專利名稱：編碼裝置、解碼裝置及方法,數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),存儲介質(zhì)及信號的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及編碼裝置和方法、解碼裝置和方法、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、存儲介質(zhì)及信號。特別是本發(fā)明涉及允許將信息嵌入數(shù)據(jù)中而不惡化解碼數(shù)據(jù)和不增加數(shù)據(jù)量的編碼裝置和方法、解碼裝置和方法、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、存儲介質(zhì)及信號。
嵌入信息而不增加數(shù)據(jù)量的技術(shù)的實(shí)例是使數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的LSB或最低兩比特轉(zhuǎn)換成將要嵌入的信息。在該技術(shù)中，利用數(shù)字音頻數(shù)據(jù)最低的一比特或幾比特對其聲音質(zhì)量沒有太大影響的事實(shí)，并用將要嵌入的信息簡單替換數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的最低的一比特或幾比特。因此，在重放時(shí)，信息嵌入的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)按其原樣輸出，就是說，未將最低的一比特或幾比特返回原始狀態(tài)。就是說，由于很難把最低的一比特或幾比特嵌入信息返回到原始狀態(tài)并且最低的一比特或幾比特對聲音質(zhì)量沒有太大影響，所以以信息被嵌入在其中的狀態(tài)輸出數(shù)字音頻數(shù)據(jù)。
然而，在上面的技術(shù)中，輸出了與原始信號不同的信號。因此，當(dāng)該信號是音頻數(shù)據(jù)時(shí)對聲音質(zhì)量造成影響或當(dāng)該信號是視頻數(shù)據(jù)時(shí)對圖像質(zhì)量造成影響。
本發(fā)明的目的是解決上述問題。
為實(shí)現(xiàn)上面的目的，本發(fā)明提供一種用于根據(jù)第二數(shù)據(jù)對第一數(shù)據(jù)編碼的編碼裝置，包括用于存儲第一數(shù)據(jù)的至少一部分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲器；和用于根據(jù)第二數(shù)據(jù)通過重排存儲器中存儲的第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)把與第二數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)嵌入第一數(shù)據(jù)的編碼部分。
為實(shí)現(xiàn)上面的目的，本發(fā)明提供一種用于根據(jù)第二數(shù)據(jù)對已通過編碼第一數(shù)據(jù)產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)解碼的解碼裝置，包括用于計(jì)算編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)之間相關(guān)性的相關(guān)性計(jì)算部分；和用于根據(jù)相關(guān)性計(jì)算部分計(jì)算的相關(guān)性通過移動(dòng)編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)把編碼數(shù)據(jù)解碼成原始的、第一數(shù)據(jù)，并用于根據(jù)該移動(dòng)恢復(fù)嵌入編碼數(shù)據(jù)中的第二數(shù)據(jù)的解碼部分。
圖1是表明應(yīng)用本發(fā)明的圖像傳輸系統(tǒng)實(shí)施例的方框圖；圖2示出在本發(fā)明中作為編碼目標(biāo)的圖像；圖3A是表明在本發(fā)明的實(shí)施例中利用相關(guān)性或解碼結(jié)果對圖像編碼前的狀態(tài)的概念圖；圖3B是表明在本發(fā)明的實(shí)施例中通過利用相關(guān)性對圖像編碼獲得的結(jié)果的概念圖；圖4A示出在本發(fā)明的實(shí)施例中利用連續(xù)性或解碼結(jié)果對圖像編碼前的狀態(tài)；圖4B示出在本發(fā)明的實(shí)施例中通過利用連續(xù)性對圖像編碼獲得的結(jié)果；圖5A示出在本發(fā)明的實(shí)施例中利用相似性或解碼結(jié)果對圖像編碼前的狀態(tài)；圖5B示出在本發(fā)明的實(shí)施例中通過利用相似性對圖像編碼獲得的結(jié)果；圖6是表明圖1所示嵌入編碼器3的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)例的方框圖；圖7是表明圖6的嵌入編碼器3的功能結(jié)構(gòu)實(shí)例的方框圖；圖8是表明由圖7的嵌入編碼器3執(zhí)行的操作的流程圖；圖9A示出由圖8的嵌入編碼處理嵌入附加信息前的圖像；圖9B示出圖8中所示的步驟S3的交換方式；圖9C示出圖8中所示的步驟S3的交換完成后的圖像；圖10是圖1所示解碼器6的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)例的方框圖；圖11是表明圖10的解碼器6的功能結(jié)構(gòu)實(shí)例的方框圖；圖12是表明由圖11的解碼器6執(zhí)行的操作的流程圖；圖13是圖8的嵌入編碼處理模擬中使用的原始圖像的照片；圖14是作為圖8的嵌入編碼處理的模擬結(jié)果的圖像照片；圖15是作為圖12的解碼處理的模擬結(jié)果的圖像照片；圖16示出根據(jù)圖12的流程作為交換目標(biāo)的列矢量；圖17是列矢量空間中列矢量的第一說明示意圖；圖18是列矢量空間中列矢量的第二說明示意圖；圖19示出在列和行兩個(gè)方向交換前的圖像數(shù)據(jù)；圖20A說明在列方向的交換；
圖20B說明在行方向的交換；圖21是表明作為解碼基準(zhǔn)的像素組的第一圖表；圖22是表明作為解碼基準(zhǔn)的像素組的第二圖表；圖23是表明作為解碼基準(zhǔn)的像素組的第三圖表；圖24A示出安裝有執(zhí)行與本發(fā)明有關(guān)的處理的程序的計(jì)算機(jī)；圖24B示出存儲有執(zhí)行與本發(fā)明有關(guān)的處理的程序的存儲介質(zhì)實(shí)例；圖24C是表明如何將執(zhí)行與本發(fā)明有關(guān)的處理的程序通過衛(wèi)星或網(wǎng)絡(luò)分配給計(jì)算機(jī)的概念圖；和圖25是表明安裝有執(zhí)行與本發(fā)明有關(guān)的處理的程序的計(jì)算機(jī)實(shí)例的方框圖。
下面參考


根據(jù)本發(fā)明的編碼裝置和方法、解碼裝置和方法、數(shù)字處理系統(tǒng)、存儲介質(zhì)及信號。
圖1示出應(yīng)用本發(fā)明的圖像傳輸系統(tǒng)實(shí)施例的實(shí)例結(jié)構(gòu)。術(shù)語“系統(tǒng)”表示多種裝置的邏輯集合，構(gòu)成的裝置是否包含在同一殼體內(nèi)與該術(shù)語的定義有關(guān)。
該圖像傳輸系統(tǒng)由編碼裝置10和解碼裝置20組成。編碼裝置10對如圖像之類的編碼目標(biāo)編碼并輸出編碼的數(shù)據(jù)。解碼裝置20把編碼數(shù)據(jù)解碼成原始圖像。
圖像數(shù)據(jù)庫1存儲待編碼的圖像，例如數(shù)字圖像。從圖像數(shù)據(jù)庫1讀出存儲的圖像并提供給嵌入編碼器3。
附加信息數(shù)據(jù)庫2存儲如數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)之類的附加信息作為將要嵌入作為編碼目標(biāo)的圖像中的信息。從附加信息數(shù)據(jù)庫2讀出存儲的附加信息并且也提供給嵌入編碼器3。
嵌入編碼器3從圖像數(shù)據(jù)庫1接收圖像和從附加信息數(shù)據(jù)庫2接收附加信息。嵌入編碼器3根據(jù)從附加信息數(shù)據(jù)庫2提供的附加信息，以將利用圖像的能量偏差進(jìn)行解碼這樣一種方式對從圖像數(shù)據(jù)庫1提供的圖像編碼，并輸出得到的圖像。就是說，嵌入編碼器3通過以利用圖像的能量偏差進(jìn)行解碼這樣一種方式把附加信息嵌入圖像來對圖像編碼，并輸出編碼的數(shù)據(jù)。從嵌入編碼器3輸出的編碼數(shù)據(jù)記錄在如半導(dǎo)體存儲器、磁光盤、磁盤、光盤、磁帶、或相變盤之類的記錄介質(zhì)4上。作為替換，經(jīng)如地面波、衛(wèi)星信道、CATV(有線電視)網(wǎng)、因特網(wǎng)、或公共線路之類的傳輸介質(zhì)5以信號的形式傳輸編碼的數(shù)據(jù)，并提供給解碼裝置20。
解碼裝置20是一解碼器6，接收經(jīng)記錄介質(zhì)4或傳輸介質(zhì)5提供的編碼數(shù)據(jù)。解碼器6利用圖像的能量偏差把編碼數(shù)據(jù)解碼成原始圖像和附加信息。把解碼的圖像提供給例如監(jiān)視器(未示出)，并在其上顯示。解碼的附加信息是文本數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、簡化圖像、或與圖像有關(guān)的類似內(nèi)容。
接下來，描述圖1所示的嵌入編碼器3中的嵌入編碼和同樣在圖1所示的解碼器6中解碼的原理。
通常，所謂的信息具有熵或能量的偏差，并且該偏差被認(rèn)為是有價(jià)值的信息。例如，通過對特定景象照相獲得的圖像被人們識別為該景象的圖像的原因是該圖像，例如構(gòu)成該圖像的相應(yīng)像素的像素值具有與該景象對應(yīng)的能量偏差。沒有能量偏差的圖像僅是噪聲或類似的內(nèi)容并且是無用信息。
因此，比如說，通過對該信息進(jìn)行特定操作，即使有價(jià)值信息的原始能量偏差被破壞，也可通過從破壞的偏差恢復(fù)原始能量偏差來恢復(fù)有價(jià)值信息。就是說，可利用信息的原始能量偏差把通過對信息編碼獲得的編碼數(shù)據(jù)解碼成原始信息。
例如，用相關(guān)性、連續(xù)性、相似性等表示信息能量的偏差。
信息的相關(guān)性是指組成元素(在圖像的情況下是組成圖像的像素、行等)之間的相關(guān)性，例如自相關(guān)，或一個(gè)特定組成元素與信息的另一個(gè)元素之間的距離。相關(guān)性的實(shí)例是圖像的兩行之間的相關(guān)性，它是由對應(yīng)的像素值之差的平方和表示的相關(guān)值。
