JP4820446B2 - 画像暗号化装置、画像復号装置、方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、印刷された画像や、デジタル画像において、個人情報などの重要な情報を視覚的に暗号化し、該重要情報の第三者への漏洩を防止する画像の暗号化及び復号の技術に関する。

社会の情報化が進展するにつれ、秘密情報の漏洩が深刻な問題となっており、情報漏洩を防止する技術の重要性が増してきている。この情報漏洩防止技術に関しては、例えばデジタルデータにおいて、第三者が入手しても、その内容が分からないように、データを暗号化する技術が開発されている。この暗号化技術は、デジタルデータの情報漏洩を防ぐ有効な手段として既に利用されている。

一方、紙媒体等に印刷された印刷物の情報漏洩を防止する技術は、まだ十分に確立されておらず、実用化された例もない。現代社会においては、情報漏洩の約半数が印刷物によるものだという統計もあり、印刷物についても、デジタルデータと同様に、情報漏洩を防ぐ技術の開発が急務となっている。情報漏洩対策が望まれる印刷物の具体例としては、商品購入時の請求書、クレジットカード等の明細書、病院のカルテ、学校の成績表、名簿などがある。

ＰＣＴ出願のＪＰ／２００７／０００２１５（以後、特許文献１と呼ぶ）によれば、デジタル画像のみならず、紙に印刷された画像を、暗号化して、情報漏洩を防ぐことが可能である。ところで、紙に印刷された病院のカルテや明細書などは、一種の視覚情報として定義できる。したがって、本願の明細書（本明細書）では、それらを総称して“画像”と呼ぶことにする。

特許文献１に開示されている画像暗号化の概要を説明する。
図１（Ａ）に示す入力画像１０について、その一部を暗号化領域１１として指定し、その暗号化領域１１の画像に対してパスワード（暗号鍵）を基に画像処理を施す。この結果、図１（B）に示す暗号化画像２０が生成される。暗号化画像２０においては、前記暗号化領域１１の画像が、元の内容が認識できない画像（変換画像）２１に変換されている。

この暗号化画像２０の復元方法を図２に示す。
図２（Ａ）に示す暗号化画像２０に対して正しいパスワード（復号鍵）を入力した場合には、図２（Ｂ）に示すように、元の画像１０が復元される。しかし、暗号化画像２０に対して誤ったパスワードを入力した場合には、図２（Ｃ）に示すように、変換画像２１が元の画像に復号されず、異なった画像３１に変換される。このように、暗号化画像２０に対して誤ったパスワードを入力した場合には、元の画像１０は復元されない。

しかしながら、特許文献１の画像暗号化技術の場合、図３に示すような欠点がある。
すなわち、図３（Ａ）に示す暗号化画像２０に対して誤ったパスワードを入力しても、図３（Ｂ）に示すように、変換画像２１が、偶然、元の画像に似通った画像４１に変換され、隠された内容が推測されてしまう可能性がある。

これは、セキュリティの観点からは望ましくない。したがって、誤ったパスワードが入力された場合には、変換画像が復号されないような仕組みが必要である。
ところで、本発明に関連する従来技術として、例えば、日本国特許庁の特開２００６−３３２８２６号特許公開公報（以下、特許文献２と呼ぶ）に開示されている手法がある。特許文献２の手法では、ＦＡＸで資料の送受信を行なう際に、送信者は資料中の秘密にしたい領域を選択すると共に暗号化パスワードを指定する。これにより、設定した暗号化パスワードをカバーシートに重畳して印刷し、それらの資料をＦＡＸ等の通信手段を利用して受信者側に送信する。受信側では、受信した資料中のカバーシートからパスワードを抽出し、それが受信者が入力したパスワードと一致する場合、受信者が読み取り可能な状態で文書の本文を印刷する仕組みとなっている。また、特許文献２においては、カバーシートへのパスワード情報の埋め込みは、電子透かし、バーコードのいずれかによってなされるとしている。

しかしながら、上述のような従来の技術においては、解決すべき以下の課題がある。
特許文献２の手法では、電子透かしまたはバーコードによって文書画像内にパスワード情報を埋め込むようにしている。しかし、電子透かしは、画像内容の価値を失わないよう微妙に画素値を変化させることで情報を埋め込む方式であるため、印刷やコピー、スキャン時の歪みに弱く、認証時にうまく働かない可能性が高い。また、バーコードは歪みに強い埋め込み手法ではあるが、暗号化領域以外に適当な余白領域がない場合には適用できず、暗号化したい領域が複数存在する場合には、その数だけバーコードを追加印刷する必要がある。このため、図４に示すような問題がある。

図４（Ａ）に示すように、元画像５０に３つの暗号化領域５１、５２、５３が存在した場合、各暗号化領域５１〜５３には、それぞれ、個別のパスワードが割り当てられる。図４（Ｂ）に示すように、上記暗号化領域５１〜５３の画像は、それぞれに割り当てられたパスワードを基に画像６１〜６３に変換され、暗号化画像６０が生成される。このとき、暗号化画像６０の上部に、上記３つのパスワードに関する情報（パスワード情報）のそれぞれを示す３つのバーコード６６〜６８が埋め込まれる。

この特許文献２の手法の場合、暗号化領域とバーコードをリンクさせる必要があり、その工夫が必要となる。このため、バーコード追加によるトナーコスト増加、および暗号化領域とバーコードを対応付けるための処理量増加等、実用性の点で課題がある。
ＰＣＴ／ＪＰ２００７／０００２１５ 日本国特許庁の特開２００６−３３２８２６号特許公開公報 日本国特許庁の特願２００６−２６６０１５号

本発明の目的は、暗号化領域の画像を暗号化するために用いた暗号鍵に関する情報を暗号化領域内に埋め込むことが可能で、かつ、印刷やコピー、画像スキャン時の歪み耐性に強い暗号化画像を生成可能な画像暗号化技術を提供することである。また、印刷やコピー、画像スキャン等の処理を経由した該暗号化画像から認証関連情報を抽出し、その認証関連情報を基にして、正当な権利を有する者だけが元の画像を復元できる画像復号技術を提供することである。

本発明の画像暗号化装置の第1態様は、入力データを取得し、必要に応じて形式変換して入力する入力手段と、該入力手段により生成された入力画像について、画像を暗号化する領域を指定する暗号化領域指定手段と、該暗号化領域指定手段によって指定された暗号化領域の画像を暗号鍵に基づいて第１の中間画像に変換する画像変換手段と、前記暗号鍵を基に、前記暗号鍵に関連する情報である暗号鍵関連情報を生成する鍵関連情報生成手段と、該鍵関連情報生成手段によって生成された暗号鍵関連情報を前記第１の中間画像内に埋め込み、第２の中間画像を生成する情報埋め込み手段と、前記暗号化領域の位置を特定可能にするために、該情報埋め込み手段によって生成された前記第２の中間画像の画素値を変換する画素値変換手段と、前記画素値変換手段において生成された画像を必要に応じて形式変換して出力する出力手段とを備える。

本発明の画像暗号化装置の第１態様によれば、暗号化領域の画像を暗号化するために用いた暗号鍵に関する情報（暗号鍵関連情報）を暗号化領域内に埋め込むので、該暗号鍵関連情報を埋め込むための余分なスペースが不要となる。また、印刷やコピー、画像スキャン時の歪み耐性に強い暗号化画像を生成可能である。

本発明の画像暗号化装置の第２態様は、入力データを取得し、必要に応じて形式変換して入力する入力手段と、該入力手段より取得した入力画像において、画像を暗号化する領域を指定する暗号化領域指定手段と、暗号鍵を基に、該暗号鍵に関連する情報である暗号鍵関連情報を生成する鍵関連情報生成手段と、該鍵関連情報生成手段により生成された暗号鍵関連情報を、前記暗号化領域指定手段において指定された暗号化領域の画像内に埋め込んで、第1の中間画像を生成する情報埋め込み手段と、前記第1の中間画像を前記暗号鍵に基づいて変換し、第２の中間画像を生成する画像変換手段と、前記暗号化領域の位置が特定可能となるように、該画像変換手段によって生成された第２の中間画像の画素値を変換する画素値変換手段と、前記画素値変換手段において生成された画像を必要に応じて形式変換して出力する出力手段とを備える。

本発明の画像暗号化装置の第２実施形態においても、上述した本発明の画像暗号化装置の第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
上記本発明の画像暗号化装置の第１または第２の態様において、前記画像変換手段は、例えば、前記暗号化領域を複数の部分領域に分割し、該複数の部分領域を、前記暗号鍵に基づいて並べ替える。

上記本発明の画像暗号化装置の第１または第２の態様において、前記鍵関連情報生成手段は、例えば、前記暗号鍵をハッシュ変換することにより、前記暗号鍵関連情報を生成する。

上記本発明の画像暗号化装置の第1または第２の態様において、前記情報埋め込み手段は、例えば、前記暗号鍵関連情報に基いて前記暗号化領域内の画像の画素値を変換することによって、前記暗号化領域の画像内に前記暗号鍵関連情報を埋め込む。前記画素値の変換は、例えば、画素値の反転である。

上記本発明の画像暗号化装置の第1または第２の態様において、前記情報埋め込み手段は、例えば、前記暗号化領域の画像の画素値を、埋め込む情報に対応するパターンに対応させて変換する。

上記本発明の画像暗号化装置の第1または第２の態様において、前記情報埋め込み手段は、例えば、前記暗号鍵関連情報を電子透かしによって埋め込む。
前記暗号鍵関連情報は、例えば、バイナリデータである。
上記本発明の画像暗号化装置の第１または第２の態様において、前記画素値変換手段は、例えば、前記暗号化領域内の画像の画素値を横方向及び縦方向に一定の周期で変換する。この場合、前記画素値変換手段は、例えば、前記暗号化領域を格子状の複数の微小領域に分割し、該微小領域単位で画素値を変換する。

本発明の画像復号装置は、暗号化画像を元画像に復号する画像復号装置を前提とする。
本発明の画像復号装置の第１態様は、入力データを取得し、必要に応じて形式変換をおこない、暗号化画像として入力する入力手段と、前記暗号化画像から暗号化領域の位置を検出する暗号化位置検出手段と、該暗号化位置検出手段によって検出された前記暗号化領域内の画素値を変換し、第1の中間画像に変換する画素値変換手段と、該画素値変換手段により生成された前記第1の中間画像から、その画像に埋め込まれている、暗号鍵に関連する情報である暗号鍵関連情報を検出する埋め込み情報検出手段と、復号鍵を基に、該復号鍵に関連する情報である復号鍵関連情報を生成する鍵関連情報生成手段と、前記埋め込み情報検出手段により検出された暗号鍵関連情報と、前記鍵関連情報生成手段において生成された復号鍵関連情報とを照合して、前記復号鍵が正しいものであるか調べる認証手段と、該認証手段により前記復号鍵が正しいと認証された場合、前記第1の中間画像から前記暗号鍵関連情報除去して、前記第1の中間画像を第２の中間画像に変換する埋め込み情報除去手段と、前記復号鍵を基に、該埋め込み情報除去手段によって生成された前記第２の中間画像から復号画像を生成する画像変換手段と、前記復号画像に対して、必要に応じて形式変換をおこなって出力する出力手段と、を備える。

本発明の画像復号装置の第１実施形態によれば、暗号化画像を復元する際に、該暗号化画像からその暗号化領域内に含まれている暗号鍵関連情報を抽出し、その暗号鍵関連情報と復号鍵関連情報（暗号鍵関連情報生成と同様な手法で復号鍵から生成される情報）を照合して、復号鍵の認証、つまり、暗号化画像を復号しようとするユーザの認証を行い、該暗号化画像を復号する正当な権利を持つ利用者（正しい復号鍵の所有者）だけに、前記暗号化画像の復号を許可するので、特定の利用者のみに暗号化画像の復元を許可することができる。また、前記暗号化画像は、前記認証された復号鍵のみを用いて復元できるので、前記暗号化画像を高いセキュリティで受け渡しすることができる。

本発明の画像復号装置の第１実施形態における画像復号装置は、本発明の画像暗号化装置の第１実施形態によって生成された暗号化画像を復元することができる。
本発明の画像復号装置の第２態様は、入力データを取得し、必要に応じて形式変換をおこない、暗号化画像として入力する入力手段と、前記暗号化画像から、暗号化領域の位置を検出する暗号化位置検出手段と、該暗号化位置検出手段によって検出された前記暗号化領域内の画素値を変換し、第1の中間画像に変換する画素値変換手段と、前記第1の中間画像を暗号鍵に基づいて変換し、第２の中間画像を生成する画像変換手段と、該画像変換手段により生成された第２の中間画像から、それに埋め込まれている、暗号化時に前記暗号化領域の画像に対して埋め込まれた前記暗号鍵関連情報を検出する埋め込み情報検出手段と、復号鍵を基に、該復号鍵に関連する情報である復号鍵関連情報を生成する鍵関連情報生成手段と、前記埋め込み情報検出手段により検出された暗号鍵関連情報と、前記鍵関連情報生成手段において生成された復号鍵関連情報とを照合して、前記復号鍵の認証を行なう認証手段と、該認証手段により前記復号鍵が正しいと認証された場合、前記第２の中間画像から前記暗号鍵関連情報除去して、前記第1の中間画像から復号画像を生成する埋め込み情報除去手段と、前記復号画像に対して、必要に応じて形式変換をおこなって出力する出力手段と、を備える。

本発明の画像復号装置の第２実施形態によれば、上述した本発明の画像復号装置の第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。
本発明の画像復号装置の第２態様において、前記暗号化画像は、例えば、前記本発明の画像暗号化装置の第２態様の画像暗号化装置によって生成されたものである。

したがって、本発明の画像復号装置の第２の実施形態により、本発明の画像暗号化装置の第２実施形態によって生成された暗号化画像を復元することができる。
本発明の画像復号装置の第１乃至第２の画像復号装置において、例えば、前記鍵関連情報生成手段は、前記暗号鍵から前記暗号鍵関連情報を生成する手法と同様な手法を用いて、前記復号鍵から前記復号鍵関連情報を生成する。前記手法は、例えば、ハッシュ変換である。

本発明の画像復号装置の第１乃至第２の画像復号装置において、前記暗号鍵関連情報は、例えば、前記暗号化領域を分割することにより得られる複数の微小領域に分散して埋め込まれている。前記暗号鍵関連情報は、例えば、前記微小領域の画像の画素値の変化の有無として埋めこまれている。前記暗号鍵関連情報は、例えば、前記微小領域の画像の画素値の反転の有無として埋めこまれていることを特徴とする。

本発明の画像復号装置の第１乃至第２の画像復号装置において、前記暗号鍵関連情報は、例えば、前記微小領域の画像の一部の画素値のパターン変化として埋め込まれている。前記微小領域の画像の一部の画素値のパターン変化は、例えば、前記暗号鍵関連情報の部分情報の各パターンに対応している。

本発明の画像復号装置の第１乃至第２の画像復号装置において、前記暗号鍵関連情報は、例えば、前記暗号化領域の画像内に電子透かしとして埋めこまれている。

（Ａ）、（Ｂ）は、従来の画像暗号化の一例を示す図である。 上記従来の画像暗号化の復号方法を示す図である。 上記従来の画像暗号化の課題を示す図である。 別の従来の画像暗号化手法の問題点を本発明を示す図である。 本発明の画像暗号化装置の第１の態様の基本構成を示す図である。 暗号化領域指定手段による暗号化領域の指定方法を示す図である。 暗号化領域指定手段によって指定された暗号化領域画像を示す図である。 画像変換手段が暗号化領域画像から中間画像１を生成する方法を示す図である。 画像変換手段により生成された中間画像１を示す図である。 鍵関連情報生成手段が暗号鍵関連情報を生成する手法の例を示す。 暗号鍵関連情報の第１の埋め込み手法を示す図である。 暗号鍵関連情報の第２の埋め込み手法を示す図である。 埋め込み領域内の画素値を変更する部分のパターンの例を示す図である。 図１３に示す４種類のパターンを、暗号鍵関連情報のビット列に対応付けて中間画像１の微小領域に埋め込む方法を示す図である。 は、中間画像１の微小領域に暗号鍵関連情報の２ビットを埋め込む具体的方法を示す図である。 中間画像１の微小領域に埋め込むその他のパターン例を示す図である。 特許文献３の埋め込み方式で使用する４種類の画像パターンを示す図である。 は、特許文献３の埋め込み方式における埋め込み領域の探索方法を示す図である。 は、図１８に示す中間画像１に上記方式を適用して、図１７に示す４種類の画像パターンを埋め込んだ結果を示す図である。 は、鍵関連情報生成手段が、図９に示す中間画像１に、第１の埋め込み手法（画素値反転による情報埋め込み手法）を用いて、暗号鍵関連情報を埋め込むことにより生成した中間画像２を示す図である。 画素値変換手段が、中間画像２に対して画素値変換処理を施す方法を示す図である。 本発明の画像暗号化装置の第１実施形態により生成される暗号化画像を示す図である。その他の反転パターンを、図１６に示す。 本発明の画像暗号化装置の第１実施形態の全体処理を示すフローチャートである。 暗号化領域の指定方法を示す図である。 暗号鍵と、暗号鍵より生成されるバイナリデータの例を示す図である。 画像変換手段による画像変換処理を説明する図（その１）である。

