WO2016181611A1 - 動画生成方法および動画生成装置 - Google Patents

動画生成方法および動画生成装置 Download PDF

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Abstract

本開示における動画生成方法、動画生成装置のプロセッサは、画像の少なくとも一部を符号化し、符号化済み画像の少なくとも一部をローカルデコードし、ローカルデコードした画像を用いて(1)改ざん検出情報の生成、および(2)他の画像の予測符号化を行い、改ざん検出情報を符号化済み動画に記録する。これにより、これにより、動画を構成する画像の一部に改ざんがあった場合に、画像内の埋め込み処理ブロックに埋め込まれた改ざん検出情報と、他のブロックから得られる改ざん検出情報とが異なるので、具体的にどの画像で改ざんがあったのかを特定することができる。

Description

動画生成方法および動画生成装置
 本開示は、動画生成方法および動画生成装置に関する。
 特許文献1に記載の技術は、二分木生成手段によって生成された二分木のルートを示す出力値を用いて、ストリーミングデータに対する署名者の電子署名を生成する。これにより、ストリーミングデータの原本性の保証、署名対象からのプライバシー保護可能なデータ抽出、および署名関連データの大幅なデータ量削減を実現する。
特開2008-178048号公報
 本開示は、動画に対する改ざんを1フレーム以下の単位で検出しやすくする動画生成方法、動画生成装置を提供する。
 本開示における動画生成方法、動画生成装置のプロセッサは、画像の少なくとも一部を符号化し、符号化済み画像の少なくとも一部をローカルデコードし、ローカルデコードした画像を用いて(1)改ざん検出情報の生成、および(2)他の画像の予測符号化を行い、改ざん検出情報を符号化済み動画に記録する。
 本開示における動画生成方法、動画生成装置は、動画に対する改ざんを1フレーム以下の単位で検出しやすくするのに有効である。
図1は、実施の形態1における改ざん検出システムの概念図である。 図2は、実施の形態1における動画生成装置のブロック図である。 図3は、実施の形態1における改ざん検出装置のブロック図である。 図4は、実施の形態1における動画生成処理を示すフローチャートである。 図5は、実施の形態1における画像、ブロック、埋め込み処理ブロックを説明する図である。 図6は、実施の形態1における画像、ブロック、埋め込み処理ブロックを説明する図である。 図7は、実施の形態1における改ざん検出処理を示すフローチャートである。 図8は、他の実施の形態における動画生成処理を示すフローチャートである。 図9は、他の実施の形態における改ざん検出処理を示すフローチャートである。
 以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
 なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
 (実施の形態1)
 以下、図1~7を用いて、実施の形態1を説明する。
 [1-1.構成]
 図1は、実施の形態1における改ざん検出システムの概念図である。
 改ざん検出システム100は動画生成装置110と改ざん検出装置120を有する。
 動画生成装置110で生成された動画は通信路130を経由して改ざん検出装置へ送られる。
 動画生成装置110で生成された動画が第三者によって改ざんされることがある。例えば第三者が通信路130を流れる動画を取得して動画の内容を改ざんする場合がある。あるいは第三者が動画生成装置の生成した動画の一部を改ざんして自分の動画として公開する場合がある。
 本実施の形態において動画生成装置110は改ざん検出情報を付加した動画を生成する。改ざん検出装置120は当該改ざん検出情報を用いて動画に対する改ざんを検出する。改ざん検出システム100はこのようにして動画に対する改ざんを検出することができる。
 図2は、実施の形態1における動画生成装置のブロック図である。
 動画生成装置110はプロセッサ201と記憶部202と入力部203と出力部204と通信部205とバス206を有する。
 プロセッサ201はバス206を介して動画生成装置110の他の要素を制御する。一例として汎用CPU(Central Processing Unit)を用いることで、プロセッサ201を構成することができる。また、プロセッサ201は所定のプログラムを実行することができる。プロセッサ201が所定のプログラムを実行することで符号化済み動画の生成や、改ざん検出情報の生成を行うことができる。
 記憶部202は他の要素から様々な情報を取得し一時的、あるいは恒久的にその情報を保持する。記憶部202はいわゆる一次記憶装置と二次記憶装置の総称であり、記憶部202は物理的に複数配置されても良い。記憶部202の構成には例えばDRAM(Direct Random Access Memory)やHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)が用いられる。
