[發明專利]圖像解密方法、圖像加密方法、圖像解密裝置、圖像加密裝置、圖像解密程序以及圖像加密程序

有效

• 申請號: 201080069322.1
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN103155562A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 三好秀誠;小山純平;數井君彥;島田智史;中川章
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H04N7/32
• 分類號: H04N7/32
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 舒艷君;李洋

技術領域

本發明涉及與參照模式的預測相關的圖像解密方法、圖像加密方法、圖像解密裝置、圖像加密裝置、圖像解密程序以及圖像加密程序。

背景技術

由于圖像數據、尤其是動態圖像數據一般數據量較大，所以在從發送裝置向接收裝置傳送時，或者保存到存儲裝置時等，被進行高效率加密。這里，“高效率加密”是將某個數據列變換成其他數據列的加密處理，是指對其數據量進行壓縮的處理。

動態圖像數據主要有僅由幀構成的動態圖像數據、和由域構成的動態圖像數據。

作為動態圖像數據的高效率加密方法，公知有圖片內預測（內部預測）加密方法。在該加密方法中，利用動態圖像數據在空間方向相關性高的屬性，不使用其他圖片的加密圖像。圖片內預測加密方法是能夠僅根據圖片內的信息來復原圖像的方法。

另外，還公知有圖片間預測（幀間預測）加密方法。在該加密方法中，利用動態圖像數據在時間方向相關性高的屬性。對動態圖像數據而言，一般由于某個定時的圖片數據與下一個定時的圖片數據的類似度高的情況較多，所以在幀間預測加密方法中使用該性質。

在圖片間預測加密方法中，將原圖像分割成塊，以該塊為單位，從加密完畢幀的解密圖像中選擇與該原圖像塊類似的區域。接下來，求出該類似區域與原圖像塊的差值，除去冗長性。然后，通過對指示類似區域的活動向量信息、和被除去冗長性后的差值信息進行加密，可實現高壓縮率。

例如，在采用了幀間預測加密的數據傳送系統中，在發送裝置中生成表示從前圖片向對象圖片的“活動”的活動向量數據、以及生成根據該前圖片使用其活動向量數據而創建的對象圖片的預測圖像與對象圖片的差值數據。接下來，數據傳送系統將這些活動向量數據以及差值數據發送給接收裝置。另一方面，接收裝置根據接收到的活動向量數據以及差值數據來重建對象圖片。

作為代表性的動態圖像加密方式，可舉出ISO/IEC（ISO/IEC:International?Organization?for?Standardization/International?Electrotechnical?Commission）MPEG（Moving?Picture?Experts?Group）-2/MPEG-4（以下記作MPEG-2、MPEG-4）。

在動態圖像加密方式中，采用了以一定周期發送被內部預測加密了的畫面，剩余的畫面通過幀間預測加密來傳輸的GOP（group?of?pictures）構造。并且，規定了與這些預測對應的I、P、B這3種圖片。I圖片不使用其他圖片的加密圖像。是能夠僅利用圖片內的信息來復原圖像的圖片。P圖片是根據過去的圖片進行正方向的圖片間預測，對預測誤差進行了加密的圖片。B圖片是根據過去與未來的圖片進行雙方向的圖片間預測，對預測誤差進行了加密的圖片。為了在預測中使用未來的圖片，B圖片需要在其加密之前，預先對預測所使用的未來的圖片進行加密、解密。

圖1是對參照雙方向的解密圖像的B圖片進行說明的圖。如圖1所示，在對加密對象B圖片Pic2進行加密的時刻，至少前后2張圖片Pic1、Pic3被先行加密。加密對象B圖片Pic2能夠選擇前方向參照圖片Pic1與后方向參照圖片Pic3中的任意一方或者雙方。例如，使用塊匹配技術，計算出在前方向參照圖片Pic1內與加密對象塊CB1最類似的區域作為前方向預測塊FB1，并計算出在后方向參照圖片Pic3內與加密對象塊CB1最類似的區域作為后方向預測塊BB1。在選擇了雙方向的情況下，作為預測方向的雙方向信息和從兩個參照圖像內與加密對象塊CB1相同的位置（配置塊ColB1、2）向預測塊的活動向量MV1、2、以及加密對象塊CB1與預測塊的像素差值被加密。

圖2是表示GOP構成（其1）的一個例子的圖。圖2所示的GOP構成表示一般的GOP構成的IBBP構造。在MPEG-2中，對于能夠作為B圖片的參照圖像而使用的加密完畢圖像而言，需要被加密為P圖片或者I圖片。但是，在最新的加密方式即國際標準ITU-T?H.264（ITU-T：International?Telecommunication?Union?Telecommunication?Standardization?Sector）/ISO/IEC?MPEG-4AVC（以下稱為H.264）中，在B圖片中被加密后的加密完畢圖像的解密圖像也能夠作為參照圖像而使用。