JPH1118070A - Image compressing device, image extending device and transmission equipment - Google Patents

Image compressing device, image extending device and transmission equipment

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JPH1118070A
JPH1118070A JP16983397A JP16983397A JPH1118070A JP H1118070 A JPH1118070 A JP H1118070A JP 16983397 A JP16983397 A JP 16983397A JP 16983397 A JP16983397 A JP 16983397A JP H1118070 A JPH1118070 A JP H1118070A
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JP
Japan
Prior art keywords
image
unit
sub
decoding
encrypted
Prior art date
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Pending
Application number
JP16983397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akiyoshi Wakaya
彰良 若谷
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP16983397A priority Critical patent/JPH1118070A/en
Publication of JPH1118070A publication Critical patent/JPH1118070A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To properly extend a quantized subordinate image only for the required subordinate image by enciphering its required part. SOLUTION: A source image is divided into subordinate image groups of N hierarchies (1 to N) by a conversion encoding part 1. A quantizing part 2 respectively quantizes the subordinate image groups outputted from the conversion encoding part 7. An enciphering part 3 receives a block number to be enciphered in the source image as an enciphering part designate signal and enciphers a block having the prescribed number, in the case of dividing the subordinate image group of each hierarchy outputted from the quantizing part 2 into the blocks of pixels. Then, the enciphered block number is outputted as partial enciphered information. An entropy encoding part 4 performs entropy encoding to the output from the enciphering part 3. Thus, the image can be partially enciphered, while effectively utilizing the reversible and inreversible continuity of wavelet without performing excessive compression/extension.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像を圧縮し、そ
の画像の一部を暗号化する画像圧縮装置と、暗号化され
た部分を解読し、再生画像に伸長する画像伸長装置と、
画像圧縮装置を送信側とし、画像伸長装置を受信側とし
て構成された伝送装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image compression apparatus for compressing an image and encrypting a part of the image, an image decompression apparatus for decrypting the encrypted part and expanding the reproduced image,
The present invention relates to a transmission device configured such that an image compression device is a transmission side and an image decompression device is a reception side.

【0002】[0002]

【従来の技術】マルチメディアの進歩とともに、静止画
像および動画像の圧縮技術において、その圧縮効率とと
もにセキュリティの重要性も高まっている。すなわち、
遠隔医療においては、診断用画像がネットワーク上を流
れることになるので、患者のプライバシを保護するため
に画像の一部を暗号化する必要がある。また、ビデオオ
ンデマンドや電子新聞サービスにおいては、有料ユーザ
と無料利用のゲストユーザを区別するために、配送画像
の一部をゲストユーザには見えなくする必要がある。
2. Description of the Related Art With the advance of multimedia, the importance of security as well as its compression efficiency in the compression technology of still images and moving images is increasing. That is,
In telemedicine, since a diagnostic image flows on a network, it is necessary to encrypt a part of the image in order to protect the privacy of the patient. In video-on-demand and electronic newspaper services, it is necessary to make a part of the delivery image invisible to guest users in order to distinguish between paid users and guest users who use it for free.

【0003】また、画像圧縮技術において、その圧縮性
能および可逆圧縮と不可逆圧縮の連続性からウェーブレ
ット圧縮(J.M.Shapiro, "Embedded Image Coding Using
Zerotrees of Wavelet Coefficients", IEEE Trans. S
ignal Processing,Vol.41, No.12, pp.3445-3462, 199
3)が注目されている。特に、医用画像においては、静止
画での診断と動画像での診断が混在し、また現在の医療
現場においては可逆圧縮がよく用いられている。
In image compression technology, wavelet compression (JMShapiro, "Embedded Image Coding Using
Zerotrees of Wavelet Coefficients ", IEEE Trans. S
ignal Processing, Vol. 41, No. 12, pp. 3445-3462, 199
3) is drawing attention. In particular, in medical images, diagnosis based on still images and diagnosis based on moving images are mixed, and reversible compression is often used in current medical practice.

【0004】ウェーブレット圧縮を用いた暗号化の従来
な方式では図14に示すようになる。すなわち、原画像
の一部に対して何らかの暗号化を施し、それをウェーブ
レット変換する。しかし、これを量子化したり、ビット
量を少なくするためにサブ画像の一部を省略して保存も
しくは伝送すると、逆量子化して逆変換で伸長したとき
に、暗号化した部分のビットパターンが正確には再現で
きなくなる。したがって、これに対して暗号の解読を行
なっても、暗号化した部分は原画像に近い再生画像には
再生できない。
FIG. 14 shows a conventional method of encryption using wavelet compression. That is, some encryption is performed on a part of the original image, and it is subjected to wavelet transform. However, if this is quantized or a part of the sub-image is saved or transmitted in order to reduce the bit amount, the bit pattern of the encrypted part will be incorrect when dequantized and expanded by inverse transform. Cannot be reproduced. Therefore, even if the code is decrypted, the encrypted portion cannot be reproduced as a reproduced image close to the original image.

【0005】そこで、Adobe System Incorporated の A
dobe Premiere のユーティリティ(Adobe Premiere User
s Guide, 1991)等で用いられているのは、一旦、圧縮/
伸長を行なって再生画像を生成し、それに対して暗号化
を行なうものである。
Therefore, A of Adobe System Incorporated
dobe Premiere Utility (Adobe Premiere User
s Guide, 1991) uses a compressed /
The reproduction image is generated by performing decompression, and the reproduced image is encrypted.

【0006】これを、図15に示す。この場合は、伸長
後も暗号化した部分は原画像に近い再生画像に伸長する
ことができるが、圧縮時に、圧縮/伸長を余分にしない
といけないので計算量が多い。
This is shown in FIG. In this case, even after decompression, the encrypted portion can be decompressed into a reproduced image close to the original image, but the amount of calculation is large because extra compression / decompression must be performed during compression.

【0007】また、ウェーブレット圧縮の利点の一つは
可逆圧縮と不可逆圧縮が連続的に行なえることで、分解
後のサブ画像の全部を伝送すると可逆圧縮となり、一部
を伝送するとビット量を減らして不可逆圧縮となる。し
かし、再構成画像を一旦作っているので、圧縮後に可逆
/不可逆の選択すると、暗号化部分は正しく伸長できな
い。
One of the advantages of wavelet compression is that lossless compression and irreversible compression can be performed continuously. When all of the sub-images after decomposition are transmitted, lossless compression is performed. Lossy compression. However, since the reconstructed image is created once,
If you select / irreversible, the encrypted part cannot be decompressed correctly.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
方式においては、暗号部分が正しく伸長できない場合が
あり、正しく伸長するためには、余分な圧縮/伸長を行
なうことによって計算量を増やし、かつウェーブレット
の持つ可逆と不可逆の連続性という性質を利用しないと
いう制約が必要であった。
As described above, in the conventional method, the encryption part may not be able to be decompressed correctly. In order to decompress correctly, the amount of calculation is increased by performing extra compression / decompression. In addition, there was a need to restrict the use of the reversible and irreversible continuity of wavelets.

【0009】本発明は、上記の問題点を解決するため
に、量子化の終ったサブ画像に対し、必要部分の暗号化
を行なうことにより、必要なサブ画像だけで正しく伸長
できる画像圧縮装置、画像伸長装置、および画像伝送装
置を提供することを目的とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an image compression apparatus capable of correctly decompressing only a necessary sub-image by encrypting a necessary part of the quantized sub-image. It is an object to provide an image decompression device and an image transmission device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、量子化の終ったサブ画像に対し、必要部分の暗号化
を行なうことにより、必要なサブ画像だけで正しく伸長
できる。
In order to achieve the above object, by encrypting a necessary portion of a sub-image which has been quantized, it is possible to correctly decompress only the necessary sub-image.