例如，現(xiàn)在假設(shè)由如圖2所示的H行102形成圖像101。通常，如圖3A所示，從圖像頂部起的第一行的行(第一行)103與其它行中的每一行之間的相關(guān)值在該行更靠近第一行103(即在圖2的圖像中位置更高)時(shí)較大，如用第M行的相關(guān)值201所示，而在該行離第一行103更遠(yuǎn)(即在圖2的圖像中位置更低)時(shí)較小，如用第N行的相關(guān)值202所示。就是說，存在著相關(guān)值的偏差，與第一行103的相關(guān)值對于更靠近第一行103的行較大，而對于遠(yuǎn)離第一行103的行較小。
在圖2的圖像101中，執(zhí)行一種操作，將相對靠近第一行103的第M行104的像素值與相對遠(yuǎn)離第一行103的第N行105的像素值互換。第一行103與行互換圖像101中其它行之間的相關(guān)值例如如圖3B所示。
在行互換的圖像101中，與靠近第一行103的第M行104的相關(guān)值變小，如用第M行的相關(guān)值203所示，而與遠(yuǎn)離第一行103的第N行105的相關(guān)值變大，如用第N行的相關(guān)值204所示。
因此，在圖3B中，對更靠近第一行103的行的相關(guān)值較大而對更遠(yuǎn)離第一行103的行的相關(guān)值較小的相關(guān)的偏差被破壞。然而，利用對更靠近第一行103的行的相關(guān)值較大而對更遠(yuǎn)離第一行103的行的相關(guān)值較小的相關(guān)的偏差將圖像的被破壞相關(guān)偏差恢復(fù)成原始狀態(tài)。在圖3B中，靠近第一行103的第M行104的相關(guān)值小，而遠(yuǎn)離第一行103的第N行105的相關(guān)值大的事實(shí)是明顯反常的(A)，因此，通過把第M行104與第N行105彼此互換恢復(fù)原始的相關(guān)偏差。通過把圖3B中的第M行104與第N行105彼此互換恢復(fù)具有圖3A所示的相關(guān)偏差的圖像，即原始圖像101。
在上面參考圖2、3A和3B描述的情況下，通過行互換對圖像編碼。在編碼中，例如，嵌入編碼器3根據(jù)附加信息確定應(yīng)移動(dòng)哪些行或應(yīng)相互互換哪些行。另一方面，解碼器6利用編碼圖像的相關(guān)性，通過將互換行移動(dòng)到其原始位置從編碼圖像、即行互換的圖像中恢復(fù)原始圖像。另外，與此同時(shí)，在解碼中，解碼器6通過檢測例如移動(dòng)了哪些行或相互互換了哪些行來恢復(fù)嵌入圖像中的附加信息。
至于信息的連續(xù)性，假設(shè)對于圖像的一個(gè)特定行，觀察如圖4A所示的波形301，其中像素值的變化圖案是連續(xù)的。在與上面的行相隔的另一行中，觀察到像素值的變化圖案的連續(xù)性與上面行的變化圖案的不同；也存在連續(xù)性的偏差。就是說，在注意特定像素值變化圖案時(shí)，發(fā)現(xiàn)連續(xù)性偏差在相鄰部分中存在相似的像素值變化圖案，并且像素值變化圖案隨著位置的遠(yuǎn)離變得更加不同。
例如，用與波形301相隔的并具有如圖4B所示像素值的不同變化圖案的波形301替換圖4A所示的像素值的變化圖案是連續(xù)的波形301的部分。
在圖4B所示的情況下，上述連續(xù)性偏差被破壞。然而，可利用相互相鄰部分具有連續(xù)像素值變化圖案并當(dāng)他們彼此相隔更遠(yuǎn)時(shí)像素值變化圖案變得更不同的連續(xù)性的偏差來修補(bǔ)被破壞的連續(xù)性偏差。具體地說，在圖4B中，波形部分的像素值變化圖案302與其它部分的像素值變化圖案明顯不同，通過用具有與其它部分的像素值變化圖案相似的像素值變化圖案的波形替換像素值變化圖案302可恢復(fù)原始圖像的連續(xù)偏差。通過進(jìn)行該替換可從圖4B所示的波形恢復(fù)圖4A所示的波形，即原始波形。
在上面參考圖4A和4B描述的情況下，該圖像編碼用與相鄰像素值變化圖案有很大區(qū)別的像素值變化圖案替換該部分波形。在編碼中，例如，嵌入編碼器3根據(jù)附加信息確定應(yīng)在像素值變化圖案中主要改變哪部分波形和像素值變化圖案應(yīng)改變多大。解碼器6利用相鄰像素值變化圖案是連續(xù)的且當(dāng)它們彼此相隔更遠(yuǎn)時(shí)像素值變化圖案變得更加不同的連續(xù)性偏差從編碼信號、即從與像素值變化圖案具有很大差別的部分的波形中恢復(fù)原始波形。另外，與此同時(shí)，在解碼中，解碼器6通過檢測例如像素值變化圖案中的哪部分波形改變大和像素值變化圖案改變有多大來恢復(fù)嵌入附加信息。
對于信息的相似性，已知是利用圖像的部分，即自相似性產(chǎn)生通過例如拍攝景象獲得的圖像部分。例如，圖5A所示的海面401和森林402的拍攝圖像所具有的相似性偏差在于一部分海面401的像素值變化圖案與另一部分海面401的像素值變化圖案之間的相似性高，但同一部分的像素值變化圖案與遠(yuǎn)離海面401的森林402中一部分的像素值變化圖案之間相似性低。如圖像部分的邊緣形狀圖案之類的形狀本身的相似性而不是像素值變化圖案的相似性的情況也是一樣的。
例如，如圖5B所示，用森林402的一部分404替換圖5A所示的海面401的一部分403。
在圖5B中，上述相似性的偏差被破壞。然而，可利用相鄰像素值變化圖案的相似性高而當(dāng)像素值變化圖案彼此相距較遠(yuǎn)時(shí)相似性變低的相似性偏差修補(bǔ)被破壞的相似性偏差。具體地說，在圖5B中，使海面401的部分圖像成為森林402的一部分圖像405，海面401中的一部分與森林402圖像的替換部分405之間的相似性比海面401圖像內(nèi)的部分之間的相似性明顯要低。通過用與部分405周圍的海面401的圖像具有相似性特征的圖像，即海面401圖像的部分406替換用來構(gòu)成森林402圖像的部分405來恢復(fù)原始圖像的相似性偏差。通過進(jìn)行該替換從圖5B所示的圖像中恢復(fù)圖5A所示的圖像，即原始圖像。
在上面參考圖5A和5B描述的情況下，該圖像編碼是用森林402圖像的部分404替換海面402圖像的部分403。在編碼中，例如，嵌入編碼器3根據(jù)附加信息確定應(yīng)該用森林402圖像的部分404替換海面401圖像的哪部分(例如畫面上的位置)。解碼器6利用相鄰像素值變化圖案的相似性高而在像素值變化圖案彼此相距較遠(yuǎn)時(shí)相似性變低的編碼信號的相似性偏差從編碼的信號、即具有森林402圖像的部分405的海面401的圖像中恢復(fù)圖5A所示的原始圖像。另外，與此同時(shí)，在解碼中，解碼器6通過例如檢測用森林402圖像的部分替換了海面401圖像的什么部分來恢復(fù)嵌入的附加信息。
如上所述，嵌入編碼器3根據(jù)附加信息對編碼目標(biāo)圖像編碼，以便利用圖像的能量偏差進(jìn)行解碼。解碼器6利用圖像的能量偏差把編碼的數(shù)據(jù)解碼成原始圖像和附加信息，而不需要任何用于解碼的額外開銷。
由于附加信息嵌入編碼的目標(biāo)圖像，所得到的編碼圖像的表現(xiàn)與原始狀態(tài)不同并且不能被識別為有價(jià)值的信息。就是說，實(shí)現(xiàn)對編碼目標(biāo)圖像的加密而沒有任何額外開銷。
另外，實(shí)現(xiàn)了完全可逆的數(shù)字水印。例如，在常規(guī)數(shù)字水印中，僅將圖像質(zhì)量沒有太大影響的像素值的最低幾位改變成與數(shù)字水印對應(yīng)的值。然而，很難使最低幾位返回原始值。因此，改變作為數(shù)字水印的最低幾位給解碼圖像的圖像質(zhì)量造成惡化。在本發(fā)明的嵌入編碼中，在利用原始圖像的能量偏差對編碼的數(shù)據(jù)解碼的情況下，獲得了無惡化的原始圖像和附加信息。因此，即使附加信息作為數(shù)字水印信息，也不會惡化解碼圖像的圖像質(zhì)量。
由于通過把編碼的數(shù)據(jù)解碼成圖像來取出嵌入的附加信息，無任何額外開銷地提供附帶信息。換句話說，由于將附加信息嵌入圖像而無需通常取出附加信息所需的任何額外開銷，把作為嵌入結(jié)果獲得的編碼數(shù)據(jù)壓縮與附加信息對應(yīng)的量。例如，如果使一半圖像成為編碼目標(biāo)而使另一半成為附加信息，并且如果后半部分圖像嵌入這一半圖像作為編碼目標(biāo)，該圖像僅壓縮為原始圖像的1/2。
由于利用原始圖像的能量偏差、可以說是統(tǒng)計(jì)量對編碼數(shù)據(jù)解碼，其抗誤差性高，就是說，實(shí)現(xiàn)了編碼健全性高的健全編碼。
由于利用原始圖像的能量偏差對編碼數(shù)據(jù)解碼，當(dāng)能量偏差更具特色時(shí)，即在圖像的情況下，當(dāng)圖像的活動(dòng)性較高，或其冗余度較低時(shí)存在著嵌入更多附加信息的可能性。如上所述，將作為嵌入附加信息的結(jié)果獲得的編碼數(shù)據(jù)壓縮與附加信息對應(yīng)的量。就是說，當(dāng)圖像的活動(dòng)性較高或圖像的冗余度較低時(shí)壓縮比比較大。例如，在作為常規(guī)編碼方案的MPEG(運(yùn)動(dòng)圖像專家組)方案中，當(dāng)圖像活動(dòng)性較高或圖像冗余度較低時(shí)，壓縮比基本上比較小。在這方面，本發(fā)明的嵌入編碼方案與常規(guī)的編碼方案有很大區(qū)別。
通過使圖像成為編碼目標(biāo)并采用與圖像不同媒體的信息，例如話音作為附加信息可向圖像提供用作密鑰的話音。具體地說，在編碼裝置10一側(cè)，可將用戶講的話音例如“芝麻開門”作為附加信息嵌入圖像。在解碼裝置20一側(cè)，使使用者講出話音“芝麻開門”，并通過把使用者的話音與圖像中嵌入的話音比較來識別發(fā)音者。這種發(fā)音者識別僅當(dāng)識別使用者是該用戶時(shí)允許圖像自動(dòng)出現(xiàn)?？蓪⒃捯舨ㄐ伪旧恚约八^的話音特性參數(shù)用作作為附加信息的話音。
通過使話音成為編碼目標(biāo)并采用與話音不同媒體的信息，例如圖像作為附加信息可向話音提供用作密鑰(例如面部識別后的話音響應(yīng))的圖像。具體地說，在編碼裝置10一側(cè)，將使用者的面部圖像嵌入例如話音中作為對使用者的響應(yīng)。在解碼裝置20一側(cè)，拍攝使用者的面部并輸出其中嵌入了與拍攝的圖像匹配的面部圖像的話音。這樣，實(shí)現(xiàn)了使話音針對相應(yīng)使用者有不同響應(yīng)的話音響應(yīng)系統(tǒng)。
還可以將一種特定介質(zhì)的信息嵌入同一媒體的另一個(gè)信息中，例如將一種話音嵌入另一種話音或?qū)⒁环N圖像嵌入另一種圖像。另外，通過嵌入用戶的話音和面部圖像，可實(shí)現(xiàn)所謂的雙密鑰系統(tǒng)，其中僅當(dāng)使用者的話音和面部圖像與圖像中嵌入的那些話音和面部圖像一致時(shí)出現(xiàn)圖像。
例如，還可以把構(gòu)成電視廣播信號并且可以說相互同步的圖像和話音中的一種嵌入到另一種中。這種情況下，可實(shí)現(xiàn)所謂的真綜合信號，其中不同介質(zhì)的信息部分相互綜合。
