画像処理装置、画像処理方法およびそのコンピュータ・プログラム
【課題】電子透かしとして埋め込まれたデータを正確に検出することが可能な画像処理装置を提供すること。
【解決手段】パターンマッチング部５２は、画像読取部５１によって読取られた画像から、埋め込まれたデータおよびデータ取り出し用基準パターンを検出して所定の画素値に置き換える。フィルタ処理部５３は、データに対応する画素値に対して膨張処理を行なう。そして、データ取出部５４は、データ取り出し用基準パターンに対応する画素値を基準として、フィルタ処理部５３によって膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出す。したがって、プリントアウトされた画像に延び縮みや傾きがある場合でも、電子透かしとして埋め込まれたデータを正しく検出することが可能となる。
【解決手段】パターンマッチング部５２は、画像読取部５１によって読取られた画像から、埋め込まれたデータおよびデータ取り出し用基準パターンを検出して所定の画素値に置き換える。フィルタ処理部５３は、データに対応する画素値に対して膨張処理を行なう。そして、データ取出部５４は、データ取り出し用基準パターンに対応する画素値を基準として、フィルタ処理部５３によって膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出す。したがって、プリントアウトされた画像に延び縮みや傾きがある場合でも、電子透かしとして埋め込まれたデータを正しく検出することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリントアウトされる画像データに電子透かしとしてデータを埋め込む技術に関し、特に、プリントアウトされた画像に延び縮みや傾きがある場合でも、電子透かしとして埋め込まれたデータを正しく検出することが可能な画像処理装置、画像処理方法およびそのコンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像データに電子透かしとしてデータを埋め込む技術が開発されている。これに関連する技術として、下記の特許文献１および２に開示された発明がある。
【０００３】
特許文献１に開示された透かし情報埋め込み方法においては、ドットパターンが少なくとも第１、第２、第３のドット（始点ドット、水平基準ドット、変調ドット）を含んで構成されており、第１、第２、第３のドットの相対的な位置関係によって定まる固有値に応じてドットパターンに値を設定する。固有値は、第３のドットを始点として第１のドットを終点とするベクトルと、第３のドットを始点として第２のドットを終点とするベクトルとの内積である。
【特許文献１】特開２００４−１２８８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
画像データに電子透かしとしてデータを埋め込んでプリントアウトし、そのプリントアウトをスキャナなどでスキャンして埋め込んだデータを検出する場合、プリントアウトに伸び縮みや傾きがある場合には、埋め込まれているデータを正しく検出することができないという問題点がある。
【０００５】
また、上述した特許文献２に開示された情報埋め込み方法においては、入力画像に歪みがある場合でも信号の復元を行なうことができるが、透かし情報を埋め込むときに、１つのデータ信号を一定のエリアに繰返し埋めたユニットパターンを作成して埋め込む必要があり、埋め込み量が制限される。埋め込み量を増やすために、一定エリアに繰返すことをせずに埋め込むと、プリントアウトに伸び縮みや傾きがあると検出できなくなる。また、プリントアウトをスキャンして埋め込まれたデータを検出するときに、ユニットパターンを検出して判定する必要があり、処理が複雑となる。また、ハードウェア化を容易に行なうことができない。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、電子透かしとして埋め込まれたデータを正確に検出することが可能な画像処理装置、画像処理方法およびそのコンピュータ・プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある局面に従えば、印刷物に埋め込まれたデータを検出する画像処理装置であって、印刷物から画像を読取る読取手段と、読取手段によって読取られた画像から、埋め込まれたデータおよび基準パターンを検出して所定の画素値に置き換える検出手段と、データに対応する画素値に対して膨張処理を行なうフィルタ手段と、基準パターンに対応する画素値を基準として、フィルタ手段によって膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出す取出手段とを含む。
【０００８】
好ましくは、基準パターンは、印刷物上に等間隔に配置される。
好ましくは、取出手段は、基準パターンに対応する画素値を中心として所定数のデータを取り出す。
【０００９】
好ましくは、フィルタ手段は、基準パターンに対応する画素値に対して縮小処理を行ない、取出手段は、フィルタ手段によって縮小処理された後の基準パターンの画素値を基準として、フィルタ手段によって膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出す。
【００１０】
本発明の別の局面に従えば、印刷物に埋め込まれたデータを検出する画像処理方法であって、印刷物から画像を読取るステップと、読取られた画像から、埋め込まれたデータおよび基準パターンを検出して所定の画素値に置き換えるステップと、データに対応する画素値に対して膨張処理を行なうステップと、基準パターンに対応する画素値を基準として、膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出すステップとを含む。
【００１１】
本発明のさらに別の局面に従えば、コンピュータに、印刷物に埋め込まれたデータを検出させるコンピュータ・プログラムであって、印刷物から画像を読取るステップと、読取られた画像から、埋め込まれたデータおよび基準パターンを検出して所定の画素値に置き換えるステップと、データに対応する画素値に対して膨張処理を行なうステップと、基準パターンに対応する画素値を基準として、膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出すステップとをコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のある局面によれば、取出手段が、フィルタ手段によって膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出すので、プリントアウトされた画像に延び縮みや傾きがある場合でも、電子透かしとして埋め込まれたデータを正しく検出することが可能となる。
【００１３】
また、基準パターンが印刷物上に等間隔に配置されるので、所定の領域ごとにデータの取り出しが行なえる。
【００１４】
また、取出手段が、基準パターンに対応する画素値を中心として所定数のデータを取り出すので、フィルタを構成する画像メモリを少なくすることが可能となる。
【００１５】
また、フィルタ手段が、基準パターンに対応する画素値に対して縮小処理を行なうので、データの取り出し処理を減らすことが可能となる。
【００１６】
また、フィルタ手段が、ｎ−１個のラインバッファと、ｎ個のシフトレジスタと、膨張処理回路とによって構成されるので、小規模のハードウェアでフィルタ手段を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における画像処理装置のシステム構成の一例を示す図である。図１は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと呼ぶ。）を用いて画像処理装置を構成する場合を示しており、マウス１１と、キーボード１２と、モニタ１３と、外部記憶装置１４と、スキャナ１５と、ＰＣ１６とを含む。
【００１８】
ＰＣ１６は、一般的なコンピュータのハードウェアと同様の構成を有しており、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）が画像処理プログラム１７を実行することによって、後述する画像処理装置の機能が実現される。
【００１９】
マウス１１およびキーボード１２は、それぞれ入力デバイスとして用いられ、ユーザが画像処理プログラム１７の起動、画像処理プログラム１７の実行時における各種指示などを行なう際に用いられる。
【００２０】
モニタ１３は、スキャナ１５によって読取られた画像データなどを表示するのに用いられ、ユーザはモニタ１３に表示された内容を参照しながら、画像処理プログラム１７に指示を与えることによって画像処理が進められる。
【００２１】
外部記憶装置１４は、スキャナ１５によって読取られた画像データなどを記憶するのに用いられる。画像処理プログラム１７がこの外部記憶装置１４に記憶され、ＰＣ１６が外部記憶装置１４から内部のＲＡＭ（Random Access Memory）に画像処理プログラム１７をロードして実行するようにしてもよい。
