CN1258907C

CN1258907C - 图像处理设备、图像处理方法

Info

Publication number: CN1258907C
Application number: CNB031193633A
Authority: CN
Inventors: 井原富士夫
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: JP4035717B2; GB2392335A; JP2004140764A; US20040036924A1; DE10311715A1; GB2392335B; CN1477852A; GB0305836D0; US7277557B2

Abstract

图形生成部分根据图形大小、嵌入强度以及图形衰减比产生两个图形。在两个图形中的相应像素互相相加时，所有元素变成0。在每个图形中的所有像素互相相加时，相加的像素变成0。每个图形具有两个边缘，这两个边缘具有断续像素值而且以相互不同方向通过每个图形的中心部分。各图形的像素值的绝对值在其中心最大。各图形的像素值的绝对值随着远离其中心逐渐变小。图形选择部分根据附加信息选择两个图形之一。图形重叠部分将附加信息重叠到图像数据上以将它嵌入图像数据。

Description

图像处理设备、图像处理方法

技术领域

本发明涉及用于将信息嵌入通过多层次(multi-gradation)表示的图像内的方法和设备，涉及用于检测嵌入图像内的信息的方法和设备。

背景技术

最近，已经研究/开发出数字水印技术，数字水印技术以这样的格式附加电子信息，即肉眼不能一眼可视地识别此电子信息。此后，已经以各种方式使用数字水印技术。然而，大多数数字水印技术是通过电子媒体使用的，基本上不能通过诸如纸的非电子媒体使用数字水印技术。其原因如下。也就是说，在打印存储在计算机内的图像数据以及此后对打印的图像进行扫描以输入到计算机内时，由于图像数据接受各种图像变换操作，所以存在的问题是，实际上难以在抑制图像质量恶化的同时，在稳定条件下检测图像数据的信息。具体地说，上述各种图像变换操作包括：通过打印和扫描操作进行的D/A和A/D转换过程；色彩变换过程；通过筛选(screening)进行的二值处理过程；因为打印机的分辨率与扫描仪的分辨率之间存在差别而需要进行的分辨率变换过程；除了歪斜之外，在扫描过程中产生的其它噪声；打印机和扫描仪等的机械运行产生的像素位置的不规则偏移(面内波动)。此外，在将数码相机用作图像输入装置的情况下，存在的另一个问题是像差。然而，由于打印机、扫描仪、数码相机等的精度在提高，所以将数字水印技术应用于打印领域的必要性也在增加，但是这些问题仍然存在。

作为一种可以部分解决这种问题的技术尝试，例如，根据JP-A-平11-284833描述的传统技术，利用出现在由多个像素构成的矩形区域内的各像素的方向表示附加信息。然而，在此传统技术中，由于为了表示1位信号而采用由多个像素构成的矩形区域，所以如果增加嵌入整个图像内的信息量，则存在减小矩形区域的大小而且降低层次特性的问题。此外，还会容易地想到以下实际困难。也就是说，由于没有为了从打印图像检测该矩形区域而采取特定措施，所以实际上难以为了识别附加信息而实际检测到该矩形区域。

此外，在JP-A-2001-103281披露的另一个传统技术中，在在打印机的半色调处理过程中采用抖动方法的情况下，以(n×m)抖动矩阵为单位对图像进行二值处理，然后，对对应于此二值处理图像的(n×m)像素的4个角附加像点以表示附加信息。此传统技术存在这样的问题，即由于在半色调(halftone)处理过程中附加了附加信息，所以该技术原理不能应用于另一种能够执行另一种不同于上述描述的半色调处理过程的半色调处理过程的打印机。

此外，上述两个公开(JP-A-平11-284833和JP-A-2001-103281)均没有考虑这种情况，即扫描过程中实现的分辨率不同于嵌入过程中实现的分辨率的情况。因此，例如，对于打印后被放大的图像，或者被缩小的图像，存在不能从打印图像内获取附加信息的问题。

此外，例如，JP-A-2001-119558和JP-A-2001-119562公开了：一种嵌入对准信号以通过对特定图像块进行傅立叶变换检测放大/缩小比的方法；以及一种以这样的方式嵌入附加信息，即根据二维屏蔽的位置关系确定待嵌入的图像块，然后，对这样确定的图像块附加或去除图形数据(pattern data)的方法。具体地说，对特定图像块附加具有特定频率的信号(对准信号)。然后，例如，从已经进行了分辨率变换过程的图像中检测被附加了对准信号的图像块。检测对准信号的频率被变换到另一频率，然后根据这些频率的比值获得分辨率变换过程的比值。根据这种传统技术，即使在进行诸如分辨率变换过程的几何变换过程时，也对此变换过程进行判别，从而可以检测嵌入的信息。

然而，在此方法中，首先，必须找到嵌入了对准信号的图像块。难以从进行了分辨率变换的图像中找到这种与原始图像块对应、嵌入了对准信号的图像块。此外，即使可以检测到这种图像块，也存在以下问题。也就是说，为了从被检测到的图像块中检测对准信号的频率，如果未以特定强度嵌入对准信号，则不大可能检测到此对准信号的频率。如果以特定强度将对准信号嵌入预定的特定图像块中，则此图像块的特性差别变得非常明显。

此外，作为嵌入附加信息的方法，在此方法中，以这样的方式嵌入附加信息，即根据二维屏蔽信息，仅对特定图像块位置附加或去除特定图形。然而，如果附加信息容易被检测到，则将附加信息强烈嵌入特定图像块位置。结果是，此特定图像块位置与未嵌入附加信息的部分之间的差别非常明显。相反，如果将附加信息微弱地嵌入特定图像块位置，则不大可能检测到附加信息。此外，在在嵌入附加信息时使用的图像块的大小发生变化时，还可能产生以下问题。也就是说，如果不确切知道图像块大小的变化，则不能解码该附加信息。例如，在使用可以进行半色调处理过程的诸如打印机的图像输出装置的情况下，如果根据比半色调处理过程的单元(cell)大小过小的图像块大小嵌入附加信息，则在打印期间，基本不留下信息。因此，必须将图像块的大小增大到基本上等于半色调处理过程的单元大小。此外，如果平面内产生的不规则点偏移大，而且位置精度也稍许降低，则有效采用增大图像块大小从而容易检测到附加信息的调节过程。然而，在如果在检测侧不知道图像块大小，则不能解码附加信号的情况下，对设置在检测侧的装置的管理变得复杂了。

此外，关于图像质量恶化的对策，由于仅准备对嵌入图形进行振幅控制，所以如果使图像块大小增大，则提高嵌入图形的检测比。然而，不对所得图像质量恶化的事实进行应对。因此，仅有的对策是嵌入小振幅的附加信息，由此使得图像质量的恶化不明显，使得不大可能检测到该附加信息。为了弥补检测附加信息的难度，可以将少量信息重复嵌入整个图像中，然后，可以利用统计处理过程恢复此嵌入信息。然而，恢复步骤复杂，而且减少了嵌入信息量。此外，由于利用不同嵌入方法嵌入用于检测放大比的对准信号和待转送的信息，所以产生了另一个问题。即，对准信号可能干扰待转送的信息。

发明内容

为了解决上述问题，提出本发明，因此，本发明的目的在于，提供一种图像处理设备、图像处理方法以及图像处理程序存储介质，它们可以实现即使在图像被打印到纸上时，仍可以稳定检测/恢复嵌入该图像内的信息，同时把图像质量恶化抑制到最低的技术，此外，即使在以各种组合方式广泛使用各种图像输入/输出装置时，它们也可以恢复附加信息，而不需要有关图像输出装置的初始了解。

