画像データの撹拌装置およびその復元装置
【課題】画像の動きやシーンの複雑さに依存せず、任意の攪拌強度で攪拌できる符号化画像データの撹拌装置およびその復号装置を提供する。
【解決手段】符号化画像データａから撹拌対象符号データａ１を抽出し、データ撹拌部２にて、該データａ１を与えられた任意の撹拌強度で撹拌する。たとえば、DC係数がCd、攪拌強度をSとすると、攪拌後のDC係数Cd’は、Cd’＝(2*[Cd/S]+1)*S-Cdにて求めることができる。この場合、撹拌された符号データの復号は、Cd ＝(2*[Cd’/S]+1)*S-Cd’にて行うことができる。画像データの符号化時にデータの撹拌をして、撹拌された符号化データを得ることもできる。また、画像データを画像データ変換時にデータ撹拌し、これをデータ逆変換して撹拌後の画像データとして得ることもできる。さらに、動きベクトルを撹拌することもできる。
【解決手段】符号化画像データａから撹拌対象符号データａ１を抽出し、データ撹拌部２にて、該データａ１を与えられた任意の撹拌強度で撹拌する。たとえば、DC係数がCd、攪拌強度をSとすると、攪拌後のDC係数Cd’は、Cd’＝(2*[Cd/S]+1)*S-Cdにて求めることができる。この場合、撹拌された符号データの復号は、Cd ＝(2*[Cd’/S]+1)*S-Cd’にて行うことができる。画像データの符号化時にデータの撹拌をして、撹拌された符号化データを得ることもできる。また、画像データを画像データ変換時にデータ撹拌し、これをデータ逆変換して撹拌後の画像データとして得ることもできる。さらに、動きベクトルを撹拌することもできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は符号化データを含む画像データの撹拌装置およびその復元装置に関し、映像の特徴に依存せずに任意の強度で画像データの撹拌ができる画像データの撹拌装置およびその復元装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像データの撹拌装置、すなわちスクランブル装置の従来の一例として、下記の特許文献１に記されているものがある。この文献には、画像の動きベクトルの最終ビットやＤＣＴ係数の符号の最終ビットを反転することにより、該動きベクトルやＤＣＴ係数の正負を入れ替えてスクランブルすることが開示されている。
【特許文献１】特開平６−９０４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記した従来技術では、画像の動きベクトルの最終ビットを反転した場合、動き量が大きい場合は反対方向に大きく変化するが、動きベクトルが０の場合はスクランブルしても変化がないため、動きがないシーンではスクランブル効果が得られないという課題、また動きが緩やかなシーンほどスクランブルされる動き量が少なくなるため、スクランブル効果が小さくなる課題があった。 また、ＤＣＴ係数の符号の最終ビットを反転した場合には、画像中のエッジなどの空間的な変化が大きな領域ではスクランブル効果は大きいが、平坦部ではＤＣＴ係数値が小さくなるため、スクランブル効果は小さくなるという課題があった。
【０００４】
このように、従来技術では、スクランブルの強度が画像の特徴に依存するため、安定したスクランブルの効果が得られないという課題があった。
【０００５】
本発明の目的は、前記した従来技術の課題を解消し、画像の動きやシーンの複雑さに依存せずに任意の強度で撹拌することができる画像データの撹拌装置およびその復元装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した目的を達成するために、本発明は、符号化画像データを入力する符号化画像データ入力手段と、該符号化画像データの符号化情報を抽出する符号化情報抽出手段と、攪拌強度を指定する手段と、該抽出された符号化情報を該指定された攪拌強度に従って符号化情報を攪拌する撹拌手段とを具備した画像データの撹拌装置を提供した点に第１の特徴がある。
【０００７】
また、本発明は、画像データを入力する画像データ入力手段と、画像データを周波数空間に変換する変換手段と、前記変換手段により変換された周波数情報を抽出する手段と、攪拌強度を指定する手段と、該指定された攪拌強度に従って該抽出された周波数情報の値を変更し、該周波数情報を攪拌する撹拌手段と、攪拌後の変換係数を逆変換して画像データに復元する手段を具備した画像データの撹拌装置を提供した点に第２の特徴がある。
【０００８】
また、上記の撹拌装置で攪拌された画像データを入力する画像データ入力手段と、画像データを周波数空間に変換する変換手段と、指定された変換係数の値を変更して攪拌を復元する撹拌復元手段と、該復元後の変換係数を逆変換して攪拌前の画像データに復元する手段を具備した画像データの撹拌復元装置を提供した点に第３の特徴がある。
【０００９】
また、画像データを入力する画像データ入力手段と、画像データを周波数空間である変換係数に変換する変換手段と、攪拌強度を指定する手段と、該指定された攪拌強度に従って指定された変換係数の値を変更し、該変換係数を攪拌する撹拌手段と、攪拌後の変換係数と他の符号化情報を用いて画像を符号化する手段を具備した画像データの撹拌装置を提供した点に第４の特徴がある。
【００１０】
さらに、上記撹拌装置で得られた撹拌後の符号化画像データを復元する装置を提供した点に第５の特徴がある。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、指定した撹拌（スクランブル）強度で安定的に画面を攪拌することができるため、画像データの動きや、シーンの複雑さに影響されない撹拌をすることができる。また、画像の内容を予測できないように撹拌処理することができる。
【００１２】
さらに、MPEGなどで圧縮された符号化画像データのみならず、符号化されていない画像データについても攪拌が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１において、符号化画像データaは符号化画像情報抽出部１に入力され、撹拌画像領域に属する符号化データのうちの攪拌に用いる符号化データａ１が抽出される。該撹拌対象符号データａ１はデータ撹拌部２に入力される。一方、撹拌対象とならない符号化データａ３は、符号化データ生成部３に入力される。データ撹拌部２では、撹拌対象符号データａ１に対して指定された攪拌強度により撹拌処理を行う。撹拌方法としては、符号化画像データに含まれるDCT係数や動きベクトル量などを攪拌させることで実現することが可能である。
【００１５】
さらに、撹拌処理後のデータａ２は、符号化データ生成部３に入力される。符号データ生成部３では、撹拌されたデータａ２と、撹拌対象とならなかった符号化データａ３とを合わせて、撹拌後の符号化画像データａ４が生成される。
【００１６】
前記符号化画像情報抽出部１では、入力符号化画像データａの特定画像領域、特定符号化階層、特定の符号化モード等における符号化ブロックの符号化情報を抽出することができる。
【００１７】
次に、本実施形態の構成および機能をより具体例で説明する。図２は、一具体例を示すブロック図である。
【００１８】
図において、符号化画像データａは部分復号部４に入力され、部分的に復号された部分復号画像データｂは符号化データ抽出部５に入力する。画像データ以外の部分復号データｇは部分符号化部８に送られる。符号化データ抽出部５は、撹拌対象データ情報ｑに従って、撹拌処理対象となる符号化データｃを抽出し、データ撹拌部６に送る。一方、撹拌処理対象とならない符号化データｄは、符号化データ生成部７に送られる。前記部分復号部４には、撹拌対象領域情報ｐを与えて撹拌対象領域のみを部分復号しても、あるいは符号化データａの全領域を部分復号してもよい。
【００１９】
データ撹拌部６は、与えられた撹拌強度Sに従って、あるいは予め内部にセットされている撹拌強度に従って、前記符号化データｃを撹拌（スクランブル）する。符号化データ生成部７では、データ撹拌部６で撹拌処理されたデータｅと撹拌処理対象とならなかった符号化データｄとが合成され、合成された符号化データｆは部分符号化部８に送られる。部分符号化部８は、該合成符号化データｆと前記画像データ以外の部分復号データｇとを合成した後部分的に符号化して、撹拌後の符号化画像データｈとして出力する。
【００２０】
前記符号化データ抽出部５では、たとえば、MPEG符号化データの場合には、撹拌処理対象符号化データｃとして、DCT係数などを利用することが可能である。 前記データ撹拌部６では、撹拌処理対象符号化データｃに対して撹拌処理を行う。攪拌方法としては、擬似乱数を発生させる鍵系列などを用いてDCT係数を攪拌強度に応じて攪拌することができる。
【００２１】
前記符号化データ生成部７では、データ撹拌部６で撹拌処理された符号化データｅと撹拌処理対象とならなかった符号化データｄとを合わせて符号化データｆを生成する。例えば、MPEGデータでは各ブロックのDCT係数データは８×８ブロックレイヤーの各々に位置している。このため、DCT係数が撹拌された場合は、GOP（Group of Pictures）やマクロブロック情報は攪拌前のまま利用し、ブロック情報のレイヤーについては撹拌されたDCT係数情報を格納することができる。
【００２２】
