(57)【要約】【課題】  セキュリティを損なうことなく負荷を軽減させる画像データの送信方式を提案する。【解決手段】  算術符号化手段を用いて画像データを圧縮し送信する送信装置であって、算術符号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をダイジェストデータとするか、もしくは算術符号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をもとにダイジェストデータを作成するダイジェストデータ手段と、前記ダイジェストデータを送信者の秘密鍵で暗号化し電子署名データを生成する秘密鍵暗号化手段と、前記秘密鍵暗号化手段によって暗号化されたデータを画像データとともに送信する送信手段とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
算術符号化手段を用いて画像データを圧縮し送信する送信装置であって、
前記算術符号化手段による算術符号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をダイジェストデータとするか、もしくは算術符号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をもとにダイジェストデータを作成するダイジェストデータ作成手段と、
前記ダイジェストデータを送信者の秘密鍵で暗号化し電子署名データを生成する秘密鍵暗号化手段と、
前記秘密鍵暗号化手段によって暗号化されたデータを画像データとともに送信する送信手段とを有することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
送信された圧縮画像データを算術復号化手段を用いて伸長する受信装置であって、
前記算出復号化手段による算術復号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をダイジェストデータとするか、もしくは算術復号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をもとにダイジェストデータを作成するダイジェストデータ作成手段と、
送信された圧縮画像データに付随する電子署名データを送信者の公開鍵を用いて復号化しダイジェストデータを復元する公開鍵復号化手段と、
前記ダイジェストデータ作成手段によって生成されたダイジェストデータと前記公開鍵復号化手段によって復元されたダイジェストデータとを比較する比較手段とを有することを特徴とする受信装置。
【請求項３】
算術符号化手段を用いて画像データを圧縮し送信する送信装置が、算術符号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をダイジェストデータとするか、もしくは算術符号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をもとにダイジェストデータを作成し、前記ダイジェストデータを送信者の秘密鍵で暗号化し電子署名データを生成し、当該暗号化し生成されたデータを画像データとともに送信し、
送信された圧縮画像データを算術復号化手段を用いて伸長する受信装置が、算術復号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をダイジェストデータとするか、もしくは算術復号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をもとにダイジェストデータを作成し、送信された圧縮画像データに付随する電子署名データを送信者の公開鍵を用いて復号化してダイジェストデータを復元、前記作成されたダイジェストデータと前記復元されたダイジェストデータとを比較することによって画像データの認証を行うことを特徴とする画像データの送受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データに電子署名を付加しネットワーク等を介して他の機器に送信したり、送信されたデータを受信し画像データが送信者によるものであることを認証する画像データの通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワークなどを介して情報を送信する場合において、従来のＩＤとパスワードだけによる本人確認だけではパスワードが容易に推測されたり盗聴されたりするため、セキュリティの確保が難しい。
そのため暗号技術をベースとした「強い認証」システムとして、現在、公開鍵暗号技術の電子署名によるセキュリティ確保が注目され実用化されている。公開鍵暗号方式は、「片方の鍵（公開鍵）で暗号化した情報は、もう片方の鍵（秘密鍵）でないと復号できない」という特殊な性質を持つ２つの鍵のペアを用いて共通鍵、署名などを安全に送信する方式である。
【０００３】
