(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
復号鍵を用いて暗号化画像を復号化する画像復号化装置であって、
前記暗号化画像の状態を検出し、当該暗号化画像の状態に応じて、当該暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する暗号化画像判定手段と、
前記暗号化画像判定手段によって前記暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定された場合には、デジタル用復号化処理を行うように切り替え、前記暗号化画像判定手段によって前記暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定された場合には、アナログ用復号化処理を行うように切り替える復号化処理切替手段と、
を備え、
前記暗号化画像判定手段は、
アナログ媒体を経由すると消失する判定用フラグが付加された前記暗号化画像において、当該暗号化画像から前記判定用フラグの有無を検出し、当該判定用フラグの有無にて前記暗号化画像の状態を判定する第１判定方法、
前記暗号化画像の暗号化領域に付加された所定のマーカーの劣化度合いを検出し、当該所定のマーカーの劣化度合いに応じて前記暗号化画像の状態を判定する第２判定方法、
前記暗号化画像の暗号化領域の四隅の位置関係を検出し、当該暗号化領域の四隅の位置関係に応じて前記暗号化画像の状態を判定する第３判定方法、又は、
並び替えられた微小領域の周期を検出し、当該微小領域の周期に応じて前記暗号化画像の状態を判定する第４判定方法
のうち少なくともいずれか１つを用いて前記暗号化画像の状態を判定する
ことを特徴とする画像復号化装置。
【請求項２】
前記復号化処理切替手段は、前記暗号化画像判定手段によって前記暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定された場合には、デジタル用復号化処理として、暗号化の逆演算処理を行うように切り替え、前記暗号化画像判定手段によって前記暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定された場合には、アナログ用復号化処理として、画素値の補間処理を行うように切り替えることを特徴とする請求項１に記載の画像復号化装置。
【請求項３】
前記請求項１に記載の画像復号化装置が復号化対象とする暗号化画像を暗号化する画像暗号化装置であって、
前記第１判定方法を用いる場合、前記画像に対して、アナログ媒体を経由すると消失する判定用フラグを付加する判定用フラグ付加手段を備えることを特徴とする画像暗号化装置。
【請求項４】
復号化装置が、復号鍵を用いて暗号化画像を復号化する画像復号化方法であって、
復号化装置が、前記暗号化画像の状態を検出し、当該暗号化画像の状態に応じて、当該暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する暗号化画像判定工程と、
復号化装置が、前記暗号化画像判定工程によって前記暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定された場合には、デジタル用復号化処理を行うように切り替え、前記暗号化画像判定工程によって前記暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定された場合には、アナログ用復号化処理を行うように切り替える復号化処理切替工程と、
を含み、
前記暗号化画像判定工程は、
アナログ媒体を経由すると消失する判定用フラグが付加された前記暗号化画像において、当該暗号化画像から前記判定用フラグの有無を検出し、当該判定用フラグの有無にて前記暗号化画像の状態を判定する第１判定方法、
前記暗号化画像の暗号化領域に付加された所定のマーカーの劣化度合いを検出し、当該所定のマーカーの劣化度合いに応じて前記暗号化画像の状態を判定する第２判定方法、
前記暗号化画像の暗号化領域の四隅の位置関係を検出し、当該暗号化領域の四隅の位置関係に応じて前記暗号化画像の状態を判定する第３判定方法、又は、
並び替えられた微小領域の周期を検出し、当該微小領域の周期に応じて前記暗号化画像の状態を判定する第４判定方法
のうち少なくともいずれか１つを用いて前記暗号化画像の状態を判定する
ことを特徴とする画像復号化方法。
【請求項５】
復号鍵を用いて暗号化画像を復号化する画像復号化方法をコンピュータに実行させる画像復号化プログラムであって、
前記暗号化画像の状態を検出し、当該暗号化画像の状態に応じて、当該暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する暗号化画像判定手順と、
前記暗号化画像判定手順によって前記暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定された場合には、デジタル用復号化処理を行うように切り替え、前記暗号化画像判定手順によって前記暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定された場合には、アナログ用復号化処理を行うように切り替える復号化処理切替手順と、
を含み、
前記暗号化画像判定手順は、
アナログ媒体を経由すると消失する判定用フラグが付加された前記暗号化画像において、当該暗号化画像から前記判定用フラグの有無を検出し、当該判定用フラグの有無にて前記暗号化画像の状態を判定する第１判定方法、
前記暗号化画像の暗号化領域に付加された所定のマーカーの劣化度合いを検出し、当該所定のマーカーの劣化度合いに応じて前記暗号化画像の状態を判定する第２判定方法、
前記暗号化画像の暗号化領域の四隅の位置関係を検出し、当該暗号化領域の四隅の位置関係に応じて前記暗号化画像の状態を判定する第３判定方法、又は、
並び替えられた微小領域の周期を検出し、当該微小領域の周期に応じて前記暗号化画像の状態を判定する第４判定方法
のうち少なくともいずれか１つを用いて前記暗号化画像の状態を判定する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする画像復号化プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、復号鍵を用いて暗号化画像を復号化する画像復号化装置、画像暗号化装置、画像復号化方法および画像復号化プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
社会の情報化が進む中で、秘密情報の漏洩が深刻な問題となっており、情報漏洩を防ぐ技術の開発が望まれている。例えばデジタルデータに関しては、第三者に情報が渡ってもその内容を見られないようにデータを暗号化する技術が開発され、情報漏洩を防ぐ有用な手段として既に利用されている。
【０００３】
一方で、紙媒体等に印刷された印刷物の情報漏洩を防ぐ技術はまだ十分に開発されておらず、実用化された例もない。実際、約半分の情報漏洩が印刷物からであるとも言われており、デジタルデータと同様に印刷物からの情報漏洩を防ぐ技術の開発が急務となっている。
【０００４】
印刷物の情報漏洩対策が望まれる具体例として、商品購入時の請求書、クレジットカード等の明細書、病院のカルテ、学校の成績表、名簿などがあり、本発明は例えばこれらの重要な部分の暗号化および復号化を行って、情報漏洩を防ぐ技術として利用可能である。
【０００５】
従来、印刷物の暗号化を扱った公知例として、例えば、特許文献１に開示されている技術がある。この特許文献１では、まず画像全体を複数のブロックに分割し、入力パスワード（暗号鍵）から得られるパラメータに基づき分割ブロックの画像を並び替え、さらにパラメータで指定されるブロックの画像を白黒反転およびミラー反転して画像を暗号化する。そして、暗号化画像を復号化する際は、画像の外側に位置決め用の枠を付加しパスワード（復号鍵）を入力後、暗号化と逆の手順で元の画像を復号化する。
【０００６】
また、他の従来技術として、例えば、特許文献２に示すように、バイナリデータを印刷物に画像化して埋め込む技術がある。この従来技術においての画像化は、バイナリデータを指定の大きさの白黒の方形で表しマトリックス状に並べることで実現される。さらに、復号の際に画像化された位置がわかるように、印刷物には位置決め用のシンボルがマトリックスの指定の位置に付加される。この位置決めシンボルを基準とすることで、スキャナやカメラなどで画像を撮影し埋め込まれた情報を復号することが可能となる。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１７９６８９号公報