 入力部203は外部からの情報を受け付ける。入力部203が受け付ける外部からの情報には動画生成装置110の操作者からの入力に関する情報や、符号化前の動画を構成する情報、符号化後の動画を構成する情報などが含まれる。一例として既存の入出力インターフェースを用いることで入力部203を構成することができる。
 出力部204は外部へ情報を提示する。出力部が提示する情報には符号化前の動画を構成する情報、符号化後の動画を構成する情報などが含まれる。一例として既存の入出力インターフェースを用いることで出力部204を構成することができる。
 通信部205は通信路130を介して外部の機器と通信を行う。通信部205が通信する機器には改ざん検出装置120が含まれる。一例として既存の通信インターフェースを用いることで通信部205を構成することができる。
 以上に挙げられた動画生成装置110の構成は一例である。動画生成装置110の各構成要素の一部を統合して構成することもできる。動画生成装置110の各構成要素の一部を複数の要素に分割して構成することもできる。動画生成装置110の各構成要素の一部を省略することもできる。動画生成装置110に他の要素を付加して構成することもできる。
 図3は、実施の形態1における改ざん検出装置のブロック図である。
 改ざん検出装置120はプロセッサ301と記憶部302と入力部303と出力部304と通信部305とバス306を有する。
 プロセッサ301はバス306を介して改ざん検出装置120の他の要素を制御する。一例として汎用CPU(Central Processing Unit)を用いることで、プロセッサ301を構成することができる。また、プロセッサ301は所定のプログラムを実行することができる。プロセッサ301が所定のプログラムを実行することで符号化済み動画の生成や、改ざん検出情報の生成を行うことができる。
 記憶部302は他の要素から様々な情報を取得し一時的、あるいは恒久的にその情報を保持する。記憶部302はいわゆる一次記憶装置と二次記憶装置の総称であり、記憶部302は物理的に複数配置されても良い。記憶部302の構成には例えばDRAM(Direct Random Access Memory)やHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)が用いられる。
 入力部303は外部からの情報を受け付ける。入力部303が受け付ける外部からの情報には改ざん検出装置120の操作者からの入力に関する情報が含まれる。一例として既存の入出力インターフェースを用いることで入力部303を構成することができる。
 出力部304は外部へ情報を提示する。出力部が提示する情報には符号化後の動画を構成する情報、改ざん検出の結果を報知する情報などが含まれる。一例として既存の入出力インターフェースを用いることで出力部304を構成することができる。
 通信部305は通信路130を介して外部の機器と通信を行う。通信部305が通信する機器には改ざん検出装置120が含まれる。一例として既存の通信インターフェースを用いることで通信部305を構成することができる。
 以上に挙げられた改ざん検出装置120の構成は一例である。改ざん検出装置120の各構成要素の一部を統合して構成することもできる。改ざん検出装置120の各構成要素の一部を複数の要素に分割して構成することもできる。動画生成装置110の各構成要素の一部を省略することもできる。動画生成装置110に他の要素を付加して構成することもできる。
 なお、通信路130は有線と無線のどちらで構成しても良い。
 [1-2.動作]
 図4は、実施の形態1における動画生成処理を示すフローチャートである。
 本実施の形態において動画生成処理は主として動画生成装置110のプロセッサ201によって行われる。
 ステップS400において、プロセッサ201は動画生成処理を開始する。プロセッサ201は動画生成処理を開始すると記憶部202から動画を構成する画像を所定の枚数読み出す。この画像の単位をフレームという。また、後述するステップS401以降の処理が行われる前の動画を符号化前動画と呼ぶ。所定の枚数が何枚であるかは動画生成処理を行う単位に基づいて定めることができる。本実施の形態では動画生成処理をGOP(Group Of Pictures)単位で行う。GOPとはIピクチャを含む画像の集合である。Iピクチャとは動画を構成する画像の種類の一つである。Iピクチャは他の画像に対する依存関係がない画像である。本実施の形態ではGOPを構成する画像の枚数を30枚とする。動画生成処理の開始においてプロセッサ201は30枚の画像を記憶部202から読み出す。読み出された画像はプロセッサ201内の高速な記憶領域に保存される。プロセッサが動画生成処理を開始するタイミングは動画生成装置110の使用者が行った入力部203に対する動画生成処理命令に従って行っても良いし、入力部203から符号化前の動画を取得する度に行っても良い。プロセッサ201が動画生成処理を開始すると動画を構成する画像が順次、後述の処理の対象に設定される。