前記撹拌対象領域情報ｐとしては、本出願人による特許出願である特願2006-187924号に記載のような特定画像領域や、特定符号化階層や、特定符号化モードに限定することも可能である。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、前記特定画像領域の場合は、特定画像領域に関する符号化データを対象に攪拌する。たとえば、画像９中の特定画像領域１０の８×８ブロック群について、該ブロックに関する符号化情報が得られるブロックレイヤーの情報に対して攪拌を行うことができる。これにより特定の画像領域のみを撹拌することができる。
【００２４】
また、同図（ｂ）に示すように、前記特定符号化階層の場合、例えばGOP層のうち、特定のGOPだけを撹拌対象とすることや、ピクチャー層のうち特定のピクチャー(例えばIピクチャのみなど)を撹拌対象とすることができる。これにより、特定のピクチャーの画像全体を撹拌することができるほか、その画像を参照画像として用いている符号化画像まで自動的に撹拌することができる。
【００２５】
さらに、同図（ｃ）に示すように、前記特定符号化モードの場合は、例えばイントラ符号化モードのブロックのみを撹拌対象とすることができる。この場合も撹拌処理対象となった符号化モードを用いたブロックが撹拌されるほか、このブロックを参照するすべてのブロックも自動的に撹拌される。たとえば、イントラ符号化ブロックのみを攪拌対象とすることにより、その後の前方向予測、双方向予測ブロックすべてに攪拌効果が得られるため、少ない攪拌対象ブロックにより、すべてのブロックを攪拌対象としたときと同等の効果を得ることが可能である。また、前方向予測を用いたインター符号化ブロックも攪拌対象とした場合は、より強固な攪拌効果が得られる。
【００２６】
また、前記撹拌対象領域情報ｐとしては、時間的に特定した画像のみを攪拌処理対象にしたり、前記の特定画像領域、特定符号化階層、特定符号化モードなどを組み合わせることも可能である。
【００２７】
なお、攪拌方式や攪拌領域については、あらかじめ決定しておく方法が利用できるが、それ以外の方法としては、たとえばMPEGデータのユーザデータ領域に暗号化するなどの手法を用いて格納することが可能である。更に複数の撹拌方式や鍵系列を用い、これらの情報を符号化の階層（例えばGOP層、マクロブロック層など）で変更することも可能である。例えば、MPEG符号化において、IピクチャとPピクチャで鍵系列を変更することなどがこれに当たる。これにより、より撹拌の強度を強化させることができる。また、鍵系列は符号化画像領域に応じて変更することも可能である。例えば、鍵系列を、画面の上半分と下半分で変更するなどの手法が利用できる。
【００２８】
さらに、撹拌方式や撹拌領域情報を電子透かしにより秘匿情報として画像データに埋め込むことも可能である。これにより、透かし情報が読み取れない限り、撹拌方式や撹拌領域情報を得ることができないため、非常に強固な撹拌が可能となる。
【００２９】
次に、本実施形態の具体的な実施例を以下に説明する。
（実施例１）DC成分の攪拌
【００３０】
図４は、圧縮画像データに対してDC成分を用いて画像を攪拌する実施例を示す。
【００３１】
符号化動画像データと撹拌対象領域情報ｐとは、VLD（可変長復号）などで構成される部分復号部１１に入力され、部分復号部１１から得られる撹拌対象領域の変換係数ｉがDC成分抽出部１２に入力される。該DC成分抽出部１２には撹拌対象領域情報ｐで指示される撹拌対象領域の中のDC成分ｊのみが抽出され、撹拌対象領域外の情報ｋ、すなわちAC成分は部分符号化部１４に入力される。DC成分抽出部１２で抽出された攪拌対象のDC成分ｊはDC成分攪拌部１３に入力され、撹拌方式ｑに従って攪拌される。部分符号化部１４では攪拌されたDC成分ｊ’と、それ以外の情報ｋ、ｍ（AC成分ｋ、撹拌対象領域外の符号化情報ｍなど）をあわせて部分符号化し、攪拌後の符号化画像データｈとして出力する。
【００３２】
前記DC成分攪拌部１３における撹拌方法ｑとしては、いくつかの手法が考えられる。
DC成分を攪拌強度に応じて攪拌するために、以下の様にDC係数を攪拌強度Sに対して変更する。この場合、DC係数値を攪拌強度の範囲で変更することができる。たとえばDC係数がCd、攪拌強度をSとして、攪拌後のDC係数Cd’をCd±S/2の範囲に変更することができる。
【００３３】
変更の方法としては、以下のような方法が利用できる。この場合、攪拌強度Sを８から１２８までの８の倍数として、
Cd’＝(2*[Cd/S]+1)*S-Cd （１）
として求めることができる。ここで、[X]は整数演算を示す。
【００３４】
たとえば、S＝１６、Cd＝３４の場合、Cd’＝４６になる。これは、攪拌強度S＝16により、DC係数を１−１６、１７−３２、３３−４８、・・・のバンドに分割し、DC係数が対応するバンドにおいて、補数計算により、攪拌後の係数を求めることと等価である。上の例ではCd＝34のため、３３−４８のバンドにおいて補数は４６になる（図５参照）。このように変換することにより、一意に変更することができる。
逆にCd’からCdを復元する場合は、逆に
Cd ＝(2*[Cd’/S]+1)*S-Cd’（２）
として求めることができる。
たとえば、上の例では、S＝１６の場合、Cd’＝４６で、Cd＝３４に戻る。
【００３５】
なお、攪拌については、輝度成分Y、色差成分Cb、Crいずれも適用が可能で、どれか１つあるいは組み合わせて利用することができる。
【００３６】
Sが大きい場合は、変換範囲も大きくなるため、大きく異なった値に変換される。逆にSが小さい場合は、変換範囲が限られるため、変換量は小さい。これにより、攪拌強度Sの大小により、攪拌効果の大小を制御することが可能となる。例えば、図６に示すように、Ｓが大きい３２の場合には、１−３２、３３−６４、６５−９６、・・・のバンドに分割され、例えばCd＝２は、１−３２のバンドにおいて、補数３１に変換される。一方、Ｓが小さい４の場合には、１−４、４−８、９−１２、・・・のバンドに分割され、例えばCd＝２は、１−４のバンドにおいて、補数３に変換される。
【００３７】
次に、この技術をMPEG符号化データにて適用した場合について述べる。たとえばMPEG-1で符号化した場合、符号化データのDC成分はDCT係数上のDC成分が該当する。また、MPEG-1のマクロブロック層で撹拌した場合、マクロブロック単位で撹拌することができるため、特定の小領域で撹拌することが可能である。また、スライス層で撹拌した場合はスライス単位で撹拌することが可能なため、ブロック単位よりもまとまった単位で撹拌できる。
【００３８】
また、上記の方法では、攪拌したDC成分も攪拌前と同じ符号化仕様内に収まるため、MPEG-1などの国際標準規格に準拠した符号化データが入力された場合でも攪拌後についてもMPEG-1規格に準拠することが可能であり、攪拌後の符号化データをMPEG-1規格に準拠した再生手段で再生することが可能である。
【００３９】
本実施例の方法により、DC成分のみを攪拌することにより、動きやシーンの複雑さに依存せずに、攪拌することが可能である。また、人間の視覚でもっとも重要なDC成分を攪拌することにより、AC成分をそのまま攪拌しない場合でも、攪拌領域については、内容を予測できない程度に攪拌することが可能である。
（実施例２）AC成分の攪拌
【００４０】
図７は圧縮画像データに対してAC成分を用いて画像を攪拌する実施例を示す。
【００４１】
符号化画像データは部分復号部２１に入力され、部分復号部２１から得られる量子化変換係数がAC成分抽出部２２に入力される。それ以外の情報は部分符号化部２５に入力される。AC成分抽出部２２では、量子化変換係数のうちAC成分のみが抽出され、攪拌対象のAC成分は逆量子化されてAC成分攪拌部２３に入力され、AC成分が攪拌される。それ以外の情報は部分符号化部２５に入力される。AC成分攪拌部２３で攪拌されたAC成分は攪拌対象外情報とともにAC成分符号化データ生成部２４で符号化される。部分符号化部２５では符号化されたAC成分とそれ以外の情報をあわせて攪拌後の符号化データとして出力する。
【００４２】
AC成分の攪拌方法としては、（実施例１）で述べたDC成分の攪拌と同様な手法を用いることが可能である。
【００４３】
すなわち、特定のAC係数Caに対して、（１）式のような方式により、AC係数を攪拌強度Sに応じてCaが属するバンドにおいて補数となる値を変換後の係数Ca’として用いる。
Ca’＝(2*[Ca/S]+1)*S-Ca （３）
なお、AC係数は負数になることがあるので、この場合は、絶対値については同様に計算して、その後負数におきかえればよい。また、復元する際は（２）式のような方式によりAC係数を復元することができる。
Ca ＝(2*[Ca’/S]+1)*S-Ca’（４）
【００４４】
なお、AC係数については、どのAC係数を対象とするかはさまざまな手法で決定することができる。第１の方法としては、非零AC係数のうち最も低い周波数のAC係数を用いる方法がある。これは低周波成分は視覚的に影響力が大きいためである。第２の方法としては、非零AC係数のうち、最も絶対値が大きい係数を用いる方法がある。この場合も、視覚的に影響力が大きい係数を利用することで第１の方法と同様な効果が得られる。第３の方法としては、疑似乱数発生が可能な鍵系列を用いて決定される非零AC係数を用いることができる。この場合は、AC係数がランダムに選ばれる。類似した画像が連続するような場合には第１、第２の方法では、特定の係数が選ばれるため、攪拌効果が低下する可能性があるが、第３の手法の場合は、ランダム性が確保できるため、攪拌効果を向上させることが可能である。図８に第３の方法により攪拌する例を示す。この場合、攪拌強度S＝32で、鍵系列により非零AC係数のうち（x,y）＝(3,1)の位置に存在する係数Ca＝-2が選ばれている。そこで（３）式を用いて変換すると絶対値は３０になるため、負数として−３０になる。