電子署名（デジタル署名）を応用することによって、サイバー空間でも、実世界の署名や捺印に相当するものを持つことが可能になっている。
電子署名には、（１）改ざんの検出が行え、（２）本人のものであるかどうかの確認ができるという２つの効能がある。
【０００４】
電子文書に署名するには送信者が自分の秘密の署名鍵（秘密鍵）で文書を暗号化すればよい。そして、送信者が公開する検証鍵（公開鍵）で受信相手が文書を開けることができれば、この文書が本当に送信者の送った文書であることを受信者側で確実に検証できたことになる。また、電子指紋としてのダイジェストを比較することで、改ざんがないかどうかの確認もできる。
【０００５】
図４は、公開鍵暗号技術の電子署名によるセキュリティ確保の方法を説明する図である。図４において、８０１は情報を送信するユーザーＡ（Ａさん）のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、８２１は情報を受信するユーザーＢ（Ｂさん）のＰＣ、８００はＰＣ８０１、ＰＣ８２１が接続されるネットワークである。
【０００６】
ＰＣ８０１において、生の情報である平文８０５は共通鍵暗号化手段８０６において共通鍵８０３によって暗号化され、暗号文８１１が生成される。ここでの暗号化に公開鍵方式を用いないのは公開鍵方式の暗号化はその処理負担が重いからである。当然暗号化されたデータは共通鍵８０３がなければ復号化することはできない。
【０００７】
共通鍵８０３は、Ｂさんの公開鍵８０２と公開鍵方式の暗号化手段８０４によって暗号化される。ここで暗号化された共通鍵データはＢさんの公開鍵８０２をもってしても復号化することはできない。
【０００８】
一方、平文８０５からはその内容をもとに一定の法則で変換されたダイジェスト８０７が生成される。ダイジェストのデータサイズは平文８０５の署名となりうる限り小さくしてよい。ダイジェスト８０７はＡさんの秘密鍵８０９によって公開鍵暗号化手段８０８において暗号化される。
【０００９】
以上、暗号化された共通鍵データ８１０、暗号文８１１、及び暗号化されたダイジェスト８１２は、ネットワーク８００を介してＢさんのＰＣ８２１へ送信される。
【００１０】
ＢさんのＰＣ８２１においては、共通鍵データ８１０が復号化手段８２３においてＢさんの秘密鍵８２２によって復号化され、共通鍵８２４が生成される。さらに、復号化された共通鍵８２４によって共通鍵復号化手段８２５において暗号文８１１が復号化され平文８２６が得られる。Ｂさんの秘密鍵８２２は通信されることは無いのであるから、第三者が通信を傍受しても復号化することはできない。
【００１１】
暗号化されたダイジェスト８１２は、ＢさんのＰＣ８２１において受信されＡさんの公開鍵８２９によって復号化手段８２７において復号化され、ダイジェスト８２８が生成される。先に復号化された平文８２６とダイジェスト８２８をつきあわせることにより、ダイジェスト８２８は平文８２６によりもともと生成されたものであるかを判断されることができる。ここで暗号化されたダイジェスト８１２はＡさんの秘密鍵８０９によってのみ作成されることができるわけであるから、平文８２６はＡさんが作成したものであることが確認できる。
以上が公開鍵方式を用いて情報を送信する方法である。
【００１２】
次に、Ａさんが送信したい情報が原稿の画像である場合を考慮する。
図５は、そのようなケースにおいて原稿画像を送信する場合の手続きを説明する図である。図５において、９０１は情報を送信するユーザーＡ（Ａさん）のＰＣ、９２１は情報を受信するユーザーＢ（Ｂさん）のＰＣ、９００はＰＣ９０１、ＰＣ９２１が接続されるネットワークである。
【００１３】
ＰＣ９０１において、画像データ９０５はまずＪＢＩＧ符号化器９３０によって圧縮処理が施され圧縮データ９３１が生成される。生成された圧縮データ９３１は共通鍵暗号化手段９０６において共通鍵９０３によって暗号化される。ここでの暗号化に公開鍵方式を用いないのは公開鍵方式の暗号化はその処理負担が重いからである。当然暗号化されたデータは共通鍵９０３がなければ復号化することはできない。
【００１４】
共通鍵９０３は、Ｂさんの公開鍵９０２と公開鍵方式の暗号化手段９０４によって暗号化される。ここで暗号化された共通鍵データはＢさんの公開鍵９０２をもってしても復号化することはできない。
【００１５】
一方、圧縮データ９３１からはその内容をもとに一定の法則で変換されたダイジェスト９０７がダイジェスト作成手段９３２により生成される。ダイジェストのデータサイズは画像データ９０５の署名となりうる限り小さくしてよい。ダイジェスト９０７はＡさんの秘密鍵９０９によって公開鍵暗号化手段９０８において暗号化される。
【００１６】
以上、暗号化された共通鍵データ９１０、暗号文９１１、及び暗号化されたダイジェスト９１２は、ネットワーク９００を介してＢさんのＰＣ９２１へ送信される。
【００１７】