如上所述，在本發(fā)明的嵌入編碼方案中，當(dāng)信息的能量偏差更具特色時(shí)，可把更多的附加信息嵌入到信息中。因此，通過例如適當(dāng)?shù)剡x擇更具特色的能量偏差的兩部分信息之一并將另一部分嵌入所選擇的信息部分中來控制整個(gè)數(shù)據(jù)量。就是說，能夠使兩部分信息之一吸收另一部分的信息量?？刂普麄€(gè)數(shù)據(jù)量，以便能夠使用符合傳輸帶寬和傳輸線的使用狀態(tài)以及傳輸環(huán)境的其它因素(即環(huán)境自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸)的數(shù)據(jù)量傳輸信息。
例如，通過把簡化的圖像嵌入原始圖像或通過把抽取的話音嵌入原始話音，不增加數(shù)據(jù)量就可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生比低層信息更少信息量的高層信息的編碼(所謂的分層編碼)。
例如，通過把作為檢索每個(gè)原始圖像密鑰的圖像嵌入每個(gè)原始圖像，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)密鑰圖像檢索圖像的數(shù)據(jù)庫。
圖6示出圖1所示的嵌入編碼器3的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)例，該嵌入編碼器進(jìn)行將附加信息嵌入圖像的嵌入編碼，以便利用圖像的相關(guān)性恢復(fù)原始圖像。
把從圖像數(shù)據(jù)庫1提供的圖像提供給幀存儲器31。幀存儲器31在例如逐幀的基礎(chǔ)上臨時(shí)存儲從圖像數(shù)據(jù)庫1提供的圖像。
CPU(中央處理單元)32執(zhí)行程序存儲器33中存儲的程序并進(jìn)行控制，以便進(jìn)行嵌入編碼操作(后面描述)。就是說，CPU32接收從附加信息數(shù)據(jù)庫2提供的附加信息并根據(jù)程序控制整個(gè)嵌入編碼器3，以便將附加信息嵌入幀存儲器31中存儲的圖像中。具體地說，CPU32進(jìn)行控制，以便通過例如在逐列(列像素的垂直陣列)的基礎(chǔ)上根據(jù)附加信息重排構(gòu)成幀存儲器31中存儲的圖像的像素的位置在每一列中嵌入附加信息。CPU32進(jìn)行控制以便將其中嵌入附加信息的圖像作為編碼數(shù)據(jù)輸出。
例如，作為ROM(只讀存儲器)或RAM(隨機(jī)存取存儲器)，程序存儲器33存儲用于使CPU32執(zhí)行嵌入編碼操作的計(jì)算機(jī)程序。
為了能存儲多個(gè)幀，幀存儲器31由多個(gè)存儲體組成。通過在存儲體間進(jìn)行切換，幀存儲器31對從圖像數(shù)據(jù)庫1提供的圖像同時(shí)進(jìn)行存儲，存儲一幅圖像作為CPU32的嵌入編碼操作的目標(biāo)，并輸出嵌入編碼操作產(chǎn)生的圖像，即編碼數(shù)據(jù)。即使圖像數(shù)據(jù)庫1提供的圖像是運(yùn)動(dòng)圖像，也在實(shí)時(shí)的基礎(chǔ)上輸出編碼數(shù)據(jù)。
圖7示出圖6的嵌入編碼器3的功能結(jié)構(gòu)的實(shí)例。由CPU32執(zhí)行程序存儲器33中存儲的計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)圖7所示的功能結(jié)構(gòu)。
如上面參考圖6所述的，幀存儲器31臨時(shí)存儲從圖像數(shù)據(jù)庫1提供的圖像。
交換信息產(chǎn)生部分36從附加信息數(shù)據(jù)庫2讀出附加信息，并根據(jù)該附加信息產(chǎn)生表示應(yīng)如何重排幀存儲器31中存儲的一幀圖像相應(yīng)列的位置的交換信息。當(dāng)幀存儲器31中存儲的一幀圖像由M行/N列像素組成并且圖像的第n列(從左起)移到第n′列時(shí)，交換信息產(chǎn)生部分36產(chǎn)生將n與n′相關(guān)的交換信息，其中n和n′是1到N的整數(shù)。
在一幀圖像由N列組成的情況下，如果對所有列進(jìn)行重排，則有N！(“！”表示階乘)種重排列的方式。因此，在一個(gè)幀中嵌入log2(N！)比特的附加信息。
把交換信息產(chǎn)生部分36產(chǎn)生的交換信息提供給交換部分37。交換部分37根據(jù)交換信息產(chǎn)生部分36提供的交換信息重排幀存儲器31中存儲的一幀圖像的相應(yīng)列的位置。
下面參考圖8的流程圖描述圖7的嵌入編碼器3中執(zhí)行的嵌入編碼處理。
從圖像數(shù)據(jù)庫1讀出存儲的圖像，依次提供給幀存儲器31，并存儲在其中。
在步驟S1，交換信息產(chǎn)生部分36從附加信息數(shù)據(jù)庫2讀出可嵌入一幀圖像的數(shù)據(jù)量的附加信息。例如，如上所述，當(dāng)一幀圖像由N列組成并對所有列進(jìn)行重排時(shí)，可將最大log2(N！)比特的附加信息嵌入一幀。從附加信息數(shù)據(jù)庫2中讀出log2(N！)比特或更少的附加信息。
然后，處理進(jìn)行到步驟S2，交換信息產(chǎn)生部分36根據(jù)在步驟S1讀出的附加信息產(chǎn)生交換信息。具體地說，交換信息產(chǎn)生部分36根據(jù)附加信息產(chǎn)生交換信息，該交換信息表示例如幀存儲器31中存儲的處理目標(biāo)幀的第一至第N列中的第二至第N列(排除第一列)應(yīng)移到哪些列。該交換信息提供給交換部分37。
交換部分37從交換信息產(chǎn)生部分36接收到交換信息時(shí)，處理進(jìn)行到步驟S3，交換部分37根據(jù)交換信息重排幀存儲器31中存儲的處理目標(biāo)幀的相應(yīng)列的位置。從幀存儲器31讀出列位置重排幀并作為編碼數(shù)據(jù)輸出?？稍谝阎嘏艓鎯ζ?1中存儲的圖像的相應(yīng)列的存儲位置后讀出列位置重排幀。作為替換，CPU32可進(jìn)行控制以便通過改變讀出順序?qū)⑤敵鰯?shù)據(jù)表現(xiàn)在“數(shù)據(jù)重排狀態(tài)”中。
在該實(shí)施例中，如上所述，雖然交換信息包括表示第二至第N列應(yīng)移到哪些列的信息，它不包括表示第一列應(yīng)移到哪一列的信息。因此，在交換部分37移動(dòng)第二至第N列時(shí)，它不移動(dòng)第一列。
當(dāng)已對處理目標(biāo)幀的第二至第N列的全部進(jìn)行重排后，處理進(jìn)行到步驟S4，判斷幀存儲器31是否存儲仍未成為處理目標(biāo)的幀。如果判斷幀存儲器31存儲了這樣的幀，處理返回步驟S1并對仍未處理的該幀進(jìn)行與上面相同的操作。
如果在步驟S4判斷幀存儲器31未存儲仍未成為處理目標(biāo)的幀，嵌入編碼處理結(jié)束。
根據(jù)上面的嵌入編碼處理，以下面的方式將一幀圖像編碼成編碼數(shù)據(jù)。
例如，如果附加信息對應(yīng)于將處理目標(biāo)幀的第二列移到第六列(由參考標(biāo)號411)表示，第三列移到第九列412，第四列移到第七列413，第五列移到第三列414，第六列移到第八列415，第七列移互第四列416，第九列移到第二列417，第八列移到第五列418，……，第N列移到第N列的重排，交換信息產(chǎn)生部分36產(chǎn)生表示該重排的交換信息。交換部分37根據(jù)上述交換信息以例如圖9B所示的方式重排圖9A所示的幀，就是說，以這樣一種方式重排把第二列移到第六列(用參考標(biāo)號411表示)，第三列移到第九列412，第四列移到第七列413，第五列移到第三列414，第六列移到第八列415，第七列移到第四列416，第九列移到第二列417，第八列移到第五列418，……，第N列移到第N列。結(jié)果是，把圖9A所示的圖像編碼成圖9C所示的圖像。
下面參考圖9B簡要描述重排與嵌入信息之間的關(guān)系。
如參考標(biāo)號411所示，從可供使用的8列區(qū)域中確定第二列的移動(dòng)目的地。由于有8種選擇，嵌入編碼器3可嵌入例如0、1、2、3、4、5、6和7中任何一個(gè)附加信息。在圖9B的實(shí)例中，由于第二列移到第六列，就是說第五區(qū)嵌入附加信息“4”。
然后，如參考標(biāo)號412所示，從可供使用的7列區(qū)域中確定第三列的移動(dòng)目的地。由于有7種選擇，嵌入編碼器3可嵌入例如0、1、2、3、4、5和6中任何一個(gè)附加信息。在圖9B的實(shí)例中，由于第三列移到第九列，就是說第七區(qū)嵌入附加信息“6”。
從下一步驟向前，通過相同操作把附加信息嵌入圖像。在該嵌入技術(shù)中，將要嵌入的附加信息的位數(shù)隨嵌入操作的進(jìn)行而減少。
代替上面其中依次進(jìn)行移動(dòng)每一列到與其相隔與附加信息值相同數(shù)量的像素距離的列的操作的重排方案，當(dāng)附加信息是圖像數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)如直方圖、DR、方差之類的圖像數(shù)據(jù)的特征量移動(dòng)每一列。
另外，雖然在上面的實(shí)例中嵌入編碼器3依次嵌入附加信息段，可通過附加信息確定作為種類數(shù)與所有列數(shù)的階乘相等的排列順序圖案之一的排列順序圖案本身。當(dāng)以排列順序圖案的形式嵌入附加信息時(shí)，逐一檢驗(yàn)所有列數(shù)階乘的排列順序圖案，并根據(jù)列之間的相關(guān)性確定一個(gè)排列順序圖案，從而將嵌入圖像解碼成原始圖像。
交換部分37根據(jù)附加信息移動(dòng)每一列像素的位置作為構(gòu)成幀存儲器31中存儲的圖像的一個(gè)或多個(gè)像素的集合。通過由交換部分37重排把附加信息嵌入每一列。通過執(zhí)行與交換部分37執(zhí)行的重排相反的重排來恢復(fù)原始圖像，并使表示進(jìn)行何種重排的信息為附加信息。因此，嵌入編碼器3可將附加信息嵌入圖像而不劣化其圖像質(zhì)量并且不增加數(shù)據(jù)量。
可利用圖像的相關(guān)性，即如同在原始圖像情況中與位于正確位置的列相關(guān)性，將作為附加信息嵌入圖像的列位置重排圖像的每一列移到原始位置而沒有任何額外開銷。另外，通過該重排恢復(fù)附加信息。因此，解碼的圖像不會因附加信息的嵌入而造成圖像質(zhì)量的惡化。
當(dāng)不存在位于編碼數(shù)據(jù)中正確位置的列時(shí)，以上述方式花時(shí)間利用圖像的相關(guān)性恢復(fù)圖像和附加信息。在圖8的嵌入編碼處理中，不移動(dòng)每幀的第一列并作為部分編碼數(shù)據(jù)照原樣輸出。
可通過使包括第一列的所有列成為重排目標(biāo)進(jìn)行嵌入編碼。如果編碼數(shù)據(jù)包括至少重排列之一的原始位置的信息作為額外開銷，可容易地恢復(fù)圖像和附加信息。
圖10示出圖1所示的解碼器6的典型硬件結(jié)構(gòu)，該解碼器利用圖像的相關(guān)性把從圖7的嵌入編碼器3輸出的編碼數(shù)據(jù)解碼成原始圖像和附加信息。
把編碼數(shù)據(jù)，即附加信息嵌入圖像(也稱為嵌入圖像)提供給幀存儲器41。幀存儲器41在例如逐幀的基礎(chǔ)上臨時(shí)存儲嵌入的圖像。通過切換幀存儲器41的存儲體，以與圖6所示的幀存儲器31相同方式構(gòu)成的幀存儲器41可在實(shí)時(shí)的基礎(chǔ)上處理嵌入圖像，即使它是運(yùn)動(dòng)圖像。