【0011】具体的に説明すると、請求項1の画像圧縮
装置は、ウェーブレット変換のように原画像をサブ画像
に分割し符号化する変換符号化部と、量子化を行なう量
子化部と、暗号化を行なう暗号化部と、符号長を最小に
するエントロピー符号化部を備え、原画像は前記変換符
号化部により、N番目の階層が4個でその他の階層がそ
れぞれ3個のサブ画像からなるN階層(1〜N)のサブ画像群
(I(i,j):i=1...N,j=0,1,2,3)に分割され、前記量子化部
は前記変換符号化部から出力された前記サブ画像群の対
してそれぞれ量子化を行ない、前記暗号化部は、MxM(M=
2^N)画素のブロックからなるサイズ(AxB)の原画像(A,B
はMの倍数)中の暗号化すべきブロック番号(P,Q)(P=0...
A/M-1,Q=0...B/M-1)を暗号化部分指定信号として受けと
り、前記暗号化部は、前記量子化部からの出力の各階層
i(i=1〜N)の前記サブ画像群I(i,j)(j=0..3)を、LxL(L=2
^(N-i))画素のブロックに分けた場合の(P,Q)番目のブロ
ックに対して暗号化を行ない、該暗号化したブロック番
号(P,Q)を暗号化部分情報として出力し、前記エントロ
ピー符号化部は、前記暗号化部からの出力に対して、エ
ントロピー符号化を行なうことを特徴とするものであ
る。
More specifically, the image compression apparatus according to the first aspect of the present invention includes a transform encoding unit that divides an original image into sub-images and encodes the same, such as a wavelet transform, a quantization unit that performs quantization, and an encryption unit. And an entropy encoding unit for minimizing the code length. The transform image encoding unit transforms the original image from four sub-images of Nth layer and three other layers. Sub-image group of N layers (1-N)
(I (i, j): i = 1 ... N, j = 0,1,2,3), and the quantization unit performs a process on the sub-image group output from the transform coding unit. Respectively, and the encryption unit performs MxM (M =
Original image (A, B) of size (AxB) consisting of blocks of 2 ^ N) pixels
Is a multiple of M) and the block number to be encrypted (P, Q) (P = 0 ...
A / M-1, Q = 0 ... B / M-1) as an encryption part designation signal, and the encryption unit outputs each layer of the output from the quantization unit.
The sub-image group I (i, j) (j = 0..3) of i (i = 1 to N) is LxL (L = 2
((Ni)) When the block is divided into pixel blocks, the (P, Q) -th block is encrypted, and the encrypted block number (P, Q) is output as encrypted partial information. The entropy encoding unit performs entropy encoding on an output from the encryption unit.

【0012】請求項2の画像伸長装置は、ウェーブレッ
ト逆変換のように分割されたサブ画像から再生画像を生
成し復号化を行なう逆変換復号化部と、逆量子化を行な
う逆量子化部と、暗号の解読化を行なう解読化部と、エ
ントロピー復号化を行なうエントロピー復号化部を備
え、前記エントロピー復号化部は、N番目の階層が4個
でその他の階層がそれぞれ3個のサブ画像からなるN階層
(1〜N)のサブ画像群(I(i,j):i=1...N,j=0,1,2,3)に対応
する圧縮符号の全部もしくは一部を入力とし、一部のみ
の入力である場合は、存在しないサブ画像に対する圧縮
符号に対してゼロ符号を生成し、前記エントロピー復号
化部は、前記サブ画像に対しエントロピー復号化を行な
い、前記解読化部は、前記エントロピー復号化部の出力
を受け取り、また、暗号化部分情報として受け取った暗
号化ブロック番号(P,Q)を受け取り、前記解読化部は、
各階層i(i=1〜N)の前記サブ画像群I(i,j)(j=0..3)を、L
xL(L=2^(N-i))画素のブロックに分けた場合の(P,Q)番目
のブロックの解読化を行ない、前記逆量子化部は、前記
解読化部から出力された前記サブ画像群の対してそれぞ
れ逆量子化を行ない、前記逆変換復号化部は、前記逆量
子化部の出力を受け取り、逆変換復号化を行ない、再生
画像を出力することを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an image decompression device, comprising: an inverse transform decoding unit for generating and decoding a reproduced image from sub-images divided by inverse wavelet transform; and an inverse quantization unit for performing inverse quantization. A deciphering section for deciphering a cipher, and an entropy decoding section for performing entropy decoding, wherein the entropy decoding section includes a sub-image having four Nth layers and three other layers each. N levels
(1 to N) Sub-image group (I (i, j): i = 1 ... N, j = 0,1,2,3) If the input is only a part, a zero code is generated for a compression code for a non-existent sub-image, the entropy decoding unit performs entropy decoding on the sub-image, and the decoding unit Receiving the output of the entropy decryption unit, and also receives the encrypted block number (P, Q) received as encrypted partial information, the decryption unit,
The sub-image group I (i, j) (j = 0..3) of each layer i (i = 1 to N) is represented by L
xL (L = 2 ^ (Ni)) Performs decryption of the (P, Q) -th block when divided into pixel blocks, and the inverse quantization unit outputs the sub-image output from the decryption unit. The group is subjected to inverse quantization, and the inverse transform decoding unit receives the output of the inverse quantizer, performs inverse transform decoding, and outputs a reproduced image.

【0013】請求項3の伝送装置は、請求項1の画像圧
縮装置と請求項2の画像伸長装置と前記画像圧縮装置と
前記画像伸長装置とを接続する伝送部からなるものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a transmission apparatus comprising the image compression apparatus of the first aspect, the image decompression apparatus of the second aspect, and a transmission unit for connecting the image compression apparatus and the image decompression apparatus.

【0014】請求項4の画像圧縮装置は、ウェーブレッ
ト変換のように原画像をサブ画像に分割し符号化する変
換符号化部と、必要であれば量子化を行なう量子化部
と、暗号化を行なう暗号化部と、ゼロツリー符号化を行
なうゼロツリー符号化部を備え、原画像は前記変換符号
化部により、N番目の階層が4個でその他の階層がそれ
ぞれ3個のサブ画像からなるN階層(1〜N)のサブ画像群(I
(i,j):i=1...N,j=0,1,2,3)に分割され、前記量子化部は
前記変換符号化部から出力された前記サブ画像群の対し
てそれぞれ量子化を行ない、前記暗号化部は、MxM(M=2^
N)画素のブロックからなるサイズ(AxB)の原画像(A,BはM
の倍数)中の暗号化すべきブロック番号(P,Q)(P=0...A/M
-1,Q=0...B/M-1)を暗号化部分指定信号として受けと
り、前記暗号化部は、前記量子化部からの出力の各階層
i(i=1〜N)の前記サブ画像群I(i,j)(j=0..3)を、LxL(L=2
^(N-i))画素のブロックに分けた場合の(P,Q)番目のブロ
ックを暗号化すべきブロックとし、前記サブ画像内の前
記暗号化すべきブロックに含まれる(3*N+1)個のデー
タ、すなわちd(m,n)(m:各データのビット幅,n:0〜3*N,d
=0or1)からX(m)=d(m,0),d(m,1),..,d(m,3*N)というデー
タを作成し、該データX(m)に対し暗号化を行ない、それ
をY(m)とし、該データY(m)のMSBからLSBの各ビットをe
(m,0),e(m,1),...,e(m,3*N)とした場合、前記暗号化す
べきブロックの暗号データとしてe(m,n)(m:各データの
ビット幅,n:0〜3*N,e=0or1)を出力し、さらに前記暗号
化すべきブロック番号(P,Q)を暗号化部分情報として出
力し、前記ゼロツリー符号化部は、前記暗号化部からの
出力に対して、ゼロツリー符号化を行なうことを特徴と
するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image compression apparatus which divides an original image into sub-images and encodes the original image as in a wavelet transform, a quantization unit which performs quantization if necessary, and an encryption unit. And a zero-tree encoding unit that performs zero-tree encoding. The transform encoding unit converts the original image into N layers each including four N-th layers and three other sub-images. (1 to N) sub-image group (I
(i, j): i = 1 ... N, j = 0, 1, 2, 3), and the quantization unit is configured for each of the sub-image groups output from the transform coding unit. Quantization is performed, and the encryption unit performs MxM (M = 2 ^
(N) Original image of size (AxB) consisting of blocks of pixels (A and B are M
Block number (P, Q) (P = 0 ... A / M)
-1, Q = 0 ... B / M-1) as an encryption part designation signal, and the encryption unit outputs each layer of the output from the quantization unit.
The sub-image group I (i, j) (j = 0..3) of i (i = 1 to N) is LxL (L = 2
(P (Q))-th block when divided into (^ (Ni)) pixel blocks is a block to be encrypted, and the (3 * N + 1) number of blocks included in the block to be encrypted in the sub-image are included. Data, that is, d (m, n) (m: bit width of each data, n: 0 to 3 * N, d
= 0 or 1) to create data X (m) = d (m, 0), d (m, 1), .., d (m, 3 * N) and encrypt the data X (m) Is performed, and it is set as Y (m), and each bit of the LSB from the MSB of the data Y (m) is e.
(m, 0), e (m, 1), ..., e (m, 3 * N), e (m, n) (m: Bit width, n: 0 to 3 * N, e = 0 or 1), further outputs the block number to be encrypted (P, Q) as encrypted partial information, and the zero tree encoding unit outputs the encrypted The output from the section is subjected to zero tree encoding.