【００２２】
スキャナ１５は、データが埋め込まれた画像データを読取り、読取った画像データをＰＣ１６に出力する。ＰＣ１６は、スキャナ１５から受けた画像データに対して後述する処理を行なうことによって、画像処理が行なわれる。
【００２３】
図２は、図１に示す画像処理装置をより機能的に説明するための図である。ＰＣ１６は、入出力インタフェース２４と、ＣＰＵ／メモリ２５と、記憶装置２６とを含む。また、記憶装置２６は、ＯＳ（Operating System）２７と、画像処理プログラム１７によって実現される画像処理部２８とを含む。画像処理プログラム１７はＯＳ２７上で動作し、画像処理部２８の機能を実現する。
【００２４】
画像処理部２８は、ＯＳ２７および入出力インタフェース２４を介してデータを入出力することによって、キーボード１１、マウス１２、モニタ１３およびスキャナ１５を制御する。画像処理部２８は、キーボード１１またはマウス１２によるユーザ指示２１を受け、スキャナ１５からのスキャン画像２３を受けたり、モニタ１３に画像データ表示２２を行なったりして、後述する画像処理を行なう。
【００２５】
図３は、本発明の第１の実施の形態における画像処理装置のシステム構成の他の一例を示す図である。図３は、ＭＦＰ（Multi Function Peripheral）を用いて画像処理装置を構成する場合を示しており、操作パネル部３１と、スキャナ部３２と、プリンタ部３３と、ＭＦＰ本体３４とを含む。
【００２６】
ＭＦＰ本体３４は、画像処理回路３５などによって構成される。画像処理回路３５は、操作パネル３１からのユーザの指示を受け、スキャナ部３２およびプリンタ部３３を制御しながら後述する画像処理を行なう。
【００２７】
図４は、本発明の第１の実施の形態における画像処理装置の処理の概略を説明するためのフローチャートである。まず、画像データ４１に埋め込む情報４２を埋め込んで、画像データ４１の背景にドットパターンとして埋め込む情報４２をプリントアウトする。
【００２８】
図５は、データを埋め込むときのビットパターンを示す図である。図５（ａ）は、データ“０”のビットパターンを示しており、１６×１６画素のうち図５（ａ）に示す位置に黒のドットを配置することにより、データ“０”を表現する。
【００２９】
また、図５（ｂ）は、データ“１”のビットパターンを示しており、１６×１６画素のうち図５（ｂ）に示す位置に黒のドットを配置することにより、データ“１”を表現する。
【００３０】
また、図５（ｃ）は、データ取り出し用基準パターンのビットパターンを示しており、１６×１６画素のうち図５（ｃ）に示す位置に黒のドットを配置することにより、データ取り出し用基準パターンを表現する。
【００３１】
図６は、埋め込みデータの一例を示す図である。図６に示すように、８０×８０画素の領域に、２４ビット分のデータと、データ取り出し用基準パターンとが配置される。データ取り出し用基準パターンは、２４ビット分のデータの中央に位置する。
【００３２】
図７は、図６に示す埋め込みデータが実際にプリントアウトされるときのドットパターンを示す図である。図７に示すように、８０×８０画素のうち中央の１６×１６画素の領域にデータ取り出し用基準パターンのビットパターンが配置され、それ以外の領域には図６に示す埋め込みデータに対応したデータ“０”またはデータ“１”のビットパターンが配置される。
【００３３】
図８は、画像データの背景にデータを埋め込んで印刷したときのプリントアウトの一例を示す図である。図７に示すビットパターンが紙一面に繰返し配置され、実際にプリントアウトしようとする文字などの画像データと合成されて、プリントアウトされる。このドットパターンを、たとえば６００ｄｐｉで埋め込む場合、このデータセルは一辺が０．０６８ｃｍ（１６／６００インチ）とかなり小さなドットとなる。そのため、ユーザにはプリントアウトの背景にグレーの画像が追加されているように見える。
【００３４】
次に、プリントアウトされた印刷物４３の画像をスキャンして、埋め込まれたデータを検出する（Ｓ１２）。この処理の詳細は後述する。
【００３５】
図９は、図１または図３に示す画像処理装置の機能的構成を示すブロック図である。この画像処理装置は、印刷物４３をスキャンすることにより画像を読取る画像読取部５１と、読取られた画像に対してパターンマッチングを行なうパターンマッチング部５２と、パターンマッチング部５２によって検出されたデータに対してフィルタ処理を行なうフィルタ処理部５３と、フィルタ処理されたデータから埋め込まれたデータを取出すデータ取出部５４とを含む。
【００３６】
図１０は、図４に示すステップＳ１２の詳細な処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、画像読取部５１は、スキャナ１５またはスキャナ部３２によって印刷物４５をスキャンしてスキャン画像を得る。そして、パターンマッチング部５２は、画像読取部５１によって得られた画像をスキャンして１７×１７画素のパターン（以下、入力パターンと呼ぶ。）を抽出し、入力パターンに対してパターンマッチングを行なう（Ｓ２１）。
【００３７】
パターンマッチング処理の一例として、単純類似度を用いてデータを検出する場合について説明するが、埋め込まれたデータを検出できる方法であれば、これに限定されるものではない。
【００３８】
単純類似度とは、標準パターンをｃ＝（ｃ１，ｃ２，...，ｃ２８９）とし、入力パターンをｘ＝（ｘ１，ｘ２，...，ｘ２８９）とすると、次式によって２つのベクトルのなす角度を求め、小さいほど類似していると判断する方法である。なお、“・”はベクトルの内積を示し、“｜｜”はベクトルの大きさを示すものとする。
【００３９】
ｃ・ｘ／（｜ｃ｜×｜ｘ｜） ・・・（１）
パターンマッチング部５２は、式（１）によって計算された角度のｃｏｓを計算し、“１”に近いほど標準パターンと入力パターンとが近似していると判定する。
【００４０】
図１１は、標準パターンを説明するための図である。図１１（ａ）は、データ“０”の標準パターンを示している。また、図１１（ｂ）は、データ“１”の標準パターンを示している。また、図１１（ｃ）は、データ取り出し用基準パターンの標準パターンを示している。
【００４１】
パターンマッチング部５２は、標準パターンとして図１１（ａ）に示すデータ“０”を用いたときのｃｏｓ値が所定のしきい値以上であれば、１７×１７画素の中央の画素の画素値を“０”（以下、この画素をデータ０画素と呼ぶ。）とし、図面では濃いグレーで表わす。
【００４２】
また、パターンマッチング部５２は、標準パターンとして図１１（ｂ）に示すデータ“１”を用いたときのｃｏｓ値が所定のしきい値以上であれば、１７×１７画素の中央の画素の画素値を“１”（以下、この画素をデータ１画素と呼ぶ。）とし、図面では薄いグレーで表わす。
【００４３】
また、パターンマッチング部５２は、標準パターンとして図１１（ｃ）に示すデータ取り出し用基準パターンを用いたときのｃｏｓ値が所定のしきい値以上であれば、１７×１７画素の中央の画素の画素値を“２”（以下、この画素をデータ取り出し用基準画素と呼ぶ。）とし、図面では黒で表わす。
【００４４】
また、パターンマッチング部５２は、標準パターンのいずれを用いてもｃｏｓ値が所定のしきい値未満であれば、１７×１７画素の中央の画素の画素値を“３”とし、図面では白で表わす。
【００４５】
パターンマッチング部５２は、印刷物４３のスキャン画像を１ドットずつ左右方向および上下方向にずらしながら、１７×１７ドットの入力パターンを抽出してパターンマッチングを行なうことにより、画像データを上述の画素値に置き換える。
【００４６】
図１２は、パターンマッチング部５２によって画素値に置き換えられた後の画像データの一例を示す図である。図１２に示すように、画像データに埋め込まれたデータが画素値“０”〜“３”に置き換えられる。
【００４７】
次に、フィルタ処理部５３は、パターンマッチング部５２によって置き換えられた画素値に対して膨張処理を行なう（Ｓ２２）。
【００４８】
図１３は、膨張処理に用いられるフィルタの一例を示す図である。この膨張処理フィルタは、黒とグレーとで示す４９画素の中で、最小の画素値を中央の黒画素に出力する処理を行なう。なお、データ取り出し用基準画素に対しては膨張処理を行なわず、フィルタ処理前のデータをそのまま出力する。
【００４９】
フィルタ処理部５３はこの膨張処理フィルタを用いて、パターンマッチング部５２によって画素値に置き換えられた後の画像データの全画素に対して膨張処理を行なう。すなわち、印刷物４３のスキャン画像に対して膨張処理フィルタを適用する領域を１ドットずつ左右方向および上下方向にずらしながら、全領域に対してフィルタ処理を行なう。
【００５０】
なお、膨張処理フィルタは、図１３に示す７×７のサイズの４９画素のフィルタに限られるものではなく、膨張量によって、たとえば５×５のサイズの２５画素のフィルタなどに変更することも可能である。
【００５１】
