RU198678U1 - Device for adaptive compression and selective encryption of digital image data - Google Patents
Device for adaptive compression and selective encryption of digital image data Download PDFInfo
- Publication number
- RU198678U1 RU198678U1 RU2019145773U RU2019145773U RU198678U1 RU 198678 U1 RU198678 U1 RU 198678U1 RU 2019145773 U RU2019145773 U RU 2019145773U RU 2019145773 U RU2019145773 U RU 2019145773U RU 198678 U1 RU198678 U1 RU 198678U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- image
- block
- output
- input
- unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
- H03M13/35—Unequal or adaptive error protection, e.g. by providing a different level of protection according to significance of source information or by adapting the coding according to the change of transmission channel characteristics
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
- H04K1/00—Secret communication
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
- H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
- H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
- H04N19/124—Quantisation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
- H04N21/20—Servers specifically adapted for the distribution of content, e.g. VOD servers; Operations thereof
- H04N21/23—Processing of content or additional data; Elementary server operations; Server middleware
- H04N21/234—Processing of video elementary streams, e.g. splicing of video streams, manipulating MPEG-4 scene graphs
- H04N21/2347—Processing of video elementary streams, e.g. splicing of video streams, manipulating MPEG-4 scene graphs involving video stream encryption
Abstract
Полезная модель относится к области скрытой связи, в частности к кодированию, декодированию, сжатию, декомпрессии цифровых видеосигналов (цифровых изображений) и может быть использована для построения устройств снижения избыточности информации, используемой при представлении цифровых изображений и обеспечения их защищенности при передаче по каналам связи. Технический результат заключается в уменьшении объема данных, используемых для передачи информации цифрового изображения с учетом семантической значимости элементов изображения, а также уменьшение объема данных, подлежащих зашифрованию, для обеспечения защищенности передаваемых данных цифрового изображения. В устройство адаптивного сжатия и выборочного шифрования данных цифрового изображения введен блок разделения изображения в пространственной области на значимые и второстепенные части, которые затем отдельно сжимаются с различными коэффициентами сжатия (с использованием отдельных таблиц квантования). При этом данные второстепенных областей изображения квантуются с обеспечением большого коэффициента сжатия, в отличие от данных значимых областей, которые квантуются с обеспечением меньшего коэффициента сжатия и далее частично зашифровываются. Таким образом, заявленное устройство реализует дифференциальное сжатие данных цифрового изображения с точки зрения семантической значимости и выборочное шифрование данных семантически значимой части цифрового изображения. Для выполнения расшифрования и восстановления изображения применяются обратные операции. 2 ил.The utility model relates to the field of covert communication, in particular to coding, decoding, compression, decompression of digital video signals (digital images) and can be used to build devices for reducing the redundancy of information used in the presentation of digital images and ensuring their security during transmission over communication channels. The technical result consists in reducing the amount of data used to transmit digital image information, taking into account the semantic significance of the image elements, as well as reducing the amount of data to be encrypted to ensure the security of the transmitted digital image data. The device for adaptive compression and selective encryption of digital image data includes a block for dividing the image in the spatial domain into significant and minor parts, which are then separately compressed with different compression ratios (using separate quantization tables). In this case, the data of the secondary areas of the image are quantized with a high compression ratio, in contrast to the data of the significant areas, which are quantized with a lower compression ratio and then partially encrypted. Thus, the claimed device implements differential compression of digital image data from the point of view of semantic significance and selective encryption of data of a semantically significant part of a digital image. To perform decryption and image recovery, the reverse operations are used. 2 ill.
Description
Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model belongs
Полезная модель относится к области скрытой связи, в частности к кодированию, декодированию, сжатию, декомпрессии цифровых видеосигналов (цифровых изображений) и может быть использована для построения устройств снижения избыточности информации, используемой при представлении цифровых изображений и обеспечения их защищенности при передаче по каналам связи.The utility model relates to the field of covert communication, in particular to coding, decoding, compression, decompression of digital video signals (digital images) and can be used to build devices for reducing the redundancy of information used in the presentation of digital images and ensuring their security during transmission over communication channels.
Уровень техникиState of the art
а) Описание аналоговa) Description of analogs
Известен аналог «Способ и устройство для выборочного шифрования данных» (пат. 2518392 С2 Российская Федерация, H04N 19/124 (2014.01)), состоящий из устройства зашифрования, содержащего кодировщик изображения, который предоставляет закодированный поток пакетов данных устройству шифрования, а также метаданные процессору, выполняющему вычисление соотношения искажения изображения к скорости передачи и указание устройству шифрования на выполнение шифрования определенных пакетов, которые имеют наибольшее соотношение искажения к скорости передачи до тех пор, пока не будет получено целевое искажение изображения. Устройство зашифрования, таким образом, выполнено с возможностью выдавать поток зашифрованных и незашифрованных пакетов, а также метаданных (информации о том, какие пакеты зашифрованы), для правильного расшифрования зашифрованных пакетов на приемной стороне. Устройство расшифрования содержит процессор, принимающий метаданные, указывающие устройству расшифрования какие пакеты следует расшифровать. Сформированный расшифрованный поток пакетов отправляется устройству декодирования для получения восстановленных изображений. Недостатком аналога является то, что аналог не учитывает семантическую значимость элементов изображения.Known analogue "Method and device for selective data encryption" (US Pat. 2518392 C2 Russian Federation, H04N 19/124 (2014.01)), consisting of an encryption device containing an image encoder that provides an encoded stream of data packets to the encryption device, as well as metadata to the processor calculating the image distortion to bit rate ratio and instructing the encryption device to encrypt certain packets that have the highest distortion to bit rate ratio until the target image distortion is obtained. The encryption device is thus capable of delivering a stream of encrypted and unencrypted packets, as well as metadata (information about which packets are encrypted) in order to correctly decrypt the encrypted packets on the receiving side. The decryption device contains a processor that receives metadata indicating to the decryption device which packets to decrypt. The generated decrypted packet stream is sent to the decoding device to obtain recovered images. The disadvantage of the analog is that the analog does not take into account the semantic significance of the image elements.