該画像変換処理を、図２６及び図２７を参照して説明する。
画像変換手段による画像変換処理を説明する図（その２）である。 前記画像変換処理の詳細を示すフローチャートである。 暗号鍵の１０進数値をハッシュ関数を用いて暗号鍵関連情報に変換する方法を示す図である。 情報埋め込み処理の詳細を示すフローチャートである。 １つの微小領域に、埋め込み情報を１ビット単位で埋め込む例を示す図である。 暗号化領域の各微小領域への暗号鍵関連情報の埋め込み方法を示す図である。 情報埋め込み手段による暗号化領域の微小領域の取得順序を示す図である。 暗号鍵関連情報を、図２７の中間画像１に埋め込んだ結果得られる中間画像２を示す図である。 画素値変換処理の詳細を示すフローチャートである。 図３５のフローチャートで使用する変数の定義を示す図である。 は、画素値変換手段が中間画像２の画素値を変換することにより生成した暗号化画像を示す図である。 は、カラー画像に対する反転方法の例を示す図である。 カラー画像を反転した例を示す図である。 入力画像の複数の領域を暗号化するも例を示す図である。 本発明の画像暗号化装置の第２の実施形態の構成を示す図である。 入力手段により生成された入力画像を示す図である。 暗号鍵をハッシュ変換して暗号鍵関連情報を生成する方法を示す図である。 暗号鍵関連情報を第１の埋め込み手法により暗号化領域の微小領域に埋め込む方法を示す図である。 情報埋め込み手段により生成された中間画像１を示す図である。 画像変換手段が、暗号鍵を基に中間画像２を生成する方法を示す図である。 画像変換手段により生成された中間画像２を示す図である。 画素値変換手段による、中間画像２を画素値変換画像に変換する方法を示す図である。 本発明の画像暗号化装置の第２実施形態最終的により生成される暗号化画像を示す図である。 本発明の画像暗号化装置の第２実施形態の全体処理を示すフローチャートである。 暗号化する入力画像の例を示す図である。 上記入力画像を複数の微小領域に分割した結果を示す図である。 情報埋め込み手段による暗号化領域への画像暗号鍵関連情報の埋め込み方法を示す図である。 暗号化領域の微小領域に、ハッシュ値のビットを埋め込む例を示す図である。 情報埋め込み手段が、暗号化領域の微小領域にハッシュ値を埋め込むことにより生成される中間画像１を示す図である。 本発明の画像復号装置の第１の実施形態の構成を示す図である。 図５６の画像復号装置に入力する暗号化画像を示す図である。 前記画像復号装置の暗号化位置検出手段が暗号化領域の境界線を検出する方法を示す図である。 画像復号装置の画素値変換手段が、暗号化画像に施された画素値変換（市松模様化）を解除する方法を示す図である。 画像復号装置の画素値変換手段により復元された中間画像２´を示す図である。 第１の埋め込み手法で埋め込まれた暗号鍵関連情報の検出方法を示す図である。 第２の埋め込み手法で埋め込まれた暗号鍵関連情報の検出方法を示す図である。 第３の埋め込み手法で埋め込まれた暗号鍵関連情報の検出方法を示す図である。 画像復号装置の画像変換手段が中間画像１´から元画像を復元する方法を示す図である。 画像変換手段により復元された元画像（原画像）を示す図である。 本発明の画像復号装置の第１実施形態の全体処理を示すフローチャートである。 暗号化位置検出処理の概要を示す図である。 暗号化領域の大まかな位置検出の方法を示す図である。 周波数解析により得られる境界線が暗号化領域のどこに位置するかを知ることはできない理由を示す図である。 境界線の絶対的な位置を求める方法を示す図である。 図７０に示す方法を用いて、画像暗号化装置においてスクランブルなどが行なわれた際の、暗号化領域の画像の境界線を求めた状態を示す図である。 画素値変換手段が行なう画素値変換処理を示す図である。 埋め込み情報検出手段が行なう鍵関連情報検出処理の詳細を示すフローチャートである。 図７３のフローチャートのステップＳ１２１における、暗号化領域の画像（中間画像２´）の微小領域の取得順序を示す図である。 微小領域から埋め込み情報を検出する具体的な検出方法の例を示す図である。 埋め込み情報検出処理により、中間画像２´から暗号鍵関連情報を検出する方法を示す図である。 埋め込み情報検出処理が終了した時点での復号ユーザ認証の位置付けを示す図である。 鍵関連情報生成処理の例を示す図である。 認証手段が実行する認証処理の詳細を示すフローチャートである。 埋め込み情報除去処理の詳細を示すフローチャートである。 上記埋め込み情報除去処理を具体的に説明する図である。 埋め込み情報の除去方法を示す図である。 中間画像２´から７ビットの暗号鍵関連情報を除去した結果得られる中間画像１´の例を示す図である。 本発明の画像暗号化装置の第１実施形態による元画像を中間画像１に変換（暗号化）する画像変換の処理手順と、本発明の画像復号装置の第１実施形態による中間画像１´を元画像に復元する画像変換の処理手順を示す。 上記画像暗号化装置の画像暗号化時と上記画像復号装置の画像復元時の画像変換処理における、行及び列の各交換処理における方向を示す図である。 中間画像１´に施されたスクランブルを解除して、元画像１５００を復元する方法を示す図である。 図６６のフローチャートのステップＳ１１１の処理内容を示す図である。 本発明の画像復号装置の第２態様の構成を示す図である。 本発明の画像復号装置の第２実施形態によって生成された暗号化画像を示す図である。 暗号化位置検出手段による、暗号化領域内の境界線の位置の検出方法を示す図である。 画素値変換手段が暗号化画像を画素値変換画像へ変換する方法を示す図である。 画像変換手段により生成された中間画像２´を示す図である。 画像変換手段が、中間画像２´から中間画像１´を生成する方法を示す図である。 埋め込み情報検出手段による暗号鍵関連情報の検出方法のイメージ図である。 埋め込み情報除去手段が中間画像１´から暗号鍵関連情報を除去する方法を示す図である。 埋め込み情報除去手段により復元された元画像を示す図である。 本発明の画像復号装置の第２実施形態の全体処理を示すフローチャートである。 暗号化領域の境界線（列方向の境界線と横方向の境界線）を決定した状態を示す図である。 画素値変換処理の例を示す図である。 暗号化時の画像変換の手順と復号時の画像変換の手順を示す図である。 図１００の画像変換における行および列の各交換の手順を示す図である。 図９７のフローチャートのステップＳ２０６の画像変換処理によって、中間画像１´のスクランブルを解除して、中間画像２´を生成する方法を示す図である。 中間画像１´から暗号化時に埋め込まれた暗号鍵関連情報を検出する具体的方法（その１）を示す図である。 中間画像１´から暗号化時に埋め込まれた暗号鍵関連情報を検出する具体的方法（その２）を示す図である。 中間画像１´から暗号化時に埋め込まれた暗号鍵関連情報を検出する具体的方法（その３）を示す図である。 埋め込み情報除去処理の例を示す図である。 中間画像１´の微小領域から、そこに埋め込まれた情報を除去する方法を示す図である。 中間画像１´から暗号鍵関連情報を除去して、元画像を復元する方法を示す図である。 コンピュータを本発明の画像暗号化装置の第1または第２実施形態として機能させるプログラムの実行環境であるコンピュータのハードウェア構成を示す図である。 図１０９のコンピュータが本発明の画像暗号化装置の第1実施形態として機能する場合の構成を示すブロック図である。 図１０９のコンピュータが本発明の画像暗号化装置の第２実施形態として機能する場合の構成を示すブロック図である。 コンピュータを本発明の画像復号装置の第1または第２実施形態として機能させるプログラムの実行環境であるコンピュータのシステム構成を示す図である。 図１１２に示すコンピュータが本発明の画像暗号化装置の第１実施形態として機能する場合の構成を示すブロック図である。 前述した図１１２のコンピュータが本発明の画像復号装置の第２実施形として機能する場合の構成を示すブロック図である。 複合機に本発明の画像暗号化/復号化処理を適用したシステムの構成図である。 図１０５のＣＰＵボードの構成図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
本発明は、画像の暗号化を行う暗号化装置と暗号化された画像を復号する復号化装置に関するものであるが、これら暗号化装置および復号化装置は、パーソナルコンピュータ以外でも、コピー機（複合機も含む）やＦＡＸ、プリンタ、スキャナ、オーバーヘッドリーダ、携帯電話、携帯端末、ディジタルカメラ、ＴＶなどに本発明の機能が組み込まれてもよい。

［画像暗号化装置］
本発明の画像暗号化装置について説明する。
｛本発明の画素暗号化装置の第１の実施形態｝
［構成］
図５は、本発明の画像暗号化装置の第１の実施形態の基本を示す図である。

本発明の画像暗号化装置の第１の実施形態である画像暗号化装置１００（第１の画像暗号化装置）は、入力手段１０１、暗号化領域指定手段１０２、画像変換手段１０３、鍵関連情報生成手段１０４、情報埋め込み手段１０５、画素値変換手段１０６を備える。

入力手段１０１は、暗号化の対象となるデータを取得し、それを暗号化処理可能な形式の画像（以下、入力画像と呼ぶ）に変換する。該画像は、例えば、ビットマップ形式の画像である。
入力手段１０１は、入力データを必要に応じて形式変換し、入力画像として以降の処理に渡す。入力データは、例えば画像データでもよいし、Microsoft社のOffice文書やAdobe社のPDFなどの電子文書データ、あるいはHTMLやXMLなどの非画像データでもよい。また、暗号化対象が紙などの物理媒体に印刷あるいは描画された画像などの場合でも、スキャナやデジタルカメラなどの光学機器で読み込むことで入力することができる。

つまり、視覚的に認識可能なあらゆるものを、各種装置によりデジタルデータ化することで、形式を問わず入力することが可能である。入力手段１０１は、これらのデータの一部または全部を、非圧縮ビットマップ形式などのような、暗号化処理に適した形式の画像（入力画像）に変換する。

暗号化領域指定手段１０２は、入力手段１０１により生成された入力画像について、暗号化したい領域を指定する。この暗号化領域の指定は、例えば、ＧＵＩを介して行なわれる。また、前記画像が固定フォーマットのデータであるならば、暗号化領域は、予め、座標情報などによって指定するようにしてもよい。指定される暗号化領域は、１つに限定されるものではなく、複数であってもよい。ここで、暗号化領域内の画像を「暗号化領域画像」と呼ぶことにする。暗号化領域指定手段１０２は、暗号化領域の外枠（境界線）および暗号化領域内の微小領域の境界線に関する情報（以後、境界線情報と呼ぶ）を生成する。この境界線情報は、画像変換手段１０３、情報埋め込み手段１０５及び画素値変換手段１０６によって参照される。

画像変換手段１０３は、暗号化領域指定手段１０２によって指定された領域の画像（暗号化領域画像）に対して暗号鍵に基づいた画像処理を施し、暗号化領域の画像を元の内容が認識できない画像（以後、中間画像１と呼ぶ）に変換する。

暗号鍵は、例えば、ＧＵＩ(Graphical User Interface)を介して入力されるパスワード、ＩＤカードに格納された鍵、または、指紋や静脈、虹彩などの生体認証装置が認証する際に使用する生体情報などである。

鍵関連情報生成手段１０４は、暗号鍵に対し変換処理を施し、暗号鍵関連情報を生成する。
情報埋め込み手段１０５は鍵関連情報生成手段１０４によって生成された暗号鍵関連情報を、画像変換手段１０３によって生成された暗号化領域画像に埋め込み、中間画像２を生成する。

画素値変換手段１０６は、復号時に画像中の暗号化領域の位置が特定できるように、中間画像２の画素値を変換し、暗号化画像を生成・出力する。ただし、画像復号装置に入力する暗号化画像が極めて歪みや劣化が小さい運用体系、つまり画像暗号化装置において生成された暗号化画像をデジタルのまま画像復号装置にかける場合、あるいは暗号化画像を高性能プリンタにより印刷し、高性能スキャナにより読み取る場合などは、画素値変換をおこなわずとも、復号時に暗号化領域の位置を特定できる場合がある。このような場合は、画素値変換を省略することができる。

出力手段１０７は、暗号化画像を必要に応じて形式変換し、出力データを出力する。
上記構成の画像暗号化装置１００の動作を説明する。
入力手段１０１は、入力データを取得し、その入力データの形式を変換する。本画像暗号化装置１００は、白黒画像、カラー画像、文書データ等、人間が視覚的に認識可能なあらゆるデータを、形式を問わず入力することが可能である。入力手段１０１は、これらの入力データを、例えば非圧縮ビットマップ形式のような、暗号化処理に適した形式に変換し、該変換により得られた入力画像を暗号化領域指定手段１０２に渡す。

暗号化領域指定手段１０２は、本装置１００のユーザが、ＧＵＩ(Graphical User Interface)等を介して指定した入力画像内の領域を、暗号化領域に指定する。暗号化領域の指定においては、入力画像の一部を指定することも可能であるし、画像全体を秘匿したい場合には全体を指定することも可能である。本装置１００のユーザは、入力画像内に、限定者のみに閲覧を許可したい部分が存在する場合、その部分を、暗号化領域として指定する。

図６は、暗号化領域指定手段１０２による暗号化領域の指定方法を示す図である。
図６において、入力画像１１０内の「暗号化画像」という文字列について、「暗号」という部分を秘匿したい場合には、暗号化領域指定手段１０２を用いて、「暗号」という表示を囲む領域（図中の矩形枠で囲まれた領域）を暗号化領域１１１に指定する。これにより、入力画像１１０において、図７に示す暗号化領域画像１２０が指定される。

画像変換手段１０３は、暗号化領域指定手段１０２において指定された暗号化領域画像に対して、入力された暗号鍵に基づいた画像変換を行ない、該暗号化領域画像の内容が認識できないようにする。この画像変換は、例えば特許文献１に開示されている手法を適用する。

図８に、その手法を示す。
ここでは、図８（Ａ）に示すように、暗号鍵１３０として“１００１１０１００１０”のバイナリビット列を用いる。このバイナリビット列において、“１”は「隣接する列または行を交換する操作」を意味し、“０”は「何も操作しない」ことを意味する。また、暗号化領域画像の例として、図８（Ｂ）に示す暗号化領域画像１２０を取り上げる。

まず、図８（Ｂ）に示すように、暗号化領域画像１２０を縦方向に８つに等分割し、暗号化領域画像１２０を８列のセグメント１２１Ｃに分割する。そして、暗号鍵１３０の上位７ビット（“１００１１０１”）を上記８列のセグメント１２１Ｃの境界に左から順に対応させ、それら各境界で互いに隣りあう２つのセグメント１２１Ｃに対して上記ビット値に対応した操作を、左から順に施す。この結果、暗号化領域画像１２０は、図８（Ｃ）に示す画像１４０に変換される。

続いて、上記画像１４０を横方向に４つに等分割し、画像１４０を４行のセグメント１４１Ｒに分割する。そして、暗号鍵１３０の上位３ビット（“１００”）をこれら４行のセグメント１４１Ｒの３つの境界に上から順に対応させ、それら各境界の隣り合う２つのセグメント１４１Ｒに対して、縦分割で行なったのと同様の交換処理を行単位で上から順に行なう。この結果、図８（Ｄ）に示すように、暗号化領域画像１２０を縦方向と横方向に格子状に分割した領域がスクランブル処理された画像１５０が得られる。

この画像変換処理により、暗号化領域画像１２０から、図９に示す、画像の内容が認識不可能となった中間画像１５０（中間画像１）が生成される。
画像変換手段１０３が実施する画像変換の手法としては、上記スクランブルの他にも、上下左右の反転、回転など、様々な処理が適用可能であり、暗号鍵に基づいて、人間の目には元画像の内容を認識できないようにする手法であれば手段を問わない。

鍵関連情報生成手段１０４は、画像変換手段１０３が画像変換に用いた暗号鍵に対して一定の変換を施し、暗号鍵関連情報を生成する。この変換手法としては、暗号化、関数変換、ハッシュ変換等の手法が適用可能である。

図１０に、鍵関連情報生成手段１０４が暗号鍵関連情報を生成する手法の例を示す。図１０には、暗号化とハッシュ変換の例が示されている。
上記暗号鍵１３０（＝“１００１１０１００１０”のビット列）を暗号化することによって、“１１００１１１１０１０”のビット列からなる暗号鍵関連情報１６１が生成される。また、暗号鍵１３０をハッシュ変換することにより、“１０１１０１０”のビット列からなる暗号鍵関連情報１６２が生成される。

情報埋め込み手段１０５は、画像変換手段１０３により生成された中間画像１に、鍵関連情報生成手段１０４により生成された暗号鍵関連情報を埋め込む。この暗号鍵関連情報は、本画像暗号化装置１００により生成される暗号化画像の復号時に、認証のために使用される。情報埋め込み手段１０５は、中間画像１を複数の微小領域に等分割し、それらの各微小領域に、ビット列の各ビットを埋め込む。
以下、情報埋め込み手段１０５による暗号鍵関連情報の具体的な埋め込み手法を４つ取り上げ、それぞれの手法について説明する。
＜暗号鍵関連情報の第１の埋め込み手法＞
暗号鍵関連情報の第１の埋め込み手法は、中間画像１の微小領域（埋め込み領域とも呼ぶ）内の画素値を変換することによって、暗号化領域内に情報を埋め込む。例えば、埋め込み領域の内側の矩形領域の画素値が１０％減算されている場合は「１」のビット情報を、減算されていない場合は「０」のビット情報を表現するという手法で情報を埋め込む。

図１１に、この手法を具体的に示す。尚、図１１では、黒の画素値は“０”、白の画素値は“２５５”に設定している。
図１１（Ａ）に示す埋め込み領域１７０に「１」を埋め込む場合は、図１１（Ｂ）に示すように、埋め込み領域１７０の内側の矩形領域１７１（破線の矩形枠で囲まれた領域）の画素値を一律に１０％減算する。一方、前記埋め込み領域１７０に「０」を埋め込む場合は、図１１（Ｃ）に示すように、矩形領域１７１の画素値は変更しない。したがって、埋め込み領域１７０の画像は元のままである。
この例では、画素値に対して１０％を減算することで「１」の情報を埋め込んでいるが、加減乗除、非線形変換など、画素値に変換をかける他の方法を採用してもかまわない。また、埋め込み領域において画素値を変換する部分は、一部に限定されるものではなく、領域全体であっても構わない。
＜暗号鍵関連情報の第２の埋め込み手法＞
暗号鍵関連情報の第２の埋め込み手法は、埋め込み領域内の画素値を反転することによって、暗号化領域内に情報を埋め込む。

図１２は、埋め込み領域が白黒画像である場合に本手法を適用した例を示す図である。この場合、図１２（Ａ）に示す埋め込み領域１７０に「１」を埋め込む場合には、図１２（Ｂ）に示すようにその領域内の画素値を反転させ、「０」を埋め込む場合には、図１２（Ｃ）に示すようにその領域内の画素値は変更しないようにする処理を行なう。
ところで、反転処理は、白黒画像のみならず、カラー画像においても適用可能である。対象画像がＲＧＢ形式の画像である場合、例えばＲ、Ｇ、Ｂの３色の各画素値をそれぞれを個別に反転することで可能となる。なお、画素値の反転部分は埋め込み領域全体に限定されるものではなく、一部を反転させて埋め込むようにしてもよい。
＜暗号鍵関連情報の第３の埋め込み手法＞
第３の暗号鍵関連情報の埋め込み手法は、埋め込み領域内の画素値を変更する部分を定義する反転パターンに応じて、暗号化領域内に暗号鍵関連情報を埋め込む。

図１３に上記反転パターンの例を示す。図１３（Ａ）に示す黒色領域が右上に存在する反転パターン１９１は、“００”のビット列（２ビットの情報）に対応する反転パターン（パターン００）である。図１３（Ｂ）に示す黒色領域が右下に存在する反転パターン１９２は“０１”のビット列（２ビットの情報）に対応するパターン（パターン０１）である。図１３（Ｃ）に示す黒色領域が左下に存在する反転パターン１９３は、“１０”のビット列（２ビットの情報）に対応するパターン（パターン１０）である。また、図１３（Ｄ）に示す黒色領域が左上に存在する反転パターン１９４は、“１１”のビット列（２ビットの情報）に対応する反転パターン（パターン１１）である。このように、４種類の反転パターンが定義されているため、これらの反転パターン１９１〜１９４を使用した場合、1つの微小領域に対して２ビットの情報を埋め込むことが可能である。

図１４は、図１３に示す４種類の反転パターンを、暗号鍵関連情報のビット列に対応付けて中間画像１の埋め込み領域に埋め込む方法を示す図である。
図１４（Ａ）に示すように、暗号鍵関連情報２００が“１０１１０１０”の７ビットのビット列であるものと仮定する。また、図１４（Ｂ）に示すように、中間画像１５０（中間画像１）を８（横方向）×４（縦方向）の計３２個の微小領域（埋め込み領域）１５１に分割する。

この場合、暗号鍵関連情報２００を、先頭から２ビットずつ順に、各埋め込み領域１５１に埋め込む。最初に埋め込む情報は、暗号鍵関連情報の最初の２ビットである“１０”であり、その埋め込み対象となる埋め込み領域１５１は最上段の左端の領域である。以後、最初の２ビットに続くビット列から２ビットを順次取り出し、それらのビットパターンに対応するパターンを、図１４（Ｂ）に示すように、最上段の左から２番目の埋め込み領域１５１以降の埋め込み領域１５１に左から右へと順に割り当てていく。

