JPH1175178A

JPH1175178A - 画像符号化装置及び画像符号化方法

Info

Publication number: JPH1175178A
Application number: JP23308397A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mogi; 健茂木
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】入力画像に対するスクランブルの程度を段階
的に変更することのできる画像符号化装置及び画像符号
化方法を提供する。【解決手段】画像符号化装置において、符号化部５は
量子化部４により量子化されたＤＣＴ係数を符号化す
る。この際、キーメモリ部１４に、マクロブロック毎に
そのマクロブロックを暗号化するか否かをキーメモリ部
１４に記憶させておく。そして、符号化手順設定部１３
は、このキーメモリ部１４に格納された暗号化キーに従
って、符号化部５に現在の符号化処理対象であるマクロ
ブロックを暗号化すべきか或いは通常通りの符号化を施
すべきかを指示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像符号化装置及び
画像符号化方法に関し、特に、入力画像にスクランブル
処理を施す技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在広く普及しているＭＰＥＧ（Moving
Picture Expert Group）標準に準拠した画像符号化装
置では、まず入力画像が縦横８画素のブロックに分割さ
れる。そして、このブロックに直交変換処理が施されＤ
ＣＴ（Discrete Cosine Transform）係数が算出される
（ＤＣＴ変換）。このＤＣＴ係数は所定の量子化ステッ
プにより除算され余りが丸められ（量子化）、その後、
その量子化されたＤＣＴ係数が所定の符号化テーブルに
従って符号化される（可変長符号化）。

【０００３】ところで、従来、画像データをデジタル伝
送する際、そのデータを再生することができる者を所定
範囲に限定するために、送信データにスクランブル処理
を施すことが広く行われている。こうしたスクランブル
処理には現在まで種々の方式が提案されているが、以上
の画像符号化装置において入力画像にスクランブル処理
を施す場合には、一例として、可変長符号化を行う際に
その参照する符号化テーブルを変更し、或いはＤＣＴ係
数の符号（正負）を反転することが考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、符号化テーブ
ルを変更し、或いはＤＣＴ係数の符号を反転する上記手
法では、スクランブル後の画質が極端に低下してしま
う。このため、スクランブルの程度を段階的に変更する
ことが困難である。画像の送信者が、その画像のスクラ
ンブルの程度を段階的に変更し、スクランブル済み画像
の質を任意に選択することができれば、例えば、そのス
クランブル済み画像を正常再生する権限を持たないもの
にも一定の質の画像を提供することが可能になり有意義
である。

【０００５】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あって、その目的は、入力画像に対するスクランブルの
程度を段階的に変更することのできる画像符号化装置及
び画像符号化方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（１）上記課題を解決するために、本発明は、複数の画
像から構成される動画像を符号化する画像符号化装置に
おいて、画像を表す元データからその画像の単位領域を
表す所定数の単位領域データを生成する単位領域データ
生成手段と、単位領域データに符号化手順を設定する第
１の符号化手順設定手段と、前記第１の符号化手順設定
手段により設定される符号化手順に基づいて、前記単位
領域データ生成手段により生成される単位領域データを
符号化する符号化手段と、を含むことを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、単位領域データ生成手段
により画像を表す元データから、単位領域を表す単位領
域データが生成される。そして、この単位領域データは
符号化手段により符号化される。一方、第１の符号化手
順設定手段は、単位領域データに符号化手順を設定す
る。そして、符号化手段は、この第１の符号化手順設定
手段により設定された手順に基づいて各単位領域データ
を符号化する。たとえば、ある単位領域データに対して
は暗号化としての符号化を行い、他の単位領域データに
対しては通常の符号化を行う。

【０００８】こうすれば、画像の一部分に対してのみ暗
号化を施すことが可能となり、入力画像に対して段階的
にスクランブル処理を施すことができる。また、暗号化
を含む符号化手順を設定する単位領域データの数を増減
することにより、画像中のスクランブル処理の施された
領域を容易に増減することができる。

【０００９】なお、本明細書中、動画像を構成する複数
の画像はフレーム画像及びフィールド画像を含む。

【００１０】（２）また、本発明の一態様は、ある画像
の注目領域に対応する他の画像の単位領域を算出する領
域追跡手段をさらに含み、前記符号化手順設定手段は、
該領域追跡手段により算出される単位領域を表す単位領
域データに所定の符号化手順を設定することを特徴とす
る。

【００１１】本発明によれば、領域追跡手段により算出
される単位領域に対しては所定の符号化手順が設定され
る。そして、これらの単位領域に対しては符号化手段に
より前記所定の符号化手順により符号化がなされる。こ
うすれば、ある画像の注目領域に対応する他の画像の単
位領域に対してのみスクランブルを施すことができる。
この結果、例えば、画像中の一定の領域を追跡し、その
領域に対してのみスクランブルを施すことができる。

【００１２】（３）また、本発明の一態様は、単位領域
データの符号化手順を表す符号化キー情報を記憶する符
号化キー情報記憶手段をさらに含み、前記第１の符号化
手順設定手段は、該符号化キー情報記憶手段に記憶され
る符号化キー情報に基づいて符号化手順を設定すること
を特徴とする。

【００１３】本発明によれば、符号化キー情報が符号化
キー情報記憶手段に記憶される。そして、この符号化キ
ー情報に基づいて単位領域データに符号化手順が設定さ
れる。こうすれば、符号化キー情報の設定を変更するこ
とにより、容易に画像のスクランブルの程度を変更する
ことができる。

【００１４】（４）また、本発明の一態様は、画像毎に
符号化手順を設定する第２の符号化手順設定手段をさら
に含み、前記符号化手段は、該第２の符号化手順設定手
段により設定される符号化手順にさらに基づいて、前記
単位領域データ生成手段により生成される単位領域デー
タを符号化することを特徴とする。

