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CN1941833A - 数据嵌入装置 - Google Patents

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CN1941833A
CN1941833A CNA2006101270925A CN200610127092A CN1941833A CN 1941833 A CN1941833 A CN 1941833A CN A2006101270925 A CNA2006101270925 A CN A2006101270925A CN 200610127092 A CN200610127092 A CN 200610127092A CN 1941833 A CN1941833 A CN 1941833A
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Toshiba TEC Corp
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Abstract

使图像信号平滑，生成叠加有嵌入数据的叠加信号。将叠加信号添加到平滑后的图像上，并将添加了叠加信号的图像信号二值化。

Description

数据嵌入装置
技术领域
本发明涉及一种用于将其他数据嵌入图像的数据嵌入装置。
背景技术
将其他数据叠加在图像上使得能够记录辅助数据(secondarydata，二次数据)或预防窜改、伪造等。以下公开了用于将其他数据叠加在图像中的技术方案。
东京Denki大学出版社于2004年1月20日出版的由图像电子学会(Academic Society of Image Electronics)编写的《电子水印技术(electronic watermark technology)》一书的P43至P44页，公开了一种将数据叠加在由伪色调(pseudo-tone)表现的数字图像中的方法。当浓度由伪色调表现时，该方法利用基于多种色调图案表现浓度的自由度来叠加数据。
日本专利申请公开出版物第4-294862号中公开了一种指定用于从彩色复印机的硬拷贝输出执行记录的复印机等的方法。该方法记录被叠加在复印机的硬拷贝输出上的小黄点图案。该点图案具有符合诸如复印机型号的条件的形状。该输出由扫描器等读取，并且提取记录成叠加状态的图案，以执行预定信号处理。从而，识别复印机。
日本专利申请公开出版物第7-123244号中公开了一种将高频色差信号叠加在彩色图像上的方法。该方法对将被叠加的数据进行编码，并将具有对应于该编码的高空间频率峰值的色差成分叠加在原图像上。高空间频率的色差成分很难被人类看见。因此，该叠加数据几乎不损坏原图像。一般图像几乎不包括高频色差成分。所以，通过读取叠加图像并执行信号处理以提取高频色差成分，可以再生叠加数据。
还存在其他可行技术，诸如：根据嵌入数据稍微改变字符间距、字符倾斜度、或大小的方法；以及向字符边缘添加非常小的凹口的方法。
发明内容
根据本发明的主要方面，数据嵌入装置包括：平滑部，用于使图像信号平滑；调制部，用于生成具有叠加的嵌入数据的叠加信号；叠加部，用于将由调制部生成的叠加信号添加到由平滑部进行平滑的图像信号；以及二值化(binarizing)部，用于将由叠加部添加叠加信号的图像信号进行二值化。
以下将阐述本发明的其他目的和优点，并且部分将通过以下描述变得明显，或可以通过本发明的实施例获知。本发明的目的和优点可以通过后面特别提出的手段和组合实现及获得。
附图说明
附图结合到说明书中并构成说明书的一部分，用于阐述本发明的实施例，并与前面给出的概括说明和后面给出的实施例的详细说明一起，用来说明本发明的原理。
图1是示出根据本发明的第一实施例的数据嵌入装置的框图；
图2是示出平滑部中的平滑滤波器的滤波器系数的图表；