【0015】請求項5の画像伸長装置は、ウェーブレッ
ト逆変換のように分割されたサブ画像から再生画像を生
成し復号化を行なう逆変換復号化部と、必要であれば逆
量子化を行なう逆量子化部と、暗号の解読化を行なう解
読化部と、ゼロツリー復号化を行なうゼロツリー復号化
部を備え、前記ゼロツリー復号化部は、N番目の階層が
4個でその他の階層がそれぞれ3個のサブ画像からなるN
階層(1〜N)のサブ画像群(I(i,j):i=1...N,j=0,1,2,3)に
対応する圧縮符号に対してゼロツリー復号化を行ない、
スレッシホールドが変わる時にそれを前記解読化部に通
知し、前記解読化部は、前記ゼロツリー復号化部の出力
を受け取り、また、暗号化部分情報として受け取った暗
号化ブロック番号(P,Q)を受け取り、前記解読化部は、
各階層i(i=1〜N)の前記サブ画像群I(i,j)(j=0..3)を、L
xL(L=2^(N-i))画素のブロックに分けた場合の(P,Q)番目
のブロックを解読化すべきブロックとし、前記解読化部
は、前記ゼロツリー復号化部からスレッシホールドが変
わることが通知された場合、前記解読化すべきブロック
に含まれるデータに対し解読化をおこない、前記逆量子
化部は、前記解読化部から出力された前記サブ画像群の
対してそれぞれ逆量子化を行ない、前記逆変換復号化部
は、前記逆量子化部の出力を受け取り、逆変換復号化を
行ない、再生画像を出力することを特徴とするものであ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image decompression device which generates a decoded image from a sub-image divided by wavelet inverse transform and decodes the reproduced image, and an inverse transform unit which performs inverse quantization if necessary. It has a quantization unit, a decryption unit that decrypts a cipher, and a zero tree decryption unit that performs zero tree decryption. The zero tree decryption unit has four Nth layers and three other layers. N of sub-images of
Zero tree decoding is performed on the compression code corresponding to the sub-image group (I (i, j): i = 1 ... N, j = 0, 1, 2, 3) of the hierarchy (1 to N),
Notify the decryption unit when the threshold changes, the decryption unit receives the output of the zero tree decryption unit, and the encrypted block number (P, Q) received as encrypted partial information And the decryption unit receives
The sub-image group I (i, j) (j = 0..3) of each layer i (i = 1 to N) is represented by L
xL (L = 2 ^ (Ni)) when divided into pixel blocks, the (P, Q) -th block is the block to be decrypted, the decryption unit, the threshold changes from the zero tree decoding unit Is notified, the data included in the block to be decrypted is decrypted, and the inverse quantization unit performs inverse quantization on each of the sub-image groups output from the decryption unit. The inverse transform decoding unit receives the output of the inverse quantization unit, performs inverse transform decoding, and outputs a reproduced image.

【0016】請求項6の伝送装置は、請求項4の画像圧
縮装置と請求項5の画像伸長装置と前記画像圧縮装置と
前記画像伸長装置とを接続する伝送部からなるものであ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a transmission apparatus comprising the image compression apparatus of the fourth aspect, the image decompression apparatus of the fifth aspect, and a transmission unit for connecting the image compression apparatus and the image decompression apparatus.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施の形態1)本発明の第1の実施形態の画像圧縮装
置および画像伸長装置について、図面を参照しながら説
明する。
(Embodiment 1) An image compression apparatus and an image decompression apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0018】図1は本実施形態における画像圧縮装置お
よび画像伸長装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image compression device and an image decompression device according to the present embodiment.

【0019】図1において、10は画像圧縮装置で、2
0は画像伸長装置である。1は原画像を入力としウェー
ブレット変換を行なう変換符号化部であり、N番目の階
層が4個でその他の階層がそれぞれ3個のサブ画像から
なるN階層(1〜N)のサブ画像群(I(i,j):i=1...N,j=0,1,
2,3)に分割する。2は変換符号化部1からの出力を入力
として量子化を行なう量子化部である。3は暗号化すべ
き部分を指定する暗号化部分指定信号と、量子化部2か
らの出力を入力とし、暗号化を行なう暗号化部で、前記
の暗号化部分指定信号と同様の内容を外部に出力する。
4は暗号化部3からの各サブ画像の出力を入力とし、符
号長を参照にするためのエントロピー符号化を行なうエ
ントロピー符号化部である。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an image compression device.
Reference numeral 0 denotes an image decompression device. Reference numeral 1 denotes a transform encoding unit that performs a wavelet transform with an original image as an input. The sub-image group (1 to N) of N layers (1 to N) including four N-th layers and three other sub-images. I (i, j): i = 1 ... N, j = 0,1,
Divide into 2,3). Reference numeral 2 denotes a quantization unit that performs quantization using an output from the transform encoding unit 1 as an input. Numeral 3 denotes an encryption part designating signal for designating a part to be encrypted and an output from the quantizing part 2 for encrypting the same. Output.
Reference numeral 4 denotes an entropy encoding unit that receives the output of each sub-image from the encryption unit 3 and performs entropy encoding for referring to the code length.

【0020】5はエントロピー復号化を行なうエントロ
ピー復号化部で、N番目の階層が4個でその他の階層が
それぞれ3個のサブ画像からなるN階層(1〜N)のサブ画像
群(I(i,j):i=1...N,j=0,1,2,3)に対応する圧縮符号の全
部もしくは一部を入力とし、一部のみの入力である場合
は、存在しないサブ画像に対する圧縮符号に対してゼロ
符号を生成するものである。
Reference numeral 5 denotes an entropy decoding unit for performing entropy decoding. The sub-image group (I (I (N)) includes four sub-images of the N-th layer and three sub-images of the other layers. i, j): Input all or some of the compression codes corresponding to i = 1 ... N, j = 0,1,2,3). A zero code is generated for a compression code for an image.

【0021】6は暗号化部分情報とエントロピー復号化
部5の出力を入力とし、暗号化されている部分を解読す
る解読化部で、7は解読化部6の出力を入力とし、逆量
子化を行なう逆量子化部で、8はウェーブレット逆変換
によりサブ画像から再生画像を生成し復号化を行なう逆
変換復号化部である。
Reference numeral 6 denotes a decryption unit for receiving the input of the encrypted partial information and the output of the entropy decryption unit 5 and decrypting the encrypted portion. Reference numeral 7 designates the input of the output of the decryption unit 6 and the inverse quantization. And 8 is an inverse transform decoder for generating a reproduced image from the sub-image by inverse wavelet transform and decoding the reproduced image.

【0022】暗号化部3においては、複数のMxM(M=2^N)
画素サイズのブロックからなるサイズ(AxB)の原画像(A,
BはMの倍数)中の暗号化すべきブロック番号(P,Q)(P=
0...A/M-1,Q=0...B/M-1)を暗号化部分指定信号として受
けとる。
In the encryption unit 3, a plurality of MxM (M = 2 ^ N)
Original image (A, A, B) consisting of blocks of pixel size (AxB)
(B is a multiple of M) block number (P, Q) (P =
0 ... A / M-1, Q = 0 ... B / M-1) are received as encrypted part designation signals.

