JP4387459B2 - カメラ内暗号化のための方法および装置 - Google Patents

Description

発明の背景
発明の分野
本発明は、一般には画像を暗号化する方法および装置に関し、詳細には、画像カメラ内の画像収集プロセスの一部としてカメラ内で画像を暗号化する方法および装置に関する。
従来の技術の簡単な説明
メッセージを安全にするための暗号技法の使用は昔からよく知られている。最新のデータ通信および記憶装置では第三者によるアクセスが可能であるので、情報の安全保護が大きな注目を集めている問題である。たとえば、ツェング等による米国特許第５１５９６３０号では、紙上のメッセージがファクシミリ機によって暗号化され、安全な暗号化された形式で伝送され、受信側で解読される、ファクシミリ機の間で伝送される情報のセキュリティを維持するシステムが記載されている。米国特許第５４２０９２４号では、ディジタル技法によるスキャナを使用して画像を記録し、次にＩＤカード上にある画像との比較のためにその一部をサンプリングして暗号化する、暗号化の方法が開示されている。
データ伝送を安全にするために、データを送信側で符号化し、受信側で復号する。これは、第三者が経路内でメッセージを解読するのを抑止する。このような方法は、カツラバヤシによる米国特許第５２３３６５３号に記載されている。
米国特許第５２９７２０２号には、顧客が文書に署名し、その署名のコピーをディジタル形式で取り込む、支払い書類を安全に保護する方法が記載されている。署名はその後で暗号化され、取引のディジタル記録と共に保存される。
安全なメッセージ、署名、およびＩＤカードを実現する上述の方法に加えて、暗号化は従来のディジタル写真の分野でも必要がある。ディジタル・カメラでＰＣＭＣＩＡカード上にキャプチャされ、記憶されたり、パーソナル・コンピュータにダウンロードされたりした画像は、無許可の人物によって傍受されたり見られたりされやすい。一般に、ディジタル・カメラはディジタル画像データをＰＣＭＣＩＡカード、ディスクに、または線を介してコンピュータに出力する。カードやディスクが途中で奪われて画像が見られる可能性があり、コンピュータにダウンロードされたデータは暗号化手続きの前に取り出される可能性がある。新聞記者や調査者などは、写真画像を無許可の閲覧から安全に保護された方法で一時的に記憶する必要がある。したがって、画像収集の瞬間から暗号化された安全な画像データを提供するカメラが必要である。
発明の概要
本発明の目的は、写真画像を暗号化するカメラを提供することである。
本発明の他の目的は、写真画像収集のプロセス中に写真画像を暗号化するカメラを提供することである。
本発明の他の目的は、一時的にでも非暗号化画像の記憶や転送を行わないカメラを提供することである。
要約すると、本発明の好ましい実施態様は、収集プロセス中に画像の暗号化を行い、したがって非暗号化画像データが存在するいかなる段階も回避する、ディジタル・カメラの方法および装置を含む。暗号化パスワードを生成する。これは、ユーザがカメラにダウンロードするか、またはカメラ内で生成されユーザに対して表示される。カメラ内では、パスワードを受け取って解読に成功すると暗号生成器が初期設定され、撮影する対象から光が入れられ、ディジタル画像データに変換される。カメラは次に、そのディジタル画像データに対して第１の暗号化走査を行い、一時的に暗号化された画像データを作成する。この暗号化データは一時的に保管され、次に一増分ずつ解読され、各増分は処理されて処理済み画像データを形成する。各増分に第２の最終暗号化操作が行われて最終暗号画像データが作成され、それがコンピュータに伝送するためにカメラに記憶される。暗号データを一時的に記憶する代わりに、カメラはそれを直接処理し、次にそれを暗号化してカメラの記憶装置に保管することもできる。画像収集プロセスのどの段階でも、無許可のアクセスが得られるタイプの媒体上に画像データが非暗号化形態で記憶される時点がない。
本発明の利点は、従来技術のシステムが非暗号化画像を読み取ることができるステップを許すのに対し、暗号化を画像収集の一部として行うことによって安全な画像暗号化を実現することである。
本発明の他の利点は、万一システムが誤動作を起こしても、どの記憶画像データも暗号化され、したがって読み取ることができないことである。
本発明の他の利点は、非暗号化画像を暗号化のためにコンピュータに転送する中間ステップをなくしたことによって処理時間が節約されることである。
図面の説明
第１図は、本発明によるカメラ暗号化システムの動作を示す図である。
第２図は、ディジタル・カメラの主要構成要素を示すブロック図である。
第３図は、本発明のディジタル・カメラ暗号化システムのプログラムされた動作と、ホスト・コンピュータおよびプリンタと共に使用する様子とを説明するブロック図である。