【００１５】本発明によれば、第２の符号化手順設定手
段により画像毎の符号化手順が設定される。そして、符
号化手段は、この符号化手順と第１の符号化手順設定手
段により設定される符号化手順とに基づいて、単位領域
データを符号化する。こうすれば、例えば、画像毎に暗
号化すべきか否かを設定することにより、段階的に動画
に対してスクランブルを施すことができる。また、画像
間の相関関係により動画像圧縮を行うプロトコルと併用
すれば、少数の画像に対してのみ暗号化を施すことによ
り、結果的に他の画像に対してもスクランブル処理を施
すことができる。

【００１６】（５）さらに、本発明は、画像を表す元デ
ータからその画像の単位領域を表す単位領域データを生
成する単位領域データ生成手段と、単位領域データに符
号化手順を設定する符号化手順設定手段と、前記符号化
手順設定手段により設定される符号化手順に基づいて、
前記単位領域データ生成手段により生成される単位領域
データを符号化する符号化手段と、を含むことを特徴と
する。

【００１７】本発明によれば、単位領域データ生成手段
により画像を表す元データから、単位領域を表す単位領
域データが生成される。そして、この単位領域データは
符号化手段により符号化される。一方、第１の符号化手
順設定手段は、単位領域データに符号化手順を設定す
る。そして、符号化手段は、この第１の符号化手順設定
手段により設定された手順に基づいて各単位領域データ
を符号化する。たとえば、ある単位領域データに対して
は暗号化としての符号化を行い、他の単位領域データに
たいしては通常の符号化を行う。

【００１８】こうすれば、画像の一部分に対してのみ暗
号化を施すことが可能となり、入力画像に対して段階的
にスクランブル処理を施すことができる。

【００１９】（６）また、本発明は、複数の画像から構
成される動画像を符号化する画像符号化装置において、
画像に符号化手順を設定する符号化手順設定手段と、前
記符号化手順設定手段により設定される手順に従って各
画像を符号化する符号化手段と、を含むことを特徴とす
る。

【００２０】本発明によれば、符号化手順設定手段によ
り画像毎の符号化手順が設定される。そして、符号化手
段は、この符号化手順に基づいて単位領域データを符号
化する。こうすれば、例えば、画像毎に暗号化すべきか
否かを設定することにより、段階的に動画に対してスク
ランブルを施すことができる。また、画像間の相関関係
により動画像圧縮を行うプロトコルと併用すれば、少数
の画像に対してのみ暗号化を施すことにより、結果的に
他の画像に対してもスクランブル処理を施すことができ
る。

【００２１】（７）また、本発明の一態様は、画像の符
号化手順を表す符号化キー情報を記憶する符号化キー情
報記憶手段をさらに含み、前記符号化手順設定手段は、
該符号化キー情報記憶手段に記憶される符号化キー情報
に基づいて符号化手順を設定することを特徴とする。

【００２２】本発明によれば、符号化キー情報が符号化
キー情報記憶手段に記憶される。そして、この符号化キ
ー情報に基づいて画像毎に符号化手順が設定される。こ
うすれば、符号化キー情報の設定を変更することによ
り、動画像のスクランブルの態様を変更することができ
る。

【００２３】（８）また、本発明は、入力画像を符号化
する画像符号化装置において、入力画像を表す元データ
から一以上の部分領域を表す部分領域データを生成する
部分領域データ生成手段と、該部分領域データ生成手段
により生成される部分領域データを暗号化する暗号化手
段と、を含むことを特徴とする。

【００２４】本発明によれば、部分領域データ生成手段
により生成される部分領域データに対して暗号化手段に
よる暗号化が施される。こうすれば、画像中の一以上の
部分領域について暗号化することができる。この結果、
その暗号化される領域を増減させることにより段階的に
スクランブルを施すことができる。

【００２５】（９）また、本発明は、複数の画像から構
成される動画像を符号化する画像符号化装置において、
ある画像の注目領域に対応する他の画像の領域を表す注
目領域データを生成する注目領域データ生成手段と、該
注目領域データ生成手段により生成される注目領域デー
タを暗号化する暗号化手段と、を含むことを特徴とす
る。

【００２６】本発明によれば、注目領域データ生成手段
により生成される注目領域データに対して暗号化手段に
よる暗号化が施される。こうすれば、動画像中の注目領
域に対応する領域について暗号化することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づき詳細に説明する。

【００２８】第１の実施の形態図１は、本実施の形態に係る画像符号化装置を示す機能
ブロック図である。同図に示すように、本画像符号化装
置は、入力フレームメモリ部１、直交変換部３、量子化
部４、符号化部５、バッファメモリ部６、逆量子化部
７、逆直交変換部８、参照フレームメモリ部１０、動き
検出部１１、動き補償予測部１２、符号化手順設定部１
３、キーメモリ部１４、を含んで構成されている。この
画像符号化装置では、符号化手順設定部１３及びキーメ
モリ部１４がその特徴的構成であり、その他の構成は一
般的なＭＰＥＧ１、ＭＰＥＧ２、ＭＰＥＧ４などのＭＰ
ＥＧ画像符号化装置のものと同様である。

【００２９】すなわち、入力フレームメモリ部１は、動
画像を構成する複数のフレーム画像が順次入力され、そ
れらのフレーム画像を順次記憶するものである。この入
力フレームメモリ部１に記憶されるフレーム画像は８×
８画素のブロックの二次元配列により構成されており、
さらに、この８×８画素のブロックは４ブロックで一つ
のマクロブロックを構成する。

【００３０】入力フレームメモリ部１の出力２０である
フレーム画像Ｆnは、減算器２に与えられる。減算器２
には、一方で動き補償予測部１２の出力２１であるフレ
ーム画像Ｐnが与えられており、ここでフレーム画像Ｆn
とフレーム画像Ｐnとのブロック間差分が算出される。
この差分は出力２２として直交変換部３に与えられる。

