JP3238162B2 - 画像暗号化再生装置 - Google Patents

画像暗号化再生装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像データを暗号化し
内容の判別できない出力画像を生成し、これを再度読み
取り、暗証番号の一致により正しく判別できる画像を再
生する画像暗号化再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、画像信号の高能率符号化の手法と
して直交変換符号化によるものが広く利用されている。
これは直交変換による変換領域での各変換係数の無相関
性を利用して、少ない画像の劣化で転送する情報量を大
幅に削減するものである。これに関する画像情報削減の
ための変換符号化については、テレビジョン学会誌vo
l.43、No.10(1989)pp.1145〜1
155に掲載されている「画像符号化アルゴリズムII
−変換符号化−」に詳細に開示されている。
【0003】また、電子情報通信学会論文誌D−II、
Vol.J72−D−II No.3 pp.363−
368 1989年3月に掲載されている「離散的直交
変換を用いた濃淡画像とテキストデータの合成符号化
法」にあっては、複数の情報源の合成において直交変換
が利用されている。これは画像の直交変換を利用して画
像データの持つ冗長部分にテキストデータを合成し符号
化するものである。この場合、多値画像データの持つ周
波数成分の冗長性を利用するため高い画像品質を保持し
た状態でテキストデータの合成を可能にしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示されるような変換符号化法及び合成符号化法にあって
は、画像の暗号化に対する具体的、且つ、詳細な構成・
手法について開示されていないため、重要な原稿情報の
秘密保持ができないという問題点があった。
【0005】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、重要な画像情報の確実なる秘密保持を達成し、ま
た、画像再生時において劣化をなくし暗号化処理による
情報の欠落を排除し、更に簡便な方法にて秘密保持を行
い装置の取扱いを容易にして操作性を向上させることを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、原稿をデジタル画像信号として読み取
って入力するデータ読取手段と、前記データ読取手段か
らの空間領域で記述される画像信号を周波数領域で記述
する変換係数を導出する変換係数導出手段と、前記変換
係数導出手段からの変換係数の順番を入れ換える変換係
数入換手段と、前記変換係数入換手段の入換順番を指定
する指定手段と、周波数領域の変換係数から空間領域で
の画像を再生する再生手段と、を備え、前記変換係数導
出手段が、直交変換符号化によって得られた変換係数に
対し直流成分を示す係数値を数個に分割し、分割した値
を直流成分係数と高周波成分係数の数個に配分し、高周
波成分に配分された係数値を直流成分係数に統合する
像暗号化再生装置を提供するものである。
【0007】
【0008】更に、前記指定手段は、テンキーから任意
の暗証番号を入力することにより前記変換係数入換手段
の入換順番を指定することが望ましい。
【0009】
【作用】以上の構成において、データ入力手段によりデ
ジタル化された画像信号が入力され、この空間領域で記
述される画像信号を変換係数導出手段により周波数領域
で記述する変換係数を導出する。導出された変換係数を
指定手段で指定される順番に基づき、変換係数入換手段
により順番を入れ換える。その後、再生手段により周波
数領域の変換係数から空間領域での画像を再生すること
により画像の暗号化を行う。また、上記の変換係数の導
出は、直交変換符号化によって得られた変換係数に対し
直流成分を示す係数値を数個に分割し、分割した値を直
流成分係数と高周波成分係数の数個に配分し、高周波成
分に配分された係数値を直流成分係数に統合することに
より行われる。
【0010】
【0011】更に、テンキーから入力される暗証番号に
基づいて、変換係数入換手段の入換順番を指定する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。図1は、本発明による画像の暗号化と復号
化の処理を行う画像暗号化再生装置の構成を示すブロッ
ク図である。図において、101は原稿を光学的に読み
取って光電変換し、アナログ画像データを出力する読取
部、102は読取部101から出力されたアナログ画像
データをデジタル画像データに変換するA/D変換器、
103はA/D変換器102によりA/D変換された画