б) Описание ближайшего аналога (прототипа)b) Description of the closest analogue (prototype)
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство, описанное в патенте на изобретение «Device for compression and encryption, and device for decompression and decryption)) (пат. США 7372963 B2, H04L 9/00 (2006.01)), состоящее на стороне кодера из блока управления параметрами выходного битового потока, блока разделения на сегменты n×n пикселей, блока перевода сегментов в частотную область, блока квантования, блока таблицы квантования, блока энтропийного кодирования, блока кодовой таблицы для энтропийного кодирования, блока шифрования, блока формирования выходного битового потока, при этом выход блока разделения на сегменты n×n пикселей соединен с входом блока перевода сегментов в частотную область, выход блока перевода сегментов в частотную область соединен с первым входом блока квантования, второй вход которого соединен с первым выходом блока таблицы квантования, выход блока квантования соединен с первым входом блока энтропийного кодирования, второй вход которого соединен с первым выходом блока кодовой таблицы для энтропийного кодирования, второй выход блока таблицы квантования соединен с первым входом блока шифрования, второй выход блока кодовой таблицы для энтропийного кодирования соединен со вторым входом блока шифрования, выход блока шифрования соединен с первым входом блока формирования выходного битового потока, выход блока управления параметрами выходного битового потока соединен с третьим входом блока формирования выходного битового потока, на стороне декодера состоящее из блока разделения входного битового потока, блока управления параметрами восстановления изображения, блока расшифрования, блока энтропийного декодирования, блока деквантования, блока перевода сегментов в пространственную область, блока кодовой таблицы декодера для энтропийного кодирования, блока таблицы квантования декодера, блока формирования изображения из сегментов n×n пикселей, при этом первый выход блока разделения входного битового потока соединен с входом блока расшифрования, третий выход блока разделения входного битового потока соединен с входом блока управления параметрами восстановления изображения, первый выход блока расшифрования соединен с входом блока таблицы квантования декодера, второй выход блока расшифрования соединен с входом блока кодовой таблицы декодера для энтропийного кодирования, первый выход блока кодовой таблицы декодера для энтропийного кодирования соединен со вторым входом блока энтропийного декодирования, выход блока энтропийного декодирования соединен с первым входом блока деквантования, второй вход которого соединен с выходом блока таблицы квантования декодера, выход блока деквантования соединен входом блока перевода сегментов в пространственную область, выход блока перевода сегментов в пространственную область соединен с первым входом блока формирования изображения из сегментов n×n пикселей, первый выход блока управления параметрами восстановления изображения соединен со вторым входом блока формирования изображения из сегментов n×n пикселей. Сжатые данные цифрового изображения в незашифрованном виде объединяются в единый битовый поток с данными параметров формирования выходного битового потока и зашифрованными данными кодовой таблицы для энтропийного кодирования, а также таблицы квантования. На стороне декодера выполняются обратные операции.The closest analogue, taken as a prototype, is the device described in the patent for the invention "Device for compression and encryption, and device for decompression and decryption)) (US patent 7372963 B2, H04L 9/00 (2006.01)), which is on the side the encoder from the block for controlling the parameters of the output bitstream, the block for dividing into segments n × n pixels, the block for translating the segments into the frequency domain, the quantization block, the quantization table block, the entropy coding block, the code table block for entropy coding, the encryption block, the output bit formation block flow, while the output of the block dividing into segments n × n pixels is connected to the input of the block for translating segments into the frequency domain, the output of the block for translating segments into the frequency domain is connected to the first input of the quantization block, the second input of which is connected to the first output of the quantization table block, the output of the block quantization is connected to the first input of the entropy coding unit, the second input of which is is connected with the first output of the codebook block for entropy coding, the second output of the quantization table block is connected to the first input of the encryption block, the second output of the codebook block for entropy coding is connected to the second input of the encryption block, the output of the encryption block is connected to the first input of the output bit stream generating unit , the output of the block for controlling the parameters of the output bit stream is connected to the third input of the block for generating the output bit stream, on the decoder side consisting of a block for dividing the input bit stream, a block for controlling the parameters of image recovery, a decryption block, an entropy decoding block, a dequantization block, a block for converting segments into spatial area, a block of a code table of a decoder for entropy coding, a block of a quantization table of a decoder, an image forming block of n × n pixel segments, while the first output of the block of dividing the input bitstream is connected to the input of the block encryption, the third output of the block for dividing the input bitstream is connected to the input of the image recovery parameters control unit, the first output of the decryption block is connected to the input of the quantization table block of the decoder, the second output of the decryption block is connected to the input of the code table block of the decoder for entropy coding, the first output of the code table block the decoder for entropy coding is connected to the second input of the entropy decoding unit, the output of the entropy decoding unit is connected to the first input of the dequantization unit, the second input of which is connected to the output of the quantization table block of the decoder, the output of the dequantization unit is connected to the input of the segment translation unit into the spatial domain, the output of the segment translation unit into the spatial domain is connected to the first input of the imaging unit from segments of n × n pixels, the first output of the unit for controlling the image recovery parameters is connected to the second input of the imaging unit from segments of n × n pixels. The compressed digital image data in unencrypted form is combined into a single bit stream with the data of the parameters of the output bit stream generation and the encrypted data of the code table for entropy coding, as well as the quantization table. The reverse operations are performed on the decoder side.
Недостатком прототипа является то, что прототип не учитывает семантическую значимость элементов изображения.The disadvantage of the prototype is that the prototype does not take into account the semantic significance of the image elements.
Раскрытие полезной модели (его сущность)Disclosure of a utility model (its essence)
а) технический результат, на достижение которого направлена полезная модельa) the technical result to be achieved by the utility model
Целью предлагаемой полезной модели является уменьшение объема данных, используемых для передачи информации цифрового изображения с учетом семантической значимости элементов изображения, а также уменьшение объема данных, подлежащих зашифрованию, для обеспечения защищенности передаваемых данных цифрового изображения.The purpose of the proposed utility model is to reduce the amount of data used to transfer digital image information, taking into account the semantic significance of image elements, as well as to reduce the amount of data to be encrypted to ensure the security of the transmitted digital image data.
б) совокупность существенных признаковb) a set of essential features
Устройство адаптивного сжатия и выборочного шифрования данных цифрового изображения состоит из двух частей - кодера и декодера.The device for adaptive compression and selective encryption of digital image data consists of two parts - an encoder and a decoder.
Известное устройство для сжатия и выборочного шифрования состоит на стороне кодера из блока управления параметрами выходного битового потока (1), блока разделения на сегменты n×n пикселей (2), блока перевода сегментов в частотную область (5), блока квантования (8), блока таблицы квантования (9), блока энтропийного кодирования (12), блока кодовой таблицы для энтропийного кодирования (13), блока шифрования (16), блока формирования выходного битового потока (17).The known device for compression and selective encryption consists on the encoder side of a block for controlling the parameters of the output bitstream (1), a block for dividing n × n pixels into segments (2), a block for translating segments into the frequency domain (5), a quantization block (8), a quantization table unit (9), an entropy coding unit (12), a code table unit for entropy coding (13), an encryption unit (16), an output bitstream generation unit (17).
При этом выход блока разделения на сегменты n×n пикселей (2) соединен входом блока перевода сегментов в частотную область (5), выход блока перевода сегментов в частотную область (5) соединен с первым входом блока квантования (8), второй вход которого соединен с первым выходом блока таблицы квантования (9), выход блока квантования (8) соединен с первым входом блока энтропийного кодирования (12), второй вход которого соединен с первым выходом блока кодовой таблицы для энтропийного кодирования (13), второй выход блока таблицы квантования (9) соединен с первым входом блока шифрования (16), второй выход блока кодовой таблицы для энтропийного кодирования (13) соединен со вторым входом блока шифрования (16), выход блока шифрования (16) соединен с первым входом блока формирования выходного битового потока (17), выход блока управления параметрами выходного битового потока (1) соединен с третьим входом блока формирования выходного битового потока (17).In this case, the output of the unit for dividing n × n pixels into segments (2) is connected by the input of the unit for converting segments into the frequency domain (5), the output of the unit for converting segments into the frequency domain (5) is connected to the first input of the quantization unit (8), the second input of which is connected with the first output of the quantization table block (9), the output of the quantization block (8) is connected to the first input of the entropy coding block (12), the second input of which is connected to the first output of the code table block for entropy coding (13), the second output of the quantization table block ( 9) is connected to the first input of the encryption unit (16), the second output of the code table block for entropy coding (13) is connected to the second input of the encryption unit (16), the output of the encryption unit (16) is connected to the first input of the output bit stream generating unit (17 ), the output of the block for controlling the parameters of the output bit stream (1) is connected to the third input of the block for generating the output bit stream (17).