【００３１】直交変換部３では、入力されたブロック差
分データに対して直交変換処理を施す。こうして、直交
変換部３では、ブロック差分データの各空間周波数成分
の係数（ＤＣＴ係数）が算出される。

【００３２】算出されたＤＣＴ係数は、直交変換部３の
出力２３として量子化部４に与えられる。量子化部４
は、入力されたＤＣＴ係数を所定の量子化ステップで除
算し、その余りを丸めることにより画像圧縮を施す。量
子化部４により量子化されたＤＣＴ係数は、符号化部５
に与えられるとともに逆量子化部７に与えられる。逆量
子化部７では、量子化部４からの出力に対し所定の量子
化ステップを乗算する。また、この出力２７は逆直交変
換部８に与えられ、直交変換部３における変換の逆変換
処理が施される。

【００３３】こうして逆直交変換部８により生成される
データは、加算器９に与えられる。加算器９には、一方
で動き補償予測部１２の出力２１であるフレーム画像Ｐ
nが入力されており、この出力２８と出力２１との和が
出力２９として参照フレームメモリ部１０に入力され
る。こうして、参照フレームメモリ部１０には、入力フ
レームメモリ部１に入力される複数のフレーム画像のう
ち、現在の処理対象であるフレーム画像Ｆnの１つ前に
あたるフレーム画像Ｆn-1が保持されることになる。

【００３４】参照フレームメモリ部１０の出力３０であ
るフレーム画像Ｆn-1は、動き補償予測部１２に与えれ
るとともに動き検出部１１に与えられる。動き検出部１
１には、一方で入力フレームメモリ部１の出力２０であ
るフレーム画像Ｆnが入力されており、この動き検出部
１１では、両フレーム画像Ｆn，Ｐnの間でブロックマッ
チング処理が行われ、それらのフレーム画像を構成する
各ブロックの動きベクトル１５が算出される。

【００３５】この動きベクトル１５は動き補償予測部１
２に入力されており、動き補償予測部１２は、この動き
ベクトル１５と参照フレームメモリ部１０から出力され
るフレーム画像Ｆn-1とに基づいて、現フレーム画像Ｆn
を構成する各ブロックの画素値を予測する。

【００３６】量子化部４の出力２４は、一方で符号化部
５にも与えられている。この符号化部５では、１６×１
６画素からなるマクロブロック単位で、ＤＣＴ係数がエ
ントロピー符号化される。この際、本画像符号化装置に
は、符号化手順設定部１３とキーメモリ部１４とが設け
られており、符号化手順設定部１３は、キーメモリ部１
４に格納されている暗号化キー１６に基づく制御信号１
７を出力し、これにより符号化部５の符号化処理を制御
する。

【００３７】図２は、本画像符号化装置の符号化処理
（暗号化処理）を説明するフロー図である。同図に示す
ように、まず、符号化手順設定部１３は、符号化部５が
現在符号化処理を施しているマクロブロックの番号（以
下ではＭＢ１〜ＭＢ１６と記す）を取得する（Ｓ１０
１）。さらに、符号化手順設定部１３は、キーメモリ部
１４から暗号化キーを読み出す。この暗号化キーは、フ
レーム画像を構成するマクロブロックごとの暗号化の採
否を示すものであり、例えば、次のようなデータ形式を
有する。

【００３８】

【数１】ＫＥＹ１＝（1,0,1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0）図３は、この暗号化キーＫＥＹ１の内容について説明す
る図である。ここでは、同図（ａ）に示すように、入力
フレームメモリ部１に入力されるフレーム画像が４×４
マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ１６により構成されている
とする。同図中、マクロブロックＭＢ１〜ＭＢ１６の各
々に表される「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」の文字は、そのマ
クロブロックについて暗号化を行うか否かを表すもので
ある。すなわち、「ＯＮ」の文字が表されたマクロブロ
ックは暗号化を行い、「ＯＦＦ」の文字が表されたマク
ロブロックは暗号化を行わず、通常通りの符号化を行
う。上記暗号化キーＫＥＹ１によれば、マクロブロック
ＭＢ１，ＭＢ３，ＭＢ４，ＭＢ６，ＭＢ９に対する暗号
化が指示され、それ以外のマクロブロックＭＢ２，ＭＢ
５，ＭＢ７，ＭＢ８，ＭＢ１０〜１６については通常の
符号化を行うべきことが指示される。すなわち、上記暗
号化キーＫＥＹ１は１６個の数列からなり、その先頭か
ら順にマクロブロックＭＢ１〜１６の暗号化の採否を示
している。具体的には同データ中、「１」は暗号化を採
用すべきことを示し、「０」は暗号化を行わず通常の符
号化をすべきことを示している。

【００３９】次に、符号化手順設定部１３は、現在の符
号化処理対象であるマクロブロックが暗号化キーにより
暗号化すべきマクロブロックであるとされているか否か
を判別する（図２，Ｓ１０３）。そして、そのマクロブ
ロックが暗号化をすべきものとされている場合には、そ
のマクロブロックについてＤＣＴ係数をすべて符号反転
し（Ｓ１０４）、その符号反転したＤＣＴ係数について
所定の符号化テーブルを用いて符号化処理を行う（Ｓ１
０５）。一方、Ｓ１０３においてそのマクロブロックが
暗号化を必要としていないと判断される場合には、Ｓ１
０４の符号反転をスキップし、通常通りの符号化を行う
（Ｓ１０５）。

【００４０】例えば上記暗号化キーＫＥＹ１を用いて、
本画像符号化装置により図１３（ｂ）に示す入力画像を
符号化した場合には、マクロブロックＭＢ１，ＭＢ３，
ＭＢ４，ＭＢ６，ＭＢ９に対応する部分が、スクランブ
ルにより判別不可能な画像で表示され、それ以外の部分
は入力画像をほぼ忠実に再現する画像で表示されてい
る。同図（ｃ）は、このスクランブル後の画像を示す図
である。同図に示すように、本画像符号化装置によりス
クランブルを施した画像は、１フレーム画像中、一部の
マクロブロックについてのみ、その領域の画像が判別不
可能となっている。