图3是示出由调制部嵌入的正弦波的频率成分的配置图；
图4是示出频率成分之间的对应关系的列表；
图5是示出输入图像的一部分的示意图；
图6A是示出平滑处理前的图像信号的形状的示意图；
图6B是示出平滑处理后的图像信号的形状的示意图；
图7是示出嵌入数据的实例的列表；
图8A是示出关于嵌入数据所获得的叠加信号的实例的示意图；
图8B是示出关于嵌入数据所获得的叠加信号的实例的示意图；
图9A是示出将嵌入数据添加到图像信号的结果的实例的示意图；
图9B是示出将嵌入数据添加到图像信号的结果的实例的示意图；
图10A是示出来自图像输入部的图像输入的一部分的示意图；
图10B是示出图像的线S-S上的图像信号的电平的示意图；
图11是示出平滑后的图像信号的形状的示意图；
图12是示出叠加信号的波形的实例的示意图；
图13是示出添加了叠加信号的平滑后的图像信号的形状的示意图；
图14是示出与被添加到图像信号的边沿(edge)的嵌入数据对应的凹凸形状G的示意图；
图15是示出根据本发明的第二实施例的数据嵌入装置的框图；
图16是边沿附近的信号的示意图；
图17是由调制部嵌入的正弦波形的频率成分的配置图；
图18是示出频率成分间的对应关系的列表；
图19是示出根据本发明的第四实施例的数据嵌入装置的框图；
图20是示出根据本发明的第五实施例的应用了数据嵌入装置的图像形成装置的框图；以及
图21是该装置的打印处理的流程图。
具体实施方式
下面参考附图说明本发明的第一实施例。
图1是示出数据嵌入装置的框图。图像输入部1输入图像作为图像信号。图像信号由例如P(x，y)表示。图像输入部1具有扫描器。扫描器读取例如记录在作为图像记录介质的纸张上的图像，并输出图像信号P(x，y)。图像输入部1通过网络从其他装置接收图像数据。从图像输入部1输出的图像信号P(x，y)具有信号电平值陡峭变化的边沿。
平滑部2使从图像输入部1输出的图像信号P(x，y)平滑。平滑部2具有平滑滤波器。图2示出了平滑滤波器的核心(kernel)(滤波器系数)的实例。平滑部2使图像信号P(x，y)平滑，以将边沿设置为中间信号电平值。例如，平滑部2通过下列等式(1)执行平滑处理。平滑部2在关注的像素周围执行例如5×5像素平滑。从而，平滑部2使具有图像信号P(x，y)的边沿变圆滑。
P 2 ( x , y ) = Σ - 2 ≤ i ≤ 2 Σ - 2 ≤ j ≤ 2 a ( i , j ) · P ( x + i , y + j ) . . . ( 1 )
其中，P2(x，y)表示平滑处理后的图像信号，a(i，j)表示滤波器系数。
数据输入部3将嵌入的数据输入到从图像输入部1输入的图像信号P(x，y)中。例如，将嵌入数据表示为有限位数字信号。根据该实施例，嵌入数据例如是16位数字信号。
调制部4生成叠加信号Q(x，y)，该叠加信号叠加有来自数据输入部3的嵌入数据。例如，调制部4通过堆叠16种空间频率的二维正弦波，生成叠加信号Q(x，y)。通过下列等式(2)生成叠加信号Q(x，y)：
Q ( x , y ) = clip ( A · Σ k f k · cos ( 2 π ( u k · x + v k · y ) ) ) . . . ( 2 )
其中，x、y是图像上的像素坐标值，Q(x，y)是坐标x、y的叠加信号的值，uk、vk是第k个频率成分，fk是嵌入数据的第k位的值，fk＝0或1。对于k，确定0≤k≤5。
A是叠加信号Q(x，y)的强度。在此假设图像信号P(x，y)的最大强度是1，A＝0.2。另外，clip(x)是将值限制在±0.5范围内的函数。clip(x)由下列等式(3)至(5)表示：
if(x＜-0.5)      clip(x)＝-0.5   (3)
if(x＞0.5)       clip(x)＝0.5    (4)
if(0.5＞x＞-0.5  clip(x)＝x      (5)