【特許文献２】特許第２９３８３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記の従来技術では、印刷などでアナログ媒体に出力した暗号化画像を暗号化と逆の手順で元の画像を復号化する処理を行う。しかし、暗号化画像がデジタル画像を印刷してカメラやスキャナなどの光学機器で読み取りによるインクの滲みや光学的な歪みなどによって輪郭部がぼけている場合には、反転処理を行っても元の画素値には戻らないので、復号化画像の画質が劣化するという課題があった。
【０００９】
また、暗号化された領域の画像について、画像を複数のブロックに分割し並び替える（白黒反転／ミラー反転／上下反転）方法で暗号化されるが、並べ替えただけではブロックに分割されたそれぞれのブロックの画像の特徴から暗号化前の画像を推測されることが考えられ、よりセキュリティを強固にしたいという課題があった。
【００１０】
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、復号画像の画質を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この装置は、前記暗号化画像の状態を検出し、当該暗号化画像の状態に応じて、当該暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する暗号化画像判定手段と、前記暗号化画像判定手段によって前記暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定された場合には、デジタル用復号化処理を行うように切り替え、前記暗号化画像判定手段によって前記暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定された場合には、アナログ用復号化処理を行うように切り替える復号化処理切替手段と、を備え、前記暗号化画像判定手段は、アナログ媒体を経由すると消失する判定用フラグが付加された前記暗号化画像において、当該暗号化画像から前記判定用フラグの有無を検出し、当該判定用フラグの有無にて前記暗号化画像の状態を判定する第１判定方法、前記暗号化画像の暗号化領域に付加された所定のマーカーの劣化度合いを検出し、当該所定のマーカーの劣化度合いに応じて前記暗号化画像の状態を判定する第２判定方法、前記暗号化画像の暗号化領域の四隅の位置関係を検出し、当該暗号化領域の四隅の位置関係に応じて前記暗号化画像の状態を判定する第３判定方法、又は、並び替えられた微小領域の周期を検出し、当該微小領域の周期に応じて前記暗号化画像の状態を判定する第４判定方法のうち少なくともいずれか１つを用いて前記暗号化画像の状態を判定することを要件とする。
【００１２】
また、この装置は、画像の暗号化する部分領域を指定する暗号化領域指定手段と、指定された部分領域の画像にダミー信号を付加するダミー信号付加手段と、暗号化領域指定手段によって選択された部分領域を暗号鍵に基づいて処理画像に変換する画像変換手段と、部分領域の位置を特定可能にするために、画像変換手段によって変換された処理画像の画素値を規則的に変換することにより変換画像を生成する画素値変換手段と、を備えることを要件とする。
【発明の効果】
【００１３】
開示の装置は、アナログ媒体を経由した暗号化画像の場合には、デジタル画像を印刷してカメラやスキャナなどの光学機器で読み取っており、インクの滲みや光学的な歪みなどによって輪郭部がぼけているので、画質の劣化を改善する処理や、画素値変換部で値を変えた画素値を補間処理などで復元する処理に切り替える必要がある。一方、デジタル媒体のみを経由した暗号化画像は、インクの滲みや光学的な歪みなどによる画像の劣化は無いので、暗号化の逆演算を行い、画像を復号化する処理に切り替える。このように、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかに応じて、復号化処理を切り替えて、復号画像の画質を改善する効果を奏する。
【００１４】
また、暗号化する画像の部分領域にダミー信号を付加し、暗号鍵に基づいて処理画像に変換するため、暗号化領域の画像について、元の画像の特徴以外のダミーの特徴を付与可能となり、暗号化画像の元画像の特徴をダミーのデータにより、更に目立たなくすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る画像復号化装置、画像暗号化装置、画像復号化方法および画像復号化プログラムの実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
以下の実施例では、実施例１に係る画像復号化装置および画像暗号化装置の概要および特徴、画像復号化装置および画像暗号化装置の構成、処理の流れを順に説明し、最後に実施例１による効果を説明する。
【００１７】
［実施例１に係る復号化装置の概要および特徴］
最初に、図１〜図３を用いて、実施例１に係る暗号化装置および復号化装置の概要および特徴を説明する。図１は、実施例１に係る暗号化装置の概要を説明するための図であり、図２は、実施例１に係る復号化装置の概要を説明するための図であり、図３は、実施例１に係る復号化装置の概要および特徴を説明するための図である。
【００１８】
図１および図２に示すように、実施例１では、暗号化装置１１によって暗号化された暗号化画像が、アナログ媒体またはデジタル媒体を経由して、復号化装置１４に入力され、当該暗号化画像が復号化される。
【００１９】
図１では、暗号化画像がアナログ媒体を経由する場合の例を説明する。図１に示すように、暗号化装置１１は、入力されたデジタル画像と暗号化方法を示す暗号鍵とに基づいて、デジタル画像の一部を暗号化した暗号化画像をプリンタ出力部１２に出力する。
【００２０】
プリンタ出力部１２は、暗号化装置１１により暗号化されたデジタル画像を紙などの印刷可能なアナログ媒体に出力する。スキャナ（カメラ）読み込み部１３は、プリンタ出力部１２により出力された印刷画像を、スキャナまたはカメラを用いて読み込む。
【００２１】
そして、復号化装置１４は、プリンタ出力部１２により出力された印刷画像（以下、「アナログ媒体を経由した画像」という）を受け付ける。そして、復号化装置１４は、受け付けた画像と入力された復号鍵とを用いて、復号化画像を得る。この入力された復号鍵が正しい場合に限り暗号化画像を適切に復号化でき、暗号化装置１１による暗号化で隠された情報を見ることができる。
【００２２】
また、図２では、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由する場合の例を説明する。図２に示す暗号化処理および復号化処理では、暗号化装置１１により暗号化されたデジタル画像をプリンタやスキャナを介さずに、デジタル媒体のみを経由した画像（以下、「デジタル媒体のみを経由した画像」という）を電子文書画像のまま復号化装置１４に入力し、復号化画像を得ることも可能である。
【００２３】
ところで、上記復号化装置１４が受け付ける「アナログ媒体を経由した画像」と「デジタル媒体のみを経由した画像」とでは、画像の状態が異なる。例えば、アナログ媒体を経由した画像では、デジタル画像を印刷し、カメラやスキャナなどの光学機器で読み取った場合に、インクの滲みや光学的な歪みなどによって、輪郭部がぼける場合があるのに対し、デジタル媒体のみを経由した画像では、画像の劣化が少ない。そこで本願発明では、暗号化画像の状態を検出して「アナログ媒体を経由した画像」か「デジタル媒体のみを経由した画像」かを判定し、判定結果に応じて、画像デジタル用復号化処理またはアナログ用復号化処理を行うように切り替えることを主たる特徴とする。
【００２４】
この主たる特徴について具体的に説明すると、図３に示すように、復号化装置１４は、暗号化画像を受け付けると、暗号化画像の状態を検出し、当該暗号化画像の状態に応じて、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する（図３の（１）参照）。具体的には、復号化装置１４は、暗号化画像の暗号化領域に付加された位置決めマーカーの劣化度合い、暗号化領域の四隅の位置関係、および、微小領域の周期から暗号化画像の状態を検出し、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する。
【００２５】
そして、復号化装置１４は、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定された場合には、デジタル用復号化処理を行うように切り替え（図３の（２）参照）、暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定された場合には、アナログ用復号化処理を行うように切り替える（図３の（３）参照）。具体的には、復号化装置１４は、デジタル媒体のみを経由した画像を復号化する場合には、暗号化の逆演算を行い、アナログ媒体を経由した暗号化画像を復号化する場合には、画質の劣化を改善する処理や、画素値変換部で値を変えた画素値を補間処理などで復元する処理を行う。