【００４１】本画像合成装置によれば、上記暗号化キー
ＫＥＹ１を構成する数列中、１の数を増やすことによ
り、元画像を判別できないマクロブロックを増やすこと
ができる。すなわち、本画像符号化装置によれば、入力
画像に対して段階的にスクランブル処理を施すことがで
きる。

【００４２】なお、以上説明した画像符号化装置は種々
の変形実施が可能である。例えば以上の説明では、マク
ロブロックを暗号化する際に、そのマクロブロックに関
するＤＣＴ係数を反転することにより暗号化を行った
が、符号化部５で用いる符号化テーブルを他のものに変
更することにより、或いは量子化部４の出力２４を別途
の暗号化ブロックにバイパスさせ、その暗号化ブロック
で別途暗号化処理を施すことにより、暗号化を行っても
よい。いずれにしても、対象となる画像を複数領域に分
割し、その領域ごとに暗号化の採否を決定することがで
きる。これにより、入力画像に対して段階的なスクラン
ブル処理を施すことが可能となる。

【００４３】さらに以上説明した画像符号化装置は、入
力画像を複数領域（マクロブロック）に分割し、その領
域ごとに暗号化の採否を指示するものであったが、動画
像を構成する複数のフレームについて、フレーム画像ご
とに暗号化の採否を指示することにしてもよい。

【００４４】図４は、この変形例に係る画像符号化装置
の符号化処理を説明するフロー図である。この変形例に
係る画像符号化装置は、図１に示す画像符号化装置と同
様の構成であり、ただ、符号化手順設定部１３の動作と
キーメモリ部１４の格納する暗号化キーが異なる。図４
に示すように、まずこの変形例に係る画像符号化装置の
符号化手順設定部１３は、符号化部５から現在符号化処
理を行っているフレームの番号を取得する（Ｓ２０
１）。さらに符号化手順設定部１３は、キーメモリ部１
４から暗号化キーＫＥＹ２を読み出す。この暗号化キー
は動画像を構成する複数のフレーム画像のうちいずれの
フレーム画像に暗号化処理を施すべきかを指示するもの
である。この暗号化キーＫＥＹ２は、例えば、次に示す
データ形式を有する。

【００４５】

【数２】ＫＥＹ２＝（1,0,0,0）この暗号化キーＫＥＹ２によれば、動画像を構成する連
続する４枚のフレーム画像のうち最初の一枚を暗号化
し、残りの３枚を暗号化せずに通常の符号化を行うべき
ことが示される。ここで、この暗号化キーＫＥＹ２のカ
ッコ内の数列のうち、「１」は暗号化を行う旨を示し、
「１」は暗号化をせずに通常の符号化を行うべき旨を示
す。また、上式に示すように、暗号化キーＫＥＹ２は有
限長のものであってもよい。すなわち、この有限長の暗
号化キーＫＥＹ２を周期的に適用することにより、多数
のフレーム画像につき暗号化を行うべきか否かの指示を
行うことができる。

【００４６】符号化手順設定部１３は、かかる暗号化キ
ーＫＥＹ２を読み出した後、現在符号化処理を行ってい
るフレーム画像が暗号化を必要としているものであるか
否かを判断する（Ｓ２０３）。例えば、上式に示す暗号
化キーＫＥＹ２によれば、４枚に１枚の割合で暗号化を
すべきフレーム画像が現れることが示されている。した
がってこのＳ２０３では、Ｓ２０１で取得したフレーム
画像の番号がこの４枚のうちの１枚の画像に該当するも
のであるか否かを判断する。このＳ２０３において、フ
レーム画像を暗号化すべきであると判断された場合に
は、符号化手順設定部１３は、量子化部４の出力２４に
対して符号反転を行うよう、符号化部５に指示を与える
（Ｓ２０４）。すなわち、現在の処理対象であるフレー
ム画像に対応するすべてのＤＣＴ係数について、その符
号を反転するよう指示する。そして符号化部５は、こう
して符号が反転されたＤＣＴ係数に対し、所定の符号化
テーブルを基に符号化処理を行う（Ｓ２０５）。一方、
Ｓ２０３において、フレーム画像を暗号化すべきでない
と判断された場合には、Ｓ２０４をスキップし、Ｓ２０
５において通常通りの符号化が施される。

【００４７】図５は、この変形例に係る画像符号化装置
により動画像にスクランブル処理が施される様子を示す
図である。同図（ａ）に示すように、動画像中の４枚の
連続するフレーム画像４０−１〜４０−４が、それぞれ
Ｉピクチャ、Ｂピクチャ、Ｂピクチャ、Ｐピクチャであ
り、この順序が動画像を構成するすべてのフレーム画像
について維持される場合には、Ｉピクチャに対応するフ
レーム画像４０−１のみについて暗号化処理を施すこと
により、動画像のすべてが判別不可能となるようにスク
ランブル処理することができる。すなわち、ＭＰＥＧ標
準によれば、Ｉピクチャとして生成されたフレーム画像
は、ＧＯＰ（Group of Picture）ごとのランダムアクセ
スを可能とする目的で、フレーム画像内でのイントラ符
号化のみを行って生成されたものである。一方、Ｂピク
チャであるフレーム画像４０−２，４０−３や、Ｐピク
チャであるフレーム画像４０−４は、それらフレーム画
像の前後のフレーム画像との相関を利用して、生成され
たものである。したがって、例えば、図５（ａ）に示す
例では、フレーム画像４０−１のみを暗号化するだけ
で、そのフレーム画像４０−１との相関において復号化
しなければならないフレーム画像４０−２〜４０−４
は、すべて元画像が判別不可能となるよう、符号化され
る。この変形例に係る画像符号化装置によれば、フレー
ム画像４０−１のみを暗号化することができ、この結
果、一部のフレーム画像のみを暗号化することで他のフ
レーム画像に結果的にスクランブル処理を施すことがで
きる。

