DE3731532A1

DE3731532A1 - Process for transmitting encoded picture signals

Info

Publication number: DE3731532A1
Application number: DE19873731532
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Strehl
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1987-09-18
Filing date: 1987-09-18
Publication date: 1989-03-30
Also published as: DE3731532C2

Abstract

In the transmission of picture signals between picture terminals BE1, BE2, only the synchronisation signals SY are encoded and, if appropriate, the picture signal values P1, P2, ... are interleaved. The transmission takes place via switching devices VE1, VE2, which contain code devices SE and can also be synchronised to the encoded picture signal BS1, BS2. Subsequently, a data reduction takes place in a coder/decoder before the transmission over long-distance lines. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von ver schlüsselten Bildsignalen zwischen Bildendgeräten über ein Ver mittlungseinrichtungen enthaltendes Bildtelefonnetz.The invention relates to a method for the transmission of ver encrypted image signals between image terminals via a ver picture telephone network containing communication devices.

Bei einem Bildtelefonnetz ist es oftmals wünschenswert, ver trauliche Bildinformation - und natürlich auch die Toninforma tion - zu verschlüsseln. Bei der Bildverschlüsselung wird man sich im allgemeinen aus technologischen Gründen mit der Ver schlüsselung der Zeilen- und Bildsynchronsignale begnügen. Durch weitere Maßnahmen, beispielsweise durch spezielles Multiplexen von Bildsignalwerten, kann die Schlüsseltiefe noch erhöht wer den, wie in einer älteren Patentanmeldung, amtliches Aktenzei chen: 36 38 554.9, beschrieben ist. Die bei der Übertragung von Daten und Audiosignalen bekannten Schlüsselverfahren würden bei der Übertragung von Bildsignalen noch nicht realisierbare Bau steine mit extrem kurzen Schaltzeiten erfordern. Bei dem in der älteren Anmeldung beschriebenen Verfahren ist dagegen ein Ent schlüsseln der Synchronsignale nicht erforderlich.With an videophone network, it is often desirable to ver confidential picture information - and of course also the sound information tion - to encrypt. When encrypting images you will generally for technological reasons with the Ver suffice for coding the line and picture synchronizing signals. By further measures, for example by special multiplexing of image signal values, the key depth can still be increased the official file, as in an earlier patent application Chen: 36 38 554.9. The in the transfer of Key methods known to data and audio signals would the transmission of image signals not yet realizable construction stones with extremely short switching times. The one in the In contrast, the method described in the earlier application is an Ent encryption of the synchronizing signals is not required.

Bei einem Bildtelefonnetz wird - wie beim heutigen Telefonnetz üblich - die überwiegende Anzahl von Verbindungen im Ortsbereich hergestellt werden. Engpässe bei der Übertragungskapazität wer den jedoch auf den Fernleitungen auftreten. Hierbei ist stets zu berücksichtigen, daß über die Fernleitungen sowohl eine Viel zahl von unverschlüsselten Bildsignalen als auch eine geringe Anzahl von verschlüsselten Bildsignalen übertragen werden muß.With a video telephone network - like with today's telephone network usual - the vast number of connections in the local area getting produced. Bottlenecks in transmission capacity which however occur on the long-distance lines. Here is always to take into account that over the long-distance lines both a lot number of unencrypted image signals as well as a small one Number of encrypted image signals must be transmitted.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstig zu realisieren des Verfahren zur Übertragung von verschlüsselten Bildsignalen anzugeben. The object of the invention is to implement an inexpensive of the method for the transmission of encrypted image signals specify.

Diese Aufgabe wird durch im Patentanspruch 1 angegebenen Merk male gelöst.This object is by Merk specified in claim 1 times solved.

Das Verfahren hat den Vorteil, daß ein Bildtelefonnetz besonders kostengünstig realisiert werden kann, da die Datenreduktionsein richtungen hierbei nur für die Übertragungen über Fernverbin dungen eingesetzt werden. Für die Datenreduktion bei verschlüs selten Bildsignalen werden in den Vermittlungseinrichtungen nur wenige Schlüsseleinrichtungen benötigt, die den wenigen Bild endteilnehmern zugeordnet werden, zwischen denen verschlüsselte Bildsignale übertragen werden.The method has the advantage that a video telephone network is special can be realized inexpensively, since the data reduction directions only for long-distance transmissions applications are used. For data reduction with encrypted image signals are only rarely used in the switching equipment few key facilities needed that the few picture end participants are assigned, between which encrypted Image signals are transmitted.