図１４は、膨張処理を行なった後の画像データを示す図である。図１４に示すように、データ取り出し用基準画素のみがそのままであり、データ０画素およびデータ１画素がフィルタ処理によって膨張される。
【００５２】
次に、データ取出部５４は、フィルタ処理後の画像データを１ドットずつ左右方向および上下方向にずらしながら、注目画素がデータ取り出し用基準画素であるか否かを判定する（Ｓ２３）。注目画素がデータ取り出し用基準画素であれば（Ｓ２３，Ｙｅｓ）、その注目画素の周辺からデータを取り出す（Ｓ２４）。また、注目画素がデータ取り出し用基準画素でなければ（Ｓ２３，Ｎｏ）、何もせずにステップＳ２６に進む。
【００５３】
図１５は、データ取出部５４がデータを取り出す際に用いるフィルタの一例を示す図である。このフィルタは、中央の画素（白丸）を注目画素とし、注目画素を中心として１６画素ずつ離れた２４画素（黒丸）のデータを抽出するものである。注目画素の座標（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）とすると、データを抽出する各画素の座標が、各黒丸の下のカッコ内に記載されている。
【００５４】
データ取出部５４は、画像データに対して図１５に示すフィルタを１ドットずつ左右方向および上下方向にずらし、注目画素がデータ取り出し用基準画素のときに、黒丸で示す位置にある２４画素のデータを取り出す。
【００５５】
図１６は、図１５に示すフィルタによってデータを取り出すときの処理を説明するための図である。図１６の左上に示すように、フィルタの中央の注目画素がデータ取り出し用基準画素のときに、その周辺の２４画素のデータが取り出される。
【００５６】
また、図１６の左上の丸で示す箇所において、読み取りミスが発生しており、誤って画素値が“３”となっている。このように、一部のデータに読み取りミスがある場合でも、図１５に示すフィルタを用いることによってその箇所のデータが不明であると判定することができる。
【００５７】
また、図１６の右下の丸で示す箇所において、間違ってデータが判定されたことを示している。このように、一部のデータが間違って判定された場合でも、図１５に示すフィルタを用いることによってそのデータを読み飛ばすことができる。
【００５８】
図１７は、フィルタ処理部５３のハードウェア構成の一例を示す図である。このフィルタは、図１３に示す膨張処理フィルタに対応しており、６つのラインバッファ１〜６（６１−１〜６１−６）と、７つのシフトレジスタ群６２−０〜６２−６と、膨張フィルタ処理演算回路６３とを含む。
【００５９】
ラインバッファ１〜６（６１−１〜６１−６）は、それぞれ画像データの１ライン分のデータを保持する。この膨張処理フィルタは、７×７画素のデータに対してフィルタ処理を行なうものであるが、１番上のラインのデータは直接シフトレジスタ群６２−０に入力されるため、そのラインに対応するラインバッファは設けられていない。
【００６０】
シフトレジスタ群６２−０〜６２−６は、それぞれ横方向の７画素分のデータを順次シフトするものであり、図示しないクロックに同期して１画素ずつデータがシフトされる。
【００６１】
膨張フィルタ処理演算回路６３は、シフトレジスタ群６２−０〜６２−６に保持される７×７画素分のデータに対して、図１３を用いて説明した膨張処理を行なう。
【００６２】
このように、画像メモリとして６ライン分のラインバッファを設けるだけで膨張処理が行なえるため、ハードウェア化を容易に行うことが可能となる。また、パターンマッチング部５２のフィルタも同様の構成で実現でき、１７×１７画素のデータを保持するために画像データとして１６ライン分のラインバッファを設けるだけでマターンマッチング処理が行なえるようになる。また、データ取出部５４のフィルタも同様の構成で実現でき、画像データとして６５ライン分のラインバッファを設けるだけでデータ取り出し処理が行なえるようになる。
【００６３】
図１８は、データ取出部５４がデータを取り出す際に用いるフィルタの他の一例を示す図である。図１５は、５×５のデータを抽出するものであったが、図１８は、６×６のデータを抽出するものである。６×６のデータを抽出する場合には、中央の画素が存在しないため、図１８に示すように中央の４つの白丸のいずれか１つにデータ取り出し用基準画素を配置し、それ以外の画素からデータを取り出す。
【００６４】
再び、図１０に示すフローチャートの説明に戻る。最後に、データ取出部５４は、処理すべき次の画素があるか否かを判定する（Ｓ２６）。次の画素があれば（Ｓ２６，Ｙｅｓ）、ステップＳ２３に戻って以降の処理を繰返す。また、次の画素がなければ（Ｓ２６，Ｎｏ）、処理を終了する。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態における画像処理装置によれば、パターンマッチング処理によって画像データを所定の画素値に置き換え、フィルタ処理によって画素値に対して膨張処理を行なった後に埋め込まれたデータを取り出すようにしたので、画像をスキャンするときに紙が少し浮いているなどの理由により、画素の間隔が若干変動する場合であっても、データを正しく検出することが可能となった。
【００６６】
また、画素値を７×７画素に膨張する場合、６ライン分のラインバッファを設けるだけで膨張処理が行なえるようになり、少ない回路規模でハードウェア化を行なうことが可能となった。
【００６７】
また、画素値を膨張してデータを取り出す処理をソフトウェアで実現する場合でも、注目画素がデータ取り出し用基準画素の場合にのみデータ取り出し処理を行なえばよいため、データ取り出しのための位置決めなどが不要となり、埋め込まれたデータの検出を高速に行なうことが可能となった。
【００６８】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態における画像処理装置は、第１の実施の形態における画像処理装置と比較して、フィルタ処理部５３が画素値に対して膨張処理を行なった後、データ取り出し用基準画素に対してのみ縮小処理を行なう点のみが異なる。したがって、重複する構成および機能の詳細な説明は繰返さない。
【００６９】
図１９は、縮小処理フィルタの一例を示す図である。この縮小処理フィルタは、注目画素（中央の黒画素）がデータ取り出し用基準画素であり、その上下左右の４つの画素（グレー画素）のいずれかがデータ取り出し用基準画素でない場合、中央の黒画素にデータなし（画素値“３”）を出力する。
【００７０】
フィルタ処理部５３は、膨張処理を行なった後の画像データに対して縮小処理フィルタを適用する領域を１ドットずつ左右方向および上下方向にずらしながら、全領域に対してフィルタ処理を行なう。
【００７１】
図２０は、縮小処理を行なった後の画像データの一例を示す図である。図１４と比較して、データ取り出し用基準画素のみが元の中央付近に縮小されているのが判る。なお、データ取り出し処理は、第１の実施の形態において説明した処理と同様である。
【００７２】
図２１は、縮小処理を行なった後にデータを取り出すときの処理を説明するための図である。図２１の左上に示すように、縮小処理によってデータ取り出し用基準画素が縮小されているため、その周辺の２４画素のデータが正確に取り出せるようになる。
【００７３】
なお、図２１の左上の丸で示す箇所において、読み取りミスが発生しており、誤って画素値が“３”となっている。また、図２１の右下の丸で示す箇所において、間違ってデータが判定されている。
【００７４】
以上説明したように、本実施の形態における画像処理装置によれば、膨張処理を行なった後に縮小処理を行なってデータ取り出し用基準画素を縮小するようにしたので、データ取り出し処理を減らすことができ、処理を高速に行なうことが可能となった。
【００７５】
また、データ取り出し用基準画素が元の中央付近に縮小されるため、データ取り出し位置が膨張された画素値のほぼ中央となり、データ取り出し精度を向上させることが可能となった。
【００７６】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態における画像処理装置は、第１の実施の形態における画像処理装置と比較して、画像データが傾いてスキャンされた場合の処理である点が異なる。したがって、重複する構成および機能の詳細な説明は繰返さない。
【００７７】
なお、本実施の形態においては、スキャン画像の傾きが既知の方法、たとえば傾き検知用基準マークを利用した方法などによって、予め判っているものとして説明する。
【００７８】
図２２は、スキャン画像が傾いているときに用いられる標準パターンの一例を示す図である。図２２（ａ）は、データ“０”の標準パターンを示している。また、図２２（ｂ）は、データ“１”の標準パターンを示している。また、図２２（ｃ）は、データ取り出し用基準パターンの標準パターンを示している。
【００７９】
図２２に示すように，スキャン画像の傾きにより、標準パターンの画素数が２１×２１となっている。パターンマッチング部５２は、印刷物４５のスキャン画像を１ドットずつ左右方向および上下方向にずらしながら、２１×２１ドットの入力パターンを抽出して、図２１に示す標準パターンとのパターンマッチングを行なうことにより、画像データを上述の画素値に置き換える。