图像信号P(x，y)具有诸如底层部分、粗字符、除了边沿之外的图形内部的部分。通过提供clip函数，叠加信号Q(x，y)的值变为-0.5≤Q(x，y)≤0.5。所以，可能避免叠加信号Q(x，y)出现在除了边沿之外的部分中。
uk、vk是将被嵌入的正弦波的第k个频率成分。当频率(uk，vk)的值太高时，叠加信号Q(x，y)的成分在记录或再生期间容易消失。当频率(uk，vk)的值太低时，嵌入的凹凸数据容易被看见，从而增加抑制感(inhibition feeling)。当两个频率互相接近时，容易发生干扰或错误检测。
所以，建议将uk、vk以适当间隔排列在中间频带中。根据由应用决定的信号再生的可靠性或图像质量的抑制感的容许度，将uk、vk排列在适当的频带中。在这种情况下，将频率绝对值设置在100dpi至200dpi之间，并将两个频率之间的最小距离设置为等于或大于50dpi。
图3是uv坐标上的嵌入正弦波的第k个频率成分uk、vk的配置图。在频率成分uk、vk的配置中，频率分布关于圆点对称。所以，省略了v＜0的区域(第三、第四象限)。图4示出了频率成分uk、vk之间的对应关系。
叠加部5将由调制部4生成的叠加信号Q(x，y)添加到由平滑部2平滑后的图像信号P2(x，y)的边沿上。
二值化部6将添加了叠加信号Q(x，y)的图像信号进行二值化，并根据嵌入数据将凹凸形状添加到边沿上。二值化部6执行通过下列等式(6)至(8)表示的二值化处理：
P3(x，y)＝P2(x，y)+Q(x，y)     (6)
P4(x，y)＝1(if P3(x，y)≥0.5)  (7)
P4(x，y)＝0(if P3(x，y)＜0.5)  (8)
图像输出部7输出由二值化部6进行二值化的图像信号。例如，将从图像输出部7输出的二值化后的图像信号存储在硬盘等中，或通过打印机直接打印在图像记录介质上。
接下来，将描述上述装置的数据嵌入操作。
图像输入部1输入图像作为图像信号P(x，y)。图5是示出输入图像Pa的一部分的示意图。图像Pa仅具有黑色“1”和白色“0”两个电平。
平滑部2通过例如图2的平滑滤波器使从图像输入部1输出的图像信号P(x，y)平滑。因此，图像信号P(x，y)的边沿变得平滑，被设置为中间信号电平值。也就是说，使图像信号P(x，y)的边沿变圆滑。图6A示出了平滑处理前的图像信号P(x，y)的形状，以及图6B示出了平滑处理后的图像信号P2(x，y)的形状。
数据输入部3输入表示为例如有限位数字信号的嵌入数据。图7示出了嵌入数据的实例。在该图中，示出了三种类型的嵌入数据。嵌入数据是16位信号，且由f(k)(1≤k≤16)表示。
调制部4生成叠加信号Q(x，y)，该叠加信号叠加有从数据输入部3输入的嵌入数据。例如，调制部4通过将16种空间频率的二维正弦波堆叠在一起，生成叠加信号Q(x，y)。
图8A和图8B分别示出了通过对嵌入数据进行等式(2)的计算所获得的叠加信号Q(x，y)的实例。图中为了方便，将其中叠加信号Q(x，y)的值为正的像素用黑色表示，其中值为负的像素用白色表示。从等式(2)可以理解，叠加信号Q(x，y)具有周期性的条纹结构。这些叠加信号Q(x，y)随着嵌入了数据的图像中的图案、图案角度、间隔、或空间频率而不同。
叠加部5将由调制部4生成的叠加信号Q(x，y)添加到由平滑部2平滑后的图像信号的边沿上。
二值化部6将添加了叠加信号Q(x，y)的图像信号进行二值化，并根据嵌入数据，将凹凸形状添加到边沿上。
图9A和图9B分别示出了将嵌入数据添加到图像信号的实例。图9A示出了将图8A的叠加信号Q(x，y)添加到图5的图像Pa上的实例。图9B示出了将图8B的叠加信号Q(x，y)添加到图5的图像Pa上的实例。对于这些叠加信号Q(x，y)，施加到图像中的图案上的角度互不相同。根据嵌入数据，仅将凹凸形状添加到图像中的字符或线的边沿上。
执行平滑和二值化处理的原因如下：