На стороне декодера устройство состоит из блока разделения входного битового потока (18), блока управления параметрами восстановления изображения (21), блока расшифрования (20), блока энтропийного декодирования (22), блока деквантования (25), блока перевода сегментов в пространственную область (29), блока кодовой таблицы декодера для энтропийного кодирования (23), блока таблицы квантования декодера (26), блока формирования изображения из сегментов n×n пикселей (31).On the decoder side, the device consists of a block for dividing the input bit stream (18), a block for controlling the image restoration parameters (21), a decryption block (20), an entropy decoding block (22), a dequantization block (25), a block for translating segments into a spatial domain ( 29), a decoder codebook block for entropy coding (23), a decoder quantization table block (26), an n × n pixel imaging unit (31).
При этом первый выход блока разделения входного битового потока (18) соединен с входом блока расшифрования (20), третий выход блока разделения входного битового потока (18) соединен с входом блока управления параметрами восстановления изображения (21), первый выход блока расшифрования (20) соединен с входом блока таблицы квантования декодера (26), второй выход блока расшифрования (20) соединен с входом блока кодовой таблицы декодера для энтропийного кодирования (23), первый выход блока кодовой таблицы декодера для энтропийного кодирования (23) соединен со вторым входом блока энтропийного декодирования (22), выход блока энтропийного декодирования (22) соединен с первым входом блока деквантования (25), второй вход которого соединен с выходом блока таблицы квантования декодера (26), выход блока деквантования (25) соединен с входом блока перевода сегментов в пространственную область (29), выход блока перевода сегментов в пространственную область (29) соединен с первым входом блока формирования изображения из сегментов n×n пикселей (31), первый выход блока управления параметрами восстановления изображения (21) соединен со вторым входом блока формирования изображения из сегментов n×n пикселей (31).In this case, the first output of the block for dividing the input bit stream (18) is connected to the input of the decryption block (20), the third output of the block for dividing the input bit stream (18) is connected to the input of the image recovery parameters control unit (21), the first output of the decryption block (20) is connected to the input of the decoder quantization table block (26), the second output of the decryption block (20) is connected to the input of the decoder codebook block for entropy coding (23), the first output of the decoder codebook block for entropy coding (23) is connected to the second input of the entropy decoding (22), the output of the entropy decoding unit (22) is connected to the first input of the dequantization unit (25), the second input of which is connected to the output of the quantization table unit of the decoder (26), the output of the dequantization unit (25) is connected to the input of the segment conversion unit into spatial area (29), the output of the block for translating segments into the spatial domain (29) is connected to the first input of the block forming The first output of the image recovery parameters control unit (21) is connected to the second input of the image formation unit from the n × n pixel segments (31).
Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается тем, что на стороне кодера добавлен блок разделения изображения на значимую и второстепенную часть (3), блок выбора параметров квантования и кодовых таблиц энтропийного кодера (6), блок разделения второстепенной части изображения на сегменты n×n пикселей (4), блок перевода сегментов второстепенной части изображения в частотную область (7), блок таблицы квантования второстепенной части изображения (10), блок квантования второстепенной части изображения (11), блок энтропийного кодирования второстепенной части изображения (14), блок выбора шифруемой части изображения (15).Comparative analysis of the claimed solution with the prototype shows that the proposed device differs in that on the side of the encoder there is added a block for dividing the image into a significant and a secondary part (3), a block for selecting quantization parameters and code tables of an entropy encoder (6), a block for dividing a secondary part of an image into segments of n × n pixels (4), a unit for translating segments of the secondary part of the image into the frequency domain (7), a block of a quantization table for a secondary part of an image (10), a block for quantizing a secondary part of an image (11), an entropy coding unit for a secondary part of an image (14) , block for selecting the encrypted part of the image (15).
При этом исходное цифровое изображение поступает на вход блока разделения изображения на значимую и второстепенную часть (3), первый выход которого соединен с входом блока разделения на сегменты n×n пикселей (2), а второй выход с входом блока разделения второстепенной части изображения на сегменты n×n пикселей (4), выход блока разделения второстепенной части изображения на сегменты n×n пикселей (4) соединен с входом блока перевода сегментов второстепенной части изображения в частотную область (7), выход блока перевода сегментов второстепенной части изображения в частотную область (7) соединен с первым входом блока квантования второстепенной части изображения (11), выход блока квантования второстепенной части изображения (11) соединен с первым входом блока энтропийного кодирования второстепенной части изображения (14), третий выход блока кодовой таблицы для энтропийного кодирования (13) соединен со вторым входом блока энтропийного кодирования второстепенной части изображения (14), выход блока энтропийного кодирования второстепенной части изображения (14) соединен с четвертым входом блока формирования выходного битового потока (17), первый выход блока выбора параметров квантования и кодовых таблиц энтропийного кодера (6) соединен с входом блока таблицы квантования (9), второй выход блока выбора параметров квантования и кодовых таблиц энтропийного кодера (6) соединен с входом блока кодовой таблицы для энтропийного кодирования (13), третий выход блока выбора параметров квантования и кодовых таблиц энтропийного кодера (6) соединен с входом блока таблицы квантования второстепенной части изображения (10), первый выход блока таблицы квантования второстепенной части изображения (10) соединен с третьим входом блока шифрования (16), второй выход блока таблицы квантования второстепенной части изображения (10) соединен со вторым входом блока квантования второстепенной части изображения (11), выход блока энтропийного кодирования (12) соединен с входом блока выбора шифруемой части изображения (15), первый выход блока выбора шифруемой части изображения (15) соединен со вторым входом блока формирования выходного битового потока (17), второй выход блока выбора шифруемой части изображения (15) соединен с четвертым входом блока шифрования (16), на выходе блока формирования выходного битового потока (17) формируется дифференциально сжатое и частично зашифрованное изображение.In this case, the original digital image enters the input of the block for dividing the image into a significant and secondary part (3), the first output of which is connected to the input of the block for dividing into segments of n × n pixels (2), and the second output with the input of the block for dividing the secondary part of the image into segments n × n pixels (4), the output of the unit for dividing the secondary part of the image into segments of n × n pixels (4) is connected to the input of the unit for translating segments of the secondary part of the image into the frequency domain (7), the output of the unit for converting segments of the secondary part of the image into the frequency domain ( 7) is connected to the first input of the secondary part of the image quantization unit (11), the output of the secondary part of the image quantization unit (11) is connected to the first input of the entropy coding unit of the secondary part of the image (14), the third output of the codebook block for entropy coding (13) is connected with the second input of the block of entropy coding of the secondary part of the image (14), the output the block of entropy coding of the secondary part of the image (14) is connected to the fourth input of the block for generating the output bit stream (17), the first output of the block for selecting quantization parameters and entropy encoder code tables (6) is connected to the input of the block of the quantization table (9), the second output of the selection block quantization parameters and code tables of the entropy encoder (6) is connected to the input of the code table block for entropy coding (13), the third output of the block for selecting the quantization parameters and code tables of the entropy encoder (6) is connected to the input of the quantization table block of the secondary part of the image (10), the first output of the block of the quantization table of the secondary part of the image (10) is connected to the third input of the encryption unit (16), the second output of the block of the quantization table of the secondary part of the image (10) is connected to the second input of the quantization block of the secondary part of the image (11), the output of the entropy coding unit ( 12) is connected to the input of the block to select the encrypted part image (15), the first output of the block for selecting the encrypted part of the image (15) is connected to the second input of the block for generating the output bitstream (17), the second output of the block for selecting the encrypted part of the image (15) is connected to the fourth input of the encryption block (16), at the output block for generating the output bit stream (17) forms a differentially compressed and partially encrypted image.