第４図は、暗号化に必要なステップを詳細に示すブロック図である。
第５Ａ図および第５Ｂ図は、ディジタル暗号化の基本概念の単純な例を示すデータを含む表である。
好ましい実施形態の詳細な説明
図面の第１図を参照すると、本発明によるカメラ暗号化システムの動作が図示されている。ディジタル・カメラ１０、ホスト・コンピュータ１２およびプリンタ１４がある。コネクタ１８および２０を介してカメラ１０およびコンピュータ１２と相互接続するケーブル・アセンブリ１６を含む、カメラ１０とコンピュータ１２との間の通信のための様々な手段が図示されている。通信は、カード／ディスク・スロット２４、２６と共に使用するＰＣＭＣＩＡカードなどのディスク２２の使用によっても行うことができる。トランシーバ２８、３０によって示されているように通信のために放射信号も使用することができる。さらに、電話システムによる伝送のために、接続部３２、３４を介してモデムに情報を転送することもできる。コンピュータ１２は、ケーブル・アセンブリ３６とコネクタ３８、４０を使用してプリンタ１４に相互接続されている様子が図示されている。
カメラ１０は画像収集プロセスの一部として画像を暗号化するように製作され、構成されている。プロセスは、ユーザまたはカメラ１０がパスワードを供給することから始まる。その選択はユーザが、たとえばカメラ調節および表示機構４２上にあるカメラ調節機構を操作することによって行う。操作者は、コンピュータ１２を使用して暗号化形式のパスワードを作成することができ、次にこのパスワードを上述の通信方法のいずれかを使用してカメラにダウンロードする。あるいは、ユーザはカメラ１０にパスワードを供給させ、たとえば調節および表示機構４２上に表示させるために備えられている調節機構から選択することもできる。
暗号化されたパスワードの受け取りに応答して、カメラ１０は暗号生成器を初期設定し、次にユーザによる起動に応答して写真を撮影する。本発明により、カメラ１０は次に画像を収集し、それをディジタル・データに変換する。このデータは次に、２通りの方法のうちの１つで処理される。そのうちの１つの方法は、それを直接処理して処理済み画像データを作成し、その後でそれを暗号化して最終的な暗号化画像データを形成することである。別法として、本発明の好ましい実施形態により、セキュリティを強化して、画像データに第１の暗号化を施して、カメラに安全に記憶することができる一時的に暗号化された画像データを作成する。この一時的に暗号化されたデータを次に１増分ずつ取り出し、各増分を解読して処理し、処理済み画像データの増分を形成し、次にそれに第２および／または最終暗号化を施して最終的暗号化画像データを形成する。この手続きの利点は、処理の前に生データを最初に暗号化するときに、カメラ・プロセス中に非暗号化データが記憶されるステップがまったくなく、したがって画像データを収集しようとする無許可の試みからより安全に保護されることである。
カメラ画像収集プロセスの後に、最終的暗号化データが上述の手段のいずれかによってコンピュータ１２に送られ、そこでユーザがパスワードを提示すると画像を見たり印刷したり（プリンタ１４）することができる。
第２図に、ディジタル・カメラの主要動作部分のブロック図を示す。これには、バス４６を介してプロセッサ４８と通信する画像収集装置４４が含まれる。プロセッサはバス５２を介してメモり５０にデータを記憶する。メモリ５０は基本操作のためのメモリも含み、このメモリを画像バッファとも呼ぶ。データの入出力は前述の様々な手段のうちの１つを介して行われ、これにはバス５６を介したケーブル・コネクタ５４、バス６０を介したカード／ディスク・スロット５８、バス６４を介したトランシーバ６２、またはモデム接続（第２図には図示せず）が含まれる。バス６６を介してプロセッサに制御機構４２が接続されている様子が図示されている。
画像収集装置４４は、当業者に周知の構成要素を含み、本発明を実施するために詳細に示す必要はない。収集装置４４は、電荷結合素子（ＣＣＤ）などの撮像光学機構と、アナログＣＣＤ信号をプロセッサ４８のためにディジタル形式に変換するＡ／Ｄ回路とを含む。
次に第３図を参照すると、本発明の暗号化プロセスを詳細に示す動作ブロック図が示されている。第３図のブロックは、新規なカメラ動作とそれに付随するホスト・コンピュータ・システムによって行われる動作を含む。ブロック７０および７２には、前述のパスワードを決定する２通りの方法が図示されている。ブロック７０によると、操作者はホスト・コンピュータ１２を使用してパスワードを作成する。これは、ユーザがパスワードを供給して手動で行うか（ブロック７４）、または操作者がホスト・コンピュータ１２にパスワードを作成するように指示して行うことができる（ブロック７６）。いずれの場合も、ホスト・コンピュータはパスワードを暗号化してから（ブロック７８）、それを第１のカメラ１０動作（ブロック８２）にダウンロードする（ブロック８０）。