JPS62226785A - デイジタル画像デ−タの暗号化方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は情報の秘匿またはデータの保護を目的とする画
像データの暗号化方式に係り、特に第３者による解読や
データの改変を困難にする事によす信頼性を向上させる
のに好適なデータ暗号化方式に関する。

〔従来の技術〕

従来、画像データの暗号化方式としては、特開昭５５−
３１３３０号公報記載の如く暗号化鍵または暗証番号に
より生成したスクランブル信号を原画像に加算するかま
たは排他的論理和をとる事により暗号化する方式が知ら
れていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、複数の画像データを同一の暗号化鍵（
以下、単に鍵と略する）で暗号化した場合の暗号強度の
低下、すなわち悪意の第３者による解読の危険性の増大
について配慮されていなかまたは排他的論理和をとる事
により、スクランブル信号が消去され、鍵を知らない第
３者にノボ画像データの情報が漏えいする可能性がある
という問題があった。

本発明の目的は、上記の問題点を解消し、より暗号強度
が高く、第３者による解読の危険性の小さい暗号方式を
提供する事にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、暗号化すべきディジタル画像データを矩形
領域に分割し、各矩形領域に含まれる画像データを行列
とみなし、その行列と暗号化鍵により生成された行列と
の積を暗号データとする事により達成される。また、こ
の方式において一意的な原画像データの復号が可能とな
るためには、暗号化で使用する鍵により生成された行列
が正則であり、逆行列をもつ事が必要である。Ｓから正
則な行列を生成するためには、あらかじめ正則な行列Ａ
を固定しておき、鍵を初期値として生成される疑似乱数
系列の要素を成分とする３角行列りとの積ＡＤを暗号化
に使用すればよい。

〔作用〕

暗号化すべきディジタル画像データをＰとし、Ｐを矩形
領域に分割した。各領域をＰｌ−とする。

Ｐ、、は行列である。領域ＰＩＪに対応して鍵により生
成された正則な行列をＫ　Ｉ　Ｊとすると、暗号データ
ＲＩノは Ｒ□＝に、Ｊ−Ｐｌｌ　　　　　　　　　　　・・・（
１）として算出される。ここで右辺は行列の乗算である
。行列ＰＬ、の大きさをｍ　Ｘ　ｎとすると、行列Ｋ　
Ｉ　Ｊの大きさはｍ　Ｘ　ｍ　、　Ｉ４１Ｊの大きさは
ｍＸｎである。復号化は、Ｋｉ−の逆行列に＋−″″１
を使ってＰ　ｔ　ａ　＝　Ｋ　Ｉ　Ｊ−１Ｒｔ　７　　
　　　　　　　　　・・・（２）とする事により、原画
像データＰ　Ｉ　Ｊが復元される。

この方式で、別の画像データＱを、同じ鍵で暗号化した
データをＳとすると、 ５ＩＪ＝ＫＩＪＱＩＪ　　　　　　　　　　　　・・・
（３）となる、ここで、ｍ　＝　ｎでかつＳＩｊが正則
のとき（１）と（３）からＫ　Ｉ　Ｊが消去できてＳ＋
、−’Ｒ＋Ｊ＝Ｑ＊Ｊ−工ＰＩＪ　　　　　　　　　・
・・（４）となり、鍵を知らない第３者が２つの暗号デ
ータだけから原画像データの商Ｑ（Ｊ−ＩＰ、−を知る
事ができる。しかし、従来方式の加算または排他的論理
和の場合と異なり、Ｑ　Ｉ　Ｊ″″”　Ｐ　Ｉ　Ｊから
２枚の原画像データの部分的情報を得る事はきわめて固
壁であり、解読の危険性を小さくする事ができる。

さらに一般のｍｆ−ｎの場合、上記の方法は適用できな
い。またＫ　ｓ　Ｊと同様の方法で生成されたｎ×ｎ行
列Ｌｔａを使用して Ｒ＋　ａ　’　＝Ｋ　ｔ　Ｊ　Ｐ　ｔ　Ｊ　Ｌ　（Ｊ　
　　　　　　　　・・・（５）の如く、左右から行列と
乗算して暗号化すれば、同一鍵で複数の画像を暗号化し
ても、Ｋｉ−とＬ　（Ｊを同時に消去する事はできず、
暗号強度はさらに増大する。

