CN105830134B - 面向加密通信的图像压缩扩展方法及装置、程序以及存储介质 - Google Patents

面向加密通信的图像压缩扩展方法及装置、程序以及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN105830134B
CN105830134B CN201480068621.1A CN201480068621A CN105830134B CN 105830134 B CN105830134 B CN 105830134B CN 201480068621 A CN201480068621 A CN 201480068621A CN 105830134 B CN105830134 B CN 105830134B
Authority
CN
China
Prior art keywords
image
unit
key
frequency spectrum
key image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480068621.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105830134A (zh
Inventor
江口满男
Original Assignee
Copyright (c) 2005 International Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Copyright (c) 2005 International Corp filed Critical Copyright (c) 2005 International Corp
Publication of CN105830134A publication Critical patent/CN105830134A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105830134B publication Critical patent/CN105830134B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/20—Servers specifically adapted for the distribution of content, e.g. VOD servers; Operations thereof
    • H04N21/23—Processing of content or additional data; Elementary server operations; Server middleware
    • H04N21/234—Processing of video elementary streams, e.g. splicing of video streams, manipulating MPEG-4 scene graphs
    • H04N21/2347—Processing of video elementary streams, e.g. splicing of video streams, manipulating MPEG-4 scene graphs involving video stream encryption
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09C—CIPHERING OR DECIPHERING APPARATUS FOR CRYPTOGRAPHIC OR OTHER PURPOSES INVOLVING THE NEED FOR SECRECY
    • G09C5/00—Ciphering apparatus or methods not provided for in the preceding groups, e.g. involving the concealment or deformation of graphic data such as designs, written or printed messages
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/42—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by implementation details or hardware specially adapted for video compression or decompression, e.g. dedicated software implementation
    • H04N19/423—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by implementation details or hardware specially adapted for video compression or decompression, e.g. dedicated software implementation characterised by memory arrangements
    • H04N19/426—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by implementation details or hardware specially adapted for video compression or decompression, e.g. dedicated software implementation characterised by memory arrangements using memory downsizing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/59—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving spatial sub-sampling or interpolation, e.g. alteration of picture size or resolution
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/90—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using coding techniques not provided for in groups H04N19/10-H04N19/85, e.g. fractals
    • H04N19/91—Entropy coding, e.g. variable length coding [VLC] or arithmetic coding
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/43—Processing of content or additional data, e.g. demultiplexing additional data from a digital video stream; Elementary client operations, e.g. monitoring of home network or synchronising decoder's clock; Client middleware
    • H04N21/435—Processing of additional data, e.g. decrypting of additional data, reconstructing software from modules extracted from the transport stream
    • H04N21/4355—Processing of additional data, e.g. decrypting of additional data, reconstructing software from modules extracted from the transport stream involving reformatting operations of additional data, e.g. HTML pages on a television screen
    • H04N21/4356—Processing of additional data, e.g. decrypting of additional data, reconstructing software from modules extracted from the transport stream involving reformatting operations of additional data, e.g. HTML pages on a television screen by altering the spatial resolution, e.g. to reformat additional data on a handheld device, attached to the STB
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/43—Processing of content or additional data, e.g. demultiplexing additional data from a digital video stream; Elementary client operations, e.g. monitoring of home network or synchronising decoder's clock; Client middleware
    • H04N21/44—Processing of video elementary streams, e.g. splicing a video clip retrieved from local storage with an incoming video stream, rendering scenes according to MPEG-4 scene graphs
    • H04N21/4405—Processing of video elementary streams, e.g. splicing a video clip retrieved from local storage with an incoming video stream, rendering scenes according to MPEG-4 scene graphs involving video stream decryption

Abstract

本发明的课题是提供一种解决下述问题的方法、装置、程序和存储介质，所述问题是：无法一边加密一边对数字图像进行可逆压缩并传输且在接收侧扩展进而以不产生伪像的状态复原出数字图像。通过对图像或影像和密钥图像进行离散卷积而使图像或影像模糊成无法分辨的程度，由此进行加密，进一步进行熵编码可逆压缩并经由互联网传输，在接收侧进行扩展之后，利用另行发送的密钥图像基于贝叶斯概率论的数式进行迭代计算而解密出加密前的图像。