【0023】さらに暗号化部3は、量子化部2からの出
力の各階層i(i=1〜N)のサブ画像群I(i,j)(j=0..3)を、L
xL(L=2^(N-i))画素のブロックに分けた場合の(P,Q)番目
のブロックに対して暗号化を行なう。
Further, the encryption unit 3 converts the sub-image group I (i, j) (j = 0..3) of each layer i (i = 1 to N) of the output from the quantization unit 2 into L
The encryption is performed on the (P, Q) -th block when divided into blocks of xL (L = 2 ^ (Ni)) pixels.

【0024】一方、解読化部6は、エントロピー復号化
部5の出力を受け取り、また、暗号化部分情報として受
け取った暗号化ブロック番号(P,Q)を受け取り、各階層i
(i=1〜N)のサブ画像群I(i,j)(j=0..3)を、LxL(L=2^(N-
i))画素のブロックに分けた場合の(P,Q)番目のブロック
の解読化を行なう。
On the other hand, the decryption unit 6 receives the output of the entropy decryption unit 5, receives the encrypted block number (P, Q) received as the encrypted partial information, and
The sub-image group I (i, j) (j = 0..3) of (i = 1 to N) is represented by LxL (L = 2 ^ (N−
i)) Decrypt the (P, Q) -th block when divided into pixel blocks.

【0025】この処理を図2にまとめる。まず原画像は
変換符号化および量子化によって圧縮され、暗号化すべ
き部分のみを暗号化し、エントロピー符号化した後に保
存もしくは伝送する。伝送もしくは読み出しされたデー
タは暗号の解読化が可能な場合は復号した後、伸長する
ことにより、画像全体が再構成される。解読できない場
合は、暗号化された部分のみ再構成されず、残りの部分
が再構成される。
FIG. 2 summarizes this processing. First, the original image is compressed by transform coding and quantization, only the portion to be encrypted is encrypted, entropy-coded, and then stored or transmitted. If the transmitted or read data can be decrypted, it is decrypted and then expanded to reconstruct the entire image. If it cannot be decrypted, only the encrypted part is not reconstructed, and the rest is reconstructed.

【0026】以上を例を用いて再度示す。図3の左の画
像が原画像で、これをウェーブレット変換(階層3レベ
ル)および必要であれば量子化したものが右図である。
図4に示すように、原画像(48x64サイズ)において、8x8
(8=2^3)サイズのブロックの(3,4)番目のブロックの部分
を暗号化すべき部分とする。階層1の3個のサブ画像(2
4x32サイズ)を4x4サイズのブロックに分けて、その(3,
4)番目のブロックに当たる部分を暗号化する。同様に、
階層2の3個のサブ画像(12x16サイズ)を2x2サイズのブ
ロックに中の(3,4)番目のブロックに当たる部分を暗号
化し、階層3の4個のサブ画像(6x8サイズ)を1x1サイズ
のブロックに分けて、その(3,4)番目のブロックに当た
る部分を暗号化する。
The above will be described again using an example. The image on the left in FIG. 3 is the original image, which is obtained by wavelet transform (3 levels of hierarchy) and, if necessary, quantized.
As shown in FIG. 4, in the original image (48 × 64 size), 8 × 8
The part of the (3,4) th block of the (8 = 2 ^ 3) size block is a part to be encrypted. Three sub-images of layer 1 (2
(4x32 size) is divided into 4x4 size blocks and (3,
4) Encrypt the part corresponding to the third block. Similarly,
The three sub-images of layer 2 (12x16 size) are encrypted into the (3,4) th block in a 2x2 size block, and the four sub-images of layer 3 (6x8 size) are encoded in 1x1 size. Divide into blocks and encrypt the part corresponding to the (3,4) th block.

【0027】すなわち、図5の左図に示すように、圧縮
後のデータの一部を暗号化し、これを解読せずに伸長す
ると右図のように伸長される。また、図6の左図に示す
ように、ビット量を減らすためサブ画像の一部のみで再
構成すると、右図のように品質の劣化はあるものの、暗
号化されていた部分は同様に暗号化されたまま再生され
ることになる。
That is, as shown in the left diagram of FIG. 5, when a part of the compressed data is encrypted and decompressed without decryption, the data is decompressed as shown in the right diagram. Further, as shown in the left diagram of FIG. 6, when reconstructing only a part of the sub-image in order to reduce the bit amount, although the quality is deteriorated as shown in the right diagram, the encrypted portion is similarly encrypted. It will be reproduced as it is.

【0028】(実施の形態2)次に本発明の第2の実施
形態の伝送装置について説明する。本実施形態の伝送装
置は、実施形態1の画像圧縮装置と画像伸長装置を伝送
路で接続したものである。
(Embodiment 2) Next, a transmission apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. The transmission device according to the present embodiment is obtained by connecting the image compression device and the image decompression device according to the first embodiment via a transmission path.

【0029】本実施形態に対し、(RSAのような)公開鍵
方式および(DESのような)慣用暗号方式を用いて送受信
するフローチャートを図7に示す。
FIG. 7 shows a flowchart for transmitting and receiving data using a public key method (such as RSA) and a conventional encryption method (such as DES) for this embodiment.

【0030】まず、送信側で送信前に圧縮処理をしてお
く。すなわち、1)秘密鍵(A)を選択し、それに対応する
公開鍵(B)を公開し、2)wavelet変換し、各サブ画像を量
子化し、3)慣用暗号用の暗号鍵(P)を選び、各サブ画像
の必要な部分を暗号化し、4)暗号化部分情報、各サブ画
像のデータ(I(i))および暗号鍵(P)を格納する。
First, the transmitting side performs compression processing before transmission. That is, 1) select a secret key (A), publish the corresponding public key (B), 2) perform wavelet conversion, quantize each sub-image, and 3) generate an encryption key (P) for conventional encryption. Then, a necessary part of each sub-image is encrypted, and 4) encrypted partial information, data (I (i)) of each sub-image and an encryption key (P) are stored.

【0031】送信時には次のような送信手順によって送
信する。1)伝送路の状況および受信側の要求に合わせビ
ットレートを選択し、2)選択したビットレートにしたが
って送信すべきサブ画像の階層を決定し、3)特権を持つ
受信側の公開鍵(S)で暗号鍵(P)を暗号化し(Q)(特権をも
つユーザが静的に特定される時は圧縮時に暗号化してお
いてもよい)、4)送信すべき階層のレベルおよび暗号化
部分情報およびその各サブ画像のデータ(I(i))および暗
号鍵(Q)を送信する。
At the time of transmission, transmission is performed according to the following transmission procedure. 1) Select the bit rate according to the transmission path conditions and the request of the receiving side, 2) determine the hierarchy of sub-images to be transmitted according to the selected bit rate, and 3) public key (S ) To encrypt the encryption key (P) (Q) (If a privileged user is statically identified, it may be encrypted at compression), 4) Level of hierarchy to be transmitted and encrypted part The information and the data (I (i)) and the encryption key (Q) of each sub-image are transmitted.

【0032】暗号化された部分も再生することができる
特権を持った受信側は次のような受信手順で受信する。
1)受信すべき階層のレベルおよび暗号化部分情報および
その各サブ画像のデータ(I(i))、暗号鍵(Q)を受信し、
2)自らの秘密鍵(T)を用いて、暗号鍵(Q)を解読し(P)、
3)暗号鍵(P)を用いて、各サブ画像の暗号化部分を解読
し、4)逆量子化およびwavelet逆変換して再生画像を得
る。
The receiving side having the privilege of being able to reproduce the encrypted portion receives the data in the following receiving procedure.
1) receive the level of the layer to be received and the encrypted partial information and the data (I (i)) of each sub-image thereof, the encryption key (Q),
2) Using its own secret key (T), decrypt the encryption key (Q) (P),
3) Decrypt the encrypted portion of each sub-image using the encryption key (P), and 4) Inversely quantize and inversely transform the wavelet to obtain a reproduced image.