На стороне декодера добавлен блок выбора зашифрованной части изображения (19), блок энтропийного декодирования второстепенной части изображения (24), блок деквантования второстепенной части изображения (28), блок перевода сегментов второстепенной части изображения в пространственную область (30), блок таблицы квантования декодера для второстепенной части изображения (27), блок формирования второстепенной части изображения из сегментов n×n пикселей (33), блок получения единого изображения из значимой и второстепенной частей изображения (32).On the decoder side, a block for selecting an encrypted part of an image (19), a block for entropy decoding of a secondary part of an image (24), a block for dequantizing a secondary part of an image (28), a block for translating segments of a secondary part of an image into a spatial domain (30), a decoder quantization table block for the secondary part of the image (27), the unit for forming the secondary part of the image from segments of n × n pixels (33), the unit for obtaining a single image from the significant and secondary parts of the image (32).
При этом на вход блока разделения входного битового потока (18) поступает дифференциально сжатое и частично зашифрованное изображение, второй выход блока разделения входного битового потока (18) соединен с первым входом блока выбора зашифрованной части изображения (19), первый выход блока выбора зашифрованной части изображения (19) соединен с первым входом блока энтропийного декодирования (22), четвертый выход блока расшифрования (20) соединен со вторым входом блока выбора зашифрованной части изображения (19), четвертый выход блока разделения входного битового потока (18) соединен с первым входом блока энтропийного декодирования второстепенной части изображения (24), второй выход блока кодовой таблицы декодера для энтропийного кодирования (23) соединен со вторым входом блока энтропийного декодирования второстепенной части изображения (24), третий выход блока расшифрования (20) соединен с входом блока таблицы квантования декодера для второстепенной части изображения (27), выход которого соединен со вторым входом блока деквантования второстепенной части изображения (28), выход блока энтропийного декодирования второстепенной части изображения (24) соединен с первым входом блока деквантования второстепенной части изображения (28), выход блока деквантования второстепенной части изображения (28) соединен с входом блока перевода сегментов второстепенной части изображения в пространственную область (30), выход блока перевода сегментов второстепенной части изображения в пространственную область (30) соединен с первым входом блока формирования второстепенной части изображения из сегментов n×n пикселей (33), второй выход блока управления параметрами восстановления изображения (21) соединен со вторым входом блока формирования второстепенной части изображения из сегментов n×n пикселей (33), выход которого соединен со вторым входом блока получения единого изображения из значимой и второстепенной частей изображения (32), выход блока формирования изображения из сегментов n×n пикселей (31) соединен с первым входом блока получения единого изображения из значимой и второстепенной частей изображения (32), на выходе блока получения единого изображения из значимой и второстепенной частей изображения (32) формируется расшифрованное и восстановленное изображение.At the same time, a differentially compressed and partially encrypted image arrives at the input of the input bitstream separation unit (18), the second output of the input bitstream separation unit (18) is connected to the first input of the encrypted image part selection unit (19), the first output of the encrypted image part selection unit (19) is connected to the first input of the entropy decoding unit (22), the fourth output of the decryption unit (20) is connected to the second input of the block for selecting the encrypted part of the image (19), the fourth output of the block for dividing the input bitstream (18) is connected to the first input of the entropy decoding the secondary part of the image (24), the second output of the decoder codebook block for entropy coding (23) is connected to the second input of the entropy decoding unit of the secondary image part (24), the third output of the decryption block (20) is connected to the input of the decoder quantization table block for the secondary parts of image (27), the output of which is connected to the second input of the secondary image dequantization unit (28), the output of the entropy decoding unit of the secondary image part (24) is connected to the first input of the secondary image dequantization unit (28), the output of the secondary image dequantization unit (28) is connected to the input of the translation unit segments of the secondary part of the image into the spatial domain (30), the output of the unit for converting the segments of the secondary part of the image into the spatial domain (30) is connected to the first input of the unit for forming the secondary part of the image from segments of n × n pixels (33), the second output of the unit for controlling the parameters of image restoration (21) is connected to the second input of the unit for forming the secondary part of the image from segments of n × n pixels (33), the output of which is connected to the second input of the unit for obtaining a single image from the significant and secondary parts of the image (32), the output of the unit for forming the image from segments n × n pixel it (31) is connected to the first input of the unit for obtaining a single image from the significant and secondary parts of the image (32), at the output of the unit for obtaining a single image from the significant and secondary parts of the image (32) a decoded and restored image is formed.
в) причинно-следственная связь между признаками и техническим результатомc) a causal relationship between features and technical result
Благодаря новой совокупности существенных признаков в процессе функционирования устройства достигается уменьшение объема данных, используемых для передачи информации, содержащейся в цифровом изображении с учетом семантической значимости элементов изображения, а также уменьшение объема данных, подлежащих зашифрованию, для обеспечения защищенности передаваемых данных изображенияThanks to a new set of essential features in the process of device operation, a decrease in the amount of data used to transfer information contained in a digital image is achieved, taking into account the semantic significance of image elements, as well as a decrease in the amount of data to be encrypted to ensure the security of the transmitted image data
Таким образом, в заявленное устройство реализует дифференциальное сжатие данных цифрового изображения с точки зрения семантической значимости, выборочное шифрование данных семантически значимой части данных цифрового изображения. Для выполнения расшифрования и восстановления изображения применяются обратные операции.Thus, the claimed device implements differential compression of digital image data from the point of view of semantic significance, selective data encryption of the semantically significant part of digital image data. To perform decryption and image recovery, the reverse operations are used.
Выполненный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного устройства, отсутствуют, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.The performed analysis of the prior art made it possible to establish that there are no analogs characterized by a set of features identical to all features of the claimed device, which allows us to conclude that the criterion of "novelty" is met for a utility model.
Устройство адаптивного сжатия и выборочного шифрования данных цифрового изображения является промышленно применимым, так как логика работы как отдельных блоков, так и всего устройства в целом может быть реализована на базе однокристальных систем, программируемых логических интегральных схем, специализированных логических интегральных схем, либо иметь программную реализацию и использоваться при построении систем кодирования и декодирования цифровых изображений, передаваемых по каналам связи.The device for adaptive compression and selective encryption of digital image data is industrially applicable, since the logic of operation of both individual blocks and the entire device as a whole can be implemented on the basis of single-chip systems, programmable logic integrated circuits, specialized logic integrated circuits, or have software implementation and used in the construction of systems for encoding and decoding digital images transmitted over communication channels.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
Заявленная полезная модель поясняется чертежами, на которых показаны:The declared utility model is illustrated by drawings, which show:
фиг. 1 - блок-схема устройства адаптивного сжатия и выборочного шифрования данных цифрового изображения (кодер);fig. 1 is a block diagram of a device for adaptive compression and selective encryption of digital image data (encoder);
фиг. 2 - блок-схема устройства адаптивного сжатия и выборочного шифрования данных цифрового изображения (декодер).fig. 2 is a block diagram of an adaptive compression and selective encryption device for digital image data (decoder).