当将叠加信号Q(x，y)直接添加到图像上时，在图像中除了底层、粗字符内部等的边沿之外的部分中生成叠加信号Q(x，y)。通过执行平滑处理，可以创建接近边沿的图像信号的电平值取(0.1，1)的中间值的区域。将-0.5≤Q(x，y)≤0.5范围内的叠加信号Q(x，y)添加到该图像上，以将该图像二值化。因此，可以仅将凹凸形状添加到图像信号的电平值为中间值的边沿区域。
通过执行平滑处理，中间值随着离边沿的距离而改变。所以，在远离边沿的位置很难生成孤立点。例如，当将图像打印在纸张上时，一般很难再生非常小的孤立点，并且孤立点导致不稳定性。很难生成这种孤立点对于稳定性来说是优选地的。
上述数据嵌入操作如下一维地表示。
图10A示出了从图像输入部1输入的图像Pb的一部分。图10B示出了图10A中的图像Pb的S-S线上的图像信号的电平。例如，图像信号具有对应于黑色和白色的电平“1”和“0”。图像信号具有边沿E1、E2，在边沿E1和E2处，图像电平从“1”到“0”和从“0”到“1”陡峭变化。
平滑部2通过例如图2中的平滑滤波器使图像信号P(x，y)平滑。使图像信号P(x，y)变平滑，使得边沿E1、E2变为如图11中示出的平滑外形。
调制部4生成叠加有从数据输入部3输入的嵌入数据的叠加信号Q(x，y)。图12示出了叠加信号Q(x，y)的波形的实例。
叠加部5将由调制部4生成的叠加信号Q(x，y)添加到由平滑部2平滑后的图像信号P2(x，y)的边沿上。图13示出了将图12的叠加信号Q(x，y)添加到图11的平滑后的图像信号P2(x，y)上的外形。
如图13所示，二值化部6根据阀值R，将添加了叠加信号Q(x，y)的图像信号进行二值化。结果，如图14所示，根据嵌入数据将凹凸形状G添加到图像信号P(x，y)的边沿上。
所以，根据第一实施例，可以通过诸如平滑、以及嵌入数据的调制、叠加、和二值化等简单处理，将嵌入数据添加到边沿。由于仅将凹凸形状添加到了接近边沿的边沿部，所以避免了将嵌入数据添加到图像中的底层或粗字符的内部。所以，不会对底层或粗字符的内部造成影响。由于将统一循环信号添加到了整个图像上，所以抗噪音性强，并且容易检测嵌入数据。所以，有可能容易地将数据嵌入主要是诸如文档图像、字符、或线条图的二进制图像的图像中。
接下来，描述本发明的第二实施例。与图1中的部分相似的部分将由相同的参考标号表示，并省略对其的详细说明。
图15是数据嵌入装置的框图。对于该装置，向图像信号P(x，y)的边沿添加凹凸形状的方法不同于第一实施例中的方法。边沿确定部10接收来自图像输入部1的图像信号P(x，y)，并在图像信号P(x，y)中确定作为边沿部分的边沿以及边沿附近区域。边沿附近区域是距离边沿(即，图像的黑色“1”和白色“0”反转的像素)的距离处于预定值内的区域。例如，一种确定方法涉及离关注的像素的距离设置在预定值范围内的区域，并且如果该区域中存在黑色和白色像素则确定其为边沿附近区域。所以，边沿确定部10输出作为确定结果的边沿附近信号R(x，y)。图16示出了关于从图像输入部1输入的图像的边沿附近信号R(x，y)的处理结果。
叠加部11接收图像信号P(x，y)、边沿附近信号R(x，y)、以及叠加信号Q(x，y)，并将叠加信号Q(x，y)单独叠加在边沿附近部分上，即，边沿附近信号R(x，y)＝1。在除了边沿附近部分之外的部分中，使图像信号P(x，y)保持原样。也就是说，叠加部11执行下列等式(9)的处理：
P3(x，y)＝P(x，y)+R(x，y)·(Q(x，y)+0.5)    (9)
二值化部6将由叠加部11获得的信号P3(x，y)进行二值化，并将凹凸形状添加到边沿上。
从而，根据第二实施例，由于预先将叠加信号Q(x，y)的值二值化为“1”和“0”之一，所以不需要二值化部。所以，将嵌入数据添加到边沿上的计算量可能低于第一实施例的计算量。而且，可以不考虑离边沿的距离来添加凹凸形状。所以，在远离边沿的位置中生成孤立点的可能性增加了。
接下来，描述本发明的第三实施例。该实施例的装置在结构上与图1中的相同，所以将使用图1。