本发明的技术方案为：

一种图像处理设备，该图像处理设备包括：

图形生成部分，用于产生两个图形；

图像输入部分，用于输入一个输入图像；

附加信息输入部分，用于输入附加信息；

嵌入位置控制部分，用于指定所述图形之任何一个图形重叠在由图像输入部分输入的输入图像上的图像位置；以及

图形重叠部分，用于根据附加信息，选择图形生成部分产生的两个图形之一，以将选择的图形重叠在由嵌入位置控制部分指定的输入图像上的图像位置，

其中在两个图形中的相应像素互相相加时，所有元素变成0；

其中在每个图形中的所有像素互相相加时，相加的像素变成0；以及

其中每个图形具有两个边缘，这两个边缘具有断续像素值而且以相互不同方向通过每个图形的中心部分。

本发明还提供了一种图像处理设备，该图像处理设备包括：

图形生成部分，用于产生两个图形；

图像输入部分，用于输入一个输入图像；

嵌入强度输入部分，用于输入嵌入强度；

图像分析部分，用于分析由图像输入部分输入的输入图像；

输入图像校正部分，用于根据由嵌入强度输入部分输入的嵌入强度，校正输入图像；

附加信息输入部分，用于输入附加信息；

嵌入位置控制部分，用于指定所述图形之任何一个图形重叠在由输入图像校正部分校正的输入图像上的图像位置；以及

图形重叠部分，用于根据附加信息，选择由图形生成部分产生的两个图形之一，以将选择的图形重叠在由输入图像校正部分校正的输入图像上的由嵌入位置控制部分指定的图像位置，

其中在两个图形中的相应像素互相相加时，所有元素变成0；

本发明还提供了一种用于从在图像内以图像块为单位嵌入了附加信息的图像数据中提取附加信息的图像处理设备，其中附加信息具有包含多个像素的图形，该图像处理设备包括：

图像数据输入部分，用于输入在图像内嵌入了附加信息的图像数据；

块大小预测部分，用于根据在图像内嵌入了附加信息的图像数据，预测图像块的大小；

块位置检测部分，用于根据在图像内嵌入了附加信息的图像数据，检测图像块的位置；以及

附加信息识别部分，用于根据由块位置检测部分检测的图像块位置，识别被嵌入图像块内的附加信息，

其中图形是两种图形；

其中在两个图形中的相应像素互相相加时，所有元素变成0；

其中在每个图形中的所有像素互相相加时，相加的像素变成0；

其中每个图形具有两个边缘，这两个边缘具有断续像素值而且以相互不同方向通过每个图形的中心部分；

其中块大小预测部分，基于以规则方式排列在图像内的各个边缘来预测图像块的大小；

其中利用在其内嵌入了附加信息的图像数据与通过从两个图形之一中仅提取极性信息产生的屏蔽图像之间的相关性，块位置检测部分检测图像块的位置；以及

其中利用由边缘分割的4个区域的像素值的各总和之间的大/小关系，附加信息识别部分识别附加信息。

本发明还提供了一种图像处理方法，该图像处理方法包括：

输入一个输入图像；

输入待嵌入输入图像内的附加信息；

根据附加信息，选择两个图形之一；以及

把所选择图形重叠在输入图像上的指定位置以将附加信息嵌入该输入图像内，

其中在两个图形中的相应像素互相相加时，所有元素变成0；

本发明还提供了一种图像处理方法，该方法包括：

输入一个输入图像；

输入待嵌入输入图像内的附加信息；

输入附加信息的嵌入强度；

分析输入图像；

根据输入的附加信息的嵌入强度和输入图像的分析结果，校正该输入图像；

根据附加信息的嵌入强度，产生两个图形；

根据附加信息，选择两个图形之一；以及

把所选择图形重叠在所校正输入图像的指定位置上以将附加信息嵌入所校正输入图像内，

其中在两个图形中的相应像素互相相加时，所有元素变成0；

本发明还提供了一种用于从在图像内以图像块为单位嵌入了附加信息的图像数据中提取附加信息的图像处理方法，其中该附加信息具有包含多个像素的图形，该图像处理方法包括：

输入在图像内嵌入了附加信息的图像数据；

根据图像数据，预测图像块的大小；

根据图像数据，检测图像块的位置；

根据检测的图像块位置，识别被嵌入图像块内的附加信息，

其中图形是两种图形；

其中在两个图形中的相应像素互相相加时，所有元素变成0；

其中在预测图像块大小的步骤中，基于以规则方式排列在图像内的各个边缘来预测图像块的大小；

其中在检测图像块位置的步骤中，利用在其内添加了附加信息的图像数据与通过从两个图形之一中仅提取极性信息产生的屏蔽图像之间的相关性，检测图像块的位置；以及

其中在识别附加信息的步骤中，利用由边缘分割的4个区域的像素值的各总和之间的大/小关系，识别附加信息。

根据本发明，通过选择两种图形之一，将附加信息嵌入图像中。此时，产生具有如下特征的图形。在两个图形中的相应像素互相相加在一起时，所有元素均变成0。在每个图形内的所有像素互相相加在一起时，相加像素变成0。每个图形具有两个边缘，这两个边缘具有断续像素值而且互相以不同方向(例如，垂直方向和水平方向)通过每个图形的中心部分。最好产生具有如下特征的图形。也就是说，各图形的像素值的绝对值在其中心最大，而且，各图形的像素值的绝对值随着远离其中心逐渐变小。为了不改变重叠图形前/后的平均浓度，在这些特征中，采用在每个图形的所有像素互相相加时，相加结果变成0的特征。此特征可以实现这样的效果，即可以将图像质量的恶化抑制到最小极限。此外，在两个图形中的相应像素互相相加时，所有元素变成0的特征可能意味着两个图形的极性互相不同。该特征有助于引入两个边缘并检测附加信息。应该理解，例如，图形可以具有n×m个像素。用于嵌入这些图形的图像处理设备和图像处理方法可以执行的处理过程包括：输入一个输入图像；输入待嵌入输入图像内的附加信息；根据附加信息，选择两个图形之一；以及把所选择的图形重叠在输入图像上的指定位置以将附加信息嵌入该输入图像内。此外，在产生各图形时，一个嵌入强度输入部分可以输入嵌入强度，然后，利用输入的嵌入强度，可以产生两个图形。根据此嵌入强度，对输入图像的图像质量的不利影响以及所嵌入附加信息的识别比均可以得到控制。

此外，在所产生的这种图形具有以下特征：该图形具有的像素值的绝对值在中心是较大绝对值；以及图形距离中心越远，绝对值增加得就越小的情况下，图形衰减比输入部分输入图形衰减比，或者图形衰减比计算部分计算图形衰减比，以便利用该图形衰减比产生两个图形信号。在计算图形衰减比时，以这样的方式设置该图形衰减比，即互相相邻排列的图形之间的边界部分的像素值的差值小于预定值。因此，可以以较高效率执行图形的识别处理过程，同时在各图形之间不产生边缘。此外，还可以抑制输入图像的图像质量的恶化。

此外，尽管可以设置图形大小，但是仍可以以这样的方式配置图像处理设备，即可以以任意大小将图形嵌入输入图像内。尽管可以任意设置图形形状，但是此图形形状可以由例如包括n×m个像素的矩形构成。可以有效改变图形大小，从而以这样的方式防止在打印操作期间发生信息失落，即，特别是在利用打开/关闭像点来打印图像的电子照相式打印机和在喷墨式打印机中，根据其屏幕频率(screen frequency)，改变图形大小。在其屏幕频率高的打印机内，可以将图形大小设置得小，然而如果利用其屏幕频率小的打印机输出图像，则最好将图形大小设置得大。此外，在将要嵌入输入图像的附加信息变换为预定编码格式后，嵌入该附加信息。

此外，可以以这样的方式构造图像处理设备，即根据输入的附加信息和重叠了对应于附加信息的图形信号的输入图像区域，确定附加信息的嵌入强度或图形衰减比，然后，利用确定的嵌入强度或图形衰减比，产生两个图形。此外，由于容易恢复/识别嵌入的附加信息，而且还以尽可能低的嵌入强度重叠图形，所以可以降低因为以过高嵌入强度进行嵌入导致的图像质量恶化。

此外，在分析输入图像的同时，可以根据分析结果和嵌入强度，以这样的方式校正(压缩)输入图像，即，使输入图像的层次值处于某个范围内。因此，可以防止层次值因为对输入图像重叠图形而发生溢出/下溢，所以可以提高图形的识别特性。

此外，用于从在其内以图像块为单位嵌入上述图形的图像数据中提取附加信息的图像处理设备和图像处理方法的特征在于：根据输入到图像数据输入部分的图像数据，利用图形的边缘，块大小预测部分预测图像块的大小；利用通过仅提取正极性信息或负极性信息产生的屏蔽图像与在其内嵌入了附加信息的图像之间的相关特性，块位置检测部分检测图像块的位置；以及根据检测的图像块位置，利用被边缘分割为4个分区域的区域的像素值的各总和中的大/小关系，附加信息识别部分识别嵌入图像块内的附加信息。由于利用所有图形的特性，执行图形大小的预测、块位置的检测和利用这些块大小和块位置对附加信息的识别，所以即使在放大或缩小图像数据而且/或者具有任意大小的图形被嵌入图像数据的情况下，仍可以可靠获取附加信息。

显然，作为一种选择，可以以下方式预测块大小：即，从图像数据产生边缘提取图像(edge-extracted image)，此外，通过从边缘提取图像中沿预定方向(例如：垂直方向和水平方向)提取边缘分量，产生这种图像，以便根据该产生图像的自相关函数的峰值位置的间隔，预测块大小。

此外，作为一种选择，可以以这样的方式检测块位置，即，产生由块大小预测过程预测的块大小所对应的屏蔽图像；在屏蔽图像与图像数据之间进行卷积计算；仅从卷积计算结果的图像中提取其值变成局部最大值或局部最小值的点；沿垂直方向和水平方向投影其值变成局部最大值或局部最小值的点；以及根据所得投影波形和预测的块大小，可以检测块位置。

此外，可以以这样的方式识别附加信息，即，利用沿预定方向的两个边缘，将检测了其位置的图像块分割为4个区域，计算这4个区域中每个区域内的像素值的总和，以及根据所计算的4个总和之间的大/小关系，识别附加信息。

此外，在输入图像数据时，歪斜校正部分校正该输入图像的歪斜；然后，在进行校正处理过程之后，可以利用图像数据交替地进行块大小的预测、块位置的检测和附加信息的识别。因此，例如，在扫描/输入图像数据时，即使稍许产生歪斜，仍可以可靠获取附加信息。此外，在已经根据预定编码格式编码了所识别的附加信息的情况下，可以解码所识别的附加信息，从而获取原始附加信息。

如上所述，由于应用了本发明，所以可以提供图像处理设备和图像处理方法，而且还可以提供具有耐打印特性的数字水印技术，同时将图像质量的恶化抑制到最低容许值。在检测附加信号时，不再将嵌入附加信息时所需的大多数参数作为初始知识掌握，而且也不需要利用其它传送单元接收这些参数信息。因此，本发明可以提供能够应用于大量图像输入装置/图像输出装置的组合的图像处理设备和图像处理方法。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的附加信息嵌入侧的一种结构例子的方框图。

图2是用于解释待嵌入图形的一个例子的示意图。

图3是用于解释本发明使用的编码格式例子中的物理格式的一个例子的示意图。

图4是用于解释本发明使用的编码格式例子中的逻辑格式的一个例子的示意图。

图5是用于解释根据本发明第一实施例作为附加信息嵌入侧的附加信息编码部分18的操作过程例子的流程图。

图6是用于说明根据本发明第一实施例的附加信息提取装置侧的一种结构例子的方框图。

图7是用于解释在输入图像歪斜校正部分内执行的图像歪斜校正处理过程的例子的示意图。

图8是用于说明块大小预测部分54的操作过程的一个例子的流程图。

图9是用于解释用于沿水平方向和垂直方向提取边缘的屏蔽图像的例子的示意图。

图10是用于说明图像块位置检测部分55的操作过程的一个例子的流程图。

图11是用于解释图像块位置检测部分55使用的屏蔽图像例子的示意图。

图12是用于解释图像块位置检测部分55产生的局部最大/最小图像的一个例子，以及用于从该局部最大/最小图像获取图像块位置的处理过程的例子的示意图。

图13是用于解释附加信息识别部分56的操作过程的例子的流程图。

图14是用于解释附加信息识别部分56采用的计算窗口的例子的示意图。

图15是用于解释附加信息识别部分56执行的附加信息识别处理过程的例子的示意图。

图16是用于解释附加信息解码部分57的操作过程的例子的流程图。

图17是用于说明根据本发明第二实施例的附加信息嵌入侧的一种结构例子的方框图。

图18是用于解释图形衰减比计算部分61执行的操作过程的一个例子的示意图。

图19是用于说明根据本发明第三实施例的附加信息嵌入侧的一种结构例子的方框图。

图20是用于解释在嵌入强度控制部分中计算嵌入强度的情况下采用的4分部分图像块的例子的示意图。

图21是用于说明根据本发明第四实施例的附加信息嵌入侧的一种结构例子的方框图。

具体实施方式

[第一实施例]

图1是用于说明根据本发明第一实施例的附加信息嵌入侧的一种结构例子的方框图。在该图中，参考编号11代表图形大小输入部分，参考编号12代表嵌入强度输入部分，参考编号13代表图形衰减比输入部分，参考编号14代表图形生成部分，参考编号15代表图像数据输入部分，参考编号16代表图像数据存储部分，参考编号17代表附加信息输入部分，参考编号18代表附加信息编码部分，参考编号19是嵌入位置控制部分，参考编号20代表图形选择部分，参考编号21代表图形重叠部分，参考编号22代表图像输出部分。

图形大小输入部分11输入/设置由用户通过个人计算机、操作板等(未示出)指定的图形大小。此外，嵌入强度输入部分12输入/设置由用户通过个人计算机、操作板等(未示出)指定的嵌入强度。此外，图形衰减比输入部分13输入/设置由用户通过个人计算机、操作板等(未示出)指定的图形衰减比。应该注意，在使用预先设置的固定值时，可以不设置这些单元来构造图像处理设备。