CPU42執(zhí)行程序存儲器43中存儲的程序，并對解碼器6進(jìn)行控制以便進(jìn)行解碼操作。就是說，CPU42控制解碼器6，以便利用圖像的相關(guān)性把幀存儲器41中存儲的嵌入圖像解碼成原始圖像和附加信息。具體地說，CPU42計(jì)算最新的解碼列與構(gòu)成嵌入式圖像的列中其它列之間的相關(guān)值。CPU42對構(gòu)成嵌入圖像的每一列進(jìn)行把與最新的解碼列具有最大相關(guān)值的列移到緊鄰最新解碼列右邊的位置的操作。CPU42以這種方式恢復(fù)原始圖像并且還根據(jù)在嵌入圖像解碼中重排嵌入圖像相應(yīng)列的位置的方式把附加信息恢復(fù)成原始圖像。
以與圖6成示的程序存儲器33相同方式構(gòu)成的例如程序存儲器43存儲用于使CPU42執(zhí)行解碼操作的計(jì)算機(jī)程序。
圖11示出圖10的解碼器6的典型功能結(jié)構(gòu)。圖11所示的功能結(jié)構(gòu)由CPU42執(zhí)行程序存儲器43中存儲的計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。
如上面參考圖10所描述的，幀存儲器41臨時(shí)存儲嵌入圖像。
交換部分46計(jì)算已移到原始位置的列中最新的一列與幀存儲器41中存儲的處理目標(biāo)幀中其它列(即仍未返回到其原始位置的列)之間的相關(guān)值。根據(jù)那些相關(guān)值，交換部分46在仍未返回其原始位置的處理目標(biāo)幀中重排列的位置并由此將那些列返回其原始位置(即恢復(fù)那些列的位置)。另外，交換部分46把表示已如何重排該幀的列的交換信息提供給交換信息部分轉(zhuǎn)換部分47。
交換信息轉(zhuǎn)換部分47根據(jù)從交換部分46提供的交換信息，即重排前與重排后處理目標(biāo)幀的相應(yīng)列的位置之間的對應(yīng)關(guān)系恢復(fù)嵌入圖像中嵌入的附加信息。
下面參考圖12的流程圖描述圖11的解碼器6中執(zhí)行的解碼處理。
幀存儲器41在例如逐幀的基礎(chǔ)依次存儲提供至此的嵌入圖像(即編碼數(shù)據(jù))。
在步驟S11，在交換部分46中，把對幀的列數(shù)計(jì)數(shù)的變量n的初始值設(shè)定為例如“1”。此后，處理進(jìn)行到步驟S12，交換部分46判斷變量n是否小于或等于N-1(即幀的列數(shù)N減1)。
如果在步驟S12判斷變量n小于或等于N-1，處理進(jìn)行到步驟S13，交換部分46讀出幀存儲器41中存儲的處理目標(biāo)幀的第n列的像素(或像素序列)并產(chǎn)生一個(gè)矢量(即列矢量)vn，在該矢量中排列第n列的相應(yīng)像素的像素值作為元素。在該實(shí)施例中，由于如上所述每一幀由M行像素組成，列矢量vn是M維矢量。對矢量vk(后面說明)應(yīng)用相同處理。
在步驟S14，把對位于第n列右側(cè)的列計(jì)數(shù)的變量k的初始值設(shè)定為n+1。處理進(jìn)行到步驟S15。交換部分46讀出第k列的像素(或像素序列)并產(chǎn)生一個(gè)具有第k列的像素值作為元素的列矢量vk。處理進(jìn)行到步驟S16。
在步驟S16，在交換部分46中，利用列矢量vn與vk計(jì)算第n列與第k列之間的相關(guān)值。
具有地說，根據(jù)下面的等式計(jì)算列矢量vn與vk之間的距離d(n，k)d(n，k)＝|vn-vk|＝[∑{A(m，n)-A(m，k)}2]1/2…(1)其中∑表示從1至M變化的m的總和，A(i，j)表示作為處理目標(biāo)的第i行、第j行列的像素值。
在交換部分46中，計(jì)算列矢量vn與vk之間的距離d(n，k)的倒數(shù)1/d(n，k)作為第n列和第k列之間的相關(guān)值。
計(jì)算了第n列和第k列之間的相關(guān)值之后，處理進(jìn)行到步驟S17，判斷變量k是否小于或等于N-1，即幀的列數(shù)N減1。如果在步驟S17判斷變量k小于或等于N-1，處理進(jìn)行到步驟S18，變量k加1。然后，處理返回到步驟S15。此后，重復(fù)執(zhí)行步驟S15至S18，直到其在步驟S17判斷變量k不小于或等于N-1。結(jié)果是，計(jì)算了第n列與第n列右側(cè)的嵌入圖像的列之間的相關(guān)值。
如果在步驟S17判斷變量k不小于或等于N-1，處理進(jìn)行到步驟S19，交換部分46確定使與第n列的相關(guān)值最大的k。設(shè)k表示使與第n列的相關(guān)值最大的k。在步驟S20，交換部分46交換第(n+1)列與幀存儲器41中存儲的處理目標(biāo)幀的第K列，即將第K列與緊接第n列右側(cè)的第(n+1)列互換。
在步驟S21將變量n加1，處理返回步驟S12。此后，重復(fù)執(zhí)行步驟S12至S21，直到其在步驟S12判斷變量n不小于或等于N-1。
在該實(shí)施例中，嵌入圖像的第一列與原始圖像的第一列保持相同。因此，當(dāng)變量n等于初始值“1”時(shí)，把與第一列具有最大相關(guān)值的嵌入圖像的該列與緊接第一列右側(cè)的第二列互換。從圖像的相關(guān)性中與第一列具有最大相關(guān)值的列應(yīng)是原始圖像的第二列。因此，被移動(dòng)變?yōu)榍度刖幋a操作中嵌入圖像的特定列的原始圖像的第二列現(xiàn)在返回到原始位置，這表示解碼。
當(dāng)變量n加到2時(shí)，以上述方式將與返回到原始位置的第二列具有最大相關(guān)值的嵌入圖像的列與緊接第二列右側(cè)的第三列互換。從圖像的相關(guān)性看來，與第二列具有最大相關(guān)值的列應(yīng)是原始圖像的第三列。因此，被移動(dòng)變?yōu)榍度刖幋a操作中嵌入圖像的特定列的原始圖像的第三列現(xiàn)在返回到原始位置。
以同樣方式，繼續(xù)將幀存儲器41中存儲的嵌入圖像解碼成原始圖像。
如果在步驟S12判斷變量n不小于或等于N-1，即當(dāng)已利用圖像的相關(guān)將構(gòu)成嵌入圖像的第二至第N列全部返回到其原始位置并且已將幀存儲器41中存儲的嵌入圖像解碼成原始圖像時(shí)，處理進(jìn)行到步驟S22，從幀存儲器41讀出解碼的圖像。在步驟S22，將在交換部分46把嵌入圖像解碼成原始圖像時(shí)表示如何重排嵌入圖像的第二至第N列的交換信息輸出到交換信息轉(zhuǎn)換部分47。交換信息轉(zhuǎn)換部分47根據(jù)來自交換部分46的交換信息恢復(fù)嵌入圖像中嵌入的附加信息。
然后，處理進(jìn)行到步驟S23，判斷幀存儲器41是否存儲仍未成為處理目標(biāo)的嵌入圖像幀。如果判斷存儲了這樣的幀，處理返回步驟S11，對仍未成為處理目標(biāo)的嵌入圖像幀重復(fù)與上面相同的操作。
如果在步驟S23判斷幀存儲器41未存儲仍未成為處理目標(biāo)的幀，解碼處理結(jié)束。
如上所述，解碼器6利用圖像的相關(guān)對作為其中被嵌入附加信息的圖像的編碼數(shù)據(jù)和附加信息解碼。解碼器6可將編碼數(shù)據(jù)解碼成原始圖像和附加信息而沒有任何用于解碼的額外開銷。因互，附加信息的嵌入不會對由解碼器6產(chǎn)生的解碼圖像中的圖像質(zhì)量造成惡化。
在圖12的解碼處理中，解碼器6計(jì)算最新解碼的列(例如當(dāng)n＝1時(shí)嵌入編碼中未移動(dòng)的第一列)與仍未被解碼的列之間的相關(guān)值，并根據(jù)計(jì)算的相關(guān)值檢測應(yīng)移到緊鄰最新解碼列的右側(cè)位置的列。例如，通過計(jì)算已解碼的多個(gè)列與未解碼的列之間的相關(guān)值，解碼器6可檢測應(yīng)移到緊鄰最新解碼的列右側(cè)位置的列。
圖13至15示出上面的嵌入編碼處理和解碼處理的模擬結(jié)果。
圖13示出受到嵌入編碼操作和當(dāng)使縱向?yàn)榇怪狈较驎r(shí)由512(水平)×832(垂直)個(gè)像素組成的原始圖像。
圖14示出對圖13的圖像進(jìn)行嵌入編碼操作的處理結(jié)果。在圖14的編碼圖像中嵌入log2(512！)比特的附加信息。如從圖14所看到的，如上所述，嵌入編碼具有圖像加密功能。
圖15示出利用解碼操作通過對嵌入編碼操作的結(jié)果(見圖14)解碼產(chǎn)生的解碼圖像。圖13和15之間的比較示出了恢復(fù)原始圖像而圖像質(zhì)量沒有任何惡化。如果解碼處理將嵌入圖像正確地解碼成原始圖像，也可根據(jù)解碼中重排嵌入圖像的列的方式正確地恢復(fù)附加信息。
在上面的實(shí)例中，嵌入編碼器3通過固定第一列和根據(jù)附加信息重排第二至第N列來對由如圖16所示的N列組成的編碼目標(biāo)圖像進(jìn)行嵌入編碼。解碼器6利用圖像的相關(guān)將嵌入編碼的結(jié)果解碼成原始圖像和附加信息。除圖像的相關(guān)外，解碼器6可利用連續(xù)性(下面描述)對嵌入編碼的結(jié)果解碼。
就是說，在圖12的情況下，將各自具有圖16圖像的對應(yīng)列的組成像素的像素值作為元素的列矢量vn之間的距離的倒數(shù)定義為相關(guān)，并僅利用所定義的相關(guān)性對編碼數(shù)據(jù)解碼。在解碼器6中，首先，使與固定的第一列矢量具有最小距離的列矢量對應(yīng)的列成為第二列。然后，在解碼器6中，使與第二列的列矢量具有最小距離的列矢量對應(yīng)的列成為第三列。從下一步驟向前重復(fù)相同的操作，從而恢復(fù)原始圖像并根據(jù)如何重排第二至第N列來恢復(fù)嵌入的附加信息。
現(xiàn)在假設(shè)圖16的圖像的N列的列矢量v1、v2、……、vN的軌跡在列矢量空間中是否例如由圖17中的細(xì)虛線表示的軌跡。
如果在交換部分46中以上述方式從主題列是第一列的狀態(tài)開始的順序檢測具有最小距離的列矢量，描繪出由圖17中的粗虛線表示的軌跡。就是說，以v1、v2、v3、v13、v14、v15、v4、v5、v6，……的順序檢測列矢量。因此，在交換部分46中，當(dāng)僅使用相關(guān)性(這種情況下是列矢量之間的距離)時(shí)不以正確順序檢測列矢量，結(jié)果是，既不能正確地恢復(fù)圖像也不能正確地恢復(fù)附加信息。
為解決這一問題，例如，在交換部分46中，在使與第一列的列矢量v1具有最小距離的列矢量對應(yīng)的列成為第二列后，如圖18所示，計(jì)算第二列的列矢量v2與第一列的列矢量v1之間的差矢量Δv12。然后，在交換部分46，使與由通過把差矢量Δv12加到列矢量v2獲得的矢量表示的點(diǎn)P12最接近的列矢量對應(yīng)的列成為第三列。
另外，在交換部分46中，計(jì)算第三列的列矢量v3與第二列的列矢量v2之間的差矢量，并使與由通過把差矢量加到列矢量v3獲得的矢量表示的點(diǎn)最接近的列矢量對應(yīng)的列成為第四列。從下一步驟向前，以相同方式確定剩余列到第N列。