Description

面向加密通信的图像压缩扩展方法及装置、程序以及存储 介质
技术领域
本发明涉及用于面向加密通信、基于利用密钥图像对数字图像进行加密并进一步可逆压缩后传输并在接收侧扩展的加密图像、和另外发送的密钥图像、通过贝叶斯(Bayse)概率论的方法进行迭代计算、由此来复原图像的面向加密通信的图像压缩扩展装置及其方法、使计算机执行面向加密通信的图像压缩扩展方法的第一～第二程序、用于构成组成面向加密通信的图像压缩扩展装置的单元且使计算机执行的第三～第四程序、对第一～第四程序分别独立地加密存储并与计算机连接且计算机能够读入的第一～第四存储介质。
背景技术
最近，互联网使用人数急剧增加，安全的重要性及降低通信量负载的重要性越来越高。例如，即使在利用VPN(Virual Private Network；虚拟专用网络)技术使互联网线路专用化来确保安全的情况下，作为对串扰的防备，也推荐对收发的数据进行加密。但是，对于足够强度的加密及解密来说，需要大量的计算处理，因此存在无法以足够的强度对影像及图像进行加密的问题。再者，为了降低互联网的通信量负载，以往，在影像及图像传输时，大多采用MPEG4等不可逆压缩技术将数据量压缩至几％～几十％，因此存在传输后扩展之后的影像及画质低下的问题。
作为对图像加密及解密的方法之一，有本发明人发明且已在日本国实现了专利登记(专利文献1)的技术。该方法是，通过在频率空间中利用已知的传递函数传递数字图像来除去特定的频率而进行加密，根据经加密的数据的分布及加密时使用的传递函数，基于贝叶斯(Bayse)概率论数式进行迭代计算而复原数字图像。但是，该方法是对频率空间中的图像数据量进行削减，存在传输时的容量自身没有变化、从而通信量的负载保持原样的问题。
于是，本发明人发明了一边降低通信量的负载一边在网络上传输图像及影像的技术，并提出了专利申请(专利文献2)。该方法是，通过使图像及影像数据平滑化而削减高频部分的信息，而后通过基于JPEG、MPEG的压缩技术进行编码并传输，在接收侧通过基于与发送侧相同方式的JPEG、MPEG的扩展技术进行解码，而后利用Lucy-Richardson算法等进行图像复原。但是，该方法中，虽然压缩率高到最大1/100，但是由于将图像分割成微小区块来进行量子化，所以在图像复原时，有可能根据情况而因区块边界的增强导致产生噪声。此外，还存在传输来的图像被蓄积从而缺乏实时性、不适于影像处理这些问题。
专利文献3中公开了利用专利文献1的加密方法使图像的分辨率降低从而使图像劣化来进行加密的方法。根据专利文献3，利用专利文献1的加密方法，例如在使图像的分辨率劣化到无法判读车辆的牌照的程度之后，通过LAN(Local Area Network；局域网)、互联网向接收装置传输，在接收装置中，利用专利文献1的对经加密的数据进行解密的装置仅根据接收到的劣化图像1张的信息进行迭代计算从而复原图像。但是，专利文献3的技术如该文献所记载的那样，由于是每次都不发送加密时的传递函数的构成，所以存在加密时的传递函数必须为已知这种限制的问题、在劣化图像复原时需要复原传递函数的问题、需要将加密时的传递函数固定化为已知的函数因而安全性脆弱的问题、以及可能因确定传递函数失败而导致复原失败的担心。
在图像压缩而加密传输的方法中，有加密传真。例如，专利文献4的方法是，将原稿作为图像读入，区块化后以区块为单位进行压缩并进一步使用密钥进行加密，构成夹杂着读取控制用图案(pattern)而排列的图像原稿，而后将其合成为收件方等的可公开平文原稿并发送，在接收侧对接收原稿的倾斜和错位进行修正并将之打印出来，然后在接收机侧对其再次读入，而后通过指定密钥来对加密部分的图形进行解密并进一步扩展，由此打印出再现原稿。在发送时，加密部为被图形化了的难破解的图像，因此能够强有力地避免泄漏，但是另一方面，存在下述问题：发送途中易于发生基于比特出现乱数而导致的图像变化的问题、无法在彩色图像的传输中使用的问题、数据无法做成数据包从而无法面向互联网通信的问题、并非是始终连续传输手段的问题、以及需要打印1次因而操作繁杂的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利登记号：日本专利第4575387号
专利文献2：专利公开号：日本特开2012－39181号
专利文献3：专利公开号：日本特开2010－103867号
专利文献4：专利公开号：日本特开平09－307772号
发明内容
专利文献1～4中记载的任一种方法都存在下述问题，即：无法一边对数字图像进行加密一边削减频率空间中的高频域、而后进行可逆压缩并经由网络(LAN及互联网)传输、并在接收侧进行扩展进一步以不产生伪像(artifact)的状态得到可以说在视觉上可逆地成为发送前的数字图像的状态，即无法得到与发送前的数字图像同等的画质；以及无法近乎实时地进行加密到解密这一连串的工序。
于是，本发明的课题是提供用于解决上述问题的面向加密通信的图像压缩扩展方法及装置、程序、以及存储介质。
用于解决上述课题的本发明的第一发明是面向加密通信的图像压缩扩展方法。该面向加密通信的图像压缩扩展方法提供如下所述的面向加密通信的图像压缩扩展方法，即：将密钥图像向数字图像卷积而降低数字图像的频率空间中的高频成分，并通过使图像处于无法判别的状态而进行加密，对该加密图像进行熵编码压缩(可逆压缩)并发送给网络上的其他计算机，通过作为接收侧的其他计算机接收被可逆压缩了的加密图像，并将该可逆压缩了的加密图像首先通过与压缩时相逆的方法进行扩展而获得加密图像，然后根据另行发送的密钥图像和加密图像、基于贝叶斯(Bayse)概率论的复原式(后述的数式3)进行规定次数的迭代计算，从而复原出数字图像。根据该方法，由于一连串的工序中不包含量子化工序，所以不会产生基于量子化噪声及区块边界的噪声，因此能够以使得加密强度弱的方式选择密钥图像，由此迭代计算次数少，从而能够确保实时性，并且，由于对密钥图像进行加密且可逆压缩并另行发送，所以必然能够复原且能够强有力地避免泄漏，而且由于每次使用不同的密钥，所以安全强度高，从而能够解决上述所有的现有问题。
本发明的第一发明涉及面向加密通信的图像压缩扩展方法。该面向加密通信的图像压缩扩展方法的特征在于包括：(S1)取入数字图像的图像取入工序；(S2)准备所希望的加密强度的灰度级的密钥图像的工序；(S3)通过向数字图像卷积密钥图像来获得削减了数字图像的高频成分、且降低了分辨率、且加密了的加密图像的加密工序；(S4)对加密图像进行熵编码从而转换成加密图像代码的工序；(S5)将加密图像代码发送给网络上的其他计算机的工序；(S6)计算机接收加密图像代码的工序；(S7)在计算机中，用与进行熵编码时使用过的编码相对应的解密方法对加密图像代码进行解密而生成接收加密图像的工序；(S8)对事先加密并另行发送了的在加密工序中使用的密钥图像进行解密而实施准备的工序；(S9)由密钥图像及接收加密图像复原出与接收加密图像最近似的最大似然数字图像的数字图像复原工序。
本发明的第二发明涉及构成第一发明的面向加密通信的图像压缩扩展方法的加密工序。该加密工序的特征在于包括：(S10)以使密钥图像的图像尺寸与数字图像相一致的方式修正密钥图像而生成第一修正密钥图像的第一修正工序；(S11)对第一修正密钥图像进行傅立叶变换而生成第一修正密钥图像频谱的工序；(S12)在对数字图像进行了去伽马修正后，将其分割成作为红原色图像的RI、作为绿原色图像的GI及作为蓝原色图像的BI的工序；(S13)对RI、GI及BI分别进行傅立叶变换而生成RI频谱、GI频谱及BI频谱的工序；(S14)将对RI频谱与第一修正密钥图像频谱进行积分运算而得到的积作为RIE频谱的工序；(S15)将对GI频谱与第一修正密钥图像频谱进行积分运算而得到的积作为GIE频谱的工序；(S16)将对BI频谱与第一修正密钥图像频谱进行积分运算而得到的积作为BIE频谱的工序；(S17)对RIE频谱、GIE频谱及BIE频谱分别进行傅立叶逆变换，从而生成作为削减了高频域的加密了的红原色图像的RE、作为削减了高频域的加密了的绿原色图像的GE以及作为削减了高频域的加密了的蓝原色图像的BE的工序；(S18)由RE、GE及BE合成1张彩色图像，并在对该彩色图像进行伽马修正后生成加密图像的工序。
本发明的第三发明涉及构成第一发明的面向加密通信的图像压缩扩展方法的数字图像复原工序。该数字图像复原工序的特征在于包括：(S20)以使密钥图像的图像尺寸与接收加密图像相一致的方式修正密钥图像而生成第二修正密钥图像的第二修正工序；(S21)将接收加密图像分割成红原色图像、绿原色图像及蓝原色图像的工序；(S22)将第二修正密钥图像作为H图像，再将红原色图像作为Y图像，进一步利用从H图像及Y图像复原出F图像的图像复原计算工序来复原F图像，并将其作为红原色数字图像的工序；(S23)将绿原色图像作为Y图像，进一步利用图像复原计算工序复原出F图像，并将其作为绿原色数字图像的工序；(S24)将蓝原色图像作为Y图像，进一步利用图像复原计算工序复原出F图像，并将其作为蓝原色数字图像的工序；(S25)由红原色数字图像、绿原色数字图像及蓝原色数字图像合成最大似然数字图像的工序。
本发明的第四发明涉及构成第三发明的数字图像复原工序的图像复原计算工序S48。该图像复原计算工序S48的特征在于包括：(S30)对H图像进行傅立叶变换而获得H图像频谱的工序；(S31)设定最大迭代计算次数的工序；(S32)将对迭代计算次数进行计数的计数器设定为0而将之重置的工序；(S33)对Y图像进行去伽马修正并将其作为Y图像，进一步将该Y图像作为F图像初始值的工序；(S34)对F图像初始值进行傅立叶变换而获得F图像初始值频谱的工序；(S35)将F图像初始值频谱与H图像频谱进行积分运算，并将积分运算得到的积作为第一函数的工序；(S36)将第一函数反转(即将第一函数中的变量符号取反)而作为第二函数的工序；(S37)将Y图像与第二函数进行积分运算，并将积分运算得到的积作为第三函数的工序；(S38)对第三函数进行傅立叶变换而获得第三函数的频谱的工序；(S39)求出H图像的反转函数(即使H图像自身绕某点旋转180°而得到的函数)并将其作为第四函数的工序；(S40)对第四函数进行傅立叶变换而获得第四函数的频谱的工序；(S41)将第四函数的频谱与第三函数的频谱进行积分运算，并将积分运算得到的积作为第五函数的工序；(S42)对第五函数进行傅立叶逆变换而获得第六函数的工序；(S43)将F图像初始值与第六函数进行积分运算并将积分运算得到的积作为F图像的工序；(S44)将F图像作为F图像初始值的工序；(S45)对计数器累加1的工序；(S46)对计数器的值超过最大迭代计算次数这一假设进行检验，若该检验结果为假，则返回S34的工序，否则若检验结果为真，则向S47的工序跳转的工序；(S47)对F图像进行伽马修正而形成F图像，并进一步输出该F图像的工序。
本发明的第五发明涉及第四发明的图像复原计算工序的第二方式。该图像复原计算工序的第二方式的特征在于：在密钥图像中使用点对称的图像，由此删除S39～S40的工序，且将S41的工序改成(S41C)将H图像频谱与第三函数的频谱进行积分运算并将积分运算得到的积作为第五函数的工序。
本发明的第六发明涉及构成第二发明的加密工序的第一修正工序。该第一修正工序的特征在于包括：(S50)使密钥图像的像素尺寸与数字图像的像素尺寸相一致的工序；(S51)准备具有数字图像的图像尺寸且没有任何数据的第一修正密钥图像的工序；(S52)将密钥图像的图像尺寸与数字图像的图像尺寸进行比较，若两者相同，则向(S53)工序跳转，若密钥图像的图像尺寸比数字图像的图像尺寸小，则向(S54)工序跳转，除此以外向(S57)工序跳转的工序；(S53)将密钥图像转印到第一修正密钥图像，而后结束的工序；(S54)以使密钥图像的中心像素的坐标与第一修正密钥图像的中心像素的坐标相一致的方式使密钥图像移动的工序；(S55)将密钥图像转印到第一修正密钥图像的工序；(S56)以第一修正密钥图像的已转印区域与非转印区域的边界为镜像翻转轴，将已转印区域的像素转印到非转印区域，而后结束的工序；(S57)缩小密钥图像以使其与数字图像的图像尺寸相一致，并将其转印到第一修正密钥图像，而后结束的工序。
本发明的第七发明涉及构成第三发明的数字图像复原工序的第二修正工序。该第二修正工序的特征在于包括：(S60)使密钥图像的像素尺寸与接收加密图像的像素尺寸相一致的工序；(S61)准备具有接收加密图像的图像尺寸且没有任何数据的第二修正密钥图像的工序；(S62)将密钥图像的图像尺寸与接收加密图像的图像尺寸进行比较，若两者相同，则向(S63)工序跳转，若密钥图像的图像尺寸比接收加密图像的图像尺寸小，则向(S64)工序跳转，除此以外向(S67)工序跳转的工序；(S63)将密钥图像转印到第二修正密钥图像，而后结束的工序；(S64)以使密钥图像的中心像素的坐标与第二修正密钥图像的中心像素的坐标相一致的方式移动密钥图像的工序；(S65)将密钥图像转印到第二修正密钥图像的工序；(S66)以第二修正密钥图像的已转印区域与非转印区域的边界为镜像翻转轴，将已转印区域的像素转印到非转印区域，而后结束的工序；(S67)缩小密钥图像以使其与接收加密图像的图像尺寸相一致，并将其转印到第二修正密钥图像，而后结束的工序。
本发明的第八发明涉及第一程序，其用于使计算机执行上述第一～第四、第六～第七发明中任一项所述的面向加密通信的图像压缩扩展方法。
本发明的第九发明涉及第二程序，其用于使计算机执行上述第一～第三、第五、第六～第七发明中任一项所述的面向加密通信的图像压缩扩展方法。
本发明的第十发明是将第八发明的第一程序以加密了的状态存储且能够与计算机连接且所述计算机能够读入的第一存储介质。
本发明的第十一发明是将第九发明的第二程序以加密了的状态存储且能够与计算机连接且所述计算机能够读入的第二存储介质。
本发明的第十二发明涉及面向加密通信的图像压缩扩展装置，该面向加密通信的图像压缩扩展装置根据面向加密通信的图像压缩扩展方法的第一方式或面向加密通信的图像压缩扩展方法的第二方式，将密钥图像向数字图像卷积而降低数字图像的频率空间中的高频成分，并通过使图像处于无法判别的状态而进行加密，对该加密图像进行熵编码压缩(可逆压缩)并发送给网络上的其他计算机，通过作为接收侧的其他计算机接收被可逆压缩了的加密图像，并将该可逆压缩了的加密图像首先通过与压缩时相逆的方法进行扩展而获得加密图像，然后根据另行发送的密钥图像和加密图像、基于贝叶斯(Bayse)概率论的复原式(后述的数式3)进行规定次数的迭代计算，从而复原出数字图像。
该面向加密通信的图像压缩扩展装置的特征在于包括：(W1)取入数字图像的图像取入单元；(W2)准备所希望的加密强度的灰度级的密钥图像的单元；(W3)通过向数字图像卷积密钥图像来获得削减了数字图像的高频成分、且降低了分辨率、且加密了的加密图像的加密单元；(W4)对加密图像进行熵编码从而转换成加密图像代码的单元；(W5)将加密图像代码发送给网络上的其他计算机的单元；(W6)计算机接收加密图像代码的单元；(W7)在计算机中，用与进行熵编码时使用过的编码相对应的解密方法对加密图像代码进行解密而生成接收加密图像的单元；(W8)对事先加密并另行发送了的在加密单元中使用的密钥图像进行解密而实施准备的单元；(W9)由密钥图像及接收加密图像复原出与接收加密图像最近似的最大似然数字图像的数字图像复原单元。