根据所设置的图形大小、嵌入强度以及图形衰减比，图形生成部分14产生两个图形。还应该注意，以下将详细说明图形生成部分14的内容。

图像数据输入部分15接收输入的图像数据。例如，对图像数据输入部分15设置通信功能，而且它还可以根据各种模式获取各种图像数据，例如，可以从外部设备接收图像数据，或者通过OS(操作系统)从软件接收图像数据，或者可以打开文件以读取图像数据。待输入的图像数据相当于多值数据，它可以由任意图像，例如，个人计算机(未示出)产生的图像、通过数码相机或扫描仪输入的自然图像或者计算机图形(CG)图像产生。图像数据存储部分16用于记录输入的图像数据，以在处理过程中临时保持工作数据，而且还保持输出数据。

附加信息输入部分17从诸如个人计算机、操作板、软件以及文件(未示出)的各种信息源接收待嵌入输入图像数据的附加信息输入。待嵌入输入图像数据内的附加信息可以由诸如字符串、数字或图像数据的各种信息实现。

附加信息编码部分18将附加信息输入部分17输入的附加信息变换为预定编码格式，然后，产生实际嵌入图像数据的嵌入信息。还应该注意，以下将详细说明附加信息编码部分18的内容。作为一种选择，还可以不进行编码将嵌入信息嵌入图像数据内。

嵌入位置控制部分19指定根据预定嵌入格式将嵌入信息嵌入存储在图像数据存储部分16内的图像数据的位置。

根据附加信息编码部分18产生的嵌入信息，图形选择部分20选择图形生成部分14产生的两个图形中任何一个。

图形重叠部分21将图形选择部分20选择的图形重叠(例如添加)在位于由嵌入位置控制部分19指定的、图像数据存储部分16的地址的图像块上，以将选择的图形嵌入该图像数据。还应该这样理解，即在总和值超过最大值(例如，255)时，将总和值设置为最大值(255)，而在总和值变成负值时，将总和值设置为0。

通过诸如打印机、软件或通信线路的图像输出装置，图像输出部分22输出已经嵌入了附加信息的这种图像。

如上所述，已经对根据本发明第一实施例的附加信息嵌入侧的结构例子进行了说明。接着，将进一步详细说明上述这些配置中的一种主要配置。

首先，详细说明图形生成部分14。根据图形大小输入部分11、嵌入强度输入部分12以及图形衰减比输入部分13输入/设置的各值，图形生成部分14产生两个图形。这两个图形具有下述特征：

·如果互相相加这两个图形内的相应像素，则所有元素均变成0。

·如果互相相加每个图形内的所有像素，则相加像素变成0。

·每个图形均具有被称为“边缘”的断续像素值。两个或更多个边缘通过每个图形的中心部分，而且指向相互不同方向。例如，利用沿垂直线和水平线的方向定义边缘的方向。

此外，这两个图形还优选具有如下特征：

·每个图形的像素值的绝对值在每个图形的中心变成最大。随着远离中心，每个图形的像素值的绝对值逐渐变小。

此外，关于这两个图形的形状，在此假定它们具有以下特征：

·这两个图形中的每个图形均由一个n×m像素的矩形块构成。

图2是待嵌入的图形例子的示意图。由于图形具有上述特征，所以以图2为例示出这些图形。在这种情况下，现在假定图2(A)示出含有附加信息“1”的基本图形，图2(B)示出了一个基本图形，该基本图形描述了附加信息“0”。还假定两个基本图形中的所有元素均与图2(C)所示的公式(1)或公式(2)相乘。结果，产生了例如图2(D)和图2(E)所示的这种图形。应该注意，在图2(D)和图2(E)中，为了便于说明问题，利用阴影线式样的差别表示浓度的差别。

在这种情况下，利用图形大小输入部分11设置基本图形的大小。在图2所示的例子中，图形大小以8×8为例。此外，在上述公式(1)和(2)中，符号“C”表示嵌入强度输入部分12输入的嵌入强度，符号“α”表示图形衰减比输入部分13设置的图形衰减比。符号“x”表示横坐标，而符号“y”表示纵坐标，而且还假定图形中心为原点。

利用这些图形的特征以便可以容易地检测到图形，同时尽可能抑制对图像质量产生的不利影响。利用本发明的信息检测侧的配置可以容易地检测到各图形(以下将做解释)。还应该注意，对于每种图像输出装置，通常考虑到图像质量和检测比，设置诸如图形大小，图形衰减比以及图形嵌入强度的各参数。然而，信息检测侧(以下做说明)不必事先掌握这些参数。

本发明采用的图形并不局限于图2所示的上述图形例子。可以将希望的函数用作公式(1)和(2)。具体地说，可以利用三角波形代替公式(1)和(2)。此外，可以省略公式中的指数函数部分。作为一种选择，可以按原样直接使用图2(A)和图2(B)所示的图形，而不使用公式。此外，在图2所示的例子中，将边缘方向定义为垂直方向/水平方向。作为一种选择，例如，既可以采用沿45度方向的边缘，又可以采用沿135度方向的边缘。也就是说，可以采用任意边缘方向，只要边缘方向与在提取附加信息侧的边缘提取方向一致即可(以下做说明)。

接着，将详细说明附加信息编码部分18。首先，对本发明使用的编码格式的一个例子进行说明。作为编码格式，存在物理格式和逻辑格式。物理格式指定记录格式化嵌入信息的位置和顺序。逻辑格式定义如何对物理格式的嵌入信息进行编码和解码。

图3是本发明使用的编码格式例子中的物理格式的一个例子的示意图。在该图中，参考编号31表示图形大小，参考编号32表示宏块大小，参考编号33示出输入图像。图形大小31指出图形大小输入部分11设置的图形大小。宏块大小32对应于通过以Y列/X行矩阵形式收集图形大小31确定的大小。输入图像33对应于嵌入了图形的图像。

根据待嵌入的输入图像33的大小、事先设置的宏块矩阵大小(Y，X)以及图形大小31，嵌入位置控制部分19计算可以排列在输入图像33内的宏块总数，从而以这样的方式排列各宏块，即这些宏块尽可能靠近和接近输入图像33而不存在间隔。定义嵌入位置，以便从左上方向到右下方向访问各宏块。也就是说，在图3所示的例子中，以MB 11、MB12、MB13、MB21、...MB33的顺序进行访问。此外，以从宏块内的左上图形到右下图形的顺序，进行地址控制。

由于以上述规则方式排列被嵌入了图形的图像块，所以在附加信息提取侧可以容易地检测到块大小和块位置(以下做说明)。

图4是本发明使用的编码格式例子中的逻辑格式的一个例子的示意图。在该图中，参考编号41示出基本逻辑格式，参考编号42表示首部标志，参考编号43表示编码制信息，参考编号44表示序号，参考编号45表示有效代码号信息，参考编号46表示编码信息。

如图4所示，逻辑格式包括一个或者多个上述基本逻辑格式41。此外，基本逻辑格式41包括首部标志42、编码制信息43、序号44、有效代码号信息45以及编码信息46。基本逻辑格式41的大小等于宏块32的大小，即X×Y位。首部标志42用于规定此宏块32的位置，而且共同用于所有宏块32。编码制信息43指出利用那种纠错系统对编码信息46(以下做说明)进行了编码。编码制信息43公共用于所有宏块32。在附加信息输入部分17接收的附加信息具有这样的大小，以致不能将它存储在一个宏块32内时，使用序号44。在对附加信息进行编码后，将编码的附加信息分割为分附加信息，分附加信息具有这样的大小，即可以将它存储到宏块32内，然后，以从“1”开始的升序对这些分附加信息分配序号。在编码的附加信息具有可以将它存储到一个宏块32内的长度时，序号变成“1”。有效代码号信息45指出在编码的附加信息被分割情况下，存储在末宏块内的编码信息的有效代码号。末宏块之外的各宏块的所有有效代码号信息等于0。可以理解，被纠错编码的部分不仅含有编码信息46，而且含有序号44和有效代码号信息45。

图5是用于解释根据本发明第一实施例设置在附加信息嵌入侧的附加信息编码部分18执行的操作过程例子的流程图。在该流程图的步骤S101，附加信息编码部分18将附加信息输入部分17输入的附加信息变换为二进制信息。例如，在附加信息编码部分18接收作为附加信息的字符串时，附加信息编码部分18将此字符串变换为ASCII码等以产生此字符串的二进制信息。在步骤S102，附加信息编码部分18对在步骤S101获得的二进制信息进行纠错编码。在步骤S103，根据步骤S102编码的此信息的编码长度，附加信息编码部分18对是否可以将编码信息存储到一个宏块内进行计算，而且在不能将此编码信息存储到一个宏块内时，分割该编码信息。在步骤S104，附加信息编码部分18将首部标志42、编码制信息43、序号44以及有效代码号信息45附加到分编码信息46以产生关于多个基本逻辑格式41的信息。在步骤S105，附加信息编码部分18将在步骤S104产生的关于多个基本逻辑格式41的信息从位于头部位置的宏块32开始嵌入所有宏块32内，并重复进行此嵌入过程，直到将该信息嵌入所有宏块32。

以具体例子为例，进一步解释附加信息编码部分18的上述操作过程的一个例子。在此例中，做以下说明。也就是说，假定将物理格式定义为：16行×8列，即，Y＝16，X＝8。此外，假定将首部标志定义为5位，而且该首部标志的值为“11111”。不仅如此，尽管编码制被定义为3位，而且该编码制的值为“000”，但是仍假定指定其代码长度为15位而其校验位为4位的汉明码。此外，将序号定义为7位，而将有效代码号定义为4位。

在图5所示的流程图中，在步骤S101利用二进制信息代替附加信息后，附加信息编码部分18对在步骤S101获得的二进制信息进行纠错编码操作。如果采用其编码长度为15位而其校验位为4位的汉明码，则由11位的头部位导出二进制信息，然后再对其附加4位校验位，以便获得15位长的汉明码。重复进行此处理过程，直到二进制信息的末位。应该理解，在二进制信息的位长不等于11位的倍数时，将所有缺少的位填充为值“1”，以便二进制信息的位长等于11位的倍数。

在步骤S103，附加信息编码部分18进行计算，以根据在步骤S102编码的信息的代码长度，确定编码信息是否可以存储到一个宏块内，在编码信息不能存储到一个宏块内时，分割该编码信息。在此例中，宏块大小为16×8＝128，首部标志为5位，编码制为3位，序号为7位，有效代码号信息为4位，同时将其代码长度为15位而其校验位为4位的汉明码用作编码制。因此，要求序号和有效代码号信息为15位。结果，编码信息46的区域变成128-(5+3+15)＝105位。因此，在编码信息超过105位时，需要多个宏块以嵌入此编码信息。如果需要多个宏块，则每隔105位分割一次该编码信息。然后，在步骤S104，将首部标志42、编码制信息43、序号44以及有效代码号信息45附加到分编码信息46以产生多个基本逻辑格式41。