【００８０】
なお、スキャン画像の傾きに応じた複数の標準パターンが予め用意されており、検出されたスキャン画像の傾きに応じて、複数の標準パターンの中から最適なものが選択されて利用される。
【００８１】
図２３は、スキャン画像が傾いている場合において、パターンマッチング部５２によって画素値に置き換えられた後の画像データの一例を示す図である。図２３に示すように、画像データに埋め込まれたデータが全体的に傾いて画素値“０”〜“３”に置き換えられる。
【００８２】
図２４は、スキャン画像が傾いている場合において、膨張処理を行なった後の画像データを示す図である。図２４に示すように、データ０画素およびデータ１画素がフィルタ処理によって全体的に傾いたまま膨張される。なお、本実施の形態における膨張処理フィルタは、図１７に示す膨張処理フィルタと同じである。
【００８３】
図２５は、スキャン画像が傾いている場合において、データを取り出すときの処理を説明するための図である。図２５の左上に示すように、フィルタの中央の注目画素がデータ取り出し用基準画素のときに、その周辺の２４画素のデータが取り出されるが、スキャン画像の傾きに応じて傾いたフィルタが用いられる。
【００８４】
データ取出部５４のフィルタを傾ける場合、データ取り出し用基準画素がフィルタの中央に配置されたときに、データを取り出すようフィルタを構成すれば画像メモリを少なくすることができる。
【００８５】
図２６は、本発明の第３の実施の形態における画像処理装置をハードウェアで構成した場合におけるパイプライン処理を説明するための図である。スキャン画像の傾き角度が最大の場合には、パターンマッチング部５２のフィルタは２５×２５のサイズとなり２４ライン分のラインバッファによって構成されるため、２４ライン分の遅延が発生する。
【００８６】
また、膨張処理フィルタは図１３の例の場合、７×７のサイズとなり６ライン分のラインバッファで構成されるため、６ライン分の遅延が発生する。したがって、データ取出部５４がデータの取り出し処理を開始するまでに３０ライン分の遅延が発生する。最後に、データ取出部５４は９３×９３のフィルタで構成される。このように、各処理をパイプラインで行うことにより、３０ライン分の遅延が発生するのみであり、スキャン画像を全て読み込んでから処理する場合と比較して、処理時間を大幅に短縮することが可能となり、容易にハードウェア化ができる。
【００８７】
以上説明したように、本実施の形態における画像処理装置によれば、スキャン画像の傾きに対応して傾けたフィルタを用いるようにしたので、フィルタ処理を高速に行なうことが可能となった。
【００８８】
また、パターンマッチング部５２、フィルタ処理部５３およびデータ取出部５４をハードウェアで構成した場合には、パイプライン処理が行なえるようになるため、処理速度を大幅に向上させることが可能となった。
【００８９】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像処理装置のシステム構成の一例を示す図である。
【図２】図１に示す画像処理装置をより機能的に説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における画像処理装置のシステム構成の他の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における画像処理装置の処理の概略を説明するためのフローチャートである。
【図５】データを埋め込むときのビットパターンを示す図である。
【図６】埋め込みデータの一例を示す図である。
【図７】図６に示す埋め込みデータが実際にプリントアウトされるときのドットパターンを示す図である。
【図８】画像データの背景にデータを埋め込んで印刷したときのプリントアウトの一例を示す図である。
【図９】図１または図３に示す画像処理装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図１０】図４に示すステップＳ１２の詳細な処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図１１】標準パターンを説明するための図である。
【図１２】パターンマッチング部５２によって画素値に置き換えられた後の画像データの一例を示す図である。
【図１３】膨張処理に用いられるフィルタの一例を示す図である。
【図１４】膨張処理を行なった後の画像データを示す図である。
【図１５】データ取出部５４がデータを取り出す際に用いるフィルタの一例を示す図である。
【図１６】図１５に示すフィルタによってデータを取り出すときの処理を説明するための図である。
【図１７】フィルタ処理部５３のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図１８】データ取出部５４がデータを取り出す際に用いるフィルタの他の一例を示す図である。
【図１９】縮小処理フィルタの一例を示す図である。
【図２０】縮小処理を行なった後の画像データの一例を示す図である。
【図２１】縮小処理を行なった後にデータを取り出すときの処理を説明するための図である。
【図２２】スキャン画像が傾いているときに用いられる標準パターンの一例を示す図である。
【図２３】スキャン画像が傾いている場合において、パターンマッチング部５２によって画素値に置き換えられた後の画像データの一例を示す図である。
【図２４】スキャン画像が傾いている場合において、膨張処理を行なった後の画像データを示す図である。
【図２５】スキャン画像が傾いている場合において、データを取り出すときの処理を説明するための図である。
【図２６】本発明の第３の実施の形態における画像処理装置をハードウェアで構成した場合におけるパイプライン処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９１】
１１ マウス、１２ キーボード、１３ モニタ、１４ 外部記憶装置、１５ スキャナ、１６ ＰＣ、１７ 画像処理プログラム、２１ ユーザ指示、２２ 画像データ表示、２３ スキャン画像、２４ 入出力インタフェース、２５ ＣＰＵ／メモリ、２６ 記憶装置、２７ ＯＳ、２８ 画像処理部、３１ 操作パネル部、３２ スキャナ部、３３ プリンタ部、３４ ＭＦＰ本体、４１ 画像データ、４２ 埋め込むデータ、４３ 印刷物、４４ スキャン画像データ、５１ 画像読取部、５２ パターンマッチング部、５３ フィルタ処理部、５４ データ取出部、６１−１〜６１−６ ラインバッファ、６２−０〜６２−６ シフトレジスタ群、６３ 膨張フィルタ処理演算回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリントアウトされる画像データに電子透かしとしてデータを埋め込む技術に関し、特に、プリントアウトされた画像に延び縮みや傾きがある場合でも、電子透かしとして埋め込まれたデータを正しく検出することが可能な画像処理装置、画像処理方法およびそのコンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像データに電子透かしとしてデータを埋め込む技術が開発されている。これに関連する技術として、下記の特許文献１および２に開示された発明がある。
【０００３】
特許文献１に開示された透かし情報埋め込み方法においては、ドットパターンが少なくとも第１、第２、第３のドット（始点ドット、水平基準ドット、変調ドット）を含んで構成されており、第１、第２、第３のドットの相対的な位置関係によって定まる固有値に応じてドットパターンに値を設定する。固有値は、第３のドットを始点として第１のドットを終点とするベクトルと、第３のドットを始点として第２のドットを終点とするベクトルとの内積である。
【特許文献１】特開２００４−１２８８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
画像データに電子透かしとしてデータを埋め込んでプリントアウトし、そのプリントアウトをスキャナなどでスキャンして埋め込んだデータを検出する場合、プリントアウトに伸び縮みや傾きがある場合には、埋め込まれているデータを正しく検出することができないという問題点がある。
【０００５】