ＢさんのＰＣ９２１においては、共通鍵データ９１０が復号化手段９２３においてＢさんの秘密鍵９２２によって復号化され、共通鍵９２４が生成される。さらに、復号化された共通鍵９２４によって共通鍵復号化手段９２５によって暗号文９１１が復号化され、圧縮データ９３３が得られる。圧縮データ９３３はＪＢＩＧ復号化器９３４によって伸長処理が施され画像データ９２６が得られる。Ｂさんの秘密鍵９２２は通信されることは無いのであるから、第三者が通信を傍受しても復号化することはできない。
【００１８】
暗号化されたダイジェスト９１２は、ＢさんのＰＣ９２１において受信されＡさんの公開鍵９２９によって復号化手段９２７において復号化され、ダイジェスト９２８が生成される。先に復号化された圧縮データ９３３とダイジェスト９２８をつきあわせることにより、ダイジェスト９２８は画像データ９２６によりもともと生成されたものであるかを判断されることができる。ここで暗号化されたダイジェスト９１２はＡさんの秘密鍵９０９によってのみ作成されることができるわけであるから、画像９２６はＡさんが作成したものであることが確認できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従来例においてはダイジェスト９０７の作成、その暗号化、画像データ９０５の送信とその暗号化等をＰＣ９０１で行っていたのでＰＣ９０１の負荷が重かった。
また、ＰＣ９２１においても、ダイジェスト９２８の作成、画像データ９２６の受信とその復号化等をＰＣ９２１で行っていたのでＰＣ９２１の負荷が重かった。
本発明はセキュリティを損なうことなく負荷を軽減させる画像データの送信方式を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の送信装置は、算術符号化手段を用いて画像データを圧縮し送信する送信装置であって、前記算術符号化手段による算術符号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をダイジェストデータとするか、もしくは算術符号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をもとにダイジェストデータを作成するダイジェストデータ作成手段と、前記ダイジェストデータを送信者の秘密鍵で暗号化し電子署名データを生成する秘密鍵暗号化手段と、前記秘密鍵暗号化手段によって暗号化されたデータを画像データとともに送信する送信手段とを有することを特徴とする。
本発明の受信装置は、送信された圧縮画像データを算術復号化手段を用いて伸長する受信装置であって、前記算出復号化手段による算術復号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をダイジェストデータとするか、もしくは算術復号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をもとにダイジェストデータを作成するダイジェストデータ作成手段と、送信された圧縮画像データに付随する電子署名データを送信者の公開鍵を用いて復号化しダイジェストデータを復元する公開鍵復号化手段と、前記ダイジェストデータ作成手段によって生成されたダイジェストデータと前記公開鍵復号化手段によって復元されたダイジェストデータとを比較する比較手段とを有することを特徴とする。
本発明の画像データの送受信方法は、算術符号化手段を用いて画像データを圧縮し送信する送信装置が、算術符号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をダイジェストデータとするか、もしくは算術符号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をもとにダイジェストデータを作成し、前記ダイジェストデータを送信者の秘密鍵で暗号化し電子署名データを生成し、当該暗号化し生成されたデータを画像データとともに送信し、送信された圧縮画像データを算術復号化手段を用いて伸長する受信装置が、算術復号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をダイジェストデータとするか、もしくは算術復号化終了時の学習メモリの内容またはその少なくとも一部をもとにダイジェストデータを作成し、送信された圧縮画像データに付随する電子署名データを送信者の公開鍵を用いて復号化してダイジェストデータを復元、前記作成されたダイジェストデータと前記復元されたダイジェストデータとを比較することによって画像データの認証を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、セキュリティを損なうことなく負荷を軽減して画像データを送受信することができる。また、ダイジェスト生成処理、ダイジェスト生成手段を必要としないので装置としては安価で、かつ高速化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態による画像通信方法を説明する図である。