Осуществление полезной модели.Implementation of the utility model.
В результате работы устройства адаптивного сжатия и выборочного шифрования данных цифрового изображения на стороне кодера исходное цифровое изображение преобразуется в дифференциально сжатое и частично зашифрованное изображение.As a result of the operation of the device for adaptive compression and selective encryption of digital image data on the side of the encoder, the original digital image is converted into a differentially compressed and partially encrypted image.
Устройство адаптивного сжатия и выборочного шифрования данных цифрового изображения на стороне кодера работает следующим образом.The device for adaptive compression and selective encryption of digital image data on the encoder side works as follows.
Исходное цифровое изображение поступает на вход блока разделения изображения на значимую и второстепенную часть (3). Исходное изображение может быть представлено в форме матрицы, элементы которой являются целочисленным представлением одного из компонент конкретного пикселя изображения - светимости, цветности, например при представлении изображения в формате YCrCb. Осуществление полезной модели не требует представления изображения в соответствии с какой-то определенной цветовой моделью. В блоке разделения изображения на значимую и второстепенную часть (3) данные представляющие изображение разделяются на части с точки зрения семантической значимости информации для потребителя - значимую и второстепенную часть. Разделение может происходить различными способами - выделение образов, выделение контуров, выделение неких окрестностей объектов и т.д. Осуществление полезной модели не требует использования какого-то определенного способа выделения семантически значимой части изображения, в результате разделения требуется формирование двух наборов матриц значимой и второстепенной части изображения соответственно, элементы которых являются целочисленным представлением вклада одной из компонент конкретного пикселя изображения. Для оптимизации процесса дальнейшего сжатия и уменьшения искажений при объединении значимой и второстепенной части изображения, минимальным элементом, относимым к значимой или второстепенной части следует считать сегменты изображения n×n пикселей. Размер матриц второстепенной и значимой части равен размеру исходного изображения в пикселях (в сегментах, в случае выделения значимой части по сегментам).The original digital image is fed to the input of the block for dividing the image into significant and secondary parts (3). The original image can be represented in the form of a matrix, the elements of which are an integer representation of one of the components of a particular pixel of the image - luminosity, chromaticity, for example, when an image is presented in YCrCb format. The implementation of the utility model does not require the presentation of the image in accordance with any particular color model. In the block for dividing the image into a significant and secondary part (3), the data representing the image is divided into parts from the point of view of the semantic significance of information for the consumer - a significant and secondary part. Separation can occur in various ways - selection of images, selection of contours, selection of certain neighborhoods of objects, etc. Implementation of the utility model does not require the use of any specific method for extracting the semantically significant part of the image; as a result of the separation, the formation of two sets of matrices of the significant and secondary parts of the image, respectively, is required, the elements of which are an integer representation of the contribution of one of the components of a particular pixel of the image. To optimize the process of further compression and reduce distortions when combining the significant and secondary parts of the image, the minimum element attributed to the significant or secondary parts should be considered image segments of n × n pixels. The size of the matrices of the secondary and significant part is equal to the size of the original image in pixels (in segments, if the significant part is selected by segments).
С первого выхода блока разделения изображения на значимую и второстепенную часть (3) матрица значений, соответствующая величине компонент цветовой модели пикселей значимой части изображения поступает на вход блока разделения на сегменты n×n пикселей (2), где значимая часть изображения разделяется на сегменты n×n пикселей, а аналогичные матрицы второстепенной части изображения со второго выхода блока разделения изображения на значимую и второстепенную часть (3) поступает на вход блока разделения второстепенной части изображения на сегменты n×n пикселей (4). Размер сегмента п постоянен для всего изображения (например, 8 пикселей).From the first output of the block for dividing the image into the significant and secondary parts (3), the matrix of values corresponding to the size of the components of the color model of the pixels of the significant part of the image is fed to the input of the block for dividing into segments n × n pixels (2), where the significant part of the image is divided into segments n × n pixels, and similar matrices of the secondary part of the image from the second output of the block for dividing the image into significant and secondary parts (3) are fed to the input of the block for dividing the secondary part of the image into segments of n × n pixels (4). The segment size n is constant for the entire image (for example, 8 pixels).
С выхода блока разделения на сегменты n×n пикселей (2) сегменты n×n пикселей значимой части изображения поступают на вход блока перевода сегментов в частотную область (5), а с выхода блока разделения второстепенной части изображения на сегменты n×n пикселей (4) сегменты второстепенной части изображения поступают на вход блока перевода сегментов второстепенной части изображения в частотную область (7), в которых соответственно для каждого сегмента значимой или второстепенной части изображения выполняется двухмерное преобразование для перевода в частотную область (например, двухмерное дискретное косинусное преобразование).From the output of the unit for dividing n × n pixels into segments (2), segments of n × n pixels of the significant part of the image enter the input of the unit for translating segments into the frequency domain (5), and from the output of the unit for dividing the secondary part of the image into segments of n × n pixels (4 ) the segments of the secondary part of the image are fed to the input of the unit for translating segments of the secondary part of the image into the frequency domain (7), in which, respectively, for each segment of the significant or secondary part of the image, a two-dimensional transformation is performed to translate into the frequency domain (for example, a two-dimensional discrete cosine transform).
Блок выбора параметров квантования и кодовых таблиц энтропийного кодера (6) формирует на первом выходе таблицу квантования (9), использующуюся при квантовании сегментов значимой части изображения, на третьем выходе таблицу квантования второстепенной части изображения (10), а на втором выходе кодовую таблицу для энтропийного кодирования (13). Под таблицей квантования и таблицей для энтропийного кодирования понимается совокупность соответствующих таблиц для каждого элемента цветовой модели представления изображения. Блок выбора параметров квантования и кодовых таблиц энтропийного кодера (6) формирует таблицы квантования в зависимости от требуемой степени сжатия значимой и второстепенной частей изображения, которые могут быть обусловлены пропускной способностью канала передачи, либо статистическими свойствами исходного цифрового изображения.The block for selecting quantization parameters and code tables of the entropy encoder (6) forms at the first output a quantization table (9), which is used for quantizing segments of the significant part of the image, at the third output, a quantization table for the secondary part of the image (10), and at the second output, a code table for the entropy coding (13). A quantization table and a table for entropy coding are understood as a set of corresponding tables for each element of the color model of the image representation. The block for selecting quantization parameters and code tables of the entropy encoder (6) generates quantization tables depending on the required compression ratio of the significant and secondary parts of the image, which may be due to the transmission channel bandwidth, or the statistical properties of the original digital image.