また、上述した特許文献２に開示された情報埋め込み方法においては、入力画像に歪みがある場合でも信号の復元を行なうことができるが、透かし情報を埋め込むときに、１つのデータ信号を一定のエリアに繰返し埋めたユニットパターンを作成して埋め込む必要があり、埋め込み量が制限される。埋め込み量を増やすために、一定エリアに繰返すことをせずに埋め込むと、プリントアウトに伸び縮みや傾きがあると検出できなくなる。また、プリントアウトをスキャンして埋め込まれたデータを検出するときに、ユニットパターンを検出して判定する必要があり、処理が複雑となる。また、ハードウェア化を容易に行なうことができない。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、電子透かしとして埋め込まれたデータを正確に検出することが可能な画像処理装置、画像処理方法およびそのコンピュータ・プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある局面に従えば、印刷物に埋め込まれたデータを検出する画像処理装置であって、印刷物から画像を読取る読取手段と、読取手段によって読取られた画像から、埋め込まれたデータおよび基準パターンを検出して所定の画素値に置き換える検出手段と、データに対応する画素値に対して膨張処理を行なうフィルタ手段と、基準パターンに対応する画素値を基準として、フィルタ手段によって膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出す取出手段とを含む。
【０００８】
好ましくは、基準パターンは、印刷物上に等間隔に配置される。
好ましくは、取出手段は、基準パターンに対応する画素値を中心として所定数のデータを取り出す。
【０００９】
好ましくは、フィルタ手段は、基準パターンに対応する画素値に対して縮小処理を行ない、取出手段は、フィルタ手段によって縮小処理された後の基準パターンの画素値を基準として、フィルタ手段によって膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出す。
【００１０】
本発明の別の局面に従えば、印刷物に埋め込まれたデータを検出する画像処理方法であって、印刷物から画像を読取るステップと、読取られた画像から、埋め込まれたデータおよび基準パターンを検出して所定の画素値に置き換えるステップと、データに対応する画素値に対して膨張処理を行なうステップと、基準パターンに対応する画素値を基準として、膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出すステップとを含む。
【００１１】
本発明のさらに別の局面に従えば、コンピュータに、印刷物に埋め込まれたデータを検出させるコンピュータ・プログラムであって、印刷物から画像を読取るステップと、読取られた画像から、埋め込まれたデータおよび基準パターンを検出して所定の画素値に置き換えるステップと、データに対応する画素値に対して膨張処理を行なうステップと、基準パターンに対応する画素値を基準として、膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出すステップとをコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のある局面によれば、取出手段が、フィルタ手段によって膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出すので、プリントアウトされた画像に延び縮みや傾きがある場合でも、電子透かしとして埋め込まれたデータを正しく検出することが可能となる。
【００１３】
また、基準パターンが印刷物上に等間隔に配置されるので、所定の領域ごとにデータの取り出しが行なえる。
【００１４】
また、取出手段が、基準パターンに対応する画素値を中心として所定数のデータを取り出すので、フィルタを構成する画像メモリを少なくすることが可能となる。
【００１５】
また、フィルタ手段が、基準パターンに対応する画素値に対して縮小処理を行なうので、データの取り出し処理を減らすことが可能となる。
【００１６】
また、フィルタ手段が、ｎ−１個のラインバッファと、ｎ個のシフトレジスタと、膨張処理回路とによって構成されるので、小規模のハードウェアでフィルタ手段を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における画像処理装置のシステム構成の一例を示す図である。図１は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと呼ぶ。）を用いて画像処理装置を構成する場合を示しており、マウス１１と、キーボード１２と、モニタ１３と、外部記憶装置１４と、スキャナ１５と、ＰＣ１６とを含む。
【００１８】
ＰＣ１６は、一般的なコンピュータのハードウェアと同様の構成を有しており、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）が画像処理プログラム１７を実行することによって、後述する画像処理装置の機能が実現される。
【００１９】
マウス１１およびキーボード１２は、それぞれ入力デバイスとして用いられ、ユーザが画像処理プログラム１７の起動、画像処理プログラム１７の実行時における各種指示などを行なう際に用いられる。
【００２０】
モニタ１３は、スキャナ１５によって読取られた画像データなどを表示するのに用いられ、ユーザはモニタ１３に表示された内容を参照しながら、画像処理プログラム１７に指示を与えることによって画像処理が進められる。
【００２１】
外部記憶装置１４は、スキャナ１５によって読取られた画像データなどを記憶するのに用いられる。画像処理プログラム１７がこの外部記憶装置１４に記憶され、ＰＣ１６が外部記憶装置１４から内部のＲＡＭ（Random Access Memory）に画像処理プログラム１７をロードして実行するようにしてもよい。
【００２２】
スキャナ１５は、データが埋め込まれた画像データを読取り、読取った画像データをＰＣ１６に出力する。ＰＣ１６は、スキャナ１５から受けた画像データに対して後述する処理を行なうことによって、画像処理が行なわれる。
【００２３】
図２は、図１に示す画像処理装置をより機能的に説明するための図である。ＰＣ１６は、入出力インタフェース２４と、ＣＰＵ／メモリ２５と、記憶装置２６とを含む。また、記憶装置２６は、ＯＳ（Operating System）２７と、画像処理プログラム１７によって実現される画像処理部２８とを含む。画像処理プログラム１７はＯＳ２７上で動作し、画像処理部２８の機能を実現する。
【００２４】
画像処理部２８は、ＯＳ２７および入出力インタフェース２４を介してデータを入出力することによって、キーボード１１、マウス１２、モニタ１３およびスキャナ１５を制御する。画像処理部２８は、キーボード１１またはマウス１２によるユーザ指示２１を受け、スキャナ１５からのスキャン画像２３を受けたり、モニタ１３に画像データ表示２２を行なったりして、後述する画像処理を行なう。
【００２５】
図３は、本発明の第１の実施の形態における画像処理装置のシステム構成の他の一例を示す図である。図３は、ＭＦＰ（Multi Function Peripheral）を用いて画像処理装置を構成する場合を示しており、操作パネル部３１と、スキャナ部３２と、プリンタ部３３と、ＭＦＰ本体３４とを含む。
【００２６】
ＭＦＰ本体３４は、画像処理回路３５などによって構成される。画像処理回路３５は、操作パネル３１からのユーザの指示を受け、スキャナ部３２およびプリンタ部３３を制御しながら後述する画像処理を行なう。
【００２７】
図４は、本発明の第１の実施の形態における画像処理装置の処理の概略を説明するためのフローチャートである。まず、画像データ４１に埋め込む情報４２を埋め込んで、画像データ４１の背景にドットパターンとして埋め込む情報４２をプリントアウトする。
【００２８】
図５は、データを埋め込むときのビットパターンを示す図である。図５（ａ）は、データ“０”のビットパターンを示しており、１６×１６画素のうち図５（ａ）に示す位置に黒のドットを配置することにより、データ“０”を表現する。
【００２９】
また、図５（ｂ）は、データ“１”のビットパターンを示しており、１６×１６画素のうち図５（ｂ）に示す位置に黒のドットを配置することにより、データ“１”を表現する。
【００３０】
また、図５（ｃ）は、データ取り出し用基準パターンのビットパターンを示しており、１６×１６画素のうち図５（ｃ）に示す位置に黒のドットを配置することにより、データ取り出し用基準パターンを表現する。
【００３１】
図６は、埋め込みデータの一例を示す図である。図６に示すように、８０×８０画素の領域に、２４ビット分のデータと、データ取り出し用基準パターンとが配置される。データ取り出し用基準パターンは、２４ビット分のデータの中央に位置する。
【００３２】
図７は、図６に示す埋め込みデータが実際にプリントアウトされるときのドットパターンを示す図である。図７に示すように、８０×８０画素のうち中央の１６×１６画素の領域にデータ取り出し用基準パターンのビットパターンが配置され、それ以外の領域には図６に示す埋め込みデータに対応したデータ“０”またはデータ“１”のビットパターンが配置される。
【００３３】
図８は、画像データの背景にデータを埋め込んで印刷したときのプリントアウトの一例を示す図である。図７に示すビットパターンが紙一面に繰返し配置され、実際にプリントアウトしようとする文字などの画像データと合成されて、プリントアウトされる。このドットパターンを、たとえば６００ｄｐｉで埋め込む場合、このデータセルは一辺が０．０６８ｃｍ（１６／６００インチ）とかなり小さなドットとなる。そのため、ユーザにはプリントアウトの背景にグレーの画像が追加されているように見える。