图像输入部1通过例如扫描器读取记录在作为图像记录介质的纸张中的图像，并输出图像信号P(x，y)。图像输入部1通过网络从其他装置接收图像数据。
从图像输入部1输入的图像可能包括与由调制部4生成的叠加信号Q(x，y)的频率基本相等的频率的数据。在这种情况下，很难确定图像的频率是嵌入数据的频率成分还是图像中最初存在的频率成分。
为了解决该问题，调制部4具有多组频率，每组均包括对应于嵌入数据的每个值的两个频率。调制部4通过根据嵌入数据的每个值的一组频率组中的一个频率生成叠加有嵌入数据的叠加信号Q(x，y)。
具体地，调制部4对应于1位嵌入数据分配一组两个频率。例如，对应于1位嵌入数据分配(u1，u2)。当嵌入数据为“0”时，使用频率u1。当嵌入数据为“1”时，使用频率u2。图17是由调制部4嵌入的正弦波的频率成分的配置图。图18示出了频率成分之间的对应关系。
在图17中，黑色圆“●”表示一个频率。白色圆“○”表示另一个频率。黑色圆“●”和白色圆“○”组成一组。例如，如果嵌入数据的第k位为“0”，则(u1，v1)＝(100，0)。如果第K位为“1”，则(u1，v1)＝(0，100)。可以从图17和图18理解，具有彼此相等绝对值且彼此成90度角的两个频率被分配为一组。
一般，在很多情况下，由图像输入部1读取的文档图像的频率成分是点对称的(point-symmetrical)。基于这样的前提，对应于1位嵌入数据，分配包括两个频率的组。当这样的前提很难成立时，可以改变包括对应于1位嵌入数据的两个频率的组的配置。
与第一实施例的情况一样，调制部4通过等式(2)获得叠加信号Q(x，y)。如图17和图18所示，例如，使用16个频率。由于两个频率组成用于1位的组，所以嵌入数据变为8位。嵌入数据的位数是第一实施例中的一半。
如上所述，根据第三实施例，分配多组频率，每组均包括对应于嵌入数据的值的两个频率，然后，通过根据嵌入数据的每个值的一组频率中的一个生成叠加有嵌入数据的叠加信号Q(x，y)。所以，有可能确定图像的频率是数据频率成分还是最初存在于原图像中的频率成分。然而，原图像中包括的频率成分很难影响嵌入数据的检测。
接下来，说明本发明的第四实施例。与图1中的部件相似的部件用同样的参考标号表示，并省略对其的详细描述。
图19是数据嵌入装置的框图。细线确定部20从图像输入部1的图像信号P(x，y)确定预定宽度或更小宽度的细线区域。例如，细线区域的检测方法在关注的窗口周围设置预定参考窗口，并根据参考窗口中的像素连接性和宽度进行确定，以输出细线区域信号Th(x，y)。细线区域信号Th(x，y)在细线区域中表示为值“1”，在细线区域外表示为值“0”。可以使用另一种细线区域检测方法。
色调区域确定部21确定图像信号P(x，y)中的色调区域，即，照片区域。色调区域由诸如照片、或具有半色调的底层或字符的除了黑色和白色以外的中间色调电平组成。色调区域具有半色调区域和伪半色调区域。半色调区域是图像信号P(x，y)的电平包括中间值的区域。原来是半色调区域的伪半色调区域是通过诸如误差扩散处理或点处理的伪半色调处理由二进制信号电平来表示的。
半色调区域和伪半色调区域中的两种或一种作为色调区域取决于系统。根据该实施例，处理该两种区域。
根据半色调区域的确定方法，确定图像信号P(x，y)的电平，并将中间值的像素设置为色调区域。然后，扩展色调区域，并将其结果确定为色调区域。使值为“0”、“1”的像素包括在半色调区域中，并执行扩展以将这些像素包括在色调区域中。
根据伪色调区域的确定方法，对黑色“1”像素执行预定像素的扩展处理。然后，根据其中多个黑色“1”像素连续出现的连接性，执行标注。如果纵向和横向都具有预定值或更大值大小的连接性，则将包括这些纵向和横向的区域确定为伪半色调区域。
在伪半色调区域中，黑色“1”像素互相接近。通过扩展伪半色调区域，将黑色“1”像素连接在一起，以组成大连接区域。另一方面，在字符或线图中，将字符或线部分相互分离。所以，字符或线图很难变成大连接区域。