【００４８】なお、この変形例に係る画像符号化装置で
は、上記暗号化キーＫＥＹ２に次に示すデータをもたせ
ることにより、比較的緩やかなスクランブル処理を施す
こともできる。

【００４９】

【数３】ＫＥＹ２＝（0,1,1,0）この暗号化キーＫＥＹ２によれば、図５（ａ）において
フレーム画像４０−２とフレーム画像４０−３のみが暗
号化される。そしてフレーム画像４０−１とフレーム画
像４０−４は暗号化されない。この暗号化キーＫＥＹ２
を用いて符号化処理を行えば、フレーム画像４０−１は
Ｉピクチャであるから、これ自体で復号化が可能であ
り、このフレーム画像は元画像が判別可能に再生される
ことになる。同様に、Ｐピクチャであるフレーム画像４
０−４は、Ｉピクチャである４０−１との相関関係に基
づいて画像再生されるものであるから、元画像が判別可
能に再生される。一方、フレーム画像４０−２，４０−
４は直接暗号化されており、元画像が判別不可能に再生
される。すなわち、上記暗号化キーＫＥＹ２によれば、
連続する４フレーム中の２フレームのみにスクランブル
処理を施すことができ、比較的緩やかなスクランブル処
理を施すことができる。

【００５０】すなわち本変形例に係る画像符号化装置に
よれば、暗号化キーＫＥＹ２の設定の仕方によって、ス
クランブルの程度を段階的に設定することが可能とな
る。

【００５１】なお、暗号化キーＫＥＹ１によりマクロブ
ロック毎の暗号化の採否を指定するとともに、暗号化キ
ーＫＥＹ２によりフレーム毎の暗号化の採否を指定し、
それら暗号化キーに基づいて各フレーム画像の各マクロ
ブロックに対して暗号化処理を施せば、さらに多段階に
スクランブルを施すことができる。また、暗号化の強度
を高めることができる。

【００５２】第２の実施の形態図６は、第２の実施の形態に係る画像符号化装置を示す
機能ブロック図である。同図に示す画像符号化装置は、
第１の実施の形態に係る画像符号化装置における符号化
手順設定部１３及びキーメモリ部１４に代えて、符号化
手順設定部５０及び注目領域追跡部５１を備える。その
他の構成は、第１の実施の形態に係る画像符号化装置に
対応する構成と同様であるので、ここでは同一符号を付
して説明を省略する。

【００５３】注目領域追跡部５１には、動き検出部１１
の出力である動きベクトル１５が入力されている。そし
て注目領域追跡部５１は、この動きベクトル１５に基づ
いて動画像中の注目している領域に対応するマクロブロ
ック番号５３を出力する。符号化手順設定部５０は、符
号化部５で処理対象となっているマクロブロックがこの
注目領域追跡部５１から出力されるマクロブロック番号
５３が示すものと同一であるか否かを判断し、同一であ
る場合は、そのマクロブロックの暗号化を行うよう、符
号化部５に指示５２を行う。すなわち、本実施の形態に
係る画像符号化装置では、予め設定した注目領域につい
ては、その注目領域に対応するマクロブロックが暗号化
され、それ以外の領域は通常通り符号化されスクランブ
ルが施されない。

【００５４】図７は、注目領域追跡部５１の内部構成図
である。注目領域追跡部５１は、動きベクトル１５を入
力して現フレーム画像の各ブロックの前フレーム画像に
おける対応位置が前フレーム画像に設定された注目領域
に入るか否かを判定するブロック位置判定部５１０、動
画像の処理に当たって最初に投入されるフレーム画像に
対して注目領域を初期的に設定する初期設定部５１１、
ブロック位置判定部５１０および初期設定部５１１の指
示にしたがい、現フレーム画像の各ブロックの前フレー
ム画像における対応位置が前フレーム画像に設定された
注目領域に入るようなブロックの動きベクトルを総合的
に斟酌して注目領域の動きベクトルを計算し、その動き
ベクトルをもとに現フレーム画像に対応する注目領域を
設定する注目領域設定部５１２、注目領域設定部５１２
から出力される注目領域の位置情報を一時的に格納する
位置保持部５１３、注目領域設定部５１２から出力され
る注目領域の位置情報を基に、その注目領域に対応する
マクロブロックの番号、すなわちマクロブロック番号５
３を算出するマクロブロック番号変換部５１５、を含
む。注目領域の位置情報は毎フレーム、更新され、ブロ
ック位置判定部５１０で次のフレーム画像を処理する際
に参照される。

【００５５】次に、以上の構成を有する本画像符号化装
置による注目領域の追跡処理について説明する。

【００５６】注目領域追跡部５１のブロック位置判定部
５１０は、動きベクトル１５をもとに、現フレーム画像
の各ブロックの前フレーム画像における対応位置が前フ
レーム画像で設定された注目領域に入るか否かを判定す
る。本実施の形態では、前記対応位置の中心が注目領域
に含まれる場合、「注目領域に入っている」とみなし、
そのようなブロックを「重要ブロック」と呼ぶことにす
る。

【００５７】注目領域設定部５１２は、重要ブロックの
動きベクトルの平均を計算し、この平均ベクトルから注
目領域の動きを求める。したがって、前フレーム画像の
注目領域の位置から前記平均ベクトルの示す変位を加え
ることで現フレーム画像の注目領域の位置が判明する。
この位置にしたがい、現フレーム画像の注目領域を設定
する。設定された注目領域の位置情報は位置保持部５１
３に格納され、次のフレーム画像の処理に利用される。
注目領域は前フレーム画像から現フレーム画像、現フレ
ーム画像からさらに次のフレーム画像と検出されるた
め、これは順方向検出である。以下同様に重要ブロック
の判定と平均ベクトルの算出を繰り返すことで注目領域
を追跡していくことができる。