Im allgemeinen wird durch die Verschlüsselung von Bild- und Zei lensynchronsignalen sowie der Bildung eines speziellen Multi plexsignals aus den Bildsignalwerten einer ausreichende Schlüs seltiefe erreicht.In general, the encryption of image and time lens synchronous signals and the formation of a special multi plexsignals from the image signal values of a sufficient key depth reached.

Zur Datenreduktion werden die üblichen Verfahren wie DPCM und/ oder Transformationsverfahren eingesetzt.The usual methods such as DPCM and / or transformation processes used.

Der Schlüsselalgorithmus oder Schlüssel kann von einem Bildend gerät aus zu den Vermittlungseinrichtungen und dem Bildfern sprechteilnehmer übertragen werden. Der Schlüssel ist hierbei auf einer Magnet- oder Chipkarte gespeichert. Er kann jedoch aufgrund einer Anforderung auch über eine Vermittlungseinrich tung an alle Beteiligten Einrichtungen und Endgeräte zentral vergeben werden. Darüber hinaus sind auch hybride Verfahren denkbar, wobei Teilschlüssel auf den Magnet- oder Chipkarten gespeichert sind.The key algorithm or key can be from an educator gets off to the switching facilities and the distant image speakers are transmitted. The key is here stored on a magnetic or chip card. However, he can due to a request also through an intermediary central to all parties involved be awarded. In addition, there are also hybrid processes conceivable, partial keys on the magnetic or chip cards are saved.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is based on figures explained in more detail. It shows

Fig. 1 ein Bildtelefonnetz und Fig. 1 is a videophone network and

Fig. 2 eine Bildzeile vor und nach der Datenreduktion. Fig. 2 is an image line before and after the data reduction.

Das in Fig. 1 dargestellte Prinzip eines Bildtelefonnetzes enthält eine erste Vermittlungseinrichtung VE 1, an die Bildend geräte BE 1 und BE 3, in der Regel Bildfernsprecher, angeschlos sen sind. Über Fernleitungen FL ist die erste Vermittlungsein richtung mit einer zweiten Vermittlungseinrichtung VE 2 verbun den, an die weitere Bildendgeräte angeschlossen sind, von de ren nur die Bildendgeräte BE 2 und BE 4 dargestellt sind. Zwi schen der ersten Vermittlungseinrichtung VE 1 und der zweiten Vermittlungseinrichtung VE 2 können natürlich weitere Vermitt lungseinrichtungen, hier eine weitere Vermittlungseinrichtung VE 3, zwischengeschaltet sein.The principle of a video telephone network shown in Fig. 1 contains a first switching device VE 1 , to the devices BE 1 and BE 3 , usually video telephones, are ruled out. Via long-distance lines FL , the first switching device is connected to a second switching device VE 2 , to which further image terminals are connected, of which only the image terminals BE 2 and BE 4 are shown. Between the first switching device VE 1 and the second switching device VE 2 , further switching devices, here a further switching device VE 3 , can of course be interposed.

Die erste Vermittlungseinrichtung VE 1 und die zweite Vermitt lungseinrichtung VE 2 enthalten jeweils Coder/Decoder CD zur Datenreduktion und mehrere Schlüsseleinrichtungen SE.The first switching device VE 1 and the second switching device VE 2 each contain encoder / decoder CD for data reduction and several key devices SE .

Sollen beispielsweise zwischen dem ersten Bildendgerät BE 1 und dem zweiten Bildendgerät BE 2 verschlüsselte Bildsignale BS 1 und BS 2 übertragen werden, so wird zunächst den Beteiligten Bildend geräten und den Vermittlungseinrichtungen VE 1 und VE 2 der Schlüs sel mitgeteilt, nachdem die Berechtigung der Teilnehmer anhand von Chip-, Magnetkarten, Codewörtern usw. überprüft wurde. Hier bei sind zwei Verfahren möglich. Es wird entweder der Schlüssel algorithmus übertragen und die Schlüsseleinrichtungen entschlüs seln in bekannter Weise die Synchronsignale oder aber die ver schlüsselten Synchronsignale werden direkt als Schlüssel über tragen und mit den empfangenen Synchronsignalen verglichen. Mischformen sind ebenfalls anwendbar. Das verschlüsselte Bild signal BS 1 wird in der ersten Vermittlungseinrichtung VE 1 einer Schlüsseleinrichtung SE zugeführt, der die verschlüsselten Syn chronsignale und gegebenenfalls die Regeln für die Multiplex bildung bekannt sind. Es sind hier nur wenige Schlüsseleinrich tungen erforderlich, da für die überwiegende Mehrheit der Bild fernsprechverbindungen keine Verschlüsselung erforderlich ist. Da die eigentliche Bildinformation streng genommen nicht ver schlüsselt sondern nur verschachtelt ist, ist es einfach, diese zu ordnen und anschließend eine Datenreduktion in einem Coder/ Decoder durchzuführen. Die verschlüsselten Synchronsignale wer den vor der Synchronisierung nicht entschlüsselt, sondern durch Vergleich mit einem entsprechenden ebenfalls verschlüsselten "internen" Synchronsignal ermittelt. Ebenso bleibt in vorteil hafter Weise das aus den Bildsignalwerten gebildete Multiplexsi gnal unverändert und die richtige Zusammenfassung der Bildsi gnale vor der Datenreduktion erfolgt durch die Schlüsseleinrich tung oder den entsprechenden Coder/Decoder. Das datenreduzierte Bildsignal BR 1 der ersten Bildendeinrichtung BE 1 und das daten reduzierte Bildsignal BR 2 der zweiten Bildendeinrichtung werden über die Fernleitungen FL übertragen. Bevor die Bildsignale dem jeweiligen Teilnehmer zugeführt werden, müssen sie in den ent sprechenden Vermittlungseinrichtungen mit Hilfe einer Synchroni siereinrichtung SE und einem Coder/Decoder CD wieder in die ursprünglichen verschlüsselten Bildsignale BS 1 bzw. BS 2 umge setzt werden. Sollen verschlüsselte Bildsignale beispielsweise zwischen der ersten Bildendeinrichtung BE 1 und der dritten Bild endeinrichtung BE 3 übertragen werden, so erfolgt dies ohne Da tenreduktion über Ortsleitungen OL. Bei einer unverschlüssel ten Übertragung über Fernleitungen erfolgt in den Vermittlungs einrichtungen VE 1 und VE 2 nur eine Datenreduktion. Ebenso wer den die datenreduzierten Bildsignale wieder in die ursprüngli chen Bildsignale umgesetzt, bevor sie zu den Bildendgeräten übertragen werden.If, for example, encrypted image signals BS 1 and BS 2 are to be transmitted between the first image terminal BE 1 and the second image terminal BE 2 , the participants involved in the image terminals and the switching devices VE 1 and VE 2 are informed of the keys after the authorization of the participants of chip, magnetic cards, code words etc. has been checked. Two methods are possible here. Either the key algorithm is transmitted and the key devices decode the sync signals in a known manner or the encrypted sync signals are transmitted directly as keys and compared with the received sync signals. Mixed forms are also applicable. The encrypted picture signal BS 1 is fed in the first switching device VE 1 to a key device SE , to which the encrypted synchro signals and possibly the rules for multiplexing are known. Only a few key devices are required here, since encryption is not required for the vast majority of video telephone connections. Since the actual image information is strictly speaking not encrypted but only nested, it is easy to arrange it and then perform a data reduction in a coder / decoder. The encrypted synchronizing signals are not decrypted before the synchronization, but are determined by comparison with a corresponding, also encrypted, "internal" synchronizing signal. Likewise, the multiplex signal formed from the image signal values advantageously remains unchanged and the correct combination of the image signals before the data reduction is carried out by the key device or the corresponding coder / decoder. The data-reduced image signal BR 1 of the first image terminal BE 1 and the data-reduced image signal BR 2 of the second image terminal are transmitted via the trunk lines FL . Before the image signals are supplied to the respective subscriber, they must be converted back into the original encrypted image signals BS 1 and BS 2 in the appropriate switching facilities using a synchronization device SE and a coder / decoder CD . If encrypted image signals are to be transmitted, for example, between the first image terminal BE 1 and the third image terminal BE 3 , this is done without data reduction via local lines OL . In the case of an unencrypted transmission over long-distance lines, only a data reduction takes place in the switching devices VE 1 and VE 2 . Likewise, the data-reduced image signals are converted back into the original image signals before they are transmitted to the image terminals.

In Fig. 2a ist eine Zeile eines Bildsignal BS dargestellt. Sie enthält ein Synchronwort SY, das verschlüsselt wird, und Bild signalwerte P 1 bis Pm, die Abtastwerten entsprechen. Hierbei ist es gleichgültig ob das Bildsignal geschlossen oder in Kom ponenten zerlegt codiert wird. Die Bildsignalwerte P 1 bis Pn können so miteinander verschachtelt werden, daß ein Bild nicht mehr rekonstruierbar ist. Der Multiplexalgorithmus wird dann als Teil des Schlüssels übertragen oder ist zwischen den Teil nehmern vereinbart. Im Coder/Decoder müssen zur Datenreduktion natürlich die Bildsignalwerte in der richtigen Reihenfolge aus gewertet werden. Hierzu ist es jedoch, wie bereits erwähnt, nicht notwendig, diese vorher zu ordnen, sie müssen nur zwi schengespeichert werden.A line of an image signal BS is shown in FIG. 2a. It contains a synchronous word SY , which is encrypted, and image signal values P 1 to Pm , which correspond to the sample values. It does not matter whether the image signal is closed or broken down into components. The image signal values P 1 to Pn can be interleaved so that an image can no longer be reconstructed. The multiplex algorithm is then transmitted as part of the key or is agreed between the participants. In the coder / decoder, of course, the image signal values must be evaluated in the correct order for data reduction. However, as already mentioned, it is not necessary to arrange them beforehand, they only have to be cached.

In Fig. 2b ist das datenreduzierte Bildsignal BR dargestellt. Das Synchronwort SY ist unverändert und anstelle der ursprüng lichen Bildsignalwerte P bis Pn werden kürzere Datenwörtern D 1 bis D _m übertragen. Die Datenreduktion kann hierbei sowohl durch eine Redundanzreduktion als auch durcheine Relevanzreduktion erfolgen. Hierzu eignen sich insbesondere DPCM- oder/und Trans formationsverfahren. Auch kann eine weitere Datenreduktion durch eine spezielle Codierung, beispielsweise eine Lauflängen- oder Optimalcodierung erfolgen. Während auf den Ortsleitungen die Bildsignale PCM-codiert sind (Pulscodemodulation), werden die datenreduzierten Bildsignale auf den Fernleitungen bei spielsweise DPCM-codiert (Differenz-Pulscodemodulation) über tragen. Natürlich ist das Verfahren auch bei der Übertragung von Bildsignalen beliebiger Bildendgeräte möglich. Ebenso sind Konferenzschaltungen nach dem Split-Screen-Verfahren möglich, bei dem mehrere Teilbilder auf einem Bildschirm dargestellt werden.In Fig. 2b, the data-reduced image signal BR is shown. The synchronous word SY is unchanged and instead of the original image signal values P to Pn , shorter data words D 1 to D _{m are} transmitted. The data reduction can take place here both through a redundancy reduction and through a relevance reduction. DPCM and / or transformation processes are particularly suitable for this. Further data reduction can also take place by means of a special coding, for example a run length or optimal coding. While on the local lines the picture signals are PCM-coded (pulse code modulation), the data-reduced picture signals are transmitted on the long-distance lines, for example DPCM-coded (differential pulse code modulation). Of course, the method is also possible for the transmission of image signals from any image terminal. Conference calls are also possible using the split-screen method, in which several drawing files are displayed on one screen.

Claims

1. Method for the transmission of encrypted image signals (BS 1 , BS 2 ) between image terminals (BE 1 , BE 2 ) via a switching device (VE 1 , VE 2 , VE 3 ) containing video telephone network, characterized in that
that corresponding image terminals (BE 1 , BE 2 ) and switching devices ( VE 1 , VE 2 ) are infor mated about the key algorithm that the synchronous signals ( SY) of the image signal (BS 1 ) are encrypted,
that in the switching devices (VE 1 , VE 2 ) a synchronization takes place on the synchronization signals without prior decoding,
that a data reduction of the image signals is carried out
that the data-reduced image signals (BR 1 , BR 2 ) in a further ren switching device (VE 2 ) again converted into the original encrypted image signals (BS 1 , BS 2 ) and ge to the image terminals (BE 2 , BE 1 ) of the other participants is sent.

2. The method according to claim 1, characterized in that in addition to the encryption of the synchronizing signals (S 4 ) there is also an interleaving of the image information.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the data reduction takes place centrally in the image terminals (BE 1 , BE 2 ) associated switching devices (VE 1 , VE 2 ).

4. The method of claim 2 or 3, characterized in that in a conference call, the encrypted image signals are transmitted simultaneously from the switching device (VE 1) to a plurality of image terminals (VE 2, VE 3, VE 4).

5. The method according to claim 4, characterized, that the image is displayed in the split-screen process.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the picture terminals send out the picture signals (PCM-) coded and received.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that DPCM, run length encoding and / or transformation processes be used in data reduction.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized, since the keys are allocated centrally via an intermediary tion takes place.

9. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized, that the keys are assigned via an image terminal.