また、ＫＩＪまたはＬｌ□をあらかじめ決められた正則
な行列Ａと、疑似乱数系列の要素を成分とする３角行列
りとの積ＡＤとして生成する事により、行列Ｋ　＋　ａ
　、　Ｌ　ｔ　Ｊの正則性を保証する事ができ行列の生
成処理が簡単化される。なぜなら、行列ＡＤが正則であ
るためには、行列Ａは正則行列を選んであるので、行列
りを正則にすればよいが、Ｄは３角行列であるからその
対角成分がＯでなければＤの正則性が保証されるからで
ある。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図により説
明する。

第１図は１発明方式によるディジタル画像データの暗号
化処理装置のブロック構成図である。暗号化すべき画像
データは画像メモリ１に格納される６画像メモリ１に格
納されたデータは、仮想的に大きさｍ　Ｘ　ｎの矩形領
域２に分割され、各領域毎に暗号化される。

暗号化鍵データは鍵レジスタ３に格納され、疑似乱数系
列発生器４の初期値として使用される。

疑似乱数系列発生Ｊａ４は、初期値によって一意的に定
まる疑似乱数系列ｒ　ｓ　、”Ｌ　”　１ｇ　２１３　
ｇ・・・を発生する。ここでｒ量　はにビットの整数と
しておく。すなわち０≦ｒ１≦２に−１である。

上３角行列生成部５では、疑似乱数系列ｒ１　を成分と
してもつ上３角行列りを生成する６一方。

定数行列格納メモリ６には、あらかじめ定められた正則
な定数行列Ａを格納しておく。行列Ａの成分はにビット
の整数である。定数行列格納メモリ６の内容は、暗号処
理中は変化しない。

行列乗算器７は、上３角行列りと定数行列Ａの行列乗算
を行い、結果ＡＤを出力する。この出力ＡＤはさらにも
う一つの行列乗算器８に人力され、原画像データＰ、Ｊ
と行列乗算され、結果のＡＤＰｉ　Ｊが、矩形領域Ｐ、
ａの暗号データとして出力される。

以上の処理を、原画像データに含まれる全ての矩形領域
に対して行う事により、全体の暗号化が行われる。復号
化は行列Ａｒ）がその逆行列（ＡＤ）−１になるだけで
他は全く同様である。

第２図は上３角行列りの内容を示す図である。

左下の成分ｄ＋１．ｉ＞ｊは全てＯであり、対角成分ｄ
ｚは≠０となる様に選ぶ。

以上の実施例では、行列Ａ、Ｄの成分はにビットの整数
とした。ｋは任意であるが１例えば原画像データの各画
素ビット長と等しくとっておけばよい。通常の濃淡画像
ではに＝８の場合が多い。

また、１）は上３角行列としたが、下３角行列としても
効果は全く同様である。また疑似乱数系列生成には例え
ば合同法などによればよいが、他の方法でも同様の効果
が得られる事は言うまでもない。

さらに、実施例においては、原画像データの左が曳行列
を乗算して暗号化したが、右がら、または左右両方から
乗算する方式も同様に構成する事は容易である。また、
本実施例における加減乗除の演算は通常の四則演算でも
、有限体上の演算としても同様の効果が得られる。さら
に１本実施例を画像データ以外の文章や数値データを２
次元配列に並べたものに適用しても同様の効果が得られ
る事も容易に類推できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、同一の暗号化鍵で複数の画像データを
暗号化した場合の暗号強度の低下を防ぐ事ができるため
、より信頼性の高い暗号方式を実現できるという効果が
ある。また、暗号化鍵から正則な行列を生成する際に、
行列の正則性のチェックが不要であるため、処理を簡単
化・高速化できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における暗号化処理装置のブ
ロック構成図、第２図は第１図中の上３角行列生成処理
５によって生成される上３角行列の内容を示す図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ディジタル画像データを矩形領域に分割し、各矩形
   領域に含まれる画像データを行列とみなし、暗号化鍵に
   より生成された行列との積演算により得られる行列を用
   いて暗号化することを特徴とするディジタル画像データ
   の暗号化方式。 ２、上記行列として、あらかじめ正則な行列を定めてお
   き、その行列と暗号化鍵により生成される疑似乱数系列
   の要素を成分とする３角行列との積演算により得られる
   行列を用いて暗号化することを特徴とする第１項のディ
   ジタル画像データの暗号化方式。