【００５８】なお、動画像の最初のフレーム画像につい
ては注目領域をなんらかの方法で設定する必要があるた
め、初期設定部５１１で対応する。初期設定部５１１は
ユーザによる注目領域の入力を受け付けるユーザインタ
フェイス機能をもっていてもよいし、注目領域を既知の
方法で探索する自動探索機能を持っていもよい。また、
テレビ電話などの場合、注目領域は画面の中央付近に存
在することが多いため、初期設定部５１１はフレーム画
像画像の中央に固定的に最初の注目領域を設定してもよ
い。

【００５９】ここで、本画像符号化装置による逆方向検
出および順方向検出の詳細を、図８から図１１を用いて
説明する。図８は、本画像符号化装置による領域追跡処
理の手順を説明するフロー図であり、図９は、現フレー
ム画像Ｆnにおいて整列された６個のブロックＡからＦ
を示す図である。また、図１０は、これらのブロックの
前フレーム画像Ｆn-1における対応位置およびそのフレ
ーム画像で設定されている注目領域を示す図である。図
１１は、現フレーム画像Ｆnに設定された注目領域６１
を前フレーム画像Ｆn-1の注目領域６０とともに示す図
である。なお、図１０のブロックＡ’からＦ’はそれぞ
れ図９のブロックＡからＦに対応する。

【００６０】図８に示すごとく、この領域追跡処理で
は、まず符号化処理しようとしているフレーム画像が最
初のフレーム画像であるか否かが判定される（Ｓ３０
１）。仮に最初のフレーム画像であれば、初期設定部５
１１によってそのフレーム画像に注目領域を設定してお
く（Ｓ３０２）。そうでなければそのまま逆方向検出
（Ｓ３０３）に進む。

【００６１】逆方向検出のために、まず現フレーム画像
Ｆnのために前フレーム画像Ｆn-1をもとに参照フレーム
画像が生成される（Ｓ３０３−１）。参照フレーム画像
は、図６の入力フレームメモリ部１から加算器９に至る
経路で生成される。つづいて動き検出部１１でブロック
マッチングで行われ、各ブロックの動きベクトル１５が
算出される（Ｓ３０３−２）。逆方向検出に際して現フ
レーム画像Ｆnにブロックが整列された様子は図９に示
されている。

【００６２】つぎに、動きベクトル１５は注目領域追跡
部５１へ与えられ、順方向検出が開始される（Ｓ３０
４）。ブロック位置判定部５１０は動きベクトル１５を
もとに、重要ブロックを選定する（Ｓ３０４−１）。図
１０の場合、前フレーム画像Ｆn-1に設定された注目領
域６０の中に、ブロックＡ’からＦ’のうち、４個のブ
ロックＢ’、Ｃ’、Ｅ’、Ｆ’が含まれており、これら
（またはそれらに対応するブロックＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆと考
えてもよい）が重要ブロックとなる。いま、ブロックＢ
に対するブロックＢ’の位置ベクトル、すなわち動きベ
クトルを（ＵＢ，ＶＢ）、同様にブロックＣに対するブ
ロックＣ’の動きベクトルを（ＵＣ，ＶＣ）、ブロック
Ｅに対するブロックＥ’の動きベクトルを（ＵＥ，Ｖ
Ｅ）、ブロックＦに対するブロックＦ’の動きベクトル
を（ＵＦ，ＶＦ）とすれば、前述の平均ベクトル（ＵＡ
ＶＥ，ＶＡＶＥ）は、

【数４】（（ＵＢ＋ＵＣ＋ＵＥ＋ＵＦ）／４，（ＶＢ＋
ＶＣ＋ＶＥ＋ＶＦ）／４）となる。注目領域設定部５１２は、前フレーム画像Ｆn-
1の注目領域６０に対する現フレーム画像Ｆnの注目領域
６１の位置ベクトルを、方向も考えて、

【数５】（−（ＵＢ＋ＵＣ＋ＵＥ＋ＵＦ）／４，−（Ｖ
Ｂ＋ＶＣ＋ＶＥ＋ＶＦ）／４）とする。ここではＡ、Ｂ、・・Ｆの６つのブロックを用
いて説明したが、実際には（ＵＡＶＥ、ＶＡＶＥ）は、
次式に示すように、全ての重要ブロックに関する動きベ
クトルの平均値とする。

【００６３】

【数６】（−（Ｕｉ１＋Ｕｉ２＋・・＋Ｕｉｎ）／ｎ，
−（Ｖｉ１＋Ｖｉ２＋・・＋Ｖｉｎ）／ｎ）ここで、ｎは重要ブロックの個数、（Ｕｉ１、Ｖｉ
１），・・，（Ｕｉｎ、Ｖｉｎ）は、各重要ブロックの
動きベクトルである。このベクトルをもとに、図７のご
とく前フレーム画像Ｆn-1の注目領域６０を移動して現
フレーム画像Ｆnの注目領域６１を設定し（Ｓ３０４−
２）、その位置情報をマクロブロック番号変換部５１５
に出力する。そして、このマクロブロック番号変換部５
１５では、その位置情報を基にその位置のブロックがど
のマクロブロックに属するものであるかを判別し、その
マクロブロックの番号をマクロブロック番号５３として
出力する（Ｓ３０５）。