在步骤S105，附加信息编码部分18将在步骤S104产生的多个基本逻辑格式41的信息从位于头部位置的宏块32开始顺序嵌入所有宏块32内，以这样的方式重复进行此嵌入过程，即将关于多个基本逻辑格式41的信息嵌入所有这些宏块32内。例如，与图3所示的例子相同，在宏块32的总数等于9，而序号的最大值等于4时，将序号1的基本逻辑格式41的信息嵌入宏块“MB11”，将序号2的基本逻辑格式41的信息嵌入宏块“MB12”，将序号3的基本逻辑格式41的信息嵌入宏块“MB13”，将序号4的基本逻辑格式41的信息嵌入宏块“MB21”。此外，再将序号1的基本逻辑格式41的信息嵌入宏块“MB22”，再将序号2的基本逻辑格式41的信息嵌入宏块“MB23”，再将序号3的基本逻辑格式41的信息嵌入宏块“MB31”，再将序号4的基本逻辑格式41的信息嵌入宏块“MB32”。此外，再将基本逻辑格式41的信息嵌入宏块“MB33”。

尽管以下将要进行说明，但是，为了解码该附加信息，解码侧可以仅掌握宏块的大小(X，Y)和逻辑格式。解码侧不必掌握诸如在进行信息嵌入操作期间的块大小，图像输出装置的分辨率以及图像输入装置的分辨率的信息。此外，关于图像质量，由于采用其振幅被衰减的图形，所以尽管图形的中心部分尤其与原始图像不同，但是仍根据校正规则基本上以同样间隔将该图形嵌入整个图像内。因此，即使用户可以发现嵌入了附加信息的图像与原始图像不同，但是仍可以抑制不和谐的感觉。此外，即便块大小被减小到尽可能的小，只要检测比没有降低的太大；或者，即便块大小不可以被减小，则由于将衰减比设置为适当衰减比，所以与原始图像的图像质量相比，基本上可以抑制图像质量的恶化。

已经对根据本发明第一实施例的附加信息嵌入侧的结构例子进行了说明。接着，将说明根据本发明第一实施例的用于从以块为单位嵌入了附加信息的图像数据中提取附加信息的提取侧的结构例子。

图6是用于说明根据本发明第一实施例的附加信息提取侧的一种结构例子的方框图。在此图中，参考编号51代表图像数据输入部分，参考编号52代表图像数据存储部分，参考编号53代表输入图像歪斜校正部分，参考编号54代表块大小预测部分，参考编号55代表块位置检测部分，参考编号56代表附加信息识别部分，参考编号57代表附加信息解码部分。应该理解，利用在附加信息嵌入侧的上述结构例子中说明的图像处理设备或图像处理方法产生输入图像数据，而且该输入图像数据对应于从由打印装置打印的图像获得的图像数据。

图像数据输入部分51具有与诸如扫描仪或数码相机的图像读取装置进行通信的接口，而且它通过该接口将嵌入了附加信息的打印图像数据输入到其内。此外，对图像数据输入部分51设置在诸如扫描仪或数码相机的图像读取装置获取的打印图像数据被压缩的情况下，可以将缩小压缩的打印图像数据变换为解压缩数据的功能。

图像数据存储部分52将图像数据输入部分51获得的打印图像数据存储到其内，而且还将在计算过程获得的计算结果存储到其内。

对输入图像歪斜校正部分53设置用于检测输入的打印图像数据内存在的图像歪斜并校正检测到的歪斜的功能。图7是输入图像歪斜校正部分53执行的图像歪斜校正处理过程的例子的示意图。如下所述，进行歪斜校正处理过程。例如，在输入图像被旋转时，沿垂直方向和水平方向投影该输入图像，如图7所示。然后，预测投影波形的高度不小于预定阈值的范围变成最小时的角度，作为歪斜角。然后，利用此预测的歪斜角可以校正输入图像的旋转。

块大小预测部分54从其歪斜被校正的打印图像数据预测嵌入了附加信息的块大小。存在这样一些情况，即利用打印输入/输出过程对嵌入附加信息时的块大小进行处理以变更为另一个块大小的情况，因此，块大小预测部分54预测已经变更的块大小。可以利用嵌入图形具有沿预定方向(例如，垂直方向和水平方向)的边缘分量的特征，预测块大小。例如，块大小预测部分54从其歪斜被校正的打印图像数据内提取边缘以产生边缘提取图像，此外，还产生根据边缘提取图像导出的沿垂直方向和水平方向的边缘分量的图像，然后，可以根据所产生的图像的自相关函数的峰值位置，预测块大小。还应该注意，以下将详细说明块大小预测部分54执行的处理过程。

根据块大小预测部分54预测的块大小，块位置检测部分55从已经利用未知放大因数放大/缩小的打印图像数据中检测嵌入附加信息图形的块位置。可以利用屏蔽图像与嵌入了附加信息的图像之间的互相关性，进行块位置检测过程。通过从这两个图形之任一个中提取正极性信息或负极性信息，产生此屏蔽图像。例如，块位置检测部分55产生块大小预测部分54预测的块大小所对应的屏蔽图像，在此屏蔽图像与其歪斜已经被校正的打印图像数据之间进行相关计算，从该相关计算结果的图像中仅提取其值变成局部最大值或局部最小值的点，沿垂直方向和水平方向投影这些提取的点，然后，根据此投影波形和块大小预测部分54预测的块大小来检测块位置。以下是为什么仅由这两个图形之一就可以产生屏蔽图像的原因：即，这两个图形对应于极性被反转的图形。此外，在由另一个图形产生屏蔽图像的情况下，简单地反转局部最大值和局部最小值。应该注意，以下将详细说明块位置检测部分55的处理过程。

附加信息识别部分56受控于附加信息解码部分57，而且识别嵌入图像块内的、利用块位置检测部分55和块大小预测部分54检测其位置和大小的附加信息。利用沿预选定方向的边缘分割的4个区域的像素值的和之间的大/小关系，识别附加信息。例如，在沿纵向和横向将检测的图像块分割为4个区域时，计算包含在这4个区域中每个区域内的所有像素的总和。然后，根据这4个总和之间的大/小关系，识别附加信息。以下将详细说明附加信息识别部分56执行的处理过程。

附加信息解码部分57以这样的方式恢复被嵌入图像块内的原始附加信息，即附加信息解码部分57根据事先定义的格式将上述附加信息识别部分56识别的各信息互相组装在一起，此后，解码该组装信息。此外，以下将详细说明附加信息解码部分57执行的处理过程。

已经对根据本发明第一实施例的附加信息提取侧的结构配置进行了说明。接着，将附加说明上述结构配置的主要部分。

图8是用于说明块大小预测部分54执行的处理过程的一个例子的流程图。在第一步骤S111，将输入图像送到诸如索贝尔滤波器(Sobel typefilter)的差分滤波器，以获得边缘提取图像。显然，也可以采用Prewitt型滤波器、Kirish型滤波器等，即，可以任意选择边缘提取方法。

接着，在步骤S112，进一步从在步骤S111获得的边缘提取图像中提取沿预定方向，即水平方向和垂直方向的边缘分量。图9是用于提取沿水平方向和垂直方向的边缘的屏蔽图像的例子的示意图。作为一种从边缘提取图像内提取沿水平方向/垂直方向的边缘分量的提取方法，例如，可以计算边缘提取图像与具有图9所示十字形状的屏蔽图像之间的互相关。因此，可以产生其水平分量/垂直分量的边缘以及其交叉点被特别加重的边缘图像。如果附加信息的图形对应于在其内出现沿水平方向/垂直方向的边缘的图形，则在产生的图像内存在通过图3所示矩形(图形大小31)的中心的网格形边缘。在边缘图像内存在由此图形获得的边缘和出现在原始图像中的、沿垂直方向/水平方向的边缘。

在步骤S113，由在先前步骤S112产生的边缘提取图像获取自相关函数。根据此自相关函数，只提取从附加信息图形获得的边缘。作为此时获得的自相关函数的偏移范围，通常，近似计算(2，2)至(20，20)是十分可能的。在在步骤S112产生的边缘图像内，提取大致以恒定间隔排列的、沿横向/纵向的线段。因此，如果检测到自相关函数变成最大时的偏移，则，可以设想使检测的偏移与被放大/缩小后的块大小一致。因此，在步骤S114，可以预测自相关函数变成最大时的偏移作为块大小。应该理解，以下是为什么不将(0，0)、(0，1)、(1，0)以及(1，1)作为偏移包括在计算过程中的原因：也就是说，作为图像的自相关性质，存在这样的性质，即在这些偏移的自相关值被提高。此外，一般地说，不可能不能实现这样小的值作为块大小。

因此，即使不知道嵌入附加信息时的图形大小，不知道输出图像数据时的分辨率，而且还不知道输入图像数据时的分辨率，仍可以获得用于解码打印图像数据中的附加信息的块大小信息。应该注意这样一个事实，即，在这种情况下获得的块大小值等于整数值。在打印机与扫描仪组合在一起时，由于所使用的分辨率通常是分辨率400dpi、600dpi和1200dpi的组合，所以存在许多这样的情况，即其分辨率被变换的嵌入图像的相应块大小是整数。然而，由于在利用数码相机输入图像时，输入图像的分辨率依赖于数码相机与打印图像(即：照相对象)之间的距离，所以其分辨率被变换的打印图像数据的相应块大小并不始终等于整数。因此，可以认为块大小预测部分54计算的块大小是近似值。然而，由于在此阶段计算的块大小被块位置检测部分55校正(以下将做说明)，所以即使所计算的块大小是近似值，仍不存在问题。

接着，将详细说明块位置检测部分55的操作过程。图10是用于说明图像块位置检测部分55执行的操作过程的一个例子的流程图。首先，在步骤S121，根据块大小预测部分54预测的块大小，块位置检测部分55产生屏蔽图像。图11是用于解释图像块位置检测部分55使用的屏蔽图像例子的示意图。作为在步骤S121产生的屏蔽图像，例如，在块大小等于偶数时，可以产生如图11(A)所示的这种屏蔽图像，然而，例如，在块大小等于奇数时，可以产生如图11(B)所示的这种屏蔽图像。关于这些屏蔽图像的特征，在利用垂直轴和水平轴将该屏蔽图像分割为4个区域时，将右上方区域和左下方区域全部设置为“+1”，而将右下方区域和左上方区域全部设置为“-1”。这等效于一个从两个嵌入图形之任一个中仅提取正极性信息或负极性信息的区域。应该理解，在块大小为奇数时，与垂直轴/水平轴重叠的部分被设置为“0”。此屏蔽图像对应于图2所示附加图像的图形。