【００４５】
なお、AC係数については、上記の手法を組み合わせて、複数のAC係数を攪拌することも可能である。たとえば、第１と第２の手法を組み合わせて２つの係数を対象にすることや、第１の手法において、低い周波数から順次２つの係数を対象とすることも可能である。
【００４６】
また、変形例として、AC係数とDC係数両方を攪拌対象にすることも可能である。この場合、単独の場合にくらべて効果を高めることが可能である。
【００４７】
さらに、本攪拌手法は別の攪拌手法と組み合わせることも可能である。たとえば、特願2006-187924号に記載したようにブロック間で変換係数を鍵系列を用いて攪拌することや、ブロック内の変換係数を鍵系列を用いて攪拌する手法と組み合わせることが可能である。たとえば、ブロック間で変換係数を攪拌する場合、まず、実施例１や実施例２で述べたDC成分やAC成分を攪拌強度に従って別の値に変更し、さらにそのブロックすべての変換係数を鍵系列で指定される別のブロックと交換することが可能である。また、ブロック内の攪拌については、まず、実施例１や実施例２で述べたDC成分やAC成分を攪拌強度に従って別の値に変更し、さらにそのブロック内のAC成分を鍵系列に従って攪拌することができる。このような攪拌手法の組み合わせによって、より解読が困難な攪拌が可能となる。
【００４８】
また、攪拌したAC成分も攪拌前と同じ符号化仕様内に収まるため、MPEG-1などの国際標準規格に準拠した符号化データが入力された場合でも攪拌後についてもMPEG-1規格に準拠することが可能であり、攪拌後の符号化データをMPEG-1規格に準拠した再生手段で再生することが可能である。
【００４９】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。この実施形態は、符号化時に撹拌処理をするようにした点に特徴がある。
【００５０】
図９に、入力された画像データを符号化する時に、撹拌処理も合わせて行う方式を示す。画像データはDCTや量子化器やVLCなどで代表される第１の符号化部１２１に入力される。符号化出力のうち撹拌対象データおよび攪拌強度がデータ撹拌部１２２に入力される。また撹拌対象外データについては第２の符号化部１２３に入力される。データ撹拌部１２２では符号化データが撹拌され、第２の符号化部１２３に入力される。第２の符号化部１２３では撹拌された符号化データと撹拌されていない符号化データを合わせて再符号化し、符号化データとして出力する。例えば、Iピクチャが撹拌対象で、時間的に後に位置するPピクチャが撹拌対象外の場合、撹拌されたIピクチャデータの後に撹拌されていないPピクチャデータが後に続くように符号化出力を行う。
【００５１】
この場合も第１実施形態の図４、図８で説明したのと同様に、適切な撹拌方法を利用することで、撹拌しない場合と撹拌した場合でMPEGやJPEGなどの規格を撹拌後も遵守することが可能である。
【００５２】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。この実施形態は、撹拌された符号化データを撹拌時の逆の方法を用いて撹拌前の符号化データに復元するようにしたものである。
【００５３】
図１０を用いて説明する。撹拌された符号化データはVLDなどで構成される部分復号部１３１に入力される。部分復号後のデータは、撹拌対象領域に属する符号化情報については撹拌復元部１３２に入力させる。また、攪拌対象外の符号化情報はそのまま部分符号化部１３３に入力させる。攪拌復元部１３２では、（２）式などを用いて、撹拌された符号化情報を元の符号化情報に復元する。戻された符号化情報は撹拌対象外の符号化情報と共に部分符号化部１３３により撹拌前の符号化データとして出力される。
【００５４】
例えば、Iピクチャが撹拌されており、その後に続くPピクチャが撹拌対象外であった場合、撹拌復元部１３２には撹拌されたIピクチャが入力されて復元され、撹拌前のIピクチャ情報が出力される。部分符号化部１３３は、撹拌前のIピクチャの後に撹拌されていないPピクチャ情報を合わせて符号化して出力する。
【００５５】
なお、適切な撹拌方法を選択した場合、上記の方法で撹拌復元された符号化データは撹拌される前の符号化データと同一の符号化データに復元することが可能である。例えば、上の例で述べたIピクチャの場合、撹拌前のIピクチャ符号化データに完全に復元することにより、撹拌前の符号化データに戻すことが可能になる。
【００５６】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。この実施形態は、撹拌された符号化データを撹拌時の逆の方法を用いて撹拌される前の画像データに復元するようにしたものである。
【００５７】
図１１を用いて説明する。撹拌された符号化データは第１の復号部１４１に入力される。第１の復号部１４１で復号された符号化データは、撹拌対象領域に属する符号化情報については撹拌復元部１４２に入力される。また、攪拌対象外の符号化情報はそのまま第２の復号部１４３に入力される。攪拌復元部１４２では、例えば、（２）式のような方式により撹拌された符号化情報を元の符号化情報に復元する。戻された符号化情報は撹拌対象外の符号化情報と共に、逆量子化や逆DCTで構成される第２の復号部１４３により撹拌前の画像データとして出力される。
【００５８】
例えば、Iピクチャが撹拌されており、その後に続くPピクチャが撹拌対象外であった場合、撹拌復元部１４２には撹拌されたIピクチャが入力されて、撹拌前のIピクチャ符号化データが出力される。第２の復号部１４３には撹拌前のIピクチャの後に撹拌されていないPピクチャ情報が順に復号されて復元された画像が出力される。
【００５９】
次に、本発明の第５実施形態を説明する。この実施形態は、画像データを攪拌して、攪拌された画像データを得るものである。
【００６０】
図１２を用いて説明する。画像データは画像データ抽出部１５１に入力され、攪拌対象領域の画像データが抽出される。もし対象が画面全体の場合はすべての画像データが対象になる。また、対象外の画像データについては、変換係数逆変換部１５４に入力される。攪拌対象画像データは画像データ変換部１５２に入力される。画像データ変換部では、対象画像データが周波数変換される。たとえば、ブロック単位で変換が可能なDCTやWavelet変換などを用いることができる。周波数変換された変換係数は、データ攪拌部１５３で攪拌される。データ攪拌部１５３では、各ブロックの変換係数を攪拌強度に応じて攪拌する。攪拌方法としては、実施例１や実施例２で述べたように、変換係数のDC成分やAC成分をそれぞれ（１）式や（３）式を用いて攪拌することが可能である。AC係数の指定方法については、実施例２で述べたような手法（最低周波数の非零AC係数、絶対値が最大の非零AC係数、鍵系列で指定された非零AC係数）などを用いて指定することができる。また、DC成分とAC成分を組み合わせて複数の係数を攪拌することも可能である。さらに、最低周波数から高い周波数に向けて２個の非零AC係数を用いるなど複数のAC係数を対象とすることも可能である。データ攪拌された変換係数は変換係数逆変換部１５４に入力される。ここでは、データ攪拌された変換係数を逆変換して画像データに戻すとともに、画像データ抽出部１５１で対象外となった画像データと合わせて、攪拌後の画像データとして出力する。
【００６１】
この出力された画像データを例えば記憶装置に記憶して保存する場合、他者が該記憶装置から該画像データを読み出しても内容のわかるまたは予測できる画像を得ることができず、画像データを守秘することができる。
【００６２】
上記のようにして撹拌された画像データから攪拌前の画像データへ復元する方法を図１３を用いて説明する。攪拌された画像データは画像データ抽出部１６１に入力され、攪拌された領域の画像データが抽出される。もし対象が画面全体の場合はすべての画像データが対象になる。また、対象外の画像データについては、変換係数逆変換部１６４に入力される。攪拌対象画像データは画像データ変換部１６２に入力される。画像データ変換部では、対象画像データが周波数変換される。たとえば、ブロック単位で変換が可能なDCTやWavelet変換などを用いることができる。周波数変換された変換係数は、攪拌復元部１６３で攪拌される。攪拌復元部１６３では、各ブロックにおいて指定された変換係数を攪拌前に戻す。攪拌復元方法としては、実施例１や実施例２で述べたように、変換係数のDC成分やAC成分をそれぞれ（２）式や（４）式を用いて復元することが可能である。攪拌が復元された変換係数は変換係数逆変換部１６４に入力される。ここでは、変換係数を逆変換して画像データに戻すとともに、画像データ抽出部１６１で対象外となった画像データと合わせて、攪拌後の画像データとして出力する。
【００６３】
次に、本発明の第６実施形態を説明する。この実施形態は、符号化画像データの動きベクトル量を攪拌して、攪拌された符号化画像データを得るものである。
【００６４】
図１４は圧縮画像データに対して動きベクトルを用いて画像を攪拌する実施例を示す。
【００６５】
符号化画像データは部分復号部１７１に入力され、部分復号部１７１から得られる動きベクトル情報が動きベクトル抽出１７２に入力される。それ以外の情報は部分符号化部１７４に入力される。動きベクトル抽出部１１２では、攪拌対象の動きベクトルが動きベクトル攪拌部１７３に入力され、動きベクトルが攪拌される。それ以外の情報は部分符号化部１７４に入力される。部分符号化部１７４では攪拌された動きベクトル成分とそれ以外の情報をあわせて攪拌後の符号化データとして出力する。