図１において、１０１は情報を送信する側のユーザーＡ（Ａさん）が所有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、１２１は情報を受信する側のユーザーＢ（Ｂさん）のＰＣ、１００はＰＣ１０１、ＰＣ１２１が接続されるネットワークである。
【００２４】
ＰＣ１０１において、画像データ１０５はまずＪＢＩＧ符号化器１３０によって圧縮処理が施され圧縮データ１３１が生成される。
【００２５】
ここでＪＢＩＧ符号化器１３０の構成を図２に示す。
図２において、圧縮されるべき画像データはコンテキスト生成部２０１に入力される。コンテキスト生成部２０１は、画像データを数ラインバッファリングして、圧縮されるべき注目画素の周囲の画素を収集しコンテキストデータ（ＣＸ）として出力する。ただし、参照画素はすでに発生した画素にかぎられる。コンテキストにあたる画素が画像領域の外である場合には０とする。ＪＢＩＧにおいては、２ラインコンテキストと３ラインコンテキストの２通りがあるが、いずれも１０個の画素からなる。従ってコンテキストデータＣＸは１０ビットである。ＣＸ生成部２０１内が保持すべきライン数はコンテキストの生成に十分な量があれば良い。
【００２６】
学習ＲＡＭ２０２は、コンテキストデータをアドレスとして注目画素の予測値と予測の強さを表す状態値（ＳＴＡＴＥ）とを出力する。学習ＲＡＭ２０２は、取りうる各コンテキストに対して予測値１ビットと状態値７ビットを記憶する。合わせて１バイトである。つまり、コンテキストデータは１０ビットであることにより、学習ＲＡＭ２０２の容量は１０２４バイトとなる。学習ＲＡＭ２０２の初期値は全てのコンテキストに対しオール０で、これは弱く白を予測する状態である。
【００２７】
学習ＲＡＭ２０２から出力された予測値及び状態値は、算術符号化器２０３へ入力される。算術符号化器２０３は、数直線の［１、０］区間を予測の確からしさに応じて再帰的に分割を続け、その分割点の座標を出力符号として出力するものである。ここで、予測の確からしさは学習ＲＡＭ２０２が出力する状態値より決定する。
【００２８】
また、算術符号化器２０３は符号化を進める過程で、学習ＲＡＭ２０２の内容を適宜、上書きすることにより予測の強さを修正していく。これは画像の性質を学習して符号化効率を向上させる効果がある。学習ＲＡＭ２０２の内容の更新は、算術符号化器２０３が出力するアップデート信号と新しい予測値と新しい状態値とからなる８ビットのデータによって行われる。
【００２９】
以上説明したようにＪＢＩＧ符号化器１３０は、画像データを１画素ずつ処理し適宜、学習ＲＡＭ２０２の内容の更新を行いながら、圧縮データを出力する。
【００３０】
本実施形態における学習ＲＡＭ２０２は、画像の復号化が終了した時点で、ＣＰＵ１４０によって読み取られることが可能な構成である。圧縮終了後の学習ＲＡＭ２０２の各値は、画像１画素ずつ走査していく過程での更新が蓄積されたその結果なので、画像の差異が例えば極細部におけるものだったとしても、学習ＲＡＭ２０２の内容にはほぼ確実に差異が生じる。
【００３１】
本実施形態においては、この性質を利用しＣＰＵ１４０は画像の復号化が終了した時点で、学習ＲＡＭ２０２の内容を読み出し、そのままダイジェスト１０７として利用するか、もしくはその一部または全部を用いて簡単な演算を施しダイジェスト１０７を作成する。
その方法は、様々考えられるが、メモリの内容をチェックするためのチェックサム値が作成される要領で、全アドレスの値を合計し下位の一定ビットを切り出しても良い。
【００３２】
以上のいずれかの方法でＣＰＵ１４０はダイジェスト１０７を作成する。このダイジェストデータ１０７はＡさんの秘密鍵１０９によって公開鍵暗号化手段１０８において暗号化される。
【００３３】
生成された圧縮データ１３１は共通鍵暗号化手段１０６において共通鍵１０３によって暗号化される。ここでの暗号化に公開鍵方式を用いないのは公開鍵方式の暗号化はその処理負担が重いためであるからである。当然暗号化されたデータは共通鍵１０３がなければ復号化することはできない。
【００３４】
共通鍵１０３は、Ｂさんの公開鍵１０２と公開鍵方式の暗号化手段１０４によって暗号化される。ここで暗号化された共通鍵データはＢさんの公開鍵１０２をもってしても復号化することはできない。
【００３５】
以上、暗号化された共通鍵データ１１０、暗号データ１１１、暗号化されたダイジェスト１１２は、ネットワーク１００を介してＢさんのＰＣ１２１へ送信される。
【００３６】
ＢさんのＰＣ１２１においては、共通鍵データ１１０が復号化手段１２３においてＢさんの秘密鍵１２２によって復号化され、共通鍵１２４が生成される。さらに、復号化された共通鍵１２４によって共通鍵復号化手段１２５によって暗号データ１１１が復号化され、圧縮データ１３３が得られる。圧縮データ１３３はＪＢＩＧ復号化器１３４によって伸長処理が施され画像データ１２６が得られる。Ｂさんの秘密鍵１２２は通信されることは無いのであるから、第三者が通信を傍受しても復号化することはできない。
