JP5141334B2 - Picture encryption / decryption device - Google Patents
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Description
本発明は、ピクチャ暗号化/復号化装置に係り、特には、MPEG方式に基づいたビデオ信号の暗号化、および、復号化装置に関する。 The present invention relates to a picture encryption / decryption device, and more particularly to a video signal encryption and decryption device based on the MPEG system.
MPEG方式に基づいたビデオ符号化装置において、生のデジタルビデオデータの流出を防止する目的で、符号化後のビットストリームに対して暗号化が施されることがある。しかしながら、デジタルデータの暗号化に用いられる最も一般的な手法である、“鍵データ”と実データとの論理演算(XOR演算等)では、“鍵データ”自身を盗まれてしまえば、容易に暗号化手法(アルゴリズム)が解読されてしまう恐れがある。 In a video encoding apparatus based on the MPEG system, an encoded bit stream may be encrypted for the purpose of preventing outflow of raw digital video data. However, in the logical operation (such as XOR operation) of “key data” and actual data, which is the most common technique used for digital data encryption, if the “key data” itself is stolen, it is easy. The encryption method (algorithm) may be decrypted.
したがって、たとえ“鍵データ”自身を盗まれてしまっても、容易に解読できないような暗号化手法が求められている。
図9および図10は、従来の、MPEG方式に基づく、ビデオ符号化/復号化装置について説明する図である。図10(a)に、MPEG方式に基づく一般的なビデオ符号化装置のブロック構成図を示す。
Therefore, there is a need for an encryption technique that cannot be easily deciphered even if the “key data” itself is stolen.
9 and 10 are diagrams for explaining a conventional video encoding / decoding device based on the MPEG system. FIG. 10A shows a block configuration diagram of a general video encoding apparatus based on the MPEG system.
入力したビデオ信号(元画像)は、DCT(Discrete Cosine Transform)部10でDCT変換処理が施され、量子化部11で量子化処理が施された後、可変長符号化部12で符号化処理が施されることでビデオストリームとして出力される。また量子化後の信号に逆量子化部13で逆量子化処理、逆DCT部14で逆DCT変換処理が施され、デコード画像としてフレームメモリ15に一時的に保存される。また、動き予測部16で、保存されたデコード画像に対し、演算により求めた動きベクトル分だけ移動させた再構築画像と元画像との差分を求め(動き予測処理)、その差分信号に対してDCT変換処理、量子化処理、符号化処理を施す場合もある。 The input video signal (original image) is subjected to DCT conversion processing by a DCT (Discrete Cosine Transform) unit 10, quantized by a quantization unit 11, and then encoded by a variable length coding unit 12. Is output as a video stream. The quantized signal is subjected to inverse quantization processing by the inverse quantization unit 13 and inverse DCT conversion processing by the inverse DCT unit 14, and is temporarily stored in the frame memory 15 as a decoded image. Further, the motion prediction unit 16 obtains a difference between the reconstructed image moved by the motion vector obtained by calculation and the original image with respect to the stored decoded image (motion prediction process), and the difference signal is obtained. In some cases, DCT conversion processing, quantization processing, and encoding processing are performed.
図10(b)に、MPEG方式に基づく一般的なビデオ復号装置のブロック構成図を示す。
入力したビデオストリームは、可変長復号化部17でDCT係数信号に戻され、逆量子化部18で逆量子化処理、逆DCT部19で逆DCT変換処理が施されることで、ビデオ信号に復元される。また逆DCT変換処理後のデコード画像を一時的にフレームメモリ20に保存し、動き補償部21において、これらデコード画像を動きベクトル分だけ移動させて再構築した画像と、デコード画像との加算結果をビデオ信号として出力する場合もある(動き補償処理)。
FIG. 10B shows a block configuration diagram of a general video decoding apparatus based on the MPEG system.
The input video stream is converted back to a DCT coefficient signal by the variable length decoding unit 17, subjected to inverse quantization processing by the inverse quantization unit 18, and subjected to inverse DCT conversion processing by the inverse DCT unit 19, thereby obtaining a video signal. Restored. Further, the decoded image after the inverse DCT conversion process is temporarily stored in the frame memory 20, and the motion compensation unit 21 moves the decoded image by the motion vector and reconstructs the addition result of the decoded image. In some cases, it is output as a video signal (motion compensation processing).
図9に示されるように、MPEG方式に基づくビデオ符号化装置では、ビデオ信号を8×8 (=64画素)単位のブロックに分割し、DCT変換処理および量子化処理により映像信号の高周波領域成分を削除することで情報量の圧縮を図っている。またDCT係数にゼロランレングス符号を割り当てる可変長符号化部では、DCT係数を直流成分位置(1, 1)から交流高周波成分位置(8, 8)に向かってジグザグ順序で読み出し(ジグザグ走査)ながら符号化し、これ以上高周波領域にゼロ以外の係数が存在しない場合にEOB(エンド・オブ・ブロック)符号が割り当てられる。 As shown in FIG. 9, in a video encoding apparatus based on the MPEG system, a video signal is divided into blocks of 8 × 8 (= 64 pixels) units, and a high-frequency region component of a video signal is obtained by DCT conversion processing and quantization processing. The amount of information is compressed by deleting. In the variable length coding unit that assigns zero-run length codes to DCT coefficients, the DCT coefficients are read in zigzag order (zigzag scanning) from the DC component position (1, 1) to the AC high frequency component position (8, 8). An EOB (end-of-block) code is assigned when there is no non-zero coefficient in the high frequency region.