【0033】また、特権を持たない受信側は次のような
受信手順で受信する。1)受信すべき階層のレベルおよび
暗号化部分情報およびその各サブ画像のデータ(I(i))、
暗号鍵(Q)を受信し、2)逆量子化およびwavelet逆変換し
て(一部暗号化されたままの)再生画像を得る。
The receiving side having no privilege receives data in the following receiving procedure. 1) the level of the layer to be received and the encrypted partial information and the data of each sub-image thereof (I (i)),
The encryption key (Q) is received, and 2) inverse quantization and inverse wavelet transform are performed to obtain a reproduced image (partially encrypted).

【0034】(実施の形態3)次に、本発明の第3の実
施形態の画像圧縮装置および画像伸長装置について、図
面を参照しながら説明する。
(Embodiment 3) Next, an image compression apparatus and an image decompression apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0035】図8は本実施形態における画像圧縮装置お
よび画像伸長装置の概略構成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an image compression device and an image decompression device according to the present embodiment.

【0036】図8において、30は画像圧縮装置で、4
0は画像伸長装置である。11は原画像を入力としウェ
ーブレット変換を行なう変換符号化部であり、N番目の
階層が4個でその他の階層がそれぞれ3個のサブ画像か
らなるN階層(1〜N)のサブ画像群(I(i,j):i=1...N,j=0,
1,2,3)に分割する。12は変換符号化部11からの出力
を入力として量子化を行なう量子化部である。
In FIG. 8, reference numeral 30 denotes an image compression device;
Reference numeral 0 denotes an image decompression device. Reference numeral 11 denotes a transform coding unit that performs a wavelet transform with an original image as an input. The sub-image group (1 to N) of N layers (1 to N) includes four N-th layers and three other sub-images. I (i, j): i = 1 ... N, j = 0,
Divide into 1,2,3). Reference numeral 12 denotes a quantization unit that performs quantization by using an output from the transform encoding unit 11 as an input.

【0037】13は暗号化すべき部分を指定する暗号化
部分指定信号と、量子化部12からの出力を入力とし、
暗号化を行なう暗号化部で、前記の暗号化部分指定信号
と同様の内容を外部に出力する。14は暗号化部13か
らの各サブ画像の出力を入力とし、Shapiro(J.M.Shapir
o, "Embedded Image Coding Using Zerotrees of Wavel
et Coefficients", IEEE Trans. Signal Processing,Vo
l.41, No.12, pp.3445-3462, 1993)によるゼロツリー符
号化をおこなうゼロツリー符号化部である。
Reference numeral 13 designates an input of an encryption part designation signal for designating a part to be encrypted and an output from the quantization unit 12,
An encryption unit for performing encryption outputs the same content as the above-described encrypted portion designation signal to the outside. 14 receives the output of each sub-image from the encryption unit 13 as input, and outputs the output from Shapiro (JMShapir
o, "Embedded Image Coding Using Zerotrees of Wavel
et Coefficients ", IEEE Trans. Signal Processing, Vo
l.41, No.12, pp.3445-3462, 1993).

【0038】一方、15はゼロツリー復号化を行なうゼ
ロツリー復号化部で、N番目の階層が4個でその他の階
層がそれぞれ3個のサブ画像からなるN階層(1〜N)のサブ
画像群(I(i,j):i=1...N,j=0,1,2,3)に対応する圧縮符号
に対してゼロツリー復号化を行ない、スレッシホールド
が変わる時にそれを解読化部に通知する。
On the other hand, reference numeral 15 denotes a zero-tree decoding unit for performing zero-tree decoding, and a sub-image group (1 to N) of N layers (1 to N) in which the N-th layer is four and the other layers are each three sub-images. Performs zero-tree decoding on the compressed code corresponding to I (i, j): i = 1 ... N, j = 0,1,2,3) and decodes it when the threshold changes Notify.

【0039】16は暗号化部分情報とゼロツリー復号化
部15の出力を入力とし、暗号化されている部分を解読
する解読化部で、17は解読化部16の出力を入力と
し、逆量子化を行なう逆量子化部で、18はウェーブレ
ット逆変換によりサブ画像から再生画像を生成し復号化
を行なう逆変換復号化部である。
A decryption unit 16 receives the encrypted partial information and the output of the zero tree decryption unit 15 as input, and decrypts the encrypted part. 17 receives the output of the decryption unit 16 as input and performs inverse quantization. Is an inverse transform decoder for generating a reproduced image from the sub-image by inverse wavelet transform and decoding the image.

【0040】暗号化部13は、MxM(M=2^N)画素のブロッ
クからなるサイズ(AxB)の原画像(A,BはMの倍数)中の暗
号化すべきブロック番号(P,Q)(P=0...A/M-1,Q=0...B/M-
1)を暗号化部分指定信号として受けとる。
The encryption unit 13 is a block number (P, Q) to be encrypted in an original image of size (AxB) (A, B is a multiple of M) composed of blocks of MxM (M = 2 ^ N) pixels. (P = 0 ... A / M-1, Q = 0 ... B / M-
1) is received as an encryption part designation signal.

【0041】さらに、暗号化部13は、量子化部12か
らの出力の各階層i(i=1〜N)のサブ画像群I(i,j)(j=0..
3)を、LxL(L=2^(N-i))画素のブロックに分けた場合の
(P,Q)番目のブロックを暗号化すべきブロックとする。
Further, the encryption unit 13 outputs a sub-image group I (i, j) (j = 0...) Of each layer i (i = 1 to N) of the output from the quantization unit 12.
3) is divided into LxL (L = 2 ^ (Ni)) pixel blocks.
The (P, Q) -th block is a block to be encrypted.

【0042】このサブ画像内の暗号化すべきブロックに
含まれる(3*N+1)個のデータ、すなわちd(m,n)(m:各デー
タのビット幅,n:0〜3*N,d=0or1)からX(m)=d(m,0),d(m,
1),..,d(m,3*N)というデータを作成し、該データX(m)に
対し暗号化を行ない、それをY(m)とする。
(3 * N + 1) data included in the block to be encrypted in this sub-image, that is, d (m, n) (m: bit width of each data, n: 0 to 3 * N, d = 0or1) to X (m) = d (m, 0), d (m,
1), .., d (m, 3 * N) are created, the data X (m) is encrypted, and the result is defined as Y (m).

【0043】暗号化部13は、データY(m)のMSBからLSB
の各ビットをe(m,0),e(m,1),...,e(m,3*N)とした場合、
暗号化すべきブロックの暗号データとしてe(m,n)(m:各
データのビット幅,n:0〜3*N,e=0or1)を出力し、さらに
暗号化すべきブロック番号(P,Q)を暗号化部分情報とし
て出力する。
The encryption unit 13 converts the data Y (m) from the MSB to the LSB
Where e (m, 0), e (m, 1), ..., e (m, 3 * N)
E (m, n) (m: bit width of each data, n: 0 to 3 * N, e = 0 or 1) is output as encrypted data of the block to be encrypted, and the block number to be encrypted (P, Q) Is output as encrypted partial information.

【0044】一方、解読化部16は、ゼロツリー復号化
部15の出力を受け取り、また、暗号化部分情報として
受け取った暗号化ブロック番号(P,Q)を受け取る。この
解読化部16は、各階層i(i=1〜N)の前記サブ画像群I
(i,j)(j=0..3)を、LxL(L=2^(N-i))画素のブロックに分
けた場合の(P,Q)番目のブロックを解読化すべきブロッ
クとする。
On the other hand, the decryption unit 16 receives the output of the zero tree decryption unit 15 and receives the encrypted block number (P, Q) received as the encrypted partial information. The decryption unit 16 determines the sub-image group I of each layer i (i = 1 to N).
When (i, j) (j = 0..3) is divided into LxL (L = 2 ^ (Ni)) pixel blocks, the (P, Q) -th block is the block to be decrypted.

【0045】解読化部16は、ゼロツリー復号化部15
からスレッシホールドが変わることが通知された場合、
上記の解読化すべきブロックに含まれるデータに対し解
読化をおこなう。
The decryption unit 16 includes a zero tree decoding unit 15
Is notified that the threshold will change,
The decryption is performed on the data included in the block to be decrypted.