 ステップS401において、プロセッサ201はステップS400において処理の対象に設定された画像を構成するブロックが埋め込み処理ブロックであるか否かを判定する。図5は実施の形態1における画像、ブロック、埋め込み処理ブロックを説明する図である。図5に示すように画像501は複数のブロック502を有する。このブロックは既存の符号化規格において定義されるものでもよいし、任意の単位に設定されたものでもよく、画像501の少なくとも一部を占めるものであれば良い。埋め込み処理ブロック503はブロックのうちの一つとして定義される。具体的な判断アルゴリズムの一例としては、記憶部202に対して埋め込み処理ブロックの座標を記載することがあげられる。画像中における何番目のブロックが埋め込み処理ブロックであるかを記憶部202に記録することで、プロセッサ201は任意のブロックが埋め込み対象ブロックであるか否かを判断することができる。
 ステップS402(ステップS401でNo)において、プロセッサ201はローカルデコード画像を用いてブロックを符号化する。本実施の形態において、ステップS402における符号化アルゴリズムは予測符号化の一種とする。予測符号化とは符号化した画像を復号して得られる情報を用いて、新たな画像の符号化を行うアルゴリズムを一般的に指す。ローカルデコード画像とは予測符号化の為に必要な画像であり、符号化した画像を復号した画像を指す。ローカルデコード画像は記憶部202に記録される。このようにして符号化された画像を符号化済み画像と呼ぶ。
 ステップS403において、プロセッサ201はステップS402において符号化した画像をローカルデコードし、固有値を生成する。本開示において、固有値は改ざん検出情報の一種であり、具体的にはハッシュ値が挙げられる。ステップS403において生成された固有値は記憶部202に記録される。また、改ざん検出情報は所定の鍵情報によって暗号化されても良い。改ざん検出情報を所定の鍵情報によって暗号化した場合は、鍵情報が動画生成装置110から改ざん検出装置120に対して通信路130を介して別途送信される。
 ステップS404(ステップS401でYes)において、プロセッサ201は記憶部202に記録した固有値を埋め込み処理ブロックに埋め込む。本実施の形態において埋め込み処理ブロックに埋め込まれる固有値は、現在処理している画像において、それまで生成した固有値であって未だ他の埋め込み処理ブロックに埋め込まれていないものとする。例えば、プロセッサ201は図5の画像501においては左上から右下に向かってステップS401以降の処理を実施する。ステップS403で生成された固有値はステップS404において右下隅に存在する埋め込み処理ブロックに埋め込まれる。他の例を図6を用いて説明する。図6は実施の形態1における画像、ブロック、埋め込み処理ブロックを説明する図である。図6における画像601は画像501に比べてブロックの分割単位が細かい。画像601においては、3つのブロック602に対して1つの埋め込み処理ブロック603が存在する。ステップS404において、プロセッサ201は画像601の左上から右下に向かってステップS401以降の処理を実施する。ステップS403で生成された固有値のうち埋め込み処理ブロックの左上、上、左に存在するブロックから生成された固有値がステップS404において埋め込み処理ブロックに埋め込まれる。固有値をブロックに埋め込む具体的な方法は既存の電子透かしに用いられているアルゴリズムを適用することができる。なお、図6のように複数の埋め込み処理ブロックを画像内に配置した場合は、改ざんの検出を画像単位よりも細かいブロック単位で行うことが可能となる。
 ステップS405において、プロセッサ201は埋め込み処理ブロックを可逆符号化する。このようにすることで、固有値を埋め込んだブロックを改ざん検出処理で復号した際に、ステップS404で埋め込んだ固有値と、復号して読み出した固有値との比較が可能になる。
 ステップS406において、プロセッサ201は未処理のブロックがあるか否かを判定する。未処理のブロックがある場合、処理がステップS401に戻る。
 ステップS407において、プロセッサ201は未処理のフレーム(画像)があるか否かを判定する。未処理の画像がある場合、プロセッサ201は次の画像を読み出し、処理がステップS401に戻る。
 ステップS408において、プロセッサ201は動画生成処理を終了する。
 図7は実施の形態1における改ざん検出処理を示すフローチャートである。
 ステップS700において、プロセッサ301は改ざん検出処理を開始する。プロセッサ301は動画改ざん検出処理を開始すると記憶部302から動画を構成する画像を所定の枚数読み出す。この画像の単位をフレームという。所定の枚数が何枚であるかは動画生成処理を行う単位に基づいて定めることができる。本実施の形態では動画生成処理をGOP単位で行う。読み出された画像はプロセッサ301内の高速な記憶領域に保存される。プロセッサが改ざん検出処理を開始するタイミングは改ざん検出装置120の使用者が行った入力部303に対する動画生成処理命令に従って行っても良いし、入力部303から符号化前の動画を取得する度に行っても良い。プロセッサ301が動画生成処理を開始すると動画を構成する画像が順次、後述の処理の対象に設定される。