本装置の課題は、ピクチャ情報が容易に解読されないような暗号化方式を採用したピクチャ暗号化/復号化装置を提供することである。 The subject of this apparatus is providing the picture encryption / decryption apparatus which employ | adopted the encryption system in which picture information is not easily deciphered.
本ピクチャ暗号化/復号化装置は、画像信号をブロック単位で符号化あるいは復号化し、該ブロックを複数含むマクロブロック単位で画像圧縮/伸張を行う画像符号化/復号化システムにおけるピクチャ暗号化/復号化装置において、1つ前の画像に含まれるマクロブロックの種類から得られる分類番号を演算した結果と、該1つ前の画像の画像信号の符号化の終了位置のブロックのアドレス情報とから数値を演算する演算手段と、該演算された数値と、現在処理している画像信号との排他論理和を演算する排他論理和手段と、排他論理和演算の結果を暗号化あるいは復号化された画像信号として出力する出力手段とを備える。 This picture encryption / decryption apparatus encodes or decodes an image signal in units of blocks, and performs picture encryption / decryption in an image encoding / decoding system that performs image compression / decompression in units of macroblocks including a plurality of the blocks. In the encoding device, a numerical value is calculated from the result of calculating the classification number obtained from the type of the macroblock included in the previous image and the address information of the block at the end position of the image signal encoding of the previous image Computing means for computing the exclusive OR means for computing the exclusive OR of the computed numerical value and the image signal currently being processed, and the image obtained by encrypting or decrypting the result of the exclusive OR operation Output means for outputting as a signal.
本装置によれば、ピクチャ情報が容易に解読されないような暗号化方式を採用したピクチャ暗号化/復号化装置を提供することができる。 According to the present apparatus, it is possible to provide a picture encryption / decryption apparatus that employs an encryption method in which picture information is not easily decrypted.
本実施形態では、従来手法の固定的な“鍵データ”の他に、ビットストリームの生成時(符号化時)に発生するランダム的な情報を用いることで、暗号化の強度向上を図る。また、上記ランダム的な情報として、ブロック内のDCT係数の符号化時のEOB(エンド・オブ・ブロック)アドレス情報を用いる。さらに、“鍵データ”とEOBアドレス情報との四則演算/論理演算等の結果を、“新たな鍵データ”として用いる。また、“新たな鍵データ”とDCT係数の直流成分との論理演算(XOR演算)により暗号化を実現し、DCT係数の交流成分に対しては論理演算(XOR演算)を行わないようにする。また、N番目のブロックのEOBアドレス情報が、(N+1)番目のブロックの暗号化で用いるようにする。ここで、暗号化するのは、画像であり、暗号化された画像を可変長符号化して送信し、受信側で可変長復号化した後、可変長符号化のパラメータを使って暗号化された画像を復号化するという構成である。 In the present embodiment, in addition to the fixed “key data” of the conventional method, random information generated at the time of bitstream generation (encoding) is used to improve the encryption strength. Further, as the random information, EOB (end of block) address information at the time of encoding the DCT coefficient in the block is used. Furthermore, the result of four arithmetic operations / logical operations of “key data” and EOB address information is used as “new key data”. Also, encryption is realized by a logical operation (XOR operation) between the “new key data” and the DC component of the DCT coefficient, and a logical operation (XOR operation) is not performed on the AC component of the DCT coefficient. . The EOB address information of the Nth block is used for encryption of the (N + 1) th block. Here, what is to be encrypted is an image, the encrypted image is variable-length encoded and transmitted, and after being subjected to variable-length decoding on the receiving side, the encrypted image is encrypted using the variable-length encoding parameters. In this configuration, an image is decoded.
図1(a)に、第1の実施形態におけるビデオ符号化装置のブロック構成図を示す。
図1(a)においては、可変長符号化部12からEOBアドレス情報を抽出し保持するEOBアドレス保持部30、外部から設定される鍵データを保持するOFFSETレジスタ部31、EOBアドレス保持部30から得られるEOBアドレス情報と、OFFSETレジスタ部31から得られるOFFSETレジスタ値にある特定の演算処理を施すEOBアドレス加工部32、量子化処理後のDCT係数とEOBアドレス加工部32から得られるEOBアドレス情報とのXOR演算を実施するXOR部33、量子化処理後のDCT係数とXOR部33から得られるXOR演算後のDCT係数とを選択出力するSEL(セレクタ)部34を新たに備えている。
FIG. 1A shows a block configuration diagram of a video encoding apparatus according to the first embodiment.
In FIG. 1A, an EOB address holding unit 30 that extracts and holds EOB address information from the variable length coding unit 12, an OFFSET register unit 31 that holds key data set from the outside, and an EOB address holding unit 30. EOB address information obtained, EOB address processing unit 32 for performing specific arithmetic processing on the OFFSET register value obtained from OFFSET register unit 31, DCT coefficient after quantization and EOB address information obtained from EOB address processing unit 32 And a SEL (selector) unit 34 for selectively outputting the DCT coefficient after quantization processing and the DCT coefficient after XOR operation obtained from the XOR unit 33.