本发明的第十三发明涉及构成第十二发明的面向加密通信的图像压缩扩展装置的加密单元。该加密单元的特征在于包括：(W10)以使密钥图像的图像尺寸与数字图像相一致的方式修正密钥图像而生成第三修正密钥图像的第一修正单元；(W11)对第三修正密钥图像进行傅立叶变换而生成第三修正密钥图像频谱的单元；(W12)在对数字图像进行了去伽马修正后，将其分割成作为红原色图像的RI、作为绿原色图像的GI及作为蓝原色图像的BI的单元；(W13)对RI、GI及BI分别进行傅立叶变换而生成RI频谱、GI频谱及BI频谱的单元；(W14)将对RI频谱与第三修正密钥图像频谱进行积分运算而得到的积作为RIE频谱的单元；(W15)将对GI频谱与第三修正密钥图像频谱进行积分运算而得到的积作为GIE频谱的单元；(W16)将对BI频谱与第三修正密钥图像频谱进行积分运算而得到的积作为BIE频谱的单元；(W17)对RIE频谱、GIE频谱及BIE频谱分别进行傅立叶逆变换，从而生成作为削减了高频域的加密了的红原色图像的RE、作为削减了高频域的加密了的绿原色图像的GE以及作为削减了高频域的加密了的蓝原色图像的BE的单元；(W18)由RE、GE及BE合成1张彩色图像，并在对该彩色图像进行伽马修正后生成加密图像的单元。
本发明的第十四发明涉及构成第十二发明的面向加密通信的图像压缩扩展装置的数字图像复原单元。该数字图像复原单元的特征在于包括：(W20)以使密钥图像的图像尺寸与接收加密图像相一致的方式修正密钥图像而生成第四修正密钥图像的第二修正单元；(W21)将接收加密图像分割成红原色图像、绿原色图像及蓝原色图像的单元；(W22)将第四修正密钥图像作为H图像，再将红原色图像作为Y图像，进一步利用从H图像及Y图像复原出F图像的图像复原计算单元来复原F图像，并将其作为红原色数字图像的单元；(W23)将绿原色图像作为Y图像，进一步利用图像复原计算单元复原出F图像，并将其作为绿原色数字图像的单元；(W24)将蓝原色图像作为Y图像，进一步利用图像复原计算单元复原出F图像，并将其作为蓝原色数字图像的单元；(W25)由红原色数字图像、绿原色数字图像及蓝原色数字图像合成最大似然数字图像的单元。
本发明的第十五发明涉及构成第十四发明的数字图像复原单元的图像复原计算单元。该图像复原计算单元的特征在于包括：(W30)对H图像进行傅立叶变换而获得H图像频谱的单元；(W31)设定最大迭代计算次数的单元；(W32)将对迭代计算次数进行计数的计数器设定为0而将之重置的单元；(W33)对Y图像进行去伽马修正并将其作为Y图像，进一步将该Y图像作为F图像初始值的单元；(W34)对F图像初始值进行傅立叶变换而获得F图像初始值频谱的单元；(W35)将F图像初始值频谱与H图像频谱进行积分运算，并将积分运算得到的积作为第七函数的单元；(W36)将第七函数反转而作为第八函数的单元；(W37)将Y图像与第八函数进行积分运算，并将积分运算得到的积作为第九函数的单元；(W38)对第九函数进行傅立叶变换而获得第九函数的频谱的单元；(W39)求出H图像的反转函数并将其作为第十函数的单元；(W40)对第十函数进行傅立叶变换而获得第十函数的频谱的单元；(W41)将第十函数的频谱与第九函数的频谱进行积分运算，并将积分运算得到的积作为第十一函数的单元；(W42)对第十一函数进行傅立叶逆变换而获得第十二函数的单元；(W43)将F图像初始值与第十二函数进行积分运算并将积分运算得到的积作为F图像的单元；(W44)将F图像作为F图像初始值的单元；(W45)对计数器累加1的单元；(W46)对计数器的值超过最大迭代计算次数这一假设进行检验，若该检验结果为假，则返回W34的单元，否则若检验结果为真，则向W47的工序跳转的单元；(W47)对F图像进行伽马修正而形成F图像，并进一步输出该F图像的单元。
本发明的第十六发明涉及第十五发明的图像复原计算单元的第二方式。该图像复原计算单元的第二方式的特征在于，在密钥图像中使用点对称的图像，由此删除W39～W40的单元，且将W41的单元改成(W41C)将H图像频谱与第九函数的频谱进行积分运算并将积分运算得到的积作为第十一函数的单元。
本发明的第十七发明涉及构成第十三发明的加密单元的第一修正单元。该第一修正单元的特征在于包括：(W50)使密钥图像的像素尺寸与数字图像的像素尺寸相一致的单元；(W51)准备具有数字图像的图像尺寸且没有任何数据的第三修正密钥图像的单元；(W52)将密钥图像的图像尺寸与数字图像的图像尺寸进行比较，若两者相同，则向(W53)单元跳转，若密钥图像的图像尺寸比数字图像的图像尺寸小，则向(W54)单元跳转，除此以外向(W57)单元跳转的单元；(W53)将密钥图像转印到第三修正密钥图像，而后结束的单元；(W54)以使密钥图像的中心像素的坐标与第三修正密钥图像的中心像素的坐标相一致的方式使密钥图像移动的单元；(W55)将密钥图像转印到第三修正密钥图像的单元；(W56)以第三修正密钥图像的已转印区域与非转印区域的边界为镜像翻转轴，将已转印区域的像素转印到非转印区域，而后结束的单元；(W57)缩小密钥图像以使其与数字图像的图像尺寸相一致，并将其转印到第三修正密钥图像，而后结束的单元。
本发明的第十八发明涉及构成第十四发明的图像复原计算单元的第二修正单元。该第二修正单元的特征在于包括：(W60)使密钥图像的像素尺寸与接收加密图像的像素尺寸相一致的单元；(W61)准备具有接收加密图像的图像尺寸且没有任何数据的第四修正密钥图像的单元；(W62)将密钥图像的图像尺寸与接收加密图像的图像尺寸进行比较，若两者相同，则向(W63)单元跳转，若密钥图像的图像尺寸比接收加密图像的图像尺寸小，则向(W64)单元跳转，除此以外向(W67)单元跳转的单元；(W63)将密钥图像转印到第四修正密钥图像，而后结束的单元；(W64)以使密钥图像的中心像素的坐标与第四修正密钥图像的中心像素的坐标相一致的方式移动密钥图像的单元；(W65)将密钥图像转印到第四修正密钥图像的单元；(W66)以第四修正密钥图像的已转印区域与非转印区域的边界为镜像翻转轴，将已转印区域的像素转印到非转印区域，而后结束的单元；(W67)缩小密钥图像以使其与接收加密图像的图像尺寸相一致，并将其转印到第四修正密钥图像，而后结束的单元。
本发明的第十九发明涉及第三程序，其用于使计算机作为上述第十二～第十五、第十七～第十八发明中任一项所述的面向加密通信的图像压缩扩展装置。
本发明的第二十发明涉及第四程序，其用于使计算机作为上述第十二～第十四、第十六～第十八发明中任一项所述的面向加密通信的图像压缩扩展装置。
本发明的第二十一发明是将第十九发明的第三程序以加密了的状态存储且能够与计算机连接且所述计算机能够读入的第三存储介质。
本发明的第二十二发明是将第二十发明的第四程序以加密了的状态存储且能够与计算机连接且所述计算机能够读入的第四存储介质。
发明效果
根据本发明，能够至少部分地实现下述效果：由于一连串的工序中不包含量子化工序，所以不会产生量子化噪声及基于区块边界的噪声；通过选择密钥图像而能够改变加密强度；能够容易地确保基于迭代计算次数对加密强度的依存性的实时性且能够省力；通过对密钥图像进行加密且可逆压缩并另行发送而能够提高复原可能性，且通过每次使用不同的密钥而能够增强安全性；通过加密图像的可逆压缩后的传输而能够提高抗泄漏性；能够获得与不可逆压缩同等水平的大约7成的压缩率；由于不论文字、图像都能够压缩，所以使用范围广泛。
附图说明
图1是示出本发明的第一发明的面向加密通信的图像压缩扩展方法中的处理步骤的一例的流程图。
图2是示出作为本发明的第二发明的加密工序中的处理步骤的一例的流程图。
图3是示出在本发明中由数字图像的一例及密钥图像的一例生成加密图像的状态的图。
图4是示出关于作为本发明的第三发明的数字图像复原工序的处理步骤的一例的流程图。
图5是示出关于作为本发明的第四发明的图像复原计算工序的处理步骤的一例的流程图。
图6是示出作为本发明的第五发明的图像复原计算工序的第二方式中的处理步骤的一例的流程图。
图7是示出关于作为本发明的第六发明的第一修正工序的处理步骤的一例的流程图。
图8是示出关于作为本发明的第七发明的第二修正工序的处理步骤的一例的流程图。
图9是示出关于作为本发明的第十二发明的面向加密通信的图像压缩扩展装置的构成的一例的图。
图10是示出关于作为本发明的第十三发明的加密单元的构成的一例的图。
图11是示出关于作为本发明的第十四发明的数字图像复原单元的构成的一例的图。
图12是示出关于作为本发明的第十五发明的图像复原计算单元的构成的一例的图。
图13是示出关于作为本发明的第十六发明的图像复原计算单元的第二方式的构成的一例的图。
图14是示出关于作为本发明的第十七发明的第一修正单元的构成的一例的图。
图15是示出作为本发明的第十七发明的第一修正单元所进行的修正的状态的图。
图16是示出关于作为本发明的第十八发明的第二修正单元的构成的一例的图。
图17是示出关于本发明的第三程序及第四程序的构成的一例的图。
图18是示出关于本发明的实施例1的加密图像通信系统的构成的一例的图。
图19是示出本发明的操作窗口的一例的图。
图20是示出关于本发明的改进型加密图像通信系统的构成的一例的图。
图21是示出本发明的实施例2的改进型加密图像通信系统的加密通信的一例的图。
图22是示出关于本发明的实施例3的加密通信监控摄像机系统的构成的一例的图。
具体实施方式
首先，合适地利用附图说明用于实施本发明的最佳方式。
在本发明中，数字图像、密钥图像、加密图像及接收加密图像分别由没有边缘、大小相同的正方形像素覆盖而构成，各像素为由8比特深度的红原色(R)、8比特深度的绿原色(G)及8比特深度的蓝原色(B)构成的RGB彩色像素，在RGB为相同比特位数的情况下，成为灰度级像素。在本发明中，密钥图像只由灰度级像素构成。
在本发明中，数字图像、密钥图像、加密图像及接收加密图像均以左上角的像素为原点，与原点所在行不改变行地朝着横向而成的像素的行平行的轴为x轴，与原点所在列不改变列地朝着纵向而成的像素的列平行的轴为y轴。数字图像、密钥图像、加密图像及接收加密图像内的所有像素都能够用(x，y)这样的二维坐标指定。
在本发明中，数字图像、密钥图像、加密图像及接收加密图像具有彼此相同的图像尺寸，具有相同的坐标。此外，数字图像、密钥图像及接收加密图像是无压缩的BMP(BitMaP；位图)或DIB(Device Independent Bitmap；设备无关位图)的图像。
图1将作为本发明的第一发明的面向加密通信的图像压缩扩展方法中的处理步骤的一例作为流程图进行了图示。
图1的面向加密通信的图像压缩扩展方法的特征在于包括下述工序：(S1)取入数字图像1的图像取入工序；(S2)准备所希望的加密强度的灰度级的密钥图像2的工序；(S3)通过向数字图像1卷积密钥图像2来获得削减了数字图像1的高频成分、且降低了分辨率、且加密了的加密图像3的加密工序；(S4)对加密图像3进行熵编码使之转换成加密图像代码4的工序；(S5)将加密图像代码4发送给网络7上的其他计算机5的工序；(S6)计算机5接收加密图像代码4的工序；(S7)在计算机5中，用进行熵编码时使用过的方法对加密图像代码4进行解密而生成接收加密图像6的工序；(S8)对事先加密并另行发送了的在加密工序中使用的密钥图像2进行解密而实施准备的工序；(S9)由密钥图像2及接收加密图像6复原出与接收加密图像6最近似的数字图像1的数字图像复原工序。在图1中，S1～S5的工序在发送侧进行，S6～S9的工序在接收侧进行。网络7可以是LAN(Local Area Network；局域网)、互联网、专用线路中的任意一种，以符合网络7的协议的方法传输加密图像代码4。
在本发明中，作为熵编码，对于图像使用在JPEG中使用的哈夫曼编码，对于影像使用在MPEG2及H.264中使用的算数编码及作为哈夫曼编码的改进编码的可变长度编码。
在本发明中，密钥图像2的像素尺寸及图像尺寸必须与数字图像1相同，密钥图像2始终是灰度级图像。因此，在本发明中，通过从预先准备的多个密钥图像中选择1张来实施准备，进一步，在加密工序中，使该图像尺寸与数字图像1相适合。
图2将作为本发明的第二发明的加密工序S3中的处理步骤的一例作为流程图进行了图示。图2的加密工序S3的特征在于，包括下述工序：(S10)以使密钥图像2的图像尺寸与数字图像1相一致的方式修正密钥图像2而生成第一修正密钥图像8的第一修正工序；(S11)对第一修正密钥图像8进行傅立叶变换而生成第一修正密钥图像频谱(spectrum)9的工序；(S12)在对数字图像1进行了去伽马修正后，将其分割成红原色图像RI、绿原色图像GI及蓝原色图像BI的工序；(S13)对RI、GI及BI分别进行傅立叶变换而生成RI频谱RIS、GI频谱GIS及BI频谱BIS的工序；(S14)将对RI频谱RIS和第一修正密钥图像频谱9进行积分运算而得到的积作为RIE频谱RIES的工序；(S15)将对GI频谱GIS和第一修正密钥图像频谱9进行积分运算而得到的积作为GIE频谱GIES的工序；(S16)将对BI频谱BIS和第一修正密钥图像频谱9进行积分运算而得到的积作为BIE频谱BIES的工序；(S17)对RIE频谱RIES、GIE频谱GIES及BIE频谱BIES分别进行傅立叶逆变换，从而生成削减了高频域的加密的红原色图像RE、削减了高频域的加密的绿原色图像GE及削减了高频域的加密的蓝原色图像BE的工序；(S18)由RE、GE及BE合成1张彩色图像10，并在对该彩色图像10进行伽马修正后生成加密图像3的工序。
在加密工序S3中，按照下述的数式(1)及(2)对数字图像1及密钥图像2进行傅立叶变换，并通过在频率空间中取二者的积来进行卷积，通过对其结果C进行傅立叶逆变换而求出作为加密图像3的D。
DFT(A)·DFT(B)＝C(1)
IDFT(F1)＝D(2)
在数式1～2中，A表示数字图像1，B表示密钥图像2，C表示卷积的结果，D表示加密图像3，DFT()表示离散傅立叶变换，IDFT()表示离散傅立叶逆变换。在本发明中，图像是有限的大小，因此使用离散傅立叶变换及离散傅立叶逆变换。
通过加密工序S3的卷积，使数字图像1的高频域降低，对信息自身进行压缩，且以人看到也判别不出的方式进行加密。由于即使经过了加密工序S3，图像尺寸及像素尺寸也保持原样，所以将数字图像1作为BMP或DIB来看时的数据量自身并无变化，但是之后，通过进行熵编码(可逆压缩)来完成加密压缩。加密压缩完成时的数字图像1的数据量虽然因密钥图像2而不同，但是大约为3成的程度，与基于JPEG法的压缩率处于同等水平。
图3对由数字图像1的一例及密钥图像2的一例生成加密图像3的状态进行了图示。图3中，从左起是数字图像1的一例、密钥图像2的一例，右侧的是加密图像3。从图3的例子可以明确，在数字图像1中，文字及图像都是鲜明的，但是在加密工序S3中所生成的加密图像3中，文字及图像都是不鲜明的，处于符合被称为加密图像的状态。本发明中所谓的加密，是指如该例子这样，作为图像成为极不鲜明的状态。