作为该确定的结果，色调区域确定部21输出色调区域信号Gr(x，y)。
被确定为半色调区域或伪半色调区域的区域取值“1”，其他区域取值“0”。
叠加部22接收从平滑部2输出的图像信号P2(x，y)、从细线确定部20输出的细线区域信号Th(x，y)、从色调区域确定部21输出的色调区域信号Gr(x，y)、以及从调制部4输出的叠加信号Q(x，y)，并将叠加信号Q(x，y)叠加在图像信号P2(x，y)上。
在这种情况下，叠加部22不将叠加信号Q(x，y)叠加在由细线区域信号Th(x，y)表示的细线区域和由色调区域信号Gr(x，y)表示的色调区域中的图像信号P2(x，y)上。也就是说，叠加部22执行下列处理，其中，P3(x，y)是其输出信号：
if(Th(x，y)＝1 or Gr(x，y)＝1)
           P3(x，y)＝P2(x，y)
if(Th(x，y)＝0 and Gr(x，y)＝0)
           P3(x，y)＝P2(x，y)+Q(x，y)    (10)
二值化部6执行如第一实施例的情况的二值化处理。根据该实施例，图像中包括色调区域是前提。从而，二值化部6从色调区域确定部21接收色调区域信号Gr(x，y)，但是不对叠加部22的输出信号P3(x，y)的色调区域进行二值化处理。即，二值化部6通过色调区域信号Gr(x，y)屏蔽(mask)二值化处理。二值化部6执行由下列等式(11)表示的处理以获得输出信号P4(x，y)：
if(Gr(x，y)＝1)P4(x，y)＝P3(x，y)
if(Gr(x，y)＝0 and P3(x，y)≥0.5)
               P4(x，y)＝1
if(Gr(x，y)＝0 and P3(x，y)＜0.5)
               P4(x，y)＝0                (11)
接下来，描述如此设置的装置的数据嵌入操作。
图像输入部1输入图像作为图像信号P(x，y)。平滑部2使由图像输入部1输出的图像信号P(x，y)平滑。
数据输入部3输入表示为例如有限位数字信号的嵌入数据。调制部4生成叠加信号Q(x，y)，该叠加信号叠加有来自数据输入部3的嵌入数据。例如，调制部4通过将16种空间频率的二维正弦波堆叠在一起，生成叠加信号Q(x，y)。
细线确定部20从来自图像输入部1的图像信号P(x，y)确定预定宽度或更小宽度的细线区域。细线确定部20输出细线区域信号Th(x，y)，该信号是细线区域的确定结果。
色调区域确定部21确定色调区域，该色调区域由图像信号P(x，y)中诸如照片、或具有半色调的底层或字符的、除了黑色和白色之外的中间色调电平组成。色调区域包括半色调区域和伪半色调区域两种。色调区域确定部21输出色调区域信号Gr(x，y)作为确定的结果。
叠加部22接收从平滑部2输出的图像信号P2(x，y)、从细线确定部20输出的细线区域信号Th(x，y)、从色调区域确定部21输出的色调区域信号Gr(x，y)、以及从调制部4输出的叠加信号Q(x，y)，并将叠加信号Q(x，y)叠加在图像信号P2(x，y)上。在这种情况下，叠加部22不将叠加信号Q(x，y)叠加在由细线区域信号Th(x，y)表示的细线区域和由色调区域信号Gr(x，y)表示的色调区域中的图像信号P2(x，y)上。叠加部22输出经过叠加处理的信号P3。
二值化部6从色调区域确定部21接收色调区域信号Gr(x，y)，屏蔽叠加部22的输出信号P3(x，y)的色调区域，并对除了色调区域以外的区域执行二值化的处理。结果，根据嵌入数据，将凹凸形状G添加在图像信号P(x，y)的边沿上。
如上所述，根据第四实施例，嵌入数据的叠加不在预定宽度或更小宽度的细线区域以及由诸如照片、或具有半色调的底层或字符的除了于黑色和白色以外的中间色调电平组成的色调区域中执行。从而，有选择地只对特定厚度的字符、线、或边沿进行凹凸形状的调制。所以，有可能防止诸如断掉的细线或色调区域中生成纹理的图像质量的劣化。