像データを格納するメモリであり、このメモリ103上
では空間的なX−Y2次元座標が仮定され、各座標値と
メモリ103上のアドレスが対応している。
【0013】また、104はメモリ103上の2次元画
像をN×Nのブロックに分割するブロック化処理部、1
05はブロック化処理部104により分割されたN×N
のブロック各々に対して直交変換を行う直交変換部、1
06は暗号化処理の切り替えを行う切替スイッチ、10
7は直交変換部105で得られる変換係数の直流成分の
変換係数を分割し、高周波側にその成分を配分する直流
係数成分配分部、108は変換係数の領域の入換処理を
行う変換係数入換部、109は暗証番号等を入力するテ
ンキー入力部、110は変換係数の交換領域を指定する
交換領域指定部、111は暗号化及び復号化のモード指
定を行うモード指定部である。
【0014】また、112はモード指定部111により
暗号化モードが指定されたときに、次の直流係数成分の
統合処理を行わずに直交逆変換処理に入力切り替えを行
う切替スイッチ、113は高周波を示す係数項に配分さ
れていた直流係数成分を本来の直流項を示す係数の位置
に統合する直流係数成分統合部、114は直交変換の逆
変換処理を行う直交逆変換部、115は直交逆変換部1
14により処理された再現画像を格納するメモリ、11
6はメモリ115に格納された画像を出力するプリント
部である。
【0015】以上のように構成された画像の暗号化と復
号化を行う画像暗号化再生装置の動作を、図2の暗号化
処理プロセスを示すフローチャートに基づいて説明す
る。図において、読取部101に暗号化対象の原稿を載
置し、光学的に画像を読み取り、読み取った光学信号を
電気信号に変換してアナログ画像信号を出力し(S20
1)、該アナログ値の画像信号はA/D変換器102に
よりデジタル値の画像信号に変換され(S202)、メ
モリ103に2次元画像として格納される。
【0016】次に、この2次元化された画像信号をブロ
ック化処理部104に入力し、N×Nのブロックに分割
する(S203)。分割されたN×Nのブロック各々に
対して直交変換部105により直交変換を行い、2次元
方向に対するN×N個の周波数領域上における変換係数
を各々のブロックに対して導出する(S204)。次
に、直流係数成分配分部107により直流成分の配分処
理を行う(S205)、これは画像の統計的性質からし
て直流成分の係数値が他の交流成分に比較して非常に大
きな値となるためである。これを他の交流成分と同じく
らいに配分する。
【0017】また、次の処理に先立って、テンキー入力
部109より暗証番号が入力され(S206)、交換領
域指定部110により変換係数の交換領域の指定が行わ
れる(S207)。この変換係数の交換領域の指定に基
づき、変換係数入換部108は変換係数の入れ換えを実
行する(S208)。暗号化の場合には、最初に上位の
領域交換を行い、次に下位の領域交換を行う。
【0018】その後、後述する図4の如く、Fx、Fy
上の変換係数を用いて直交変換と同じ変換関数群によ
り、各々のブロック画像をXY平面上に再生し変換係数
から空間画像を再構成する処理を直交逆変換部114に
より実行する(S209)。ここでの処理は変換係数を
入れ換えたため、正しい周波数成分が空間上に再現され
ず全くでたらめな画像が再現されることになる。この再
現画像はメモリ115に格納され、プリント部116に
より暗号化された内容が識別できない再構成画像として
出力される(S210)。
【0019】次に、復号化の処理プロセスを図3に示す
フローチャートに基づいて説明する。暗号化された画像
の復元処理は、前記暗号化の処理と略同一であり、係数
領域の交換の順番と、直流係数成分の統合を行う点のみ
が異なる。
【0020】図において、暗号化により再構成され、プ
リント部116より出力された画像を読取部101によ
り読み取る(S301)。読み取った光学信号を電気信
号に変換してアナログ画像信号を出力し、アナログ値の
画像信号はA/D変換器102によりデジタル値の画像
信号に変換され(S302)、メモリ103に2次元画
像として格納される。次に、2次元化された画像信号を
ブロック化処理部104によりN×Nのブロックに分割
する(S303)。この分割されたN×Nのブロック各
々に対して、直交変換部105により直交変換を行い、
2次元方向に対するN×N個の周波数領域上における変
換係数を各々のブロックに対して導出する(S30
4)。
【0021】また、次の処理に先立って、テンキー入力
部109より暗証番号が入力され(S305)、交換領
域指定部110により変換係数の交換領域の指定が行わ
れる(S306)。この変換係数の交換領域の指定に基
づき、変換係数入換部108は変換係数の入れ換えを実