先ず、OFFSETレジスタ部31に、装置の外部から鍵データを設定する。符号化が進み、N番目のブロックのEOBアドレス情報が得られたら、EOBアドレス情報を保持する。符号化が進み、N+1番目のブロックの符号化に到達したら、OFFSETレジスタ値とEOBアドレス値とを、ある特定の演算処理(例えば加算処理)を施し、その演算後の値と量子化処理後のDCT係数とをXOR演算する。もし、現在のDCT係数の位置が直流成分の場合は、XOR演算後のDCT係数を可変長符号化部12に出力する。もし、現在のDCT係数の位置が交流成分の場合は、量子化処理後のDCT係数を可変長符号化部12に出力する。以上の処理を、ピクチャ画面を構成する全ブロックの符号化が完了するまで継続する。 First, key data is set in the OFFSET register unit 31 from the outside of the apparatus. When encoding is advanced and EOB address information of the Nth block is obtained, EOB address information is held. When encoding progresses and the encoding of the (N + 1) th block is reached, the OFFSET register value and the EOB address value are subjected to a specific calculation process (for example, addition process), and the value after the calculation and the quantization process XOR operation with the later DCT coefficient. If the current position of the DCT coefficient is a direct current component, the DCT coefficient after the XOR operation is output to the variable length coding unit 12. If the current position of the DCT coefficient is an AC component, the DCT coefficient after the quantization process is output to the variable length coding unit 12. The above processing is continued until encoding of all the blocks constituting the picture screen is completed.
図1(b)に、第1の実施形態におけるビデオ復号化装置のブロック構成図を示す。
図1(b)においては、可変長復号化部17からEOBアドレス情報を抽出し保持するEOBアドレス保持部40、外部から設定される鍵データを保持するOFFSETレジスタ部41、EOBアドレス保持部40から得られるEOBアドレス情報と、OFFSETレジスタ部41から得られるOFFSETレジスタ値にある特定の演算処理を施すEOBアドレス加工部42、可変長復号化
処理後のDCT係数とEOBアドレス加工部42から得られるEOBアドレス情報とのXOR演算を実施するXOR部43、可変長復号化処理後のDCT係数とXOR部43から得られるXOR演算後のDCT係数とを選択出力するSEL部44を新たに備えている。
FIG. 1B shows a block configuration diagram of the video decoding apparatus according to the first embodiment.
In FIG. 1B, from the EOB address holding unit 40 that extracts and holds EOB address information from the variable length decoding unit 17, the OFFSET register unit 41 that holds externally set key data, and the EOB address holding unit 40. The obtained EOB address information, the EOB address processing unit 42 for performing a specific arithmetic processing on the OFFSET register value obtained from the OFFSET register unit 41, the DCT coefficient after the variable length decoding process, and the EOB obtained from the EOB address processing unit 42 An XOR unit 43 that performs an XOR operation with the address information and a SEL unit 44 that selectively outputs the DCT coefficient after the variable length decoding process and the DCT coefficient after the XOR operation obtained from the XOR unit 43 are provided.
先ず、OFFSETレジスタ部41に、送信装置と同じ鍵データを設定する。復号化が進み、N番目のブロックのEOBアドレス情報が得られたら、EOBアドレス情報を保持する。復号化が進み、N+1番目のブロックの復号化に到達したら、OFFSETレジスタ値とEOBアドレス値とを、ある特定の演算処理(例えば加算処理)を施し、その演算後の値と可変長復号化処理後のDCT係数とをXOR演算する。もし、現在のDCT係数の位置が直流成分の場合は、XOR演算後のDCT係数を逆量子化部18に出力する。もし、現在のDCT係数の位置が交流成分の場合は、可変長復号化処理後のDCT係数を逆量子化部18に出力する。 First, the same key data as that of the transmitting device is set in the OFFSET register unit 41. When decoding progresses and the EOB address information of the Nth block is obtained, the EOB address information is held. When decoding progresses and the decoding of the (N + 1) th block is reached, the OFFSET register value and the EOB address value are subjected to a specific calculation process (for example, addition process), and the calculated value and variable-length decoding are performed. XOR operation with the DCT coefficient after conversion. If the current position of the DCT coefficient is a direct current component, the DCT coefficient after the XOR operation is output to the inverse quantization unit 18. If the current position of the DCT coefficient is an AC component, the DCT coefficient after the variable length decoding process is output to the inverse quantization unit 18.
上記で、ビデオ符号化装置においてXORして暗号化したピクチャを復号化する場合、ビデオ復号化装置で、やはりXORしているのは、信号を2回同じようにXORすると、元に戻るという性質があるからである。したがって、送信側でXORで暗号化した情報を、受信側で、まったく同様にXORすることにより、暗号化された情報を復号化することができる。 In the above, when decoding a picture encrypted by XOR in the video encoding apparatus, the video decoding apparatus is also XORed because it returns to the original state when the signal is XORed twice in the same way. Because there is. Therefore, the encrypted information can be decrypted by XORing the information encrypted by XOR on the transmission side in exactly the same way on the reception side.