あるいは、ブロック７２に示すように、カメラ１０がパスワードを提供することもできる。カメラ１０は前もってプログラムされた指針に従ってパスワード８４を生成することから開始する。次に、このパスワードはユーザが記録するように表示され、暗号化される（ブロック８６）。暗号化されたパスワードは次にブロック８２に送られる。上述のパスワード暗号化プロセスでは単一のパスワードについて説明し、その単一のパスワードを、撮影し、画像を暗号化するようにカメラを初期設定するためだけでなく、後の段階で、暗号化された画像データがコンピュータに転送された後でホスト・コンピュータなどで暗号化画像を解読するために使用する。他の代替パスワードの使用法は、画像を暗号化するために１つのパスワードを、解読のために別のパスワードを使うことである。他の代替態様は、暗号化のためにはパスワードをまったく必要とせず、解読のためにのみ必要とする態様であろう。何を公開鍵／私用鍵と呼ぶかという問題はそのようなものであろう。これらの代替態様は、本発明に含まれる。
撮影するカメラ１０の動作は、ブロック８２に従って、パスワードを解読し、その妥当性を検査し、暗号化プロセスを初期設定／開始することによって進む。パスワードが正しい場合、像が「撮影」される（ブロック８８）。
上述のようにパスワードを処理するカメラの機能は、プロセッサ４８が操作者調節機構４２およびメモリ５０と通信して指示する。像を「撮影」するプロセス（ブロック８８）は、前述のような画像収集回路４４を必要とする。プロセッサ４８はディジタル画像データを受け取ると、特定のシステム・プログラミングまたはユーザ選択に従って２つの方法の一方により、画像処理および暗号化に進むことができる。特定の処理方法の選択、すなわちカメラ内部で画像データを非暗号化形式と暗号化形式のどちらで記憶するかは、カメラのハードワイヤによって行うか、または代替方法として、カメラに付いている操作者調節機構４２によって選択することができる。
最大限のセキュリティが必要な場合、画像収集装置４４によって供給された生画像データの一時的な暗号化の実行に進むようにカメラをプログラムする。この選択肢は矢印／経路９０によって示されており、ブロック９２に従って一時（短期）暗号化を行う。これは一時暗号すなわち鍵の生成から始まり（ブロック９４）、これは線９０を介して生データを処理して一時暗号化データが作成され（ブロック９５）、ブロック９６で示すようにメモリ５０に保管される。この一時すなわち第１の暗号化によって、非暗号化データを保管する必要がなくなり、たとえカメラが無許可の個人に所持されても無許可のユーザが非暗号化データを取り出すことができるデータ記憶がないという点で追加のセキュリティが得られる。データの一時保管（ブロック９６）は、プロセッサ４８が到着データをすべてただちに処理することができない場合に必要である。プロセッサ４８は暗号化データを１増分ずつ取り出し、データの各増分が解読され（ブロック９８）、処理されて（ブロック１００）、処理済み画像データが形成される。
ブロック９４の一時暗号は内部パスワードによって初期設定される。このパスワードは、ブロック７０、７２を参照しながら前述したように操作者にとって使用可能なパスワードとは異なるものとすることができ、ホスト・コンピュータにおける画像データの解読に関連して以下の明細で説明するブロック１１２に付随するパスワードとも異なるものとすることができる。本発明には、この内部パスワードが、暗号化すなわち撮影のための第１のパスワードとは異なり、第１のパスワードと同じであっても異なっていてもよい最終的な暗号化画像データを解読するための第２のパスワードとも異なる、代替実施形態が含まれる。本発明によるプログラミングは、内部パスワードを無作為に選択するものや、データを一時的に暗号化するたびに異なる内部パスワードを選択するカメラの代替態様も含む。このプロセスによって、誰も内部カメラ記憶装置から非暗号化データを取り出すことができなくなる。
以下の一時暗号化または画像データ処理あるいはその両方の後に、処理済み画像データに第２のすなわち最終暗号化が施され、記憶される（ブロック１０２）。ブロック１０２には、第２／最終暗号化（ブロック１０４）と、カメラのメモリまたは取り外し可能外部記憶装置５０への最終暗号化画像データの保管（ブロック１０６）とが示されている。調節機構４２によるユーザ・コマンドを受け取ると、カメラ１０は最終暗号化画像データをホスト・コンピュータ１２（ブロック１１０）に送る（ブロック１０８）。この画像データを使用するために、ユーザによってパスワードが提示され（ブロック１１２）、データが解読される（ブロック１１４）。この場合も、この時点で必要なパスワードが暗号化のためのパスワードと異なっていても同じであってもよいように、カメラ暗号化プログラミングを行うことができる。この時点で、ユーザは画像の表示（１１６）や、画像の印刷（１１８）、画像の保管（１２０）を行うことができる。