【００３４】
次に、プリントアウトされた印刷物４３の画像をスキャンして、埋め込まれたデータを検出する（Ｓ１２）。この処理の詳細は後述する。
【００３５】
図９は、図１または図３に示す画像処理装置の機能的構成を示すブロック図である。この画像処理装置は、印刷物４３をスキャンすることにより画像を読取る画像読取部５１と、読取られた画像に対してパターンマッチングを行なうパターンマッチング部５２と、パターンマッチング部５２によって検出されたデータに対してフィルタ処理を行なうフィルタ処理部５３と、フィルタ処理されたデータから埋め込まれたデータを取出すデータ取出部５４とを含む。
【００３６】
図１０は、図４に示すステップＳ１２の詳細な処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、画像読取部５１は、スキャナ１５またはスキャナ部３２によって印刷物４５をスキャンしてスキャン画像を得る。そして、パターンマッチング部５２は、画像読取部５１によって得られた画像をスキャンして１７×１７画素のパターン（以下、入力パターンと呼ぶ。）を抽出し、入力パターンに対してパターンマッチングを行なう（Ｓ２１）。
【００３７】
パターンマッチング処理の一例として、単純類似度を用いてデータを検出する場合について説明するが、埋め込まれたデータを検出できる方法であれば、これに限定されるものではない。
【００３８】
単純類似度とは、標準パターンをｃ＝（ｃ１，ｃ２，...，ｃ２８９）とし、入力パターンをｘ＝（ｘ１，ｘ２，...，ｘ２８９）とすると、次式によって２つのベクトルのなす角度を求め、小さいほど類似していると判断する方法である。なお、“・”はベクトルの内積を示し、“｜｜”はベクトルの大きさを示すものとする。
【００３９】
ｃ・ｘ／（｜ｃ｜×｜ｘ｜） ・・・（１）
パターンマッチング部５２は、式（１）によって計算された角度のｃｏｓを計算し、“１”に近いほど標準パターンと入力パターンとが近似していると判定する。
【００４０】
図１１は、標準パターンを説明するための図である。図１１（ａ）は、データ“０”の標準パターンを示している。また、図１１（ｂ）は、データ“１”の標準パターンを示している。また、図１１（ｃ）は、データ取り出し用基準パターンの標準パターンを示している。
【００４１】
パターンマッチング部５２は、標準パターンとして図１１（ａ）に示すデータ“０”を用いたときのｃｏｓ値が所定のしきい値以上であれば、１７×１７画素の中央の画素の画素値を“０”（以下、この画素をデータ０画素と呼ぶ。）とし、図面では濃いグレーで表わす。
【００４２】
また、パターンマッチング部５２は、標準パターンとして図１１（ｂ）に示すデータ“１”を用いたときのｃｏｓ値が所定のしきい値以上であれば、１７×１７画素の中央の画素の画素値を“１”（以下、この画素をデータ１画素と呼ぶ。）とし、図面では薄いグレーで表わす。
【００４３】
また、パターンマッチング部５２は、標準パターンとして図１１（ｃ）に示すデータ取り出し用基準パターンを用いたときのｃｏｓ値が所定のしきい値以上であれば、１７×１７画素の中央の画素の画素値を“２”（以下、この画素をデータ取り出し用基準画素と呼ぶ。）とし、図面では黒で表わす。
【００４４】
また、パターンマッチング部５２は、標準パターンのいずれを用いてもｃｏｓ値が所定のしきい値未満であれば、１７×１７画素の中央の画素の画素値を“３”とし、図面では白で表わす。
【００４５】
パターンマッチング部５２は、印刷物４３のスキャン画像を１ドットずつ左右方向および上下方向にずらしながら、１７×１７ドットの入力パターンを抽出してパターンマッチングを行なうことにより、画像データを上述の画素値に置き換える。
【００４６】
図１２は、パターンマッチング部５２によって画素値に置き換えられた後の画像データの一例を示す図である。図１２に示すように、画像データに埋め込まれたデータが画素値“０”〜“３”に置き換えられる。
【００４７】
次に、フィルタ処理部５３は、パターンマッチング部５２によって置き換えられた画素値に対して膨張処理を行なう（Ｓ２２）。
【００４８】
図１３は、膨張処理に用いられるフィルタの一例を示す図である。この膨張処理フィルタは、黒とグレーとで示す４９画素の中で、最小の画素値を中央の黒画素に出力する処理を行なう。なお、データ取り出し用基準画素に対しては膨張処理を行なわず、フィルタ処理前のデータをそのまま出力する。
【００４９】
フィルタ処理部５３はこの膨張処理フィルタを用いて、パターンマッチング部５２によって画素値に置き換えられた後の画像データの全画素に対して膨張処理を行なう。すなわち、印刷物４３のスキャン画像に対して膨張処理フィルタを適用する領域を１ドットずつ左右方向および上下方向にずらしながら、全領域に対してフィルタ処理を行なう。
【００５０】
なお、膨張処理フィルタは、図１３に示す７×７のサイズの４９画素のフィルタに限られるものではなく、膨張量によって、たとえば５×５のサイズの２５画素のフィルタなどに変更することも可能である。
【００５１】
図１４は、膨張処理を行なった後の画像データを示す図である。図１４に示すように、データ取り出し用基準画素のみがそのままであり、データ０画素およびデータ１画素がフィルタ処理によって膨張される。
【００５２】
次に、データ取出部５４は、フィルタ処理後の画像データを１ドットずつ左右方向および上下方向にずらしながら、注目画素がデータ取り出し用基準画素であるか否かを判定する（Ｓ２３）。注目画素がデータ取り出し用基準画素であれば（Ｓ２３，Ｙｅｓ）、その注目画素の周辺からデータを取り出す（Ｓ２４）。また、注目画素がデータ取り出し用基準画素でなければ（Ｓ２３，Ｎｏ）、何もせずにステップＳ２６に進む。
【００５３】
図１５は、データ取出部５４がデータを取り出す際に用いるフィルタの一例を示す図である。このフィルタは、中央の画素（白丸）を注目画素とし、注目画素を中心として１６画素ずつ離れた２４画素（黒丸）のデータを抽出するものである。注目画素の座標（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）とすると、データを抽出する各画素の座標が、各黒丸の下のカッコ内に記載されている。
【００５４】
データ取出部５４は、画像データに対して図１５に示すフィルタを１ドットずつ左右方向および上下方向にずらし、注目画素がデータ取り出し用基準画素のときに、黒丸で示す位置にある２４画素のデータを取り出す。
【００５５】
図１６は、図１５に示すフィルタによってデータを取り出すときの処理を説明するための図である。図１６の左上に示すように、フィルタの中央の注目画素がデータ取り出し用基準画素のときに、その周辺の２４画素のデータが取り出される。
【００５６】
また、図１６の左上の丸で示す箇所において、読み取りミスが発生しており、誤って画素値が“３”となっている。このように、一部のデータに読み取りミスがある場合でも、図１５に示すフィルタを用いることによってその箇所のデータが不明であると判定することができる。
【００５７】
また、図１６の右下の丸で示す箇所において、間違ってデータが判定されたことを示している。このように、一部のデータが間違って判定された場合でも、図１５に示すフィルタを用いることによってそのデータを読み飛ばすことができる。
【００５８】
図１７は、フィルタ処理部５３のハードウェア構成の一例を示す図である。このフィルタは、図１３に示す膨張処理フィルタに対応しており、６つのラインバッファ１〜６（６１−１〜６１−６）と、７つのシフトレジスタ群６２−０〜６２−６と、膨張フィルタ処理演算回路６３とを含む。
【００５９】
ラインバッファ１〜６（６１−１〜６１−６）は、それぞれ画像データの１ライン分のデータを保持する。この膨張処理フィルタは、７×７画素のデータに対してフィルタ処理を行なうものであるが、１番上のラインのデータは直接シフトレジスタ群６２−０に入力されるため、そのラインに対応するラインバッファは設けられていない。
【００６０】
シフトレジスタ群６２−０〜６２−６は、それぞれ横方向の７画素分のデータを順次シフトするものであり、図示しないクロックに同期して１画素ずつデータがシフトされる。
【００６１】
膨張フィルタ処理演算回路６３は、シフトレジスタ群６２−０〜６２−６に保持される７×７画素分のデータに対して、図１３を用いて説明した膨張処理を行なう。
【００６２】
このように、画像メモリとして６ライン分のラインバッファを設けるだけで膨張処理が行なえるため、ハードウェア化を容易に行うことが可能となる。また、パターンマッチング部５２のフィルタも同様の構成で実現でき、１７×１７画素のデータを保持するために画像データとして１６ライン分のラインバッファを設けるだけでマターンマッチング処理が行なえるようになる。また、データ取出部５４のフィルタも同様の構成で実現でき、画像データとして６５ライン分のラインバッファを設けるだけでデータ取り出し処理が行なえるようになる。
【００６３】