下面，参考附图说明本发明的第五实施例。
图20是图像形成装置(打印系统)的结构示意图。该装置具有图像窜改防止功能。控制部30具有CPU。程序存储器31、数据存储器32、打印机33、以及文档文件输入部34被连接到控制部30。控制部30向渲染(rendering)部35、编码数据提取部36、以及嵌入部37发布操作指令。
程序存储器31预存储打印处理程序。例如，打印处理程序描述用于根据图21的打印处理流程执行处理的指令等。
文档文件、图像数据等被暂时存储在数据存储器32中。
打印机33将图像形成在诸如记录纸张的图像形成介质上。
文档文件输入部34输入文档文件。例如，文档文件以各种页面描述语言(page description language，PDL)描述。
渲染部35将从文档文件输入部34输入的文档文件渲染为例如位图图像。
编码数据提取部36从由文档文件输入部34输入的文档文件提取文本数据作为编码数据。该编码数据变为嵌入数据。编码数据提取部基于所提取的文本编码数据，计算哈希值(hash value)。该哈希值是由文本编码数据唯一生成的数据。例如，该哈希值是通过所有字符编码的异或获得的。此处，例如，该哈希值被设置为16位。
嵌入部37将哈希值嵌入位图图像中。例如，嵌入部37包括第一至第四实施例之一的数据嵌入装置。例如，嵌入部37包括如图1所示的数据嵌入装置。即，嵌入部37包括图像输入部1、平滑部2、数据输入部3、调制部4、叠加部5、二值化部6、以及图像输出部7。例如，嵌入部37包括图15中所示的数据嵌入装置。即，嵌入部37包括图像输入部1、数据输入部3、调制部4、边沿确定部10、叠加部11、二值化部6、以及图像输出部7。例如，嵌入部37包括图19中所示的数据嵌入装置。即，嵌入部37包括图像输入部1、平滑部2、数据输入部3、调制部4、细线确定部20、色调区域确定部21、叠加部22、二值化部6、以及图像输出部7。
下面，参考图21的打印处理流程，说明如此设置的装置的图像形成操作。
首先，在步骤#1中，例如，文档文件输入部34输入以各种页面描述语言(page description language)中的每种记述的文档文件。
接着，在步骤#2中，渲染部35将从文档文件输入部34输入的文档文件渲染为例如位图图像。
相关地，在步骤#3中，编码数据提取单元36从由文档文件输入部34输入的文档文件提取文本数据作为编码数据。
接着，在步骤#4中，编码数据提取部36基于所提取的文本编码数据，计算由文本编码数据唯一生成的哈希值。此处，哈希值被设置为例如16位。
接着，在步骤#5中，嵌入部37将来自编码数据提取部36的哈希值嵌入在来自渲染部35的位图图像中。嵌入部37执行相似于第一至第四实施例之一的操作。例如，当嵌入部37包括第一实施例的数据嵌入装置时，图像输入部1输入位图图像作为图像信号。平滑部2使从图像输入部1输出的图像信号平滑。数据输入部3输入哈希值。调制部4生成叠加信号，该叠加信号叠加有从数据输入部3输入的哈希值。叠加部5将由调制部4生成的叠加信号添加到由平滑部2平滑后的图像信号的边沿上。二值化部6将已经添加了叠加信号的图像信号进行二值化，并根据嵌入数据，将凹凸形状添加到边沿上。图像输出部7输出由二值化部6进行二值化的图像信号。
嵌入部37不限于第一实施例，而执行相似于第二至第四实施例中的任何一个的操作。即，根据第二至第四实施例之一，由图像输入部1输入的图像可以由位图图像代替，并且由数据输入部3输入的嵌入数据可以由哈希值代替。当嵌入部37包括第二至第四实施例之一的装置时，操作是相同的，所以为了避免重复，将该描述省略。
接着，在步骤#6中，打印机33将嵌入了哈希值的图像打印在诸如记录纸的图像形成介质上。
如上所述，根据第五实施例，由从文档文件提取的编码数据生成的哈希值被嵌入在通过渲染文档文件所获得的位图图像中。所以，可能根据文档文件的内容，将该编码数据嵌入在被打印在图像记录介质中的文档中。