【００２６】
このように、復号化装置１４は、アナログ媒体を経由した暗号化画像の場合には、デジタル画像を印刷してカメラやスキャナなどの光学機器で読み取っており、インクの滲みや光学的な歪みなどによって輪郭部がぼけているので、画質の劣化を改善する処理や、画素値変換部で値を変えた画素値を補間処理などで復元する処理に切り替える必要がある。一方、デジタル媒体のみを経由した暗号化画像は、インクの滲みや光学的な歪みなどによる画像の劣化は無いので、暗号化の逆演算を行い、画像を復号化する処理に切り替える。このように、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかに応じて、復号化処理を切り替えて、復号画像の画質を改善する。
【００２７】
［暗号化装置の構成］
次に、図４を用いて、図１に示した暗号化装置１１の構成を説明する。図４は、実施例１に係る暗号化装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、この暗号化装置１１は、暗号化領域指定部３１、画像変換部３２、画素値変換部３３およびマーカー付加部３４を備えている。以下にこれらの各部の処理を説明する。
【００２８】
暗号化領域指定部３１は、暗号化したい領域を含む入力画像から暗号化する領域を選択する。具体的には、暗号化領域指定部３１は、図５の（Ａ）に示すように、暗号化したい領域を含むデジタル画像（入力画像）４１から暗号化する領域４２を選択する。この領域４２が後述する画像変換部３２および画素値変換部３３の処理により、図５の（Ｂ）に示したように変換画像４３に変換され、デジタル画像４１が変換画像４３を含む暗号化画像４４に変換される。
【００２９】
画像変換部３２は、暗号化する領域４２および暗号鍵を入力し、暗号鍵に対応する変換方法で暗号化する領域４２の画像を視覚的に変換する。その際の変換パラメータは、入力の暗号鍵から得られるバイナリデータにより作成する。
【００３０】
ここで、暗号鍵の入力例を説明する。図６は、暗号鍵と、暗号鍵により生成されるバイナリデータの例である。同図に例示するように、暗号鍵としての数値「１２３４」は、バイナリデータ「１０００１１０１００１０」として入力され、暗号鍵としての文字列「ａｎｇｏ」は、バイナリデータ「０１１００００１０１１０１１１００１１００１１１０１１０１１１１」として入力される。
【００３１】
また、画像変換方法として、画像を微小領域に分割して微小領域を並べ替える処理（スクランブル処理という。）による変換方法と、画像を圧縮処理することによる変換方法との２つの例を示す。
【００３２】
図７は、画像変換部におけるスクランブル処理の一例を示す図である。同図に示すように、スクランブル処理では、まず、選択された領域４２の画像を一定の大きさの微小領域に分割して、次に、暗号鍵から得られるバイナリデータにより微小領域の並び替えを行なう。
【００３３】
図７の（Ａ）に示したように、まず暗号化領域指定部３１により選択された領域４２を縦方向に分割し、暗号鍵６１のバイナリ列の各ビットを分割された領域４２の境界に左から順に対応させ、ビットが「１」の場合は隣り合う分割列を交換し、ビットが「０」の場合は何もしない処理を左側から順に行なう。分割境界の数に対してバイナリ列のビット数が足りない場合は、足りなくなった位置から同じバイナリ列を繰り返して領域４２の右端まで交換処理を行なう。
【００３４】
続いて、図７の（Ｂ）に示すように、交換処理を行なった画像領域６２を横方向に分割し、暗号鍵６１のバイナリ列の各ビットを分割された画像領域６２の境界に上から順番に対応させ、縦分割で行ったのと同様の交換処理を行単位で上から順に行なう。
【００３５】
すると、図７の（Ｃ）に示すように、各分割画像に交換処理を行った結果、元の領域４２がスクランブル処理された処理画像であるスクランブル画像６３が得られる。このスクランブル処理例の拡張法として、横方向、縦方向ともに２度以上行なうこともでき、また２度目以降の交換において分割領域の大きさを変えることも可能である。さらに、横方向と縦方向で分割領域の交換に別のバイナリ列を用いることもできる。これらの拡張法は、入力画像のサイズが小さく、かつ暗号鍵のビット長が長い場合に、異なる暗号鍵から全く同じ処理画像が生成されてしまうのを防ぐ手段として特に有効である。
【００３６】
図７を用いて説明したスクランブル処理とはまた別のスクランブル処理法として、図８に示すように微小領域単位で画素の交換を行う方法も可能である。図８は、画像変換部におけるスクランブル処理の他の例を示す図である。すなわち、同図に示すように、入力画像を矩形状の微小領域に分割し、分割された微小領域同士を交換する。これにより、上述の横方向と縦方向（行と列）の交換による方法よりもスクランブルの場合の数が多くなり、暗号強度を高めることができる。
【００３７】
さらにスクランブル処理の際の微小領域の形は、図８に示した四角形の他に、例えば図９の（Ａ）に示したような三角形を用いることも可能である。また、図９の（Ｂ）に示したように、形や大きさの異なる微小領域を共存させることもできる。
【００３８】
続いて、図１０を用いて、画像を圧縮処理することによる変換方法について説明する。図１０は、画像変換部における圧縮処理を示す図である。同図に示すように、入力画像４１が二値画像の場合に、まず図１０の（Ａ）に示したように暗号化領域指定部３１により選択された領域４２の画像を圧縮して、図１０の（Ｂ）に示したようなバイナリ列７１を作成する。ここでの圧縮法は、ファクシミリ装置での二値画像データ転送の際に用いられるランレングス圧縮や、二値画像の標準圧縮方式であるＪＢＩＧ（Joint Bi-level Image experts Group）圧縮など、あらゆる圧縮方式が適用可能である。
【００３９】
続いて、図１１を用いて、変換データを画像化する処理を説明する。図１１は、変換データを画像化する処理を示す図である。図１０に示したような領域４２の圧縮に続いて、変換圧縮データであるバイナリ列７１の各ビットを、図１１（Ｂ）に示したように、ビットが「０」ならば「白」、ビットが「１」ならば「黒」である指定サイズの方形に拡大して方形画像（処理画像）８１を作成し、暗号化する画像の領域４２に白黒の方形画像８１として配列させる。
【００４０】
この変換圧縮データ（バイナリ列７１）を選択された領域４２の画像内に収まるよう配列させたい場合、方形画像８１のサイズは選択された領域４２の圧縮率に依存してくる。例えば圧縮率が１／４以下であれば方形画像８１のサイズは高々２×２ピクセルであり、１／１６以下ならば高々４×４ピクセルである。
【００４１】
一方、予め方形画像８１のサイズを指定し、かつ圧縮データを選択された領域４２の画像内に収めたい場合は、最初の画像圧縮処理において方形画像８１のサイズに依存した圧縮率を達成する必要がある。例えば、方形を４×４ピクセルのサイズにする場合は１／１６以上の圧縮率が必要となる。この場合には、選択された領域４２の情報を予め落として圧縮する方法や、非可逆な圧縮方式を用いる方法が有効である。
【００４２】
上記の圧縮データを拡大して画像化する暗号化処理により、例えば低解像度のカメラで暗号化画像を読み取った場合でも拡大された白黒のブロックを認識できるため、暗号化画像を正しく復号できる。
【００４３】
図４の説明に戻ると、画素値変換部３３では、画像変換部３２で変換された処理画像６３内の画素を一定の間隔を置いて変換し、変換画像４３が概ね格子状の縞模様を成すようにする。具体的には、画素値変換部３３は、画像変換部３２により領域４２がスクランブルされた処理画像６３の画素を、一定の間隔で変換し、暗号化画像４４が全体として概ね格子状の縞模様を成すようにする。
【００４４】
例えば、図１２に示したように、図１２の（Ａ）に示したスクランブル画像６３を（Ｂ）に示した市松模様（チェッカー模様）画像９１の有色部分で反転処理するような変換を実行することにより、（Ｃ）に示したように暗号化画像４４が全体として概ね格子状の縞模様を成す変換画像９２が得られる。これにより、生成される縞状の模様は、暗号化画像４４を復号する際に暗号化領域内の各画素の詳細な位置を検出するために用いられる。
【００４５】
なお、これらの一連の処理に関して、別の変換を実施することも可能である。例えば画素値を反転する処理は、指定の値を加算する処理であってもよい。また、図１２の（Ｂ）に示した市松模様画像９１は、（Ａ）に示したスクランブル画像６３と略同サイズであるが、スクランブル画像６３より小さいサイズを用いることにより、スクランブル画像６３の周辺以外の中心部分のみ反転処理するようにしてもよい。
【００４６】