データのディジタル暗号化のプロセスをわかりやすくするために、第４図、第５Ａ図、および第５Ｂ図を参照しながら単純化した例を示す。まず、正しいパスワードを受け取ると（ブロック１２２）、プロセッサ４８は所定の長さＫの鍵を作成する（ブロック１２４）。長さＮの入力データ・ストリーム（ブロック１２６）が一度にＫビットずつロードされ（ブロック１２８）、鍵との間で排他的論理和（ＸＯＲ）がとられる（ブロック１３０）。ＸＯＲブロック１３０の結果が記憶され（ブロック１３２）、入力ストリームが続いている間に（ブロック１３４）、他の長さＫビットがロードされる（ブロック１２８）。ＸＯＲがとられた画像ストリームが返される。すなわち暗号化データとしてメモリ５０に記憶される（ブロック１３６）。
第５Ａ図および第５Ｂ図に、二進ＸＯＲ演算のすべての可能な組合せを使用した暗号化と解読のプロセスの単純な例を示す。この例の鍵の長さはＫ＝４であり、１０１０に等しい（列１３８）。第５Ａ図に、暗号化のプロセスを示す。画像データ・ストリームは１１００に等しい４データ・ビットの増分長を有するものとする。第１の行１４１に示すように、「排他的ＯＲ」関数のために、画像データの「１」ビットと鍵の「１」ビットとの間でＸＯＲがとられて結果「０」が得られる。同様に、「１」と「０」がＸＯＲされて「１」になり、次の２行で「０」が「１」とＸＯＲされ、「０」が「０」とＸＯＲされて「０」が得られる。これらの結果はすべて列１４２に入れられて図示されている。同様に、第５Ｂ図に、解読のプロセスを示す。画像データ（列１４４）は第５Ａ図から暗号化された「結果」であり、これが鍵（列１４６）とＸＯＲされて、列１４８の解読された元のデータが得られる。これは当然ながら第５Ａ図の列１４０とまったく同じである。
再び第４図を参照すると、ブロック１５０〜１６０により長い例が示されており、ブロック１５０には入力データ・ストリームが入っており、ブロック１５２には鍵が入っている。ブロック１５４には、ブロック１２８に従ってロードされた、ブロック１５０内のストリームの最初の８ビットが含まれている。ブロック１５６には、ブロック１５２との間でＸＯＲがとられた最初の８ビットが示されている。ブロック１５８は記憶された最初のＸＯＲ／暗号化済みビットを示している。ブロック１６０は最終的な暗号化完了データ・ストリームである。
暗号化のためにＸＯＲ関数の使用について説明したが、ディジタル・データを元の形からコード化された形に変換／暗号化するために他の関数または式を使用することもできる。これらの様々な代替関数および式も、カメラ内暗号化に使用する場合に本発明の主旨に含まれる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、当業者には特定の修正または変更が明らかであることがわかるであろう。したがって、請求の範囲は、本発明の主旨および範囲内に入るこのような変更または修正をすべて含むものと解釈すべきである。

Claims (3)

1. ディジタル・カメラ・システムにおいて元のディジタル画像データを安全に処理し、暗号化する方法であって、
   ａ）ユーザプログラム可能な暗号化パスワードによってカメラ内の暗号生成器を初期設定するステップと、
   ｂ）光を元のディジタル画像データに変換するステップと、
   ｃ）元のディジタル画像データを前記カメラ内で暗号化するステップとを含み、前記元のディジタル画像データを非暗号化形態のカメラからはアクセスできないようにした方法。
2. 前記暗号化ステップが、
   ａ）前記元のディジタル画像データを一時的に暗号化された画像データにする第１の暗号化ステップと、
   ｂ）前記一時的に暗号化された画像データを保管するステップと、
   ｃ）前記一時的に暗号化された画像データを解読して解読画像データを形成するステップと、
   ｄ）前記解読画像データを処理して処理済み画像データを形成するステップと、
   ｅ）前記処理済み画像データに第２の暗号化を行って最終暗号化画像データを形成するステップとを含み、前記元のディジタル画像データを非暗号化形態ではアクセスできないようにした請求項１に記載の方法。
3. 元のディジタル画像データを安全に処理し、暗号化するカメラであって、
   ａ）前記カメラ内にあって、ユーザによって選択された暗号化パスワードによりプログラム可能な暗号生成器と、
   ｂ）光を元のディジタル画像データに変換する手段と、
   ｃ）元のディジタル画像データを前記カメラ内で暗号化する手段とを含み、前記元のディジタル画像データを非暗号化形態のカメラからはアクセスできないようにしたカメラ。

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