【００６４】以上説明した処理を経て、注目領域追跡部
５１から注目領域に対応するマクロブロック番号５３が
出力されれば、次に、符号化手順設定部５０はこのマク
ロブロック番号５３に対応するマクロブロックについて
暗号化処理を施すよう、符号化部５に指示する。すなわ
ち、符号化手順設定部５０は、符号化部５から該符号化
部５で現在符号化処理対象となっているマクロブロック
の番号を読み出し、このマクロブロックの番号が注目領
域追跡部５１から出力されるマクロブロック番号５３に
含まれているか否かを判断する。そして、現在の符号化
処理対象のマクロブロックの番号がマクロブロック番号
５３に含まれていれば、符号化部５にそのマクロブロッ
クについて暗号化を行うよう指示する。一方、現在の符
号化処理対象のマクロブロックのマクロブロックの番号
がマクロブロック番号５３に含まれていなければ、その
マクロブロックについて暗号化を行わず、通常の符号化
処理を行うよう指示する。こうすれば、図１２に示すよ
うに、注目領域に関するマクロブロックのみを暗号化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像符号化
装置を示す機能ブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る画像符号化
装置の動作を示すフロー図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る画像符号化
装置による画像のスクランブルを説明する図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る画像符号化
装置の変形例の動作を説明するフロー図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る画像符号化
装置の変形例による画像のスクランブルを説明する図で
ある。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る画像符号化
装置を示す機能ブロック図である。

【図７】図６における注目領域追跡部の内部構成を示
す図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る画像符号化
装置の動作を説明するフロー図である。

【図９】現フレーム画像Ｆnにおいて整列された６個
のブロックＡ〜Ｆを示す図である。

【図１０】図９の各ブロックの前フレーム画像Ｆn-1
における対応位置及びそのフレーム画像Ｆn-1で設定さ
れている注目領域を示す図である。

【図１１】現フレーム画像Ｆnに設定された注目領域
を前フレーム画像Ｆn-1の注目領域とともに示す図であ
る。

【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る画像符号
化装置によりスクランブルの施された画像を示す図であ
る。