また、画素値を変換する領域４２は、図１３の（Ａ）から（Ｃ）に示すように、種々の形状を適用することが可能である。画素値変換は小領域間の境界位置を高精度に検出することを目的とした処理であるため、例えば図１３の（Ａ）のように境界部分のみ画素値変換することも考えられる。また、図１３の（Ｂ）のように微小領域に対して少しずつずらしながら画素値変換を行うことで、変換と非変換の境界がより細かい間隔で現れるため、復号化処理において暗号化画像４４の画素位置をさらに詳細に検出できる。
【００４７】
また、図１３の（Ｃ）に示すように、微小領域の境界が交差する部分のみに画素値変換を行えば、紙などに印刷した画像をスキャナやカメラで読み込んで復号する際の画質の劣化を最小限に抑えることができる。なお、微小領域の形が均一な大きさの四角形ではなく、図９に示したように三角形（図９の（Ａ））や異なる大きさ、形が共存する場合（図９の（Ｂ））は、上述の変換例に限らず形状に応じた方法で画素値変換を行う必要がある。
【００４８】
図４の説明に戻ると、マーカー付加部３４では、画素値変換部３３で変換処理された変換画像９２の四隅のうち、例えば右下以外の三箇所に位置決めマーカーを付加し暗号化画像４４を作成する。例えば、マーカー付加部３４は、暗号化された領域４２の位置を特定するための位置決めマーカーを、変換画像９２の四隅のうち右下以外の三箇所に配置する。
【００４９】
ここで、図１４を用いて暗号化処理で用いる位置決めマーカーの例を説明する。同図に示すように、位置決めマーカーは、図１４の（Ａ）に示すように丸十字の形をしたものとする。位置決めマーカーの形をより広く言えば、実線の円または多角形とその周と交わる複数の線で構成されるものであればよい。このような例として、図１４の（Ｂ）の位置決めマーカーのように漢字の「田」の形をしたものや、（Ｃ）の位置決めマーカーのように中心から三つの線が円周に向かって放射線状に出ているもの、（Ｄ）の位置決めマーカーのように線が途中で切れているもの、などが挙げられる。また、図４２の（Ａ）（Ｂ）に示すような周期的な性質を持つ位置決めマーカーを用いてもよい。図４２の様な位置決めマーカーを用いた場合、フーリエ変換やガボール変換などの周波数変換によって画像全体から位置決めマーカーの位置を特定することが可能になる。
【００５０】
また、位置決めマーカーの色の構成は、最も単純には背景が白で前景を黒にすればよいが、これに限らず変換画像９２の色（画素値）分布に応じて適宜変更しても差し支えない。また背景と前景に決まった色を指定するのではなく、背景の色はデジタル画像４１のままで前景の画素値を反転するなどして位置決めマーカーを形作る方法も考えられる。このようにすれば、位置決めマーカー部分の入力画像情報も保持されたまま画像の暗号化を行なえる。
【００５１】
ここで、図１５を用いて暗号化画像の例を説明する。つまり、暗号化部１１Ａの処理により、最終的には図１５に示すような暗号化画像４４が生成され、生成された暗号化画像４４には、変換画像９２と位置決めマーカー１２１が含まれる。なお、画像変換部３２で「微小領域を並べ替える処理（スクランブル処理）」を用いた場合は、二値画像だけでなくグレースケールやカラーの画像に対しても暗号化処理を適用できる。
【００５２】
また、図１６の（Ａ）に例示すように、グレースケール画像１３１は、暗号化部１１Ａの処理により、（Ｂ）に示すように変換画像１３３と位置決めマーカー１３４を含む暗号化画像１３２が生成される。
【００５３】
［復号化装置の構成］
次に、図１７を用いて、図３に示した復号化装置１４の構成を説明する。図１７は、実施例１に係る復号化装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、この復号化装置１４は、マーカー検出部１４１、暗号化領域検出部１４２、暗号化位置検出部１４３、状態判定部１７１、画像逆変換部１４４を備えている。以下にこれらの各部の処理を説明する。
【００５４】
マーカー検出部１４１は、一般的な画像認識技術を用いて、上述のマーカー付加部３４により付加した位置決めマーカーの位置を暗号化画像から検出する。検出方法としては、パターンマッチングや図形の連結性に関する解析、周波数解析などが適用可能である。
【００５５】
暗号化領域検出部１４２は、マーカー検出部１４１により検出された３つの位置決めマーカーの位置関係に基づいて、暗号化されている画像の領域を検出する。具体的には、暗号化領域検出部１４２は、図１８に示すように、暗号化画像１５１から少なくとも３つの位置決めマーカー１５２を検出すると、図１８の（Ｂ）に示すように、１つの暗号化領域１５３を検出することができる。
【００５６】
すなわち、３つの位置決めマーカー１５２は、長方形の暗号化領域１５３の四隅に配置されているため、これら３つの点（位置決めマーカー１５２の位置）を線で結んで得られる図形がおおよそ直角三角形になる。そこで、位置決めマーカー１５２が３つ以上検出された場合は、３つの位置決めマーカー１５２の位置関係が直角三角形に近い形状で構成される領域を含み、３つの位置決めマーカー１５２の位置を４つの角部分のうち３つの角部分とする長方形を暗号化領域１５３とする。なお、検出位置決めマーカー１５２の数が２つ以下の場合は、対応する暗号化領域１５３を特定できないため、暗号化画像は存在しないとして復号化処理を終了する。
【００５７】
ここで、図１９を用いて、暗号化領域検出処理の流れを説明する。暗号化領域検出部１４２で実行される暗号化領域検出処理は、まず、ステップＳ１６０１において、マーカー検出部１４１によって検出された位置決めマーカー１５２の数を変数ｎに代入し、ステップＳ１６０２において、暗号化領域１５３の検出用フラグreg_detectに０を代入する。
【００５８】
そして、ステップＳ１６０３において、位置決めマーカー１５２の数が代入された変数ｎが３以上であるか否かを判断し、変数ｎが３以上でなければ、すなわち変数ｎが２以下であれば（ステップＳ１６０３否定）、本暗号化領域検出処理を含む復号化処理を終了する。
【００５９】
他方、変数ｎが３以上であれば（ステップＳ１６０３肯定）、ステップＳ１６０４において、マーカー検出部１４１によって検出された位置決めマーカー１５２のうちの３つの位置決めマーカー１５２を選択し、ステップＳ１６０５において、その選択した３つの位置決めマーカー１５２の位置関係が略直角三角形であるか否かを判断する。
【００６０】
選択した３つの位置決めマーカー１５２の位置関係が略直角三角形でなければ（ステップＳ１６０５否定）、ステップＳ１６０６において、マーカー検出部１４１によって検出された位置決めマーカー１５２の３点の組み合わせが全て終了したか否かを判断し、終了していなければ（ステップＳ１６０６否定）、ステップＳ１６０４に戻って他の３点を選択し、終了した場合（ステップＳ１６０６肯定）、ステップＳ１６０８に進む。
【００６１】
他方、選択した３つの位置決めマーカー１５２の位置関係が略直角三角形であれば（ステップＳ１６０５肯定）、ステップＳ１６０７において、検出用フラグreg_detectに１を代入する。そして、ステップＳ１６０８において、検出用フラグreg_detectに１が代入されているか、すなわち、３点の位置関係が直角三角形となる３つの位置決めマーカー１５２を検出することができたか否かを判断し、reg_detectに１が代入されていれば（ステップＳ１６０８肯定）、暗号化位置検出部１４３の処理に進み、reg_detectに１が代入されていなければ（ステップＳ１６０８否定）、本暗号化領域検出処理を含む復号化処理を終了する。
【００６２】
図１７の説明に戻ると、暗号化位置検出部１４３は、暗号化画像１５１の復号を正確に行なうために、暗号化領域検出部１４２により検出された暗号化領域１５３の端の部分が規則的な画素分布を成すことを利用して、周波数解析やパターンマッチングなどにより暗号化領域１５３内の各画素の詳細な位置を検出する。この検出は、画素値変換部３３の画素値変換（反転）処理により暗号化画像１５１の全体が周期的な模様を成すという性質を利用する。
【００６３】
一つの検出方法として、まず模様の周期（幅）を画像の横方向および縦方向に関して高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform:ＦＦＴ）などの周波数解析法で求め、その後テンプレートマッチングなどによりの境界位置（オフセット）を検出する方法が考えられる。また、暗号化画像にエッジ検出フィルタ（ラプラシアンフィルタ等）をかけると境界部分が直線状になる性質を利用して、境界位置をハフ変換により検出することも可能である。
【００６４】
図２０は、暗号化位置が検出された例を示す図である。また、暗号化されたデジタル画像４１が複雑である場合には、暗号化画像４４の周期性が著しく損なわれる部分が出てくる可能性もある。このような場合、模様の周期と境界位置の計算に用いる画像領域を周期性の比較的強い部分に限定して暗号化位置検出を行なう方法が有効である。
【００６５】