如上所述，在交換部分46中，不僅利用第n列與第(n+1)列之間的相關(guān)性而且利用第n列的列矢量vn與第(n+1)列的列矢量vn+1之間的連續(xù)性，即在這種情況下，差矢量vn+1-vn的變化是連續(xù)的這一事實(shí)，以如圖17中細(xì)虛線所示的方式描繪軌跡的這種正確順序檢測列矢量，并正確地恢復(fù)圖像和附加信息。
在圖9的實(shí)施例中，根據(jù)附加信息在逐列的基礎(chǔ)上重排除第一列像素外的編碼目標(biāo)圖像的像素，從而執(zhí)行將附加信息嵌入圖像，即嵌入編碼。可用其它方式進(jìn)行嵌入編碼。例如，可在逐行基礎(chǔ)上重排編碼目標(biāo)圖像的像素，或可以移動(dòng)位于相同位置的按時(shí)序排列的預(yù)定數(shù)量幀的一系列像素的位置。
嵌入編碼的另一個(gè)例子是在逐列的基礎(chǔ)上重排編碼目標(biāo)圖像的像素并在逐行基礎(chǔ)上進(jìn)一步重排得到的圖像的像素。
例如，由嵌入編碼器3根據(jù)附加信息重排如圖19所示的由M(垂直)×N(水平)個(gè)像素組成的圖像的列，以產(chǎn)生圖20A所示的嵌入圖像。在圖20A中，圖19的圖像的第一列移到第五列，第二列移到第N列，第三列移到第一列，第四列移到第二列，第五列移到第四列，第六列移到第三列，…，第N列移到第六列。
例如，由嵌入編碼器3根據(jù)附加信息重排圖20A的圖像的行，以產(chǎn)生如圖20B所示的嵌入圖像。在圖20B中，圖20A的圖像的第一行移到第三行，第二行移到第五行，第三行移到第二行，第四行移到第M行，第五行移到第一行，…，第M行移到第四行。
如果存在未移動(dòng)的列，例如與第一列左側(cè)緊鄰的列，由解碼器6利用該列作為新的第一列，通過執(zhí)行上面參考圖12描述的解碼處理將圖20B的嵌入圖像解碼成圖19的原始圖像。就是說，在通過列和行兩個(gè)方向重排產(chǎn)生的嵌入圖像中，不改變在等式(1)的求和∑中加在一起的項(xiàng)目本身，雖然改變它們的順序。因此，只要已經(jīng)過嵌入編碼的圖像相同，由等式(1)計(jì)算的距離(n，k)與僅已重排列的情況和列和行二者都已重排的情況保持相同。由圖12的解碼處理以與通過僅重排列產(chǎn)生的嵌入圖像相同的方式將通過重排列和行二者產(chǎn)生的嵌入圖像解碼成原始圖像和附加信息。
從上面的討論可以理解，當(dāng)嵌入編碼器3將列和行都重排時(shí)，對列和行的重排首先不影響解碼操作。因此，嵌入編碼器3可首先重排列或行，解碼器6可首先重排列或行。甚至編碼器3和解碼器6各自都可以交替地采用列和行作為首先重排的項(xiàng)目。
在嵌入解碼器3在嵌入編碼操作中僅重排列的情況下，當(dāng)解碼器6將嵌入圖像解碼成原始圖像時(shí)，重排嵌入圖像列的方式變?yōu)楦郊有畔⒌慕獯a結(jié)果。在嵌入編碼器3把行和列都重排時(shí)，在例如嵌入圖像的第m行、第n列位置(m，n)的像素被移到解碼圖像的位置(m’，n’)變?yōu)楦郊有畔⒌慕獯a結(jié)果。
在圖8的嵌入編碼處理中，僅固定編碼目標(biāo)圖像的第一列，解碼器6利用比如說第一列作為解碼基準(zhǔn)重排嵌入圖像的其它列。解碼基準(zhǔn)不限于第一列，可以是最后、第N列或任何其它列，只要在嵌入編碼器3和解碼器6中對其進(jìn)行了設(shè)定。另外，解碼基準(zhǔn)不必總是一列像素，在極端情況下可以是一個(gè)像素。
在嵌入編碼器3采用例如第一列作為解碼基準(zhǔn)并利用圖像的相關(guān)重排嵌入圖像的其它列的情況下，如果錯(cuò)誤地移動(dòng)一列，將錯(cuò)誤列移到下一列的可能性較高(在該實(shí)施例中，是緊鄰錯(cuò)誤地移動(dòng)的列右側(cè)的列)。這種情況下，解碼器6不能恢復(fù)原始圖像，因此不能恢復(fù)正確的附加信息。
在嵌入編碼處理中，可保留多列作為解碼基準(zhǔn)，就是說從重排目標(biāo)中排除那些列。
例如，在嵌入編碼器3利用在列方向排列的圖像的一組像素作為重排單元進(jìn)行重排的情況下，嵌入編碼器3可使每隔一列(圖21中的陰影線)成為解碼基準(zhǔn)并使剩余列(即圖21中空白表示的列)成為重排目標(biāo)。
在圖21的情況下，如果圖像有2N個(gè)列，可由嵌入編碼器3嵌入的附加信息的數(shù)據(jù)量總計(jì)為log2(N！)比特。
嵌入編碼器3可使用比一列或一行小的重排單元，即一個(gè)或多個(gè)像素的集合。
例如，如圖22所示，嵌入編碼器3可通過將圖像的每一列分成一個(gè)或多個(gè)(例如五個(gè))連續(xù)的像素組并使用這樣一組作為重排單元來進(jìn)行重排。如圖22所示，嵌入編碼器3可在方格圖案中將重排單元分成兩類，并可使一類(例如圖22中空白表示的部分)成為重排目標(biāo)并使另一類(圖22中的陰影)成為解碼基準(zhǔn)。這種情況下，如果圖像的行數(shù)，即列方向的像素?cái)?shù)達(dá)到容納M個(gè)重排單元的程度并且圖像具有2N列，可由嵌入編碼器3嵌入的附加信息的數(shù)據(jù)量總計(jì)為log2{(M×N)！}比特。
例如，如圖23所示，嵌入編碼器3可從圖像每一列中彼此相距的像素提取規(guī)定數(shù)量的像素(例如，六個(gè)像素)并采用一組提取的像素(例如圖23中用“°”表示的像素，用“×”表示的像素，或用“△”表示的像素)作為重排單元進(jìn)行重排。如圖23所示，嵌入編碼器3可在方格圖案中將構(gòu)成圖像的像素分成兩類，并可使一類(例如圖23中空白表示的部分)成為重排目標(biāo)并使另一類(圖23中的陰影)成為解碼基準(zhǔn)。這種情況下，如果使用通過提取圖像每一列中彼此相距2M像素(圖23中為六個(gè)像素)的像素獲得的一組像素作為重排單元并且圖像具有N列，可嵌入圖像的附加信息的數(shù)據(jù)量總計(jì)為log2{(M×N)！}比特。由于嵌入編碼器3可利用“°”表示的組作為重排單元，在例如由參考數(shù)字421和422所示的逐列的基礎(chǔ)上進(jìn)行嵌入，數(shù)據(jù)量總計(jì)為log2{(M×N)！}比特。
在圖21至23的實(shí)例中，作為重排目標(biāo)的每一組像素(即圖21至23中空白表示的像素)與多個(gè)解碼基準(zhǔn)(即圖21至23中的陰影部分)相鄰。這種情況下，例如，解碼器6利用作為重排目標(biāo)的一組像素與多個(gè)解碼基準(zhǔn)之間的距離平方和的倒數(shù)作為相關(guān)進(jìn)行解碼。
如上所述，對嵌入編碼和解碼中采用的重排單元沒有特別的限定。
另外，對作為解碼基準(zhǔn)的像素組也沒有特別的限定。
從解碼正確性的觀點(diǎn)來看，作為重排目標(biāo)的像素最好與盡可能多的作為解碼基準(zhǔn)的像素相鄰。因此，圖23的實(shí)例是最希望的。從解碼正確性的觀點(diǎn)來看，最好有盡可能多的像素作為解碼基準(zhǔn)。
然而，由于作為解碼基準(zhǔn)的像素不成為重排目標(biāo)，可由嵌入編碼器3嵌入圖像的附加信息的數(shù)據(jù)量隨著作為解碼基準(zhǔn)的像素?cái)?shù)量的增加而降低。當(dāng)存在許多作為解碼基準(zhǔn)的像素或作為重排目標(biāo)的一個(gè)像素與許多作為解碼基準(zhǔn)的像素相鄰時(shí)，本發(fā)明的嵌入編碼操作的加密效果不明顯。
考慮到解碼的正確性、嵌入的附加信息的數(shù)據(jù)量和加密效果，希望根據(jù)嵌入編碼和解碼的目的設(shè)定作為解碼基準(zhǔn)的像素?cái)?shù)量和其排列圖案。
如果把一個(gè)特定列移到附近的一列或移動(dòng)彼此接近的多列同時(shí)保持其位置關(guān)系，也會減弱加密效果；必須避免這種重排。在嵌入編碼器3的嵌入編碼操作中，可加入每列應(yīng)移到與該列相距大于規(guī)定距離的一列，和彼此接近的那些列應(yīng)移到與那些列相距大于規(guī)定距離的列的限定。
在作為嵌入編碼目標(biāo)的圖像是由例如RGB分量信號組成的彩色圖像的情況下，嵌入編碼器3可將RGB分量的對應(yīng)列移到相同位置或彼此獨(dú)立地重排RGB分量的列。在嵌入編碼器3把RGB分量的對應(yīng)列移到相同位置的情況下，可嵌入的附加信息的數(shù)據(jù)量較小，但解碼中的解碼精度比嵌入編碼器3彼此獨(dú)立地移動(dòng)RGB分量的列的情況下要高。相反，在嵌入編碼器3彼此獨(dú)立地移動(dòng)RGB分量的列的情況下，解碼中的解碼精度較低，但可嵌入的附加信息的數(shù)據(jù)量比嵌入編碼器3把RGB分量的對應(yīng)列移到相同位置的情況下要大。
對附加信息類型沒有特別限定。例如，圖像、話音、文本、計(jì)算機(jī)程序、控制信號、和其它類數(shù)據(jù)都可作為附加信息。在使圖像數(shù)據(jù)庫1中存儲的圖像的部分成為附加信息和使剩余部分成為提供給幀存儲器31的編碼目標(biāo)的情況下，作為附加信息的圖像的前一部分嵌入后一部分，這表明實(shí)現(xiàn)了圖像壓縮。
雖然本發(fā)明的實(shí)施例涉及的是圖像，也可用重排規(guī)定時(shí)間的話音的數(shù)據(jù)序列的方式實(shí)施本發(fā)明。
在實(shí)施例中，雖然是在CPU32或42的控制下通過執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序來進(jìn)行嵌入編碼操作或解碼操作，也可用專用硬件進(jìn)行。
在實(shí)施例中，雖然在CPU32或42的控制下執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序存儲在程序存儲器33或43中，可經(jīng)如半導(dǎo)體存儲器、磁帶、磁盤、光盤、磁光盤、或相變盤之類的記錄介質(zhì)，或如因特網(wǎng)、地面波、衛(wèi)星信道、公共網(wǎng)、或CATV(有線電視)網(wǎng)之類的傳輸媒介以信號形式提供計(jì)算機(jī)程序。
參考圖24A至24C，描述在其上記錄計(jì)算機(jī)程序的記錄介質(zhì)和經(jīng)傳輸媒體提供給計(jì)算機(jī)的信號，傳輸媒體用來建立將上面的計(jì)算機(jī)程序安裝到計(jì)算機(jī)中并體現(xiàn)為可由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的狀態(tài)。
如圖24A所示，作為裝配在計(jì)算機(jī)601中的記錄介質(zhì)的硬盤602或半導(dǎo)體存儲器603中預(yù)先記錄有程序。
作為替換，如圖24B所示，程序臨時(shí)或永久地記錄在如軟盤611、CD-ROM(光盤只讀存儲器)612、MO(磁光盤)613、DVD(數(shù)字多能盤)614、磁盤615、或半導(dǎo)體存儲器616之類的記錄介質(zhì)上。