密钥图像2根据该图像的图案而改变加密强度。例如，在图案是底色为黑(亮度8比特位中的0比特位)、以密钥图像2的中心为中心的圆板中中心为白(亮度8比特位中的8比特位)且越往周边越逐渐变黑的情况下，圆板的半径越大，加密强度越强。除此之外，除了加密强度，对于密钥图像2，只要是配置在图像的中心且没有偏倚的图案都可以使用，并不必须限于点对称，例如可以使用公司的标志、字符串、字母、方块、黑桃(spade)、红桃、圆环、圆形、菱形、具有3个以上顶点的多边形等。这些图形的涂覆也可以具有渐变。
图4将关于作为本发明的第三发明的数字图像复原工序S9的处理步骤的一例作为流程图进行了图示。图4的图像复原工序S9的特征在于包括下述工序：(S20)以使密钥图像2的图像尺寸与接收加密图像6相一致的方式修正密钥图像2而生成第二修正密钥图像11的第二修正工序；(S21)将接收加密图像6分割成红原色图像12、绿原色图像13及蓝原色图像14的工序；(S22)将第二修正密钥图像11作为H图像15，再将红原色图像12作为Y图像16，进一步利用从H图像15及Y图像16复原出F图像17的图像复原计算工序S48来复原F图像17，并将其作为红原色数字图像18的工序；(S23)将绿原色图像13作为Y图像16，进一步利用图像复原计算工序S48复原出F图像17并将其作为绿原色数字图像19的工序；(S24)将蓝原色图像14作为Y图像16，进一步利用图像复原计算工序S48复原出F图像17并将其作为蓝原色数字图像20的工序；(S25)由红原色数字图像18、绿原色数字图像19及蓝原色数字图像20合成最大似然数字图像21的工序。
红原色图像12、绿原色图像13、蓝原色图像14及最大似然数字图像21具有与接收加密图像6相同的像素尺寸及图像尺寸。
图5将关于作为本发明的第四发明的图像复原计算工序S48的处理步骤的一例作为流程图进行了图示。图5的图像复原计算工序S48的特征在于包括如下工序：(S30)对H图像15进行傅立叶变换而获得H图像频谱22的工序；(S31)设定最大迭代计算次数23的工序；(S32)将对迭代计算次数进行计数的计数器设定为0而将之重置的工序；(S33)对Y图像16进行去伽马修正并将其作为Y图像16，进一步将该Y图像16作为F图像初始值24的工序；(S34)对F图像初始值24进行傅立叶变换而获得F图像初始值频谱25的工序；(S35)将F图像初始值频谱25与H图像频谱22进行积分运算并将积分运算得到的积作为第一函数F1的工序；(S36)将第一函数F1中的变量符号取反(在本说明书中也称为“将××函数反转)而作为第二函数F2的工序；(S37)将Y图像16与第二函数F2进行积分运算并将积分运算得到的积作为第三函数F3的工序；(S38)对第三函数F3进行傅立叶变换而获得第三函数的频谱26的工序；(S39)求出使H图像15自身绕某点旋转180°的函数(在本说明书中也称为“××图像的反转函数)并将其作为第四函数F4的工序；(S40)对第四函数F4进行傅立叶变换而获得第四函数的频谱27的工序；(S41)将第四函数的频谱27与第三函数的频谱26进行积分运算并将积分运算得到的积作为第五函数F5的工序；(S42)对第五函数F5进行傅立叶逆变换而获得第六函数F6的工序；(S43)将F图像初始值24向第六函数F6进行积分运算并将积分运算得到的积作为F图像17的工序；(S44)将F图像17作为F图像初始值24的工序；(S45)对计数器累加1的工序；(S46)对计数器的值n超过最大迭代计算次数23这一假设进行检验，若该检验结果为假，则返回S34的工序，否则若该检验结果为真，则向S47的工序跳转的工序；(S47)对F图像17进行伽马修正而形成F图像17，并进一步输出该F图像17的工序。
图像复原计算工序S48基于数式3进行计算，根据由H图像15、Y图像16及Y图像16构成的F图像初始值24进行规定次数的迭代计算，并推定出与Y图像16的分布最近似的F图像17的分布。数式(3)是将本发明人发明并已登记的专利登记第4568730号中记载的数式15改写以用于本发明而成的。
[数1]
在上述的数式(3)中，F()表示离散傅立叶变换，F-1()表示离散傅立叶逆变换，F表示F图像，F的下标k表示第k+1次迭代计算中的F图像初始值，F的下标k+1表示第k+1次迭代计算中的F图像及第k+2次迭代计算中的F图像初始值，Y表示Y图像，H表示H图像，带上标#的H表示H图像反转函数。此外，k为0以上的整数。
由于知晓H图像在加密时使用，是正确的，所以F图像初始值可以是任意的，在本发明中，在Y图像的分布与F图像的分布基本没变化的假定之下，期待尽早收敛效果，因而在F图像初始值中使用Y图像。
图6将作为本发明的第五发明的图像复原计算工序S48的第二方式S49中的处理步骤的一例作为流程图进行了图示。图6的图像复原计算工序S48的第二方式S49的特征在于：由于在第四发明的图像复原计算工序S48中，密钥图像2使用了点对称的图像，所以删除了S39～S40的工序，且将S41的工序改成(S41C)将H图像频谱22与第三函数的频谱26进行积分运算并将积分运算得到的积作为第五函数F5的工序。这是因为，H图像15是密钥图像2，若密钥图像2为点对称，则H图像15的反转函数即为H图像15，因此不需要S39～S40的工序故而能够将其删除，取而代之，在工序S41C中，直接将H图像频谱22与第四函数的频谱26进行积分运算并求出作为其积的第五函数F5，由此能够代替图像复原计算工序S48的S39～S41的工序。
图7将作为本发明的第六发明的第一修正工序S10中的处理步骤的一例作为流程图进行了图示。图7的第一修正工序S10的特征在于包括下述工序：(S50)使密钥图像2的像素尺寸与数字图像1的像素尺寸相一致的工序；(S51)准备具有数字图像1的图像尺寸且没有任何数据的第一修正密钥图像8的工序；(S52)将密钥图像2的图像尺寸与数字图像1的图像尺寸进行比较，若两者相同，则向(S53)跳转，若密钥图像2的图像尺寸比数字图像1的图像尺寸小，则向(S54)跳转，除此以外向(S57)跳转的工序；(S53)将密钥图像2转印到第一修正密钥图像8而后结束的工序；(S54)以使得密钥图像2的中心像素的坐标与第一修正密钥图像8的中心像素的坐标一致的方式移动密钥图像2的工序；(S55)将密钥图像2转印到第一修正密钥图像8的工序；(S56)以第一修正密钥图像8的已转印区域与非转印区域的边界作为镜像翻转轴，将已转印区域的像素转印到非转印区域而后结束的工序；(S57)缩小密钥图像2以使其与数字图像1的图像尺寸一致并将其转印到第一修正密钥图像8而后结束的工序。
图8将作为本发明的第七发明的第二修正工序S20中的处理步骤的一例作为流程图进行了图示。图8的第二修正工序S20的特征在于包括下述工序：(S60)使密钥图像2的像素尺寸与接收加密图像6的像素尺寸一致的工序；(S61)准备具有接收加密图像6的图像尺寸且没有任何数据的第二修正密钥图像11的工序；(S62)将密钥图像2的图像尺寸与接收加密图像6的图像尺寸进行比较，若两者相同，则向(S63)跳转，若密钥图像2的图像尺寸比接收加密图像6的图像尺寸小，则向(S64)跳转，除此以外向(S67)跳转的工序；(S63)将密钥图像2转印到第二修正密钥图像11而后结束的工序；(S64)以使得密钥图像2的中心像素的坐标与第二修正密钥图像11的中心像素的坐标一致的方式移动密钥图像2的工序；(S65)将密钥图像2转印到第二修正密钥图像11的工序；(S66)以第二修正密钥图像11的已转印区域与非转印区域的边界为镜像翻转轴，将已转印区域的像素转印到非转印区域而后结束的工序；(S67)缩小密钥图像2以使其与接收加密图像6的图像尺寸一致，并将其转印到第二修正密钥图像11而后结束的工序。
S52及S62的工序例如在C++中可以用switch case语句来记述。
作为本发明的一例的第一程序34使第一发明的面向加密通信的图像压缩扩展方法的第一方式中的所有工序执行，所述第一发明的面向加密通信的图像压缩扩展方法的第一方式具有第二发明的加密工序S3、第三发明的数字图像复原工序S9、第四发明的图像复原计算工序S48、第六发明的第一修正工序S10、以及第七发明的第二修正工序S20。
作为本发明的一例的第二程序35使第一发明的面向加密通信的图像压缩扩展方法的第二方式中的所有工序执行，所述第一发明的面向加密通信的图像压缩扩展方法的第二方式具有第二发明的加密工序S3、第三发明的数字图像复原工序S9、第五发明的图像复原计算工序的第二方式S49、第六发明的第一修正工序S10、以及第七发明的第二修正工序S20。
第一程序及第二程序是用Visual C++语言记述的，但是也可以在一部分中使用用XML、JAVA(注册商标)来记述，还可以组合C、C+、HTTP、XML、JAVA(注册商标)来记述。
本发明中的第十发明的第一存储介质将第八发明的第一程序以加密了的状态存储且能够与计算机连接且所述计算机能够读入，其既可以内置加密/解密电路，也可以由所连接的计算机进行加密/解密，或是仅记录加密了的数据。在内置了加密/解密电路的情况下，可以使用USB闪存、SD存储卡等，第一存储介质使用USB闪存。在仅记录加密了的数据的情况下，有USB闪存、SD存储卡、CD(Compact Disc；压缩光盘)、DVD(Digital VersatileDisc；数字视频光盘)，使用其中任意一个都可以。
本发明中的第十一发明的第二存储介质将第九发明的第二程序以加密了的状态存储且能够与计算机连接且所述计算机能够读入，其使用与第一存储介质相同的介质。虽然第二存储介质可以使用与第一存储介质相同的介质，但是也可以从SD存储卡、CD、DVD等中进行选择。
图9对关于作为本发明的第十二发明的面向加密通信的图像压缩扩展装置28的构成的一例进行了图示。图9的面向加密通信的图像压缩扩展装置28的特征在于包括下述单元：(W1)取入数字图像1的图像取入单元；(W2)准备所希望的加密强度的灰度级的密钥图像2的单元；(W3)通过向数字图像1卷积密钥图像2来获得削减了数字图像1的高频成分、且降低了分辨率、且加密了的加密图像3的加密单元；(W4)对加密图像3进行熵编码使之转换成加密图像代码4的单元；(W5)将加密图像代码4发送给网络7上的其他计算机5的单元；(W6)计算机5接收加密图像代码4的单元；(W7)在计算机5中，用与进行熵编码时使用过的编码对应的解密方法对加密图像代码4进行解密而生成接收加密图像6的单元；(W8)对事先加密并另行发送了的在加密单元中使用的密钥图像2进行解密而实施准备的单元；(W9)由密钥图像2及接收加密图像6复原出与接收加密图像6最为近似的最大似然数字图像21的数字图像复原单元。
在图9中，在加密单元W3中使用的密钥图像2被另行加密(图中用虚线框表示)，并事先发送至互联网、LAN等网络7上的计算机5等的计算机。该加密方法可以是公钥方式、私钥方式、或是内置于ZIP文件方式的。为了维持安全性，关于密钥图像2，定期更换密钥库(Library)为好。
图10对关于作为本发明的第十三发明的加密单元W3的构成的一例进行了图示。图10的加密单元W3的特征在于包括下述单元：(W10)以使密钥图像2的图像尺寸与数字图像1相一致的方式修正密钥图像2而生成第三修正密钥图像29的第一修正单元；(W11)对第三修正密钥图像29进行傅立叶变换而生成第三修正密钥图像频谱30的单元；(W12)在对数字图像1进行了去伽马修正后，将其分割成红原色图像RI、绿原色图像GI及蓝原色图像BI的单元；(S13)对RI、GI及BI分别进行傅立叶变换而生成RI频谱RIS、GI频谱GIS及BI频谱BIS的单元；(W14)将对RI频谱RIS和第三修正密钥图像频谱30进行积分运算而得到的积作为RIE频谱RIES的单元；(W15)将对GI频谱GIS和第三修正密钥图像频谱30进行积分运算而得到的积作为GIE频谱GIES的单元；(W16)将对BI频谱BIS和第三修正密钥图像频谱30进行积分运算而得到的积作为BIE频谱BIES的单元；(W17)对RIE频谱RIES、GIE频谱GIES及BIE频谱BIES分别进行傅立叶逆变换，从而生成削减了高频域的加密的红原色图像RE、削减了高频域的加密的绿原色图像GE及削减了高频域的加密的蓝原色图像BE的单元；(W18)由RE、GE及BE合成1张彩色图像10，并在对该彩色图像10进行伽马修正后生成加密图像3的单元。
图11对关于作为本发明的第十四发明的数字图像复原单元W9的构成的一例进行了图示。图11的数字图像复原单元W9的特征在于包括下述单元：(W20)以使密钥图像2的图像尺寸与接收加密图像6相一致的方式修正密钥图像2而生成第四修正密钥图像31的第二修正单元；(W21)将接收加密图像6分割成红原色图像12、绿原色图像13及蓝原色图像14的单元；(W22)将第四修正密钥图像31作为H图像15，再将红原色图像12作为Y图像16，进一步利用从H图像15及Y图像16复原出F图像17的图像复原计算单元W48来复原F图像17，并将其作为红原色数字图像18的单元；(W23)将绿原色图像13作为Y图像16，进一步利用图像复原计算单元W48复原出F图像17并将其作为绿原色数字图像19的单元；(W24)将蓝原色图像14作为Y图像16，进一步利用图像复原计算单元W48复原出F图像17并将其作为蓝原色数字图像20的单元；(W25)由红原色数字图像18、绿原色数字图像19及蓝原色数字图像20合成最大似然数字图像21的单元。
图12对关于作为本发明的第十五发明的图像复原计算单元W48的构成的一例进行了图示。图12的图像复原计算单元W48的特征在于包括下述单元：(W30)对H图像15进行傅立叶变换而获得H图像频谱22的单元；(W31)设定最大迭代计算次数23的单元；(W32)将对迭代计算次数进行计数的计数器设定为0而将之重置的单元；(W33)对Y图像16进行去伽马修正并将其作为Y图像16，进一步将该Y图像16作为F图像初始值24的单元；(W34)对F图像初始值24进行傅立叶变换而获得F图像初始值频谱25的单元；(W35)将F图像初始值频谱25与H图像频谱22进行积分运算并将积分运算得到的积作为第七函数F7的单元；(W36)将第七函数F7反转而作为第八函数F8的单元；(W37)将Y图像16与第八函数F8进行积分运算并将积分运算得到的积作为第九函数F9的单元；(W38)对第九函数F9进行傅立叶变换而获得第九函数的频谱32的单元；(W39)求出H图像15的反转函数并将其作为第十函数F10的单元；(W40)对第十函数F10进行傅立叶变换而获得第十函数的频谱33的单元；(W41)将第十函数的频谱33与第九函数的频谱32进行积分运算并将积分运算得到的积作为第十一函数F11的单元；(W42)对第十一函数F11进行傅立叶逆变换而获得第十二函数F12的单元；(W43)将F图像初始值24向第十二函数F12进行积分运算并将积分运算得到的积作为F图像17的单元；(W44)将F图像17作为F图像初始值24的单元；(W45)对计数器累加1的单元；(W46)对计数器的值n超过最大迭代计算次数23这一假设进行检验，若该检验结果为假，则返回W34的单元，否则若该检验结果为真，则向W47的工序跳转的单元；(W47)对F图像17进行伽马修正而形成F图像17，并进一步输出该F图像17的单元。