【符号の説明】

１入力フレームメモリ部、２減算器、３直交変換
部、４量子化部、５符号化部、６バッファメモリ
部、７逆量子化部、８逆直交変換部、９加算器、１
０参照フレームメモリ部、１１動き検出部、１２
動き補償予測部、１３符号化手順設定部、１４キー
メモリ部、１５動きベクトル、５０符号化手順設定
部、５１注目領域追跡部、５３マクロブロック番
号、６０前フレームＦn-1の注目領域、６１現フレー
ムＦnの注目領域、５１０ブロック位置判定部、５１
１初期設定部、５１２注目領域設定部、５１３位
置保持部、５１５マクロブロック番号変換部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画像から構成される動画像を符号
化する画像符号化装置において、画像を表す元データからその画像の単位領域を表す所定
数の単位領域データを生成する単位領域データ生成手段
と、単位領域データに符号化手順を設定する第１の符号化手
順設定手段と、前記第１の符号化手順設定手段により設定される符号化
手順に基づいて、前記単位領域データ生成手段により生
成される単位領域データを符号化する符号化手段と、を含むことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】請求項１記載の画像符号化装置におい
て、ある画像の注目領域に対応する他の画像の単位領域を算
出する領域追跡手段をさらに含み、前記符号化手順設定手段は、該領域追跡手段により算出
される単位領域を表す単位領域データに所定の符号化手
順を設定することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の画像符号化装置
において、単位領域データの符号化手順を表す符号化キー情報を記
憶する符号化キー情報記憶手段をさらに含み、前記第１の符号化手順設定手段は、該符号化キー情報記
憶手段に記憶される符号化キー情報に基づいて符号化手
順を設定することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の画像合
成装置において、画像毎に符号化手順を設定する第２の符号化手順設定手
段をさらに含み、前記符号化手段は、該第２の符号化手順設定手段により
設定される符号化手順にさらに基づいて、前記単位領域
データ生成手段により生成される単位領域データを符号
化することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項５】画像を表す元データからその画像の単位
領域を表す単位領域データを生成する単位領域データ生
成手段と、単位領域データに符号化手順を設定する符号化手順設定
手段と、前記符号化手順設定手段により設定される符号化手順に
基づいて、前記単位領域データ生成手段により生成され
る単位領域データを符号化する符号化手段と、を含むことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項６】複数の画像から構成される動画像を符号
化する画像符号化装置において、画像の符号化手順を設定する符号化手順設定手段と、前記符号化手順設定手段により設定される手順に従って
画像を符号化する符号化手段と、を含むことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項７】請求項４又は６記載の画像符号化装置に
おいて、画像の符号化手順を表す符号化キー情報を記憶する符号
化キー情報記憶手段をさらに含み、前記符号化手順設定手段は、該符号化キー情報記憶手段
に記憶される符号化キー情報に基づいて符号化手順を設
定することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項８】複数の画像から構成される動画像を符号
化する画像符号化方法において、画像を表す元データからその画像の単位領域を表す所定
数の単位領域データを生成する単位領域データ生成ステ
ップと、単位領域データに符号化手順を設定する第１の符号化手
順設定ステップと、前記第１の符号化手順設定ステップで設定される符号化
手順に基づいて、前記単位領域データ生成ステップで生
成される単位領域データを符号化する符号化ステップ
と、を含むことを特徴とする画像符号化方法。
【請求項９】請求項８記載の画像符号化方法におい
て、ある画像の注目領域に対応する他の画像の単位領域を算
出する領域追跡ステップをさらに含み、前記符号化手順
設定ステップは、該領域追跡ステップで算出される単位
領域を表す単位領域データに所定の符号化手順を設定すること
を特徴とする画像符号化方法。
【請求項１０】請求項８又は９に記載の画像符号化方
法において、単位領域データの符号化手順を表す符号化キー情報を予
めメモリに記憶しておき、前記第１の符号化手順設定ステップは、該メモリに記憶
された符号化キー情報に基づいて符号化手順を設定する
ことを特徴とする画像符号化方法。
【請求項１１】請求項８〜１０のいずれかに記載の画
像合成方法において、画像の符号化手順を設定する第２の符号化手順設定ステ
ップをさらに含み、前記符号化ステップは、該第２の符号化手順設定ステッ
プで設定される符号化手順にさらに基づいて、前記単位
領域データ生成ステップで生成される単位領域データを
符号化することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項１２】画像を表す元データからその画像の単
位領域を表す単位領域データを生成する単位領域データ
生成ステップと、単位領域データに符号化手順を設定する符号化手順設定
ステップと、前記符号化手順設定ステップで設定される符号化手順に
基づいて、前記単位領域データ生成ステップで生成され
る単位領域データを符号化する符号化ステップと、を含むことを特徴とする画像符号化方法。
【請求項１３】複数の画像から構成される動画像を符
号化する画像符号化方法において、画像の符号化手順を設定する符号化手順設定ステップ
と、前記符号化手順設定ステップで設定される手順に従って
画像を符号化する符号化ステップと、を含むことを特徴とする画像符号化方法。
【請求項１４】請求項１１又は１３記載の画像符号化
方法において、画像の符号化手順を表す符号化キー情報を予めメモリに
記憶しておき、前記符号化手順設定ステップは、該メモリに記憶された
符号化キー情報に基づいて符号化手順を設定することを
特徴とする画像符号化方法。
【請求項１５】コンピュータを複数の画像から構成さ
れる動画像を符号化する画像符号化装置として機能させ
るためのプログラムを記録した媒体であって、画像を表す元データからその画像の単位領域を表す所定
数の単位領域データを生成する単位領域データ生成手
段、単位領域データに符号化手順を設定する第１の符号化手
順設定手段、前記第１の符号化手順設定手段により設定される符号化
手順に基づいて、前記単位領域データ生成手段により生
成される単位領域データを符号化する符号化手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記
録した媒体。
【請求項１６】請求項１５記載の媒体において、ある画像の注目領域に対応する他の画像の単位領域を算
出する領域追跡手段としてコンピュータを機能させるた
めのプログラムをさらに記録し、前記符号化手順設定手段は、該領域追跡手段により算出
される単位領域を表す単位領域データに所定の符号化手
順を設定するものである、ことを特徴とする媒体。
【請求項１７】請求項１５記載の媒体において、単位領域データ毎の符号化手順を表す符号化キー情報を
記憶する符号化キー情報記憶手段としてコンピュータを
機能させるためのプログラムをさらに記録し、前記第１の符号化手順設定手段は、該符号化キー情報記
憶手段に記憶される符号化キー情報に基づいて符号化手
順を設定するものである、ことを特徴とする媒体。
【請求項１８】請求項１５〜１７のいずれかに記載の
媒体において、画像の符号化手順を設定する第２の符号化手順設定手段
としてコンピュータを機能させるためのプログラムをさ
らに記録し、前記符号化手段は、該第２の符号化手順設定手段により
設定される符号化手順にさらに基づいて、前記単位領域
データ生成手段により生成される単位領域データを符号
化するものである、ことを特徴とする媒体。
【請求項１９】画像を表す元データからその画像の単
位領域を表す単位領域データを生成する単位領域データ
生成手段、単位領域データに符号化手順を設定する符号化手順設定
手段、前記符号化手順設定手段により設定される符号化手順に
基づいて、前記単位領域データ生成手段により生成され
る単位領域データを符号化する符号化手段、としてコン
ピュータを機能させるためのプログラムを記録した媒
体。
【請求項２０】コンピュータを複数の画像から構成さ
れる動画像を符号化する画像符号化装置として機能させ
るためのプログラムを記録した媒体において、画像の符号化手順を設定する符号化手順設定手段、前記符号化手順設定手段により設定される手順に従って
各画像を符号化する符号化手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記
録した媒体。
【請求項２１】請求項１８又は２０記載の媒体におい
て、画像の符号化手順を表す符号化キー情報を記憶する符号
化キー情報記憶手段としてコンピュータを機能させるた
めのプログラムをさらに記録し、前記符号化手順設定手段は、該符号化キー情報記憶手段
に記憶される符号化キー情報に基づいて符号化手順を設
定するものである、ことを特徴とする媒体。
【請求項２２】入力画像を符号化する画像符号化装置
において、入力画像を表す元データから一以上の部分領域を表す部
分領域データを生成する部分領域データ生成手段と、該部分領域データ生成手段により生成される部分領域デ
ータを暗号化する暗号化手段と、を含むことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２３】複数の画像から構成される動画像を符
号化する画像符号化装置において、ある画像の注目領域に対応する他の画像の領域を表す注
目領域データを生成する注目領域データ生成手段と、該注目領域データ生成手段により生成される注目領域デ
ータを暗号化する暗号化手段と、を含むことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２４】入力画像を符号化する画像符号化方法
において、入力画像を表す元データから一以上の部分領域を表す部
分領域データを生成する部分領域データ生成ステップ
と、該部分領域データ生成手段により生成される部分領域デ
ータを暗号化する暗号化ステップと、を含むことを特徴とする画像符号化方法。
【請求項２５】複数の画像から構成される動画像を符
号化する画像符号化方法において、ある画像の注目領域に対応する他の画像の領域を表す注
目領域データを生成する注目領域データ生成ステップ
と、該注目領域データ生成手段により生成される注目領域デ
ータを暗号化する暗号化ステップと、を含むことを特徴とする画像符号化方法。
【請求項２６】入力画像を符号化する画像符号化装置
としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記
録した媒体において、入力画像を表す元データから一以上の部分領域を表す部
分領域データを生成する部分領域データ生成手段、該部分領域データ生成手段により生成される部分領域デ
ータを暗号化する暗号化手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記
録した媒体。
【請求項２７】複数の画像から構成される動画像を符
号化する画像符号化装置としてコンピュータを機能させ
るためのプログラムを記録した媒体において、ある画像の注目領域に対応する他の画像の領域を表す注
目領域データを生成する注目領域データ生成手段、該注目領域データ生成手段により生成される注目領域デ
ータを暗号化する暗号化手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記
録した媒体。