接着，在步骤S122，在先前步骤S121产生的屏蔽图像与打印图像数据之间计算互相关以产生相关图像。在这种情况下，将图2所示附加图像的图形与图11所示屏蔽图像的图形进行比较可以明显看出，在附加信息“1”被嵌入其内的图像块刚好覆盖屏蔽图像时，此相关值容易变成局部最大值。相反，在附加信息“0”被嵌入其内的图像块刚好覆盖屏蔽图像时，此相关值容易变成局部最小值。在嵌入附加信息之前的图像块位置所对应的原始图像平坦时，这种趋势可能被特别加强。相反，在嵌入附加信息之前的图像块位置所对应的原始图像具有局部边缘的情况下，在附加信息嵌入其内的图像块刚好与屏蔽图像重叠时，相关值并不始终等于局部最大值或局部最小值。然而，由于利用投影方法可以减小这种不利影响(以下做说明)，所以如果原始图像不是具有非常多边缘的图像，则始终不产生任何问题。

在步骤S123，块位置检测部分55从在步骤S122产生的相关图像中仅获取具有局部最大值或局部最小值的这种点。首先说明提取局部最大点的方法。为了提取局部最大点，在以光栅扫描顺序顺序地扫描一个相关图像时，将3×3窗口内的各像素值互相进行比较，并对指出最大值的像素位置之外的所有像素位置加标记。该标记表示被标记的像素位置不构成局部最大值的主体像素位置(subject pixel position)。此外，在表示最大值的像素位置已被标记时，由于此像素位置同样不构成局部最大值，所以对此像素位置加标记。从相关图像的左上部分到右下部分进行此标记工作。结果，由于未被标记的像素位置可以构成表示局部最大值的位置，所以把被加标记的位置的所有像素值设置为“0”。因此，仅提取出现局部最大值的位置及其局部最大值。此外，为了提取局部最小值，首先，反转相关图像，此后，在进行与提取局部最大值的操作类似的操作时，仅提取出现局部最小值的位置及其局部最小值。然后，如果将局部最大值图像加到局部最小值图像上，则可以获得局部最大/最小图像。图12是图像块位置检测部分55产生的局部最大/最小图像的例子，以及用于从该局部最大/最小图像获取图像块位置的处理过程的例子的示意图。在图12中，利用白圆圈示出在上述处理过程中获得的局部最大值和局部最小值。在每个图形的大致中心位置可以检测局部最大值和局部最小值。

在步骤S124，沿垂直方向和水平方向投影在步骤S123获得的局部最大/最小图像。由于沿横向和纵向排列各个图像块，所以如图12所示，获得其峰值沿垂直方向和水平方向具有几乎恒定间隔的投影波形。

接着，在步骤S125，根据在步骤S124获得的沿垂直方向和水平方向的相应投影波形的峰值位置，块位置检测部分55预测正确块位置。具体地说，首先获得位于第一端的峰值位置，而且由于在块大小预测部分54获得的块大小±δ范围内从该第一峰值位置顺序搜索下一个峰值位置，所以可以将沿垂直方向的峰值位置与沿水平方向的峰值位置的组合用作每个块位置。在图12中，箭头线示出峰值位置，这些峰值位置的组合构成相应位置。在这种情况下，如果块大小小于或者等于8，则选择“δ”值为1的数量级。如果块大小大于8，则选择“δ”值为2的数量级。

正如上述在步骤S121执行的操作过程，在原始图像在局部具有强边缘的情况下，存在从含有此原始图像的图像块中获得的局部最大点位置或局部最小点位置偏离从平坦部分获得的局部最大/最小点值位置间隔的某些可能性。然而，通过采用上述投影方法并通过在大致恒定间隔内查找峰值位置，可以显著降低这种波动。

接着，将详细说明附加信息识别部分56执行的操作过程。附加信息识别部分56受控于附加信息解码部分57，它根据块位置检测部分55检测的块位置信息和块大小预测部分54预测的块大小信息，识别嵌入图像块内的附加信息。

图13是附加信息识别部分56的操作过程的例子的流程图。首先，在步骤S131，附加信息识别部分56设置计算窗口，在该计算窗口内，根据块大小信息，沿横向和纵向将图像块分割为4个区域。图14是附加信息识别部分56采用的计算窗口的例子的示意图。使该计算窗口的大小等于块大小预测部分54预测的块大小。如图14所示，垂直轴和水平轴将计算窗口分割为4个区域。应该理解，如图14(B)所示，在块大小是奇数时，与垂直轴和水平轴重叠的部分不包括在这些区域内。将右上区域称为“R1”，将左上区域称为“R2”，将左下区域称为“R3”，将右下区域称为“R4”。

接着，在步骤S132，对块位置检测部分55检测的图像块应用在步骤S131产生的计算窗口，以计算包含在这4个区域中每个区域内的像素值的总值。除非此像素值的总和被混淆为区域名称，否则将区域“R1”内的像素值的总值也称为“R1”。此想法同样适用于剩余区域：R2、R3和R4。

在步骤S133，根据总像素值R1、R2、R3和R4之间的大/小关系，附加信息识别部分56判别嵌入有关图像块内的附加信息是“1”，还是“0”，或者不能判别嵌入有关图像块内的附加信息是“1”，还是“0”。以下是所执行的判别过程：

(1).如果[(R1＞R2)&(R1＞R4)&(R3＞R2)&(R3＞R4)]，则附加信息＝“1.”。

(2).在判别结果不是项目(1)时，如果[(R2＞R1)&(R2＞R3)&(R4＞R1)&(R4＞R3)]，则附加信息＝“0.”。

(3).在判别结果不是项目(2)时，如果[(R1＞R4)&(R4＞R3)&(R3＞R2)]，则附加信息＝“1.”。

(4).在判别结果不是项目(3)时，如果[(R4＞R1)&(R1＞R2)&(R2＞R3)]，则附加信息＝“0.”。

(5).在判别结果不是项目(4)时，如果[(R3＞R4)&(R4＞R1)&(R1＞R2)]，则附加信息＝“1.”。

(6).在判别结果不是项目(5)时，如果[(R4＞R3)&(R3＞R2)&(R2＞R1)]，则附加信息＝“0.”。

(7).在判别结果不是项目(6)时，如果[(R3＞R2)&(R2＞R1)&(R1＞R4)]，则附加信息＝“1.”。

(8).在判别结果不是项目(7)时，如果[(R2＞R3)&(R3＞R4)&(R4＞R1)]，则附加信息＝“0.”。

(9).在判别结果不是项目(8)时，如果[(R1＞R2)&(R2＞R3)&(R3＞R4)]，则附加信息＝“1.”。

(10).在判别结果不是项目(9)时，如果[(R2＞R1)&(R1＞R4)&(R4＞R3)]，则附加信息＝“0.”。

(11).在判别结果不是项目(10)时，则不能判别该附加信息。

图15是用于解释附加信息识别部分56执行的附加信息识别处理过程的一个例子的示意图。在该图中，阴影线表示具有较小像素值的区域。在将“1”附加信息嵌入原始图像块的情况下，在对附加信息进行上述识别处理过程时，如果原始图像块是平坦的，则R1区域和R3区域的像素值升高，而R2区域和R4区域的像素值降低(参考图15A)。因此，即使在利用打印过程以及扫描仪或数码相机输入图像后，它仍可以解释[(R1＞R2)&(R1＞R4)&(R3＞R2)&(R3＞R4)]的关系成立的概率高。相反，在将“0”附加信息嵌入原始图像块时，R2区域和R4区域的像素值升高，而R1区域和R3区域的像素值降低(参考图15B)。因此，它可以解释[(R2＞R1)&(R2＞R3)&(R4＞R1)&(R4＞R3)]的关系成立的概率高。

然而，在许多情况下，利用含有图像边缘部分的图像块内的这种简单解释不能识别附加信息。因此，在此例中，在考虑到以下两种情况时，可以提高附加信息的预测精度，即，在原始图像内存在沿水平方向的阶梯形边缘(stepped edge)的情况，和存在沿垂直方向的阶梯形边缘的情况。

具体地说，在要对其嵌入附加信息的、原始图像的图像块具有如图15(C)所示的阶梯形边缘的情况下，即使在“1”附加信息被嵌入而且也已经打印/输入了嵌入信息图像块后，仍在此图像块内表示以下概率。也就是说，如果阶梯形边缘小，则[(R1＞R2)&(R1＞R4)&(R3＞R2)&(R3＞R4)]的关系可以成立的概率高，而如果阶梯形边缘大，则在此图像块内[(R3＞R4)&(R4＞R1)&(R1＞R2)]的关系可以成立的概率高。同样，考虑到存在图15(D)、图15(E)和图15(F)所示的阶梯形边缘，进行条件设置。

此外，由于在上述处理过程中，将各区域的总值进行比较，所以即使原始图像的阶梯形边缘的边界线不位于图15(C)、图15(D)、图15(E)以及图15(F)所示图像块的中心，也不存在问题。此外，即使在阶梯形边缘稍许倾斜时，可以正确识别附加信息的概率仍然高。相反，在仅在4个区域之一内存在大边缘时，附加信息就不大可能被识别。在这种情况下，例如，将识别值设置为“否决”值，而不设置为“1”或“0”。作为一种选择，把附加信息强制判别为“1”或“0”，然后，根据纠错码，对附加信息解码。在此例中，由于采用了稍后叙述的纠错过程，所以在不能正确识别时，就将附加信息识别为“0”。

接着，将详细说明附加信息解码部分57执行的操作过程。图16是用于解释附加信息解码部分57的处理过程的例子的流程图。首先，在此流程图的步骤S141，附加信息解码部分57查找宏块。具体地说，在附加信息解码部分57控制附加信息识别部分56以从左上方向识别块位置检测部分55所检测的块位置时，附加信息解码部分57检测与首部标志(例如：“11111”)一致的地方。由于附加信息解码部分57知道宏块大小是由Y行×X列(例如，16行×8列)定义的事实，所以如果首部标志(例如：“11111”)位于沿向右方向离开此地方8个图像块的点，或者如果首部标志(例如：“11111”)位于沿向下方向离开此地方16个图像块的点，则附加信息解码部分57确定第一宏块的位置。如果可以确定第一宏块的位置，则利用宏块是以规则方式正确排列的性质，可以确定其它宏块的位置。显而易见，即使在首部标志含有错误的情况下，除非大多数首部标志是错误产生的，否则可以规定宏块的位置。

接着，在步骤S142检测编码制。可以以这样的方式检测编码制，即读出所有这些宏块的编码制信息，然后，利用多数决定进行解码。

在步骤S143，根据本技术领域内公知的逻辑格式，附加信息解码部分57对所有宏块的信息进行解码。然后，在步骤S155，附加信息解码部分57对利用多数决定解码的这些宏块信息中具有同样序号的宏块的信息进行解码。此外，在步骤S145，在序号不是“1”的情况下，附加信息解码部分57将附加信息以这些序号的顺序互相连接在一起以进行组装。

执行了上述过程后，附加信息解码部分57可以对嵌入图像内的附加信息进行解码。此时，附加信息解码部分57可以以如下方式可靠获取附加信息，即进行纠错编码过程，而且利用多个宏块重复嵌入附加信息，然后，利用多数决定进行解码，同时可以将原始图像的不利影响抑制到最小值。此外，对于已经嵌入了具有上述特征的图形的图像，例如，即使是在打印设备和读取设备产生不利影响，而且放大/缩小变换处理过程在中途执行的情况下，仍可以可靠提取附加信息。