【００６６】
動きベクトルの攪拌方法としては、（実施例１）で述べたDC成分の攪拌と類似した手法を用いることが可能である。
【００６７】
すなわち、動きベクトルMVに対して、（１）式のような方式により、動きベクトルMVを攪拌強度S‘に応じてMVが属するバンドにおいて補数となる値を変換後の係数MV’として用いる。
MV’＝(2*[MV/S’]+1)*S’-MV （５）
たとえば、動きベクトル範囲が±３２の場合、攪拌強度S’＝８とすると、MV＝(１５, -25)の場合、MV’＝(9, -31s)となる。なお、動きベクトルは負数になることがあるので、この場合は、絶対値については同様に計算して、その後負数に置き換えている。また、復元する際は（６）式のような方式により攪拌前の動きベクトルMVを復元することができる。
MV ＝(2*[MV’/S’]+1)*S’-MV’（６）
【００６８】
また、変形例として、動きベクトルのほかに実施例１や実施例２で述べたAC係数とDC係数などと組み合わせて攪拌することも可能である。この場合、単独の場合にくらべて効果を高めることが可能である。
【００６９】
また、攪拌した動きベクトルも攪拌前と同じ符号化仕様内に収まるため、MPEG-1などの国際標準規格に準拠した符号化データが入力された場合でも攪拌後についてもMPEG-1規格に準拠することが可能であり、攪拌後の符号化データをMPEG-1規格に準拠した再生手段で再生することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一具体例の構成を示すブロック図である。
【図３】撹拌対象領域情報の具体例の説明図である。
【図４】第１実施例の概略の構成を示すブロック図である。
【図５】撹拌強度Ｓ＝１６の場合のバンドと補数の関係を説明する図である。
【図６】撹拌強度Ｓ＝３２、Ｓ＝４の場合のバンドと補数の関係を説明する図である。
【図７】第２実施例の概略の構成を示すブロック図である。
【図８】撹拌強度に応じたＡＣ成分の撹拌の一例の説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第５実施形態の概略の構成（撹拌装置）を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第５実施形態の概略の構成（復元装置）を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第６実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・符号化画像情報抽出部、２・・・データ撹拌部、３・・・符号データ生成部、１１，２１・・・ＶＬＤ、１２・・・ＤＣ成分抽出部、１３・・・ＤＣ成分撹拌部、１４，２５・・・ＶＬＣ、２２・・・ＡＣ成分抽出部、２３・・・ＡＣ成分撹拌部、２４・・・ＡＣ成分符号化データ生成部、１２１・・・第１の符号化部、１２２・・・データ撹拌部、１２３・・・第２の符号化部、１３１・・・部分復号部、１３２・・・撹拌復元部、１３３・・・部分符号化部、１４１・・・第１の復号部、１４２・・・撹拌復元部、１４３・・・第２の復号部、１５１・・・画像データ抽出部、１５２・・・画像データ変換部、１５３・・・データ撹拌部、１５４・・・変換係数逆変換部、１６１・・・画像データ抽出部、１６２・・・画像データ変換部、１６３・・・撹拌復元部、１６４・・・変換係数逆変換部、１７１・・・部分復号部、１７２・・・動きベクトル抽出部、１７３・・・動きベクトル撹拌部、１７４・・・部分符号化部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は符号化データを含む画像データの撹拌装置およびその復元装置に関し、映像の特徴に依存せずに任意の強度で画像データの撹拌ができる画像データの撹拌装置およびその復元装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像データの撹拌装置、すなわちスクランブル装置の従来の一例として、下記の特許文献１に記されているものがある。この文献には、画像の動きベクトルの最終ビットやＤＣＴ係数の符号の最終ビットを反転することにより、該動きベクトルやＤＣＴ係数の正負を入れ替えてスクランブルすることが開示されている。
【特許文献１】特開平６−９０４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記した従来技術では、画像の動きベクトルの最終ビットを反転した場合、動き量が大きい場合は反対方向に大きく変化するが、動きベクトルが０の場合はスクランブルしても変化がないため、動きがないシーンではスクランブル効果が得られないという課題、また動きが緩やかなシーンほどスクランブルされる動き量が少なくなるため、スクランブル効果が小さくなる課題があった。 また、ＤＣＴ係数の符号の最終ビットを反転した場合には、画像中のエッジなどの空間的な変化が大きな領域ではスクランブル効果は大きいが、平坦部ではＤＣＴ係数値が小さくなるため、スクランブル効果は小さくなるという課題があった。
【０００４】
このように、従来技術では、スクランブルの強度が画像の特徴に依存するため、安定したスクランブルの効果が得られないという課題があった。
【０００５】
本発明の目的は、前記した従来技術の課題を解消し、画像の動きやシーンの複雑さに依存せずに任意の強度で撹拌することができる画像データの撹拌装置およびその復元装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した目的を達成するために、本発明は、符号化画像データを入力する符号化画像データ入力手段と、該符号化画像データの符号化情報を抽出する符号化情報抽出手段と、攪拌強度を指定する手段と、該抽出された符号化情報を該指定された攪拌強度に従って符号化情報を攪拌する撹拌手段とを具備した画像データの撹拌装置を提供した点に第１の特徴がある。
【０００７】
また、本発明は、画像データを入力する画像データ入力手段と、画像データを周波数空間に変換する変換手段と、前記変換手段により変換された周波数情報を抽出する手段と、攪拌強度を指定する手段と、該指定された攪拌強度に従って該抽出された周波数情報の値を変更し、該周波数情報を攪拌する撹拌手段と、攪拌後の変換係数を逆変換して画像データに復元する手段を具備した画像データの撹拌装置を提供した点に第２の特徴がある。
【０００８】
また、上記の撹拌装置で攪拌された画像データを入力する画像データ入力手段と、画像データを周波数空間に変換する変換手段と、指定された変換係数の値を変更して攪拌を復元する撹拌復元手段と、該復元後の変換係数を逆変換して攪拌前の画像データに復元する手段を具備した画像データの撹拌復元装置を提供した点に第３の特徴がある。
【０００９】
また、画像データを入力する画像データ入力手段と、画像データを周波数空間である変換係数に変換する変換手段と、攪拌強度を指定する手段と、該指定された攪拌強度に従って指定された変換係数の値を変更し、該変換係数を攪拌する撹拌手段と、攪拌後の変換係数と他の符号化情報を用いて画像を符号化する手段を具備した画像データの撹拌装置を提供した点に第４の特徴がある。
【００１０】
さらに、上記撹拌装置で得られた撹拌後の符号化画像データを復元する装置を提供した点に第５の特徴がある。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、指定した撹拌（スクランブル）強度で安定的に画面を攪拌することができるため、画像データの動きや、シーンの複雑さに影響されない撹拌をすることができる。また、画像の内容を予測できないように撹拌処理することができる。
【００１２】
さらに、MPEGなどで圧縮された符号化画像データのみならず、符号化されていない画像データについても攪拌が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１において、符号化画像データaは符号化画像情報抽出部１に入力され、撹拌画像領域に属する符号化データのうちの攪拌に用いる符号化データａ１が抽出される。該撹拌対象符号データａ１はデータ撹拌部２に入力される。一方、撹拌対象とならない符号化データａ３は、符号化データ生成部３に入力される。データ撹拌部２では、撹拌対象符号データａ１に対して指定された攪拌強度により撹拌処理を行う。撹拌方法としては、符号化画像データに含まれるDCT係数や動きベクトル量などを攪拌させることで実現することが可能である。
【００１５】
さらに、撹拌処理後のデータａ２は、符号化データ生成部３に入力される。符号データ生成部３では、撹拌されたデータａ２と、撹拌対象とならなかった符号化データａ３とを合わせて、撹拌後の符号化画像データａ４が生成される。
【００１６】
前記符号化画像情報抽出部１では、入力符号化画像データａの特定画像領域、特定符号化階層、特定の符号化モード等における符号化ブロックの符号化情報を抽出することができる。
【００１７】
次に、本実施形態の構成および機能をより具体例で説明する。図２は、一具体例を示すブロック図である。
【００１８】
図において、符号化画像データａは部分復号部４に入力され、部分的に復号された部分復号画像データｂは符号化データ抽出部５に入力する。画像データ以外の部分復号データｇは部分符号化部８に送られる。符号化データ抽出部５は、撹拌対象データ情報ｑに従って、撹拌処理対象となる符号化データｃを抽出し、データ撹拌部６に送る。一方、撹拌処理対象とならない符号化データｄは、符号化データ生成部７に送られる。前記部分復号部４には、撹拌対象領域情報ｐを与えて撹拌対象領域のみを部分復号しても、あるいは符号化データａの全領域を部分復号してもよい。
