照情報手段により生成された参照情報の符号データを、前記符号化対象データの符号データの一部として生成する符号生成手段と
を有するデータ秘匿化装置。
【請求項７】
符号データから秘匿データを抽出する秘匿データ抽出装置であって、
入力された符号データに基づいて、キー画像に含まれる画像データを抽出する参照データ抽出手段と、
前記参照データ抽出手段により抽出された画像データを用いて、復号画像を生成する復号画像生成手段と、
前記復号画像生成手段により生成された復号画像の既定ビット位置から、秘匿データを抽出するビット抽出手段と
を有する秘匿データ抽出装置。
【請求項８】
秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化方法であって、
画像データに秘匿データを埋め込み、
秘匿データが埋め込まれた画像データと、既定のキー画像とを比較して、このキー画像に対する参照を指定する参照情報を生成し、
生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データの一部として生成する
データ秘匿化方法。
【請求項９】
秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化方法であって、
既定の画像データと、秘匿データとに基づいて、符号化対象データを生成し、
生成された符号化対象データと、前記画像データとを比較して、この画像データに対する参照を指定する参照情報を生成し、
生成された参照情報の符号データを、前記符号化対象データの符号データの一部として生成する
データ秘匿化方法。
【請求項１０】
符号データから秘匿データを抽出する秘匿データ抽出方法であって、
入力された符号データに基づいて、キー画像に含まれる画像データを抽出し、
抽出された画像データを用いて、復号画像を生成し、
生成された復号画像の既定ビット位置から、秘匿データを抽出する
秘匿データ抽出方法。
【請求項１１】
秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置において、
画像データに秘匿データを埋め込むステップと、
秘匿データが埋め込まれた画像データと、既定のキー画像とを比較して、このキー画像に対する参照を指定する参照情報を生成するステップと、
生成された参照情報の符号データを、秘匿データが埋め込まれた画像データの符号データの一部として生成するステップと
を前記データ秘匿化装置に実行させるプログラム。
【請求項１２】
秘匿データを秘匿化するデータ秘匿化装置において、
既定の画像データと、秘匿データとに基づいて、符号化対象データを生成するステップと、
生成された符号化対象データと、前記画像データとを比較して、この画像データに対する参照を指定する参照情報を生成するステップと、
生成された参照情報の符号データを、前記符号化対象データの符号データの一部として生成するステップと
を前記データ秘匿化装置に実行させるプログラム。
【請求項１３】
符号データから秘匿データを抽出する秘匿データ抽出装置において、
入力された符号データに基づいて、キー画像に含まれる画像データを抽出するステップと、
抽出された画像データを用いて、復号画像を生成するステップと、
生成された復号画像の既定ビット位置から、秘匿データを抽出するステップと
を前記秘匿データ抽出装置に実行させるプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−７４３３８（Ｐ２００６−７４３３８Ａ）
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５４０８５（Ｐ２００４−２５４０８５）
【出願日】平成１６年９月１日（２００４．９．１）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１日（２００４．９．１）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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