 ステップS701において、プロセッサ301はステップS700において処理の対象に設定された画像を構成するブロックが埋め込み処理ブロックであるか否かを判定する。具体的な判断アルゴリズムの一例としては、記憶部302に対して埋め込み処理ブロックの座標を記載することがあげられる。画像中における何番目のブロックが埋め込み処理ブロックであるかを記憶部302に記録することで、プロセッサ301は任意のブロックが埋め込み対象ブロックであるか否かを判断することができる。また、埋め込み処理ブロックの座標が動画の一部に記録されていることとしても良い。
 ステップS702(ステップS701でNo)において、プロセッサ301はブロックを復号する。具体的な復号アルゴリズムは、復号しようとする動画の符号化アルゴリズムに従って、プロセッサ301が選択する。
 ステップS703において、プロセッサ301はステップS702において復号した画像から固有値を生成する。ステップS703において生成された固有値は記憶部302に記録される。
 ステップS704において、プロセッサ301は埋め込み処理ブロックを復号する。なお、埋め込み処理ブロックはステップS405において可逆符号化されている。
 ステップS705において、プロセッサ301はステップS704で復号した画像から固有値を読み出す。
 ステップS706において、プロセッサ301は未処理のブロックがあるか否かを判定する。未処理のブロックがある場合、処理がステップS701に戻る。
 ステップS707において、プロセッサ301はステップS703で生成した固有値とステップS705で読み出した固有値とを比較する。ステップS707において、互いの固有値が異なる場合は、いずれかのブロックにおいて改ざんがおきたことが検出される。プロセッサ301はステップS707において改ざんを検出した場合は、出力部304を介して改ざん検出装置120の使用者に改ざんを報知してもよい。
 ステップS708において、プロセッサ301は未処理のフレーム(画像)があるか否かを判定する。未処理の画像がある場合、プロセッサ301は次の画像を読み出し、処理がステップS701に戻る。
 ステップS709において、プロセッサ301は改ざん検出処理を終了する。
 [1-3.効果等]
 以上のように本実施の形態において、動画生成装置110および動画生成装置110が実行する動画生成方法においてプロセッサ201は、画像の少なくとも一部を符号化し、符号化済み画像の少なくとも一部をローカルデコードし、ローカルデコードした画像を用いて(1)改ざん検出情報の生成、および(2)他の画像の予測符号化を行い、改ざん検出情報を符号化済み動画に記録する。
 これにより、動画を構成する画像の一部に改ざんがあった場合に、画像内の埋め込み処理ブロックに埋め込まれた改ざん検出情報と、他のブロックから得られる改ざん検出情報とが異なるので、具体的にどの画像で改ざんがあったのかを特定することができる。
 そのため、動画に対する改ざんを1フレーム以下の単位で検出しやすくすることができる。
 また、本実施の形態において、プロセッサ201は、改ざん検出情報を、画像の一部を構成するブロックに記録した後に画像を可逆符号化することで、改ざん検出情報を前記埋込処理ブロックに記録する。
 これにより、当該埋め込み処理ブロックを復号することで、符号化時に生成した改ざん検出情報を得ることができる。
 そのため、動画に対する改ざんを1フレーム以下の単位で検出しやすくすることを、より容易に行うことができる。
 (他の実施の形態)
 以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態1で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
 そこで、他の実施の形態を以下、図8、9を用いて説明する。他の実施形態においても、ハードウェア構成は実施の形態1で説明した改ざん検出システムと同様のものを用いることが可能である。
 図8は他の実施の形態における動画生成処理を示すフローチャートである。
 他の実施の形態においては実施の形態1と異なり、改ざん検出情報が埋め込み処理ブロックではなく、動画の補助情報に記録される。
 図8において、ステップS800はステップS400と同様の処理である。ステップS801はステップS402と同様の処理である。ステップS802はステップS403と同様の処理である。ステップS803はステップS406と同様の処理である。
 ステップS804において、プロセッサ201はステップS802で生成した固有値を符号化済み画像のヘッダに記録する。ヘッダは動画の補助情報の一例である。本開示において補助情報とは符号化済み画像に関する情報が記載される領域をいう。補助情報の具体的な例としてはH.265規格におけるSEI(Suppelemental Enhancement Information)が挙げられる。