结果，如果窜改或复制文档文件以丢弃嵌入数据，则嵌入数据和文档文件的内容不互相匹配。然而，再生嵌入数据，并通过OCR等将文档文件的内容读取作为编码数据。从所读取的编码数据计算哈希值。将哈希值与文档文件的内容进行比较。可以从比较的结果发现文档文件的窜改或非法复制。结果，有可能间接地防止文档文件的窜改。
通过将第一至第四实施例之一应用于例如打印机，可以向打印机提供防止窜改或认证功能。
本领域技术人员将容易理解其他优点和修改。然而，本发明的更大范围不限于在此示出和描述的具体细节和代表性实施例。因此，在不脱离权利要求及其等价物所限定的精神和范围的前提下，可以做出各种修改。

Claims (10)

1.一种数据嵌入装置，包括：
平滑部，用于使图像信号平滑；
调制部，用于根据嵌入数据生成叠加信号；
叠加部，用于将由所述调制部生成的所述叠加信号添加到由所述平滑部进行平滑的所述图像信号上；以及
二值化部，用于将具有由所述叠加部添加的所述叠加信号的所述图像信号二值化。
2.根据权利要求1所述的数据嵌入装置，其中：
所述图像信号具有边沿，其中，信号电平值在所述边沿处陡峭变化；以及
所述平滑部使所述图像信号平滑，以将所述边沿设置为中间信号电平值。
3.根据权利要求1所述的数据嵌入装置，其中，所述调制部通过将多个空间频率的二维正弦波堆叠在一起，生成所述叠加信号。
4.根据权利要求1所述的数据嵌入装置，其中：
所述图像信号具有边沿，其中，信号电平值在所述边沿处陡峭变化；
所述平滑部使所述图像信号的所述边沿平滑；以及
所述叠加部将所述叠加信号添加到由所述平滑部平滑的所述边沿上。
5.一种数据嵌入装置，包括：
边沿确定部，用于确定具有陡峭变化的图像信号的信号电平值的边沿；
调制部，用于生成叠加有嵌入数据的叠加信号；
叠加部，用于将由所述调制部生成的所述叠加信号添加到由所述边沿确定部确定的所述边沿上；以及
二值化部，用于将具有通过由所述叠加部添加的所述叠加信号的所述图像信号二值化。
6.一种数据嵌入装置，包括：
平滑部，用于使图像信号平滑；
调制部，用于生成叠加有嵌入数据的叠加信号；
细线确定部，用于从所述图像信号确定预定宽度或更小宽度的细线区域；
色调区域确定部，用于确定所述图像信号中的色调区域；
叠加部，用于将由所述调制部生成的所述叠加信号添加到由所述平滑部平滑的所述图像信号中除了由所述细线区域确定部确定的所述细线区域和由所述色调区域确定部确定的所述色调区域以外的区域；以及
二值化部，用于将具有通过所述叠加部添加的所述叠加信号的所述图像信号二值化。
7.根据权利要求6所述的数据嵌入装置，其中，所述色调区域确定部确定由除了白色和黑色电平以外的中间色调电平组成的色调区域。
8.一种图像形成装置，包括：
输入部，用于输入文档文件；
转换部，用于将所述文档文件转换为图像信号；
提取部，用于从所述文档文件提取嵌入数据；
嵌入部，用于将由所述提取部提取的所述嵌入数据添加到由所述转换部转换后的所述图像信号；
二值化部，用于将具有通过所述嵌入部添加的所述嵌入数据的所述图像信号二值化；以及
图像形成部，用于将由所述二值化部进行二值化的所述图像信号的图像形成在图像形成介质中。
9.根据权利要求8所述的图像形成装置，其中：
所述嵌入部包括用于从所述图像信号确定预定宽度或更小宽度的细线区域的细线确定部，以及用于确定所述图像信号中的色调区域的色调区域确定部；以及
所述叠加部，用于将由所述调制部生成的所述叠加信号添加到所述图像信号中除了由所述细线确定部确定的所述细线区域和由所述色调区域确定部确定的所述色调区域以外的区域。
10.一种数据嵌入方法，包括：
平滑图像信号；
生成叠加有嵌入数据的叠加信号；
将所述叠加信号添加到经平滑后的图像信号；以及
将添加有所述叠加信号的所述图像信号二值化。
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