【００３７】
暗号化されたダイジェスト１１２は、ＢさんのＰＣ１２１において受信されＡさんの公開鍵１２９によって復号化手段１２７において復号化され、ダイジェスト１２８が生成される。先に復号化された圧縮データ１３３が確かにダイジェスト１２８と対応するものであるかどうかは次のようにして確かめられる。
ＪＢＩＧ復号化器１３４をより詳細に示した図３を用いて説明する。
【００３８】
コンテキスト生成部３０１は、コンテキスト生成部２０１と全く同様に動作する。また、学習ＲＡＭ３０２は、コンテキストデータに基づく注目画素の予測値と予測の強さを表す状態値とを算術復号化器３０３へ出力する。
【００３９】
上述したように与えられる圧縮データは、数直線の［１、０］区間を予測の確からしさに応じて再帰的に分割を続けた結果の最終座標を表す。算術復号化器３０３は、予測値と予測の強さから数直線の区間を分割した時点で圧縮データが示す座標点がどちらにふくまれるかを判断し、それにより予測が当たったかはずれたかを知ることができる。これは、つまり注目画素の画素値が判明したということであり、結果を画像データとして１画素ずつ出力する。以上の処理を再帰的に繰り返すことによって圧縮データの復号化を行う。
【００４０】
学習ＲＡＭ３０２に着目してみれば、それは学習ＲＡＭ２０２と全く同様のアクセスを受ける。算術復号化器３０３は学習ＲＡＭ３０２が出力する予測値の一致具合を検出して算術符号化器２０３と同一のプロトコルで学習ＲＡＭ３０２の内容の更新を行うからである。したがって、圧縮データの復号化処理が終了した時点での学習ＲＡＭ３０２の各値は、ＪＢＩＧ符号化器１３０が符号化処理を終えた時点での学習ＲＡＭ２０２の各値と等しい。
【００４１】
すなわち、ＣＰＵ１４１はＪＢＩＧ復号化器１３４が復号化処理を終えた時点で学習ＲＡＭ３０２の内容を読み取り、さらにＣＰＵ１４０と同様の方法でダイジェストを作成し、それを復号化手段１２７から出力されたダイジェスト１２８と比較することにより、ネットワークを介して送信されたダイジェストデータが確かにネットワークを介して送信された画像データと対応していることがわかる。すなわち電子署名としてダイジェストが機能していることが分る。
【００４２】
なお、本発明においては、圧縮時及び伸長時の初設定値、学習ＲＡＭ初期値などを共通鍵と関連付けて秘匿性を高める公知の技術と組み合わせて使用できるのは言うまでもない。
【００４３】
（本発明の他の実施形態）
上述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、上記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に格納されたプログラムに従って上記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
【００４４】
また、この場合、上記ソフトウェアのプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体は本発明を構成する。また、そのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００４５】
また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、上述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。
【００４６】
さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。
【００４７】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態による画像通信方法を説明するための図である。
【図２】本実施形態における送信装置内部のＪＢＩＧ符号化器周辺部を詳細に説明する図である。
【図３】本実施形態における受信装置内部のＪＢＩＧ復号化器周辺部を詳細に説明する図である。
【図４】従来例の画像送信方法を説明するための図である。
【図５】公開鍵方式のデータ送受信方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  ネットワーク
１０１、１２１  パソコン
１０２、１２９  公開鍵
１０３、１２４  共通鍵
１０４、１０６、１０８  暗号化手段
１０５、１２６  画像データ
１０７、１２８  ダイジェスト
１０９、１２２  秘密鍵
１２３、１２５、１２７  復号化手段
１３０  ＪＢＩＧ符号化器
１３１、１３３  圧縮データ
１３４  ＪＢＩＧ復号化器
１４１、１４２  ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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