(第二实施例)

接着，将说明本发明的第二实施例。图17是用于说明根据第二实施例的附加信息嵌入侧的一种结构例子的方框图。应该注意，图1所示的同样参考编号将用作表示图17所示的同样或类似结构部件的参考编号，而且省略对它们进行说明。参考编号61表示图形衰减比计算部分。在此第二实施例中，在设置此图形衰减比计算部分61代替图形衰减比输入部分13时，通过进行计算获取图形衰减比。

图形大小输入部分11选择用户通过个人计算机或操作板(未示出)事先已经注册到其上的图像输出装置。由于选择了此输出装置，所以图形大小输入部分11对选择的输出装置输入/设置最佳图形大小。显然，作为一种选择，可以利用数字数值等输入/设置图形大小。此外，嵌入强度输入部分12输入/设置由用户通过个人计算机、操作板(未示出)指定的值。应该理解，在采用预定义的固定值时，可以不采用图形大小输入部分11/嵌入强度输入部分12之一或者它们二者。

根据图形大小输入部分11和嵌入强度输入部分12输入/设置的值(否则根据预定义的固定值)，图形衰减比计算部分61计算最佳图形衰减比。还应该注意，以下将详细说明图形衰减比计算部分61的操作过程。

该第二实施例的其它结构单元与上述第一实施例的各结构单元相同。现在，概括说明这些结构单元：根据输入/设置的图形大小、嵌入强度以及图形衰减比，图形生成部分14产生两个图形。还应该注意，所产生的这两个图形与上述第一实施例中的两个图形具有类似特征。图像数据输入部分15输入图像数据。图像数据存储部分16用于记录输入的图像数据，以在处理过程中临时保持工作数据，而且还保持输出数据。附加信息输入部分17从个人计算机和软件(未示出)输入待嵌入输入图像数据内的附加信息。待嵌入输入图像数据内的附加信息可以由用户指定的字符串、数字或图像数据产生。附加信息编码部分18将从附加信息输入部分17输入的附加信息变换为预定编码格式，然后，产生实际嵌入图像数据内的嵌入信息。根据预定嵌入格式，嵌入位置控制部分19指定将嵌入信息嵌入存储在图像数据存储部分16内的图像数据内的位置。根据附加信息编码部分18产生的嵌入信息，图形选择部分20选择图形生成部分14产生的两个图形之任一个。在图像块位于嵌入位置控制部分19指定的、图像数据存储部分16内的地址时，图形重叠部分21把该图像块与图形选择部分20选择的图形相加。应该理解，在总和超过最大值(例如：255)时，将相加值设置为最大值(255)，而在总和变成负值时，将此总和设置为0。图像输出部分22将在其内嵌入了附加信息的图像输出到诸如打印机的图像输出装置。

接着，将详细说明图形衰减比计算部分61的操作过程，图形衰减比计算部分61构成第二实施例的特征。根据输入的块大小和嵌入强度，图形衰减比计算部分61计算这样的衰减比，即，利用该衰减比，可以将嵌入该附加信息所导致的图像质量恶化抑制到最小值。具体地说，图形衰减比计算部分61以这样的方式计算衰减比，以致邻接图像块之间的边界以平滑方式互相连接在一起。

图18是用于解释图形衰减比计算部分61的操作过程例子的示意图。作为图形衰减比计算部分61执行的图形衰减比的具体计算方法，在采用图18所示的公式(1)的指数函数或另一个公式(2)的指数函数的情况下，该图中的点“A”的绝对值变得足够小。在进行打印操作时，此值令人满意地等于约“10”。图18所示的例子对应于8×8的图形大小。现在，假定采用该图所示的坐标系，点“A”距离原点的距离为3。通常，在利用“N×M”定义图形大小时，使用N与M中的较小值，可以根据如下公式计算“α”：

如果采用公式(1)，则C·exp(-α(min(N，M)/2-1))＜10。

此外，还可以根据如下公式计算“α”：

如果采用公式(2)，则C·exp(-α(min(N，M)/2-1)²)＜10。

如上所述，在未输入图形衰减比时，可以根据图形大小和/或嵌入强度，自动计算图形衰减比。当然，该计算方法仅是一个例子。作为一种选择，可以对图18所示的点“A”固定图形衰减比，或者对4角固定图形衰减比。此外，在这种情况下，对于图形衰减比，沿横向和纵向采用同样的值。作为一种选择，可以分别计算沿纵向的图形衰减比和沿横向的图形衰减比，以便图形生成部分14利用这些图形衰减比产生图形。当在某种程度上限制对图形大小和嵌入强度设置的值时，可以事先计算并记录图形衰减比，以便在使用图形衰减比时，选择并使用正确图形衰减比。

根据本发明第二实施例的图像处理设备内设置的附加信息提取装置侧的结构与上述第一实施例的图像处理设备内设置的附加信息提取装置侧的结构类似。因此，省略说明该附加信息提取装置的结构。

(第三实施例)

接着，将说明本发明的第三实施例。图19是用于说明根据本发明第三实施例的附加信息嵌入侧的一种结构例子的方框图。应该注意，图1所示的同样参考编号将用作表示图19所示的同样或类似结构部件的参考编号，而且省略对它们进行说明。参考编号71表示嵌入强度控制部分，参考编号72表示最低嵌入强度输入部分，参考编号73表示最高嵌入强度输入部分。在上述各实施例中，以固定嵌入强度嵌入图形，而不考虑输入的图像数据。结果，即使在容易识别嵌入图形的平坦部分，以及即使在存在强边缘而且不大可能识别嵌入图形的地方仍以同样的嵌入强度嵌入图形。因此，存在这样一些情况，即在出现强边缘的部分识别性能被降低的情况，因此，尽管识别性能高，但是平坦部分的图像质量被恶化。在该第三实施例中，以这样的方式设置图像处理设备，以致由于根据嵌入图形的区域内的图像数据控制嵌入强度，所以改善了嵌入图形不大可能被识别区域内的识别特性，而且还减少了平坦区域内图像质量的恶化问题。

在此第三实施例中，采用嵌入强度控制部分71、最低嵌入强度输入部分72以及最高嵌入强度输入部分73代替在上述第一实施例中设置的图形强度输入部分12。图形大小输入部分11选择用户通过个人计算机或操作板(未示出)事先已经注册到其上的图像输出装置。由于选择了此输出装置，所以图形大小输入部分11对选择的输出装置输入/设置最佳图形大小。显然，作为一种选择，可以利用数字数值等输入/设置图形大小。

根据图形大小输入部分11和图形衰减比输入部分13输入和设置的值(或者固定值)；附加信息输入部分17输入并被附加信息编码部分18编码的信号；存储在图像数据存储部分16内的、其大小与嵌入位置控制部分19寻址的重叠图形的大小相同的区域的图像数据(图像块)的值；最低嵌入强度输入部分72输入的最低嵌入强度；以及最高嵌入强度输入部分73输入的最高嵌入强度，嵌入强度控制部分71计算图形的最佳嵌入强度。应该注意，以下将详细说明嵌入强度控制部分71的操作过程。

最低嵌入强度输入部分72可以设置利用其能够识别图形的最低嵌入强度。此外，最高嵌入强度输入部分73可以设置利用其嵌入图形不会显著导致图像质量恶化的最高嵌入强度。还应该注意，作为一种选择，可以将最低嵌入强度和最高嵌入强度设置为预定义的固定值，也可以不设置。

该第三实施例的其它结构单元与上述第一实施例的各结构单元相同。现在，概括说明这些结构单元：根据输入/设置的图形大小以及嵌入强度控制部分71计算的嵌入强度，图形生成部分14产生两个图形。这两个图形与上述第一实施例中的两个图形具有类似特征。图像数据输入部分15输入图像数据。图像数据存储部分16用于记录输入的图像数据，在处理过程中临时保持工作数据，而且还保持输出数据。附加信息输入部分17从个人计算机和软件(未示出)输入待嵌入输入图像数据内的附加信息。待嵌入输入图像数据内的附加信息可以由字符串、数字或图像数据产生。附加信息编码部分18将附加信息输入部分17输入的附加信息变换为某种格式，然后，产生实际嵌入图像数据内的嵌入信息。根据预定嵌入格式，嵌入位置控制部分19指定将嵌入信息嵌入存储在图像数据存储部分16内的图像数据内的位置。根据附加信息编码部分18产生的嵌入信息，图形选择部分20选择图形生成部分14产生的两个图形之任一个。在图像数据位于嵌入位置控制部分19指定的、图像数据存储部分16内的地址时，图形重叠部分21把该图像数据与图形选择部分20选择的图形相加。应该理解，在总和超过最大值(例如：255)时，将此相加值设置为最大值(255)，而在总和变成负值时，将此总和设置为0。图像输出部分22将在其内嵌入了附加信息的图像输出到诸如打印机的图像输出装置。

接着，将详细说明嵌入强度控制部分71，它构成第三实施例的特征。根据图形大小输入部分11和图形衰减比输入部分13输入和设置的值(或者固定值)；附加信息输入部分17输入并被附加信息编码部分18编码的信号；存储在图像数据存储部分16内的、其大小与嵌入位置控制部分19寻址的重叠图形的大小相同的区域的图像数据的值；最低嵌入强度输入部分72输入的最低嵌入强度；以及最高嵌入强度输入部分73输入的最高嵌入强度，嵌入强度控制部分71计算图形的最佳嵌入强度。

图20是在嵌入强度控制部分71中计算嵌入强度时采用的4分割的部分图像块的例子的示意图。在嵌入强度控制部分71内，在将在其上重叠了图形的区域的图像数据设置为一个图像块时，利用与图形对应的、通过图像块的中心的两个边缘将此图像块(图像数据)分割为4组部分图像块。例如，在图形的边缘通过其中心并沿垂直方向和水平方向出现时，利用与图形的边缘对应的垂直直线和水平直线将该图像块分割为1/4。也就是说，将该图像块分割为4个分图像块，如图20所示。

随后，对4个分图像块中的每个分图像块计算像素值的总和，然后，根据4组计算的总和以及重叠图形，确定嵌入强度。在图20中，将在将图形重叠到相应部分图像块上后计算的像素值的总和称为：B1、B2、B3和B4。在重叠图形对应于“1”时，所计算最低嵌入强度作为最佳嵌入强度，在此最低嵌入强度下，重叠图形后的这4个区域的像素值的总和B1、B2、B3和B4满足如下关系式：

min(B1，B3)＞max(B2，B4).

此外，在重叠图形对应于“0”时，所计算的最低嵌入强度作为最佳嵌入强度，在此最低嵌入强度下，重叠图形后的这4个区域的像素值的总和B1、B2、B3和B4满足如下关系式：

min(B2，B4)＞max(B1，B3).