第1の実施形態に基づく暗号化方式を用いると、ビットストリームの符号化時に発生するランダム的なEOBアドレス情報を“鍵データ”の一要素として使用している為、たとえ“鍵データ”自体が盗まれてしまった場合でも、容易には解読できない強固なビデオストリームの暗号化を実現できる。 When the encryption method based on the first embodiment is used, random EOB address information generated at the time of encoding a bit stream is used as an element of “key data”. Even if it is stolen, it can realize strong video stream encryption that cannot be easily deciphered.
第1の実施形態では、固定的な“鍵データ”自体は装置の外部から供給する必要があるため、“鍵データ”を送受信する過程で“鍵データ”情報が外部に漏洩してしまうリスクが残っている。第2の実施形態では、第1の実施形態における固定的な“鍵データ”を装置の外部から供給するのではなく、ビットストリームの生成時(符号化時)に内部的に生じるピクチャ符号化情報を用いることで、暗号化の強度向上を図る。上記で用いるピクチャ符号化情報として、ピクチャ毎のMB(マクロブロック)の予測タイプ等の分布状態を用いることを特徴とする。マイクロブロックとは、符号化単位であるブロックを複数含むより大きな単位のブロックであって、画像圧縮処理の単位となるブロックのことである。また、ピクチャ毎のMB予測タイプを、指定されたMB列番号の分だけ抽出し、それらの四則演算(例えば加算)結果をピクチャ符号化情報と定義する。また、上記“指定されたMB列番号”や“四則演算のタイプ”は、1ピクチャ前のピクチャ符号化情報を用いて選択する。 In the first embodiment, since the fixed “key data” itself needs to be supplied from the outside of the apparatus, there is a risk that the “key data” information is leaked to the outside in the process of transmitting / receiving the “key data”. Remaining. In the second embodiment, the fixed “key data” in the first embodiment is not supplied from the outside of the apparatus, but the picture coding information generated internally at the time of bitstream generation (coding) To improve the encryption strength. As picture coding information used above, a distribution state such as a prediction type of MB (macroblock) for each picture is used. A micro block is a block of a larger unit including a plurality of blocks which are encoding units and is a unit of image compression processing. Also, the MB prediction type for each picture is extracted for the designated MB column number, and the result of these four arithmetic operations (for example, addition) is defined as picture coding information. Further, the “designated MB column number” and “type of four arithmetic operations” are selected using the picture coding information of the previous picture.
第2の実施形態による暗号化方式を用いると、第1の実施形態における固定的な“鍵データ”を装置の外部から供給する必要がなくなり、その結果として“鍵データ”情報の外部への漏洩を回避することができるようになるため、容易に解読できない強固なビデオストリームの暗号化を実現することができる。 When the encryption method according to the second embodiment is used, there is no need to supply the fixed “key data” in the first embodiment from the outside of the apparatus, and as a result, leakage of the “key data” information to the outside. Therefore, it is possible to realize a strong video stream encryption that cannot be easily deciphered.
また、第2の実施形態では、ピクチャ毎のMB予測タイプを、指定されたスライス列番号の分だけ抽出し、それらの四則演算(例えば加算)結果をピクチャ符号化情報と定義する。また、上記“指定されたスライス列番号”や“四則演算のタイプ”は、1ピクチャ前のピクチャ符号化情報を用いて選択する。あるいは、ピクチャ毎のMB予測タイプを、指定されたMB番号から斜め方向に抽出し、それらの四則演算(例えば加算)結果をピクチャ符号化情報と定義する。このとき、上記“指定されたMB番号”や“四則演算のタイプ”は、1ピクチャ前のピクチャ符号化情報を用いて選択する。さらに、上記ピクチャ符号化情報の抽出パターンを、ピクチャ単位で切り替えて使用する。上記“ピクチャ符号化情報の抽出パターン”は、1ピクチャ前のピクチャ符号化情報を用いて選択する。 In the second embodiment, the MB prediction type for each picture is extracted for the designated slice column number, and the result of these four arithmetic operations (for example, addition) is defined as picture coding information. Also, the “designated slice column number” and “type of arithmetic operation” are selected using the picture coding information of the previous picture. Alternatively, the MB prediction type for each picture is extracted diagonally from the designated MB number, and the result of these four arithmetic operations (for example, addition) is defined as picture coding information. At this time, the “designated MB number” and “type of four arithmetic operations” are selected using the picture coding information of the previous picture. Further, the extraction pattern of the picture coding information is used by switching on a picture basis. The “picture coding information extraction pattern” is selected using the picture coding information of the previous picture.
図2(a)に、第2の実施形態におけるビデオ符号化装置のブロック構成図を示す。
第2の実施形態においては、第1の実施形態の符号化装置のブロック構成に加え、動き予測部16からMBタイプを抽出し、分類No.に変換してから保持するMBタイプ保持部50、MBタイプ保持部50で保持されている分類No.を、ピクチャの符号化処理が完了した時点で、ある特定のルールに従って集計し、ある特定の演算方法に従って加工した後でその演算結果をピクチャ符号化情報として保持し、次のピクチャ符号化処理の最初のタイミングで、OFFSETレジスタ部31に書き込み(更新)を行うピクチャ情報加工(演算)部51を備えている。MBタイプから分類No.への変換の仕方については、たとえば、表1または表2の例によって変換する。
FIG. 2A shows a block configuration diagram of a video encoding apparatus according to the second embodiment.