行する(S307)。この変換係数の入れ換えはテンキ
ー入力部109から入力される暗号化処理と同一の暗証
番号に基づいて行われ、暗号化処理とは入れ換えの順序
が逆となる。つまり、下位の領域の入れ換えを行い、次
に上位の領域の入れ換えを行う。切替スイッチ112は
復号化モードにより、直流係数成分の統合が直流係数成
分統合部113で実行される(S308)。これにより
高周波を示す係数項に配分されていた直流係数成分を、
本来の直流項を示す係数の位置に統合する。
【0022】その後、後述する図4に示す如く、Fx、
Fy上の変換係数を用いて直交変換と同じ変換関数群に
より、各々のブロック画像をXY平面上に再生し変換係
数から空間画像を再構成する処理を直交逆変換部114
により実行する(S309)。この再現画像はメモリ1
15に格納され、プリント部116により再現画像が出
力される(S310)。
【0023】図4は、本発明による直交変換処理例を示
す説明図であり、空間領域の画像信号をブロック分割
し、周波数領域での変換係数を求める直交変換の例を示
している。図において、401はメモリ103上に配置
された2次元画像であり、402はブロック化処理部1
04によりN×Nにブロック化された中の1つのブロッ
クを示している。また、403は直交変換処理で得られ
る変換係数である。
【0024】以上において、メモリ103上に2次元画
像401が配置されており、これをN×Nにブロック分
割した1つのブロック402に対し直交変換が行われ
る。この直交変換によりX、Y各々の方向に対しFx、
Fyの周波数軸方向に変換係数403が得られる。尚、
この直交変換は、例えば、一般的に用いられているフー
リエ変換、カルーネン・ルーベ変換、離散コサイン変
換、アダーマール変換及びハル変換等の方式により処理
される。
【0025】図5は、直流成分の変換係数を分割し高周
波側にその成分の一部を配分する状態を示す説明図であ
る。501(図5(a))は変換係数403をFxの一
次元方向から見た場合の係数値を示し、502(図5
(b))は直流成分の変換係数値であり、503(図5
(b))は他の交流成分変換係数と同じくらいのレベル
に分割した状態図であり、504(図5(c))は高周
波成分の位置に配分した状態を示している。
【0026】以上において、直流成分の変換係数値50
2を、他の交流成分変換係数値と同じくらいのレベルに
分割する。例えば、分割数を4とする。これを本来の直
流係数成分を示す位置と、殆ど変換係数値が導出されな
い高周波成分の位置に配分する。
【0027】図6は本発明によるテンキー入力部109
からの暗証番号の入力及び入力番号の変換の動作を示す
説明図である。図において、601はテンキー入力部1
09から入力する4桁の暗証番号、602及び603は
入力した4桁の暗証番号601に対する領域の交換を示
すものであり、602は最初の2桁を上位とする領域交
換、603は残りの2桁を下位とする領域交換を各々示
している。
【0028】以上において、テンキー入力部109か
ら、例えば、1,3,4,5という任意の4桁の暗証番
号601を入力する。次に、交換領域指定部110によ
り、変換係数の個数はN×N個であるが、これをN/2
×N/2個の4つの領域に分割し、、各々の領域の位置
を0から3までの位置番号で指定する。この位置番号に
対応するように入力した暗証番号601を法として領域
変換する。入力した4桁の暗証番号601に対し、最初
の2桁を上位、残りを下位として、各々の間で領域交換
が行われる。図示の例では、上位の1と3は4を法とし
ても1と3のままである。一方、下位の4と5は4を法
とすると各々0と1に変換される。
【0029】図7は、本発明による暗号化及び復号化の
ための変換係数領域の領域入れ換えを示す説明図であ
り、(a)は暗号化、(b)は復号化を各々示してい
る。図7(a)において、701はN×Nの変換係数領
域を0から3の4つの領域に分割したところを示し、7
02は上位の領域交換後の状態、703は下位の領域交
換後の状態を各々示している。
【0030】以上において、暗号化の処理は、N×Nの
変換係数領域を0から3の4つの領域に分割し、先ず上
位の領域交換を行う。つまり図示の如く1と3の係数サ
ブ領域を交換する(702)。次に、下位の交換を図示
の如く0と1の係数サブ領域を交換する(703)。こ
のような領域の交換によりオリジナルの変換係数の配置
と異なったものとなる。
【0031】次に、図7(b)を用いて復号化の処理に
ついて説明する。図において、704は暗号化された変
換係数領域、705は下位の領域交換、706は上位の
領域交換の状態を各々示している。
【0032】以上において、復号化の処理は前述した暗