状態判定部１７１は、暗号化画像の状態を検出し、暗号化画像の状態に応じて、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する。具体的には、状態判定部１７１は、暗号化画像の暗号化領域に付加された「位置決めマーカーの劣化度合い」、「暗号化領域の四隅の位置関係」、「微小領域の周期（幅）」から暗号化画像の状態を検出し、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定し、判定結果を後述する画像逆変換部１４４に通知する。
【００６６】
ここで、暗号化画像の暗号化領域に付加された位置決めマーカーの劣化度合いから暗号化画像の状態を検出する場合について説明する。つまり、アナログ媒体を経由した画像である場合には、暗号化領域の四隅のうち三箇所に付加した位置決めマーカーのエッジや色が印刷などで劣化し、３つのマーカーに対してパターンマッチングした際に、元のデジタルのマーカーとの差分は大きくなる。一方、デジタル媒体のみを経由した画像である場合には、３つのマーカーに対してパターンマッチングした際に、元のデジタルのマーカーとの差分は０である。このような差分を利用した判定が可能である。なお、暗号化画像にＪＰＥＧなどの画像圧縮がなされた場合、差分は０ではなくなるが、印刷などで劣化した画像の差分に比べると遥かに小さな値になるので、閾値処理などによって判定が可能である。
【００６７】
また、暗号化領域の四隅の位置関係から暗号化画像の状態を検出する場合について説明する。つまり、状態判定部１７１は、暗号化領域を検出し、暗号化領域の四隅の位置が傾いているかもしくは歪んでいる場合には、暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定し、四隅の位置が傾いておらず、歪んでもいない場合には、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定する。
【００６８】
また、微小領域の周期（幅）から暗号化画像の状態を検出する場合について説明する。つまり、状態判定部１７１は、暗号化位置検出部１４３の結果を利用し、微小領域の周期（幅）が一定の時はデジタル媒体のみを経由した画像であると判定し、周期にばらつきがある時は印刷やスキャンによる歪みの可能性が高いので暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定する。
【００６９】
図１７の説明に戻ると、画像逆変換部１４４は、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定された場合には、デジタル用復号化処理を行うように切り替え、暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定された場合には、アナログ用復号化処理を行うように切り替える。
【００７０】
具体的には、画像逆変換部１４４は、状態判定部１７１から判定結果を受信し、デジタル媒体のみを経由した画像を復号化する場合には、暗号化位置検出部１４３によって検出された暗号化位置情報とユーザにより入力された復号鍵とを用いて、暗号化画像４４を復号鍵に対応する方法で画像変換部３２による変換処理の逆変換処理を実行し、復号化画像を生成する。復号化の処理手順は、暗号化処理と逆の手順で実現されるため説明を省略する。
【００７１】
一方、画像逆変換部１４４は、アナログ媒体を経由した暗号化画像を復号化する場合には、シャープネスやノイズ除去などのフィルタリングを行い、インクの滲みや光学的な歪みによる劣化を改善する。なお、画像逆変換部１４４は、暗号化位置検出のために画素値変換した画素を復元する際、暗号化画像がデジタルと判定され尚且つ画素値変換が反転処理などの可逆的な変換であれば、その逆変換を行い、暗号化画像がアナログと判定されるかもしくは画素値変換が非可逆的な変換であれば、図２１に例示するように、近傍画素の画素値から線形補間などによって画素値を復元しても良い。
【００７２】
つまり、アナログ媒体を経由した暗号化画像は、デジタル画像を印刷してカメラやスキャナなどの光学機器で読み取っているので、インクの滲みや光学的な歪みなどによって輪郭部がぼけており、画質の劣化を改善する処理や、画素値変換部で値を変えた画素値を補間処理などで復元する処理に切り替える必要がある。一方、デジタル媒体のみを経由した暗号化画像は、インクの滲みや光学的な歪みなどによる画像の劣化は無いので、暗号化の逆演算を行い、画像を復号化する処理に切り替える。
【００７３】
［復号化装置による処理］
次に、図２２を用いて、実施例１に係る復号化装置１４による処理を説明する。図２２は、実施例１に係る復号化装置１４の処理動作を示すフローチャートである。
【００７４】
同図に示すように、復号化装置１４のマーカー検出部１４１は、暗号化画像を受け付けると（ステップＳ２２０１肯定）、一般的な画像認識技術を用いて、位置決めマーカーの位置を暗号化画像から検出する（ステップＳ２２０２）。そして、暗号化領域検出部１４２は、マーカー検出部１４１により検出された３つの位置決めマーカーの位置関係に基づいて、暗号化されている画像の領域を検出する（ステップＳ２２０３）。
【００７５】
続いて、暗号化位置検出部１４３は、暗号化画像の復号を正確に行なうために、暗号化領域検出部１４２により検出された暗号化領域の端の部分が規則的な画素分布を成すことを利用して、周波数解析やパターンマッチングなどにより暗号化領域内の各画素の詳細な位置を検出する（ステップＳ２２０４）。
【００７６】
そして、状態判定部１７１は、暗号化画像の状態を検出し、暗号化画像の状態に応じて、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する（ステップＳ２２０５）。その結果、画像逆変換部１４４は、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定された場合には、デジタル用復号化処理を行うように切り替え（ステップＳ２２０６）、暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定された場合には、アナログ用復号化処理を行うように切り替える（ステップＳ２２０７）。
【００７７】
[実施例１の効果]
上述してきたように、暗号化装置１０は、アナログ媒体を経由した暗号化画像の場合には、デジタル画像を印刷してカメラやスキャナなどの光学機器で読み取っており、インクの滲みや光学的な歪みなどによって輪郭部がぼけているので、画質の劣化を改善する処理や、画素値変換部で値を変えた画素値を補間処理などで復元する処理に切り替える必要がある。一方、デジタル媒体のみを経由した暗号化画像は、インクの滲みや光学的な歪みなどによる画像の劣化は無いので、暗号化の逆演算を行い、画像を復号化する処理に切り替える。このように、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかに応じて、復号化処理を切り替えて、復号画像の画質を改善することが可能である。
【００７８】
また、実施例１によれば、暗号化画像の状態として、当該暗号化画像の暗号化領域に付加された所定のマーカーの劣化度合いを検出する。そして、所定のマーカーの劣化度合いに応じて、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する。つまり、アナログ媒体を経由した画像である場合には、暗号化領域の四隅のうち三箇所に付加した位置決めマーカーのエッジや色が印刷などで劣化し、３つのマーカーに対してパターンマッチングした際に、元のデジタルのマーカーとの差分は大きくなる。一方、デジタル媒体のみを経由した画像である場合には、３つのマーカーに対してパターンマッチングした際に、元のデジタルのマーカーとの差分は０である。このような差分を利用して、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを正確に判定することが可能である。
【００７９】
また、実施例１によれば、暗号化画像の状態として、当該暗号化領域の四隅の位置関係を検出し、当該暗号化領域の四隅の位置関係に応じて、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する。つまり、暗号化領域の四隅の位置が傾いているかもしくは歪んでいる場合には、暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定する。一方、四隅の位置が傾いておらず、歪んでもいない場合には、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定する。このように、暗号化領域の四隅の位置関係を利用して、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを正確に判定することが可能である。
【００８０】