図１５に、埋め込み領域に暗号鍵関連情報の２ビットを埋め込む具体的方法を示す。
図１５（Ａ）に示す埋め込み領域１５１に、「１０」のビット列を埋め込む場合、図１５（Ｂ）に示すパターン１９３（パターン１０）を選択する。そして、埋め込み領域１５１の反転パターン１９３で定義された領域（図中の黒部分）に対応する領域を反転させる。この結果、図１５（Ａ）に示す埋め込み領域１５１の画像が、図１５（Ｃ）に示す画像２１０に変換される。

このようにして、暗号鍵関連情報２００の最初の２ビット（「１０」）の埋め込みが終了したら、次の２ビットである「１１」を、先ほど埋め込んだ埋め込み領域１５１の右隣の埋め込み領域１５１に対して同様の方法で埋め込む。

このように、第３の埋め込み手法では、暗号鍵関連情報の部分ビット列の各パターンに対応付けて複数の反転パターンを用意しておき、埋め込み領域内の埋め込む情報（部分ビット列）に対応する反転パターンで定義されている領域の画素値を反転させることで、中間画像１に暗号鍵関連情報を埋め込んでいく。この結果、最終的に、暗号鍵関連情報が埋め込まれた中間画像２が生成される。

その他の反転パターンを、図１６に示す。
図１６（Ａ）に示す４種類の反転パターン２１１〜２１４は、埋め込み領域を縦と横の２方向に２分割して、４通りの２ビットの情報（「００」、「０１」、「１０」、「１１」）を表現するパターンである。図１６（Ｂ）に示す４種類の反転パターン２２１〜２２４は、埋め込み領域のエッジ部分の画素値を変換することで４通りの２ビット列情報を表現するパターンである。上記反転パターンはいずれも４種類が一組になっているが、反転パターンの種類数は、埋め込み領域に埋め込む情報のビット数に応じて自由に作成することが可能である。

＜暗号鍵関連情報の第４の埋め込み手法＞
第４の暗号鍵関連情報の埋め込み手法は、中間画像1内に透かしを使用して情報を埋め込むことにより、暗号化領域に情報を埋め込む。

ここでの暗号鍵関連情報の埋め込み対象となる画像は、図９に示す中間画像１５０（中間画像１）であるが、このような画像に対して情報を埋め込むのに適した透かし方式の例として、日本国特許庁の特願２００６−２６６０１５号（以下、特許文献３）に開示されている方法がある。この特許文献３の埋め込み方式は、図１７（Ａ）〜（Ｄ）に示す４種類の画像パターン２３１〜２３４を、文書画像中に目立たないように埋め込むことを特徴としている。この方式では、図１８に示すように、中間画像１５０内の黒画像から平坦な領域を探索し、その平坦な領域に、図１７（Ａ）〜（Ｄ）に示す画像パターン２３１〜２３４の中のいずれかを埋め込む。尚、図１８の右側に示す丸２４０で囲まれた画像は、左側に示す丸で囲まれた領域を拡大したものであり、矢印で示した部分は、画像パターン２３１〜２３４が埋め込み可能な平坦領域である。

図１９は、図１８に示す中間画像１５０に上記方式を適用して、前記画像パターン２３１〜２３４を埋め込んだ結果を示す図である。図１９に示す画像２５０において、突起部分２５１が暗号鍵関連情報が埋め込まれた部分を示している。

情報埋め込み手段１０５は、以上述べた４種類の暗号鍵関連情報の埋め込み手法の中のいずれかを用いて、暗号化領域（中間画像１）に対して暗号鍵関連情報を埋め込み、中間画像２を生成する。

図２０は、情報埋め込み手段１０５が、図９に示す中間画像１５０に、第１の暗号鍵関連情報の埋め込み手法（画素値反転による情報埋め込み手法）を用いて、暗号鍵関連情報を埋め込むことにより生成した中間画像３００（中間画像２）を示す図である。

画素値変換手段１０６は、情報埋め込み手段１０５によって暗号鍵関連情報が埋め込まれた画像（中間画像２）に対し、横方向に関して一定の周期で前記中間画像２の画素値を変換すると共に、縦方向に関して一定の周期で前記中間画像２の画素値を変換することにより、概ね縞状の模様を成す画像を生成する。この生成には、例えば、特許文献１に開示されている画素値変換手法が用いられる。

図２１は、画素値変換手段１０６が、中間画像２に対して画素値変換処理を施す方法を示す図である。
図２１（Ａ）に示す中間画像３００（中間画像２）に対して、図２１（Ｂ）に示す市松模様画像３１０を用意する。市松模様画像（チェッカー模様画像）３１０は、マトリックス状に交互に配置された白領域３１１Ｗと黒領域３１１Ｂから構成されており、そのサイズは中間画像３００と同じである。白領域（無色部分）３１１Ｗと黒領域（有色部分）３１１Ｂの大きさは前記埋め込み領域と同じであり、それらの位置も埋め込み領域の配列位置と同じである。

画素値変換手段１０６は、中間画像３００内の画素のうち、市松模様画像３１０の有色部分に対応する領域を反転処理する変換を実行する。この結果、図２１（Ｃ）に示すように、全体として概ね格子状の縞模様を成す画素値変換画像３２０が得られる。

出力手段１０７は、画素値変換画像３２０（暗号化画像３２０）を、必要に応じて形式変換をおこなって出力する。他の画像形式に変換して出力してもよいし、特に変換の必要がなければ、暗号化画像３２０をそのままの形式で出力してもよいし、Microsoft社のOffice文書やAdobe社のPDFなどの電子文書データ、あるいはHTMLやXMLなどの非画像データに変換して出力してもよい。また、ディスプレイへの表示、紙などの物理媒体への印刷という形で出力してもよい。

暗号鍵関連情報の埋め込み領域の配置パターンと同じ配置パターンの白領域３１１Ｗと黒領域３１１Ｂから構成される市松模様画像３１０を用いて、画素値変換処理が施されている。したがって、前記暗号化画像を復号する側は、暗号化画像（画素値変換画像３２０）の縞状の模様を基に、暗号鍵関連情報が埋め込まれている各埋め込み領域の境界線の詳細な位置を検出することが可能となる。

以上のようにして、画像暗号化装置１００に入力されたデータは、画像暗号化装置１００内部において、入力手段１０１、暗号化領域指定手段１０２、画像変換手段１０３、鍵関連情報生成手段１０４、情報埋め込み手段１０５及び画素値変換手段１０６処理により、図２２に示す暗号化画像３２０（画素値変換画像３２０）に変換される。
すなわち、画像暗号化装置１００は、入力データを、入力手段１０１により図６に示す入力画像１１０に変換する。そして、この入力画像１１０に画像処理を施して、それを中間画像１、中間画像２、暗号化画像へと順次変換する。そして、最終的に、入力画像１１０の暗号化画像３２０を生成する。

［動作］
次に、上記構成の本発明の画像暗号化装置の第1の実施形態の動作を説明する。
図２３は、前記画像暗号化装置１００の全体処理を示すフローチャートである。
まず、入力手段１０１により、入力データを取得し、必要に応じて形式変換をおこなう入力処理を実行する（Ｓ１）
本装置１００への入力データは、画像データでもよいし、Microsoft社のOffice文書やAdobe PDFのような電子文書データ、あるいはHTMLやXMLのような非画像データでもよい。また、紙などの物理媒体に印刷あるいは描画された画像の場合でも、スキャナやデジタルカメラなどの光学機器で読み込むことにより、入力することが可能となる。

入力手段１０１は、これらの入力データの一部または全部を、非圧縮ビットマップ形式などのような、暗号化処理に適した形式の画像（入力画像）に変換し、暗号化領域指定手段１０２に出力する。図２４に、入力画像１１０の一例を示す。

次に、暗号化ユーザは、入力画像内の暗号化する領域を指定する暗号化領域指定処理を行なう（Ｓ２）。
暗号化画像を作成するユーザ（以下、暗号化ユーザと呼ぶ）は、上記入力画像内に暗号化する領域が存在する場合は、その暗号化領域を指定する。

続いて、暗号化ユーザは暗号鍵を入力する（Ｓ３）。
この入力により、画像暗号化装置１００は暗号化処理を開始する。
図２４に暗号化領域の指定方法を示す。この例では、暗号化領域１１１を矩形形状で指定している。暗号化領域の指定形状は矩形に限定されるものではなく、各種の形状を指定可能である。

尚、暗号化ユーザは、上記入力画像内に前記暗号化対象領域が存在しない場合は、暗号化領域を指定しない、この場合には、上記入力画像をそのまま出力して処理を終了する。
前記暗号鍵は、例えば、パスワードである。このパスワードには、数字や文字列などを使用できる。暗号化ユーザにより入力された暗号鍵はバイナリデータに変換され、入力画像の暗号化処理に使用される。

図２５に、暗号鍵と、暗号鍵より生成されるバイナリデータの例を示す。
図２５（Ａ）に示すように、暗号鍵は、例えば、数値や文字列である。暗号鍵が数値「１２３４」である場合、これを符号無し２進数へ変換すると、図２５（Ｂ）に示すバイナリデータ“１００１１０１００１０”が得られる。また、暗号鍵が文字列「ａｎｇｏ」である場合、これを、例えばアスキーコード（ASCIIコード）に変換することで、図２５（Ｂ）に示す３２ビットのバイナリデータ“０１１００００１０１１０１１１００１１００１１１０１１０１１１１”が得られる。以後の説明では、暗号鍵として数値「１２３４」が入力された場合について説明する。すなわち、暗号鍵は“１００１１０１００１０”のバイナリデータとして処理されるものとする。

次に、画像変換手段により、前記暗号化対象領域の画像を、元の内容が識別できないように変換する画像変換処理が行なわれる（Ｓ４）。
該画像変換処理を、図２６及び図２７を参照して説明する。

まず、図２６に示すように、図２４の暗号化領域１１１の画像１２０（以下、暗号化領域画像１２０と呼ぶ）を格子状に分割する。これにより、暗号化領域画像１２０は、複数の微小領域１２１に分割される。さらに、図２７（Ａ）に示すように、暗号化領域画像１２０を列方向の微小領域１２１の集合体である８個の列方向のセグメント１２１Ｃに分割する。そして、これらの各セグメント１２１Ｃを、隣接するセグメント同士単位で、図２７（Ｂ）に示す暗号鍵１３０（“１００１１０１００１０”の上位７ビット（“１００１１０１”）に基づいて、左から右へと順次スライドしながら交換し、図２７（Ｃ）に示す画像１４０を生成する。続いて、図２７（Ｃ）に示すように、この画像１４０を行方向の微小領域１２１の集合体である３個のセグメント１４１Ｒに分割する。そして、これらの各セグメント１４１Ｒを、隣接するセグメント同士単位で、暗号鍵１３０の上位３ビット（“１００”）に基づいて上から下へと順次スライドしながら交換し、図２７（Ｄ）に示す中間画像１５０（中間画像１）を生成する。このようにして、暗号化領域画像１２０を暗号鍵１３０に基いて列及び行単位で交換することにより、暗号化領域画像１２０を元の内容が認識できない中間画像１５０（中間画像１）に変換する。

図２８は、画像変換手段１０３が行なう前記画像変換処理（図２３のステップＳ４の処理）の詳細を示すフローチャートである。
始めに、列単位での画像変換を行なう。

まず、暗号化領域画像の左端の列（前記列方向のセグメント）を最初の対象列とし、暗号鍵の最初の１ビットを取得する（Ｓ４１）。その１ビットが“０”または“１”のいずれであるかを判別する（Ｓ４２）。そして、該１ビットが“０”である場合は何も行なわず、処理をステップＳ４４に移す。一方、“１”である場合は、前記最初の対象列を右隣の列と列単位で交換し（Ｓ４３）、処理をステップＳ４４に移す。

ステップＳ４４においては、対象列が右端列の１つ手前の列に移動したか判別し、まだその列に達していなければ、次に、対象列を左端から２番目の列に移して（Ｓ４５）、ステップＳ４１に戻る。

ステップＳ４１において、暗号鍵の２ビット目を取得する。そして、２ビット目が“０”である場合は何も行なわず、“１”である場合は、２番目の列とその右隣の列とを列単位で交換する（Ｓ４２〜Ｓ４３）。

上記ステップＳ４１〜Ｓ４５の処理を、ステップＳ４４において、対象列が右端列の１つ手前にあると判断するまで繰り返す。
以上の処理により、図２７（Ａ）に示す暗号化領域画像１２０が、暗号鍵１３０に基いて、図２７（Ｃ）に示す画像像１４０に変換される。

以上のようにして、暗号鍵に基く列の交換が終了したら、ステップＳ４６〜Ｓ５０の処理を、上記列交換処理により生成された画像に対して行う。
ステップＳ４６〜Ｓ５０の処理は、処理対象が「列」（列方向のセグメント）から「行」（行方向のセグメント）に変わるだけであり、対象行が、画像の最上位の行から１行単位で下方向に移動するだけである。ステップＳ４６〜Ｓ５０の処理は、ステップＳ４９において、対象行が画像の最終行の１行前に達したと判断されるまで繰り返される。

以上のようにして、暗号化領域画像の列と行が暗号鍵に基いて交換され、元の内容が識別不可能な中間画像１へと変換される。画像変換手段１０３による暗号化領域画像の画像変換処理は、暗号鍵に基づいて処理を行ない、元の画像内容が認識できないようにする手法であれば、どのような処理手法でも構わない。例えば、微小領域単位での交換、上下左右の反転、回転等の処理も適用可能である。

図２３のフローチャートの説明に戻る。
ステップＳ４に続いて、鍵関連情報生成手段１０４により、暗号化ユーザが入力した暗号鍵を暗号鍵関連情報に変換する（Ｓ５）。暗号鍵から暗号鍵関連情報を生成するのは、以下に述べるセキュリティ上の理由からである。

暗号化ユーザが入力した暗号鍵の情報は、中間画像１の暗号化領域に埋め込まれるが、暗号鍵をビット列で表現したものをそのまま埋め込むと、暗号鍵を解読される危険性が極めて高くなる。このため、本装置１００では、例えば、暗号鍵をハッシュ変換し、該変換により得られるハッシュ値を前記暗号化領域に埋め込むなどの対策を施す。
例えば、図２９に示すように、暗号鍵の１０進数値ｘを「１４３」（１０進数）で除算した剰余をハッシュ値とするハッシュ関数３３０を用いて、暗号鍵をハッシュ変換し、その変換値を暗号鍵関連情報として中間画像１の暗号化領域に埋め込む。図２９に示す例の場合、暗号鍵は「１２３４」（１０進数表現）であるため、それに上記ハッシュ変換を施すと、ハッシュ値として「９０」（１０進数）が得られる。鍵関連情報生成手段１００４は、このようなハッシュ変換などを用いて、「暗号鍵」から「暗号鍵関連情報」を生成する。

ステップＳ５に続いて、情報埋め込み手段１０５により、鍵関連情報生成手段１０４により生成された暗号鍵関連情報を、画像変換手段１０３により分割された暗号化対象領域の微小領域（埋め込み領域）に所定単位で埋め込む「情報埋め込み処理」を行う（Ｓ６）
図３０は、この情報埋め込み処理の詳細を示すフローチャートである。

まず、最初に、暗号化領域（暗号化領域画像）から暗号鍵関連情報の埋め込み対象とする微小領域を取得する（Ｓ６１）。次に、該微小領域に埋め込む「埋め込み情報」を暗号鍵関連情報から取得し、それを前記微小領域に埋め込む「情報埋め込み」処理を行なう（Ｓ６２）。

図３１〜図３３に、前記埋め込み情報を暗号化領域の微小領域へ埋め込む方法を示す。
埋め込み情報は、１つの微小領域に対して埋め込み可能なビット数だけ、暗号鍵関連情報の先頭ビットから順に取得する。図３１は、１つの微小領域に、埋め込み情報を１ビット単位で埋め込む例である。図３１（Ａ）に示すように、ハッシュ値２０３を「９０」（１０進数）からバイナリデータ“１０１１０１０”に変換する。そして、図３１（Ｂ）に示すように、このバイナリデータのビットを、先頭のビットから順に１ビット単位で、暗号化領域（暗号化領域画像１２０）の微小領域１２１に埋め込んでいく。このとき、暗号化領域の左上の微小領域１２１から順に１ビット単位で埋め込んでいく。

図３２は、暗号化領域の各微小領域１２１への暗号鍵関連情報の埋め込み方法を示す図である。
図３２（Ａ）に示す微小領域１２１に「１」の情報（１ビット情報）を埋め込む場合には、図３２（Ｂ）に示すように、微小領域１２１の画像の画素値を全て反転させる。「０」の情報（１ビット情報）を埋め込む場合には、図３２（Ｃ）に示すように、微小領域１２１の画像の画素値は変化させない。

図３３は、情報埋め込み手段１０５による暗号化領域の微小領域の取得順序を示す図である。
図３３に示すように、情報埋め込み手段１０５は、暗号化領域（暗号化領域画像１２０）の最上段（最上位行）の左端の微小領域１２１から左から右へ移動し、右端に達したら１つ下の段（行）の左端へ移動するというジグザグ走査により、微小領域１２１を１つづつ順に取得していく。

図３０のフローチャートの説明に戻る。
ステップＳ６２の処理が終了すると、暗号鍵関連情報の全ての情報が暗号化領域に埋め込まれたか判別し（Ｓ６３）、暗号鍵関連情報のバイナリデータがまだすべては埋め込まれていない場合は、ステップＳ６１に戻る。

このようにして、暗号鍵関連情報の全情報が暗号化領域に埋め込まれるまで、ステップＳ６１〜Ｓ６３の処理を繰り返し、ステップＳ６３で、暗号鍵関連情報の全ての情報が暗号化領域に埋め込まれたと判断すると、本フローチャートの処理を終了する。

図３４に、暗号鍵関連情報（この例では、ハッシュ値２０３）を、図２７の中間画像１５０（中間画像１）に埋め込んだ結果得られる中間画像３００（中間画像２）を示す。
なお、本実施例においては、暗号化領域に対して埋め込む情報は、暗号鍵関連情報であるとしているが、暗号鍵関連情報に加えてその他の情報（ユーザＩＤ等）を埋め込んでもよいし、その他の情報のみを埋め込んでもよい。

図２３のフローチャートの説明に戻る。
ステップＳ６に続いて、画素値変換手段１０６により、暗号化領域の画像（中間画像２）の画素値を変換する「画素値変換処理」を行なう（Ｓ７）。

画素値変換手段１０６は、暗号化領域内の画像の画素値に対して変換を行ない、例えば、その変換後の暗号化領域内の画像が概ね周期的な模様を成すようにする。
図３５は、前記画素値変換処理の詳細を示すフローチャートである。

本フローチャートで使用する変数の定義を図３６に示す。
本フローチャートにおいては、微小領域１２１の横サイズをｍ、縦サイズをｎとする。また、図３６に示すように、暗号化領域の画像（中間画像２）の横サイズをｗ、縦サイズをｈとする。さらに、図３６に示すように、暗号化領域の画像（中間画像３００）に対し、その最上段の左端を原点（０，０）とするＸＹ−直交座標系を設定し、ｘ軸の正の方向を右方向に、ｙ軸の正方向を下方向にとる。このような直交座標系が設定された暗号化領域画像の座標（ｉ，ｊ）の位置の画素の値（画素値）を、Ｐ（ｉ，ｊ）で表すものとする。