In the second embodiment, in addition to the block configuration of the encoding apparatus of the first embodiment, an MB type holding unit 50 that extracts the MB type from the motion prediction unit 16 and converts the extracted MB type into a classification number, The classification numbers held in the MB type holding unit 50 are aggregated according to a specific rule when the picture encoding process is completed, and processed according to a specific calculation method. And a picture information processing (calculation) unit 51 that stores (updates) in the OFFSET register unit 31 at the first timing of the next picture encoding process. For example, conversion from the MB type to the classification number is performed according to the example in Table 1 or Table 2.
表1は、フレーム構造に関するMBタイプを分類No.に変換する表である。MBタイプとしては、スキップMB、イントラMB、フレーム予測、フィールド予測、DualPrime予測がある。表2は、フィールド構造に関するMBタイプを分類No.に変換する表である。MBタイプとしては、スキップMB、イントラMB、フィールド予測、16×8予測、DualPrime予測がある。これらのMBタイプは、MPEGにおいて規定されているものであり、分類No.は、本実施形態を利用するものが適宜設定すべきものである。 Table 1 is a table for converting the MB type related to the frame structure into the classification number. The MB type includes skip MB, intra MB, frame prediction, field prediction, and DualPrime prediction. Table 2 is a table for converting the MB type related to the field structure into the classification number. Examples of MB types include skip MB, intra MB, field prediction, 16 × 8 prediction, and DualPrime prediction. These MB types are defined in MPEG, and classification numbers should be appropriately set by those using this embodiment.
図2(b)に、第2の実施形態におけるビデオ復号化装置のブロック構成図を示す。
※上記符号化装置の“動き予測部”を復号化装置の“可変長復号化部”に差し替えるだけで、ほとんど同じような構成であるため、説明は割愛させていただきます。
FIG. 2B shows a block configuration diagram of the video decoding apparatus according to the second embodiment.
* Since the configuration is almost the same just by replacing the “motion prediction unit” of the above coding device with the “variable length decoding unit” of the decoding device, the explanation will be omitted.
第2の実施形態においては、第1の実施形態の復号化装置のブロック構成に加え、可変長復号化部17からMBタイプを抽出し、分類No.に変換してから保持するMBタイプ保持部52、MBタイプ保持部52で保持されている分類No.を、ピクチャの可変長復号化処理が完了した時点で、ある特定のルールに従って集計し、ある特定の演算方法に従って加工した後でその演算結果をピクチャ復号化情報として保持し、次のピクチャ復号化処理の最初
のタイミングで、OFFSETレジスタ部41に書き込み(更新)を行うピクチャ情報加工(演算)部53を備えている。MBタイプから分類No.への変換の仕方については、やはり、表1または表2の例によって変換する。ただし、MBタイプから分類No.への変換方法は送信側であるピクチャ符号化装置と受信側であるピクチャ復号化装置で同じものとする。
In the second embodiment, in addition to the block configuration of the decoding apparatus of the first embodiment, an MB type holding unit that extracts MB types from the variable length decoding unit 17 and converts them into classification numbers and holds them. 52. When the variable number decoding process of the picture is completed, the classification numbers held in the MB type holding unit 52 are aggregated according to a certain specific rule, processed according to a certain specific calculation method, and then the calculation is performed. A picture information processing (calculation) unit 53 that holds the result as picture decoding information and writes (updates) to the OFFSET register unit 41 at the first timing of the next picture decoding process is provided. As for the conversion method from the MB type to the classification number, the conversion is performed according to the example in Table 1 or Table 2. However, the conversion method from the MB type to the classification number is the same for the picture encoding device on the transmission side and the picture decoding device on the reception side.
図3〜図8は、第2の実施形態における暗号化の行い方の説明図である。
具体的なケースとして、ピクチャの符号化処理がフレーム構造で行われる場合を想定すると、MBタイプから分類No.への変換は表1に従って行われる。一例として、1ピクチャ分の符号化処理が完了した時点での分類No.の分布状況を、1ピクチャ分マッピングした結果を図3に示す。図3では、縦方向が、スライス列であり、横方向がMB列である。
3 to 8 are explanatory diagrams of how to perform encryption in the second embodiment.
As a specific case, assuming that a picture encoding process is performed in a frame structure, conversion from the MB type to the classification number is performed according to Table 1. As an example, FIG. 3 shows the result of mapping the distribution status of classification numbers at the time when encoding processing for one picture is completed for one picture. In FIG. 3, the vertical direction is a slice column, and the horizontal direction is an MB column.
一方、ある特定のルールに従った”分類No.”の集計方法としては、以下の三つのパターンが考えられる。
(1)ある特定のMB列における縦方向(スライス列方向)の全ての分類No.を集計する(図4参照)。
(2)ある特定のスライス列における横方向(MB列方向)の全ての分類No.を集計する(図5参照)。
(3)第一スライス列上のある特定のMB番号を先頭として、斜め方向の全ての分類No.を集計する(図6参照)。
On the other hand, the following three patterns can be considered as a method of counting “classification numbers” according to a specific rule.
(1) Totally classify all classification numbers in the vertical direction (slice column direction) in a specific MB column (see FIG. 4).
(2) Totally classify all classification numbers in the horizontal direction (MB column direction) in a specific slice column (see FIG. 5).