除從上面的任何一種記錄介質(zhì)將程序安裝在計(jì)算機(jī)中的方法外，如圖24C所示，可通過用于數(shù)字衛(wèi)星廣播的人造衛(wèi)星622把程序從下載地點(diǎn)621無線傳送到計(jì)算機(jī)601，或經(jīng)如LAN(局域網(wǎng))或因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)631通過有線將程序從下載地點(diǎn)621傳送到計(jì)算機(jī)601，并安裝在計(jì)算機(jī)601中，以使其存儲在例如裝配在計(jì)算機(jī)601中的硬盤102中。
由執(zhí)行本發(fā)明各種處理中的每一個(gè)的程序描述的步驟不必總是按流程圖中描述的順序以時(shí)序方式執(zhí)行，本發(fā)明包括并行或單獨(dú)執(zhí)行步驟的處理(即并行處理和目標(biāo)處理)。
圖25示出圖24A和24C所示計(jì)算機(jī)601的典型結(jié)構(gòu)。
如圖25所示，計(jì)算機(jī)601裝配一個(gè)CPU(中央處理單元)642。輸入/輸出接口645經(jīng)總線641連接到CPU642。經(jīng)輸入/輸出接口645接收由用戶操作如鍵盤或鼠標(biāo)之類的輸入部分647產(chǎn)生的命令時(shí)，CPU642根據(jù)該命令執(zhí)行與圖24A所示的半導(dǎo)體存儲器603對應(yīng)的ROM(只讀存儲器)643中存儲的程序。按該程序執(zhí)行圖8或12所示的流程。作為替換，CPU642把硬盤602中存儲的程序、經(jīng)衛(wèi)星622或網(wǎng)絡(luò)631傳送由通信部分648接收的并安裝在硬盤602中的程序、或從軟盤611、CD-ROM612、MO盤613、DVD614、磁盤615、或裝配在驅(qū)動(dòng)器649中并安裝在硬盤602中的半導(dǎo)體存儲器616讀出的程序加載到RAM(隨機(jī)存取存儲器)644中，并執(zhí)行該程序。例如，在需要時(shí)CPU641經(jīng)輸入/輸出接口645向如LCD(液晶顯示器)之類的顯示部分646輸出處理結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種用于根據(jù)第二數(shù)據(jù)對第一數(shù)據(jù)編碼的編碼裝置，包括用于存儲第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲裝置；和通過根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排存儲裝置中存儲的第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)把與第二數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)嵌入第一數(shù)據(jù)的編碼裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼裝置，進(jìn)一步包括允許第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)輸入的輸入裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其中第一數(shù)據(jù)是由多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)組成的圖像數(shù)據(jù)；存儲裝置存儲該圖像數(shù)據(jù)；和編碼裝置通過根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排構(gòu)成存儲裝置中存儲的圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置把與第二數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)嵌入圖像數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的編碼裝置，其中編碼裝置根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排圖像數(shù)據(jù)幀中的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的編碼裝置，其中編碼裝置根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排構(gòu)成圖像數(shù)據(jù)的像素?cái)?shù)據(jù)集合的位置，像素?cái)?shù)據(jù)的每個(gè)集合構(gòu)成一列或一行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其中禁止由編碼裝置對第一數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行數(shù)據(jù)重排。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的編碼裝置，其中編碼裝置根據(jù)與第二數(shù)據(jù)的值對應(yīng)的像素?cái)?shù)量重排構(gòu)成圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置。
8.一種根據(jù)第二數(shù)據(jù)對第一數(shù)據(jù)編碼的編碼方法，包括存儲第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲步驟；和通過根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排存儲的第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)把與第二數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)嵌入第一數(shù)據(jù)的編碼步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的編碼方法，進(jìn)一步包括允許第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)輸入的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的編碼方法，其中第一數(shù)據(jù)是由多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)組成的圖像數(shù)據(jù)；存儲步驟存儲該圖像數(shù)據(jù)；和編碼步驟通過根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排構(gòu)成存儲的圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置把與第二數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)嵌入圖像數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的編碼方法，其中編碼步驟根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排圖像數(shù)據(jù)幀中的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的編碼方法，其中編碼步驟根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排構(gòu)成圖像數(shù)據(jù)的像素?cái)?shù)據(jù)集合的位置，像素?cái)?shù)據(jù)的每個(gè)集合構(gòu)成一列或一行。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的編碼步驟，其中禁止對第一數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行數(shù)據(jù)重排。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的編碼步驟，其中編碼步驟根據(jù)與第二數(shù)據(jù)的值對應(yīng)的像素?cái)?shù)量重排構(gòu)成圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置。
15.一種用于對根據(jù)第二數(shù)據(jù)對第一數(shù)據(jù)編碼產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)解碼的解碼裝置，包括用于計(jì)算編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)與第二部分?jǐn)?shù)據(jù)之間關(guān)系的關(guān)系計(jì)算裝置，和用于根據(jù)關(guān)系計(jì)算裝置計(jì)算的關(guān)系，通過移動(dòng)編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)將編碼數(shù)據(jù)解碼成原始的第一數(shù)據(jù)，并用于根據(jù)該移動(dòng)對編碼數(shù)據(jù)中嵌入的第二數(shù)據(jù)解碼的解碼裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的解碼裝置，其中關(guān)系計(jì)算裝置計(jì)算編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)與第二部分?jǐn)?shù)據(jù)之間在連續(xù)性方面的關(guān)系。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的解碼裝置，其中解碼裝置移動(dòng)編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)，以便當(dāng)?shù)谝徊糠謹(jǐn)?shù)據(jù)與第二部分?jǐn)?shù)據(jù)之間的關(guān)系最強(qiáng)時(shí)使它們變得彼此相鄰。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的解碼裝置，其中第一數(shù)據(jù)是由多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)組成的圖像數(shù)據(jù)，并且其中解碼裝置在逐列的基礎(chǔ)上或逐行的基礎(chǔ)上移動(dòng)編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的解碼裝置，其中禁止對編碼數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行移動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的解碼裝置，其中解碼裝置確定編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)移動(dòng)的移動(dòng)圖案，并采用與移動(dòng)圖案對應(yīng)的值作為第二數(shù)據(jù)。