図３５のフローチャートの説明を始める。
まず、ｉ、ｊに０を設定し、座標（ｘ，ｙ）が（０，０）の画素から処理を開始する（Ｓ７１）。次に、（i/m + j/n）mod 2 を計算し、その計算式の剰余が「０」であるか否かを判別する（Ｓ７２）。判別の結果、剰余が０である場合は何も行なわずに処理をステップＳ７４に移し、「１」である場合は、画素値Ｐ（０，０）を反転する（Ｓ７３）。ステップＳ７３の処理が終了すると、処理をステップＳ７４に移す。

ところで、ステップＳ７２で実行する計算式において、「i/m」はｉをｍで除算した商（整数）を表し、「x mod 2」は、ｘを２で除算した場合の余りを表す。したがって、x mod 2は、ｘが偶数のとき余りが０となり、ｘが奇数のとき余りが０となる。よって、ステップＳ７３の処理が実行されるのは行番号または列番号のいずれ一方のみが奇数である微小領域１２１である。つまり、暗号化領域の偶数行にあっては奇数列の微小領域１２１の画素値が反転され、奇数行にあっては偶数列の微小領域１２１の画素値が反転されることになる。これによって、暗号化領域の画像（中間画像２）は概ね周期的な模様に変換される。

ステップＳ７４においては、座標（ｉ，ｊ）が暗号化領域の右端の画素の位置に達したか（ｉ＝ｗ−１であるか）否かを判断する。そして、座標（ｉ，ｊ）が、まだ右端の画素に達していないと判断すると、ｉの値を１つ増加し（Ｓ７５）、ステップＳ７２に戻る。

このようにして、ｉの値を０，１，２，・・・と増加させながら、ステップＳ７４で対象画素が右端画素に達したと判断するまで、ステップＳ７２〜Ｓ７４の処理を繰り返す。そして、ステップＳ７４で右端画素に達したと判断すると、処理をステップＳ７６に移す。

以上のようにして、対象段の全ての画素について画素値の変換処理が終了する。
ステップＳ７６においては、対象画素が最下段に達したか（ｊ＝ｈ−１であるか）判断する。そして、最下段に達していなければ、ｊの値を１増加して（Ｓ７７）し、ステップＳ７２に戻る。これにより、対象段が1段下の左端に移り、その段の全画素について同様の処理が行なわれる。

以上のようにして、暗号化領域の全画素について、最上段の左端の画素から、左から右、上から下へと、段単位でシーケンシャルにジグザグ走査して画素値の変換を行なう。そして、ステップＳ７６において、対象画素が最下段の最右端の画素に達したと判断すると処理を終了する。

図３７に、画素値変換手段１０６が中間画像３００の画素値を変換することにより生成した暗号化画像３２０を示す。
ところで、画素値変換手段１０６による画素値の反転処理は、白黒画像のみでなく、カラー画像である場合も実施可能である。

図３８にカラー画像に対する反転方法の例を示す。
白黒画像に関しては、図３８（Ａ）に示すように、黒画素の場合は白画素に変換し（画素値を“０”から“２５５”に変換し）、白画素の場合は黒画素に変換する（画素値を“２５５”から“０”に変換する）ことで反転処理を行なう。

カラー画像の反転は、その画素値を構成する各色の画素値をそれぞれ個別に反転することにより可能である。例えば２４ビットのＲＧＢ形式の画像の場合、図３８（Ｂ）に示すように、１つの画素はＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３つの画素値により構成される。２４ビットのカラー画像の場合は、ＲＧＢの各色に８ビット（２５６諧調）が割り当てられる。この場合、例えば、図３８（Ｂ）に示すように、反転前の画素値（Ｒ値，Ｇ値，Ｂ値）がＰ（５０,１７０,１０）であったとすると、それら各色の画素値を、２５６諧調の中間値（座標軸上では１２７．５）を基準とする鏡面対称の位置に移動させて、反転後の画素値としてＰ´（２０５，８５，２４５）を得る。

図３９にカラー画像を反転した例を示す。図３９（Ｂ）のカラー画像７１０は、図３９（Ａ）のカラー画像７００の一部の矩形領域を反転させたものである。カラー画像７１０において図中の太い矢印が示す２つの矩形領域が反転部分である。このような反転方法を用いることにより、白黒画像の場合と同様に、カラー画像においても画素値変換を行なうことが可能である。

図２３のフローチャートの説明に戻る。
ステップＳ７の処理が終了すると、入力画像を暗号化画像に差し替える（Ｓ８）。続いて、暗号化処理を終了する否かを判断する（Ｓ９）。この判断において、入力画像中に他にも暗号化する領域が存在する場合は、ステップＳ２に戻り、暗号化処理を続行する。
一方、入力画像中に他に暗号化対象領域が存在しなければ暗号化処理の終了と判断し、その時点での暗号化画像を、必要に応じて形式変換をおこない、出力データとして出力して（Ｓ１０）、本フローチャートの処理を終了する。
本発明の画像暗号化装置においては、入力画像の複数の領域の暗号化も可能である。図４０にこのような例を示す。図４０に示す暗号化画像８００においては、２つの領域８０１、８０２の画像が暗号化されている。

｛本発明の画素暗号化装置の第２の実施形態｝
次に、本発明の画像暗号化装置の第２の実施形態について説明する。
［構成］
図４１は、本発明の画像暗号化装置の第２の実施形態の構成を示す図である。図４１において、図５に示す画像暗号化装置１００が備える構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付与している。

図４１に示す本発明の画像暗号化装置の第２の実施形態である画像暗号化装置４００（第２の画像暗号化装置）は、入力手段１０１、暗号化領域指定手段１０２、情報埋め込み手段４０３、鍵関連情報生成手段１０４、画像変換手段４０５、画素値変換手段１０６及び出力手段１０７を備える。

画像暗号化装置４００は、画像変換手段と情報埋め込み手段の処理順序が、前記画像暗号化装置１００と逆になっている。したがって、画像暗号化装置４００は、入力画像の暗号化領域に対して暗号鍵関連情報を埋め込んだ後、画像変換（スクランブル）を行なうように構成されている。

上記構成の画像暗号化装置４００の処理を説明する。尚、上述した画像暗号化装置１００と同じ処理については簡略に説明する。
入力手段１０１は、画像暗号化装置１００と同様にして、入力データを、図４２に示す入力画像１１０に変換する。暗号化領域指定手段１０２は、図４２に示すように、入力画像１１０に対して暗号化領域１１１を指定する。

鍵関連情報生成手段１０４は、暗号鍵１３０（“１００１１０１００１０”）を変換して暗号鍵関連情報を生成する。この生成は、図４３に示すように、暗号化やハッシュ変換により行なわれる。図４３の例では、暗号鍵関連情報１６１は暗号化により、暗号鍵関連情報１６２はハッシュ変換により生成されている。

情報埋め込み手段４０３は、例えば、前述した暗号鍵関連情報の第１の埋め込み手法により、図４４（Ａ）に示す暗号鍵関連情報２００（この例では、“１０１１０１０”）を、暗号化領域５００の微小領域（埋め込み領域）５０１に埋め込む。暗号化領域５００は、前記暗号化領域１２０と同様にして微小領域５０１に分割される。

情報埋め込み手段４０３は、暗号化領域５００の画像の最上段の微小領域５０１を暗号鍵関連情報２００（ビット列）に応じて、“１”のビットに対応する微小領域５０１は反転し、“０”のビットに対応する微小領域５０１はそのままとする。以上の処理により、情報埋め込み手段４０３は、図４５に示す中間画像６００（中間画像１）を生成する。

画像変換手段４０５は、図４６（Ａ）に示す暗号鍵１３０（“１００１１０１００１０”）のビット列の上位７ビット（“１００１１０１”）に応じて、図４６（Ｂ）に示す中間画像６００の８列のセグメント６０１Ｃの交換処理を行い、図４６（Ｃ）に示す画像６１０を生成する。続いて、暗号鍵１３０の上位３ビット（“１００”）に応じて、該画像６１０の４行のセグメント６１１Ｒの交換処理を行い、図４６（Ｄ）に示す中間画像６２０（中間画像２）を生成する。このようにして、画像変換手段４０５は、最終的に、図４７に示す中間画像６２０（中間画像２）を生成する。

画素値変換手段１０６は、図４８（Ａ）に示す中間画像６２０（中間画像２）を、図４８（Ｂ）に示す市松模様画像３１０を参照して、図４８（Ｃ）に示す画素値変換画像６３０に変換する。ただし、画像復号装置に入力する暗号化画像が極めて歪みや劣化が小さい運用体系、つまり画像暗号化装置において生成された暗号化画像をデジタルのまま画像復号装置にかける場合、あるいは暗号化画像を高性能プリンタにより印刷し、高性能スキャナにより読み取る場合などは、画素値変換をおこなわずとも、復号時に暗号化領域の位置を特定できる場合がある。このような場合は、画素値変換を省略することができる。
出力手段１０７は、画素値変換画像６３０（暗号化画像６３０）を、必要に応じて形式変換をおこなって出力する。画素値変換画像６３０と同じ形式で出力したい場合はそのまま出力してもよいし、他の画像形式に変換して出力してもよいし、特に変換の必要がなければ、暗号化画像６３０をそのままの形式で出力してもよい。また、Microsoft社のOffice文書やAdobe社のPDFのような電子文書データ、あるいはHTMLやXMLのような非画像データに変換して出力してもよい。ここで出力されたデータは、画像暗号化装置４００から出力データとして出力される。

以上のようにして、画像暗号化装置４００に入力されたデータは、画像暗号化装置４００内部に設けられた、入力手段１０１、暗号化領域指定手段１０２、情報埋め込み手段４０３、鍵関連情報生成手段１０４、画像変換手段４０５、画素値変換手段１０６及び出力手段１０７の処理により、最終的に、図４９に示す暗号化画像６３０（図４８（Ｃ）の画素値変換画像６３０）に変換される。
すなわち、画像暗号化装置４００は、入力データを、入力手段１０１により図４２に示す入力画像１１０に変換する。そして、この入力画像１１０に画像処理を施して、それを中間画像１、中間画像２、暗号化画像へと順次変換する。そして、最終的に、入力データの暗号化画像６３０を生成する。
［動作］
上記構成の画像暗号化装置４００の動作を説明する。

図５０は、画像暗号化装置４００の全体処理を示すフローチャートである。図５０において、前述した図２３のフローチャートと同じ処理内容のステップには同じステップ番号を付与している。以後の説明では、図２３のフローチャートと異なる処理を重点的に説明し、図２３のフローチャートと同じ処理については簡略して説明するか、または省略する。

図５０と図２３のフローチャートを比較すれば分かるように、画像暗号化装置４００の前半の処理手順（ステップＳ１〜Ｓ３）は画像暗号化装置１００と同様である。また、後半の処理手順（ステップＳ７〜Ｓ１０）も画像暗号化装置１００と同様である。

画像暗号化装置４００は、ステップＳ３で暗号鍵を入力すると、次に、暗号鍵関連情報を生成する「鍵関連情報生成処理」を行なう（Ｓ５）。この鍵関連情報生成処理は、画像暗号化装置１００の鍵関連情報生成処理と同様の処理であり、上記入力された暗号鍵から暗号鍵関連情報を生成する処理である。

続いて、情報埋め込み手段４０３により、ステップＳ１で入力した入力画像に上記暗号鍵関連情報を埋め込む「情報埋め込処理」を行なう（Ｓ１０６）。
この情報埋め込み処理について説明する。ここでは、図５１に示す入力画像１１０が入力され、ステップＳ２において、その入力画像１１０に対して暗号化領域１１１が指定されたとする。情報埋め込み手段４０３は、図５２に示すように暗号化領域１１１を列方向に８分割すると共に、行方向に４分割し、暗号化領域１１１を３２個の矩形の微小領域１１１ａに分割する。そして、これらの微小領域１１１ａに前記暗号鍵関連情報を埋め込む。
この暗号鍵関連情報の埋め込み処理のアルゴリズムは、画像暗号化装置１００の情報埋め込み手段１０５が行なう前記図３０のフローチャートに示すアルゴリズムと同様である。

画像暗号化装置４００と画像暗号化装置１００で異なるのは、暗号鍵関連情報を埋め込む対象となる画像である。画像暗号化装置１００の情報埋め込み手段１０５は中間画像１に暗号鍵関連情報を埋め込むが、画像暗号化装置４００の情報埋め込み手段４０３は入力画像１１０の暗号化領域１１１の画像に埋め込む。

図５３に、情報埋め込み手段４０３による暗号化領域１１１への画像暗号鍵関連情報の埋め込み方法を示す。
図５３に示す例では、図５３（Ａ）に示すように暗号鍵関連情報として前記ハッシュ値１６２（“１０１１０１０”）を用いる。そして、このハッシュ値１６２のビット列を先頭ビットから順に１ビットずつ、暗号化領域１１１の微小領域１１１ａに順に埋め込んでいく。この場合の微小領域１１１ａの選択順序は、画像暗号化装置１００の情報埋め込み手段１０５の場合と同様である。

図５４に、暗号化領域１１１の微小領域１１１ａに、ハッシュ値１６２のビットを埋め込む例を示す。図５４は、暗号化領域１１１の最上段（最上位行）の左端の微小領域１１１ａに、ハッシュ値１６２の先頭ビットを埋め込む例を示している。

図５４（Ａ）に示す上記微小領域１１１ａに、「１」の先頭ビットを埋め込む場合は、図５４（Ｂ）に示すように、該微小領域１１１ａの画像の画素値を反転させる。「０」の先頭ビットを埋め込む場合は、該微小領域１１１ａの画像は変化させずそのままとする。

本例のハッシュ値１６２の先頭ビットは「１」なので、暗号化領域１１１の最上位行の左端の微小領域１１１ａの画像は、図５４（Ｂ）に示すように変換される。暗号化領域１１１の他の微小領域１１１ａの画像についても、同様にして、埋め込むビットの値に応じて、その画素値を処理する。

図５５に、情報埋め込み手段４０３が、暗号化領域１１１の微小領域１１１ａにハッシュ値１６２（“１０１１０１０”）を埋め込むことにより生成される中間画像６００（中間画像１）を示す。

なお、本実施例においては、暗号化領域に対して埋め込む情報は、暗号鍵関連情報であるとしているが、暗号鍵関連情報に加えてその他の情報（ユーザＩＤ等）を埋め込んでもよいし、その他の情報のみを埋め込んでもよい。

図５０のフローチャートの説明に戻る。
ステップＳ１０６の処理が終了すると、画像変換手段４０５により、前記中間画像１に対する「画像変換処理」を行なう（Ｓ１０７）。
この画像変換処理のアルゴリズムは、前述した図２８のフローチャートに示すアルゴリズムと同様である。画像暗号化装置４００の場合は、画像暗号化装置１００とは異なり、「入力画像」ではなく「中間画像１」に対して画像変換処理を行なう。この画像変換処理は、前述した図４６に示す方法により行なわれ、この処理により、前述した図４７に示す中間画像６２０（中間画像２）が生成される。

続いて、画像変換手段１０６により、上記中間画像２に対して「画素値変換処理」が行なわれる（Ｓ７）。この画素値変換処理のアルゴリズムは、前述した図３５のフローチャートに示すアルゴリズムと同様である。この画素値変換処理により、前述した図４９に示す暗号化領域画像６２０が得られる。
出力手段１０７は、画素値変換画像６２０（暗号化画像６２０）を、必要に応じて形式変換をおこなって出力する。他の画像形式に変換して出力してもよいし、特に変換の必要がなければ、暗号化画像６２０をそのままの形式で出力してもよい。また、Microsoft社のOffice文書やAdobe社のPDFのような電子文書データ、あるいはHTMLやXMLのような非画像データに変換して出力してもよい。ここで出力されたデータは、画像暗号化装置４００から出力データとして出力される。

以後、前述した図２３のフローチャートに示すステップＳ８〜Ｓ１０の処理が行なわれ、入力画像中の暗号化ユーザが指定した暗号化領域の画像の暗号化が行なわれ、暗号化領域の指定がなくなった時点で処理を終了する。以上のようにして、入力画像中の暗号化ユーザにより指定された暗号化領域の画像が暗号化される。このようにして、画像暗号化装置４００により、前述した図３９（Ｂ）に示すようなカラー暗号化画像７１０や、前述した図４０に示すような複数の暗号化領域８０１、８０２の画像が暗号化された暗号化画像８００が生成される。

以上述べたように、本実施形態の画像暗号化装置によれば、暗号化領域内に暗号鍵関連情報を埋め込むため、暗号化領域以外に余白が存在しない場合でも画像（印刷物とデジタル画像の両方を指す）内に暗号鍵関連情報を埋め込むことが可能である。また、歪み耐性の高い埋め込み方法で暗号鍵関連情報を埋め込むため、復号時には印刷やコピー、スキャン等の処理を経由した画像からでも正確に暗号鍵関連情報を検出することが可能である。したがって、復号側では、その検出した暗号鍵関連情報を基にユーザ認証を行ない、正当な権利を有するユーザだけが元の画像を復元して閲覧できるような機能を提供することが可能となる。
［画像復号装置］
本発明の画像復号装置について説明する。

｛本発明の画像復号装置の第１の実施形態｝
本発明の画像復号装置の第１の実施形態について説明する。この画像復号装置は、前述した本発明の画像復号装置の第１の実施形態（画像暗号化装置１００）によって生成された暗号化画像を復号する装置である。

［構成］
図５６は、本発明の画像復号装置の第１の実施形態の構成を示す図である。
本発明の画像復号装置の第１の実施形態である画像復号装置１０００（第１の画像復号装置）は、入力手段１００Ｘ、暗号化位置検出手段１００１、画素値変換手段１００２、埋め込み情報検出手段１００３、鍵関連情報生成手段１００４、認証手段１００５、埋め込み情報除去手段１００６、画像変換手段１００７及び出力手段１００８を備える。

入力手段１００Ｘは、入力データを取得し、必要に応じて形式変換をおこない、入力画像として次の処理に渡す。
暗号化位置検出手段１００１は、入力画像内の暗号化領域を検出し、さらに暗号化領域内の境界線の位置を検出する。

例えば、図５７に示すような暗号化画像１１００が入力された場合、暗号化部分を復号するには、まず暗号化領域１１１０（本例では、図２２の暗号化画像３２０に等しい）の位置を知る必要がある。しかし、その位置を知っただけでは不十分であり、暗号化時にスクランブル等の処理を行なった際の列方向及び行方向の境界線１１１１Ｃ、１１１１Ｒの位置を知らなければ、復号することは不可能である。ここで、列方向の境界線１１１１Ｃは上記スクランブルの対象となる列方向のセグメントの境界線であり、行方向の境界線１１１１Ｒは上記スクランブルの対象となる行方向のセグメントの境界線である（図８参照）。

画像暗号化装置１００の画素値変換手段１０６は、周期的に画素値を変換する処理を行なっているため、図５８に示すように、縦および横方向の断面における画素値を周波数解析することで暗号化領域の位置および境界線の位置を特定することが可能である。また、暗号化画像中に暗号化領域が複数存在する場合には、複数検出することも可能である。