Коэффициенты, характеризующие частотное представление сегментов n×n пикселей значимой части изображения с выхода блока перевода сегментов в частотную область (5) поступают на вход блока квантования (8), в котором выполняется их квантование путем поэлементного деления с округлением до целого на элементы матрицы таблицы квантования (9). Коэффициенты, характеризующие частотное представление сегментов n×n пикселей второстепенной части изображения с выхода блока перевода сегментов второстепенной части изображения в частотную область (7) поступают на вход блока квантования второстепенной части изображения (11), в котором выполняется их квантование путем поэлементного деления с округлением до целого на элементы матрицы таблицы квантования второстепенной части изображения (10).Coefficients characterizing the frequency representation of n × n pixel segments of the significant part of the image from the output of the segment conversion unit to the frequency domain (5) are fed to the input of the quantization unit (8), in which they are quantized by element-wise division with rounding to an integer into elements of the quantization table matrix (nine). Coefficients characterizing the frequency representation of n × n pixel segments of the secondary part of the image from the output of the unit for translating segments of the secondary part of the image into the frequency domain (7) are fed to the input of the quantization unit of the secondary part of the image (11), in which they are quantized by element-wise division with rounding to whole into elements of the matrix of the quantization table of the secondary part of the image (10).
Квантованные коэффициенты, характеризующие частотное представление сегментов n×n пикселей значимой части изображения с выхода блока квантования (8) поступают на вход блока энтропийного кодирования (12), а квантованные коэффициенты, характеризующие частотное представление сегментов n×n пикселей второстепенной части изображения с выхода блока квантования второстепенной части изображения (11) поступают на вход блока энтропийного кодирования второстепенной части изображения (14), в которых с использованием кодовой таблицы для энтропийного кодирования (13) выполняется их энтропийное кодирование.The quantized coefficients characterizing the frequency representation of n × n pixel segments of the significant part of the image from the output of the quantization block (8) are fed to the input of the entropy coding unit (12), and the quantized coefficients characterizing the frequency representation of the n × n pixel segments of the secondary part of the image from the output of the quantization block of the secondary part of the image (11) are fed to the input of the entropy coding unit of the secondary part of the image (14), in which their entropy coding is performed using the code table for entropy coding (13).
Закодированные квантованные коэффициенты, характеризующие частотное представление сегментов n×n пикселей значимой части изображения с выхода блока энтропийного кодирования (12), поступают на вход блока выбора шифруемой части изображения (15), где выполняется выбор части данных, подлежащей зашифрованию путем выбора группы коэффициентов, вносящих наибольший вклад в информативность значимой части изображения и передачу части данных, подлежащих зашифрованию на четвертый вход блока шифрования (16), а части данных, не подлежащих зашифрованию на второй вход блока формирования выходного битового потока (17). Например, при использовании дискретного косинусного преобразования зашифрованию могут подлежать коэффициенты DC и некоторое количество коэффициентов АС. Осуществление полезной модели не требует использования какого-то определенного способа выделения части данных, соответствующих закодированным квантованным коэффициентам, характеризующим частотное представление сегментов n×n пикселей значимой части изображения, вносящих наибольший вклад в информативность значимой части изображения.The encoded quantized coefficients characterizing the frequency representation of n × n pixel segments of the significant part of the image from the output of the entropy coding unit (12) are fed to the input of the block for selecting the encrypted part of the image (15), where the part of the data to be encrypted is selected by selecting a group of coefficients the greatest contribution to the informativeness of the significant part of the image and the transfer of a part of the data to be encrypted to the fourth input of the encryption unit (16), and the part of the data not to be encrypted to the second input of the output bitstream formation unit (17). For example, when using the discrete cosine transform, the DC coefficients and a number of AC coefficients can be encrypted. The implementation of the utility model does not require the use of any specific method for extracting a part of the data corresponding to the encoded quantized coefficients characterizing the frequency representation of n × n pixel segments of the significant part of the image, which make the greatest contribution to the information content of the significant part of the image.
Блок шифрования (16) выполняет зашифрование совокупности данных: таблицы квантования (9), поступающей на первый вход, кодовой таблицы для энтропийного кодирования (13), поступающей на второй вход, таблицы квантования второстепенной части изображения (10), поступающей на третий вход и части данных закодированных квантованных коэффициентов, характеризующих частотное представление сегментов n×n пикселей значимой части изображения, подлежащей зашифрованию, поступающей на четвертый вход. Осуществление полезной модели не требует использования какого-то определенного алгоритма шифрования, может быть использованы стандартные алгоритмы симметричного или ассиметричного шифрования.The encryption unit (16) encrypts the data set: a quantization table (9) arriving at the first input, a code table for entropy coding (13) arriving at the second input, a quantization table of the secondary image part (10) arriving at the third input and a part data encoded quantized coefficients characterizing the frequency representation of segments of n × n pixels of the significant part of the image to be encrypted, arriving at the fourth input. Implementation of the utility model does not require the use of any specific encryption algorithm; standard symmetric or asymmetric encryption algorithms can be used.
Блок формирования выходного битового потока (17) согласно параметрам формирования, поступающим на третий вход с выхода блока управления параметрами выходного битового потока (1), выполняет конкатенацию в единый выходной битовый поток, представляющий собой дифференциально сжатое и частично зашифрованное изображение:The block for generating the output bitstream (17), according to the formation parameters arriving at the third input from the output of the control unit for the parameters of the output bitstream (1), performs concatenation into a single output bitstream, which is a differentially compressed and partially encrypted image:
поступающие на первый вход с выхода шифрования (16) зашифрованные данные таблицы квантования (9), кодовой таблицы для энтропийного кодирования (13), таблицы квантования второстепенной части изображения (10), частично зашифрованных закодированных квантованных коэффициентов, характеризующих частотное представление сегментов n×n пикселей значимой части изображения;the encrypted data of the quantization table (9), the code table for entropy coding (13), the quantization table of the secondary part of the image (10), the partially encrypted coded quantized coefficients characterizing the frequency representation of n × n pixel segments arriving at the first input from the encryption output (16) significant part of the image;
поступающей на второй вход части данных закодированных квантованных коэффициентов, характеризующих частотное представление сегментов n×n пикселей значимой части изображения, не подлежащих зашифрованию;arriving at the second input of the data part of the coded quantized coefficients characterizing the frequency representation of n × n pixel segments of the significant part of the image that are not subject to encryption;
поступающих на четвертый вход с выхода блока энтропийного кодирования второстепенной части изображения (14) закодированных квантованных коэффициентов, характеризующих частотное представление сегментов n×n пикселей второстепенной части изображения;arriving at the fourth input from the output of the entropy coding unit of the secondary part of the image (14) coded quantized coefficients characterizing the frequency representation of n × n pixel segments of the secondary part of the image;
поступающих на третий вход с выхода блока управления параметрами выходного битового потока (1) параметров выходного битового потока (данные параметры могут дополнительно не включаются в выходной битовый поток, а быть априорно установлены для кодера и декодера).parameters of the output bitstream arriving at the third input from the output of the control unit for the parameters of the output bitstream (1) (these parameters may additionally not be included in the output bitstream, but be a priori set for the encoder and decoder).
Под параметрами организации выходного битового потока понимается порядок расположения каждой составляющей битового потока, их размер, используемые маркеры потока, последовательность следования блоков компонент цветовой модели изображения.The parameters of the organization of the output bitstream mean the order of arrangement of each component of the bitstream, their size, used flow markers, the sequence of blocks of the components of the color model of the image.