また、実施例１によれば、暗号化画像の状態として、並び替えられた微小領域の周期を検出し、当該微小領域の周期に応じて、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する。つまり、微小領域の周期（幅）が一定の時はデジタル媒体のみを経由した画像であると判定する。一方、周期にばらつきがある時は印刷やスキャンによる歪みの可能性が高いので暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定する。このように、微小領域の周期を利用して、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを正確に判定することが可能である。
【００８１】
また、実施例１によれば、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定された場合には、デジタル用復号化処理として、暗号化の逆演算処理を行うように切り替える。一方、暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定された場合には、アナログ用復号化処理として、画素値の補間処理を行うように切り替えるので、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかに応じて、復号画像の画質を改善する効果を奏する。
【実施例２】
【００８２】
ところで、上記の実施例１では、暗号化画像の暗号化領域に付加された「位置決めマーカーの劣化度合い」、「暗号化領域の四隅の位置関係」、「微小領域の周期（幅）」から暗号化画像の状態を検出し、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、暗号化画像のデジタルアナログ判定用フラグを暗号化画像に付加し、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定するようにしてもよい。
【００８３】
そこで、以下の実施例２では、暗号化画像のデジタルアナログ判定用フラグを暗号化画像に付加し、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する場合として、図２３〜図２５を用いて、実施例２における暗号化装置１１ａおよび復号化装置１４ａについて説明する。図２３は、実施例２に係る暗号化装置１１ａの構成を説明するブロック図であり、図２４は、デジタルアナログ判定用フラグ付加の仕組みを説明する図であり、図２５は、電子透かしを利用したデジタルアナログ判定用フラグ付加の仕組みを説明する図である。
【００８４】
最初に、実施例２に係る暗号化装置１１ａの構成を説明する。図２３に示すように、暗号化装置１１ａは、図４に示した暗号化装置１１と比較して判定用フラグ付加部２４１を新たに備える点が相違する。かかる暗号化装置１１ａにおいて、判定用フラグ付加部２４１は、暗号化画像のデジタルアナログ判定用フラグを暗号化画像のフォーマット形式などが記述されているヘッダ部分もしくは画像部分などに付加する。
【００８５】
そして、実施例１とは異なり、実施例２に係る復号化装置１４ａの状態判定部１７１は、暗号化画像に付加されたデジタルアナログ判定用フラグを用いて、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する。
【００８６】
具体的には、図２４で例示すように、暗号化画像がアナログ媒体に出力されると、付加した判定用フラグが検出できなくなるという仕組みを用いてデジタルアナログを判定しても良い。また、図２５に示すように印刷などのアナログ変換に耐性を持たない電子署名、電子透かし、ステガノグラフィなどの技術を使用して判定用フラグを画像に付加しても良い。
【００８７】
なお、付加する情報としては判定用フラグだけではなく、暗号化領域の位置を特定するための座標情報など復号に必要な情報もヘッダ部分や画像内に付加することで、デジタル媒体のみ経由した暗号化画像の復号に関してはヘッダ部分に付加されている暗号化領域の座標情報を読取って復号化できる結果、演算量の多いマーカー検出、暗号領域検出、暗号位置検出などの処理を回避もしくは簡略化することが可能になる。
【００８８】
このように実施例２によれば、アナログ媒体を経由すると消失する判定用フラグが付加された暗号化画像において、当該暗号化画像から判定用フラグを検出する。その結果、判定用フラグが検出された場合には、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定し、判定用フラグが検出されなかった場合には、アナログ媒体を経由した画像であると判定する。つまり、判定用フラグを利用して、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを簡略に判定することが可能である。
【実施例３】
【００８９】
ところで、本発明では、画像の暗号変換の前に、ダミー信号を画像に付加するようにしてもよい。そこで、以下の実施例３では、ダミー信号を画像に付加する場合として、図２６〜図３９を用いて、実施例３における暗号化装置１１ｂおよび復号化装置１４ｂの構成と処理について説明する。
【００９０】
図２６は、実施例３に係る暗号化装置のダミー信号付加の処理概要を示す図であり、図２７は、実施例３に係る復号化装置のダミー信号除去の処理概要を示す図であり、図２８は、ダミー信号の例を示す図であり、図２９は、ダミー信号除去を説明する図であり、図３０は、演算式を説明するための図であり、図３４は、近傍画素の統計的性質を用いたダミー付加方法を説明する図であり、図３５は、パターンによるダミー信号の例を示す図であり、図３６は、複数パターンによるダミー信号の付加方法を示す図であり、図３７は、ダミー信号を動的に付加する方法を説明する図であり、図３１は、排他的論理和を用いたダミー信号の生成および除去の仕組みを説明する図であり、図３２は、微小領域同士の排他的論理和を用いたダミー付加方法を説明する図であり、図３３は、微小領域同士の排他的論理和を用いたダミー除去方法を説明する図であり、図３８は、ダミー信号の効果を説明する図であり、図３９は、元のデジタル画像の一部をダミー信号として利用する例を示す図である。
【００９１】
図２６に示すように、暗号化装置１１ｂは、図４に示した暗号化装置１１と比較して、ダミー信号付加部２７１を新たに備える点が相違する。かかる暗号化装置１１ｂにおいて、ダミー信号付加部２７１は、ダミー信号を画像に付加する。
【００９２】
また、図２７に示すように、復号化装置１４ｂは、図１７に示した復号化装置１４と比較して、ダミー除去部２８１を新たに備える点が相違する。かかる復号化装置１４ｂにおいて、ダミー除去部２８１は、ダミー信号を除去する。
【００９３】
すなわち、画像を微小領域に分割してスクランブルした場合、エッジの繋がりや色調などによる微小領域間の相関関係などの情報を元にして、復号鍵がなくても試行錯誤によって不正に復号される可能性がある。そこで、ダミー信号を付加することで微小領域間の相関関係を無くし、復号鍵なしでの復号を困難にする。
【００９４】
ここでいうダミー信号とは、図２８のダミー付加画像３３０１の様に、ランダムにドットを付加しても良いし、３３０２の様に規則的なドットパターンを付加しても良いし、３３０３の様に線を付加しても良い。ドットや線として付加した場合、復号後にローパスフィルタやメディアンなどのノイズ除去フィルタ、もしくは図２９で示すように周辺画素の画素値を用いた補間処理でダミー信号を除去することが可能である。
【００９５】
また、ダミー信号を付加する方法としては、任意の値で上書きする以外にも、画素値の反転やシフト演算、排他的論理和など可逆的な画素値変換によって付加する方法、ダミー信号を付加する画素の近傍画素の統計的性質を用いた演算によって付加する方法などがある。最大画素値をＰｍａｘ、最小画素値をＰｍｉｎ、変換前の画素値をｘ、変換後の画素値をｙとすると、反転の演算式は、図３０の（１）のようになる。また、シフト演算の演算式は、図３０の（２）のようになる。
【００９６】
また、図３１〜図３３を用いて演算結果をダミー信号として付加する例を説明する。具体的には、隣り合った微小領域同士で排他的論理和を行い、その演算結果をダミー信号として付加する例を説明する。図３１で示すように、排他的論理和は可逆な変換であるため、図３２の様に隣り合った微小領域の画素値との排他的論理和をダミー信号として付加し、復号の際には図３３で示すように、再度排他的論理和を行うことにより、付加したダミー信号を除去する。ここでは微小領域単位での演算を例として示すが、当然微小領域内の隣り合った画素同士、もしくは暗号領域単位での排他的論理和を行っても良い。
【００９７】