図５８は、暗号化位置検出手段１００１が暗号化画像１１００を周波数解析して、暗号化領域１１１０の境界線１１１１Ｃ、１１１１Ｒを検出する方法を示す図である。
図５８に示すように、暗号化領域１１１０の画像について、横方向の切断線１１１３Ｒと縦方向の切断線１１１３Ｃを引き、暗号化領域１１１０の画像のそれらの切断線上にある画素の値を求める。画素値は、白が最大（例えば、“２５５”）、黒が最小（例えば、“０”）である。この結果、図５８に示すように、横方向については波形１１１５Ｃが、縦方向については波形１１１５Ｒが得られる。境界線１１１１Ｃと境界線１１１１Ｒは、例えば、波形１１１５Ｃと波形１１１５Ｒを周波数解析する公知技術を利用して検出する。尚、暗号化画像１１００内に複数の暗号化領域が存在する場合には、それら全ての暗号化領域について、暗号化領域の位置と境界線の位置を検出する。

尚、暗号化画像１１００を周波数解析して、暗号化画像１１００から暗号化領域１１１０を検出する方法については、特許文献１の図２３に示されている。暗号化領域１１１０は、暗号化画像１１００の他の領域よりも周期性が強いので、暗号化画像１１００の全域の周期性を調べることで暗号化領域１１１０を検出できる。

画素値変換手段１００２は、画像暗号化装置１００の画素値変換手段１０６が中間画像２から暗号化画像を生成するために行なった画素値変換の解除を行なう。例えば、暗号化画像の生成時に、図２１に示すような市松模様化が行なわれた場合、図５９に示す方法で、暗号化画像に施された画素値変換（市松模様化）を元に戻すことで、画素値変換の解除が可能である。

図５９は、画素値変換手段１００２が暗号化画像に施された画素値変換（市松模様化）を解除する方法を示す図である。
図５９（Ａ）に示す暗号化画像１１００を、図５９（Ｂ）に示す市松模様画像１３１０（画像暗号化装置１００の画素値変換手段１０６が参照した市松模様画像３１０と同じ）を参照して、暗号化画像１１００の該市松模様画像１３１０の黒色で定義された領域に対応する部分の画素値を全て反転する。この結果、図５９（Ｃ）に示す中間画像１２００（中間画像２´）が生成される。

ただし、画像暗号化装置１００において、画素値変換手段を実施しなかった場合は、画像復号装置１０００における画素値変換手段１００２は省略することができる。
この中間画像１２００（中間画像２´）を図６０に示す。この中間画像１２００は、画像暗号化装置１００が生成した中間画像６２０（中間画像２）と同じ画像であるが、暗号化画像１１００が本装置１０００に入力されるまでに、前記中間画像６２０（中間画像２）に何らかの画像処理が施されたり、印刷やコピー、あるいはスキャナを経由することなどで、ノイズや歪みが入る可能性がある。

埋め込み情報検出手段１００３は、画素値変換手段１００２により復元された中間画像１２００（中間画像２´）から暗号化時に埋め込まれた暗号鍵関連情報を検出する。
画像暗号化装置１００の情報埋め込み手段１０５が前記暗号鍵関連情報を埋め込む手法として第１〜第４の４つの埋め込み手法を説明したが、以下では、それら各埋め込み手法が用いられた場合の暗号鍵関連情報の検出方法を説明する。

＜第1の埋め込み手法に応じた暗号鍵関連情報の検出方法＞
前記第１の埋め込み手法は、埋め込み領域内のある決められた領域（特定領域）の画素値を変更することで暗号鍵関連情報を埋め込む方法である。この方法の場合、もし、特定領域の画素値が変更されている場合、その領域の境界線付近において、内側と外側とで画素値の差（エッジ）が必ず発生しているはずである。

図６１に、第１の埋め込み手法で埋め込まれた暗号鍵関連情報の検出方法を示す。
埋め込み領域（微小領域）の特定領域の境界線付近のエッジの有無を検出し、図６１（Ａ）に示す特定領域１２０１のようにエッジが存在する特定領域については「１」のビット情報が、図６１（Ｂ）の特定領域１２０２のようにエッジが存在しない特定領域について「０」のビット情報が埋め込まれている判断する。このことにより、前記埋め込み領域に埋め込まれた暗号鍵関連情報のビット列の各ビット値を検出することが可能である。

＜第２の埋め込み手法に応じた暗号鍵関連情報の検出＞
前記第２の埋め込み手法は、埋め込み領域内の画素値を反転させることで、暗号鍵関連情報を埋め込み方法である。この方法の場合、埋め込み領域内の黒画素率を算出することで、埋め込み領域に埋め込まれた暗号鍵関連情報のビット列の各ビット値を検出できる。

図６２に、第２の埋め込み手法で埋め込まれた暗号鍵関連情報の検出方法を示す。
図６２（Ａ）に示す埋め込み領域１２１１のように該黒画素率が閾値を超えている埋め込み領域については、埋め込み時に画素値が反転された判断し、その埋め込み領域に「１」が埋め込まれていると判断する。また、図６２（Ｂ）に示すように、前記黒画素率が前記閾値未満である埋め込み領域については、画素値が反転されていないと判断し、その埋め込み領域に「０」が埋め込まれていると判断する。このようにして、埋め込み領域に埋め込まれた暗号鍵関連情報のビット列の値を検出することが可能である。
＜第３の埋め込み手法に応じた暗号鍵関連情報の検出方法＞
前記第３の埋め込み手法は、埋め込み領域内の画素値を、暗号鍵関連情報の部分ビット列に対応付けられたパターンで定義された領域を反転することによって暗号鍵関連情報を埋め込む方法である。この場合、検出対象の埋め込み領域のエッジ部分を検出し、そのエッジ部分に対応する反転パターンを調べることで、埋め込み領域に埋め込まれた部分ビット列を検出することができる。

図６３は、第３の埋め込み手法で埋め込まれた暗号鍵関連情報の検出方法を示す図である。
図６３（Ａ）に示す埋め込み領域１２２１から暗号鍵関連情報の部分ビット列を検出する場合を考える。この場合。この領域１２２１には、図６３（Ｂ）に示す４種類の反転パターン１９１〜１９４の各パターンのいずれかが埋め込まれているはずである。したがって、図６３（Ｃ）に示すように、上記各反転パターン１９１〜１９４で定義された各有色部分１９１ｂ〜１９４ｂのエッジと同じ位置にエッジが存在するかを、埋め込み領域１２２１の前記有色部分１９１ｂ〜１９４ｂの対応する部分１２２１ａ〜１２２１ｄ（図中の矩形の破線枠で囲まれた領域）について検査する。この例の場合、図６３（Ｄ）に示すように左下にエッジが検出されるため、そのエッジに対応する反転パターン１９３を基に、埋め込み領域１２２１ｄに「１０」のビット列が埋め込まれていることが分かる。このような処理を、全ての埋め込み領域について行なうことにより、暗号鍵関連情報を検出することができる。

＜第４の埋め込み手法に応じた暗号鍵関連情報の検出方法＞
前記第４の埋め込み手法は、電子透かしにより暗号鍵関連情報を埋め込む方法である。この場合は、当該電子透かし技術における所定の検出方法を使用して、中間画像２´に埋め込まれた暗号鍵関連情報を検出することができる。この暗号鍵関連情報の検出方法の詳細については、前記特許文献３に開示されている透かし埋め込み手法に対する検出手法を参照されたい。

埋め込み情報検出手段１００３は、画像暗号化装置１００の情報埋め込み手段１０５が用いた暗号鍵関連情報の埋め込み手法に応じた抽出方法により、中間画像２´から暗号鍵関連情報を検出する。

鍵関連情報生成手段１００４は、暗号化画像の復号ユーザにより入力された復号鍵を、一定の規則に従って、復号鍵関連情報に変換する。該復号鍵は、暗号化画像の生成に用いられた暗号鍵と同じものである。鍵関連情報生成手段１００４は、画像暗号化装置１００の鍵関連情報生成手段１０４と同一の処理を復号鍵に対して行い、復号鍵関連情報を生成する。

認証手段１００５は、埋め込み情報検出手段１００３により検出された暗号鍵関連情報と鍵関連情報生成手段１００４により生成された復号鍵関連情報とを照合することで、現在、暗号化画像の復号を試みているユーザ（以後、復号ユーザと呼ぶ）が、原画像を閲覧する正当な権利を持っているかチェックする。認証手段１００５は、両者が一致している場合には、復号ユーザを認証する。両者が一致しない場合には、復号ユーザを認証しない。この認証は、以下に述べる（１）の論理を根拠としている。
（１）画像暗号化装置１００の鍵関連情報生成手段１０４と画像復号装置１０００の鍵関連情報生成手段１００４は、それぞれ、暗号鍵と復号鍵に対して、同じアルゴリズムの処理を施して暗号鍵関連情報と復号鍵関連情報を生成する。このため、復号鍵が暗号鍵と同じであれば、該暗号鍵関連情報と該復号鍵関連情報は当然一致するはずである。

暗号鍵関連情報と復号鍵関連情報が一致した場合は認証され、以後の処理を続行する。これに対し、一致しない場合は認証せず、元画像の復元を中止する。
埋め込み情報除去手段１００６は、認証手段１００５において認証された場合に、画像暗号化装置１００の情報埋め込み手段１０５が、中間画像１に暗号鍵関連情報を埋め込む際に変更した暗号化領域の画素値を元に戻す処理を行ない、中間画像１´を生成する。また、画像暗号化装置１００において電子透かしによって情報が埋め込まれた場合は、見た目に影響を与えないよう埋め込まれているため、必ずしも埋め込み情報を除去する必要はない。中間画像１´は、画像暗号化装置１００が生成した中間画像１（図２７参照）に対応するものである。中間画像１´は、前記中間画像２´と同様に、暗号化画像が印刷、コピー、スキャン等の処理を経由して画像復号装置１０００に入力することで、それにノイズや歪みが入る可能性がある。

画像変換手段１００７は、画像暗号化装置１００の画像変換手段１０３が中間画像１に対して用いた変換手法に対応する逆変換手法を用いて、中間画像１´から元画像（原画像）を復元する。

図６４は、画像変換手段１００７が中間画像１´から元画像を復元する方法を示す図である。
埋め込み情報除去手段１００６により、図６４（Ａ）に示す中間画像１４００（中間画像１´）が生成されたとする。また、復号鍵が“１００１１０１００１０”であったとする。これは、画像暗号化装置１００で用いられた暗号鍵に等しい。

画像変換手段１００７は、まず、図６４（Ａ）に示すように、復号鍵の上位３ビット（“１００”）を用いて中間画像１４００の行方向の４個のセグメント１４０１Ｒについて行の交換処理を行い、図６４（Ｃ）に示す画像１４１０を生成する。続いて、図６４（Ｃ）に示すように、復号鍵の上位７ビット（“１００１１０１”）を用いて該画像１４１０の列方向のセグメント１４１１Ｃの列の交換処理を行い、図６４（Ｄ）に示す画像１５００を生成する。

この結果、画像変換手段１００７により、図６５に示す元画像（原画像）１５００が復元される。
出力手段１００８は、以上のようにして復号された画像を、必要に応じて形式変換をおこない、出力データとして出力する。

［動作］
上記構成の画像復号装置１０００の動作を説明する。
図６６は、画像復号装置１０００の全体処理を示すフローチャートである。

画像暗号化装置１００によって生成された暗号化画像の暗号化領域の画像を復号して、該暗号化画像の元画像（原画像）の内容を閲覧しようとするユーザ（以下、復号ユーザと呼ぶ）により、本装置１０００に入力データが入力される。
入力手段１００Ｘは、入力データを必要に応じて形式変換し、入力画像として以降の処理に渡す（Ｓ１０１）。入力データは、例えば画像データでもよいし、Microsoft社のOffice文書やAdobe PDFのような電子文書データ、あるいはHTMLやXMLのような非画像データでもよい。また、暗号化対象が紙などの物理媒体に印刷あるいは描画された画像などの場合でも、スキャナやデジタルカメラなどの光学機器で読み込むことにより、入力データとすることが可能となる。

暗号化位置検出手段１００１は、入力画像中に含まれる暗号化領域の位置およびその暗号化領域内の各微小領域の境界線情報を検出する「暗号化位置検出処理」を行なう（Ｓ１０２）。

図６７〜図７１を参照しながら、該暗号化位置検出処理の詳細を説明する。
図６７は暗号化位置検出処理の概要を示す図である。
暗号化位置検出処理は、大きく２つの段階に分かれており、まず、図６７（Ａ）に示すように暗号化領域１１１０の大まかな位置１１１３を特定する。続いて、その大まかな位置１１１３を基に、図６７（Ｂ）に示すように、暗号化領域１１１０の縦方向の境界線１１１１Ｃと横方向の境界線１１１１Ｒを検出する。

図６８は、上記暗号化領域１１１０の大まかな位置検出の方法を示す図である。
画像暗号化装置１００の画素値変換手段１０６の処理により、暗号化領域１１１０内の画素値は周期的に変化しているため、暗号化画像１１００全体を周波数解析することによって、暗号化領域１１１０の大まかな位置を特定することができる。図６８（Ａ）に示す暗号化画像１１００について、その縦方向と横方向について、それぞれ、ＦＦＴ(Fast Fourie Transformation)などにより周波数解析を行なう。

これにより、図６８（Ｂ）に示すように、暗号化画像１１００について、周期性の強い領域１１２０と周期性の弱い領域１１３０を検出できる。周波数解析を行なうと、暗号化領域１１１０は、暗号化時に画素値変換を行なった際の周期に対応する周波数のパワーが際立って強くなる傾向がある。このため、暗号化画像１１００に対して周波数解析を行なうことにより、暗号化領域１１１０の大まかな位置および境界線の周期を検出することができる。したがって、この周波数解析により、図６９（Ａ）に示すように、暗号化領域１１１０の境界線１１１５の周期も検出できる。

しかし、これらの周波数解析により得られる情報だけでは、図６９（Ａ）に示すように、境界線１１１５の周期は特定できても、図６９（Ｂ）に示すように、それらの境界線１１１５が暗号化領域１１１０内のどこに位置するのかを知ることはできない。

このため、図７０に示す方法により、境界線１１１５の絶対的な位置を求める。
この方法においては、まず、上記周波数解析により得られた境界線１１１５の位置情報を基に、図７０（Ａ）に示す周期を持つ模様１１４０（以下、周期性模様１１４０と呼ぶ）を求める。

次に、この周期性模様１１４０を暗号化領域１１１０に重ねた状態で、その位置をずらしながら、周期性模様１１４０の画像と暗号化領域１１１０の画像の、各画素の絶対値差分の和を調べ、境界線１１１５の絶対的な位置を求める。このパターンマッチングの手法の詳細は、前記特許文献３に開示されている。

以上のようにして、最終的に、図７１に示すように、画像暗号化装置１００においてスクランブルなどが行なわれた際の境界線１１１１Ｃ、１１１１Ｒを求めることができる。
図６６のフローチャートの説明に戻る。

ステップＳ１０２の暗号化位置検出処理の結果、暗号化領域が検出されたか否かにより、処理が分岐する。（Ｓ１０３）。
ステップＳ１０２において暗号化領域が存在すると判断した場合には、この暗号化領域を復号するための鍵（復号鍵）を復号ユーザに入力させ（Ｓ１０４）、以降の復号処理へ進む。後述するように、暗号鍵と同一の復号鍵が入力された場合は、正規の復号ユーザであると認証され、元画像を閲覧できる。一方、ステップＳ１０３において、暗号化領域が存在しない、つまり、ステップＳ１０２の処理において暗号化領域が検出されなかったと判断された場合には、その旨を復号ユーザに提示して、本フローチャートの処理を終了する（Ｓ１１４）。

ステップＳ１０４で復号ユーザにより復号鍵が入力されると、続いて、暗号化領域の画像に対して画像暗号化装置１００の画素値変換手段１０６が施した画素値変換を解除する「画素値変換処理」を行なう（Ｓ１０５）。

図７２は、画素値変換手段１００２が行なう上記画素値変換処理を示す図である。
図７２（Ａ）に示す暗号化位置検出手段１００１により検出された領域（暗号化領域）の画像１１１０は、暗号化時に画素値を周期的に変換したものであるため、復号するためには、この変換を元に戻す必要がある。このため、図７２（Ｂ）に示す画像暗号化装置１００の画素値変換手段１０６が画素値変換で使用した市松模様画像１３１０を用いて、変換された画素値を元に戻す処理を行なう。つまり、該市松模様画像１３１０の有色部分の領域（図中の黒色で定義された領域）に従って、暗号化領域１１１０の画像の画素値を元に戻す。例えば、暗号化領域１１１０の画像が白黒画像であって、暗号化時に画素値が反転されている場合には、暗号化領域１１１０の画像の画素値を反転することによって、画素値変換前の画像を復元することができる。また、暗号化領域１１１０の画像がカラー画像の場合は、例えば、前述した図３８に示す画素値反転方法を利用して、暗号化領域１１１０の画像の画素値を反転することで、元の画像を復元することが可能である。以上のような処理により、図７２（Ａ）に示す暗号化領域１１１０の画像から、それに施されている画素値変換を解除して、図７２（Ｃ）に示す画素値変換画像１２００（中間画像２´）を生成する。

図６６のフローチャートの説明に戻る。
ステップＳ１０５の画素値変換処理で生成された中間画像２´は、画像暗号化時に埋め込まれた暗号鍵関連情報が検出可能な画像である。復号ユーザによって入力された復号鍵が正しいものであるかどうかを確認するためには、復号鍵と照合するための暗号鍵に関する情報である暗号鍵関連情報を暗号化領域の中間画像２´から抽出する必要がある。

このため、ステップＳ1０５に続いて、中間画像２´から暗号鍵関連情報を検出する「鍵関連情報検出処理」を、埋め込み情報検出手段１００３により行なう（Ｓ１０６）。
図７３は、埋め込み情報検出手段１００３が行なう上記鍵関連情報検出処理の詳細を示すフローチャートである。

図７３のフローチャートの処理手順を説明する。
まず、中間画像２´から最初の検出対象となる微小領域を取得する（Ｓ１２１）。前述したように、ステップＳ１０２の暗号化位置検出処理により、図７１に示すように、暗号化領域１１１の微小領域の境界線（境界線１１１１Ｃ、１１１１Ｒ）は既に求められているため、それらの境界線によって分割された微小領域のうち、最も左上の領域から検出を開始する。

図７４に、ステップＳ１２１における、暗号化領域の画像（中間画像２´）の微小領域の取得順序を示す。図７４に示す中間画像１２００（中間画像２´）において微小領域１２０１が、ステップＳ１２１において最初に取得する微小領域である。以後は、図７４の右側に示すように、左から右、上段から下段という順序でジグザグ走査を行い、微小領域を１個ずつ順に取得していく。

ステップＳ１２１に続いて、取得した微小領域から暗号鍵関連情報の埋め込み情報（以下、便宜上、「埋め込み情報」と簡略記載する）を検出する「埋め込み情報検出処理」を行なう（Ｓ１２２）。

各微小領域からの埋め込み情報の検出は、領域内の全画素数に占める黒画素数の割合が閾値を超えているか、あるいは閾値未満かを判断することにより行なう。
図７５に、微小領域から埋め込み情報を検出する具体的な検出方法の例を示す。