(3) Totally classify all classification numbers in an oblique direction starting from a specific MB number on the first slice column (see FIG. 6).
また、ある特定の演算方法に従った加工の例として、以下の3タイプが例として挙げられる。
(a)加算タイプ
ピクチャ符号化情報=
(1番目の分類No.)+(2番目の分類No.)+(3番目の分類No.)+ … +(N-1番目の分類No.)+(N番目の分類No.)
(b)加減算タイプ
ピクチャ符号化情報=
(1番目の分類No.)−(2番目の分類No.)+(3番目の分類No.)− … +(N-1番目の分類No.)−(N番目の分類No.)
(c)加減乗算タイプ
ピクチャ符号化情報=
(1番目の分類No.)×(2番目の分類No.)+(3番目の分類No.)− … −(N-1番目の分類No.)×(N番目の分類No.)
一例として、集計方法=(1)、演算方法=(a)を選択した場合は、図4より、
ピクチャ符号化情報=2+0+1+2+0+2+2+1+3=13
という演算結果が得られる。
The following three types are given as examples of processing according to a specific calculation method.
(A) Addition type picture coding information =
(1st classification No.) + (2nd classification No.) + (3rd classification No.) +… + (N-1st classification No.) + (Nth classification No.)
(B) Addition / subtraction type picture coding information =
(1st classification No.)-(2nd classification No.) + (3rd classification No.)-... + (N-1st classification No.)-(Nth classification No.)
(C) Addition / subtraction multiplication type picture coding information =
(1st classification No.) x (2nd classification No.) + (3rd classification No.)-...-(N-1st classification No.) x (Nth classification No.)
As an example, when selecting aggregation method = (1) and calculation method = (a), from FIG.
Picture coding information = 2 + 0 + 1 + 2 + 0 + 2 + 2 + 1 + 3 = 13
The operation result is obtained.
さらにその後、次のピクチャの符号化処理の開始時のタイミングで、OFFSETレジスタ部31に13という値を書き込み、さらに、MBタイプ保持部50に対してもフィードバックされ、抽出するMB列番号やスライス列番号、もしくは、演算タイプの選択信号として使用される。上記は、符号化処理についての説明であるが、上述したように、復号化処理においても、符号化処理とまったく同じ処理を行えばよいので、上記説明は、復号化処理についても同様に当てはまる。 Thereafter, the value 13 is written in the OFFSET register unit 31 at the timing of starting the encoding process of the next picture, and is also fed back to the MB type holding unit 50 to extract the MB column number and slice column to be extracted. It is used as a number or calculation type selection signal. The above is the description of the encoding process. However, as described above, the decoding process may be performed in exactly the same way as the encoding process, and thus the above description also applies to the decoding process.
図7に示されるように、本実施形態は、前のピクチャのピクチャ符号化情報を、必ず次のピクチャの暗号化処理で用いるというアルゴリズムであるため、最初のピクチャの暗号化処理時だけはOFFSETレジスタ部31への設定値を用意できない。従って、最初のピクチャだけは、例えば、初期値として0x0000という固定値を、OFFSETレジスタ部31に設定したり、抽出するMB列番号やスライス列番号、もしくは、演算タイプの選択信号として使用したりすることができる。図7においては、最初のIピクチャは、OFFSETレジスタ部31の設定値を0x0000に固定し、後続のI、B、Pピクチャは、1ピクチャ前のピクチャ情報を使用する例を示している。ここで、Iピクチャ、Bピクチャ、Pピクチャというのは、MPEGにおけるピクチャの種類であり、Iピクチャは、圧縮の際、他のピクチャを参照しないピクチャであり、Pピクチャは、1つ前のピクチャのみを参照し、Bピクチャは、1つ前と1つ後ろのピクチャを参照するピクチャである。 As shown in FIG. 7, the present embodiment is an algorithm in which the picture encoding information of the previous picture is always used in the encryption process of the next picture, and therefore OFFSET is only used during the encryption process of the first picture. A set value for the register unit 31 cannot be prepared. Therefore, for the first picture only, for example, a fixed value of 0x0000 is set as an initial value in the OFFSET register unit 31 or used as a selection signal for an MB column number or slice column number to be extracted or an operation type. be able to. FIG. 7 shows an example in which the first I picture fixes the set value of the OFFSET register 31 to 0x0000, and the subsequent I, B, and P pictures use the picture information of the previous picture. Here, the I picture, the B picture, and the P picture are the types of pictures in MPEG. The I picture is a picture that does not refer to other pictures at the time of compression, and the P picture is the previous picture. The B picture is a picture that refers to the previous and next pictures.
また、図8に示されるように、万が一、ストリーム伝送中にストリームエラーが混入してしまった時に、デコード側でのエラー伝搬の悪影響をできるだけ抑える為に、Iピクチャの符号化時は、初期値として常に0x0000を用いるようにしてもよい。図8においては、Iピクチャのときの符号化時のOFFSETレジスタ部31の設定値を0x0000に固定し、BピクチャとPピクチャの場合には、1ピクチャ前のピクチャ情報を用いて符号化する例を示している。 Also, as shown in FIG. 8, in the event that a stream error is mixed during stream transmission, the initial value is set when encoding an I picture in order to suppress the adverse effect of error propagation on the decoding side as much as possible. As always, 0x0000 may be used. In FIG. 8, the setting value of the OFFSET register unit 31 at the time of encoding for I picture is fixed to 0x0000, and in the case of B picture and P picture, encoding is performed using the picture information of the previous picture. Is shown.