图13对关于作为本发明的第十六发明的图像复原计算单元的第二方式W49的构成的一例进行了图示。图13的图像复原计算单元的第二方式W49的特征在于：由于密钥图像2使用了点对称的图像，所以删除了W39～W40的单元，且将W41的单元改成(W41C)将H图像频谱22与第九函数的频谱32进行积分运算并将积分运算得到的积作为第十一函数F11的单元。
图14对关于作为本发明的第十七发明的第一修正单元W10的构成的一例进行了图示。图14的第一修正单元W10的特征在于包括下述单元：(W50)使密钥图像2的像素尺寸与数字图像1的像素尺寸相一致的单元；(W51)准备具有数字图像1的图像尺寸且没有任何数据的第三修正密钥图像29的单元；(W52)将密钥图像2的图像尺寸与数字图像1的图像尺寸进行比较，若两者相同，则向(W53)跳转，若密钥图像2的图像尺寸比数字图像1的图像尺寸小，则向(W54)跳转，除此以外向(W57)跳转的单元；(W53)将密钥图像2转印到第三修正密钥图像29而后结束的单元；(W54)以使得密钥图像2的中心像素的坐标与第三修正密钥图像29的中心像素的坐标一致的方式移动密钥图像2的单元；(W55)将密钥图像2转印到第三修正密钥图像29的单元；(W56)以第三修正密钥图像29的已转印区域与非转印区域的边界作为镜像翻转轴，将已转印区域的像素转印到非转印区域而后结束的单元；(W57)缩小密钥图像2以使其与数字图像1的图像尺寸一致并将其转印到第三修正密钥图像29而后结束的单元。
图15对图14的第一修正单元W10的单元W56所进行的修正的状态进行了图示。图15的左图示出单元W55结束时的状况，右图示出单元W56中的操作以及操作完成时的状况。从图15的左图可以看出，在单元W55结束时的第三修正密钥图像29中存在已转印区域和非转印区域。为了利用已转印区域的像素数据填满非转印区域，在单元W56中，如图15的右图那样，以已转印区域和非转印区域的边界为镜像翻转轴进行镜像翻转操作，利用已转印区域的像素数据填满非转印区域。图15的右图也是单元W56中的操作完成时的图，其示出了镜像翻转操作时在分割转印边界上形成镜像对称轴的情况。
图16对关于作为本发明的第十八发明的第二修正单元W20的构成的一例进行了图示。图16的第二修正单元W20的特征在于包括下述单元：(W60)使密钥图像2的像素尺寸与接收加密图像6的像素尺寸一致的单元；(W61)准备具有接收加密图像6的图像尺寸且没有任何数据的第四修正密钥图像31的单元；(W62)将密钥图像2的图像尺寸与接收加密图像6的图像尺寸进行比较，若两者相同，则向(W63)跳转，若密钥图像2的图像尺寸比接收加密图像6的图像尺寸小，则向(W64)跳转，除此以外向(W67)跳转的单元；(W63)将密钥图像2转印到第四修正密钥图像31而后结束的单元；(W64)以使得密钥图像2的中心像素的坐标与第四修正密钥图像31的中心像素的坐标一致的方式移动密钥图像2的单元；(W65)将密钥图像2转印到第四修正密钥图像31的单元；(W66)以第四修正密钥图像31的已转印区域与非转印区域的边界为镜像翻转轴，将已转印区域的像素转印到非转印区域而后结束的单元；(W67)缩小密钥图像2以使其与接收加密图像6的图像尺寸一致，并将其转印到第四修正密钥图像31而后结束的单元。
图16的第二修正单元W20的单元W66所进行的修正与第一修正单元W10的单元W56所进行的修正是一样的，以图15的方法为准。
作为本发明的一例的第三程序36用于构成第十二发明的面向加密通信的图像压缩扩展装置28的第一方式中的所有单元并使这些所有单元执行，所述第十二发明的面向加密通信的图像压缩扩展装置28的第一方式具有第十三发明的加密单元W3、第十四发明的数字图像复原单元W9、第十五发明的图像复原计算单元W48、第十七发明的第一修正单元W20、以及第十八发明的第二修正单元W20。
作为本发明的一例的第四程序37用于构成第十二发明的面向加密通信的图像压缩扩展装置28的第二方式中的所有单元并使这些所有单元执行，所述第十二发明的面向加密通信的图像压缩扩展装置28的第二方式具有第十三发明的加密单元W3、第十四发明的数字图像复原单元W9、第十六发明的图像复原计算单元的第二方式W49、第十七发明的第一修正单元W10、第十八发明的第二修正单元W20。
第三程序及第四程序是用Visual C++语言记述的，但是也可以在一部分中使用用XML、JAVA(注册商标)来记述，还可以组合C、C+、HTTP、XML、JAVA(注册商标)来记述。
本发明的第二十一发明的第三存储介质将第十九发明的第三程序以加密了的状态存储且能够与计算机连接且所述计算机能够读入，其使用与第一存储介质相同的介质。
本发明的第二十二发明的第四存储介质将第二十发明的第四程序以加密了的状态存储且能够与计算机连接且所述计算机能够读入，其使用与第一存储介质相同的介质。第三～第四存储介质除了USB闪存，还可以从SD存储卡、CD、DVD等中选择。
图17对关于第三程序36及第四程序37的构成的一例进行了图示。第三程序36及第四程序37分别进一步由1个专用子程序和2个共用子程序构成。专用子程序是配合面向加密通信的图像压缩扩展装置28的方式构成其所有的单元且记述其执行步骤的装置子程序，在第三程序36中为装置子程序38，在第四程序37中为装置子程序39。共用子程序是：生成操作窗口的子程序40，其生成操作窗口54并由显示在计算机的显示器上的所有程序共用，所述操作窗口54用于进行关于面向加密通信的图像压缩扩展装置28的操作；监视操作窗口的子程序41，其由下述的程序共用，所述程序是用于始终监视操作窗口54内的所有按钮、计算机的键盘按键、通过鼠标指定的位置及该位置处的右击及左击，若存在右击及左击等对监视对象的动作，则执行与之相适应的处理的所有程序。
实施例
实施例1是通过第三程序36而在计算机42及互联网43上的计算机44中构成本发明的面向加密通信的图像压缩扩展装置28并能够进行加密图像通信的加密图像通信系统45。另一方面，通过第四程序37构成的、构成单元的一部不同的面向加密通信的图像压缩扩展装置28的第二方式与通过第三程序36构成的、面向加密通信的图像压缩扩展装置28的第一方式在性能上及操作上没有差异。因此，作为面向加密通信的图像压缩扩展装置28的代表，在实施例1中选择通过第三程序36构成的面向加密通信的图像压缩扩展装置28的第一方式。
图18对关于本发明实施例1的加密图像通信系统45的构成的一例进行了图示。图18的加密图像通信系统45构成为包括：数字图像1、密钥图像2、最大似然数字图像21、通过预装了第三程序36后进行执行而构成面向加密通信的图像压缩扩展装置28的第一方式的发送装置46(相当于图9的发送侧)及接收装置47(相当于图9的接收侧)的计算机42、通过预装了第三程序36后进行执行而构成与面向加密通信的图像压缩扩展装置28的第一方式构成相同的面向加密通信的图像压缩扩展装置73的发送装置48(相当于图9的发送侧)及接收装置49(相当于图9的接收侧)的互联网43上的计算机44、利用以密码50为验证密钥的Zip文件51的加密功能对密钥图像2进行加密及可逆压缩并以附加在电子邮件中的形式发送的Zip文件51、用于从计算机44发送的数字图像52、相当于数字图像52的最大似然数字图像53。
计算机42及44为相同的构成，构成为包括：64比特位指令集的32比特位的6核/芯CPU(Central Processing Unit；中央处理单元)、GPU(Graphic Processing Unit；图形处理单元)、32G字节以上的存储器、具有1T字节以上存储容量的HDD、具有128G字节以上存储容量的SDD(Solidstate Disk Drive；固态磁盘驱动器)、3个以上USB端子、1个以上LAN端子、WiFi(Wireless Fidelity；无线保真)和蓝牙(注册商标)等无线通信模块、电话端子、键盘53、鼠标54、FHD(Full High Definition；全高清)显示器、微软公司制Windows(注册商标)8O/S、微软公司制Visual Studio 2010(注册商标)(包括Visual C++2010)、微软公司制Office 2013(注册商标)，上述计算机42及44经由WiFi、蓝牙(注册商标)、LAN、USB及互联网能够与其他计算机通信。计算机42及44可以使用从量产且在市场上流通的多种桌面型计算机中选择的产品，只要具有同样的规格，工作站也可以。此外，虽然O/S的种类不同，但是也可以是服务器。
图19对本发明的操作窗口54的一例进行了图示。图19的操作窗口54构成为包括：图像窗口55，用于将数字图像1、密钥图像2及最大似然数字图像21等或平铺或重叠或缩略地显示；密钥图像缩略显示窗口56，用于将使用中的密钥图像2以缩略图的状态显示，将文件名重叠地显示在缩略图的下部；用于从扫描仪以规定的条件(通过右击该按钮而打开扫描仪的属性进行设定的条件)直接取入数字图像1的扫描仪取入按钮57；数字图像读入按钮58，用于从计算机42或计算机44的文件系统读入数字图像1；密钥图像读入按钮59，用于从计算机42或计算机44的文件系统读入密钥图像2；最大似然数字图像保存按钮60，用于将最大似然数字图像21保存在计算机42或计算机44的文件系统中；最大迭代计算次数设定按钮61，用于设定最大迭代计算次数23；发送按钮62，用于将读入的数字图像1通过读入的密钥图像2进行加密，进一步进行可逆压缩并发送；中断按钮63，用于使执行中的操作中断；接收加密图像显示按钮64，用于并读入接收完成且在计算机42或计算机44的文件系统内的接收加密图像框中的接收加密图像6；解密按钮65，用于利用加密时的密钥图像对读入的接收加密图像进行解密；接收中显示66，用于在本系统中显示处于正在从其他计算机经由互联网43进行发送的情况；结束按钮67，用于使本系统结束。操作窗口54显示在计算机42的显示器及计算机44的显示器上，操作窗口54内的所有按钮对于点击及触摸交互式地响应。
一边参考图18一边对加密图像通信系统45的使用例进行说明。操作计算机42的用户68首先向操作计算机44的用户69打电话委托其使得面向加密通信的图像压缩扩展装置73启动，再进一步联络将Zip文件51的密码50用基于与Zip文件51不同的SSL加密的私密邮件发送。然后，用户68在计算机42中使面向加密通信的图像压缩扩展装置28的第一方式启动。由此形成了加密图像通信系统45。
用户68点击操作窗口54的数字图像读入按钮58而从计算机42的文件系统读入数字图像1。于是，在图像窗口55中显示数字图像1。接着，用户68点击密钥图像读入按钮59而从计算机42的文件系统读入密钥图像2。于是，在密钥图像缩略显示窗口56中显示密钥图像2的缩略图及其文件名。然后，用户68点击发送按钮62而将加密且可逆压缩了的数字图像1发送给计算机44的面向加密通信的图像压缩扩展装置73。
用户69一边在计算机44的显示器上确认与操作窗口54相同构成的操作窗口70，一边确认到达的电子邮件从而得到Zip文件51及密码50，利用密码50释放Zip文件51而取出密钥图像2，并存储到计算机44的文件系统中。用户69在该作业中注意到操作窗口70上的相当于接收中显示66的显示点亮，并等待在相当于接收中显示66的显示闪烁而后熄灭从而接收动作完成。
用户69点击相当于接收加密图像显示按钮64的按钮而读入计算机44的文件系统内的接收加密图像框中的接收加密图像6。于是，在操作窗口70的与图像窗口55相当的图像窗口中显示接收加密图像6，所述操作窗口70相当于操作窗口54且式样相同。然后，用户69点击相当于密钥图像读入按钮59的按钮而从计算机44的文件系统中读入密钥图像2。于是，在相当于密钥图像缩略显示窗口56的窗口中显示密钥图像2的缩略图及其文件名。接着，用户69点击相当于最大迭代计算次数设定按钮61的按钮而设定最大迭代计算次数23，然后点击相当于解密按钮65的按钮而开始解密。
于是，操作窗口70的相当于图像窗口55的图像窗口的接收加密图像6被逐渐复原，马上显现出最大似然数字图像21，解密动作结束。用户69在该状态下观察结果，若觉得噪声多而有必要进行追加复原，则点击相当于最大迭代计算次数设定按钮61的按钮来设定最大迭代计算次数23，然后点击相当于解密按钮65的按钮开始解密即可，否则若认为这样可以，则点击相当于最大似然数字图像保存按钮60的按钮，加上名字，将最大似然数字图像21保存到计算机44的文件系统中。
用户69为了通过密钥图像2对数字图像52进行加密并进一步进行可逆的压缩并发送给计算机42的面向加密通信的图像压缩扩展装置28的第一方式，首先，点击相当于数字图像读入按钮58的按钮而从计算机44的文件系统读入数字图像52。于是，在相当于图像窗口55的图像窗口中显示有数字图像52。接着，用户69点击相当于发送按钮62的按钮将被加密且被可逆压缩了的数字图像52发送给计算机42的面向加密通信的图像压缩扩展装置28的第一方式。
用户68在该作业中注意到操作窗口70上的接收中显示66点亮，并等待在接收中显示66闪烁后熄灭从而接收动作完成。完成后，用户68点击接收加密图像显示按钮64而读入计算机42的文件系统内的接收加密图像框中的接收加密图像71。于是，在操作窗口54的图像窗口55中显示有接收加密图像71。然后，用户69点击最大迭代计算次数设定按钮61来设定最大迭代计算次数23，然后点击相当于解密按钮65的按钮而开始解密。
于是，操作窗口54的图像窗口55的接收加密图像71被逐渐复原，结果为显现出最大似然数字图像53，解密动作结束。用户68在该状态下观察结果，若觉得噪声多而有必要进行追加复原，则点击最大迭代计算次数设定按钮61来设定最大迭代计算次数23，然后点击解密按钮65开始解密即可，否则若认为这样可以，则点击最大似然数字图像保存按钮60，加上名字，将最大似然数字图像53保存到计算机42的文件系统中。
实施例2是通过使加密图像通信系统45的构成的一部分硬件化并进一步使服务器承担一部分计算来进行高速化的改进型加密图像通信系统72。
图20对关于改进型加密图像通信系统72的构成的一例进行了图示。在图20中，计算机42及计算机44分别经由带LAN端子的LAN模块及VPN路由器而与互联网43上的服务器74～77连接，服务器74～77经由VPN路由器而连接于互联网43。计算机42、计算机44及服务器74～77分别具有利用FPGA制成的用于进行傅立叶变换及傅立叶逆变换的计算的FFT/IFFT(First Fourier Transfer/Inverse First Fourier Transfer；快速傅立叶变换/快速傅立叶逆变换)电路基板，利用FFT/IFFT电路基板来进行数字图像复原单元W9所使用的图像复原计算单元W48中的傅立叶变换及傅立叶逆变换的计算，再者，服务器74～77具有利用FPGA制成的图像复原计算单元W48H，该图像复原计算单元W48H的特征在于利用FFT/IFFT电路基板进行傅立叶变换及傅立叶逆变换的计算。FFT/IFFT电路基板除了由FPGA制造商赛灵思(Xilinx)株式会社、阿尔特拉(Altera)株式会社形成库而提供以外，也可以从进行主板和逻辑电路基板的制造销售的企业获得。此外，VPN路由器是市售的产品中的加密式且高速的即可，但是计算机42、计算机44及服务器74～77需要分别使用相同制造商的相同型号的产品。