号化処理に対し、領域の入れ換えの順序を逆から行う。
即ち、先ず下位の領域の入れ換えを行い、次に上位の領
域の入れ換えを行う。図示の如く、ブロック704に対
して、最初に0と1のサブ領域を交換する(705)。
次に1と3のサブ領域を交換する。このように暗号化さ
れた変換係数の本来の領域再生が行われる。
【0033】
【発明の効果】本発明による画像暗号化再生装置によれ
ば、画像の暗号化と暗号化された画像原稿の再生が容易
に行え、重要な原稿情報の秘密保持が実現できる。更に
量子化処理を行わないため、画像再生における画質劣化
を生じることのないオリジナル画像に忠実な再生原稿が
得られ、且つ、暗号化による情報の欠落を生じることが
ない。また、直流係数を分割することにより、直流項の
存在を容易に識別できない。更に、変換領域を入れ換え
ることによりさらに暗号画像の解読が困難となり、強力
な秘密保持を実現できる。また、テンキーから暗証番号
を入力するだけで画像の暗号化と復号化が行えるため、
操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による画像の暗号化と復号化を行う画像
暗号化再生装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明による暗号化の処理プロセスを示すフロ
ーチャートである。
【図3】本発明による復号化の処理プロセスを示すフロ
ーチャートである。
【図4】本発明による直交変換処理例を示す説明図であ
る。
【図5】本発明による直流成分の変換係数を分割し高周
波側にその成分の一部を配分した状態を示す説明図であ
る。
【図6】本発明によるテンキーによる暗証番号の入力及
び入力番号の変換を示す説明図である。
【図7】本発明による暗号化及び復号化のための変換係
数領域の領域入れ換えを示す説明図である。
【符号の説明】
101 読取部 104 ブロッ
ク化処理部 105 直交変換部 107 直流係
数成分配分部 108 変換係数入換部 109 テンキ
ー入力部 110 交換領域指定部 113 直流成
分統合部 114 直交逆変換部 116 プリン
ト部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−69165(JP,A) 特開 昭63−314933(JP,A) 内藤昇;“直交変換による画像のスク ランブル処理”情報処理学会第42回(平 成3年前期)全国大会講演論文集 N o.4,(平成3.2月.15)p.4− 205〜4−206 藤田昇 他;“映像信号のディジタル スクランブルの一方式”電子情報通信学 会技術研究報告(ISEC90−33)Vo l.90,No.364,(1990.12月.18) p.1−7 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04K 1/00 G09C 1/00 H04N 1/44

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原稿をデジタル画像信号として読み取っ
    て入力するデータ読取手段と、前記データ読取手段から
    の空間領域で記述される画像信号を周波数領域で記述す
    る変換係数を導出する変換係数導出手段と、前記変換係
    数導出手段からの変換係数の順番を入れ換える変換係数
    入換手段と、前記変換係数入換手段の入換順番を指定す
    る指定手段と、周波数領域の変換係数から空間領域での
    画像を再生する再生手段と、を備え、前記変換係数導出
    手段が、直交変換符号化によって得られた変換係数に対
    し直流成分を示す係数値を数個に分割し、分割した値を
    直流成分係数と高周波成分係数の数個に配分し、高周波
    成分に配分された係数値を直流成分係数に統合すること
    を特徴とする画像暗号化再生装置
  2. 【請求項2】 前記指定手段は、テンキーから任意の暗
    証番号を入力することにより前記変換係数入換手段の入
    換順番を指定することを特徴とする請求項1に記載の画
    像暗号化再生装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
内藤昇;"直交変換による画像のスクランブル処理"情報処理学会第42回(平成3年前期)全国大会講演論文集 No.4,(平成3.2月.15)p.4−205〜4−206
藤田昇 他;"映像信号のディジタルスクランブルの一方式"電子情報通信学会技術研究報告(ISEC90−33)Vol.90,No.364,(1990.12月.18)p.1−7

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