【００１９】
データ撹拌部６は、与えられた撹拌強度Sに従って、あるいは予め内部にセットされている撹拌強度に従って、前記符号化データｃを撹拌（スクランブル）する。符号化データ生成部７では、データ撹拌部６で撹拌処理されたデータｅと撹拌処理対象とならなかった符号化データｄとが合成され、合成された符号化データｆは部分符号化部８に送られる。部分符号化部８は、該合成符号化データｆと前記画像データ以外の部分復号データｇとを合成した後部分的に符号化して、撹拌後の符号化画像データｈとして出力する。
【００２０】
前記符号化データ抽出部５では、たとえば、MPEG符号化データの場合には、撹拌処理対象符号化データｃとして、DCT係数などを利用することが可能である。 前記データ撹拌部６では、撹拌処理対象符号化データｃに対して撹拌処理を行う。攪拌方法としては、擬似乱数を発生させる鍵系列などを用いてDCT係数を攪拌強度に応じて攪拌することができる。
【００２１】
前記符号化データ生成部７では、データ撹拌部６で撹拌処理された符号化データｅと撹拌処理対象とならなかった符号化データｄとを合わせて符号化データｆを生成する。例えば、MPEGデータでは各ブロックのDCT係数データは８×８ブロックレイヤーの各々に位置している。このため、DCT係数が撹拌された場合は、GOP（Group of Pictures）やマクロブロック情報は攪拌前のまま利用し、ブロック情報のレイヤーについては撹拌されたDCT係数情報を格納することができる。
【００２２】
前記撹拌対象領域情報ｐとしては、本出願人による特許出願である特願2006-187924号に記載のような特定画像領域や、特定符号化階層や、特定符号化モードに限定することも可能である。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、前記特定画像領域の場合は、特定画像領域に関する符号化データを対象に攪拌する。たとえば、画像９中の特定画像領域１０の８×８ブロック群について、該ブロックに関する符号化情報が得られるブロックレイヤーの情報に対して攪拌を行うことができる。これにより特定の画像領域のみを撹拌することができる。
【００２４】
また、同図（ｂ）に示すように、前記特定符号化階層の場合、例えばGOP層のうち、特定のGOPだけを撹拌対象とすることや、ピクチャー層のうち特定のピクチャー(例えばIピクチャのみなど)を撹拌対象とすることができる。これにより、特定のピクチャーの画像全体を撹拌することができるほか、その画像を参照画像として用いている符号化画像まで自動的に撹拌することができる。
【００２５】
さらに、同図（ｃ）に示すように、前記特定符号化モードの場合は、例えばイントラ符号化モードのブロックのみを撹拌対象とすることができる。この場合も撹拌処理対象となった符号化モードを用いたブロックが撹拌されるほか、このブロックを参照するすべてのブロックも自動的に撹拌される。たとえば、イントラ符号化ブロックのみを攪拌対象とすることにより、その後の前方向予測、双方向予測ブロックすべてに攪拌効果が得られるため、少ない攪拌対象ブロックにより、すべてのブロックを攪拌対象としたときと同等の効果を得ることが可能である。また、前方向予測を用いたインター符号化ブロックも攪拌対象とした場合は、より強固な攪拌効果が得られる。
【００２６】
また、前記撹拌対象領域情報ｐとしては、時間的に特定した画像のみを攪拌処理対象にしたり、前記の特定画像領域、特定符号化階層、特定符号化モードなどを組み合わせることも可能である。
【００２７】
なお、攪拌方式や攪拌領域については、あらかじめ決定しておく方法が利用できるが、それ以外の方法としては、たとえばMPEGデータのユーザデータ領域に暗号化するなどの手法を用いて格納することが可能である。更に複数の撹拌方式や鍵系列を用い、これらの情報を符号化の階層（例えばGOP層、マクロブロック層など）で変更することも可能である。例えば、MPEG符号化において、IピクチャとPピクチャで鍵系列を変更することなどがこれに当たる。これにより、より撹拌の強度を強化させることができる。また、鍵系列は符号化画像領域に応じて変更することも可能である。例えば、鍵系列を、画面の上半分と下半分で変更するなどの手法が利用できる。
【００２８】
さらに、撹拌方式や撹拌領域情報を電子透かしにより秘匿情報として画像データに埋め込むことも可能である。これにより、透かし情報が読み取れない限り、撹拌方式や撹拌領域情報を得ることができないため、非常に強固な撹拌が可能となる。
【００２９】
次に、本実施形態の具体的な実施例を以下に説明する。
（実施例１）DC成分の攪拌
【００３０】
図４は、圧縮画像データに対してDC成分を用いて画像を攪拌する実施例を示す。
【００３１】
符号化動画像データと撹拌対象領域情報ｐとは、VLD（可変長復号）などで構成される部分復号部１１に入力され、部分復号部１１から得られる撹拌対象領域の変換係数ｉがDC成分抽出部１２に入力される。該DC成分抽出部１２には撹拌対象領域情報ｐで指示される撹拌対象領域の中のDC成分ｊのみが抽出され、撹拌対象領域外の情報ｋ、すなわちAC成分は部分符号化部１４に入力される。DC成分抽出部１２で抽出された攪拌対象のDC成分ｊはDC成分攪拌部１３に入力され、撹拌方式ｑに従って攪拌される。部分符号化部１４では攪拌されたDC成分ｊ’と、それ以外の情報ｋ、ｍ（AC成分ｋ、撹拌対象領域外の符号化情報ｍなど）をあわせて部分符号化し、攪拌後の符号化画像データｈとして出力する。
【００３２】
前記DC成分攪拌部１３における撹拌方法ｑとしては、いくつかの手法が考えられる。
DC成分を攪拌強度に応じて攪拌するために、以下の様にDC係数を攪拌強度Sに対して変更する。この場合、DC係数値を攪拌強度の範囲で変更することができる。たとえばDC係数がCd、攪拌強度をSとして、攪拌後のDC係数Cd’をCd±S/2の範囲に変更することができる。
【００３３】
変更の方法としては、以下のような方法が利用できる。この場合、攪拌強度Sを８から１２８までの８の倍数として、
Cd’＝(2*[Cd/S]+1)*S-Cd （１）
として求めることができる。ここで、[X]は整数演算を示す。
【００３４】
たとえば、S＝１６、Cd＝３４の場合、Cd’＝４６になる。これは、攪拌強度S＝16により、DC係数を１−１６、１７−３２、３３−４８、・・・のバンドに分割し、DC係数が対応するバンドにおいて、補数計算により、攪拌後の係数を求めることと等価である。上の例ではCd＝34のため、３３−４８のバンドにおいて補数は４６になる（図５参照）。このように変換することにより、一意に変更することができる。
逆にCd’からCdを復元する場合は、逆に
Cd ＝(2*[Cd’/S]+1)*S-Cd’（２）
として求めることができる。
たとえば、上の例では、S＝１６の場合、Cd’＝４６で、Cd＝３４に戻る。
【００３５】
なお、攪拌については、輝度成分Y、色差成分Cb、Crいずれも適用が可能で、どれか１つあるいは組み合わせて利用することができる。
【００３６】
Sが大きい場合は、変換範囲も大きくなるため、大きく異なった値に変換される。逆にSが小さい場合は、変換範囲が限られるため、変換量は小さい。これにより、攪拌強度Sの大小により、攪拌効果の大小を制御することが可能となる。例えば、図６に示すように、Ｓが大きい３２の場合には、１−３２、３３−６４、６５−９６、・・・のバンドに分割され、例えばCd＝２は、１−３２のバンドにおいて、補数３１に変換される。一方、Ｓが小さい４の場合には、１−４、４−８、９−１２、・・・のバンドに分割され、例えばCd＝２は、１−４のバンドにおいて、補数３に変換される。
【００３７】
次に、この技術をMPEG符号化データにて適用した場合について述べる。たとえばMPEG-1で符号化した場合、符号化データのDC成分はDCT係数上のDC成分が該当する。また、MPEG-1のマクロブロック層で撹拌した場合、マクロブロック単位で撹拌することができるため、特定の小領域で撹拌することが可能である。また、スライス層で撹拌した場合はスライス単位で撹拌することが可能なため、ブロック単位よりもまとまった単位で撹拌できる。
【００３８】
また、上記の方法では、攪拌したDC成分も攪拌前と同じ符号化仕様内に収まるため、MPEG-1などの国際標準規格に準拠した符号化データが入力された場合でも攪拌後についてもMPEG-1規格に準拠することが可能であり、攪拌後の符号化データをMPEG-1規格に準拠した再生手段で再生することが可能である。
【００３９】
本実施例の方法により、DC成分のみを攪拌することにより、動きやシーンの複雑さに依存せずに、攪拌することが可能である。また、人間の視覚でもっとも重要なDC成分を攪拌することにより、AC成分をそのまま攪拌しない場合でも、攪拌領域については、内容を予測できない程度に攪拌することが可能である。
（実施例２）AC成分の攪拌
【００４０】
図７は圧縮画像データに対してAC成分を用いて画像を攪拌する実施例を示す。
【００４１】
符号化画像データは部分復号部２１に入力され、部分復号部２１から得られる量子化変換係数がAC成分抽出部２２に入力される。それ以外の情報は部分符号化部２５に入力される。AC成分抽出部２２では、量子化変換係数のうちAC成分のみが抽出され、攪拌対象のAC成分は逆量子化されてAC成分攪拌部２３に入力され、AC成分が攪拌される。それ以外の情報は部分符号化部２５に入力される。AC成分攪拌部２３で攪拌されたAC成分は攪拌対象外情報とともにAC成分符号化データ生成部２４で符号化される。部分符号化部２５では符号化されたAC成分とそれ以外の情報をあわせて攪拌後の符号化データとして出力する。