图20的改进型加密图像通信系统72构成为利用各计算机的FFT/IFFT电路基板来进行计算机42的发送装置46及计算机44的发送装置48的面向加密通信的图像压缩扩展装置28内的加密单元W3的傅立叶变换及傅立叶逆变换的计算，并进一步构成为使服务器74～77承担计算机42的接收装置47及计算机44的接收装置49的面向加密通信的图像压缩扩展装置28的第一方式内的数字图像复原单元W9的主要计算单元的作用。
加密单元W3的单元W10～W18如下述这样改变。其改变成包括：(W10)以使密钥图像2的图像尺寸与数字图像1相一致的方式修正密钥图像2而生成第三修正密钥图像29的第一修正单元；(W11)利用FFT/IFFT电路基板对第三修正密钥图像29进行傅立叶变换而生成第三修正密钥图像频谱30的单元；(W12)在对数字图像1进行了去伽马修正后，将其分割成红原色图像RI、绿原色图像GI及蓝原色图像BI的单元；(W13)利用FFT/IFFT电路基板对RI、GI及BI分别进行傅立叶变换而生成RI频谱RIS、GI频谱GIS及BI频谱BIS的单元；(W14)将对RI频谱RIS和第三修正密钥图像频谱30进行积分运算而得到的积作为RIE频谱RIES的单元；(W15)将对GI频谱GIS和第三修正密钥图像频谱30进行积分运算而得到的积作为GIE频谱GIES的单元；(W16)将对BI频谱BIS和第三修正密钥图像频谱30进行积分运算而得到的积作为BIE频谱BIES的单元；(W17)利用FFT/IFFT电路基板对RIE频谱RIES、GIE频谱GIES及BIE频谱BIES分别进行傅立叶逆变换，从而生成削减了高频域的加密的红原色图像RE、削减了高频域的加密的绿原色图像GE及削减了高频域的加密的蓝原色图像BE的单元；(W18)由RE、GE及BE合成1张彩色图像10，并在对该彩色图像10进行伽马修正后生成加密图像3的单元。
数字图像复原单元W9的单元W20～W25如下述这样改变。其改变成包括：(W20)将密钥图像2及接收加密图像6发送给服务器74的单元；(W21)设定最大迭代计算次数23的单元；(W22)将最大迭代计算次数23发送给服务器75～77的单元；(W23)从服务器75接收红原色数字图像18的单元；(W24)从服务器76接收绿原色数字图像19的单元；(W25)从服务器77接收蓝原色数字图像20的单元；(W26)由红原色数字图像18、绿原色数字图像19及蓝原色数字图像20合成最大似然数字图像21的单元。
服务器74包括：第二修正单元W20、将彩色图像分割成蓝原色、绿原色及蓝原色的分割单元、由FFT/IFFT电路基板实现的傅立叶变换单元、由FFT/IFFT电路基板实现的傅立叶逆变换单元，服务器74进行下述服务，即：首先从计算机42内的接收装置47的数字图像复原单元W9或计算机44内的接收装置49的数字图像复原单元W9接收密钥图像2及接收加密图像6，然后通过第二修正单元W20求出第四修正密钥图像31，接着将第四修正密钥图像31作为H图像15发送给服务器75～77，接着通过分割单元将接收加密图像6分割成接收加密图像6的红原色图像12、绿原色图像13及蓝原色图像14，然后将红原色图像12作为Y图像16发送给服务器75，接着将绿原色图像13作为Y图像16发送给服务器76，接着将蓝原色图像15作为Y图像16发送给服务器77。
服务器75包括由FFT/IFFT电路基板实现的傅立叶变换单元、由FFT/IFFT电路基板实现的傅立叶逆变换单元、图像复原计算单元W48H，服务器75进行如下服务，即：首先从计算机42内的接收装置47或计算机44内的接收装置49的数字图像复原单元W9接收最大迭代计算次数23，然后从服务器74接收H图像15及Y图像16，接着利用图像复原计算单元W48H根据H图像15及Y图像16进行直到最大迭代计算次数23的迭代计算，由此获得F图像17，然后将该F图像17发送给计算机42内的接收装置47的数字图像复原单元W9内的单元W23或是计算机44内的接收装置49的数字图像复原单元W9内的单元W23。
服务器76包括由FFT/IFFT电路基板实现的傅立叶变换单元、由FFT/IFFT电路基板实现的傅立叶逆变换单元、图像复原计算单元W48H，服务器76进行如下服务，即：首先从计算机42内的接收装置47或计算机44内的接收装置49的数字图像复原单元W9接收最大迭代计算次数23，然后从服务器74接收H图像15及Y图像16，接着利用图像复原计算单元W48H根据H图像15及Y图像16进行直到最大迭代计算次数23的迭代计算，由此获得F图像17，然后将该F图像17发送给计算机42内的接收装置47的数字图像复原单元W9内的单元W24或是计算机44内的接收装置49的数字图像复原单元W9内的单元W24。
服务器77包括由FFT/IFFT电路基板实现的傅立叶变换单元、由FFT/IFFT电路基板实现的傅立叶逆变换单元、图像复原计算单元W48H，服务器77进行如下服务，即：首先从计算机42内的接收装置47或计算机44内的接收装置49的数字图像复原单元W9接收最大迭代计算次数23，然后从服务器74接收H图像15及Y图像16，接着利用图像复原计算单元W48H根据H图像15及Y图像16进行直到最大迭代计算次数23的迭代计算，由此获得F图像17，然后将该F图像17发送给计算机42内的接收装置47的数字图像复原单元W9内的单元W25或是计算机44内的接收装置49的数字图像复原单元W9内的单元W25。
实施例2的改进型加密图像通信系统72与实施例1的加密图像通信系统45相比大幅提高了处理速度，但使用方法没有任何改变，处理品质也没有任何差异。
图21对实施例2的改进型加密图像通信系统72进行的加密通信的一例进行了图示。图21中，上层左起为数字图像1、密钥图像2、加密图像3，下层为最大似然数字图像21。最大迭代计算次数23为5000次，但是在根据迭代计算次数第k次前后的F图像17的变化度来自动进行收敛判定的方法中，在100～400次左右停止。为了降低周边噪声而继续进行追加迭代计算一直进行到到达最大迭代计算次数23的结果即为最大似然数字图像21。加密图像3的基于熵编码的压缩率为69％，得到了预想的结果。根据图21，数字图像1被充分加密到无法分辨的程度且被除去了频率空间中的高频数据，并通过改进型加密图像通信系统72复原为最大似然数字图像21。用肉眼观察，最大似然数字图像21与数字图像1无差异，基本等同，也可以说被进行了视觉上的可逆压缩扩展且可逆加密解密。实施例1的加密图像通信系统45的加密通信的品质也与图21一样。在图21的例子中，由于密钥图像2是形成中～强的中间程度的加密强度的图案，所以最大迭代计算次数23为5000次，但若密钥图像2为加密强度弱的图案，例如采用圆环，则200～300次左右便能够近乎实时地获得与数字图像1在视觉上相同的最大似然数字图像21。也可以通过密钥图像2的图案来进一步降低加密强度，从而进一步提高实时性。
实施例3是应用了高速改进型加密图像通信系统85的加密通信监控摄像机系统78，所述高速改进型加密图像通信系统85使改进型加密图像通信系统72高速化以用于影像。
高速改进型加密图像通信系统85将计算机42、计算机44及服务器74～77的FFT/IFFT电路基板改变成DCT/IDCT(Discrete Cosine Transform/Inverse Discrete CosineTransform；离散余弦变换/离散余弦逆变换)电路基板，并进一步将图像复原计算单元W48H改变成利用FPGA将图像复原计算单元的第二方式W49硬件化得到的图像复原计算单元的第二方式W49H。通过这样，傅立叶变换单元及傅立叶逆变换单元中的计算量变为一半，而且图像复原计算所需要的运算量随迭代计算次数削减15％，能够大幅谋求高速化。例如，在迭代计算次数为100次的情况下，图像复原运算所需要的运算量削减了14％，迭代计算次数越多、计算削减量越接近15％。也就是说，高速改进型加密图像通信系统85与改进型加密图像通信系统72相比，进一步提高速度到65％附近。不过，由于密钥图像2需要为点对称，所有在本实施例3中，采用1像素宽度的任意半径的圆环。由于圆环的半径越大，加密强度越强，所以事先设定所需要的半径。
图22对关于实施例3的加密通信监控摄像机系统78的构成的一例进行了图示。图22的加密通信监控摄像机系统78构成为包括互联网43、改进型加密图像通信系统72的面向加密通信的图像压缩扩展装置28的发送装置46、改进型加密图像通信系统72的面向加密通信的图像压缩扩展装置73的接收装置49、服务器74～77、输出逐行数字BMP格式的影像信号的监控摄像机79、接收逐行数字BMP格式的影像信号并以帧为单位将其分解并输出BMP格式的数字图像1的图像采集板(capture board)80、将最大似然数字图像21成为电视影像而输出电视影像信号的电视影像化电路基板81、电视显示器82、IEEE1394线缆83、HDMI(注册商标)线缆84、与计算机42或44内的总线相接且能够进行LAN通信的带LAN端子的LAN模块、在同型号的VPN路由器间形成加密VPN并在互联网43上形成加密专用线的VPN路由器。在图22中，监控摄像机79例如通过IEEE1394线缆83而连接于图像采集板(capture board)80，计算机44与电视影像化电路基板81之间、以及电视影像化电路基板81与电视显示器82之间通过HDMI(注册商标)线缆84连接，但是也可以是其他连接手段。
加密通信监控摄像机系统78中的处理步骤的一例为，(步骤1)用户68指定密钥图像2，并在另外通过Zip文件等密码验证式加密方法对密钥图像2进行了加密的基础上将该Zip文件51附在电子邮件中发送给计算机44；(步骤2)将对Zip文件51的加密进行解密时的密码50通过SSL邮件私密发送给计算机44；(步骤3)作为计算机44的操作者的用户69利用密码50对Zip文件51进行解密并将其保存在计算机44的文件系统中；(步骤4)监控摄像机79将逐行数字BMP格式的影像信号传输给图像采集板80；(步骤5)图像采集板80将BMP格式的1张数字图像1传输给发送装置46；(步骤6)发送装置46根据数字图像1及密钥图像2生成加密图像3并进一步将其熵编码化而生成加密图像代码4，进一步将其经由LAN模块及VPN路由器发送给互联网43上的计算机44；(步骤7)计算机44的接收装置49接收加密图像代码4并通过将其熵编码化时的相反的方法进行可逆扩展而生成接收加密图像6，并进一步利用计算机44的文件系统内的密钥图像2进行解密而生成最大似然数字图像21，再将其发送给电视影像化电路基板81；(步骤8)电视影像化电路基板81将最大似然数字图像21形成电视影像，并将电视影像信号发送给电视显示器82；(步骤9)电视显示器82显示被电视影像化了的最大似然数字图像21。
实施例3的加密通信监控摄像机系统78是以多用硬件的改进型加密图像通信系统72为基础的，但是为了应对水平像素数1360x垂直像素数1024这样的大图像，密钥图像2优选为模糊到无法判别出影像中的字和人脸等程度且通过20次左右的迭代计算就能够复原的设计。作为这样的轻度的密钥图像2的一例，可以列举出在水平像素数1360x垂直像素数1024的黑底色(0比特位)中央使用半径为10像素且宽度为1像素的白色(R，G，B)＝(255，255，255)的圆环。若采用作为公知技术的空间频域中的低通滤波器，则虽然能够简单地除去高频域，但是图像的低频部分还残存，足以分辨，因此并不适于本发明。
实施例3的加密通信监控摄像机系统78的最大似然数字图像21的品质在实际使用上是没有问题的，是不会被看出与图21具有显著差别的程度。
工业实用性
本发明通过将密钥图像向图像和影像离散卷积而使之模糊到无法分辨的程度，由此来进行加密及压缩，并经由互联网传输，再利用另行发送的密钥图像基于贝叶斯(Bayse)概率论的数式进行迭代计算来解密出加密前的图像和影像，本发明能够在经由互联网传输图像和影像的服务中、例如图像和影像的内容发布产业、监控摄像机装置制造销售产业、进行摄像机和数码相机的开发、制造的精密设备业及电子设备产业、应用程序和游戏等的软件开发产业、内窥镜、MRI等医疗设备产业、显示器等信息设备产业、监控摄像机等防灾、防犯罪设备产业、文档存储(archive)产业等中加以利用。
附图标记说明
1数字图像、2密钥图像、3加密图像、4加密图像代码、5计算机、6接收加密图像、7网络、8第一修正密钥图像、9第一修正密钥图像频谱、10彩色图像、10数字图像频谱、11第二修正密钥图像、12红原色图像、13绿原色图像、14蓝原色图像、15H图像、16Y图像、17F图像、18红原色数字图像、19绿原色数字图像、20蓝原色数字图像、21最大似然数字图像、22H图像频谱、23最大迭代计算次数、24F图像初始值、25F图像初始值频谱、26第三函数的频谱、27第四函数的频谱、28面向加密通信的图像压缩扩展装置、29第三修正密钥图像、30第三修正密钥图像频谱、31第四修正密钥图像、32第九函数的频谱、33第十函数的频谱、34第一程序、35第二程序、36第三程序、37第四程序、38装置子程序、39装置子程序、40生成操作窗口的子程序、41监视操作窗口的子程序、42计算机、43互联网、44计算机、44加密图像通信系统、46发送装置、47接收装置、48发送装置、49接收装置、50密码、51Zip文件、52数字图像、53最大似然数字图像、54操作窗口、55图像窗口、56密钥图像缩略显示窗口、57扫描仪取入按钮、58数字图像读入按钮、59密钥图像读入按钮、60最大似然数字图像保存按钮、61最大迭代计算次数设定按钮、62发送按钮、63中断按钮、64接收加密图像显示按钮、65解密按钮、66接收中显示、67结束按钮、68用户、69用户、70操作窗口、71接收加密图像、72改进型加密图像通信系统、73面向加密通信的图像压缩扩展装置、74服务器、75服务器、76服务器、77服务器、78加密通信监控摄像机系统、79监控摄像机、80图像采集板、81电视影像化电路基板、82电视显示器、83IEEE1394线缆、84HDMI(注册商标)线缆、BE加密蓝原色图像、BI数字图像1的蓝原色图像、BIES BIE频谱、BIS BI频谱、F1第一函数、F2第二函数、F3第三函数、F4第四函数、F5第五函数、F6第六函数、F7第七函数、F8第八函数、F9第九函数、F10第十函数、F11第十一函数、F12第十二函数、GE加密绿原色图像、GI数字图像1的绿原色图像、GIES GIE频谱、GIS GI频谱、LAN带LAN端子的LAN模块、n计数器的值、RE加密红原色图像、RI数字图像1的红原色图像、RIES RIE频谱、RIS RI频谱、S1～S2工序、S3加密工序、S4～S8工序、S9数字图像复原工序、S10第一修正工序、S11～S18工序、S20第二修正工序、S21～S25工序、S41C工序、S30～S47工序、S48图像复原计算工序、S49图像复原计算工序的第二方式、S50～S57工序、S60～S67工序、W1～W2单元、W3加密单元、W4～W8单元、W9数字图像复原单元、W10第一修正单元、W11～W18单元、W20第二修正单元、W21～W25单元、W30～W47单元、W41C单元、W48图像复原计算单元、W49图像复原计算单元的第二方式、W50～W57单元、W60～W67单元。