図１８は、データ取出部５４がデータを取り出す際に用いるフィルタの他の一例を示す図である。図１５は、５×５のデータを抽出するものであったが、図１８は、６×６のデータを抽出するものである。６×６のデータを抽出する場合には、中央の画素が存在しないため、図１８に示すように中央の４つの白丸のいずれか１つにデータ取り出し用基準画素を配置し、それ以外の画素からデータを取り出す。
【００６４】
再び、図１０に示すフローチャートの説明に戻る。最後に、データ取出部５４は、処理すべき次の画素があるか否かを判定する（Ｓ２６）。次の画素があれば（Ｓ２６，Ｙｅｓ）、ステップＳ２３に戻って以降の処理を繰返す。また、次の画素がなければ（Ｓ２６，Ｎｏ）、処理を終了する。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態における画像処理装置によれば、パターンマッチング処理によって画像データを所定の画素値に置き換え、フィルタ処理によって画素値に対して膨張処理を行なった後に埋め込まれたデータを取り出すようにしたので、画像をスキャンするときに紙が少し浮いているなどの理由により、画素の間隔が若干変動する場合であっても、データを正しく検出することが可能となった。
【００６６】
また、画素値を７×７画素に膨張する場合、６ライン分のラインバッファを設けるだけで膨張処理が行なえるようになり、少ない回路規模でハードウェア化を行なうことが可能となった。
【００６７】
また、画素値を膨張してデータを取り出す処理をソフトウェアで実現する場合でも、注目画素がデータ取り出し用基準画素の場合にのみデータ取り出し処理を行なえばよいため、データ取り出しのための位置決めなどが不要となり、埋め込まれたデータの検出を高速に行なうことが可能となった。
【００６８】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態における画像処理装置は、第１の実施の形態における画像処理装置と比較して、フィルタ処理部５３が画素値に対して膨張処理を行なった後、データ取り出し用基準画素に対してのみ縮小処理を行なう点のみが異なる。したがって、重複する構成および機能の詳細な説明は繰返さない。
【００６９】
図１９は、縮小処理フィルタの一例を示す図である。この縮小処理フィルタは、注目画素（中央の黒画素）がデータ取り出し用基準画素であり、その上下左右の４つの画素（グレー画素）のいずれかがデータ取り出し用基準画素でない場合、中央の黒画素にデータなし（画素値“３”）を出力する。
【００７０】
フィルタ処理部５３は、膨張処理を行なった後の画像データに対して縮小処理フィルタを適用する領域を１ドットずつ左右方向および上下方向にずらしながら、全領域に対してフィルタ処理を行なう。
【００７１】
図２０は、縮小処理を行なった後の画像データの一例を示す図である。図１４と比較して、データ取り出し用基準画素のみが元の中央付近に縮小されているのが判る。なお、データ取り出し処理は、第１の実施の形態において説明した処理と同様である。
【００７２】
図２１は、縮小処理を行なった後にデータを取り出すときの処理を説明するための図である。図２１の左上に示すように、縮小処理によってデータ取り出し用基準画素が縮小されているため、その周辺の２４画素のデータが正確に取り出せるようになる。
【００７３】
なお、図２１の左上の丸で示す箇所において、読み取りミスが発生しており、誤って画素値が“３”となっている。また、図２１の右下の丸で示す箇所において、間違ってデータが判定されている。
【００７４】
以上説明したように、本実施の形態における画像処理装置によれば、膨張処理を行なった後に縮小処理を行なってデータ取り出し用基準画素を縮小するようにしたので、データ取り出し処理を減らすことができ、処理を高速に行なうことが可能となった。
【００７５】
また、データ取り出し用基準画素が元の中央付近に縮小されるため、データ取り出し位置が膨張された画素値のほぼ中央となり、データ取り出し精度を向上させることが可能となった。
【００７６】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態における画像処理装置は、第１の実施の形態における画像処理装置と比較して、画像データが傾いてスキャンされた場合の処理である点が異なる。したがって、重複する構成および機能の詳細な説明は繰返さない。
【００７７】
なお、本実施の形態においては、スキャン画像の傾きが既知の方法、たとえば傾き検知用基準マークを利用した方法などによって、予め判っているものとして説明する。
【００７８】
図２２は、スキャン画像が傾いているときに用いられる標準パターンの一例を示す図である。図２２（ａ）は、データ“０”の標準パターンを示している。また、図２２（ｂ）は、データ“１”の標準パターンを示している。また、図２２（ｃ）は、データ取り出し用基準パターンの標準パターンを示している。
【００７９】
図２２に示すように，スキャン画像の傾きにより、標準パターンの画素数が２１×２１となっている。パターンマッチング部５２は、印刷物４５のスキャン画像を１ドットずつ左右方向および上下方向にずらしながら、２１×２１ドットの入力パターンを抽出して、図２１に示す標準パターンとのパターンマッチングを行なうことにより、画像データを上述の画素値に置き換える。
【００８０】
なお、スキャン画像の傾きに応じた複数の標準パターンが予め用意されており、検出されたスキャン画像の傾きに応じて、複数の標準パターンの中から最適なものが選択されて利用される。
【００８１】
図２３は、スキャン画像が傾いている場合において、パターンマッチング部５２によって画素値に置き換えられた後の画像データの一例を示す図である。図２３に示すように、画像データに埋め込まれたデータが全体的に傾いて画素値“０”〜“３”に置き換えられる。
【００８２】
図２４は、スキャン画像が傾いている場合において、膨張処理を行なった後の画像データを示す図である。図２４に示すように、データ０画素およびデータ１画素がフィルタ処理によって全体的に傾いたまま膨張される。なお、本実施の形態における膨張処理フィルタは、図１７に示す膨張処理フィルタと同じである。
【００８３】
図２５は、スキャン画像が傾いている場合において、データを取り出すときの処理を説明するための図である。図２５の左上に示すように、フィルタの中央の注目画素がデータ取り出し用基準画素のときに、その周辺の２４画素のデータが取り出されるが、スキャン画像の傾きに応じて傾いたフィルタが用いられる。
【００８４】
データ取出部５４のフィルタを傾ける場合、データ取り出し用基準画素がフィルタの中央に配置されたときに、データを取り出すようフィルタを構成すれば画像メモリを少なくすることができる。
【００８５】
図２６は、本発明の第３の実施の形態における画像処理装置をハードウェアで構成した場合におけるパイプライン処理を説明するための図である。スキャン画像の傾き角度が最大の場合には、パターンマッチング部５２のフィルタは２５×２５のサイズとなり２４ライン分のラインバッファによって構成されるため、２４ライン分の遅延が発生する。
【００８６】
また、膨張処理フィルタは図１３の例の場合、７×７のサイズとなり６ライン分のラインバッファで構成されるため、６ライン分の遅延が発生する。したがって、データ取出部５４がデータの取り出し処理を開始するまでに３０ライン分の遅延が発生する。最後に、データ取出部５４は９３×９３のフィルタで構成される。このように、各処理をパイプラインで行うことにより、３０ライン分の遅延が発生するのみであり、スキャン画像を全て読み込んでから処理する場合と比較して、処理時間を大幅に短縮することが可能となり、容易にハードウェア化ができる。
【００８７】
以上説明したように、本実施の形態における画像処理装置によれば、スキャン画像の傾きに対応して傾けたフィルタを用いるようにしたので、フィルタ処理を高速に行なうことが可能となった。
【００８８】
また、パターンマッチング部５２、フィルタ処理部５３およびデータ取出部５４をハードウェアで構成した場合には、パイプライン処理が行なえるようになるため、処理速度を大幅に向上させることが可能となった。
【００８９】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像処理装置のシステム構成の一例を示す図である。
【図２】図１に示す画像処理装置をより機能的に説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における画像処理装置のシステム構成の他の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における画像処理装置の処理の概略を説明するためのフローチャートである。
【図５】データを埋め込むときのビットパターンを示す図である。
【図６】埋め込みデータの一例を示す図である。
【図７】図６に示す埋め込みデータが実際にプリントアウトされるときのドットパターンを示す図である。
【図８】画像データの背景にデータを埋め込んで印刷したときのプリントアウトの一例を示す図である。