21.一種用于對根據(jù)第二數(shù)據(jù)對第一數(shù)據(jù)編碼產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)解碼的解碼方法，包括計(jì)算編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)與第二部分?jǐn)?shù)據(jù)之間關(guān)系的關(guān)系計(jì)算步驟；和根據(jù)計(jì)算的關(guān)系，通過移動(dòng)編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)將編碼數(shù)據(jù)解碼成原始的第一數(shù)據(jù)，并用于根據(jù)該移動(dòng)對編碼數(shù)據(jù)中嵌入的第二數(shù)據(jù)解碼的解碼步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的解碼方法，其中關(guān)系計(jì)算步驟計(jì)算編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)與第二部分?jǐn)?shù)據(jù)之間在連續(xù)性方面的關(guān)系。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的解碼方法，其中解碼步驟移動(dòng)編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)，以便當(dāng)?shù)谝徊糠謹(jǐn)?shù)據(jù)與第二部分?jǐn)?shù)據(jù)之間的關(guān)系最強(qiáng)時(shí)使它們變得彼此相鄰。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的解碼方法，其中第一數(shù)據(jù)是由多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)組成的圖像數(shù)據(jù)，并且其中解碼步驟在逐列的基礎(chǔ)上或逐行的基礎(chǔ)上移動(dòng)編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的解碼方法，其中禁止對編碼數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行移動(dòng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的解碼方法，其中解碼步驟確定編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)移動(dòng)的移動(dòng)圖案，并采用與移動(dòng)圖案對應(yīng)的值作為第二數(shù)據(jù)。
27.一種用于根據(jù)第二數(shù)據(jù)將第一數(shù)據(jù)編碼成編碼數(shù)據(jù)和對該編碼數(shù)據(jù)解碼的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括用于存儲第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲裝置；通過根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排存儲裝置中存儲的第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)把與第二數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)嵌入第一數(shù)據(jù)的編碼裝置；用于計(jì)算編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)與第二部分?jǐn)?shù)據(jù)之間關(guān)系的關(guān)系計(jì)算裝置；用于根據(jù)關(guān)系計(jì)算裝置計(jì)算的關(guān)系，通過移動(dòng)編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)將編碼數(shù)據(jù)解碼成原始的第一數(shù)據(jù)，并用于根據(jù)該移動(dòng)對編碼數(shù)據(jù)中嵌入的第二數(shù)據(jù)解碼的解碼裝置。
28.一種存儲可控制計(jì)算機(jī)并用來根據(jù)第二數(shù)據(jù)對第一數(shù)據(jù)編碼的程序的存儲介質(zhì)，該程序包括存儲第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲步驟；和通過根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排存儲的第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)把與第二數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)嵌入第一數(shù)據(jù)的編碼步驟。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的存儲介質(zhì)，其中該程序進(jìn)一步包括允許第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)輸入的步驟。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的存儲介質(zhì)，其中第一數(shù)據(jù)是由多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)組成的圖像數(shù)據(jù)；存儲步驟存儲該圖像數(shù)據(jù)；和編碼步驟通過根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排構(gòu)成存儲的圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置把與第二數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)嵌入圖像數(shù)據(jù)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的存儲介質(zhì)，其中編碼步驟根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排圖像數(shù)據(jù)幀中的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的存儲介質(zhì)，其中編碼步驟根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排構(gòu)成圖像數(shù)據(jù)的像素?cái)?shù)據(jù)集合的位置，像素?cái)?shù)據(jù)的每個(gè)集合構(gòu)成一列或一行。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的存儲介質(zhì)，其中禁止對第一數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行數(shù)據(jù)重排。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的存儲介質(zhì)，其中編碼步驟根據(jù)與第二數(shù)據(jù)的值對應(yīng)的像素?cái)?shù)量重排構(gòu)成圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置。
35.一種存儲可控制計(jì)算機(jī)并用來對根據(jù)第二數(shù)據(jù)對第一數(shù)據(jù)編碼產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)解碼的程序的存儲介質(zhì)，該程序包括計(jì)算編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)與第二部分?jǐn)?shù)據(jù)之間關(guān)系的關(guān)系計(jì)算步驟；和根據(jù)計(jì)算的關(guān)系，通過移動(dòng)編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)將編碼數(shù)據(jù)解碼成原始的第一數(shù)據(jù)，并用于根據(jù)該移動(dòng)對編碼數(shù)據(jù)中嵌入的第二數(shù)據(jù)解碼的解碼步驟。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的存儲介質(zhì)，其中關(guān)系計(jì)算步驟計(jì)算編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)與第二部分?jǐn)?shù)據(jù)之間在連續(xù)性方面的關(guān)系。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的存儲介質(zhì)，其中解碼步驟移動(dòng)編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)，以便當(dāng)?shù)谝徊糠謹(jǐn)?shù)據(jù)與第二部分?jǐn)?shù)據(jù)之間的關(guān)系最強(qiáng)時(shí)使它們變得彼此相鄰。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的存儲介質(zhì)，其中第一數(shù)據(jù)是由多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)組成的圖像數(shù)據(jù)，其中解碼步驟在逐列的基礎(chǔ)上或逐行的基礎(chǔ)上移動(dòng)編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的存儲介質(zhì)，其中禁止對編碼數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行移動(dòng)。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的存儲介質(zhì)，其中解碼步驟確定編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)移動(dòng)的移動(dòng)圖案，并采用與移動(dòng)圖案對應(yīng)的值作為第二數(shù)據(jù)。