なお、上述したように、本第1および第2の実施形態では、送信側である符号化装置と受信側である復号化装置では、符号化装置で行う暗号化処理と、復号化装置で行う復号化処理は、まったく同じ処理を行う。したがって、上記符号化処理に関する説明は、復号化処理についてもまったく同様に適用される。 As described above, in the first and second embodiments, the encoding apparatus on the transmission side and the decoding apparatus on the reception side perform the encryption process performed by the encoding apparatus and the decoding apparatus. The decryption process is exactly the same. Therefore, the description regarding the encoding process is applied to the decoding process in exactly the same manner.
上記実施形態のほかに、以下の付記を開示する。
(付記1)
画像信号をブロック単位で符号化あるいは復号化し、該ブロックを複数含むマクロブロック単位で画像圧縮/伸張を行う画像符号化/復号化システムにおけるピクチャ暗号化/復号化装置において、
1つ前の画像に含まれるマクロブロックの種類から得られる分類番号を演算した結果と、該1つ前の画像の画像信号の符号化の終了位置のブロックのアドレス情報とから数値を演算する演算手段と、
該演算された数値と、現在処理している画像信号との排他論理和を演算する排他論理和手段と、
排他論理和演算の結果を暗号化あるいは復号化された画像信号として出力する出力手段と、
を備えることを特徴とするピクチャ暗号化/復号化装置。
(付記2)
前記画像符号化/復号化システムは、MPEGであることを特徴とする付記1に記載のピクチャ暗号化/復号化装置。
(付記3)
前記画像信号の符号化の終了位置は、エンド・オブ・ブロックの位置であることを特徴とする付記2に記載のピクチャ暗号化/復号化装置。
(付記4)
Iピクチャについて暗号化あるいは復号化する場合、前記分類番号を演算した結果の代わりに、固定値を用いることを特徴とする付記2に記載のピクチャ暗号化/復号化装置。(付記5)
画像信号の最初のピクチャについては、前記分類番号を演算した結果の代わりに、固定値を用いることを特徴とする付記1に記載のピクチャ暗号化/復号化装置。
(付記6)
前記演算手段は、マクロブロックの種類と分類番号とを対応させて格納するテーブルを保持することを特徴とする付記1に記載のピクチャ暗号化/復号化装置。
(付記7)
前記分離番号の演算は、複数のマクロブロックについて得られた分類番号を四則演算の組み合わせによって演算することを特徴とする付記1に記載のピクチャ暗号化/復号化装
置。
(付記8)
前記複数のマクロブロックは、マクロブロックをスライス例方向とマクロブロック列方向からなる2次元的に配置した場合の、特定のマクロブロック列に属するマクロブロックであることを特徴とする付記7に記載のピクチャ暗号化/復号化装置。
(付記9)
前記複数のマクロブロックは、マクロブロックをスライス例方向とマクロブロック列方向からなる2次元的に配置した場合の、特定のスライス列に属するマクロブロックであることを特徴とする付記7に記載のピクチャ暗号化/復号化装置。
(付記10)
前記複数のマクロブロックは、マクロブロックをスライス例方向とマクロブロック列方向からなる2次元的に配置した場合の、最初のスライス列に属する1つのマクロブロックから斜め方向に取得されたマクロブロックであることを特徴とする付記7に記載のピクチャ暗号化/復号化装置。
(付記11)
画像信号をブロック単位で符号化あるいは復号化し、該ブロックを複数含むマクロブロック単位で画像圧縮/伸張を行う画像符号化/復号化システムにおけるピクチャ暗号化/復号化方法において、
1つ前の画像に含まれるマクロブロックの種類から得られる分類番号を演算した結果と、該1つ前の画像の画像信号の符号化の終了位置のブロックのアドレス情報とから数値を演算し、
該演算された数値と、現在処理している画像信号との排他論理和を演算し、
排他論理和演算の結果を暗号化あるいは復号化された画像信号として出力する、
ことを特徴とするピクチャ暗号化/復号化方法。
In addition to the above embodiment, the following supplementary notes are disclosed.
(Appendix 1)
In a picture encoding / decoding device in an image encoding / decoding system that encodes or decodes an image signal in units of blocks and performs image compression / decompression in units of macroblocks including a plurality of the blocks,
An operation for calculating a numerical value from the result of calculating the classification number obtained from the type of macroblock included in the previous image and the address information of the block at the end position of the encoding of the image signal of the previous image Means,
Exclusive OR means for calculating exclusive OR of the calculated numerical value and the image signal currently being processed;
Output means for outputting the result of the exclusive OR operation as an encrypted or decrypted image signal;
A picture encryption / decryption device comprising:
(Appendix 2)
2. The picture encryption / decryption device according to appendix 1, wherein the image encoding / decoding system is MPEG.
(Appendix 3)
The picture encryption / decryption device according to attachment 2, wherein the end position of the encoding of the image signal is an end of block position.