また、図３４では、近傍画素の統計的性質を用いた演算によるダミー付加方法を示している。同図に示すように、画素Ａはダミー信号を付加する画素である。ダミー信号は画素Ａの近傍領域Ｂの平均画素値によって演算方法を切り換える。Ｂの平均画素値が図３４の３５０２にあるようにＴ０より小さいかＴ１より大きい値のときは反転処理を行い、Ｔ０とＴ１の間の値のときはシフト演算を行う。
【００９８】
ダミー信号を付加する際に、画素値を反転やシフト演算など可逆的な変換によって付加した場合に、復号時にはダミー信号付加の逆演算を行って情報損失のないダミー除去をすることが可能である。また、ダミー信号が空白領域に付加されていることが明らかな場合は背景色でダミー信号を塗りつぶしても良い。
【００９９】
また、入力画像がＲＧＢやＹＵＢやＣＭＹＫなど複数の成分を持つ形式の場合に、一つの成分だけを変換しても良いし、２つ以上の成分を変換しても良いし、ＲＧＢの入力画像をＹＵＶなど他の形式に変換してからダミー信号を付加することも可能である。
【０１００】
ダミー信号が微小領域単位で入れることも可能であり、例えば図３５の３６０１の様にある特定のパターン３６０２をダミー信号として付加しても良い。また、図３６の３７０１の様に図３６の３７０２〜３７０４に示すような複数のパターンを付加しても良い。パターンを付加する微小領域は暗号鍵から一意に求めることが可能な微小領域に付加しても良いし、一定周期毎に付加しても良い。
【０１０１】
また、ダミー信号を任意の場所に付加することもできるが、図３７に示すように、文字領域（Ｂ）を避けて空白領域（Ａ）だけに付加すれば、復号時に文字とダミー信号が重なった場合を考慮する必要がなくなり、ダミー信号除去が容易になる。
【０１０２】
この様に動的にダミー信号を付加した暗号化画像を復号する場合に、微小領域毎にダミー信号が付加されているかどうか判定する必要があるが、前述の通りダミー信号をパターンとして付加すれば、ダミー信号除去の前にパターンマッチング行うことで微小領域内のダミー信号だけを抽出および除去が可能である。なお、上記では、スクランブル前の画像に対してダミー信号を付加する場合を説明したが、当然スクランブル後の画像に付加した場合も同様の効果がある。
【０１０３】
このようにダミー信号を付加するので、図３８で示すように、鍵を持たないユーザの不正な復号が困難になるため、ダミー信号を付加しない場合と比べると暗号化強度が高くなる。また、ダミー信号を任意のパターンとしたが、図３９に示すように、元のデジタル画像の一部もしくは元のデジタル画像の一部を回転やミラーリングで変換した画像をダミー信号として利用しても良い。
【０１０４】
このように実施例３によれば、ダミー信号をデジタル画像に付加するので、復号鍵なしでの復号をより困難にすることが可能となる。
【実施例４】
【０１０５】
上述のように、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明してきたが、本発明が適用される暗号化処理および復号化処理を実行する処理装置は、その機能が実行されるのであれば、上述の実施例に限定されることなく、単体の装置であっても、複数の装置からなるシステムあるいは統合装置であっても、ＬＡＮ、ＷＡＮ等のネットワークを介して処理が行なわれるシステムであってもよい。そこで、以下では実施例４として本発明に含まれる他の実施例を説明する。
【０１０６】
図４０に示しように、バス２６０８に接続されたＣＰＵ２６０１、ＲＯＭやＲＡＭのメモリ２６０２、入力装置２６０３、出力装置２６０４、外部記録装置２６０５、媒体駆動装置２６０６、可搬記録媒体２６０９、ネットワーク接続装置２６０７で構成されるシステムでも実現できる。すなわち、前述してきた実施例のシステムを実現するソフトェアのプログラムコードを記録したＲＯＭやＲＡＭのメモリ２６０２、外部記録装置２６０５、可搬記録媒体２６０９を、処理装置に供給し、その処理装置のコンピュータがプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【０１０７】
この場合、可搬記録媒体２６０９等から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した可搬記録媒体２６０９等は本発明を構成することになる。
【０１０８】
プログラムコードを供給するための可搬記録媒体２６０９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、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、ＲＯＭカード、電子メールやパソコン通信等のネットワーク接続装置２６０７（言い換えれば、通信回線）を介して記録した種々の記録媒体などを用いることができる。
【０１０９】
また、図４１に示すように、コンピュータがメモリ２６０２上に読み出したプログラムコードを実行することによって、前述した実施の形態の機能が実現される他、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施の形態の機能が実現される。
【０１１０】
さらに、可搬型記録媒体２６０９から読み出されたプログラムコードやプログラム（データ）提供者から提供されたプログラム（データ）が、コンピュータに挿入された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２６０２に書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ２６０１などが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施の形態の機能が実現され得る。すなわち、本発明は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。
【０１１１】
以上の実施例１〜４を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１１２】
（付記１）復号鍵を用いて暗号化画像を復号化する画像復号化装置であって、
前記暗号化画像の状態を検出し、当該暗号化画像の状態に応じて、当該暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する暗号化画像判定手段と、
前記暗号化画像判定手段によって前記暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定された場合には、デジタル用復号化処理を行うように切り替え、前記暗号化画像判定手段によって前記暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定された場合には、アナログ用復号化処理を行うように切り替える復号化処理切替手段と、
を備えることを特徴とする画像復号化装置。
【０１１３】
（付記２）前記暗号化画像判定手段は、前記暗号化画像の状態として、当該暗号化画像の暗号化領域に付加された所定のマーカーの劣化度合いを検出し、当該所定のマーカーの劣化度合いに応じて、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定することを特徴とする付記１に記載の画像復号化装置。
【０１１４】
（付記３）前記暗号化画像判定手段は、前記暗号化画像の状態として、当該暗号化領域の四隅の位置関係を検出し、当該暗号化領域の四隅の位置関係に応じて、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定することを特徴とする付記１または２に記載の画像復号化装置。
【０１１５】
（付記４）前記暗号化画像判定手段は、前記暗号化画像の状態として、並び替えられた微小領域の周期を検出し、当該微小領域の周期に応じて、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の画像復号化装置。
【０１１６】
（付記５）前記暗号化画像判定手段は、アナログ媒体を経由すると消失する判定用フラグが付加された暗号化画像において、当該暗号化画像から判定用フラグを検出し、判定用フラグが検出された場合には、暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定し、判定用フラグが検出されなかった場合には、アナログ媒体を経由した画像であると判定することを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の画像復号化装置。
【０１１７】
（付記６）前記復号化処理切替手段は、前記暗号化画像判定手段によって前記暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定された場合には、デジタル用復号化処理として、暗号化の逆演算処理を行うように切り替え、前記暗号化画像判定手段によって前記暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定された場合には、アナログ用復号化処理として、画素値の補間処理を行うように切り替えることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の画像復号化装置。