Claims (20)

1.一种面向加密通信的图像压缩扩展方法，其一边对数字图像进行加密一边进行压缩并进行网络发送，在接收侧通过扩展及解密而复原数字图像，所述面向加密通信的图像压缩扩展方法的特征在于，包括：
(S1)取入数字图像的图像取入工序；
(S2)准备所希望的加密强度的灰度级的密钥图像的工序；
(S3)通过向所述数字图像卷积所述密钥图像来获得削减了所述数字图像的高频成分、且降低了分辨率、且加密了的加密图像的加密工序；
(S4)对所述加密图像进行熵编码从而转换成加密图像代码的工序；
(S5)将所述加密图像代码发送给网络上的其他计算机的工序；
(S6)在所述其他计算机中接收所述加密图像代码的工序；
(S7)在所述其他计算机中，用与进行熵编码时使用过的编码相对应的解密方法对所述加密图像代码进行解密而生成接收加密图像的工序；
(S8)在所述其他计算机中，对事先加密并另行发送了的在所述加密工序中使用的所述密钥图像进行解密而实施准备的工序；
(S9)在所述其他计算机中，由所述密钥图像及所述接收加密图像复原出与所述接收加密图像最近似的最大似然数字图像的数字图像复原工序，
所述密钥图像是底色为黑且在中心配置有图案的图像。
2.根据权利要求1所述的面向加密通信的图像压缩扩展方法，其特征在于，所述加密工序包括：
(S10)以使所述密钥图像的图像尺寸与所述数字图像相一致的方式修正所述密钥图像而生成第一修正密钥图像的第一修正工序；
(S11)对所述第一修正密钥图像进行傅立叶变换而生成第一修正密钥图像频谱的工序；
(S12)在对所述数字图像进行了去伽马修正后，将其分割成作为红原色图像的RI、作为绿原色图像的GI及作为蓝原色图像的BI的工序；
(S13)对所述RI、所述GI及所述BI分别进行傅立叶变换而生成RI频谱、GI频谱及BI频谱的工序；
(S14)将对所述RI频谱与所述第一修正密钥图像频谱进行积分运算而得到的积作为RIE频谱的工序；
(S15)将对所述GI频谱与所述第一修正密钥图像频谱进行积分运算而得到的积作为GIE频谱的工序；
(S16)将对所述BI频谱与所述第一修正密钥图像频谱进行积分运算而得到的积作为BIE频谱的工序；
(S17)对所述RIE频谱、所述GIE频谱及所述BIE频谱分别进行傅立叶逆变换，从而生成作为削减了高频域的加密了的红原色图像的RE、作为削减了高频域的加密了的绿原色图像的GE以及作为削减了高频域的加密了的蓝原色图像的BE的工序；
(S18)由所述RE、所述GE及所述BE合成1张彩色图像，并在对该彩色图像进行伽马修正后生成加密图像的工序。
3.根据权利要求1所述的面向加密通信的图像压缩扩展方法，其特征在于，所述数字图像复原工序包括：
(S20)以使所述密钥图像的图像尺寸与所述接收加密图像相一致的方式修正所述密钥图像而生成第二修正密钥图像的第二修正工序；
(S21)将所述接收加密图像分割成红原色图像、绿原色图像及蓝原色图像的工序；
(S22)将所述第二修正密钥图像作为H图像，再将所述红原色图像作为Y图像，进一步利用从所述H图像及所述Y图像复原出F图像的图像复原计算工序来复原F图像，并将其作为红原色数字图像的工序；
(S23)将所述绿原色图像作为Y图像，进一步利用所述图像复原计算工序复原出F图像，并将其作为绿原色数字图像的工序；
(S24)将所述蓝原色图像作为Y图像，进一步利用所述图像复原计算工序复原出F图像，并将其作为蓝原色数字图像的工序；
(S25)由所述红原色数字图像、所述绿原色数字图像及所述蓝原色数字图像合成最大似然数字图像的工序。
4.根据权利要求3所述的面向加密通信的图像压缩扩展方法，其特征在于，所述图像复原计算工序包括：
(S30)对所述H图像进行傅立叶变换而获得H图像频谱的工序；
(S31)设定最大迭代计算次数的工序；
(S32)将对迭代计算次数进行计数的计数器设定为0而将之重置的工序；
(S33)对所述Y图像进行去伽马修正并将其作为Y图像，进一步将该Y图像作为F图像初始值的工序；
(S34)对所述F图像初始值进行傅立叶变换而获得F图像初始值频谱的工序；
(S35)将所述F图像初始值频谱与所述H图像频谱进行积分运算，并将积分运算得到的积作为第一函数的工序；
(S36)将所述第一函数反转而作为第二函数的工序；
(S37)将所述Y图像与所述第二函数进行积分运算，并将积分运算得到的积作为第三函数的工序；
(S38)对所述第三函数进行傅立叶变换而获得第三函数的频谱的工序；
(S39)求出所述H图像的反转函数并将其作为第四函数的工序；
(S40)对所述第四函数进行傅立叶变换而获得第四函数的频谱的工序；
(S41)将所述第四函数的频谱与所述第三函数的频谱进行积分运算，并将积分运算得到的积作为第五函数的工序；
(S42)对所述第五函数进行傅立叶逆变换而获得第六函数的工序；
(S43)将所述F图像初始值与所述第六函数进行积分运算并将积分运算得到的积作为F图像的工序；
(S44)将所述F图像作为所述F图像初始值的工序；
(S45)对所述计数器累加1的工序；
(S46)对所述计数器的值超过所述最大迭代计算次数这一假设进行检验，若该检验结果为假，则返回S34的工序，否则若所述检验结果为真，则向S47的工序跳转的工序；
(S47)对所述F图像进行伽马修正而形成F图像，并进一步输出该F图像的工序。
5.根据权利要求4所述的面向加密通信的图像压缩扩展方法，其特征在于，所述图像复原计算工序的第二方式为：
在所述密钥图像中使用点对称的图像，由此删除S39～S40的工序，且将S41的工序改成下述工序：
(S41C)将所述H图像频谱与所述第三函数的频谱进行积分运算并将积分运算得到的积作为第五函数的工序。
6.根据权利要求2所述的面向加密通信的图像压缩扩展方法，其特征在于，所述第一修正工序包括：
(S50)使所述密钥图像的像素尺寸与所述数字图像的像素尺寸相一致的工序；
(S51)准备具有所述数字图像的图像尺寸且没有任何数据的第一修正密钥图像的工序；
(S52)将所述密钥图像的图像尺寸与所述数字图像的图像尺寸进行比较，若两者相同，则向(S53)跳转，若所述密钥图像的图像尺寸比所述数字图像的图像尺寸小，则向(S54)跳转，除此以外向(S57)跳转的工序；
(S53)将所述密钥图像转印到所述第一修正密钥图像，而后结束的工序；
(S54)以使所述密钥图像的中心像素的坐标与所述第一修正密钥图像的中心像素的坐标相一致的方式使所述密钥图像移动的工序；
(S55)将所述密钥图像转印到所述第一修正密钥图像的工序；
(S56)以所述第一修正密钥图像的已转印区域与非转印区域的边界为镜像翻转轴，将所述已转印区域的像素转印到非转印区域，而后结束的工序；
(S57)缩小所述密钥图像以使其与所述数字图像的图像尺寸相一致，并将其转印到第一修正密钥图像，而后结束的工序。
7.根据权利要求3所述的面向加密通信的图像压缩扩展方法，其特征在于，所述第二修正工序包括：
(S60)使所述密钥图像的像素尺寸与所述接收加密图像的像素尺寸相一致的工序；
(S61)准备具有所述接收加密图像的图像尺寸且没有任何数据的第二修正密钥图像的工序；
(S62)将所述密钥图像的图像尺寸与所述接收加密图像的图像尺寸进行比较，若两者相同，则向(S63)跳转，若所述密钥图像的图像尺寸比所述接收加密图像的图像尺寸小，则向(S64)跳转，除此以外向(S67)跳转的工序；
(S63)将所述密钥图像转印到第二修正密钥图像，而后结束的工序；
(S64)以使所述密钥图像的中心像素的坐标与所述第二修正密钥图像的中心像素的坐标相一致的方式移动所述密钥图像的工序；
(S65)将所述密钥图像转印到所述第二修正密钥图像的工序；
(S66)以所述第二修正密钥图像的已转印区域与非转印区域的边界为镜像翻转轴，将所述已转印区域的像素转印到非转印区域，而后结束的工序；
(S67)缩小所述密钥图像以使其与所述接收加密图像的图像尺寸相一致，并将其转印到所述第二修正密钥图像，而后结束的工序。
8.根据权利要求1所述的面向加密通信的图像压缩扩展方法，其特征在于，所述密钥图像中的所述图案不是点对称的图案。
9.根据权利要求8所述的面向加密通信的图像压缩扩展方法，其特征在于，选择所述密钥图像以使所述加密图像成为不鲜明的图像而难以分辨出所述数字图像。
10.第一存储介质，其将用于使计算机执行权利要求1～4、6～9中任一项所述的面向加密通信的图像压缩扩展方法的第一程序以加密了的状态存储，能够与计算机连接且所述计算机能够读入。
11.第二存储介质，其将用于使计算机执行权利要求5所述的面向加密通信的图像压缩扩展方法的第二程序以加密了的状态存储，能够与计算机连接且所述计算机能够读入。
12.一种面向加密通信的图像压缩扩展系统，其一边对数字图像进行加密一边进行压缩并进行网络发送，在接收侧通过扩展及解密而复原数字图像，其特征在于，包括：
(W1)取入数字图像的图像取入单元；
(W2)准备所希望的加密强度的灰度级的密钥图像的单元；
(W3)通过向所述数字图像卷积所述密钥图像来获得削减了所述数字图像的高频成分、且降低了分辨率、且加密了的加密图像的加密单元；
(W4)对所述加密图像进行熵编码从而转换成加密图像代码的单元；
(W5)将所述加密图像代码发送给网络上的其他计算机的单元；
(W6)在所述其他计算机中接收所述加密图像代码的单元；
(W7)在所述其他计算机中，用与进行熵编码时使用过的编码相对应的解密方法对所述加密图像代码进行解密而生成接收加密图像的单元；
(W8)在所述其他计算机中，对事先加密并另行发送了的在所述加密单元中使用的所述密钥图像进行解密而实施准备的单元；
(W9)在所述其他计算机中，由所述密钥图像及所述接收加密图像复原出与所述接收加密图像最近似的最大似然数字图像的数字图像复原单元，
所述密钥图像是底色为黑且在中心配置有图案的图像。
13.根据权利要求12所述的面向加密通信的图像压缩扩展系统，其特征在于，所述加密单元包括：
(W10)以使所述密钥图像的图像尺寸与所述数字图像相一致的方式修正所述密钥图像而生成第三修正密钥图像的第一修正单元；
(W11)对所述第三修正密钥图像进行傅立叶变换而生成第三修正密钥图像频谱的单元；
(W12)在对所述数字图像进行了去伽马修正后，将其分割成作为红原色图像的RI、作为绿原色图像的GI及作为蓝原色图像的BI的单元；
(W13)对所述RI、所述GI及所述BI分别进行傅立叶变换而生成RI频谱、GI频谱及BI频谱的单元；
(W14)将对所述RI频谱与所述第三修正密钥图像频谱进行积分运算而得到的积作为RIE频谱的单元；
(W15)将对所述GI频谱与所述第三修正密钥图像频谱进行积分运算而得到的积作为GIE频谱的单元；
(W16)将对所述BI频谱与所述第三修正密钥图像频谱进行积分运算而得到的积作为BIE频谱的单元；
(W17)对所述RIE频谱、所述GIE频谱及所述BIE频谱分别进行傅立叶逆变换，从而生成作为削减了高频域的加密了的红原色图像的RE、作为削减了高频域的加密了的绿原色图像的GE以及作为削减了高频域的加密了的蓝原色图像的BE的单元；
(W18)由所述RE、所述GE及所述BE合成1张彩色图像，并在对该彩色图像进行伽马修正后生成加密图像的单元。
14.根据权利要求12所述的面向加密通信的图像压缩扩展系统，其特征在于，所述数字图像复原单元包括：
(W20)以使所述密钥图像的图像尺寸与所述接收加密图像相一致的方式修正所述密钥图像而生成第四修正密钥图像的第二修正单元；
(W21)将所述接收加密图像分割成红原色图像、绿原色图像及蓝原色图像的单元；
(W22)将所述第四修正密钥图像作为H图像，再将所述红原色图像作为Y图像，进一步利用从所述H图像及所述Y图像复原出F图像的图像复原计算单元来复原F图像，并将其作为红原色数字图像的单元；
(W23)将所述绿原色图像作为Y图像，进一步利用所述图像复原计算单元复原出F图像，并将其作为绿原色数字图像的单元；
(W24)将所述蓝原色图像作为Y图像，进一步利用所述图像复原计算单元复原出F图像，并将其作为蓝原色数字图像的单元；
(W25)由所述红原色数字图像、所述绿原色数字图像及所述蓝原色数字图像合成最大似然数字图像的单元。
15.根据权利要求14所述的面向加密通信的图像压缩扩展系统，其特征在于，所述图像复原计算单元包括：
(W30)对所述H图像进行傅立叶变换而获得H图像频谱的单元；
(W31)设定最大迭代计算次数的单元；
(W32)将对迭代计算次数进行计数的计数器设定为0而将之重置的单元；
(W33)对所述Y图像进行去伽马修正并将其作为Y图像，进一步将该Y图像作为F图像初始值的单元；
(W34)对所述F图像初始值进行傅立叶变换而获得F图像初始值频谱的单元；
(W35)将所述F图像初始值频谱与所述H图像频谱进行积分运算，并将积分运算得到的积作为第七函数的单元；
(W36)将所述第七函数反转而作为第八函数的单元；
(W37)将所述Y图像与所述第八函数进行积分运算，并将积分运算得到的积作为第九函数的单元；
(W38)对所述第九函数进行傅立叶变换而获得第九函数的频谱的单元；
(W39)求出所述H图像的反转函数并将其作为第十函数的单元；
(W40)对所述第十函数进行傅立叶变换而获得第十函数的频谱的单元；
(W41)将所述第十函数的频谱与所述第九函数的频谱进行积分运算，并将积分运算得到的积作为第十一函数的单元；
(W42)对所述第十一函数进行傅立叶逆变换而获得第十二函数的单元；
(W43)将所述F图像初始值与所述第十二函数进行积分运算并将积分运算得到的积作为F图像的单元；
(W44)将所述F图像作为所述F图像初始值的单元；
(W45)对所述计数器累加1的单元；
(W46)对所述计数器的值超过所述最大迭代计算次数这一假设进行检验，若该检验结果为假，则返回W34的单元，否则若所述检验结果为真，则向W47的工序跳转的单元；
(W47)对所述F图像进行伽马修正而形成F图像，并进一步输出该F图像的单元。
16.根据权利要求15所述的面向加密通信的图像压缩扩展系统，其特征在于，所述图像复原计算单元的第二方式为：
在所述密钥图像中使用点对称的图像，由此删除W39～W40的单元，且将W41的单元改成下述单元：
(W41C)将所述H图像频谱与所述第九函数的频谱进行积分运算并将积分运算得到的积作为第十一函数的单元。
17.根据权利要求13所述的面向加密通信的图像压缩扩展系统，其特征在于，所述第一修正单元包括：
(W50)使所述密钥图像的像素尺寸与所述数字图像的像素尺寸相一致的单元；
(W51)准备具有所述数字图像的图像尺寸且没有任何数据的第三修正密钥图像的单元；
(W52)将所述密钥图像的图像尺寸与所述数字图像的图像尺寸进行比较，若两者相同，则向(W53)跳转，若所述密钥图像的图像尺寸比所述数字图像的图像尺寸小，则向(W54)跳转，除此以外向(W57)跳转的单元；
(W53)将所述密钥图像转印到第三修正密钥图像，而后结束的单元；
(W54)以使所述密钥图像的中心像素的坐标与所述第三修正密钥图像的中心像素的坐标相一致的方式使所述密钥图像移动的单元；
(W55)将所述密钥图像转印到所述第三修正密钥图像的单元；
(W56)以所述第三修正密钥图像的已转印区域与非转印区域的边界为镜像翻转轴，将所述已转印区域的像素转印到非转印区域，而后结束的单元；
(W57)缩小所述密钥图像以使其与所述数字图像的图像尺寸相一致，并将其转印到所述第三修正密钥图像，而后结束的单元。
18.根据权利要求14所述的面向加密通信的图像压缩扩展系统，其特征在于，所述第二修正单元包括：
(W60)使所述密钥图像的像素尺寸与所述接收加密图像的像素尺寸相一致的单元；
(W61)准备具有所述接收加密图像的图像尺寸且没有任何数据的第四修正密钥图像的单元；
(W62)将所述密钥图像的图像尺寸与所述接收加密图像的图像尺寸进行比较，若两者相同，则向(W63)跳转，若所述密钥图像的图像尺寸比所述接收加密图像的图像尺寸小，则向(W64)跳转，除此以外向(W67)跳转的单元；
(W63)将所述密钥图像转印到第四修正密钥图像，而后结束的单元；
(W64)以使所述密钥图像的中心像素的坐标与所述第四修正密钥图像的中心像素的坐标相一致的方式移动所述密钥图像的单元；
(W65)将所述密钥图像转印到所述第四修正密钥图像的单元；
(W66)以所述第四修正密钥图像的已转印区域与非转印区域的边界为镜像翻转轴，将所述已转印区域的像素转印到非转印区域，而后结束的单元；
(W67)缩小所述密钥图像以使其与所述接收加密图像的图像尺寸相一致，并将其转印到所述第四修正密钥图像，而后结束的单元。
19.第三存储介质，其将用于使计算机作为权利要求12～15、17～18中任一项所述的面向加密通信的图像压缩扩展系统发挥作用的第三程序以加密了的状态存储，能够与计算机连接且所述计算机能够读入。
20.第四存储介质，其将用于使计算机作为权利要求16所述的面向加密通信的图像压缩扩展系统发挥作用的第四程序以加密了的状态存储，能够与计算机连接且所述计算机能够读入。
CN201480068621.1A 2013-12-16 2014-11-27 面向加密通信的图像压缩扩展方法及装置、程序以及存储介质 Active CN105830134B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013259046A JP6116059B2 (ja) 2013-12-16 2013-12-16 暗号通信向け画像圧縮伸長方法及び装置、プログラム、並びに記憶媒体
JP2013-259046 2013-12-16
PCT/JP2014/081480 WO2015093254A1 (ja) 2013-12-16 2014-11-27 暗号通信向け画像圧縮伸長方法及び装置、プログラム、並びに記憶媒体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105830134A CN105830134A (zh) 2016-08-03
CN105830134B true CN105830134B (zh) 2019-11-19