41.一種具有可控制計(jì)算機(jī)并用來根據(jù)第二數(shù)據(jù)對第一數(shù)據(jù)編碼的程序的信號，該程序包括存儲第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲步驟；和通過根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排存儲的第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)把與第二數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)嵌入第一數(shù)據(jù)的編碼步驟。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的信號，其中該程序進(jìn)一步包括允許第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)輸入的步驟。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的信號，其中第一數(shù)據(jù)是由多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)組成的圖像數(shù)據(jù)；存儲步驟存儲該圖像數(shù)據(jù)；和編碼步驟通過根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排構(gòu)成存儲的圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置把與第二數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)嵌入圖像數(shù)據(jù)。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的信號，其中編碼步驟根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排圖像數(shù)據(jù)幀中的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的信號，其中編碼步驟根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排構(gòu)成圖像數(shù)據(jù)的像素?cái)?shù)據(jù)集合的位置，像素?cái)?shù)據(jù)的每個(gè)集合構(gòu)成一列或一行。
46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的信號，其中禁止對第一數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行數(shù)據(jù)重排。
47.根據(jù)權(quán)利要求43所述的信號，其中編碼步驟根據(jù)與第二數(shù)據(jù)的值對應(yīng)的像素?cái)?shù)量重排構(gòu)成圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置。
48.一種具有可控制計(jì)算機(jī)并用來對根據(jù)第二數(shù)據(jù)對第一數(shù)據(jù)編碼產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)解碼的程序的信號，該程序包括計(jì)算編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)與第二部分?jǐn)?shù)據(jù)之間關(guān)系的關(guān)系計(jì)算步驟；和根據(jù)計(jì)算的關(guān)系，通過移動(dòng)編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)將編碼數(shù)據(jù)解碼成原始的第一數(shù)據(jù)，并用于根據(jù)該移動(dòng)對編碼數(shù)據(jù)中嵌入的第二數(shù)據(jù)解碼的解碼步驟。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的信號，其中關(guān)系計(jì)算步驟計(jì)算編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)與第二部分?jǐn)?shù)據(jù)之間在連續(xù)性方面的關(guān)系。
50.根據(jù)權(quán)利要求48所述的信號，其中解碼步驟移動(dòng)編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)，以便當(dāng)?shù)谝徊糠謹(jǐn)?shù)據(jù)與第二部分?jǐn)?shù)據(jù)之間的關(guān)系最強(qiáng)時(shí)使它們變得彼此相鄰。
51.根據(jù)權(quán)利要求48所述的信號，其中第一數(shù)據(jù)是由多個(gè)像素組成的圖像數(shù)據(jù)，和其中解碼步驟在逐列的基礎(chǔ)上或逐行的基礎(chǔ)上移動(dòng)編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)。
52.根據(jù)權(quán)利要求48所述的信號，其中禁止對編碼數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行移動(dòng)。
53.根據(jù)權(quán)利要求48所述的信號，其中解碼步驟確定編碼數(shù)據(jù)的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二部分?jǐn)?shù)據(jù)移動(dòng)的移動(dòng)圖案，并采用與移動(dòng)圖案對應(yīng)的值作為第二數(shù)據(jù)。
54.一種具有利用可控制計(jì)算機(jī)的程序已根據(jù)第二數(shù)據(jù)編碼的第一數(shù)據(jù)的信號，該程序包括存儲第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲步驟；和通過根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排存儲的第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)把與第二數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)嵌入第一數(shù)據(jù)的編碼步驟。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的信號，其中該程序進(jìn)一步包括允許第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)輸入的步驟。
56.根據(jù)權(quán)利要求54所述的信號，其中第一數(shù)據(jù)是由多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)組成的圖像數(shù)據(jù)；存儲步驟存儲該圖像數(shù)據(jù)；和編碼步驟通過根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排構(gòu)成存儲的圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置把與第二數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)嵌入圖像數(shù)據(jù)。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的信號，其中編碼步驟根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排圖像數(shù)據(jù)幀中的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置。
58.根據(jù)權(quán)利要求56所述的信號，其中編碼步驟根據(jù)第二數(shù)據(jù)重排構(gòu)成圖像數(shù)據(jù)的像素?cái)?shù)據(jù)集合的位置，像素?cái)?shù)據(jù)的每個(gè)集合構(gòu)成一列或一行。
59.根據(jù)權(quán)利要求54所述的信號，其中禁止對第一數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行數(shù)據(jù)重排。
60.根據(jù)權(quán)利要求56所述的信號，其中編碼步驟根據(jù)與第二數(shù)據(jù)的值對應(yīng)的像素?cái)?shù)量重排構(gòu)成圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的集合的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及將第二數(shù)據(jù)嵌入第一數(shù)據(jù)而不使第一數(shù)據(jù)惡化的編碼裝置和將編碼數(shù)據(jù)解碼成原始的第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)而不使那些數(shù)據(jù)惡化的解碼裝置。該編碼裝置具有用于存儲第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲器,并根據(jù)第二數(shù)據(jù)通過重排存儲器中的存儲的第一數(shù)據(jù)的至少部分?jǐn)?shù)據(jù)將第二數(shù)據(jù)嵌入第一數(shù)據(jù)。解碼裝置計(jì)算每種重排圖案的相鄰數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性,并根據(jù)在該相關(guān)性基礎(chǔ)上確定的重排圖案對原始的第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)解碼。
文檔編號H04N1/32GK1255808SQ9912633
公開日2000年6月7日 申請日期1999年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月7日
發(fā)明者近藤哲二郎, 渡邊義教, 田中健司 申請人:索尼公司