应该注意，在所计算的嵌入强度小于最低嵌入强度输入部分72输入的值时，将该嵌入强度设置为最低嵌入强度输入部分72输入的最低嵌入强度。此外，在所计算的嵌入强度大于最高嵌入强度输入部分73输入的值时，将该嵌入强度设置为最高嵌入强度输入部分73输入的最高嵌入强度。

利用在本发明第一实施例中说明的附加信息检测结构，可以100％地识别被嵌入了利用能够满足上述关系的最低嵌入强度产生的图形的电子图像，除非该电子图像接受了任何图像变换处理。然而，在打印此电子图像的情况下，利用诸如扫描仪或数码相机的图像输入装置输入该打印的图像，然后，再将该输入图像恢复为电子信息，在打印阶段和输入阶段，利用大量图像处理过程对该电子信息进行处理。特别是在计算值过小的情况下，就不大可能识别嵌入信息。相反，在计算值过大的情况下，就容易识别嵌入信息，但是对图像质量产生不利影响。因此，如上所述，所选择的嵌入强度应该处于最低嵌入强度与最高嵌入强度之间的范围内。

还应该注意，通过将附加信息、块大小、嵌入强度以及利用图形衰减比确定的图形信号与对在图形重叠各区域之前的4个分图像块中的每个分图像块计算的总和D1、D2、D3、D4相加，可以获得上述总和B1、B2、B3和B4。相反，如果可以知道总和D1、D2、D3、D4和附加信息，则通过进行计算可以获得满足上述关系式要求的嵌入强度。此外，因为需要多次使用嵌入强度和图形衰减比，所以如果事先计算并在表中建立嵌入强度与图形衰减比之间的多个组合表，则可以简单利用图形衰减比输入部分13输入的图形衰减比从该表中获得满足上述关系式要求的嵌入强度。

如上所述，嵌入强度控制部分71计算最佳嵌入强度，而图形生成部分14根据此最佳嵌入强度产生两个图形，然后，将产生的图形嵌入图像数据。因此，可以在抑制图像质量恶化的同时，提高识别比。

在此第三实施例中，以输入图形衰减比并控制嵌入强度从而适应块图像的例子为例进行了说明。此外，本发明并不局限于此例子。例如，相反，在将输入值用作嵌入强度时，可以改变图形衰减比以适应块图像。为了满足上述关系式，可以将嵌入强度和图形衰减比之任一个固定，而通过进行计算获得另一个。作为一种选择，在制备这种表时，可以简单地获得为了满足上述关系式要求的嵌入强度与图形衰减比的组合。该表含有在多次使用的嵌入强度与图形衰减比之间的多个组合中重叠图形的4分像素值的总和。

根据本发明第三实施例的图像处理设备的附加信息提取装置侧与上述第一实施例的图像处理设备的附加信息提取装置侧类似。因此，省略对其做说明。

(第四实施例)

接着，将说明本发明的第四实施例。图21是用于说明根据第四实施例的附加信息嵌入侧的一种结构例子的方框图。应该注意，图1所示的同样参考编号将用作表示图21所示的同样或类似结构部件的参考编号，而且省略对它们进行说明。参考编号81表示图像数据分析部分，参考编号82表示图像数据校正部分。在上述各实施例描述的配置中，在图形与输入图像数据的醒目(亮)部分和阴影(暗)部分重叠时，存在发生溢出和下溢的某些可能性。在各实施例中，在这种情况下，值变成像素值的最大值或像素值的最小值。因此，降低了嵌入醒目部分和阴影部分的图形的识别性能。在此第四实施例中，说明了一种可以解决这些问题的配置。

在此第四实施例中，将图像数据分析部分81和图像数据校正部分82附加到第一实施例的配置中。图像数据分析部分81检测输入图像对其每个色彩分量(例如，R、G、B色彩分量，或者Y、M、C、K色彩分量)具有的最大像素值和最小像素值。

例如，如果对于每个色彩分量，色彩数据存储部分16具有8位层次(256个色彩层次值)，即，可以利用0至255的层次值表示一个色彩分量，那么，根据嵌入强度输入部分12输入的嵌入强度“C”、上述最大像素值以及上述最小像素值，图像数据校正部分82以这样的方式进行浓度变换处理，即在C与(255-C)之间输入该输入图像的每个色彩分量。具体地说，现在假定由图像数据分析部分81获得的、某个色彩分量的最大像素值及其最小像素值分别为“Cmax”和“Cmin”，根据以下公式，将此色彩分量具有的像素值Z(Cmin≤Z≤Cmax)变换为Z’：

Z’＝[(min(255-C，Cmax)-max(C，Cmin))/(Cmax-Cmin)×(Z-Cmin)+max(C，Cmin)]，

其中符号“min(a，b)”意味着采用“a”和“b”中的较小值，符号“max(a，b)”意味着采用“a”和“b”中的较大值。

此变换过程意味着将层次范围[Cmin..Cmax]线性变换为[max(C，Cmin)..min(255-C，Cmax)]。因此，即使在图形信号与层次变换图像以嵌入强度“C”重叠时，也不出现小于0的层次值，或大于255的层次值。

该第四实施例的其它结构单元与上述第一实施例的各结构单元相同。现在，概括说明这些结构单元：根据输入/设置的图形大小、嵌入强度以及所计算的图形衰减比，图形生成部分14产生两个图形。所产生的这两个图形与上述第一实施例中的两个图形具有类似特征。图像数据输入部分15输入图像数据。图像数据存储部分16用于记录输入的图像数据、图像数据校正部分82校正后的输入图像数据，在处理过程中临时保持工作数据，而且还保持输出数据。附加信息输入部分17从个人计算机和软件(未示出)输入待嵌入输入图像数据内的附加信息。待嵌入输入图像数据内的附加信息可以由字符串、数字或图像数据产生。附加信息编码部分18将附加信息输入部分17输入的附加信息变换为预定编码格式，然后，产生实际嵌入图像数据内的嵌入信息。根据预定嵌入格式，嵌入位置控制部分19指定将嵌入信息嵌入存储在图像数据存储部分16内的图像数据内的位置。根据附加信息编码部分18产生的嵌入信息，图形选择部分20选择图形生成部分14产生的两个图形之任一个。在图像数据位于嵌入位置控制部分19指定的、图像数据存储部分16内的地址时，图形重叠部分21把该图像数据与图形选择部分20选择的图形相加。由于输入图像数据已经被图像数据校正部分82校正，所以不因为选择图形的相加过程产生溢出和下溢。图像输出部分22将在其内嵌入了附加信息的图像输出到诸如打印机的图像输出装置。如上所述，在将图像质量的恶化抑制到最小容许值的同时，还可以提高图形识别比。

在此第四实施例的配置中，对第一实施例所示的配置附加设置了图像数据分析部分81和图像数据校正部分82。本发明并不局限于此配置。例如，作为一种选择，可以将图像数据分析部分82和图像数据校正部分83附加到第二实施例或第三实施例的上述配置中。

在根据本发明第四实施例的图像处理设备内设置的附加信息提取装置侧的结构与上述第一实施例的图像处理设备的附加信息提取装置侧的结构类似。因此，省略对此附加信息提取装置的结构做说明。

在上述各实施例中，在输入图像是彩色图像时，最好能够对所有色彩分量进行图形相加处理和图形提取处理。作为一种选择，可以对这些色彩分量中的至少一个色彩分量进行图形相加处理和图形提取处理。

此外，根据从外部存储介质读出的程序，可以利用计算机设备执行上述各实施例的图像处理过程。

从上述说明中可以看出，根据本发明，由于通过采用具有上述特征的图形，将附加信息嵌入具有多层次值的图像内，所以即使在对图像进行图像处理，例如图像输出装置和图像输入装置的分辨率变换时，仍可以从打印在纸张上的图像中可靠检测、恢复嵌入该图像内的附加信息。此时，附加信息嵌入侧不需要将诸如图形大小的信息通知附加信息提取装置侧。此外，即使在输入装置/输出装置互相实现广泛组合时，仍可以嵌入和恢复附加信息。不仅如此，由于嵌入了对应于附加信息的图形，所以可以抑制原始图像的图像质量恶化问题。根据本发明，可以实现这种效果以及上述各种效果。

Claims

1.一种图像处理设备，该图像处理设备包括：

图形生成部分，用于产生两个图形；

图像输入部分，用于输入一个输入图像；

附加信息输入部分，用于输入附加信息；

其中在两个图形中的相应像素互相相加时，所有元素变成0；

2.根据权利要求1所述的图像处理设备，该图像处理设备进一步包括：

嵌入强度输入部分，用于输入嵌入强度，

其中图形生成部分利用由嵌入强度输入部分输入的嵌入强度产生两个图形。

3.根据权利要求1所述的图像处理设备，

其中在各图形的像素值的绝对值中，各图形中心位置的像素值的绝对值为最大；以及

其中各图形的像素值的绝对值随着远离各图形中心逐渐变小。

4.根据权利要求3所述的图像处理设备，该图像处理设备进一步包括：

图形衰减比输入部分，用于输入图形衰减比，

其中图形生成部分利用由图形衰减比输入部分输入的图形衰减比产生两个图形。

5.根据权利要求2所述的图像处理设备，该图像处理设备进一步包括：

图形衰减比计算部分，用于至少根据由嵌入强度输入部分输入的嵌入强度，计算图形衰减比，

其中在各图形的像素值的绝对值中，各图形中心位置的像素值的绝对值为最大；

其中各图形的像素值的绝对值随着远离各图形中心逐渐变小；以及

其中图形生成部分利用由嵌入强度输入部分输入的嵌入强度和由图形衰减比计算部分计算的图形衰减比，产生两个图形。

6.根据权利要求5所述的图像处理设备，

其中图形衰减比计算部分以这样的方式设置图形衰减比，即互相相邻布置的图形之间的边界部分的像素值的差值小于预定值。

7.根据权利要求5所述的图像处理设备，该图像处理设备进一步包括：

图形大小输入部分，用于输入图形大小，

其中各图形具有n×m个像素；

其中图形衰减比计算部分进一步利用由图形大小输入部分输入的图形大小计算图形衰减比；以及

其中图形生成部分利用由嵌入强度输入部分输入的嵌入强度、由图形衰减比计算部分计算的图形衰减比以及由图形大小输入部分输入的图形大小，产生两个图形。

8.根据权利要求1所述的图像处理设备，该图像处理设备进一步包括：

嵌入强度控制部分，用于根据由附加信息输入部分获得的附加信息和位于由嵌入位置控制部分指定的图像位置的输入图像，确定嵌入强度和图形衰减比之一，

其中图形生成部分利用由嵌入强度控制部分设置的嵌入强度和图形衰减比之一，产生两个图形。

9.根据权利要求8所述的图像处理设备，

其中嵌入强度控制部分将位于由嵌入位置控制部分指定的图像位置的输入图像设置为一个图像块；

其中嵌入强度控制部分利用对应于由重叠部分选定的图形的两个边缘将图像块分割为4个分图像块；

其中嵌入强度控制部分获得每个分图像块的像素值的总和；以及

其中嵌入强度控制部分根据这4个分图像块的像素值的总和以及从附加信息输入部分获得的附加信息，确定嵌入强度和/或图形衰减比。

10.根据权利要求8所述的图像处理设备，该图像处理设备进一步包括：

最低嵌入强度输入部分，用于输入最低嵌入强度；以及

最高嵌入强度输入部分，用于输入最高嵌入强度，

其中嵌入强度控制部分利用对应于图形的两个边缘将图像块分割为4个分图像块；

其中嵌入强度控制部分根据由最低嵌入强度输入部分输入的最低嵌入强度、由最高嵌入强度输入部分输入的最高嵌入强度、这4个分图像块的像素值的总和以及从附加信息输入部分获得的附加信息，确定嵌入强度和图形衰减比。