Family

ID=53402607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480068621.1A Active CN105830134B (zh) 2013-12-16 2014-11-27 面向加密通信的图像压缩扩展方法及装置、程序以及存储介质

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9883215B2 (zh)
JP (1) JP6116059B2 (zh)
KR (1) KR101819700B1 (zh)
CN (1) CN105830134B (zh)
WO (1) WO2015093254A1 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10217438B2 (en) * 2014-05-30 2019-02-26 Apple Inc. User interface and method for directly setting display white point
US20160078785A1 (en) * 2014-09-16 2016-03-17 Jennifer Dana Leary Method for Hiding Messages and Revealing Said Messages Utilizing Phosphorescent Devices
US9922173B2 (en) * 2014-09-18 2018-03-20 Claydo Lab Ltd. Digital rights management
US10097534B2 (en) * 2015-08-28 2018-10-09 Dell Products L.P. System and method to redirect hardware secure USB storage devices in high latency VDI environments
CN105653909B (zh) * 2016-01-26 2018-09-25 腾讯科技（深圳）有限公司 信息处理方法、第一终端、第二终端、服务器及系统
CN105872305B (zh) * 2016-04-13 2018-06-05 宁波工程学院 一种完全可分离的加密域图像可逆数据隐藏方法
CN106941402B (zh) * 2017-04-01 2020-07-10 中国人民武装警察部队工程大学 一种同态密文域可逆隐藏方法
KR102444932B1 (ko) * 2017-07-24 2022-09-20 삼성전자주식회사 이미지를 암호화하여 외부 서버에 업로드하기 위한 전자 장치 및 이의 제어 방법
CN108063663B (zh) * 2017-12-19 2021-01-26 广东工业大学 一种视频加密传输方法、装置及系统
CN108846816B (zh) * 2018-06-20 2021-10-01 上海理工大学 一种密文域图像修复方法
CN108882029B (zh) * 2018-06-29 2020-07-31 银河威尔科技（北京）有限公司 一种视频解密方法和装置
CN108881953B (zh) * 2018-06-29 2020-07-31 银河威尔科技（北京）有限公司 一种视频加密方法和装置
CN109379507A (zh) * 2018-09-18 2019-02-22 湖北工程学院 一种图像的保护方法、存储介质
CN111294480B (zh) * 2018-12-06 2021-04-16 中国科学院深圳先进技术研究院 一种图像加密与校正方法、装置及图像解密方法、装置
CN109903351B (zh) * 2019-03-02 2023-05-30 复旦大学 基于卷积神经网络和传统编码相结合的图像压缩方法
CN111027040B (zh) * 2019-11-21 2022-11-08 中国农业银行股份有限公司 密码设置方法、密码验证方法以及对应方法的装置
CN112351151B (zh) * 2020-11-10 2022-09-16 广东工业大学 基于fcn的图像信息加密方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5903648A (en) * 1996-02-06 1999-05-11 The University Of Connecticut Method and apparatus for encryption
CN101167361A (zh) * 2005-04-25 2008-04-23 松下电器产业株式会社 监视摄像机系统、摄影装置及视频显示装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0719045B1 (en) 1994-12-13 2003-10-29 Mitsubishi Corporation Crypt key system for secure electronic transactions
JP3850058B2 (ja) * 1994-12-13 2006-11-29 インターシア ソフトウェア エルエルシー 暗号鍵システム
JPH09307772A (ja) 1996-05-14 1997-11-28 Sharp Corp ファクシミリ通信装置
AU2002301752B2 (en) * 2001-11-28 2004-02-12 Canon Kabushiki Kaisha Encrypting a Coded Representation of an Image to Prevent Unauthorised Access
DE602005027373D1 (de) 2004-10-14 2011-05-19 Lightron Co Ltd Verschlechterungsinformations-wiederherstellungsverfahren und -einrichtung
JP2007288747A (ja) * 2006-04-20 2007-11-01 Ricoh Co Ltd 画像処理システムおよび画像処理システムの制御方法および画像形成装置および画像再生装置
JP2010103867A (ja) 2008-10-27 2010-05-06 Hitachi Advanced Digital Inc 画質劣化機能を備えたカメラ装置およびそのシステム
JP2012039181A (ja) * 2010-08-03 2012-02-23 Hitachi Advanced Digital Inc 画像伝送装置
KR101145110B1 (ko) * 2011-04-21 2012-05-15 아스텔 주식회사 연성 워터마크 삽입/추출 장치 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5903648A (en) * 1996-02-06 1999-05-11 The University Of Connecticut Method and apparatus for encryption
CN101167361A (zh) * 2005-04-25 2008-04-23 松下电器产业株式会社 监视摄像机系统、摄影装置及视频显示装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Practical image encryption scheme by real-valued data;Hoon-Gee Yang;《Optical Engineering》;19960930;第35卷(第9期);第2473-2478页 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160083113A (ko) 2016-07-11
KR101819700B1 (ko) 2018-01-17
JP6116059B2 (ja) 2017-04-19
JP2015115921A (ja) 2015-06-22
CN105830134A (zh) 2016-08-03
WO2015093254A1 (ja) 2015-06-25
US20160330492A1 (en) 2016-11-10
US9883215B2 (en) 2018-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105830134B (zh) 面向加密通信的图像压缩扩展方法及装置、程序以及存储介质
CN104851070B (zh) 一种基于前景和背景分离的图像加密和解密方法
US20020194134A1 (en) Image encrypting method and device, image decrypting method and device, and recording medium
GNDU RC Dual layer security of data using LSB image steganography method and AES encryption algorithm
CN104751401B (zh) 一种新型的分段线性混沌映射图像加密与编码方法
CN108199828B (zh) 一种彩色图片加密方法及装置
Tedmori et al. Lossless image cryptography algorithm based on discrete cosine transform.
JP2008152334A (ja) プログラム、情報記憶媒体、２次元コード、印刷物、２次元コード画像、２次元コード画像の表示制御方法、２次元コード生成システム
US10853917B2 (en) Color image authentication method based on palette compression technique
SaiChandana et al. A new visual cryptography scheme for color images
Sharma et al. Visual cryptographic techniques for secret image sharing: a review
CN110232284B (zh) 一种图像加密方法及装置
Mishra et al. An edge based image steganography with compression and encryption
CN108174053B (zh) 一种有向面积和扑克牌映射的解密区域限定图像加密方法
CN112351151B (zh) 基于fcn的图像信息加密方法及装置
KR101797030B1 (ko) 임의 순열과 영상차를 이용한 영상 스테가노그래피 처리 장치 및 방법
Lukac et al. A cost-effective encryption scheme for color images
Malik et al. Analysis of traditional and modern image encryption algorithms under realistic ambience
Jahangir et al. A novel multiple color image encryption scheme based on algebra M (2, F2 [u]/< u8>) and chaotic map
Wu et al. A novel latin square image cipher
US20160189015A1 (en) Data exchange methods, systems and apparatus using color images
Wang et al. A novel (n, n) secret image sharing scheme based on Sudoku
CN110418028B (zh) 基于级联变换的图像加密方法及装置
Salim et al. FPGA implementation of hiding information using cryptography
Singar et al. Image encryption based on cell shuffling and scanning techniques

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20171027

Address after: Saitama Prefecture, Japan

Applicant after: LIGHTRON INTERNATIONAL CO., LTD.

Address before: Saitama Prefecture, Japan

Applicant before: LIGHTRON INTERNATIONAL CO., LTD.

Applicant before: EGUCHI MITSUO

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant