JPH10112851A

JPH10112851A - 画像情報の伝送または記録方法および装置

Info

Publication number: JPH10112851A
Application number: JP26574096A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Nakaya; 雄一郎中屋; Satoshi Mitsusaka; 智三坂
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1996-10-07
Publication date: 1998-04-28
Anticipated expiration: 2016-10-07
Also published as: JP3834364B2

Abstract

(57)【要約】【課題】符号化されたディジタル画像を暗号化して伝
送した場合、受信側が暗号を解くための鍵をもっていな
いと再生画像をまったく見ることができなくなる問題を
解決する。【解決手段】対象画像をContent-based codingによっ
て物体ごとに独立に符号化し、画像内の特定の物体に関
する符号化ビットストリームに対してのみ暗号化の処理
を加え、暗号化されたビットストリームに変換した後に
多重化して伝送または記録する。【効果】暗号を解くための鍵を持たない受信者も伝送
された画像の一部を再生することが可能となり、限定さ
れた情報を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像通信・放送・
データベースシステムにおける画像情報の伝送・記録お
よび再生方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子デバイス技術の進歩などにより、映
像や音声をディジタル化して伝送・蓄積することが一般
的に行われるようになりつつある。映像や音声などの情
報は原情報のままでは情報量がきわめて多いため、情報
圧縮技術を用いて圧縮（符号化）した後に符号化ビット
ストリームとして伝送あるいは蓄積される場合が多い。
このとき、画像再生を正しく行うためには符号化側と再
生側が共通の画像符号化方式を採用する必要がある。こ
のため、画像符号化方式の国際標準としてＨ．２６１、
ＭＰＥＧ１、ＭＰＥＧ２などの方式が既に定められてい
る。

【０００３】現在標準化作業が進められている画像符号
化方式の一つにＭＰＥＧ４がある。この方式では、これ
までの標準符号化方式にはなかった新しい機能を盛り込
むことが検討されている。その一つにContent-based co
dingがある。これは、画像内の物体を独立に符号化する
ことによって、画像の編集・合成などの処理を行いやす
くすることを目的とした技術である。図１と２にConten
t-based codingの処理を行う端末の例を示す。共通の番
号で示される部分は同じものを指す。まず、図１の送信
・記録用端末１０１では、入力の原画像信号１０２に対
して領域分割部１０３で領域分割の処理を行う。例えば
入力として人物２名と背景が写った画像が与えられたと
して、領域分割部では背景が写った部分の信号１０４お
よび２人の人物それぞれが写った部分の信号１０５、１
０６の３個の信号に画像が分けられる。なお、１枚の入
力画像に対して領域分割を行うのではなく、複数の画像
から必要な部分を別々に取り込む方法もある。この領域
分割された信号に対して、符号化部１０７、１０８、１
０９でそれぞれ符号化の処理が行われ、符号化ビットス
トリーム１１０、１１１、１１２が出力される。もちろ
んこの処理に関しては、複数の符号化処理部を持つ代わ
りに１個の符号化処理部が別々に３個の部分を符号化し
ても良い（この場合、符号化処理部は３回符号化処理を
行うことになる）。符号化されたビットストリームは多
重化部１１３で多重化され、一つの符号化ビットストリ
ーム１１４として通信路または蓄積装置へと出力され
る。

【０００４】図２の受信・読み出し端末２０１では、通
信路から受信または蓄積装置から読み出された符号化ビ
ットストリーム１１４を、データ分割部２０２で各部分
の符号化ビットストリーム１１０、１１１、１１２にデ
ータ分割する。これらのビットストリームは復号化部２
０３、２０４、２０５でそれぞれ復号化され、各部分を
表す画像信号１０４、１０５、１０６を得る。これらの
画像信号は画像信号合成部２０６で再び１枚の画像とし
て合成され、再生画像信号２０７が出力される。

【０００５】図１と２では、送信・記録側で入力された
画像信号をそのまま受信・読み出し側で再生する例を取
り上げたが、Content-based codingは本来このような使
い方をすることを目的として考案されたものではない。
Content-based codingでは画像内の物体が別々に符号化
されているため、特定の物体を削除・追加したり拡大・
縮小・変形したりする編集処理を符号化ビットストリー
ムを対象に行うことができる。これに対して従来の符号
化方式であるＨ．２６１、ＭＰＥＧ１、ＭＰＥＧ２で
は、画像内の小ブロックを単位として符号化が行われて
おり、一般的にこの小ブロックの境界線は画像内の物体
の輪郭とは一致していない。このため、上記の編集処理
を行うためには符号化された画像情報を一旦アナログ信
号に復号化しなければならない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】符号化された画像情報
を暗号化してしまうと、暗号を解くのための鍵がない限
り画像の全範囲を見ることができなくなる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】Content-based codingに
よって画像を符号化し、特定の物体に関する情報のみに
対して暗号化の処理を行う。この方法によって符号化さ
れた情報を再生する際には、暗号解読のための鍵がない
場合でも画像の一部は見ることが可能となる。また、暗
号化の処理を加える物体を切り換えることにより、処理
量（＝端末の複雑さ）を増やすことなく効果的に暗号化
の処理を行うことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】アナログテレビ放送やCATVなどの
有料放送では、テレビ信号を暗号化する際にラインロー
テーションと呼ばれる方式が良く利用されている。これ
は、画像信号を同一ライン（走査線）内でスクランブル
する（信号の順番を入れ替えて内容をわからなくする）
手法である。料金を支払っている利用者（加入者）は、
このスクランブルを解くための鍵を持っているため、正
しい画像を再生することが可能である。一方、料金を払
っていない受信者（非加入者）は、スクランブルを解く
ことができないために正しい画像を見ることができな
い。しかし、スクランブルの激しさに制約を設ければ
（例えばスクランブル前とスクランブル後の信号の位置
のずれに制約を設ける）、たとえスクランブルがかかっ
ていても、再生された画像からわずかの情報を得ること
ができる。この「わずかの情報」が、非加入者に加入す
る意欲を生じさせる効果を持っていると言われている。

【０００９】一方、ディジタル化した画像情報を暗号化
して伝送する場合、符号化されたビットストリームを暗
号化して伝送する方法が考えられる。しかしこの場合、
通常は暗号を解くための鍵を持たない受信者は受信した
符号化ビットストリームに入っている画像情報を全く見
ることができない。これは、暗号が解かれていないビッ
トストリームは受信端末の復号化器にとっては全く意味
の無い情報となってしまうためである。これを防ぐた
め、一旦スクランブルをかけた画像信号を符号化して伝
送する方法が考えられる。しかし、この方法ではスクラ
ンブルをかけた後の画像信号の統計的性質が通常の画像
信号から大きく変化してしまうため、符号化における情
報圧縮率が低下する問題が発生する。

【００１０】図３に本発明の方法により符号化および暗
号化処理を行う送信・記録装置３０１の例を示す。図１
と共通の番号により示される部分は同じものを指してい
る。入力の原画像信号１０２に対して領域分割部１０３
で領域分割の処理が行われる。図１の場合と同様に、入
力として人物２名と背景が写った画像が与えられたとし
て、背景１０６および２人の人物それぞれが写った部分
１０４、１０５の３個の部分に画像が分割されるとす
る。この領域分割された信号それぞれに対して、符号化
部１０７、１０８、１０９で符号化の処理が行われ、符
号化ビットストリーム１１０、１１１、１１２が出力さ
れる。符号化ビットストリーム１１０と１１１は図１の
場合と同様にそのまま多重化部３０４に供給されるが、
人物Ｂに関する情報が入っている符号化ビットストリー
ム１１２は暗号化部３０２で暗号化鍵３０６を用いて暗
号化された後に暗号化ビットストリーム３０３として多
重化部に供給される。このとき符号化ビットストリーム
１１０、１１１、１１２はそれぞれ自分自身が暗号化さ
れているビットストリームであるかを識別するための情
報が組み込まれており、再生の際にはこの情報が活用さ
れる。こうして多重化されたビットストリーム３０５は
通信路または蓄積装置へと出力される。

【００１１】図４は図３の装置で送信または記録された
ビットストリームに対する受信・読み出し装置４０１の
構成例を示している。図１、２、３と共通の番号により
示される部分は同じものを指している。多重化ビットス
トリーム３０５は受信または読み出された後、データ分
割部４０２において３個のビットストリーム１１０、１
１１、３０３にデータ分割される。それぞれの符号化ビ
ットストリームにはそのビットストリームが暗号化され
ているか否かを示す識別情報が組み込まれている。そこ
でこの装置は符号化ビットストリーム１１０と１１１は
そのまま復号化部２０３と２０４に供給する一方で、暗
号化された符号化ビットストリーム３０３は暗号解除部
４０３に供給し、ここで暗号を解くための鍵４０４を利
用して暗号を解除する。暗号を解くための鍵４０４と暗
号化鍵（図３の３０６）は、採用されている暗号化方式
によって同一である場合と異なる場合がある。暗号解除
部の出力である符号化ビットストリーム１１２は復号化
器２０５に供給される。３個の復号化器の出力である画
像信号１０４、１０５、１０６は画像信号合成部２０６
において合成され、再生画像信号２０７を得る。

【００１２】以上は再生側が暗号を解くための鍵情報を
持っている場合の処理である。これに対し、再生側がこ
の鍵を持たない場合には暗号を正しく解くことができな
い。したがって、図４の人物Ｂに関する画像信号１０６
を正しく再生することができなくなる。しかし、背景に
関する信号１０４と人物Ａに関する信号１０５は正しく
再生することができるため、最終的に得られる出力画像
では人物Ｂ以外は正しく再生される。このため、利用者
は鍵を持たないにもかかわらず、不完全に再生された画
像から限定された情報を得ることが可能となる。

【００１３】図３と４で説明した送信・記録装置と受信
・読み出し装置は、通信・放送システムおよびデータベ
ース（ビデオオンデマンド）システムの構成要素として
使用することができる。この場合、暗号を解くための鍵
は加入者にのみ配布される。一方、非加入者は放送・伝
送または記録されている画像情報に関する限定された情
報を得ることができるため、加入するか否かの判断が行
いやすくなる。特に番組ごとに料金を支払うペイパービ
ューシステムでは、料金を支払うか否かの判断は頻繁に
行われる。したがって、不完全に画像を再生する機能は
判断を行う利用者側の負担を軽減する意味でも有効であ
る。

【００１４】ビデオオンデマンドシステムでは、例えば
遠隔地のサーバに記録された情報を有料の公衆網を通じ
て読み出す場合に利用者は通信費を負担しなければなら
ない。このため、画像をまったく見ることができないに
もかかわらず、鍵を持たない利用者がこの情報にわざわ
ざアクセスするとは考えにくい。しかし、本発明で示し
た方法を利用すれば、鍵を持たない利用者も少なくとも
画像の一部を見ることできるため、通信費用を負担して
でも暗号化された情報にアクセスする可能性が高くな
る。このことは、非加入者に対する宣伝を効果的に行う
ことにもつながり、加入者を増やす上でも効果的であ
る。

【００１５】一般に画像に登場する物体は時間と共に変
化し、かつその場の状況によって物体ごとの重要性は変
化する。したがって、暗号化される物体（例えば特定の
登場人物）を固定しておくと暗号化の効果という意味で
不十分となる可能性が高い。この問題は暗号化される物
体を切り換えることによって対処することができる。し
かし、同時に多数の物体を暗号化しようとすると暗号化
や暗号解除の処理量が増加し、端末が複雑、高価になっ
てしまう問題が発生する。この問題に対する現実的な対
応策として、同時に暗号化される物体の数を制限する方
法が考えられる。暗号化や暗号解除の処理をハードウェ
ア的に行う場合には暗号化器、暗号解除器の数を抑えた
り、比較的低速な装置でも処理を実現することが可能に
なる。また、ソフトウェア的にこの処理を行う場合も要
求される処理速度を低くすることができるため、より低
速なＣＰＵによって処理を実現したり、処理速度に余裕
ができた分を他の処理に廻すことが可能となる。

【００１６】図５に暗号化される物体の数が常に１個以
下である画像の伝送または記録装置５０１の構成例を示
す。図１〜４と共通の番号により示される部分は同じも
のを指している。入力の原画像信号１０２に対して領域
分割部１０３で領域分割の処理が行われる。図１の場合
と同様に、領域分割部の出力１０４、１０５、１０６は
それぞれ領域分割された物体に関する画像信号である。
この領域分割された信号それぞれに対して、符号化部１
０７、１０８、１０９で符号化の処理が行われ、符号化
ビットストリーム１１０、１１１、１１２が出力され
る。これらの符号化ビットストリームは切り換えスイッ
チ５０２に入力される。この切り換えスイッチは常に一
個以下の物体に関する符号化ビットストリームが暗号化
部３０３を通過するように制御される。暗号化部では、
暗号化鍵情報３０６により暗号化の処理が行われる。し
たがって、切り換えスイッチの出力ビットストリーム５
０３、５０４、５０５の中で常に一個以下が暗号化され
ていることになる。この情報はデータ多重化部５０６に
供給され、多重化ビットストリーム５０７が通信路また
は記録装置に出力される。なお、これまでと同様に物体
ごとの符号化ビットストリームにはそのビットストリー
ムが暗号されているか否かの識別情報が組み込まれる。
また、暗号化する物体の選択を行う処理に関しては、特
にリアルタイム性が要求されない場合には視聴者への暗
号化の効果を考えながら手動で行う方法が最も効果的で
あると考えられる。このリアルタイム性が要求されない
場合には、画像データベースやビデオオンデマンドシス
テムにおいて、記録装置に記録するための符号化画像情
報を作成する場合などが相当する。

【００１７】図６は図５の装置で送信または記録された
ビットストリームに対する受信・読み出し装置６０１の
構成例を示している。図１〜５と共通の番号により示さ
れる部分は同じものを指している。多重化ビットストリ
ーム５０７は受信または読み出された後、データ分割部
６０２において３個のビットストリーム５０３、５０
４、５０５にデータ分割される。それぞれの符号化ビッ
トストリームにはそのビットストリームが暗号化されて
いるか否かを示す識別情報が組み込まれている。この識
別信号を元に切り換えスイッチ６０３は３個のビットス
トリームの中の一個以下を暗号解除部４０３に供給す
る。暗号解除部では、暗号を解く鍵に関する情報４０４
を用いて暗号が解除される。こうして得られた符号化ビ
ットストリーム１１０、１１１、１１２は復号化器２０
４、２０５、２０６で復号化される。各復号化器の出力
である画像信号１０４、１０５、１０６は画像信号合成
部２０６において合成され、再生画像信号２０７を得
る。

【００１８】このとき、この装置は入力される物体に関
する符号化ビットストリームの中で暗号化されているも
のの数が常に１個以下であることを事前に知っている。
このような取り決めが事前に符号化側と再生側の間に存
在しない限り、再生側は最悪の場合（多数のビットスト
リームが暗号化されている場合）に対応するために多数
の符号化ビットストリームの暗号を同時に解除する能力
を持たなければならない。したがって上記の暗号化され
ているビットストリームの数に関する制約は、端末のハ
ードウェアの簡略化、あるいは端末のソフトウェアの処
理量を減らす上で有効である。

【００１９】

【発明の効果】本発明により、暗号化されたディジタル
画像情報を受信した場合、画像内で本当に暗号化の処理
が必要である重要な部分以外は見ることが可能となり、
画像情報の送信者は暗号を解く鍵を持たない受信者に対
しても一定の情報を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Content-based codingを行う画像送信・記録装
置の構成例を示した図である。

【図２】Content-based codingによって符号化された画
像情報の受信・読み出しを行う画像再生装置の構成例を
示した図である。

【図３】画像内の特定の物体に対して暗号化処理を行う
画像送信・記録装置の構成例を示した図である。

【図４】画像内の特定の物体に対して暗号化処理が行わ
れた画像情報の受信・読み出しを行う画像再生装置の構
成例を示した図である。

【図５】画像内の一個以下の物体に対し、対象となる物
体を切り換えながら暗号化処理を行う画像送信・記録装
置の構成例を示した図である。

【図６】画像内の一個以下の物体に対し、対象となる物
体を切り換えながら暗号化処理が行われた画像情報の受
信・読み出しを行う画像再生装置の構成例を示した図で
ある。

【符号の説明】

１０１…Content-based codingに基づく画像情報の送信
・記録装置、１０２…原画像情報、１０３…領域分割
部、１０４…背景に関する画像信号、１０５…人物Ａに
関する画像信号、１０６…人物Ｂに関する画像信号、１
０７、１０８、１０９…画像符号化部、１１０…背景に
関する符号化ビットストリーム、１１１…人物Ａに関す
る符号化ビットストリーム、１１２…人物Ｂに関する符
号化ビットストリーム、１１３、３０４、５０６…デー
タ多重化部、１１４…多重化ビットストリーム、２０１
…Content-based codingに基づく画像情報の受信・読み
出し装置、２０２、４０２、６０２…データ分割部、２
０３、２０４、２０５…画像復号化部、２０６…画像信
号合成部、２０７…再生画像出力、３０１…暗号化機能
を持つContent-based codingに基づく画像情報の送信・
記録装置、３０２…暗号化部、３０３…人物Ｂに関する
暗号化された符号化ビットストリーム、３０５、５０７
…暗号化された多重化ビットストリーム、３０６…暗号
化のための鍵情報、４０１…暗号解除機能を持つConten
t-based codingに基づく画像情報の受信・読み出し装
置、４０３…暗号解除部、４０４…暗号を解くための鍵
情報、５０１…対象物体を切り換えるながら暗号化を行
う機能を持つＣｏｎｔｅｎｔ−ｂａｓｅｄｃｏｄｉｎ
ｇに基づく画像情報の送信・記録装置、５０２、６０３
…ビットストリーム切り換えスイッチ、５０３、５０
４、５０５…暗号化の適用／不適用を切り換えた符号化
ビットストリーム、６０１…対象物体を切り換えるなが
ら暗号解除を行う機能を持つＣｏｎｔｅｎｔ−ｂａｓｅ
ｄｃｏｄｉｎｇに基づく画像情報の受信・読み出し装
置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原画像情報に対して画像内の物体ごとに独
立に符号化処理を行い、特定の１個または複数の物体に
関する符号化ビットストリームのみに暗号化の処理を加
えた後に全物体に関する符号化ビットストリームを多重
化して出力することを特徴とする画像情報の伝送または
記録方法。
【請求項２】請求項１の方法に従って出力された画像情
報を受信または読み出して再生する際に、暗号化されて
いない符号化ビットストリームは正しく再生するが、暗
号化された符号化ビットストリームは暗号を解く鍵がな
いと正しく再生することができないことを特徴とする画
像再生方法。
【請求項３】原画像情報に対して画像内の物体ごとに独
立に符号化処理を行う手段と、情報に対して暗号化処理
を行う手段を持ち、上記符号化手段によって符号化され
た情報の中で特定の１個または複数の物体に関する符号
化ビットストリームのみに暗号化の処理を加えた後に全
物体に関する符号化ビットストリームを多重化して出力
することを特徴とする画像情報の伝送または記録装置。
【請求項４】請求項１の方法に従って出力された画像情
報を受信または読み出して再生する手段と、暗号化され
た情報を暗号を解く鍵を用いて再生する手段を持ち、暗
号化されていない符号化ビットストリームに対応する物
体は正しく再生するが、暗号化された符号化ビットスト
リームに対応する物体は鍵がないと正しく再生すること
ができないことを特徴とする画像再生装置。
【請求項５】同時に１個以下の物体に関する符号化ビッ
トストリームに対して暗号化の処理を加えることを特徴
とする請求項１に記載び画像情報の伝送または記録方
法。
【請求項６】同時に２個以下の物体に関する符号化ビッ
トストリームに対して暗号化の処理を加えることを特徴
とする請求項１に記載の画像情報の伝送または記録方
法。
【請求項７】符号化ビットストリームを出力している間
は最低でも１個の物体に関する符号化ビットストリーム
が必ず暗号化されていることを特徴とする請求項１また
は５または６に記載の画像情報の伝送または記録方法。
【請求項８】符号化ビットストリームが暗号化されてい
る物体が固定されておらず、時間に応じて切り換えられ
ることを特徴とする請求項１または５または６または７
に記載の画像情報の伝送または記録方法。
【請求項９】同時に１個以下の物体に関する符号化ビッ
トストリームに暗号化の処理を加えることを特徴とする
請求項３に記載の画像情報の伝送または記録装置。
【請求項１０】同時に２個以下の物体に関する符号化ビ
ットストリームに暗号化の処理を加えることを特徴とす
る請求項３に記載の画像情報の伝送または記録装置。
【請求項１１】最低でも１個の物体に関する符号化ビッ
トストリームに必ず暗号化の処理を加えることを特徴と
する請求項３または９または１０に記載の画像情報の伝
送または記録装置。
【請求項１２】物体の符号化ビットストリームに暗号化
の処理を加える際に、対象となる物体を切り換えられる
ことを特徴とする請求項３または９または１０または１
１に記載の画像情報の伝送または記録装置。
【請求項１３】同時に１個以下の暗号化された符号化ビ
ットストリームに対応する物体を正しく再生できること
を特徴とする請求項４に記載の画像再生装置。
【請求項１４】同時に２個以下の暗号化された符号化ビ
ットストリームに対応する物体を正しく再生できること
を特徴とする請求項４に記載の画像再生装置。
【請求項１５】請求項８に記載の画像情報の伝送または
記録方法にしたがって出力された情報に対し、暗号解除
の処理を加える符号化ビットストリームを切り換えるこ
とによって暗号化された符号化ビットストリームに対応
する物体を正しく再生することができることを特徴とす
る請求項４または１３または１４に記載の画像再生装
置。
【請求項１６】請求項１または５または６または７の方
法に従って記録された画像情報を記録した記録媒体。
【請求項１７】請求項３または９または１０または１１
または１２に記載の画像情報の伝送または記録装置と、
請求項４または１３または１４または１５に記載の画像
再生装置によって構成される画像の通信または放送また
はデータベースまたはビデオオンデマンドシステム。
【請求項１８】物体に関する符号化ビットストリームの
中で暗号化されているものの数の上限が規定されている
ことを特徴とする請求項１７に記載の画像の通信または
放送またはデータベースまたはビデオオンデマンドシス
テム。