【００４２】
AC成分の攪拌方法としては、（実施例１）で述べたDC成分の攪拌と同様な手法を用いることが可能である。
【００４３】
すなわち、特定のAC係数Caに対して、（１）式のような方式により、AC係数を攪拌強度Sに応じてCaが属するバンドにおいて補数となる値を変換後の係数Ca’として用いる。
Ca’＝(2*[Ca/S]+1)*S-Ca （３）
なお、AC係数は負数になることがあるので、この場合は、絶対値については同様に計算して、その後負数におきかえればよい。また、復元する際は（２）式のような方式によりAC係数を復元することができる。
Ca ＝(2*[Ca’/S]+1)*S-Ca’（４）
【００４４】
なお、AC係数については、どのAC係数を対象とするかはさまざまな手法で決定することができる。第１の方法としては、非零AC係数のうち最も低い周波数のAC係数を用いる方法がある。これは低周波成分は視覚的に影響力が大きいためである。第２の方法としては、非零AC係数のうち、最も絶対値が大きい係数を用いる方法がある。この場合も、視覚的に影響力が大きい係数を利用することで第１の方法と同様な効果が得られる。第３の方法としては、疑似乱数発生が可能な鍵系列を用いて決定される非零AC係数を用いることができる。この場合は、AC係数がランダムに選ばれる。類似した画像が連続するような場合には第１、第２の方法では、特定の係数が選ばれるため、攪拌効果が低下する可能性があるが、第３の手法の場合は、ランダム性が確保できるため、攪拌効果を向上させることが可能である。図８に第３の方法により攪拌する例を示す。この場合、攪拌強度S＝32で、鍵系列により非零AC係数のうち（x,y）＝(3,1)の位置に存在する係数Ca＝-2が選ばれている。そこで（３）式を用いて変換すると絶対値は３０になるため、負数として−３０になる。
【００４５】
なお、AC係数については、上記の手法を組み合わせて、複数のAC係数を攪拌することも可能である。たとえば、第１と第２の手法を組み合わせて２つの係数を対象にすることや、第１の手法において、低い周波数から順次２つの係数を対象とすることも可能である。
【００４６】
また、変形例として、AC係数とDC係数両方を攪拌対象にすることも可能である。この場合、単独の場合にくらべて効果を高めることが可能である。
【００４７】
さらに、本攪拌手法は別の攪拌手法と組み合わせることも可能である。たとえば、特願2006-187924号に記載したようにブロック間で変換係数を鍵系列を用いて攪拌することや、ブロック内の変換係数を鍵系列を用いて攪拌する手法と組み合わせることが可能である。たとえば、ブロック間で変換係数を攪拌する場合、まず、実施例１や実施例２で述べたDC成分やAC成分を攪拌強度に従って別の値に変更し、さらにそのブロックすべての変換係数を鍵系列で指定される別のブロックと交換することが可能である。また、ブロック内の攪拌については、まず、実施例１や実施例２で述べたDC成分やAC成分を攪拌強度に従って別の値に変更し、さらにそのブロック内のAC成分を鍵系列に従って攪拌することができる。このような攪拌手法の組み合わせによって、より解読が困難な攪拌が可能となる。
【００４８】
また、攪拌したAC成分も攪拌前と同じ符号化仕様内に収まるため、MPEG-1などの国際標準規格に準拠した符号化データが入力された場合でも攪拌後についてもMPEG-1規格に準拠することが可能であり、攪拌後の符号化データをMPEG-1規格に準拠した再生手段で再生することが可能である。
【００４９】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。この実施形態は、符号化時に撹拌処理をするようにした点に特徴がある。
【００５０】
図９に、入力された画像データを符号化する時に、撹拌処理も合わせて行う方式を示す。画像データはDCTや量子化器やVLCなどで代表される第１の符号化部１２１に入力される。符号化出力のうち撹拌対象データおよび攪拌強度がデータ撹拌部１２２に入力される。また撹拌対象外データについては第２の符号化部１２３に入力される。データ撹拌部１２２では符号化データが撹拌され、第２の符号化部１２３に入力される。第２の符号化部１２３では撹拌された符号化データと撹拌されていない符号化データを合わせて再符号化し、符号化データとして出力する。例えば、Iピクチャが撹拌対象で、時間的に後に位置するPピクチャが撹拌対象外の場合、撹拌されたIピクチャデータの後に撹拌されていないPピクチャデータが後に続くように符号化出力を行う。
【００５１】
この場合も第１実施形態の図４、図８で説明したのと同様に、適切な撹拌方法を利用することで、撹拌しない場合と撹拌した場合でMPEGやJPEGなどの規格を撹拌後も遵守することが可能である。
【００５２】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。この実施形態は、撹拌された符号化データを撹拌時の逆の方法を用いて撹拌前の符号化データに復元するようにしたものである。
【００５３】
図１０を用いて説明する。撹拌された符号化データはVLDなどで構成される部分復号部１３１に入力される。部分復号後のデータは、撹拌対象領域に属する符号化情報については撹拌復元部１３２に入力させる。また、攪拌対象外の符号化情報はそのまま部分符号化部１３３に入力させる。攪拌復元部１３２では、（２）式などを用いて、撹拌された符号化情報を元の符号化情報に復元する。戻された符号化情報は撹拌対象外の符号化情報と共に部分符号化部１３３により撹拌前の符号化データとして出力される。
【００５４】
例えば、Iピクチャが撹拌されており、その後に続くPピクチャが撹拌対象外であった場合、撹拌復元部１３２には撹拌されたIピクチャが入力されて復元され、撹拌前のIピクチャ情報が出力される。部分符号化部１３３は、撹拌前のIピクチャの後に撹拌されていないPピクチャ情報を合わせて符号化して出力する。
【００５５】
なお、適切な撹拌方法を選択した場合、上記の方法で撹拌復元された符号化データは撹拌される前の符号化データと同一の符号化データに復元することが可能である。例えば、上の例で述べたIピクチャの場合、撹拌前のIピクチャ符号化データに完全に復元することにより、撹拌前の符号化データに戻すことが可能になる。
【００５６】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。この実施形態は、撹拌された符号化データを撹拌時の逆の方法を用いて撹拌される前の画像データに復元するようにしたものである。
【００５７】
図１１を用いて説明する。撹拌された符号化データは第１の復号部１４１に入力される。第１の復号部１４１で復号された符号化データは、撹拌対象領域に属する符号化情報については撹拌復元部１４２に入力される。また、攪拌対象外の符号化情報はそのまま第２の復号部１４３に入力される。攪拌復元部１４２では、例えば、（２）式のような方式により撹拌された符号化情報を元の符号化情報に復元する。戻された符号化情報は撹拌対象外の符号化情報と共に、逆量子化や逆DCTで構成される第２の復号部１４３により撹拌前の画像データとして出力される。
【００５８】
例えば、Iピクチャが撹拌されており、その後に続くPピクチャが撹拌対象外であった場合、撹拌復元部１４２には撹拌されたIピクチャが入力されて、撹拌前のIピクチャ符号化データが出力される。第２の復号部１４３には撹拌前のIピクチャの後に撹拌されていないPピクチャ情報が順に復号されて復元された画像が出力される。
【００５９】
次に、本発明の第５実施形態を説明する。この実施形態は、画像データを攪拌して、攪拌された画像データを得るものである。
【００６０】
図１２を用いて説明する。画像データは画像データ抽出部１５１に入力され、攪拌対象領域の画像データが抽出される。もし対象が画面全体の場合はすべての画像データが対象になる。また、対象外の画像データについては、変換係数逆変換部１５４に入力される。攪拌対象画像データは画像データ変換部１５２に入力される。画像データ変換部では、対象画像データが周波数変換される。たとえば、ブロック単位で変換が可能なDCTやWavelet変換などを用いることができる。周波数変換された変換係数は、データ攪拌部１５３で攪拌される。データ攪拌部１５３では、各ブロックの変換係数を攪拌強度に応じて攪拌する。攪拌方法としては、実施例１や実施例２で述べたように、変換係数のDC成分やAC成分をそれぞれ（１）式や（３）式を用いて攪拌することが可能である。AC係数の指定方法については、実施例２で述べたような手法（最低周波数の非零AC係数、絶対値が最大の非零AC係数、鍵系列で指定された非零AC係数）などを用いて指定することができる。また、DC成分とAC成分を組み合わせて複数の係数を攪拌することも可能である。さらに、最低周波数から高い周波数に向けて２個の非零AC係数を用いるなど複数のAC係数を対象とすることも可能である。データ攪拌された変換係数は変換係数逆変換部１５４に入力される。ここでは、データ攪拌された変換係数を逆変換して画像データに戻すとともに、画像データ抽出部１５１で対象外となった画像データと合わせて、攪拌後の画像データとして出力する。
【００６１】
この出力された画像データを例えば記憶装置に記憶して保存する場合、他者が該記憶装置から該画像データを読み出しても内容のわかるまたは予測できる画像を得ることができず、画像データを守秘することができる。