【図９】図１または図３に示す画像処理装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図１０】図４に示すステップＳ１２の詳細な処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図１１】標準パターンを説明するための図である。
【図１２】パターンマッチング部５２によって画素値に置き換えられた後の画像データの一例を示す図である。
【図１３】膨張処理に用いられるフィルタの一例を示す図である。
【図１４】膨張処理を行なった後の画像データを示す図である。
【図１５】データ取出部５４がデータを取り出す際に用いるフィルタの一例を示す図である。
【図１６】図１５に示すフィルタによってデータを取り出すときの処理を説明するための図である。
【図１７】フィルタ処理部５３のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図１８】データ取出部５４がデータを取り出す際に用いるフィルタの他の一例を示す図である。
【図１９】縮小処理フィルタの一例を示す図である。
【図２０】縮小処理を行なった後の画像データの一例を示す図である。
【図２１】縮小処理を行なった後にデータを取り出すときの処理を説明するための図である。
【図２２】スキャン画像が傾いているときに用いられる標準パターンの一例を示す図である。
【図２３】スキャン画像が傾いている場合において、パターンマッチング部５２によって画素値に置き換えられた後の画像データの一例を示す図である。
【図２４】スキャン画像が傾いている場合において、膨張処理を行なった後の画像データを示す図である。
【図２５】スキャン画像が傾いている場合において、データを取り出すときの処理を説明するための図である。
【図２６】本発明の第３の実施の形態における画像処理装置をハードウェアで構成した場合におけるパイプライン処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９１】
１１ マウス、１２ キーボード、１３ モニタ、１４ 外部記憶装置、１５ スキャナ、１６ ＰＣ、１７ 画像処理プログラム、２１ ユーザ指示、２２ 画像データ表示、２３ スキャン画像、２４ 入出力インタフェース、２５ ＣＰＵ／メモリ、２６ 記憶装置、２７ ＯＳ、２８ 画像処理部、３１ 操作パネル部、３２ スキャナ部、３３ プリンタ部、３４ ＭＦＰ本体、４１ 画像データ、４２ 埋め込むデータ、４３ 印刷物、４４ スキャン画像データ、５１ 画像読取部、５２ パターンマッチング部、５３ フィルタ処理部、５４ データ取出部、６１−１〜６１−６ ラインバッファ、６２−０〜６２−６ シフトレジスタ群、６３ 膨張フィルタ処理演算回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷物に埋め込まれたデータを検出する画像処理装置であって、
印刷物から画像を読取る読取手段と、
前記読取手段によって読取られた画像から、埋め込まれたデータおよび基準パターンを検出して所定の画素値に置き換える検出手段と、
データに対応する画素値に対して膨張処理を行なうフィルタ手段と、
基準パターンに対応する画素値を基準として、前記フィルタ手段によって膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出す取出手段とを含む、画像処理装置。
【請求項２】
前記基準パターンは、前記印刷物上に等間隔に配置される、請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記取出手段は、前記基準パターンに対応する画素値を中心として所定数のデータを取り出す、請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記フィルタ手段は、基準パターンに対応する画素値に対して縮小処理を行ない、
前記取出手段は、前記フィルタ手段によって縮小処理された後の基準パターンの画素値を基準として、前記フィルタ手段によって膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出す、請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項５】
印刷物に埋め込まれたデータを検出する画像処理方法であって、
印刷物から画像を読取るステップと、
前記読取られた画像から、埋め込まれたデータおよび基準パターンを検出して所定の画素値に置き換えるステップと、
データに対応する画素値に対して膨張処理を行なうステップと、
基準パターンに対応する画素値を基準として、前記膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出すステップとを含む、画像処理方法。
【請求項６】
コンピュータに、印刷物に埋め込まれたデータを検出させるコンピュータ・プログラムであって、
印刷物から画像を読取るステップと、
前記読取られた画像から、埋め込まれたデータおよび基準パターンを検出して所定の画素値に置き換えるステップと、
データに対応する画素値に対して膨張処理を行なうステップと、
基準パターンに対応する画素値を基準として、前記膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出すステップとをコンピュータに実行させる、コンピュータ・プログラム。
【請求項１】
印刷物に埋め込まれたデータを検出する画像処理装置であって、
印刷物から画像を読取る読取手段と、
前記読取手段によって読取られた画像から、埋め込まれたデータおよび基準パターンを検出して所定の画素値に置き換える検出手段と、
データに対応する画素値に対して膨張処理を行なうフィルタ手段と、
基準パターンに対応する画素値を基準として、前記フィルタ手段によって膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出す取出手段とを含む、画像処理装置。
【請求項２】
前記基準パターンは、前記印刷物上に等間隔に配置される、請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記取出手段は、前記基準パターンに対応する画素値を中心として所定数のデータを取り出す、請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記フィルタ手段は、基準パターンに対応する画素値に対して縮小処理を行ない、
前記取出手段は、前記フィルタ手段によって縮小処理された後の基準パターンの画素値を基準として、前記フィルタ手段によって膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出す、請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項５】
印刷物に埋め込まれたデータを検出する画像処理方法であって、
印刷物から画像を読取るステップと、
前記読取られた画像から、埋め込まれたデータおよび基準パターンを検出して所定の画素値に置き換えるステップと、
データに対応する画素値に対して膨張処理を行なうステップと、
基準パターンに対応する画素値を基準として、前記膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出すステップとを含む、画像処理方法。
【請求項６】
コンピュータに、印刷物に埋め込まれたデータを検出させるコンピュータ・プログラムであって、
印刷物から画像を読取るステップと、
前記読取られた画像から、埋め込まれたデータおよび基準パターンを検出して所定の画素値に置き換えるステップと、
データに対応する画素値に対して膨張処理を行なうステップと、
基準パターンに対応する画素値を基準として、前記膨張処理された後のデータの画素値からデータを取り出すステップとをコンピュータに実行させる、コンピュータ・プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図２２】
【図２６】
【図８】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図２２】
【図２６】
【図８】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００８−６１０９９（Ｐ２００８−６１０９９Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３７８５２（Ｐ２００６−２３７８５２）
【出願日】平成１８年９月１日（２００６．９．１）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１日（２００６．９．１）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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