11.根据权利要求1所述的图像处理设备，

其中通过各图形中心部分的、每个图形的各边缘的方向分别是垂直方向和水平方向。

12.根据权利要求1所述的图像处理设备，该图像处理设备进一步包括：

附加信息编码部分，用于以预定编码格式，将由附加信息输入部分输入的附加信息变换为嵌入信息，

其中根据附加信息编码部分变换的嵌入信息，图形重叠部分选择由图形生成部分产生的两个图形之一。

13.一种图像处理设备，该图像处理设备包括：

图形生成部分，用于产生两个图形；

图像输入部分，用于输入一个输入图像；

嵌入强度输入部分，用于输入嵌入强度；

图像分析部分，用于分析由图像输入部分输入的输入图像；

附加信息输入部分，用于输入附加信息；

其中在两个图形中的相应像素互相相加时，所有元素变成0；

14.根据权利要求13所述的图像处理设备，

其中输入图像校正部分校正输入图像，以使输入图像的层次值处于一个根据由嵌入强度输入部分输入的嵌入强度设置的范围内。

15.根据权利要求13所述的图像处理设备，

其中输入图像校正部分校正输入图像，以使输入图像的像素值处于第一值与第二值之间的范围内；

其中第一值是利用最小像素值减去由嵌入强度输入部分输入的嵌入强度获得的像素值；以及

其中第二值是利用最大像素值减去由嵌入强度输入部分输入的嵌入强度获得的像素值。

16.根据权利要求13所述的图像处理设备，

其中图像分析部分在输入图像中检测最大像素值和最小像素值。

17.根据权利要求13所述的图像处理设备，其中各图形分别具有n×m个像素。

18.根据权利要求17所述的图像处理设备，该图像处理设备进一步包括：

图形大小输入部分，用于输入图形大小，

其中图形生成部分利用由图形大小输入部分输入的图形大小，产生两个图形。

19.一种用于从在图像内以图像块为单位嵌入了附加信息的图像数据中提取附加信息的图像处理设备，其中附加信息具有包含多个像素的图形，该图像处理设备包括：

其中图形是两种图形；

其中在两个图形中的相应像素互相相加时，所有元素变成0；

20.根据权利要求19所述的图像处理设备，

其中块大小预测部分根据图像数据产生边缘提取图像；

其中块大小预测部分根据边缘提取图像产生在其内提取了沿预定方向的边缘分量的图像；以及

其中根据图像的自相关函数的峰值位置间隔，块大小预测部分获得图像块的大小。

21.根据权利要求20所述的图像处理设备，

其中通过图形的中心部分的各边缘的方向是垂直方向和水平方向；以及

其中块大小预测部分提取沿垂直方向和水平方向的边缘分量。

22.根据权利要求19所述的图像处理设备，

其中块位置检测部分根据由块大小预测部分获得的块大小产生屏蔽图像；

其中块位置检测部分在屏蔽图像与图像数据之间进行卷积计算；

其中块位置检测部分从卷积计算结果中提取局部最大值的点和局部最小值的点；

其中块位置检测部分将局部最大值的点和局部最小值的点投影到垂直方向和水平方向；以及

其中块位置检测部分根据投影波形和由块大小计算部分获得的块大小检测块位置。

23.根据权利要求19所述的图像处理设备，

其中附加信息识别部分利用预定方向的两个边缘将由块位置检测部分检测的图像块分割为4个区域；

其中附加信息识别部分计算4个区域内的像素值的总和；以及

其中附加信息识别部分根据这4个分图像块的像素值的总和之间的大/小关系识别附加信息。

24.根据权利要求19所述的图像处理设备，该图像处理设备进一步包括：

歪斜校正部分，用于校正由图像数据输入部分输入的图像数据的歪斜，

其中块大小预测部分、块位置检测部分以及附加信息识别部分利用由歪斜校正部分校正的图像数据歪斜进行处理操作。

25.根据权利要求19所述的图像处理设备，该图像处理设备进一步包括：

附加信息解码部分，用于根据先前规定的编码格式，对由附加信息识别部分识别的附加信息进行解码。

26.一种图像处理方法，该图像处理方法包括：

输入一个输入图像；

输入待嵌入输入图像内的附加信息；

根据附加信息，选择两个图形之一；以及

其中在两个图形中的相应像素互相相加时，所有元素变成0；

27.根据权利要求26所述的图像处理方法，该图像处理方法进一步包括：

输入嵌入强度；以及

利用嵌入强度，产生两个图形。

28.根据权利要求26所述的图像处理方法，

29.根据权利要求28所述的图像处理方法，该图像处理方法进一步包括：

输入图形衰减比，

利用图形衰减比，产生两个图形。

30.根据权利要求27所述的图像处理方法，该图像处理方法进一步包括：

至少根据嵌入强度，计算图形衰减比，

其中在产生两个图形的步骤中，利用嵌入强度和计算的图形衰减比，产生两个图形。

31.根据权利要求30所述的图像处理方法，

其中在计算图形衰减比的步骤中，设置图形衰减比，以使互相相邻布置的图形之间的边界部分的像素值的差值小于预定值。

32.根据权利要求30所述的图像处理方法，该图像处理方法进一步包括：

输入图形大小，

其中各图形具有n×m个像素；

其中在计算图形衰减比的步骤中，利用图形大小计算图形衰减比；以及

其中在产生图形的步骤中，利用嵌入强度、图形衰减比以及图形大小，产生两个图形。

33.根据权利要求26所述的图像处理方法，该图像处理方法进一步包括：

根据输入的附加信息和位于对应于附加信息的图形所重叠的图像位置的输入图像，确定嵌入强度和图形衰减比之一；以及

利用嵌入强度和图形衰减比之一，产生两个图形。

34.根据权利要求33所述的图像处理方法，

其中确定嵌入强度和图形衰减比之一的步骤包括：

将位于图形所重叠的图像位置的输入图像设置为一个图像块；

利用通过其中心部分的、对应于图形的两个边缘，将图像块分割为4个分图像块；

获得这4个分图像块中的每个分图像块的像素值的总和；以及

根据这4个分图像块的像素值的总和以及附加信息，确定嵌入强度和图形衰减比之一。

35.根据权利要求33所述的图像处理方法，

其中确定嵌入强度和图形衰减比之一的步骤包括：

利用通过图形中心部分的、对应于图形的两个边缘，将图像块分割为4个分图像块；

获得这4个分图像块中的每个分图像块的像素值的总和；

根据这4个分图像块的像素值的总和以及附加信息，计算嵌入强度；

在计算的嵌入强度小于输入的嵌入强度的最小值时，将输入的嵌入强度的最小值设置为嵌入强度；以及

在计算的嵌入强度大于输入的嵌入强度的最大值时，将输入的嵌入强度的最大值设置为嵌入强度。

36.根据权利要求26所述的图像处理方法，其中图形具有n×m个像素。

37.根据权利要求36所述的图像处理方法，该图像处理方法进一步包括：

输入图形大小；以及

利用图形大小，产生两个图形。

38.根据权利要求26所述的图像处理方法，

39.根据权利要求26所述的图像处理方法，该图像处理方法进一步包括：

以预定编码格式，将输入的附加信息变换为嵌入信息，

其中在选择两个图形之一的步骤中，根据嵌入信息，选择两个图形之一。

40.一种图像处理方法，该方法包括：

输入一个输入图像；

输入待嵌入输入图像内的附加信息；

输入附加信息的嵌入强度；

分析输入图像；

根据附加信息的嵌入强度，产生两个图形；

根据附加信息，选择两个图形之一；以及

其中在两个图形中的相应像素互相相加时，所有元素变成0；

41.根据权利要求40所述的图像处理方法，

其中在校正输入图像的步骤中，校正输入图像，以使输入图像的层次值处于根据输入的嵌入强度设置的范围内。

42.根据权利要求40所述的图像处理方法，

其中在校正输入图像的步骤中，校正输入图像，以使输入图像的像素值处于第一值与第二值之间的范围内；

其中第一值是利用最小像素值减去输入的嵌入强度获得的像素值；以及

其中第二值是利用最大像素值减去输入的嵌入强度获得的像素值。

43.根据权利要求40所述的图像处理方法，

其中在分析输入图像的步骤中，获得输入图像中的最大像素值和最小像素值。

44.一种用于从在图像内以图像块为单位嵌入了附加信息的图像数据中提取附加信息的图像处理方法，其中该附加信息具有包含多个像素的图形，该图像处理方法包括：

输入在图像内嵌入了附加信息的图像数据；

根据图像数据，预测图像块的大小；

根据图像数据，检测图像块的位置；

根据检测的图像块位置，识别被嵌入图像块内的附加信息，

其中图形是两种图形；

其中在两个图形中的相应像素互相相加时，所有元素变成0；

45.根据权利要求44所述的图像处理方法，

其中预测图像块大小的步骤包括：

根据图像数据，产生边缘提取图像；

根据边缘提取图像产生在其内提取沿预定方向的边缘分量的图像；以及

根据图像的自相关函数的峰值位置间隔，获得图像块的大小。

46.根据权利要求45所述的图像处理方法，

其中预测图像块大小的步骤包括提取沿垂直方向和水平方向的边缘分量。

47.根据权利要求44所述的图像处理方法，

其中检测图像块位置的步骤包括：

根据预测的图像块大小，产生屏蔽图像；

在屏蔽图像与图像数据之间进行卷积计算；

从卷积计算结果中提取局部最大值的点和局部最小值的点；

将局部最大值的点和局部最小值的点投影到垂直方向和水平方向；以及

根据投影波形和预测的图像块大小，检测块位置。

48.根据权利要求44所述的图像处理方法，

其中识别附加信息的步骤包括：

利用预定方向的两个边缘将位于所检测的块位置的图像块分割为4个区域；

计算4个区域内的像素值的总和；以及

根据这4个分图像块的像素值的总和之间的大/小关系，识别附加信息。

49.根据权利要求44所述的图像处理方法，该图像处理方法进一步包括：

校正输入的图像数据的歪斜，

其中预测块大小的步骤、检测块位置的步骤以及识别附加信息的步骤均使用校正的图像数据。

50.根据权利要求44所述的图像处理方法，该图像处理方法进一步包括：

根据事先规定的编码格式，对识别的附加信息进行解码。