【００６２】
上記のようにして撹拌された画像データから攪拌前の画像データへ復元する方法を図１３を用いて説明する。攪拌された画像データは画像データ抽出部１６１に入力され、攪拌された領域の画像データが抽出される。もし対象が画面全体の場合はすべての画像データが対象になる。また、対象外の画像データについては、変換係数逆変換部１６４に入力される。攪拌対象画像データは画像データ変換部１６２に入力される。画像データ変換部では、対象画像データが周波数変換される。たとえば、ブロック単位で変換が可能なDCTやWavelet変換などを用いることができる。周波数変換された変換係数は、攪拌復元部１６３で攪拌される。攪拌復元部１６３では、各ブロックにおいて指定された変換係数を攪拌前に戻す。攪拌復元方法としては、実施例１や実施例２で述べたように、変換係数のDC成分やAC成分をそれぞれ（２）式や（４）式を用いて復元することが可能である。攪拌が復元された変換係数は変換係数逆変換部１６４に入力される。ここでは、変換係数を逆変換して画像データに戻すとともに、画像データ抽出部１６１で対象外となった画像データと合わせて、攪拌後の画像データとして出力する。
【００６３】
次に、本発明の第６実施形態を説明する。この実施形態は、符号化画像データの動きベクトル量を攪拌して、攪拌された符号化画像データを得るものである。
【００６４】
図１４は圧縮画像データに対して動きベクトルを用いて画像を攪拌する実施例を示す。
【００６５】
符号化画像データは部分復号部１７１に入力され、部分復号部１７１から得られる動きベクトル情報が動きベクトル抽出１７２に入力される。それ以外の情報は部分符号化部１７４に入力される。動きベクトル抽出部１１２では、攪拌対象の動きベクトルが動きベクトル攪拌部１７３に入力され、動きベクトルが攪拌される。それ以外の情報は部分符号化部１７４に入力される。部分符号化部１７４では攪拌された動きベクトル成分とそれ以外の情報をあわせて攪拌後の符号化データとして出力する。
【００６６】
動きベクトルの攪拌方法としては、（実施例１）で述べたDC成分の攪拌と類似した手法を用いることが可能である。
【００６７】
すなわち、動きベクトルMVに対して、（１）式のような方式により、動きベクトルMVを攪拌強度S‘に応じてMVが属するバンドにおいて補数となる値を変換後の係数MV’として用いる。
MV’＝(2*[MV/S’]+1)*S’-MV （５）
たとえば、動きベクトル範囲が±３２の場合、攪拌強度S’＝８とすると、MV＝(１５, -25)の場合、MV’＝(9, -31s)となる。なお、動きベクトルは負数になることがあるので、この場合は、絶対値については同様に計算して、その後負数に置き換えている。また、復元する際は（６）式のような方式により攪拌前の動きベクトルMVを復元することができる。
MV ＝(2*[MV’/S’]+1)*S’-MV’（６）
【００６８】
また、変形例として、動きベクトルのほかに実施例１や実施例２で述べたAC係数とDC係数などと組み合わせて攪拌することも可能である。この場合、単独の場合にくらべて効果を高めることが可能である。
【００６９】
また、攪拌した動きベクトルも攪拌前と同じ符号化仕様内に収まるため、MPEG-1などの国際標準規格に準拠した符号化データが入力された場合でも攪拌後についてもMPEG-1規格に準拠することが可能であり、攪拌後の符号化データをMPEG-1規格に準拠した再生手段で再生することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一具体例の構成を示すブロック図である。
【図３】撹拌対象領域情報の具体例の説明図である。
【図４】第１実施例の概略の構成を示すブロック図である。
【図５】撹拌強度Ｓ＝１６の場合のバンドと補数の関係を説明する図である。
【図６】撹拌強度Ｓ＝３２、Ｓ＝４の場合のバンドと補数の関係を説明する図である。
【図７】第２実施例の概略の構成を示すブロック図である。
【図８】撹拌強度に応じたＡＣ成分の撹拌の一例の説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第５実施形態の概略の構成（撹拌装置）を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第５実施形態の概略の構成（復元装置）を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第６実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・符号化画像情報抽出部、２・・・データ撹拌部、３・・・符号データ生成部、１１，２１・・・ＶＬＤ、１２・・・ＤＣ成分抽出部、１３・・・ＤＣ成分撹拌部、１４，２５・・・ＶＬＣ、２２・・・ＡＣ成分抽出部、２３・・・ＡＣ成分撹拌部、２４・・・ＡＣ成分符号化データ生成部、１２１・・・第１の符号化部、１２２・・・データ撹拌部、１２３・・・第２の符号化部、１３１・・・部分復号部、１３２・・・撹拌復元部、１３３・・・部分符号化部、１４１・・・第１の復号部、１４２・・・撹拌復元部、１４３・・・第２の復号部、１５１・・・画像データ抽出部、１５２・・・画像データ変換部、１５３・・・データ撹拌部、１５４・・・変換係数逆変換部、１６１・・・画像データ抽出部、１６２・・・画像データ変換部、１６３・・・撹拌復元部、１６４・・・変換係数逆変換部、１７１・・・部分復号部、１７２・・・動きベクトル抽出部、１７３・・・動きベクトル撹拌部、１７４・・・部分符号化部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化画像データを入力する符号化画像データ入力手段と、
該符号化画像データの符号化情報を抽出する符号化情報抽出手段と、
攪拌強度を指定する手段と、
該抽出された符号化情報を該指定された攪拌強度に従って符号化情報を攪拌する撹拌手段とを具備したことを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項２】
請求項１に記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記撹拌手段は、前記撹拌強度に応じて符号化情報中の指定された符号化パラメータの値を変更することを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項３】
請求項２に記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記符号化パラメータは、符号化ブロックの変換係数値または動きベクトル量であることを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項４】
画像データを入力する画像データ入力手段と、
画像データを周波数空間に変換する変換手段と、
前記変換手段により変換された周波数情報を抽出する手段と、
攪拌強度を指定する手段と、
該指定された攪拌強度に従って該抽出された周波数情報の値を変更し、該周波数情報を攪拌する撹拌手段と、
攪拌後の変換係数を逆変換して画像データに復元する手段を具備したことを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項５】
請求項４に記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記周波数情報はブロックの変換係数値であり、前記撹拌手段は、該変換係数の一部を別の値に変更することを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項６】
請求項５に記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記撹拌手段は、前記変換係数値を変更すると共に、鍵系列を用いて、ブロック間ですべての変換係数を攪拌することを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項７】
請求項５に記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記撹拌手段は、前記変換係数値を変更すると共に、鍵系列を用いて、ブロック内で変換係数の位置を攪拌することを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項８】
請求項５に記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記撹拌手段は、前記変換係数値を変更し、鍵系列を用いて、ブロック間ですべての変換係数を攪拌すると共に、ブロック内で変換係数の位置を攪拌することを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項９】
請求項５ないし８のいずれかに記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記変換係数として、非零DC係数を用いることを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項１０】
請求項５ないし８のいずれかに記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記変換係数として、非零AC係数のうち、絶対値が最大のもの、最も周波数が低いもの、および鍵系列を用いて決定されるものうちの少なくとも一つを用いることを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項１１】