 ステップS805はステップS407と同様の処理である。ステップS806はステップS408と同様の処理である。
 図9は他の実施の形態における改ざん検出処理を示すフローチャートである。
 図9において、ステップS900はステップS700と同様の処理である。ステップS901はステップS702と同様の処理である。ステップS902はステップS703と同様の処理である。ステップS903はステップS706と同様の処理である。
 ステップS904において、プロセッサ301は符号化済み動画のヘッダから固有値を読み出す。
 ステップS905において、プロセッサ301はステップS902で生成した固有値とステップS904で読み出した固有値とを比較する。ステップS905において、互いの固有値が異なる場合は、いずれかのブロックにおいて改ざんがおきたことが検出される。プロセッサ301はステップS905において改ざんを検出した場合は、出力部304を介して改ざん検出装置120の使用者に改ざんを報知してもよい。
 ステップS907はステップS709の処理と同様である。
 以上のように他の形態において、動画生成装置110および動画生成装置110が実行する動画生成方法においてプロセッサ201は、改ざん検出情報を、符号化済み画像に関する情報が記載される補助情報に記録する。
 これにより、符号化、復号アルゴリズムをブロック単位で切り替えなくとも、フレーム単位での改ざん検出を行うことができる。
 なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
 本開示は、動画に対する改ざんの有無を検出するセキュリティシステムなどに適用可能である。
100 改ざん検出システム
110 動画生成装置
120 改ざん検出装置
130 通信路
201 プロセッサ
202 記憶部
203 入力部
204 出力部
205 通信部
206 バス
301 プロセッサ
302 記憶部
303 入力部
304 出力部
305 通信部
306 バス
501 画像
502 ブロック
503 埋め込み処理ブロック
601 画像
602 ブロック
603 埋め込み処理ブロック

Claims (8)

  1. 複数の画像を有する符号化前動画に対して所定の符号化を行うことで、プロセッサが、複数の符号化済み画像と、前記符号化済み画像に関する情報が記載される補助情報とを有する符号化済み動画を生成する動画生成方法であって、
    前記プロセッサは、
     前記画像の少なくとも一部を符号化し、
     前記符号化済み画像の少なくとも一部をローカルデコードし、
     前記ローカルデコードした画像を用いて(1)改ざん検出情報の生成、および(2)他の画像の予測符号化を行い、
     前記改ざん検出情報を前記符号化済み動画に記録する、
    動画生成方法。
  2. 前記プロセッサは、
     前記改ざん検出情報を、前記符号化済み画像の一部を構成するブロックである、埋込処理ブロックに記録する、
    請求項1に記載の動画生成方法。
  3. 前記プロセッサは、
     前記改ざん検出情報を、前記画像の一部を構成するブロックに記録した後に前記画像を可逆符号化することで、前記改ざん検出情報を前記埋込処理ブロックに記録する、
    請求項2に記載の動画生成方法。
  4. 前記プロセッサは、
     前記改ざん検出情報を、前記符号化済み画像に関する情報が記載される補助情報に記録する、
    請求項1に記載の動画生成方法。
  5. プロセッサを有し、
    複数の画像を有する符号化前動画に対して所定の符号化を行うことで、前記プロセッサが、複数の符号化済み画像と、前記符号化済み画像に関する情報が記載される補助情報とを有する符号化済み動画を生成する動画生成装置であって、
    前記プロセッサは、
     前記画像の少なくとも一部を符号化し、
     前記符号化済み画像の少なくとも一部をローカルデコードし、
     前記ローカルデコードした画像を用いて(1)改ざん検出情報の生成、および(2)他の画像の予測符号化を行い、
     前記改ざん検出情報を前記符号化済み動画に記録する、
    動画生成装置。
  6. 前記プロセッサは、
     前記改ざん検出情報を、前記符号化済み画像の一部を構成するブロックである、埋込処理ブロックに記録する、
    請求項5に記載の動画生成装置。
  7. 前記プロセッサは、
     前記改ざん検出情報を、前記画像の一部を構成するブロックに記録した後に前記画像を可逆符号化することで、前記改ざん検出情報を前記埋込処理ブロックに記録する、
    請求項6に記載の動画生成装置。
  8. 前記プロセッサは、
     前記改ざん検出情報を、前記符号化済み画像に関する情報が記載される補助情報に記録する、
    請求項5に記載の動画生成装置。
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