図７５に示す例では、埋め込み情報の検出指標として「黒画素率」を採用し、“１”のビット情報を検出するための閾値を５０％に設定している。図７５（Ａ）に示すように、微小領域１２１１ａ内の黒画素率が上記閾値未満である場合には、その微小領域１２１２ｗには“０”が埋め込まれていると判断する。一方、図７５（Ｂ）に示すように、微小領域１２１１ｂ内の黒画素率が上記閾値を超えている場合には、埋め込み情報の埋め込み時にその微小領域１２１１ｂ内の全ての画素値が反転されたとみなし、“１”が埋め込まれていると判断する。

このような検出を、図７４の右側に示すような前記ジグザグ走査により、中間画像１２００（中間画像２´）の全ての微小領域１２０１について順次行ない、暗号鍵関連情報のサイズ（ビット数）に等しい埋め込み情報を検出し終えた時点で、埋め込み情報検出処理を終了する。本実施形態の場合には、“１０１１０１０”という７ビットのビット列の暗号鍵関連情報を検出した時点で、埋め込み情報検出処理を終了する。このようにして、図７６に示すように、図７６（Ａ）に示す中間画像１２００（中間画像２´）から、図７６（Ｂ）に示す暗号鍵関連情報（“１０１１０１０”）を検出することができる。

なお、暗号化時に、暗号鍵関連情報に加えてその他の情報（ユーザＩＤ等）が埋め込まれている場合、あるいはその他の情報のみで埋め込まれている場合は、それらの情報量の分だけ検出をおこなう。

図６６のフローチャートの説明に戻る。
図７７は、ステップＳ１０６の処理が終了した時点での復号ユーザ認証の位置付けを示す図である。

図７７に示すように、ステップＳ１０６の処理が終了した時点で、復号ユーザの認証に必要な情報として、復号ユーザから入力された復号鍵１２３１（＝１２３４（“１００１１０１００１０”））と暗号化領域の画像（中間画像２´）から検出された暗号鍵関連情報１２３３（＝９０（“１０１１０１０”）が揃っている。しかし、これらを直接比較することはできないため、復号ユーザの本人認証を行なうためには、復号鍵も鍵関連情報検生成処理１２４０により復号鍵関連情報１２３５に変換し、暗号鍵関連情報と復号鍵関連情報を照合する認証処理１２５０を行なう必要がある。

このため、ステップＳ１０６に続いて、ステップＳ１０４で入力された復号鍵から復号鍵関連情報を生成する「鍵関連情報生成処理」を行なう（Ｓ１０７）。
図７８に、上記鍵関連情報生成処理の例を示す。

図７８に示す例は、画像暗号化装置１００が暗号鍵関連情報の生成にハッシュ変換を用いた場合に対応したものである。この場合、復号鍵関連情報の生成は、暗号鍵関連情報の生成の場合と同様に、復号鍵をハッシュ関数１２６０を用いてハッシュ値へ変換する。
このハッシュ関数１２６０は、画像暗号化装置１００の鍵関連情報生成手段１０４が暗号鍵関連情報の生成に用いたハッシュ関数と同じものである。

図７８に示すハッシュ関数１２６０は、
ｈａｓｈ＝ｘ ｍｏｄ １４３
という式で表現される。

ここで、ｘは復号鍵の１０進数表現である。
図７８に示すように、復号ユーザが入力した復号鍵ｘが「１２３４」（１０進数）である場合、これをハッシュ関数１２６０でハッシュ変換することにより、ハッシュ値として「９０」（１０進数）が得られる。「９０」を２進数に変換することにより、復号鍵関連情報として２進数のビット列である“１０１１０１０”が生成される。

ステップＳ１０７の処理が終了すると、ステップＳ１０７で得られた復号鍵関連情報を、ステップＳ１０６で検出した暗号鍵関連情報とを照合し、復号ユーザを認証する「認証処理」を行なう（Ｓ１０８）。

図７９は、認証手段１００５が実行する認証処理の詳細を示すフローチャートである。
認証手段１００５は、埋め込み情報検出手段１００３から「暗号鍵関連情報」を、鍵関連情報生成手段１０４から「復号鍵関連情報」を、それぞれ入力してから、図７９のフローチャートに示す処理を開始する。

上記暗号鍵関連情報と上記複合鍵関連情報を照合し（Ｓ１３１）。それらが一致するか、つまりユーザ認証に成功したか否か判別する（Ｓ１３２）。ステップＳ１３２において、ユーザ認証に成功したと判別すれば、「認証成功」という情報を記憶手段（不図示）に保持し処理を終了する（Ｓ１３３）。一方、ステップＳ１３２において、ユーザ認証に失敗したと判別すれば、「認証失敗」という情報を上記記憶手段に保持し処理を終了する（Ｓ１３４）。

図６６のフローチャートの説明に戻る。
ステップＳ１０８のユーザ認証処理が終了すると、上記記憶手段に保持されている情報を基に、復号ユーザが認証されたか否かを判別し（Ｓ１０９）、認証されていれば、復号ユーザは暗号化された部分の閲覧権を持つユーザであると判断し、ステップＳ１１０の処理に進む。一方、認証されていなければ、復号ユーザは閲覧権を持たないユーザと判断し、その旨をユーザに対して通知するか、あるいはダミー画像、広告、リンク等、元画像とは異なるものを提示する処理を行い（Ｓ１１４）、処理を終了する。

尚、ステップＳ１０８のユーザ認証処理において、任意の回数、例えば３回まで復号鍵の入力を許可し、それでも認証されなかった場合に認証失敗とするような構成にするようにしてもよい。

ステップ１０９において、ユーザ認証が成功した、つまり、復号ユーザが暗号化画像を復号する権利を持つユーザであると確認された場合、元画像の復元処理を行う。
まず、埋め込み情報除去手段２００６により、中間画像２´から暗号鍵関連情報を除去する「埋め込み情報除去処理」を行なう（Ｓ１１０）。

図８０は、上記埋め込み情報除去処理の詳細を示すフローチャートである。
まず、暗号鍵関連情報であるビット列の先頭から１ビットを取得し（Ｓ１４１）、続いて、その取得した１ビットの情報が埋め込まれている中間画像２´の左上端の微小領域を取得する（ステップＳ１４２）。

図８１を参照して、この処理を具体的に説明する。
図８１（Ａ）に示すように暗号鍵関連情報１２３１（＝“１０１１０１０”）の先頭の１ビットを取得し（Ｓ１４１）、図８１（Ｂ）に示すように、中間画像１２００（中間画像２´）から、その最上段の左端の微小領域１２０１を取得する（Ｓ１４２）。

次に、上記取得した微小領域から、埋め込み情報（本例では“１”）が埋め込まれた状態を解除する「埋め込み情報除去」を行なう（Ｓ１４３）。
図８２に、上記埋め込み情報の除去方法を示す。図８２（Ａ）は「１」の埋め込み情報を除去する方法を示し、図８２（Ｂ）は「０」の埋め込み情報を除去する方法を示す。

図８２（Ａ）に示すように「０」の情報が埋め込まれている微小領域１２１１ａの場合には、その情報を埋め込む際に画素値を変更していないため、解除時にも微小領域１２１１ａの画素値を変更しない。一方、図８２（Ｂ）に示すように「１」の情報が埋め込まれている微小領域１２１１ｂの場合には、その情報を埋め込む際に微小領域内の画素値を反転しているため、微小領域１２１１ｂ内の画素値を反転して、微小領域１２１１ｂに埋め込まれた情報を解除（除去）する。

このようにして、図８２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、埋め込み領域に「０」または「１」のいずれの情報が埋め込まれた場合でも、その埋め込み領域の画像を元に戻すことができる（埋め込み情報を解除できる）。

ステップＳ１４２の処理が終了すると、中間画像２´から暗号鍵関連情報の全情報を除去する処理が完了したか否かを判断し、完了していないと判断すると、ステップＳ１４１に戻る。そして、ステップＳ１４１において暗号鍵関連情報の次の情報を取得し、続いて、ステップＳ１４２において中間画像２´から次の微小領域を取得する。そして、ステップＳ１４３において上述した埋め込み情報除去の処理を行なう。

このようにして、ステップＳ１４１〜Ｓ１４３の処理を、ステップＳ１４４において中間画像２´から暗号鍵関連情報の全てを除去したと判断するまで繰り返す。そして、ステップＳ１４４において、上記暗号鍵関連情報の全ての除去が完了したと判断すると、本フローチャートの処理を終了する。

このような処理を、暗号鍵関連情報の情報量に等しいビット数に等しい回数行なうことで、中間画像１´に埋め込まれた暗号鍵関連情報を全て除去（解除）することができる。
図８３は、中間画像２´から７ビットの暗号鍵関連情報を除去した結果得られる中間画像１´の例を示す図である。

図８３（Ａ）に示す中間画像１２００（中間画像２´）から７ビットの暗号鍵関連情報（“１０１１０１０”）を除去する、つまり、中間画像１２００から、その最上段の左端から連続する７個の微小領域（埋め込み情報）１２０１に埋め込まれている情報の除去を行なうことで、図８３（Ｂ）に示す中間画像１４００（中間画像１´）が復元される。尚、図８３（Ａ）において、下向きの矢印が指す領域が微小領域１２０１である。

ステップＳ１１０で生成された中間画像１´は、前述したように、元画像（原画像）に対して暗号鍵に基づいた画像変換（スクランブル処理）を施し、画像内容が認識できないようにしたものである。従って、中間画像１´に施された画像変換を解除することで、元画像を復元することができる。つまり、この画像変換の解除は、暗号化時に元画像を画像変換するとき行なった手順と逆手順の処理を中間画像１´に対して行なえばよい。

図８４に、画像暗号化装置１００による元画像を中間画像１に変換（暗号化）する画像変換の処理手順と、画像復号装置１０００による中間画像１´を元画像に復元する画像変換の処理手順を示す。

図８４（Ａ）は、画像暗号化装置１００が元画像を中間画像１に暗号化する画像変換処理の手順を示す。この暗号化時の画像変換では、まず、暗号鍵を基に、元画像１２０の列１２１Ｃを交換する。次に、暗号鍵を基に、該列交換によって得られた画像１４０の行１４１Ｒを交換する。この結果、中間画像1５０（中間画像1）が得られる。

図８４（Ｂ）は、画像復号装置１０００が中間画像１´から元画像を復元する画像変換処理の手順を示す。この画像復元では、先に、復号鍵を基に、中間画像１４００（中間画像1´）の行１４０１Ｒの交換を行う。次に、復号鍵を基に、該交換によって得られた画像１４１０の列１４１１Ｃを交換する。この結果、元画像１５００が復元される。

また、画像暗号化装置１００の画像暗号化時と画像復号装置１０００の画像復元時の画像変換処理では、行及び列の各交換処理における方向も逆となる。例えば、図８５(Ａ)に示すように、画像暗号化装置１００の暗号化時において、暗号鍵のビット配列順序にしたがって、元画像１２０の列１２１Ｃを左から右へと交換したとする。この場合、画像復号装置１０００は、中間画像１´の復号時において、図８５（Ｂ）に示すように、復号鍵のビット配列の順序とは逆の順序で（ビット配列の最後から先頭へ向かう順序で）、中間画像１４１０（中間画像１´）の列１４１１Ｃを、右から左へと交換すればよい。

このような処理により、図８６に示すように、図８６（Ａ）に示す中間画像１４１０（中間画像１´）に施されたスクランブルを解除して、図８６（Ｂ）に示す元画像１５００を復元することができる。

図６６のフローチャートの説明に戻る。
上記のようにしてステップＳ１１１の画像変換処理が終了すると、暗号化領域の画像を、ステップＳ１１１で復元された元画像に差し替える（Ｓ１１２）。

図８７に、ステップＳ１１１の処理内容を示す。
図８７（Ａ）に示す暗号化画像１１００の暗号化領域１１１０の画像を、図８７（Ｂ）に示す復元画像１５００に差し替える。この結果、図８７（Ｃ）に示すように、暗号化画像１１００の元画像１６００が復元される。

以上のようにして、暗号化画像の１つの暗号化領域の画像の復元が完了する。
ステップＳ１１１の処理が終了すると、ステップＳ１０２に戻る。そして、ステップＳ１０２において、暗号化画像から画像復元がまだ行なわれていない暗号化領域を検出する。

このようにして、暗号化されている領域が複数存在する場合には、ステップＳ１０２〜Ｓ１１２の処理を繰り返す。そして、ステップＳ１０３において、暗号化領域内に暗号化領域が存在しない、つまり、暗号化画像内の全ての暗号化領域の画像の復元が終了したと判断すると、ステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１３においては、出力手段１００８により、復号画像１６００（出力画像）を必要に応じて形式変換をおこなって出力する。復号画像１６００をそのままの形式で出力してもよいし、他の画像形式に変換して出力してもよい。また、Microsoft社のOffice文書、Adobe社のPDFのような電子文書データ、あるいはHTMLやXMLのような非画像データに変換して出力することも可能である。出力手段１００８により、復号画像１６００（出力画像）は出力データとして出力される。

画像暗号化装置１００によって生成された最終的暗号化画像から、入力画像の暗号化領域の画像を復元することは、該最終的暗号化画像に埋め込まれた暗号鍵情報の生成に用いられた公開鍵と対になる秘密鍵を保有しているユーザだけが可能である。

このため、その暗号鍵情報が埋め込まれた入力画像の印刷物や電子データのみを送付先に送るだけで、送付先は、その公開鍵と対になる秘密鍵を用いて、その入力画像の暗号化領域の画像を復元し、その暗号化領域の画像である重要情報を知ることができる。

以上のようにして、本発明の画像暗号化装置１００と画像復号装置１０００を利用することで、入力画像内の第三者には秘匿にしておきたい重要情報の暗号化に用いる暗号鍵（共通鍵）を公開鍵暗号方式の枠組みで安全に暗号化し、該暗号鍵を入力画像以外の手段でやりとりすることなく、入力画像内の重要情報を、正当な送信者と受信者との間で、安全にやりとりすることが可能となる。

｛本発明の画像復号装置の第２の実施形態｝
次に、本発明の画像復号装置の第２の実施形態の基本構成について説明する。この画像復号装置は、前述した本発明の画像暗号化装置の第１態様で生成された暗号化画像を原画像に復号する装置である。

［構成］
図８８は、本発明の画像復号装置の第２態様の構成を示す図である。図８８において、図５５の画像復号装置１０００が備える構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付与している。

図８８に示す画像復号装置２０００（第２の画像復号装置）は、入力手段１００Ｘ、暗号化位置検出手段１００１、画素値変換手段１００２、画像変換手段２００３、鍵関連情報生成手段１００４、埋め込み情報検出手段２００５、認証手段１００５、埋め込み情報除去手段１００６及び出力手段１００８を備えている。

画像復号装置２０００と画像復号装置１０００との構成上の差異は、画素値変換手段１００２以降の構成である。画像復号装置２０００においては、画素値変換手段１００２によって生成された中間画像２´は、画像変換手段２００３によって中間画像１´に変換される。そして、復号画像（原画像）の生成は、埋め込み情報除去手段１００６によって行なわれる。
画像復号装置２０００は、入力データ内の暗号化部分を復号し、その結果を出力データとして出力する機能を持つ。ここで、入力データは、画像暗号化装置４００における出力データそのものか、あるいはデータ形式の変換、印刷、コピー、スキャン等を経由して生成されたデータである。
入力手段１００Ｘは、入力データを必要に応じて形式変換し、入力画像として以降の処理に渡す。入力データは、例えば画像データでもよいし、Microsoft社のOffice文書やAdobe PDFのような電子文書データ、あるいはHTMLやXMLのような非画像データでもよい。また、暗号化対象が紙などの物理媒体に印刷あるいは描画された画像である場合でも、スキャナやデジタルカメラなどの光学機器で読み込むことで、入力データとすることが可能となる。

図８９に、入力画像２１００を示す。この入力画像２１００は暗号化領域２１１０を含んでいる。この暗号化領域２１１０の画像は、複数の行方向の境界線２１１１Ｒと複数の列方向の境界線２１１１Ｃによって区切られる格子状の微小領域（埋め込み領域）から構成されている。

暗号化位置検出手段１００１は、上記入力画像の暗号化領域の位置を検出し、さらに、その暗号化領域内の境界線の位置を検出する。暗号化位置検出手段１００１は、画像復号装置１０００の暗号化位置検出手段１００１と同様な方法により、暗号化領域２１１０の位置を検出する。また、画像復号装置１０００の暗号化位置検出手段１００１と同様にして暗号化領域２１１０の境界線の位置を検出する。

図９０に、暗号化位置検出手段１００１による、暗号化領域２１１０内の境界線の位置の検出方法を示す。図９０においては、暗号化領域２１１０の行方向の切断線２１１３Ｒと列方向の切断線２１１３Ｃにおける画素値の変化を調べ、行方向の画素値変化の波形２１１５Rと列方向の画素値変化の波形２１１３Cをそれぞれ周波数解析することにより、暗号化領域２１１０の境界線の幅を算出し、境界線の位置を検出する。

画素値変換手段１００２は、暗号化位置検出手段１００１により検出された暗号化領域２１１０の画像２２００（以後、暗号化画像２２００と呼ぶ）に施された画素値変換を解除して、画素値変換画像を生成する。

図９１に、画素値変換手段１００２が暗号化画像２２００を画素値変換画像へ変換する方法を示す。
図９１において、図９１（Ｂ）に示す市松模様画像１３１０（画像暗号化装置４００の画素値変換手段１０６が使用した市松模様画像と同様な市松模様画像）を参照し、図９１（Ａ）に示す暗号化画像２２００について、市松模様画像１３１０の黒色領域１３１１Bで定義された領域に対応する領域（埋め込み領域）の画素値を反転し、画像暗号化装置４００の画像変換手段４０５により暗号化画像２２００に施された画素値変換を解除する。そして、図９１（Ｃ）に示す画素値変換画像２３００を生成する。

このようにして、画像変換手段２００３により、図９２に示す中間画像２３００（中間画像２´）が生成される。
ただし、画像暗号化装置４００において、画素値変換手段を実施しなかった場合は、画像復号装置２０００における画素値変換手段１００２は省略することができる。

画像変換手段２００３は、復号ユーザにより入力された復号鍵に基づき、該中間画像２３００（中間画像２´）に対して、画像暗号化装置４００の画像変換手段４０５が用いた変換手法と処理手順が逆の手法（逆変換手法）による逆変換を施し、中間画像２４００（中間画像１´）を生成する。

図９３に、画像変換手段２００３が、中間画像２´から中間画像１´を生成する方法を示す。図９３に示す方法は、前述した図６４に示す方法と同様である。この方法においては、まず、図９３（Ａ）に示す中間画像２３００（中間画像２´）の行方向のセグメント２３０１Ｒを、図９３（Ｂ）に示す復号鍵（“１００１１０１０”）の上位３ビット（“１００”）を用いて交換し、図９３（Ｃ）に示す画像２３１０を生成する。続いて、図９３（Ｃ）に示すように、その画像２３１０の列方向のセグメント２３１１Ｃを、前記復号鍵の上位７ビット（“１００１１０１”）を用いて交換し、図９３（Ｄ）に示す中間画像２４００（中間画像１´）を生成する。この中間画像１´は、図４５に示す中間画像６００（中間画像１´）と略同様なものである。