(Appendix 4)
The picture encryption / decryption device according to appendix 2, wherein when an I picture is encrypted or decrypted, a fixed value is used instead of the result of calculating the classification number. (Appendix 5)
The picture encryption / decryption device according to appendix 1, wherein a fixed value is used for the first picture of the image signal instead of the result of calculating the classification number.
(Appendix 6)
2. The picture encryption / decryption device according to appendix 1, wherein the calculation means holds a table for storing a macroblock type and a classification number in association with each other.
(Appendix 7)
2. The picture encryption / decryption device according to appendix 1, wherein the separation number is calculated by combining classification numbers obtained for a plurality of macroblocks by a combination of four arithmetic operations.
(Appendix 8)
The plurality of macroblocks are macroblocks belonging to a specific macroblock sequence when the macroblocks are two-dimensionally arranged in a slice example direction and a macroblock sequence direction. Picture encryption / decryption device.
(Appendix 9)
The picture according to appendix 7, wherein the plurality of macroblocks are macroblocks belonging to a specific slice column when the macroblocks are two-dimensionally arranged in a slice example direction and a macroblock column direction. Encryption / decryption device.
(Appendix 10)
The plurality of macroblocks are macroblocks acquired obliquely from one macroblock belonging to the first slice row when the macroblocks are two-dimensionally arranged in the slice example direction and the macroblock row direction. Item 8. The picture encryption / decryption device according to appendix 7, wherein
(Appendix 11)
In a picture encoding / decoding method in an image encoding / decoding system that encodes or decodes an image signal in units of blocks and performs image compression / decompression in units of macroblocks including a plurality of the blocks,
A numerical value is calculated from the result of calculating the classification number obtained from the type of macroblock included in the previous image and the address information of the block at the end position of the image signal encoding of the previous image,
Calculate the exclusive OR of the calculated numerical value and the image signal currently being processed,
Output the result of exclusive OR operation as an encrypted or decrypted image signal,
A picture encryption / decryption method characterized by the above.
10 DCT部
11 量子化部
12 可変長符号化部
13、18 逆量子化部
14、19 逆DCT部
15、20 フレームメモリ
16 動き予測部
17 可変長復号化部
21 動き補償部
30、40 EOBアドレス保持部
31、41 OFFSETレジスタ
32、42 EOBアドレス加工(演算)部
33、43 XOR部
34、44 SEL部(セレクタ部)
50、52 MBタイプ保持部
51、53 ピクチャ情報加工(演算)部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 DCT part 11 Quantization part 12 Variable length encoding part 13, 18 Inverse quantization part 14, 19 Inverse DCT part 15, 20 Frame memory 16 Motion prediction part 17 Variable length decoding part 21 Motion compensation part 30, 40 EOB address Holding unit 31, 41 OFFSET register 32, 42 EOB address processing (calculation) unit 33, 43 XOR unit 34, 44 SEL unit (selector unit)
50, 52 MB type holding unit 51, 53 Picture information processing (calculation) unit
Claims (5)
現在処理しているマクロブロックが含まれているピクチャの1つ前のピクチャに含まれるマクロブロックから得られる分類番号を演算した結果と、現在処理しているブロックの1つ前のブロックの符号化におけるDCT係数であって以降にゼロ以外の係数が存在しない位置のアドレス情報とから数値を演算する演算手段と、
該演算された数値と、現在処理している画像信号との排他論理和を演算する排他論理和手段と、
排他論理和演算の結果を暗号化あるいは復号化された画像信号として出力する出力手段と、
を備えることを特徴とするピクチャ暗号化/復号化装置。 In a picture encoding / decoding device in an image encoding / decoding system that encodes or decodes an image signal in units of blocks and performs image compression / decompression in units of macroblocks including a plurality of the blocks,
The result of calculating the classification number obtained from the macroblock included in the picture immediately before the picture including the macroblock currently being processed, and the encoding of the block immediately before the block currently being processed Calculating means for calculating a numerical value from address information at a position where there is no non-zero coefficient after that ,
Exclusive OR means for calculating exclusive OR of the calculated numerical value and the image signal currently being processed;
Output means for outputting the result of the exclusive OR operation as an encrypted or decrypted image signal;
A picture encryption / decryption device comprising:
現在処理しているマクロブロックが含まれているピクチャの1つ前のピクチャに含まれるマクロブロックの種類から得られる分類番号を演算した結果と、現在処理しているブロックの1つ前のブロックの符号化におけるDCT係数であって以降にゼロ以外の係数が存在しない位置のアドレス情報とから数値を演算し、
該演算された数値と、現在処理している画像信号との排他論理和を演算し、
排他論理和演算の結果を暗号化あるいは復号化された画像信号として出力する、
ことを特徴とするピクチャ暗号化/復号化方法。 In a picture encoding / decoding method in an image encoding / decoding system that encodes or decodes an image signal in units of blocks and performs image compression / decompression in units of macroblocks including a plurality of the blocks,
The result of calculating the classification number obtained from the type of the macroblock included in the picture immediately before the picture containing the macroblock currently being processed, and the block immediately before the block currently being processed A numerical value is calculated from the DCT coefficient in encoding and address information at a position where no non-zero coefficient exists thereafter ,
Calculate the exclusive OR of the calculated numerical value and the image signal currently being processed,
Output the result of exclusive OR operation as an encrypted or decrypted image signal,
A picture encryption / decryption method characterized by the above.
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