【0046】この処理を例を用いて示す。図9に示すよ
うに、4x4の画像をウェーブレット変換した時、原画像
の右下2x2の部分のみ暗号化する場合を考える。すなわ
ち、ウェーブレット係数の-3,2,1,0を暗号化する。この
時、それぞれの値を二進表現した時の各ビットを一つの
ワードとし、それを暗号化する。すなわち、暗号化され
たワードのそれぞれを解読すれば、全データに対する同
一桁のビットが解読できることになる。
This processing will be described using an example. As shown in FIG. 9, consider a case where when a 4 × 4 image is subjected to wavelet transform, only the lower right 2 × 2 portion of the original image is encrypted. That is, the wavelet coefficients -3, 2, 1, 0 are encrypted. At this time, each bit when each value is expressed in binary is made into one word, which is encrypted. That is, if each of the encrypted words is decrypted, the bits of the same digit for all data can be decrypted.

【0047】したがって、上位ビットから順に暗号化デ
ータが得られたとすると、下位には誤差が含まれるが、
おおむね元のデータが解読でき、解読していく毎にその
精度が高くなり、最後に全データが復元できることにな
る。図9の最右図に暗号後の係数を示す。
Therefore, assuming that the encrypted data is obtained in order from the upper bits, the lower bits include an error,
Generally, the original data can be decrypted, and as the decryption progresses, the accuracy increases, and finally, all the data can be restored. The rightmost diagram in FIG. 9 shows the coefficients after encryption.

【0048】次にこの例をゼロツリー符号化する様子を
示し、図10に暗号化を行なわない場合を示す。
Next, a case where this example is subjected to zero tree encoding is shown, and FIG. 10 shows a case where encryption is not performed.

【0049】ここでPSはそのスレッシホールドでそのデ
ータがsignificantでありかつ正の数であることを示
し、NGはそのスレッシホールドでそのデータがsignific
antでありかつ負の数であることを示す。また、ZRはそ
のデータ及び親子関係の子供がすべてゼロであることを
示し、IZはそのデータはゼロであるが、子供の中にゼロ
でないものを含むことを表す。また、ZRは1ビットで表
現するが、それ以外は3ビットで表現するものとする。
Here, PS indicates that the data is significant and positive at the threshold, and NG indicates that the data is significant at the threshold.
Indicates ant and a negative number. Further, ZR indicates that the data and the child of the parent-child relationship are all zero, and IZ indicates that the data is zero, but some of the children include non-zero. In addition, ZR is represented by 1 bit, but the rest is represented by 3 bits.

【0050】変換後のウェーブレット係数は符号を含め
て6ビット表現されているので、スレッシホールドは16
から始める。Shapiroのゼロツリー符号化方法にしたが
って、符号化していくと、図10のようになる。ブロッ
ク区切り記号を数えずにすると、全ビットは76ビットで
符号化できる。よって、元は96ビット(16画素×6ビッ
ト)であるので、20ビット少なく符号化できる。
Since the converted wavelet coefficients are expressed in 6 bits including the sign, the threshold is 16 bits.
Start with. FIG. 10 shows the result of encoding according to Shapiro's zero tree encoding method. If the block delimiters are not counted, all bits can be encoded with 76 bits. Therefore, since the original is 96 bits (16 pixels × 6 bits), it can be encoded by 20 bits less.

【0051】次に暗号化する場合のゼロツリー符号化結
果を図11に示す。図10に比べ、ZRの数が減っている
ので、符号化効率は落ちるが、合計88ビットで符号化で
きるので、元の符号量よりも8ビット少なくできる。
Next, FIG. 11 shows the result of the zero tree encoding in the case of encryption. As compared with FIG. 10, the number of ZRs is reduced, so that the coding efficiency is reduced. However, since the coding can be performed with a total of 88 bits, the number of codes can be reduced by 8 bits from the original code amount.

【0052】これらの符号を40ビットまでで復号化した
場合を考える。暗号化しない場合は図12に示すよう
に、スレッシホールドが2の場合の途中までが送られる
ことになる。図12の下右図に示すように、6個の係数
が得られ、それ以外は0のままである。これは原画像の
係数と比較すると、差の絶対値の合計は13で、画質を左
右する低周波成分での差の合計は1である。
Consider a case where these codes are decoded with up to 40 bits. If the data is not encrypted, as shown in FIG. 12, the data is transmitted halfway when the threshold is 2. As shown in the lower right diagram of FIG. 12, six coefficients are obtained, and the other coefficients remain at 0. When compared with the coefficient of the original image, the sum of the absolute values of the differences is 13, and the sum of the differences in the low-frequency components affecting the image quality is 1.

【0053】一方、暗号化した場合を図13に示す。40
ビットでは、スレッシホールドが4の場合の途中までし
か得られない。各スレッシホールドのデータを読み込ん
だ後でデータの解読化を行なうが、上位のビットより解
読化が行なわれる。
FIG. 13 shows the case of encryption. 40
In the case of bits, it can be obtained only halfway when the threshold is 4. After the data of each threshold is read, the data is decrypted, and the decryption is performed from the upper bits.

【0054】スレッシホールドが16が終了した時点で
は、significantなデータとして"PS1"と"NG1"が読みだ
されており、いずれも、uncertain interval が[16,32)
を2分した[16,24),[24,32)の後者、すなわち絶対値が[2
4,32)に属することが分かる。そこで中間値を代表値と
し、それぞれ28,-28が得られる。ここで暗号化すべきブ
ロックに当たるの場所のデータは、"-28,0,0,28"が得ら
れており、最上位ビットは暗号化前のビット列と一致し
ているので、解読しても最上位ビットは正しく解読でき
る(-3,0,0,3)。
At the time when the threshold 16 is completed, "PS1" and "NG1" are read as significant data, and in each case, the uncertain interval is [16, 32).
(16,24), (24,32), the absolute value of which is [2
4, 32). Therefore, the intermediate value is set as a representative value, and 28 and -28 are obtained. Here, the data at the location corresponding to the block to be encrypted is "-28,0,0,28", and the most significant bit matches the bit string before encryption. The upper bits can be correctly decoded (-3,0,0,3).

【0055】さらにスレッシホールドが8が終了した時
点では、新たに"PS0"が読み出されており、uncertain i
ntervalは[8,12),[12,16),[16,20),[20,24),[24,28),[2
8,32)となる。暗号化すべきブロックに当たるの場所の
データは、"-30,0,0,30"が得られており、上位2ビット
は暗号化前のビット列と一致しているので、解読しても
上位2ビットは正しく解読できる(-1,0,0,1)。
Further, at the time when the threshold value 8 is completed, "PS0" is newly read out, and uncertain i
nterval is (8,12), (12,16), (16,20), (20,24), (24,28), [2
8,32). For the data at the location corresponding to the block to be encrypted, "-30,0,0,30" is obtained, and the upper 2 bits match the bit string before encryption, so even if decrypted, the upper 2 bits Can be correctly decoded (-1,0,0,1).

【0056】以上のように40ビットを読み終った時点で
は、原画像の係数との差の合計は21で、低周波部分では
6となっている。暗号化しない場合に比べ、差は大きい
が、大きく画質は損なってはいない。
As described above, when the reading of 40 bits is completed, the sum of the difference from the coefficient of the original image is 21, and in the low frequency portion,
It is 6. Compared to the case without encryption, the difference is large, but the image quality is not greatly impaired.

【0057】(実施の形態4)最後に本発明の第4の実
施形態の伝送装置について説明する。本実施形態の伝送
装置は送信側として実施形態3のの画像圧縮装置と画像
伸長装置を伝送路で接続したものである。
(Embodiment 4) Lastly, a transmission apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The transmission device according to the present embodiment is a transmission device in which the image compression device and the image decompression device according to the third embodiment are connected by a transmission path.

【0058】本実施形態は実施形態2と同様で、(RSAの
ような)公開鍵方式および(DESのような)慣用暗号方式を
用いて送受信する場合をフローチャートを図7に示す。
This embodiment is similar to the second embodiment, and FIG. 7 is a flowchart showing a case where transmission and reception are performed using a public key system (such as RSA) and a conventional encryption system (such as DES).