埋め込み情報検出手段２００５は、画像変換手段２００３が生成した中間画像２４００（中間画像1´）から、暗号化時にその中間画像２４００に埋め込まれた暗号鍵関連情報を検出する。この検出方法は、画像復号装置１０００の埋め込み情報検出手段１００３の検出方法と同様である。

図９４に、埋め込み情報検出手段２００５による暗号鍵関連情報の検出方法のイメージ図を示す。
図９４（Ａ）に示す中間画像２４００（中間画像１´）には、前記第２の埋め込み手法、すなわち、埋め込み領域内の画素値を反転することによって暗号鍵関連情報が埋め込まれている。埋め込み情報検出手段２００５は、前述した画像復号装置１０００の埋め込み情報検出手段１００３と同様な方法により、中間画像２４００（中間画像１´）から、図９４（Ｂ）に示す暗号鍵関連情報（“１０１１０１１０”）を検出する。

鍵関連情報生成手段１００４は、復号ユーザにより入力された復号鍵を、一定の規則（画像暗号化装置４００の鍵関連情報生成手段１００４が用いた規則と同じ規則）に従って、復号鍵関連情報に変換する。

認証手段１００５は、埋め込み情報検出手段２００５により検出された暗号鍵関連情報と、鍵関連情報生成手段１００４によって生成された復号鍵関連情報とを照合することで、現在、暗号化画像２２００の復号を試みているユーザが、元画像（原画像）を閲覧する権利を持つ者であるかをチェックする。認証手段１００５により、復号ユーザが認証されると、埋め込み情報除去手段２００６に処理が移る。

埋め込み情報除去手段２００６は、認証手段１００５により復号ユーザが認証された場合に、画像暗号化装置４００の情報埋め込み手段４０３が中間画像２４００（中間画像１´）に暗号鍵関連情報を埋め込む際に変更した画素値を元に戻す処理を行なう。

図９５に、埋め込み情報除去手段２００６が中間画像１´から暗号鍵関連情報を除去する方法を示す。
埋め込み情報除去手段２００６は、図９５（Ａ）に示すように、中間画像２４００（中間画像１´）から暗号鍵関連情報（“１０１１０１０”）を除去するために、中間画像２４００（中間画像１´）の最上位行の先頭から７つの埋め込み領域（微小領域）２４０１の画素値を反転させ、図９５（Ｂ）に示す画像２５００を復号する。

この結果、埋め込み情報除去手段２００６により、図９６に示す元画像（原画像）２５００が復元される。また、画像暗号化装置４００において電子透かしによって情報が埋め込まれた場合は、見た目に影響を与えないよう埋め込まれているため、必ずしも埋め込み情報を除去する必要はない。

出力手段１００８は、画像復号装置１０００の出力手段１００８と同様にして、上記復号結果（復号画像２５００）をユーザに対して提示するため、復号画像２５００のデータ形式などを適宜変換してから、出力データを出力する。

この出力により、画像暗号化装置４００により生成された暗号化画像の暗号化領域の画像を認識することが可能になる。
＜動作＞
上記構成の画像復号装置２０００の動作を説明する。

図９７は、画像復号装置２０００の全体処理を示すフローチャートである。図９７において、前述した図６５の画像復号装置１０００の全体処理を示すフローチャートのステップの処理と同じ処理を行なうステップについては同じステップ番号を付与している。以後の説明では、画像復号装置１０００と異なる処理を重点的に説明し、同様な処理については簡略に説明する。

図９７と図６５を比較すれば分かるように、図９７のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０５は、図６５のフローチャートと同様である。また、図９７のフローチャートのステップＳ１０７〜Ｓ１１４も、図６５のフローチャートと同様である。

画像復号装置２０００と画像復号装置１０００の処理の違いは、ステップＳ１０５の「画素値変換処理」とステップ１０７の「埋め込み情報検出処理」の間の処理である。
画像復号装置２０００では、ステップＳ１０５の画素値変換処理に続いて、「画像変換処理」（Ｓ２０６）と「埋め込み情報検出処理」（Ｓ２０７）を行なう。以後の説明では、この画像復号装置１０００と異なる処理手順を重点的に説明する。

まず、ステップＳ１０１において、復号ユーザは入力データが入力し、入力データは必要に応じて形式変換がおこなわれ、入力画像２１００として以降の処理に渡される。
これ
次に、ステップＳ１０２において、入力画像中に含まれる、暗号化領域の位置を検出する「暗号化位置検出処理」を行なう。

この暗号化位置検出処理は、前述した画像復号装置１０００の「暗号化位置検出処理」同様であり、大きく２つの段階に分かれている。
まず、前記図６７に示す方法と同様にして、暗号化画像２１００から暗号化領域２１００（暗号化画像２１００）の大まかな位置を特定する。次に、図９８に示すように、その暗号化領域２１００の境界線（列方向の境界線２１１１Ｃと横方向の境界線２１１１Ｒ）を決定する。このようにして、暗号化位置検出処理により、画像暗号化装置２０００により、前記中間画像２にスクランブルなどが行なわれた際の境界を求めることができる。この処理の詳細は、前述したように特許文献３に開示されている。

続いて、ステップＳ１０３において、暗号化位置検出処理において検出された暗号化領域が存在するか否か判別し、存在すればステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において暗号化領域の画像を復号するための復号鍵を復号ユーザに入力させ、その入力が終了するとステップＳ１５へ進む。一方、ステップＳ１０３において、暗号化領域が存在しないと判別すれば、ステップＳ１１３に進む。そして、ステップＳ１１３において前述した「出力処理」を行ない、本フローチャートの処理を終了する。

ステップＳ１０５においては、前記「画素値変換処理」を行なう。この画素値変換処理の例を図９９に示す。
図９９に示すように、図９９（Ａ）に示す暗号化画像２１００を、図９９（Ｂ）に示す市松模様画像１３１０を参照して、図９９（Ｃ）に示す中間画像２３００（中間画像２´）に変換する。すなわち、暗号化画像２１００に施された画素値変換を解除することにより、暗号化画像２１００から中間画像２´を生成する。

ステップＳ１０５に続いて、画像変換手段２００３により「画像変換処理」を行なう（Ｓ２０６）。この画像変換処理の手法は、基本的には、前述した図６６のフローチャートのステップＳ１１１の「画像変換処理」と同様である。異なるのは、処理対象となる画像が「中間画像１´」ではなく「中間画像２´」であり、復元する画像が「元画像」ではなく「中間画像１´」であるということである。

中間画像２´は、中間画像１に対して暗号鍵に基づいた画像変換（スクランブル処理）を施し、画像内容が認識できないようにしたものである。従って、中間画像２´に施されている画像変換を、復号鍵を基に解除することで、中間画像１´を復元することが可能である。

この画像変換の解除は、前述したように、暗号化時に行なった画像変換の手法と逆手順の処理を行なうことにより可能である。つまり、暗号化時の画像変換において、まず列の交換を行ない、次に行の交換を行なった場合、復号時の画像変換では、先に行の交換を行ない、次に列の交換を行なう。

図１００（Ａ）に、暗号化時の画像変換の手順を示す。ステップＳ２０６の画像変換処理では、図１００（Ｂ）に示すような手順で、復号鍵を基にして、中間画像２３００（中間画像２´）を中間画像２４００（中間画像１´）に変換する。すなわち、復号鍵を基に中間画像２３００（中間画像２´）の行２３０１Ｒを交換して、中間画像２３００を画像２３１０に変換する。続いて、復号鍵を基にその画像２３１０の列２３１１Ｃを交換して、その画像２３１０を中間画像２３４０（中間画像１´）に変換する。尚、このとき、上記行および列の各交換の手順は逆の手順となる（図１０１（Ａ）、（Ｂ）参照）。

このようにして、ステップＳ２０６の画像変換処理により、図１０２（Ａ）に示す中間画像２３００（中間画像１´）のスクランブルを解除して、図１０２（Ｂ）に示す中間画像２４００（中間画像２´）を生成する。

ステップＳ２０６に続いて、「埋め込み情報検出処理」を行なう（Ｓ２０７）。この埋め込み情報検出処理のアルゴリズムは、前述した画像復号装置１０００が行なう図８０のフローチャートに示す「埋め込み情報検出処理」のアルゴリズムと同様である。異なるのは、処理対象となる画像が「中間画像２´」ではなく「中間画像１´」であるということである。

この埋め込み情報検出処理においては、中間画像１´から暗号化時に埋め込まれた暗号鍵関連情報を検出する。具体的な検出方法を、図１０３〜図１０５を参照しながら説明する。
図１０３に示すように、中間画像２４００（中間画像１´）の埋め込み領域２４０１を、前記ジグザグ走査により１つずつ順次取得していく。このとき、取得した埋め込み領域２１０１から、図１０４に示す方法により「埋め込み情報」を検出する。

図１０４に示す例では閾値を５０％に設定し、図１０４（Ａ）に示すように、埋め込み領域２４０１ａ内の黒画素率が閾値未満の場合は「０」が埋め込まれていると判断する。また、図１０３（Ｂ）に示すように、埋め込み領域２４０１ｂの黒画素率が閾値を超えている場合には、情報埋め込み時にその領域内の全ての画素値が反転されたとみなし、「１」が埋め込まれていると判断する。このような検出を、図１０３に示すジグザグ走査により行ない、暗号鍵関連情報を検出し終えた時点でその処理を終了する。例えば、図１０５に示すように、図１０５（Ａ）に示す中間画像２４００（中間画像１´）から、図１０５（Ｂ）に示すように、“１０１１０１０”という７ビットのビット列の暗号鍵関連情報を検出した時点で、埋め込み領域の検出処理を終了する。
なお、暗号化時に、暗号鍵関連情報に加えてその他の情報（ユーザＩＤ等）が埋め込まれている場合、あるいはその他の情報のみで埋め込まれている場合は、それらの情報量の分だけ検出をおこなう。

ステップＳ２０７の処理が終了した時点で、認証に必要な情報として、復号ユーザから入力された復号鍵“１００１１０１００１０”（＝１２３４（１０進数））と暗号化領域の画像（中間画像１´）から検出された暗号鍵関連情報“１０１１０１０”（＝９０（１０進数））が得られている。しかし、前述したように、認証を行なうためには、復号鍵をその関連情報（復号鍵関連情報）に変換する必要がある。

このため、ステップＳ２０７に続いて、復号鍵から復号鍵関連情報を生成する「鍵関連情報生成処理」を行なう（Ｓ２０８）。
ステップＳ２０８に続いて、ステップＳ２０８で生成した復号鍵関連情報と前記暗号鍵関連情報を照合し、復号ユーザを認証する「認証処理」を行なう（Ｓ１０８）。この認証処理のアルゴリズムは、前述した画像復号装置１０００の認証処理と同様である（図７９のフローチャート参照）。

続いて、復号ユーザが認証されたか否かを判別し（Ｓ１０９）、認証されていれば、中間画像１´から、それに埋め込まれている暗号鍵関連情報を除去する「埋め込み情報除去処理」を行なう（Ｓ１１０）。

図１０６に、上記埋め込み情報除去処理の例を示す。
図１０６（Ａ）に示すように、暗号鍵関連情報（＝「１０１１０１０」）の先頭の１ビット（＝「１」）を取得する。そして、中間画像２４００（中間画像１´）から、そのビット情報が埋め込まれている左上段の上端の微小領域２４０１を取得する。次に、その取得した微小領域２４０１について、上記ビット情報（＝「１」）が埋め込まれた状態を解除する。

図１０７に、中間画像１´の微小領域から、そこに埋め込まれた情報を除去する方法を示す。
図１０７（Ａ）に示すように、「０」の情報が埋め込まれた微小領域２４０１ａの場合、その情報を埋め込む時に、微小領域２４０１ａ画素値の変更は行なわれていない。このため、埋め込み情報除を解除するとき、微小領域２４０１ａの画素値を変更する必要はない。したがって、微小領域２４０１ａの画像は変更しない。

一方、図１０７（Ｂ）に示すように、「１」が埋め込まれた微小領域２４０１ｂの場合、暗号化時にその微小領域２４０１ｂ内の画素値を反転している。このため、微小領域２４０１ｂ内の画素値を反転する。この結果、微小領域２４０１ｂの画像は微小領域２４０１ａと同様になる。

このようにして、図１０７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、埋め込み領域に「０」または「１」のいずれの情報が埋め込まれた場合でも、その埋め込み領域の画像を元に戻すことができる（埋め込み情報を解除できる）。このような処理を、図１０８に示すように、暗号鍵関連情報の情報量に等しいビット数（この例では、７ビット）に等しい回数行なうことで、中間画像１´に埋め込まれた暗号鍵関連情報を全て除去（解除）することができる。

この結果、図１０８に示すように、図１０８（Ａ）に示す中間画像２４００（中間画像１´）から暗号鍵関連情報（「１０１１０１０」）を除去して、図１０８（Ｂ）に示す元画像２５００を復元できる。

ステップＳ１１０に続いて、ステップＳ１１１の「復元画像への差し替え処理」を行なう。この処理は、画像復号装置１０００のステップＳ１１１の処理と同様なので、その詳しい説明は省略する。以後、前述した図６６のフローチャートと同様の処理を行なう。

画像暗号化装置４００によって生成された最終的暗号化画像から、入力画像の暗号化領域の画像を復元することは、該最終的暗号化画像に埋め込まれた暗号鍵情報の生成に用いられた公開鍵と対になる秘密鍵を保有しているユーザだけが可能である。

このため、その暗号鍵情報が埋め込まれた入力画像の印刷物や電子データのみを送付先に送るだけで、送付先は、その公開鍵と対になる秘密鍵を用いて、その入力画像の暗号化領域の画像を復元し、その暗号化領域の画像である重要情報を知ることができる。

以上のようにして、本発明の画像暗号化装置４００と画像復号装置２０００を利用することで、入力画像内の第三者には秘匿にしておきたい重要情報の暗号化に用いる暗号鍵（共通鍵）を公開鍵暗号方式の枠組みで安全に暗号化し、該暗号鍵を入力画像以外の手段でやりとりすることなく、入力画像内の重要情報を、正当な送信者と受信者との間で、安全にやりとりすることが可能となる。
｛システム構成｝
（１）画像暗号化装置
＜コンピュータのハードウェア構成＞
上述した画像暗号化装置１００または画像暗号化装置４００として機能するコンピュータのハードウェア構成について説明する。

図１０９は、コンピュータを画像暗号化装置１００または画像暗号化装置４００として機能させるプログラムの実行環境であるコンピュータのハードウェア構成を示す図である。

図１０９に示すコンピュータ３０００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３０１０、メモリ３０２０、入力装置３０３０、外部記憶装置３０４０、媒体駆動装置３０５０、ネットワーク接続装置３０６０、出力装置３０７０を備えている。

ＣＰＵ３０１０は、コンピュータ３０００全体の動作を制御する中央演算処理装置であり、メモリ３０２０のプログラム格納領域３０２１に格納されている画像暗号化プログラムを実行することによって、コンピュータ３０００を画像暗号化装置１００または画像暗号化装置４００として機能させる。ここで、コンピュータ３０００を画像暗号化装置１００として機能させるプログラムを第１の画像暗号化プログラム、画像暗号化装置４００として機能させるプログラムを第２の画像暗号化プログラムと区別して呼ぶことにする。上記プログラム格納領域３０２１には、該第１または第２の画像暗号化プログラム以外に基本ソフト（ＯＳ）や各装置３０３０〜３０７０用のドライバ（ソフトウェア）、ネットワーク接続装置３０６０用の通信制御ソフトなども格納される。

メモリ３０２０は、上記プログラム格納領域３０２１以外に、入力画像格納領域３０２２、暗号鍵格納領域３０２３、暗号鍵関連情報格納領域３０２４、境界位置情報格納領域３０２５、中間画像格納領域３０２６、暗号化画像格納領域３０２７、埋め込みパターン格納領域３０２８、作業領域３０２９などを備える。

入力画像格納領域３０２２は、暗号化の対象となる入力画像を格納する。暗号鍵格納領域３０２３は、該入力画像を暗号化する際に用いられる暗号鍵を格納する。暗号鍵関連情報格納領域３０２４は、該暗号鍵を基に生成される暗号鍵関連情報を格納する。境界位置情報格納領域３０２５は、暗号鍵関連情報が埋め込まれる画像の埋め込み領域（微小領域）の境界線の位置に関する情報である境界線位置情報を格納する。中間画像格納領域３０２６は、前記中間画像１及び前記中間画像２を格納する。暗号化画像格納領域３０２７は、画像暗号化装置１００または画像暗号化装置４００によって生成された暗号化画像を格納する。埋め込みパターン格納領域３０２８は、上記暗号鍵関連情報を前記埋め込み領域に埋め込む際の埋め込みパターンに関する情報を格納する。作業領域３０２９は、ＣＰＵ３０１０が前記第１または第２の画像暗号化プログラムを実行する際に使用する一時データなどを保持する。

入力装置３０３０は、前記暗号化ユーザが暗号化する画像（入力画像）を入力したり、その入力画像の暗号化領域を指定したりするために使用される装置であり、具体的には、キーボードやマウスなどから成る。
外部記憶装置３０４０は、上記画像暗号化プログラム、上記埋め込みパターン、及び前記暗号化画像などを保存・記憶する装置であり、具体的には磁気ディスク装置、光ディスク装置、または光磁気ディスク装置などである。

媒体駆動装置３０５０は、可搬記憶媒体３０８０が装着、脱着される装置であり、装着された該可搬記憶媒体３０８０に対してデータの書き込み／読み込みなどを行なう。該可搬記憶媒体３０８０は、ＣＤ(compact Disc)やＤＶＤ(Digital Video Disc)、または、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)メモリやＳＤ(Secure Digital)カードなどのメモリカードなどである。この可搬記憶媒体には、前記第１または第２の画像暗号化プログラム、前記暗号化対象の画像（入力画像）、及び前記暗号化画像などが保存される。可搬記憶媒体３０８０に格納された該画像暗号化プログラムは、媒体駆動装置３０５０により読み出されて、前記プログラム格納領域３０２１にロードされ、ＣＰＵ３０１０により実行されることが可能である。

ネットワーク接続装置３０６０は、ＬＡＮ(Local Area Network)またはインターネットや専用回線網などのＷＡＮ(Wide Area Network)などと通信接続するための装置であり、それらのネットワークを介して外部のサーバや端末などと通信を行う。前記画像暗号化プログラムは、前記第１または第２の画像暗号化プログラムの提供業者のサイトなどからネットワークを経由して本コンピュータ３０００の外部記憶装置３０４０にダウンロードすることが可能であり、このダウンロードの際、ネットワーク接続装置３０６０が使用される。
出力装置３０７０は、液晶ディスプレイやＣＲＴ(Cathode Ray Tube)などの表示装置やプリンタなどの印刷装置などから成る。この出力装置３０７０は、入力画像や中間画像１、２、さらには暗号化画像の表示などを行なう。また、画面表示などによるＧＵＩ(Graphical User Interface)などのマン・マシン・インターフェースとしての機能も備える。
＜機能ブロック構成＞
［画像暗号化装置１００］
図１１０は、画像暗号化装置１００における処理の機能ブロック図である。
入力手段１０１、暗号化領域指定手段１０２、画像変換手段１０３、鍵関連情報生成手段１０４、情報埋め込み手段１０５、画素値変換手段１０６、出力手段１０７から構成される。