В результате работы устройства адаптивного сжатия и выборочного шифрования данных цифрового изображения на стороне декодера дифференциально сжатое и частично зашифрованное изображение преобразуется в расшифрованное и восстановленное изображение.As a result of the operation of the device for adaptive compression and selective encryption of digital image data on the decoder side, the differentially compressed and partially encrypted image is converted into a decrypted and restored image.
Устройство адаптивного сжатия и выборочного шифрования данных цифрового изображения на стороне декодера работает следующим образом.The device for adaptive compression and selective encryption of digital image data at the decoder side operates as follows.
Дифференциально сжатое и частично зашифрованное изображение поступает на блок разделения входного битового потока (18), в котором выделяются зашифрованные данные, соответствующие таблице квантования декодера (26), кодовой таблице декодера для энтропийного кодирования (23), таблице квантования декодера для второстепенной части изображения (27) и частично зашифрованным закодированным квантованным коэффициентам, характеризующим частотное представление сегментов n×n пикселей значимой части изображения и направляются с первого выхода блока разделения входного битового потока на вход блока расшифрования (20). Закодированные квантованные коэффициенты, характеризующие частотное представление сегментов n×n пикселей второстепенной части изображения с четвертого выхода блока разделения входного битового потока (18) поступают на первый вход блока энтропийного декодирования второстепенной части изображения (24), параметры организации входного битового потока с третьего выхода блока разделения входного битового потока (18) поступают на вход блока управления параметрами восстановления изображения (21). Не подлежащие зашифрованию данные, соответствующие группе закодированных коэффициентов частотного представления значимой части изображения со второго выхода блока разделения входного битового потока (18) поступают на первый вход блока выбора зашифрованной части изображения (19).The differentially compressed and partially encrypted image enters the input bitstream splitter (18), in which the encrypted data corresponding to the decoder quantization table (26), the decoder code table for entropy coding (23), the decoder quantization table for the secondary part of the image (27 ) and partially encrypted coded quantized coefficients characterizing the frequency representation of n × n pixel segments of the significant part of the image and are sent from the first output of the input bitstream dividing unit to the input of the decryption unit (20). The encoded quantized coefficients characterizing the frequency representation of n × n pixel segments of the secondary part of the image from the fourth output of the input bitstream division unit (18) are fed to the first input of the entropy decoding unit of the secondary image part (24), the parameters of the organization of the input bitstream from the third output of the separation unit the input bit stream (18) is fed to the input of the image restoration parameters control unit (21). Data not subject to encryption corresponding to the group of encoded frequency representation coefficients of the significant part of the image from the second output of the division unit of the input bitstream (18) is fed to the first input of the encrypted part of the image selection unit (19).
Блок расшифрования (20) выполняет расшифрование зашифрованной части входного битового потока и формирует на четвертом выходе расшифрованные закодированные квантованные коэффициенты, характеризующие частотное представление сегментов n×n пикселей значимой части изображения и передает их на второй вход блока выбора зашифрованной части изображения (19), на первом выходе таблицу квантования значимой части изображения и передает ее на вход блока таблицы квантования декодера (26), на втором выходе кодовую таблицу для энтропийного кодирования и передает ее на вход блока кодовой таблицы декодера для энтропийного кодирования (23), на третьем выходе таблицу квантования второстепенной части изображения и передает ее на вход блока таблицы квантования декодера второстепенной части изображения (27).The decryption unit (20) decrypts the encrypted part of the input bitstream and generates at the fourth output the decrypted encoded quantized coefficients characterizing the frequency representation of the n × n pixel segments of the significant part of the image and transmits them to the second input of the encrypted part of the image selection unit (19), on the first output the quantization table of the significant part of the image and transfers it to the input of the quantization table block of the decoder (26), at the second output the code table for entropy coding and transfers it to the input of the code table block of the decoder for entropy coding (23), at the third output the quantization table of the secondary part image and transfers it to the input of the quantization table block of the decoder of the secondary part of the image (27).
Блок выбора зашифрованной части изображения (19) объединяет полученные на втором входе данные, соответствующие частично зашифрованным закодированным квантованным коэффициентам, характеризующим частотное представление сегментов n×n пикселей значимой части изображения и данные соответствующие группе закодированных коэффициентов частотного представления значимой части изображения, не подлежащие зашифрованию, поступающие на первый вход и передает их на первый вход блока энтропийного декодирования (22).The block for selecting the encrypted part of the image (19) combines the data obtained at the second input corresponding to the partially encrypted encoded quantized coefficients characterizing the frequency representation of segments of n × n pixels of the significant part of the image and the data corresponding to the group of encoded coefficients of the frequency representation of the significant part of the image, not subject to encryption, arriving to the first input and transfers them to the first input of the entropy decoding unit (22).
Блок энтропийного декодирования (22) выполняет энтропийное декодирование с использованием данных кодовой таблицы декодера для энтропийного кодирования, поступающих на второй вход с первого выхода блока кодовой таблицы декодера для энтропийного кодирования (23) и формирует на выходе декодированные квантованные коэффициенты, характеризующие частотное представление сегментов n×n пикселей значимой части изображения. Блок энтропийного декодирования второстепенной части изображения (24) выполняет энтропийное декодирование с использованием данных кодовой таблицы декодера для энтропийного кодирования, поступающих на второй вход со второго выхода блока кодовой таблицы декодера для энтропийного кодирования (23) и формирует на выходе декодированные квантованные коэффициенты, характеризующие частотное представление сегментов n×n пикселей второстепенной части изображения. С выхода блока энтропийного декодирования (22) декодированные квантованные коэффициенты, характеризующие частотное представление сегментов n×n пикселей значимой части изображения поступают на первый вход блока деквантования (25), где выполняется их деквантование с использованием таблицы квантования декодера, поступающей на второй вход с выхода блока таблицы квантования декодера (26). С выхода блока энтропийного декодирования второстепенной части изображения (24) декодированные квантованные коэффициенты, характеризующие частотное представление блоков n×n пикселей второстепенной части изображения поступают на первый вход блока деквантования второстепенной части изображения (28), где выполняется их деквантование с использованием таблицы квантования декодера для второстепенной части изображения, поступающей на второй вход с выхода блока таблицы квантования декодера (27).The entropy decoding unit (22) performs entropy decoding using the data of the decoder code table for entropy coding arriving at the second input from the first output of the decoder code table unit for entropy coding (23) and generates at the output the decoded quantized coefficients characterizing the frequency representation of the n × n pixels of the significant part of the image. The entropy decoding unit of the secondary part of the image (24) performs entropy decoding using the data of the decoder code table for entropy coding arriving at the second input from the second output of the decoder code table unit for entropy coding (23) and generates at the output the decoded quantized coefficients characterizing the frequency representation segments of n × n pixels of the secondary part of the image. From the output of the entropy decoding unit (22), the decoded quantized coefficients characterizing the frequency representation of n × n pixel segments of the significant part of the image are fed to the first input of the dequantization unit (25), where they are dequantized using the decoder quantization table fed to the second input from the block output decoder quantization tables (26). From the output of the block of entropy decoding of the secondary part of the image (24), the decoded quantized coefficients characterizing the frequency representation of blocks of n × n pixels of the secondary part of the image are fed to the first input of the dequantization unit of the secondary part of the image (28), where they are dequantized using the decoder quantization table for the secondary part of the image arriving at the second input from the output of the quantization table block of the decoder (27).