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明は、上記した構成により、余分な
圧縮/伸長を行なうことなく、ウェーブレットの持つ可
逆と不可逆の連続性を生かしたまま、画像の一部暗号化
が可能となる。これにより、伝送路の状態および受信側
の要求にあった任意のビットレートでの通信において、
暗号化された画像通信が行なえる。
As described above, according to the present invention, it is possible to partially encrypt an image while utilizing the reversible and irreversible continuity of a wavelet without performing extra compression / decompression. Thereby, in communication at an arbitrary bit rate according to the state of the transmission path and the request of the receiving side,
Encrypted image communication can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態における画像圧縮装置
および画像伸長装置の概略構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image compression device and an image decompression device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】実施形態1の処理を説明する説明図FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining processing according to the first embodiment;

【図3】ウェーブレット変換を説明する説明図FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a wavelet transform.

【図4】暗号化部分を説明する説明図FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an encryption part.

【図5】暗号化部分の伸長結果を説明する説明図FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a result of decompression of an encrypted part.

【図6】不可逆圧縮された画像の暗号化部分の伸長結果
を説明する説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a result of decompression of an encrypted part of an irreversibly compressed image;

【図7】実施形態2の処理を説明するフローチャートFIG. 7 is a flowchart illustrating processing according to a second embodiment.

【図8】本発明の第3の実施形態における画像圧縮装置
および画像伸長装置の概略構成図
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an image compression device and an image decompression device according to a third embodiment of the present invention.

【図9】実施形態3における画像圧縮装置および画像伸
長装置の動作を説明するための説明図
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining operations of an image compression device and an image decompression device according to a third embodiment.

【図10】実施形態3における画像圧縮装置の暗号化を
行なわない場合の符号図
FIG. 10 is a code diagram in a case where encryption of the image compression apparatus according to the third embodiment is not performed.

【図11】実施形態3における画像圧縮装置の暗号化を
行なう場合の符号図
FIG. 11 is a code diagram in the case where the image compression apparatus according to the third embodiment performs encryption.

【図12】実施形態3における画像伸長装置の暗号化を
行なわない場合の復号化した後の係数を示す説明図
FIG. 12 is an explanatory diagram showing coefficients after decryption in the case where the image decompression device according to the third embodiment does not perform encryption.

【図13】実施形態3における画像伸長装置の暗号化を
行なう場合の復号化した後の係数を示す説明図
FIG. 13 is an explanatory diagram showing coefficients after decryption in the case where the image decompression device according to the third embodiment performs encryption.

【図14】従来例1の処理を説明する説明図FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining processing of Conventional Example 1;

【図15】従来例2の処理を説明する説明図FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining processing of Conventional Example 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 変換符号化部 2,12 量子化部 3,13 暗号化部 4 エントロピー符号化部 5 エントロピー復号化部 6,16 解読化部 7,17 逆量子化部 8,18 逆変換復号化部 14 ゼロツリー符号化部 15 ゼロツリー復号化部 10,30 画像圧縮装置 20,40 画像伸長装置 1,11 Transformation encoding unit 2,12 Quantization unit 3,13 Encryption unit 4 Entropy encoding unit 5 Entropy decoding unit 6,16 Decryption unit 7,17 Inverse quantization unit 8,18 Inverse transformation decoding unit 14 Zero Tree Encoding Unit 15 Zero Tree Decoding Unit 10, 30 Image Compression Device 20, 40 Image Decompression Device

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04N 7/24 H04N 7/13 Z Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H04N 7/24 H04N 7/13 Z