［画像暗号化装置４００］
図１１１は、画像暗号化装置４００における処理の機能ブロック図である。
入力手段１０１、暗号化領域指定手段１０２、鍵関連情報生成手段１０４、情報埋め込み手段４０３、画像変換手段４０５、画素値変換手段１０６及び出力手段１０７から構成される。
（２）画像復号装置
＜コンピュータのハードウェア構成＞
上述した画像復号装置１０００または画像復号装置２０００として機能するコンピュータのハードウェア構成について説明する。

図１１２は、コンピュータを画像復号装置１０００または画像復号装置２０００として機能させるプログラムの実行環境であるコンピュータのシステム構成を示す図である。
図１１２に示すコンピュータ５０００は、ＣＰＵ(Central Procesiing Unit)５０１０、メモリ５１００、入力装置５０３０、外部記憶装置５０４０、媒体駆動装置５０５０、ネットワーク接続装置５０６０、出力装置５０７０を備えている。

ＣＰＵ５０１０は、コンピュータ５０００全体の動作を制御する中央演算処理装置であり、メモリ５１００のプログラム格納領域５１０１に格納されている画像復号プログラムを実行することによって、コンピュータ５０００を画像復号装置１０００または画像復号装置２０００として機能させる。ここで、コンピュータ５０００を画像復号装置１０００として機能させるプログラムを第１の画像復号プログラム、画像復号装置２０００として機能させるプログラムを第２の画像復号プログラムと区別して呼ぶことにする。上記プログラム格納領域５１０１には、該第１または第２の画像復号プログラム以外に基本ソフト（ＯＳ）や各装置５０３０〜５０７０用のドライバ（ソフトウェア）、ネットワーク接続装置５０６０用の通信制御ソフトなども格納される。

メモリ５１００は、上記プログラム格納領域５１０１以外に、暗号化画像格納領域５１０２、境界線位置情報格納領域５１０３、復号鍵格納領域５１０４、復号鍵関連情報格納領域５１０５、暗号鍵関連情報格納領域５１０６、中間画像格納領域５１０７、復元画像格納領域５１０８、埋め込みパターン格納領域５１０９、作業領域５１１０などを備える。

暗号化画像格納領域５１０２は、画像暗号化装置１００または画像暗号化装置４００によって生成された暗号化画像を格納する。境界位置情報格納領域５１０３は、暗号鍵関連情報が埋め込まれている暗号化画像の埋め込み領域（微小領域）の境界線の位置に関する情報である境界線位置情報を格納する。復号鍵格納領域５１０４は、前記暗号化画像を復号する際に必要な復号鍵を格納する。復号鍵関連情報格納領域５１０５は、該インターネット復号鍵を基に、前記暗号鍵関連情報の生成アルゴリズムと同様のアルゴリズムによって生成される復号鍵関連情報を格納する。中間画像格納領域５１０７は、前記中間画像１´及び前記中間画像２´を格納する。復元画像格納領域５１０８は、前記暗号化画像を復元することによって得られる復元画像を格納する。埋め込みパターン格納領域５１０９は、前記暗号化画像に上記暗号鍵関連情報を埋め込まれた際に使用された埋め込みパターンに関する情報を格納する。作業領域５１１０は、ＣＰＵ５０１０が前記第１または第２の画像復号プログラムを実行する際に使用する一時データなどを保持する。

入力装置５０３０は、前記復号ユーザが前記暗号化画像や前記復号鍵を入力するために使用される装置であり、具体的には、キーボードやマウスなどから成る。
外部記憶装置５０４０は、上記第１または第２の画像復号プログラム、上記埋め込みパターン、及び前記復元画像などを保存する装置であり、具体的には磁気ディスク装置、光ディスク装置、または光磁気ディスク装置などである。

媒体駆動装置５０５０は、可搬記憶媒体５０８０が装着、脱着される装置であり、装着された該可搬記憶媒体５０８０に対してデータの書き込み／読み込みなどを行なう。該可搬記憶媒体５０８０は、ＣＤ(compact Disc)やＤＶＤ(Digital Video Disc)、または、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)メモリやＳＤ(Secure Digital)カードなどのメモリカードなどである。この可搬記憶媒体５０８０には、前記第１または第２の画像復号プログラム、前記暗号化画像及び前記復元画像などが保存される。可搬記憶媒体５０８０に格納された該第１または第２の画像復号プログラムは、媒体駆動装置５０５０により読み出されて、前記プログラム格納領域５１０１にロードされ、ＣＰＵ５０１０により実行されることが可能である。

ネットワーク接続装置５０６０は、ＬＡＮ(Local Area Network)またはインターネットや専用回線網などのＷＡＮ(Wide Area Network)などと通信接続するための装置であり、それらのネットワークを介して外部のサーバや端末などと通信を行う。前記画像復号プログラムは、前記第１または第２の画像復号プログラムの提供業者のサイトなどからネットワークを経由して本コンピュータ５０００の外部記憶装置５０４０にダウンロードすることが可能であり、このダウンロードの際、ネットワーク接続装置５０６０が使用される。
出力装置５０７０は、液晶ディスプレイやＣＲＴ(Cathode Ray Tube)などの表示装置やプリンタなどの印刷装置などから成る。この出力装置３０７０は、入力画像や中間画像１、２、さらには暗号化画像の表示などを行なう。また、画面表示などによるＧＵＩ(Graphical User Interface)などのマン・マシン・インターフェースとしての機能も備える。
＜機能ブロック構成＞
［画像復号装置１０００］
図１１３は、画像復号装置１０００における機能ロック図である。
画像復号装置１０００における処理は、入力手段１００Ｘ、暗号化位置検出手段１００１、画素値変換手段１００２、埋め込み情報検出手段１００３、鍵関連情報生成手段１００４、認証手段１００５、埋め込み情報除去手段１００６、画像変換手段１００７及び出力手段１００８から構成される。

［画像復号装置２０００］
図１１４は、画像復号装置２０００の機能ブロック図である。
画像復号装置２０００における処理は、入力手段１００Ｘ、暗号化位置検出手段１００１、画素値変換手段１００２、画像変換手段２００３、埋め込み情報検出手段２００４、鍵関連情報生成手段１００４、認証手段１００５、埋め込み情報除去手段１００６及び出力手段１００８から構成される。
＜複合機への適用例＞
図１１５に、複合機に本発明の暗号化処理および復号化処理を適用した場合のシステム構成を示す。

図１１５について、ＣＰＵボード７００１はシステム全体の制御を行う。外部インターフェース７００２は外部コンピュータと接続する機能を有する。スキャナインターフェース７００３はスキャナ７００４とのインターフェース制御の役割を果たす。スキャナ７００４から読み込まれた画像情報は、イメージバッファ７００５に蓄えられる。プリンタインターフェース７００６は、プリンタ７００７とのインターフェース制御の役割を果たす。

図１１６はＣＰＵボード７００１の構成を表す図である。７１０１はＣＰＵで、システム全体の制御を行う。７１０２はＲＯＭであり、ＣＰＵボードに実行させる暗号化処理および復号化処理のブログラムが記憶されている。７１０３はＲＡＭで、暗号化処理および復号化処理を実行するのに必要な各種データ等を一時的に保存している。また操作パネル７１０４は、ユーザによるキー入力を受けつける機能や、ユーザへのメッセージ等を表示する機能を有する。さらにインターフェース７１０５は、ＣＰＵボード７００１とシステムバス７１０６とを接続するためのインターフェースである。
図１１５で表されるシステムにより、複合機で本発明の暗号化処理および復号化処理を実現することが可能となる。

また、パーソナルコンピュータ以外でも、コピー機（複合機も含む）やＦＡＸ、プリンタ、スキャナ、オーバーヘッドリーダ、携帯電話、携帯端末、ディジタルカメラ、ＴＶなどに本発明の機能が組み込まれてもよい。すなわち、本発明は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。

本発明はソフトウェアとしても実現できるので、様々な端末に搭載可能である。このため、一般ユーザなどが、個人の秘匿情報を含む印刷物などを手軽に画像暗号化し、その印刷物などの内容を、高いセキュリティを確保しながら、正当な個人や機関などに、直接またはネットワーク経由などで渡すことができる。また、その受け取り側も、復号鍵を用いて、暗号化された画像を容易に復元することができる。

Claims (13)

1. 画像を暗号化する画像暗号化装置において、
   暗号化の対象となる画像を入力する入力手段と、
   該入力手段より入力した画像に対し、暗号化する領域を指定する暗号化領域指定手段と、
   該暗号化領域指定手段で指定された暗号化領域の画像を暗号鍵に基づいて第１の中間画像に変換する画像変換手段と、
   前記暗号鍵を基に、暗号鍵関連情報を生成する鍵関連情報生成手段と、
   前記暗号鍵関連情報を前記第１の中間画像内に埋め込み、第２の中間画像を生成する情報埋め込み手段と、
   前記暗号化領域の位置が復号時に特定可能となるように、前記第２の中間画像に対して画素値変換をおこなう画素値変換手段と、
   前記画素値変換手段において生成された画像を出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする画像暗号化装置。
2. 画像を暗号化する画像暗号化装置において、
   暗号化の対象となる画像を入力する入力手段と、
   該入力手段より取得した画像に対し、暗号化する領域を指定する暗号化領域指定手段と、
   暗号鍵を基に、暗号鍵関連情報を生成する鍵関連情報生成手段と、
   前記暗号鍵関連情報を、前記暗号化領域の画像内に埋め込み、第1の中間画像を生成する情報埋め込み手段と、
   前記第1の中間画像を前記暗号鍵に基づいて変換し、第２の中間画像を生成する画像変換手段と、
   前記暗号化領域の位置が復号時に特定可能となるように、該画像変換手段によって生成された第２の中間画像の画素値変換をおこなう画素値変換手段と、
   該画素値変換手段において生成された画像を出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする画像暗号化装置。
3. 請求項１または２記載の画像暗号化装置であって、
   前記情報埋め込み手段は、前記暗号鍵関連情報に基づいて前記暗号化領域内の画像の画素値を変換することによって、前記暗号化領域の画像内に前記暗号鍵関連情報を埋め込むことを特徴する画像暗号化装置。
4. 暗号化画像を復号し、復号画像に変換する画像復号装置において、
   暗号化画像を入力する入力手段と、
   前記暗号化画像から、暗号化領域の位置を検出する暗号化位置検出手段と、
   前記暗号化領域内の画素値を変換し、第1の中間画像に変換する画素値変換手段と、
   前記第1の中間画像内に埋め込まれている、前記暗号鍵関連情報を検出する埋め込み情報検出手段と、
   復号鍵を復号鍵関連情報に変換する鍵関連情報生成手段と、
   前記暗号鍵関連情報と、前記復号鍵関連情報とを照合して、前記復号鍵が正しいものであるか調べる認証手段と、
   該認証手段により前記復号鍵が正しいと認証された場合、前記第1の中間画像から前記暗号鍵関連情報を除去して、第２の中間画像に変換する埋め込み情報除去手段と、
   前記第２の中間画像を前記復号鍵に基づいて変換し、復号画像を生成する画像変換手段と、
   前記復号画像を出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする画像復号装置。
5. 暗号化画像を復号し、復号画像に変換する画像復号装置において、
   暗号化画像を入力する入力手段と、
   前記暗号化画像から、暗号化領域の位置を検出する暗号化位置検出手段と、
   前記暗号化領域内の画素値を変換し、第1の中間画像に変換する画素値変換手段と、
   前記第1の中間画像を復号鍵に基づいて変換し、第２の中間画像を生成する画像変換手段と、
   前記第２の中間画像内に埋め込まれている、前記暗号鍵関連情報を検出する埋め込み情報検出手段と、
   前記復号鍵を復号鍵関連情報に変換する鍵関連情報生成手段と、
   前記暗号鍵関連情報と、前記復号鍵関連情報とを照合して、前記復号鍵が正しいものであるか調べる認証手段と、
   該認証手段により前記復号鍵が正しいと認証された場合、前記第２の中間画像から前記暗号鍵関連情報を除去して、復号画像に変換する埋め込み情報除去手段と、
   前記復号画像を出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする画像復号装置。
6. 画像を暗号化する画像暗号化方法において、
   暗号化の対象となる画像を入力する入力ステップと、
   該入力ステップにより入力した画像に対し、暗号化する領域を指定する暗号化領域指定ステップと、
   該暗号化領域指定ステップによって指定された暗号化領域の画像を暗号鍵に基づいて第１の中間画像に変換する画像変換ステップと、
   前記暗号鍵を基に、前記暗号鍵に関連する情報である暗号鍵関連情報を生成する鍵関連情報生成ステップと、
   該鍵関連情報生成ステップによって生成された暗号鍵関連情報を前記第１の中間画像内に埋め込み、第２の中間画像を生成する情報埋め込みステップと、
   該情報埋め込みステップによって生成された前記第２の中間画像の画素値を変換する画素値変換ステップと、
   前記画素値変換後の画像を出力する出力ステップと、
   を備えることを特徴とする画像暗号化方法。
7. 画像を暗号化する画像暗号化方法において、
   暗号化の対象となる画像を入力する入力ステップと、
   該入力ステップにより入力した画像に対し、暗号化する領域を指定する暗号化領域指定ステップと、
   暗号鍵を基に、該暗号鍵に関連するから情報である暗号鍵関連情報を生成する鍵関連情報生成ステップと、
   該鍵関連情報生成ステップにより生成された暗号鍵関連情報を、前記暗号化領域指定ステップにおいて指定された暗号化領域の画像内に埋め込んで、第1の中間画像を生成する情報埋め込みステップと、
   前記第1の中間画像を前記暗号鍵に基づいて変換し、第２の中間画像を生成する画像変換ステップと、
   該画像変換ステップによって生成された第２の中間画像の画素値を変換する画素値変換ステップと、
   前記画素値変換後の画像を出力する出力ステップと、
   を備えることを特徴とする画像暗号化方法。
8. 暗号化画像を復号する画像復号方法において、
   暗号化画像を入力する入力ステップと、
   前記暗号化画像から、暗号化領域の位置を検出する暗号化位置検出ステップと、
   該暗号化位置検出ステップによって検出された前記暗号化領域内画素値を変換し、第1の中間画像に変換する画素値変換ステップと、
   前記第1の中間画像に埋め込まれている、前記暗号鍵関連情報を検出する埋め込み情報検出ステップと、
   復号鍵を復号鍵関連情報に変換する鍵関連情報生成ステップと、
   前記暗号鍵関連情報と、前記復号鍵関連情報とを照合して、前記復号鍵が正しいものであるか調べる認証ステップと、
   該認証ステップにより前記復号鍵が正しいと認証された場合、前記第1の中間画像から前記暗号鍵関連情報を除去して、第２の中間画像に変換する埋め込み情報除去ステップと、
   前記第２の中間画像を前記復号鍵に基いて変換し、復号画像を生成する画像変換ステップと、
   前記復号画像を出力する出力ステップと、
   を備えることを特徴とする画像復号方法。
9. 暗号化画像を復号する画像復号方法において、
   暗号化画像を入力する入力ステップと、
   前記暗号化画像から、暗号化領域の位置を検出する暗号化位置検出ステップと、
   前記暗号化領域内の画素値を変換し、第1の中間画像に変換する画素値変換ステップと、
   前記第1の中間画像を復号鍵に基いて変換し、第２の中間画像を生成する画像変換ステップと、
   前記第２の中間画像に埋め込まれている、前記暗号鍵関連情報を検出する埋め込み情報検出ステップと、
   前記復号鍵を復号鍵関連情報に変換する鍵関連情報生成ステップと、
   前記暗号鍵関連情報と、前記復号鍵関連情報とを照合して、前記復号鍵が正しいものであるか調べる認証ステップと、
   該認証ステップにより前記復号鍵が正しいと認証された場合、前記第２の中間画像から前記暗号鍵関連情報を除去して、復号画像に変換する埋め込み情報除去ステップと、
   前記復号画像を出力する出力ステップを、
   備えることを特徴とする画像復号方法。
10. 画像を暗号化するために、コンピュータを、
    暗号化の対象となる画像に対し、暗号化する領域を指定する暗号化領域指定手段、
    該暗号化領域指定手段によって指定された暗号化領域の画像を暗号鍵に基づいて第１の中間画像に変換する画像変換手段、
    前記暗号鍵を基に、暗号鍵関連情報を生成する鍵関連情報生成手段、
    前記暗号鍵関連情報を前記第１の中間画像内に埋め込み、第２の中間画像を生成する情報埋め込み手段、
    前記暗号化領域の位置が復号時に特定可能となるように、前記第２の中間画像に対して画素値変換をおこなう画素値変換手段、
    として機能させるための画像暗号化プログラム。
11. 画像を暗号化させるために、コンピュータを、
    暗号化の対象となる画像に対し、暗号化する領域を指定する暗号化領域指定手段、
    暗号鍵を基に、暗号鍵関連情報を生成する鍵関連情報生成手段、
    前記暗号鍵関連情報を、前記暗号化領域の画像内に埋め込み、第1の中間画像を生成する情報埋め込み手段、
    前記第1の中間画像を前記暗号鍵に基づいて変換し、第２の中間画像を生成する画像変換手段、
    前記暗号化領域の位置が復号時に特定可能となるように、該画像変換手段によって生成された第２の中間画像の画素値変換をおこなう画素値変換手段、
    として機能させる画像暗号化プログラム。
12. 暗号化画像を復号するために、コンピュータを、
    暗号化画像から、暗号化領域の位置を検出する暗号化位置検出手段、
    前記暗号化領域内の画像を変換し、第1の中間画像に変換する画素値変換手段、
    前記第1の中間画像に埋め込まれている、前記暗号鍵関連情報を検出する埋め込み情報検出手段、
    復号鍵を復号鍵関連情報に変換する鍵関連情報生成手段、
    前記暗号鍵関連情報と、前記復号鍵関連情報とを照合して、前記復号鍵が正しいものであるか調べる認証手段、
    該認証手段により前記復号鍵が正しいと認証された場合、前記第1の中間画像から前記暗号鍵関連情報を除去して、第２の中間画像に変換する埋め込み情報除去手段、
    前記第２の中間画像を前記復号鍵に基いて変換し、復号画像を生成する画像変換手段、
    として機能させるための画像復号プログラム。
13. 暗号化画像を元画像に復号するために、コンピュータを、
    暗号化画像から、暗号化領域の位置を検出する暗号化位置検出手段、
    前記暗号化領域の画像の画素値を変換し、第1の中間画像に変換する画素値変換手段、
    前記第1の中間画像を復号鍵に基いて変換し、第２の中間画像を生成する画像変換手段、
    前記第２の中間画像内に埋め込まれている、前記暗号鍵関連情報を検出する埋め込み情報検出手段、
    前記復号鍵を復号鍵関連情報に変換する鍵関連情報生成手段、
    前記暗号鍵関連情報と、前記復号鍵関連情報とを照合して、前記復号鍵が正しいものであるか調べる認証手段、
    該認証手段により前記復号鍵が正しいと認証された場合、前記第２の中間画像から前記暗号鍵関連情報を除去して、復号画像に変換する埋め込み情報除去手段、
    として機能させるための画像復号プログラム。

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