請求項５ないし８のいずれかに記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記変換係数として、非零AC係数およびDC係数を用いることを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項１２】
請求項５ないし１２のいずれかに記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記変換係数は、前記攪拌強度に応じて決定される変更幅の中で変換係数値に対して補数となる値に変更することを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項１３】
請求項４の撹拌装置で攪拌された画像データを入力する画像データ入力手段と、
画像データを周波数空間に変換する変換手段と、
指定された変換係数の値を変更して攪拌を復元する撹拌復元手段と、
該復元後の変換係数を逆変換して攪拌前の画像データに復元する手段を具備したことを特徴とする画像データの撹拌復元装置。
【請求項１４】
画像データを入力する画像データ入力手段と、
画像データを周波数空間である変換係数に変換する変換手段と、
攪拌強度を指定する手段と
該指定された攪拌強度に従って指定された変換係数の値を変更し、該変換係数を攪拌する撹拌手段と、
攪拌後の変換係数と他の符号化情報を用いて画像を符号化する手段を具備したことを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項１５】
請求項１４の撹拌装置で攪拌された符号化画像データを入力する符号化画像データ入力手段と、
該符号化画像データを部分復号して符号化情報を抽出する符号化情報抽出手段と、
該抽出された符号化情報を該指定された復元方式に従って攪拌前の符号化情報に復元する手段とを具備したことを特徴とする画像データの撹拌復元装置。
【請求項１６】
請求項１４の撹拌装置で攪拌された符号化画像データを入力する符号化画像データ入力手段と、
該符号化画像データを部分復号して符号化情報を抽出する符号化情報抽出手段と、
該抽出された符号化情報を該指定された復元方式に従って攪拌前の符号化情報に復元する手段と、
該復元された符号化情報を攪拌前の画像データに復号する手段とを具備したことを特徴とする画像データの撹拌復元装置。
【請求項１】
符号化画像データを入力する符号化画像データ入力手段と、
該符号化画像データの符号化情報を抽出する符号化情報抽出手段と、
攪拌強度を指定する手段と、
該抽出された符号化情報を該指定された攪拌強度に従って符号化情報を攪拌する撹拌手段とを具備したことを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項２】
請求項１に記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記撹拌手段は、前記撹拌強度に応じて符号化情報中の指定された符号化パラメータの値を変更することを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項３】
請求項２に記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記符号化パラメータは、符号化ブロックの変換係数値または動きベクトル量であることを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項４】
画像データを入力する画像データ入力手段と、
画像データを周波数空間に変換する変換手段と、
前記変換手段により変換された周波数情報を抽出する手段と、
攪拌強度を指定する手段と、
該指定された攪拌強度に従って該抽出された周波数情報の値を変更し、該周波数情報を攪拌する撹拌手段と、
攪拌後の変換係数を逆変換して画像データに復元する手段を具備したことを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項５】
請求項４に記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記周波数情報はブロックの変換係数値であり、前記撹拌手段は、該変換係数の一部を別の値に変更することを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項６】
請求項５に記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記撹拌手段は、前記変換係数値を変更すると共に、鍵系列を用いて、ブロック間ですべての変換係数を攪拌することを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項７】
請求項５に記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記撹拌手段は、前記変換係数値を変更すると共に、鍵系列を用いて、ブロック内で変換係数の位置を攪拌することを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項８】
請求項５に記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記撹拌手段は、前記変換係数値を変更し、鍵系列を用いて、ブロック間ですべての変換係数を攪拌すると共に、ブロック内で変換係数の位置を攪拌することを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項９】
請求項５ないし８のいずれかに記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記変換係数として、非零DC係数を用いることを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項１０】
請求項５ないし８のいずれかに記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記変換係数として、非零AC係数のうち、絶対値が最大のもの、最も周波数が低いもの、および鍵系列を用いて決定されるものうちの少なくとも一つを用いることを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項１１】
請求項５ないし８のいずれかに記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記変換係数として、非零AC係数およびDC係数を用いることを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項１２】
請求項５ないし１２のいずれかに記載の符号化画像データの撹拌装置において、
前記変換係数は、前記攪拌強度に応じて決定される変更幅の中で変換係数値に対して補数となる値に変更することを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項１３】
請求項４の撹拌装置で攪拌された画像データを入力する画像データ入力手段と、
画像データを周波数空間に変換する変換手段と、
指定された変換係数の値を変更して攪拌を復元する撹拌復元手段と、
該復元後の変換係数を逆変換して攪拌前の画像データに復元する手段を具備したことを特徴とする画像データの撹拌復元装置。
【請求項１４】
画像データを入力する画像データ入力手段と、
画像データを周波数空間である変換係数に変換する変換手段と、
攪拌強度を指定する手段と
該指定された攪拌強度に従って指定された変換係数の値を変更し、該変換係数を攪拌する撹拌手段と、
攪拌後の変換係数と他の符号化情報を用いて画像を符号化する手段を具備したことを特徴とする画像データの撹拌装置。
【請求項１５】
請求項１４の撹拌装置で攪拌された符号化画像データを入力する符号化画像データ入力手段と、
該符号化画像データを部分復号して符号化情報を抽出する符号化情報抽出手段と、
該抽出された符号化情報を該指定された復元方式に従って攪拌前の符号化情報に復元する手段とを具備したことを特徴とする画像データの撹拌復元装置。
【請求項１６】
請求項１４の撹拌装置で攪拌された符号化画像データを入力する符号化画像データ入力手段と、
該符号化画像データを部分復号して符号化情報を抽出する符号化情報抽出手段と、
該抽出された符号化情報を該指定された復元方式に従って攪拌前の符号化情報に復元する手段と、
該復元された符号化情報を攪拌前の画像データに復号する手段とを具備したことを特徴とする画像データの撹拌復元装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−１１８５６０（Ｐ２００８−１１８５６０Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０１９４４（Ｐ２００６−３０１９４４）
【出願日】平成１８年１１月７日（２００６．１１．７）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月７日（２００６．１１．７）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
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