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ウェーブレット変換のように原画像をサ
ブ画像に分割し符号化する変換符号化部と、必要であれ
ば量子化を行なう量子化部と、暗号化を行なう暗号化部
と、符号長を最小にするエントロピー符号化部を備え、 原画像は前記変換符号化部により、N番目の階層が4個
でその他の階層がそれぞれ3個のサブ画像からなるN階層
(1〜N)のサブ画像群(I(i,j):i=1...N,j=0,1,2,3)に分割
され、前記量子化部は前記変換符号化部から出力された
前記サブ画像群の対してそれぞれ量子化を行ない、 前記暗号化部は、MxM(M=2^N)画素のブロックからなるサ
イズ(AxB)の原画像(A,BはMの倍数)中の暗号化すべきブ
ロック番号(P,Q)(P=0...A/M-1,Q=0...B/M-1)を暗号化部
分指定信号として受けとり、 前記暗号化部は、前記量子化部からの出力の各階層i(i=
1〜N)の前記サブ画像群I(i,j)(j=0..3)を、LxL(L=2^(N-
i))画素のブロックに分けた場合の(P,Q)番目のブロック
に対して暗号化を行ない、該暗号化したブロック番号
(P,Q)を暗号化部分情報として出力し、 前記エントロピー符号化部は、前記暗号化部からの出力
に対して、エントロピー符号化を行なうことを特徴とす
る画像圧縮装置。
1. A transform encoding unit that divides an original image into sub-images and encodes them as in a wavelet transform, a quantization unit that performs quantization if necessary, an encryption unit that performs encryption, An entropy encoding unit for minimizing the length, and the original image is N layers composed of four sub-images and three other sub-images by the transform encoding unit.
(1 to N) sub-image group (I (i, j): i = 1 ... N, j = 0, 1, 2, 3), and the quantization unit Each of the output sub-image groups is quantized, and the encryption unit performs an original image (A, B is a multiple of M) of a size (AxB) composed of blocks of MxM (M = 2 ^ N) pixels. ), The block number (P, Q) (P = 0 ... A / M-1, Q = 0 ... B / M-1) to be encrypted is received as an encryption part designation signal, and the encryption is performed. The unit outputs each layer i (i =
1 to N), the sub-image group I (i, j) (j = 0..3) is represented by LxL (L = 2 ^ (N−
i)) When the (P, Q) -th block is divided into pixel blocks, encryption is performed, and the encrypted block number is obtained.
(P, Q) is output as encrypted partial information, and the entropy coding unit performs entropy coding on an output from the encryption unit.
【請求項2】 ウェーブレット逆変換のように分割され
たサブ画像から再生画像を生成し復号化を行なう逆変換
復号化部と、必要であれば逆量子化を行なう逆量子化部
と、暗号の解読化を行なう解読化部と、エントロピー復
号化を行なうエントロピー復号化部を備え、 前記エントロピー復号化部は、N番目の階層が4個でそ
の他の階層がそれぞれ3個のサブ画像からなるN階層(1〜
N)のサブ画像群(I(i,j):i=1...N,j=0,1,2,3)に対応する
圧縮符号の全部もしくは一部を入力とし、一部のみの入
力である場合は、存在しないサブ画像に対する圧縮符号
に対してゼロ符号を生成し、 前記エントロピー復号化部は、前記サブ画像に対しエン
トロピー復号化を行ない、 前記解読化部は、前記エントロピー復号化部の出力を受
け取り、また、暗号化部分情報として受け取った暗号化
ブロック番号(P,Q)を受け取り、 前記解読化部は、各階層i(i=1〜N)の前記サブ画像群I
(i,j)(j=0..3)を、LxL(L=2^(N-i))画素のブロックに分
けた場合の(P,Q)番目のブロックの解読化を行ない、前
記逆量子化部は、前記解読化部から出力された前記サブ
画像群の対してそれぞれ逆量子化を行ない、 前記逆変換復号化部は、前記逆量子化部の出力を受け取
り、逆変換復号化を行ない、再生画像を出力することを
特徴とする画像伸長装置。
2. An inverse transform decoding unit for generating and decoding a reproduced image from a sub-image divided by wavelet inverse transform, an inverse quantizing unit for performing inverse quantization if necessary, A decoding unit for performing decoding; and an entropy decoding unit for performing entropy decoding, wherein the entropy decoding unit includes an N-th layer including four sub-images each having four N-th layers and three other layers. (1 ~
N) of the sub-image group (I (i, j): i = 1 ... N, j = 0,1,2,3) If it is an input, a zero code is generated for a compression code for a non-existent sub-image, the entropy decoding unit performs entropy decoding for the sub-image, and the decoding unit performs the entropy decoding. Receiving the output of the sub-image group, and receiving the encrypted block number (P, Q) received as the encrypted partial information, the decryption unit, the sub-image group I of each layer i (i = 1 to N)
When (i, j) (j = 0..3) is divided into LxL (L = 2 ^ (Ni)) pixel blocks, the (P, Q) -th block is decrypted, and the inverse quantum The decoding unit performs inverse quantization on each of the sub-image groups output from the decoding unit, and the inverse transform decoding unit receives the output of the inverse quantization unit and performs inverse transform decoding. An image decompression device for outputting a reproduced image.
【請求項3】 請求項1の画像圧縮装置と請求項2の画
像伸長装置と前記画像圧縮装置と前記画像伸長装置とを
接続する伝送部からなる伝送装置。
3. A transmission device comprising: the image compression device of claim 1, the image decompression device of claim 2, and a transmission unit connecting the image compression device and the image decompression device.
【請求項4】 ウェーブレット変換のように原画像をサ
ブ画像に分割し符号化する変換符号化部と、必要であれ
ば量子化を行なう量子化部と、暗号化を行なう暗号化部
と、ゼロツリー符号化を行なうゼロツリー符号化部を備
え、 原画像は前記変換符号化部により、N番目の階層が4個
でその他の階層がそれぞれ3個のサブ画像からなるN階層
(1〜N)のサブ画像群(I(i,j):i=1...N,j=0,1,2,3)に分割
され、前記量子化部は前記変換符号化部から出力された
前記サブ画像群の対してそれぞれ量子化を行ない、 前記暗号化部は、MxM(M=2^N)画素のブロックからなるサ
イズ(AxB)の原画像(A,BはMの倍数)中の暗号化すべきブ
ロック番号(P,Q)(P=0...A/M-1,Q=0...B/M-1)を暗号化部
分指定信号として受けとり、 前記暗号化部は、前記量子化部からの出力の各階層i(i=
1〜N)の前記サブ画像群I(i,j)(j=0..3)を、LxL(L=2^(N-
i))画素のブロックに分けた場合の(P,Q)番目のブロック
を暗号化すべきブロックとし、 前記サブ画像内の前記暗号化すべきブロックに含まれる
(3*N+1)個のデータ、すなわちd(m,n)(m:各データのビッ
ト幅,n:0〜3*N,d=0or1)からX(m)=d(m,0),d(m,1),..,d
(m,3*N)というデータを作成し、該データX(m)に対し暗
号化を行ない、それをY(m)とし、 該データY(m)のMSBからLSBの各ビットをe(m,0),e(m,
1),...,e(m,3*N)とした場合、前記暗号化すべきブロッ
クの暗号データとしてe(m,n)(m:各データのビット幅,n:
0〜3*N,e=0or1)を出力し、さらに前記暗号化すべきブロ
ック番号(P,Q)を暗号化部分情報として出力し、 前記ゼロツリー符号化部は、前記暗号化部からの出力に
対して、ゼロツリー符号化を行なうことを特徴とする画
像圧縮装置。
4. A transform encoding unit that divides an original image into sub-images and encodes them as in a wavelet transform, a quantization unit that performs quantization if necessary, an encryption unit that performs encryption, and a zero tree. A zero-tree encoding unit for performing encoding; the transform image encoding unit converts the original image into N layers each including four N-th layers and three other sub-images;
(1 to N) sub-image group (I (i, j): i = 1 ... N, j = 0, 1, 2, 3), and the quantization unit Each of the output sub-image groups is quantized, and the encryption unit performs an original image (A, B is a multiple of M) of a size (AxB) composed of blocks of MxM (M = 2 ^ N) pixels. ), The block number (P, Q) (P = 0 ... A / M-1, Q = 0 ... B / M-1) to be encrypted is received as an encryption part designation signal, and the encryption is performed. The unit outputs each layer i (i =
1 to N), the sub-image group I (i, j) (j = 0..3) is represented by LxL (L = 2 ^ (N−
i)) The (P, Q) -th block when divided into pixel blocks is a block to be encrypted, and is included in the block to be encrypted in the sub-image.
X (m) = d (m, 0) from (3 * N + 1) data, that is, d (m, n) (m: bit width of each data, n: 0 to 3 * N, d = 0or1) ), d (m, 1), .., d
Data (m, 3 * N) is created, the data X (m) is encrypted, and it is set as Y (m) .Each bit of the data Y (m) from the MSB to the LSB is e ( m, 0), e (m,
1), ..., e (m, 3 * N), e (m, n) (m: bit width of each data, n:
0 to 3 * N, e = 0 or 1), and further outputs the block number to be encrypted (P, Q) as encrypted partial information.The zero-tree encoding unit outputs an output from the encryption unit. On the other hand, an image compression apparatus which performs zero tree coding.
【請求項5】 ウェーブレット逆変換のように分割され
たサブ画像から再生画像を生成し復号化を行なう逆変換
復号化部と、必要であれば逆量子化を行なう逆量子化部
と、暗号の解読化を行なう解読化部と、ゼロツリー復号
化を行なうゼロツリー復号化部を備え、 前記ゼロツリー復号化部は、N番目の階層が4個でその
他の階層がそれぞれ3個のサブ画像からなるN階層(1〜N)
のサブ画像群(I(i,j):i=1...N,j=0,1,2,3)に対応する圧
縮符号に対してゼロツリー復号化を行ない、スレッシホ
ールドが変わる時にそれを前記解読化部に通知し、 前記解読化部は、前記ゼロツリー復号化部の出力を受け
取り、また、暗号化部分情報として受け取った暗号化ブ
ロック番号(P,Q)を受け取り、 前記解読化部は、各階層i(i=1〜N)の前記サブ画像群I
(i,j)(j=0..3)を、LxL(L=2^(N-i))画素のブロックに分
けた場合の(P,Q)番目のブロックを解読化すべきブロッ
クとし、 前記解読化部は、前記ゼロツリー復号化部からスレッシ
ホールドが変わることが通知された場合、前記解読化す
べきブロックに含まれるデータに対し解読化をおこな
い、 前記逆量子化部は、前記解読化部から出力された前記サ
ブ画像群の対してそれぞれ逆量子化を行ない、 前記逆変換復号化部は、前記逆量子化部の出力を受け取
り、逆変換復号化を行ない、再生画像を出力することを
特徴とする画像伸長装置。
5. An inverse transform decoding unit for generating and decoding a reproduced image from sub-images divided by inverse wavelet transform, an inverse quantizing unit for performing inverse quantization if necessary, A zero-tree decoding unit for performing zero-tree decoding; and a zero-tree decoding unit, wherein the zero-tree decoding unit includes four sub-images, each of which includes four sub-images and three sub-images. (1-N)
Performs zero tree decoding on the compressed code corresponding to the sub-image group (I (i, j): i = 1 ... N, j = 0,1,2,3), and when the threshold changes Notifying it to the decryption unit, the decryption unit receives the output of the zero tree decryption unit, and receives the encrypted block number (P, Q) received as encrypted partial information, The sub-image group I of each layer i (i = 1 to N)
When (i, j) (j = 0..3) is divided into LxL (L = 2 ^ (Ni)) pixel blocks, the (P, Q) th block is a block to be decrypted, and the decryption is performed. The decoding unit, when notified that the threshold is changed from the zero-tree decoding unit, performs decoding on the data included in the block to be decoded, and the inverse quantization unit transmits the data from the decoding unit. Inverse quantization is performed on each of the output sub-image groups, and the inverse transform decoding unit receives the output of the inverse quantization unit, performs inverse transform decoding, and outputs a reproduced image. Image decompression device.
【請求項6】 請求項4の画像圧縮装置と請求項5の画
像伸長装置と前記画像圧縮装置と前記画像伸長装置とを
接続する伝送部からなる伝送装置。
6. A transmission device comprising: the image compression device according to claim 4; the image decompression device according to claim 5; and a transmission unit that connects the image compression device and the image decompression device.
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