Декодированные деквантованные коэффициенты, характеризующие частотное представление сегментов n×n пикселей значимой части изображения в блоке перевода сегментов в пространственную область (29), а также декодированные деквантованные коэффициенты, характеризующие частотное представление сегментов n×n пикселей второстепенной части изображения в блоке перевода сегментов второстепенной части изображения в пространственную область (30) переводятся в пространственную область путем выполнения обратного двухмерного преобразования (например, обратного косинусного преобразования).Decoded dequantized coefficients characterizing the frequency representation of n × n pixel segments of the significant part of the image in the segment translation unit into the spatial domain (29), as well as decoded dequantized coefficients characterizing the frequency representation of n × n pixel segments of the secondary part of the image in the segment translation unit of the secondary part of the image into the spatial domain (30) are translated into the spatial domain by performing an inverse two-dimensional transform (for example, an inverse cosine transform).
Блок формирования изображения из сегментов n×n пикселей (31) согласно параметрам восстановления изображения, поступающим на второй вход с первого выхода блока управления параметрами восстановления изображения (21) выполняет формирование на выходе значимой части изображения из пространственного представления сегментов n×n пикселей значимой части изображения, поступающих на первый вход. Блок формирования второстепенной части изображения из сегментов n×n пикселей (33) согласно параметрам восстановления изображения, поступающим на второй вход со второго выхода блока управления параметрами восстановления изображения (21) выполняет формирование на выходе второстепенной части изображения из пространственного представления сегментов n×n пикселей второстепенной части изображения, поступающих на первый вход.The block for forming an image from segments of n × n pixels (31), according to the parameters of the image restoration arriving at the second input from the first output of the control unit for the parameters of image restoration (21), performs the formation at the output of the significant part of the image from the spatial representation of segments of n × n pixels of the significant part of the image arriving at the first entrance. The block for forming the secondary part of the image from the segments of n × n pixels (33) according to the parameters of the image restoration arriving at the second input from the second output of the control unit for the parameters of image restoration (21) performs the formation at the output of the secondary part of the image from the spatial representation of the segments of n × n pixels of the secondary parts of the image arriving at the first input.
Блок получения единого изображения из значимой и второстепенной частей (32) объединяет поступающую на первый вход значимую часть изображения и поступающую на второй вход второстепенную часть изображения, формируя на выходе расшифрованное и восстановленное изображение. При разделении изображения на значимую и второстепенную часть по сегментам n×n пикселей объединение происходит совмещением двух непересекающихся множеств сегментов, при разделении попиксельно объединение осуществляется объединением с усреднением.The unit for obtaining a single image from the significant and secondary parts (32) combines the significant part of the image arriving at the first input and the secondary part of the image arriving at the second input, forming a decoded and reconstructed image at the output. When dividing an image into a significant and a secondary part by segments of n × n pixels, combining occurs by combining two disjoint sets of segments, when dividing pixel by pixel, combining is performed by combining with averaging.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145773U RU198678U1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Device for adaptive compression and selective encryption of digital image data |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145773U RU198678U1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Device for adaptive compression and selective encryption of digital image data |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU198678U1 true RU198678U1 (en) | 2020-07-22 |
Family
ID=71741040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019145773U RU198678U1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Device for adaptive compression and selective encryption of digital image data |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU198678U1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2284671C2 (en) * | 2000-10-11 | 2006-09-27 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Method for scalable encoding of multimedia objects |
| US7372963B2 (en) * | 2002-12-19 | 2008-05-13 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Device for compression and encryption, and device for decompression and decryption |
| US20110191587A1 (en) * | 2010-02-02 | 2011-08-04 | Futurewei Technologies, Inc. | Media Processing Devices With Joint Encryption-Compression, Joint Decryption-Decompression, And Methods Thereof |
| RU2518392C2 (en) * | 2008-01-17 | 2014-06-10 | Томсон Лайсенсинг | Method and apparatus for selective data encryption |
| US10311243B2 (en) * | 2013-03-14 | 2019-06-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for secure communication |
-
2019
- 2019-12-31 RU RU2019145773U patent/RU198678U1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2284671C2 (en) * | 2000-10-11 | 2006-09-27 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Method for scalable encoding of multimedia objects |
| US7372963B2 (en) * | 2002-12-19 | 2008-05-13 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Device for compression and encryption, and device for decompression and decryption |
| RU2518392C2 (en) * | 2008-01-17 | 2014-06-10 | Томсон Лайсенсинг | Method and apparatus for selective data encryption |
| US20110191587A1 (en) * | 2010-02-02 | 2011-08-04 | Futurewei Technologies, Inc. | Media Processing Devices With Joint Encryption-Compression, Joint Decryption-Decompression, And Methods Thereof |
| US10311243B2 (en) * | 2013-03-14 | 2019-06-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for secure communication |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Qian et al. | Separable reversible data hiding in encrypted JPEG bitstreams | |
| Itier et al. | Recompression of JPEG crypto-compressed images without a key | |
| Pande et al. | Securing multimedia content using joint compression and encryption | |
| US20110191587A1 (en) | Media Processing Devices With Joint Encryption-Compression, Joint Decryption-Decompression, And Methods Thereof | |
| CN207234973U (en) | Video conferencing system based on quantum cryptography | |
| JP2005533468A (en) | Method and apparatus for transform coding between hybrid video codec bitstreams | |
| JP2017535123A (en) | Encoder, decoder and method using partial data encryption | |
| Unterweger et al. | Length-preserving Bit-stream-based JPEG Encryption | |
| Wu et al. | Communication-friendly encryption of multimedia | |
| Zhang et al. | Adaptive distributed compressed video sensing. | |
| Athira et al. | A novel encryption method based on compressive sensing | |
| RU198678U1 (en) | Device for adaptive compression and selective encryption of digital image data | |
| CN106231318B (en) | Video scrambling method and device based on quantized transform coefficients | |
| Endra | Compressive sensing-based image encryption with optimized sensing matrix | |
| El-Arsh et al. | A new light-weight jpeg2000 encryption technique based on arithmetic coding | |
| GB2488094A (en) | Image compression using sum and difference pixel replacement and lowest bit discarding | |
| Alhassan et al. | Perceptual video encryption via unit anti-diagonal matrix | |
| Liu et al. | A Lossy Secret Color Image Sharing Scheme with Small Shadows and Error-resilient Capability. | |
| Kang et al. | Secure transcoding for compressive multimedia sensing | |
| Jagannathan et al. | Number theory based image compression encryption and application to image multiplexing | |
| CN110971913B (en) | Bayer image compression method based on filling Y channel | |
| Itier et al. | How to recompress a JPEG crypto-compressed image? | |
| Saleh et al. | A low computational method of secure video streaming in mobile system | |
| Watanabe et al. | A perceptual encryption scheme for Motion JPEG 2000 standard | |
| Huang et al. | Error resilient transmission for compressed sensing of color images with multiple description coding |