【０１１８】
（付記７）前記付記１〜６のいずれか一つに記載の画像復号化装置が復号化対象とする暗号化画像を暗号化する画像暗号化装置であって、
前記画像に対して、アナログ媒体を経由すると消失する判定用フラグを付加する判定用フラグ付加手段を備えることを特徴とする画像暗号化装置。
【０１１９】
（付記８）前記判定用フラグ付加手段は、電子署名、電子透かしまたはステガノグラフィの技術を用いて、前記判定用フラグを付加することを特徴とする付記７に記載の画像暗号化装置。
【０１２０】
（付記９）前記判定用フラグ付加手段は、前記判定用フラグを前記暗号化画像のヘッダ部分に付加することを特徴とする付記７または８に記載の画像暗号化装置。
【０１２１】
（付記１０）前記判定用フラグ付加手段は、前記判定用フラグを前記暗号化画像のヘッダ部分に付加するとともに、暗号化領域の位置を特定するための座標情報もヘッダ部分に付加することを特徴とする付記９に記載の画像暗号化装置。
【０１２２】
（付記１１）復号化装置が、復号鍵を用いて暗号化画像を復号化する画像復号化方法であって、
復号化装置が、前記暗号化画像の状態を検出し、当該暗号化画像の状態に応じて、当該暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する暗号化画像判定工程と、
復号化装置が、前記暗号化画像判定工程によって前記暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定された場合には、デジタル用復号化処理を行うように切り替え、前記暗号化画像判定工程によって前記暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定された場合には、アナログ用復号化処理を行うように切り替える復号化処理切替工程と、
を含んだことを特徴とする画像復号化方法。
【０１２３】
（付記１２）復号鍵を用いて暗号化画像を復号化する画像復号化方法をコンピュータに実行させる画像復号化プログラムであって、
前記暗号化画像の状態を検出し、当該暗号化画像の状態に応じて、当該暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であるかアナログ媒体を経由した画像であるかを判定する暗号化画像判定手順と、
前記暗号化画像判定手順によって前記暗号化画像がデジタル媒体のみを経由した画像であると判定された場合には、デジタル用復号化処理を行うように切り替え、前記暗号化画像判定手順によって前記暗号化画像がアナログ媒体を経由した画像であると判定された場合には、アナログ用復号化処理を行うように切り替える復号化処理切替手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像復号化プログラム。
【０１２４】
（付記１３）暗号鍵を用いて画像を暗号化する画像暗号化装置であって、
前記画像から暗号化する部分領域を指定する暗号化領域指定手段と、
前記画像にダミー信号を前記デジタル画像に付加するダミー信号付加手段と、
前記暗号化領域指定手段によって選択された部分領域を暗号鍵に基づいて処理画像に変換する画像変換手段と、
前記部分領域の位置を特定可能にするために、前記画像変換手段によって変換された処理画像の画素値を規則的に変換することにより変換画像を生成する画素値変換手段と、
を備えることを特徴とする画像暗号化装置。
【０１２５】
（付記１４）前記ダミー信号付加手段は、前記ダミー信号を付加する画素の近傍の統計的性質を用いて、前記ダミー信号を付加することを特徴とする付記１３に記載の画像暗号化装置。
【０１２６】
（付記１５）前記ダミー信号付加手段は、可逆な画素値変換によって前記ダミー信号を付加することを特徴とする付記１３または１４に記載の画像暗号化装置。
【０１２７】
（付記１６）前記ダミー信号付加手段は、前記画素値変換として、反転処理を行って前記ダミー信号を付加することを特徴とする付記１５に記載の画像暗号化装置。
【０１２８】
（付記１７）前記ダミー信号付加手段は、前記画素値変換として、シフト演算を行って前記ダミー信号を付加することを特徴とする付記１５に記載の画像暗号化装置。
【０１２９】
（付記１８）前記ダミー信号付加手段は、前記画素値変換は、隣り合った微小領域同士で排他的論理和を行って前記ダミー信号を付加することを特徴とする付記１５に記載の画像暗号化装置。
【０１３０】
（付記１９）前記ダミー信号付加手段は、非可逆な画素値変換によって前記ダミー信号を付加することを特徴とする付記１３または１４に記載の画像暗号化装置。
【０１３１】
（付記２０）前記ダミー信号付加手段は、ダミー信号を付加する画素の第１の画素成分を第２の画素成分に変換し、前記第２の画素成分の画素値の一部または全てを変換した後に第１の画素成分に逆変換して前記ダミー信号を生成することを特徴とする付記１３〜１９のいずれか１つに記載の画像暗号化装置。
【０１３２】
（付記２１）前記ダミー信号付加手段は、点や線など復元時に補間処理やフィルタリングによって除去が可能な形状の前記ダミー信号を付加することを特徴とする付記１３〜２０のいずれか１つに記載の画像暗号化装置。
【０１３３】
（付記２２）前記ダミー信号付加手段は、パターンマッチングによって検出可能な前記ダミー信号を付加することを特徴とする付記１３に記載の画像暗号化装置。
【０１３４】
（付記２３）前記ダミー信号付加手段は、元の前記デジタル画像内の一部を前記ダミー信号として付加することを特徴とする付記１３に記載の画像暗号化装置。
【０１３５】
（付記２４）前記ダミー信号付加手段は、元の前記デジタル画像内の一部を変換して前記ダミー信号として付加することを特徴とする付記１３に記載の画像暗号化装置。
【０１３６】
（付記２５）前記ダミー信号付加手段は、画像の空白領域にのみ前記ダミー信号を付加することを特徴とする付記１３に記載の画像暗号化装置。
【０１３７】
（付記２６）前記付記１３〜２５のいずれか一つに記載の画像暗号化装置が暗号化した暗号化画像を復号化する画像復号化装置であって、
前記ダミー信号を除去するダミー信号除去手段を備えることを特徴とする画像復号化装置。
【０１３８】
（付記２７）前記ダミー信号除去手段は、補間処理やフィルタリングによって前記ダミー信号を除去することを特徴とする付記２６に記載の画像復号化装置。
【０１３９】
（付記２８）前記ダミー信号除去手段は、パターンマッチングによって前記ダミー信号を検出することを特徴とする付記２６に記載の画像復号化装置。
【０１４０】
（付記２９）暗号鍵を用いて画像を暗号化する画像暗号化装置であって、
前記画像から暗号化する部分領域を指定する暗号化領域指定手段と、
前記暗号化領域指定手段によって選択された部分領域を暗号鍵に基づいて処理画像に変換する画像変換手段と、
前記部分領域の位置を特定するために、周期的な性質を持つ位置決め用マーカーを付加するマーカー付加手段と、
を備えることを特徴とする画像暗号化装置。
【０１４１】
（付記３０）暗号化装置が、暗号鍵を用いて画像を暗号化する画像暗号化方法であって、
暗号化装置が、前記画像から暗号化する部分領域を指定する暗号化領域指定工程と、
前記暗号化領域指定工程によって選択された部分領域を暗号鍵に基づいて処理画像に変換する画像変換工程と、
前記部分領域の位置を特定するために、周期的な性質を持つ位置決め用マーカーを付加するマーカー付加工程と、
を含んだことを特徴とする画像暗号化方法。
【０１４２】
（付記３１）暗号鍵を用いて画像を暗号化する画像暗号化方法をコンピュータに実行させる画像暗号化プログラムであって、
前記画像から暗号化する部分領域を指定する暗号化領域指定手順と、
前記暗号化領域指定手段によって選択された部分領域を暗号鍵に基づいて処理画像に変換する画像変換手順と、
前記部分領域の位置を特定するために、周期的な性質を持つ位置決め用マーカーを付加するマーカー付加手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像暗号化プログラム。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
以上のように、本発明に係る画像復号化装置、画像暗号化装置、画像復号化方法および画像復号化プログラムは復号鍵を用いて暗号化画像を復号化する場合に有用であり、特に復号画像の画質を改善することに適する。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】実施例１に係る暗号化装置の概要を説明するための図である。
【図２】実施例１に係る復号化装置の概要を説明するための図である。
【図３】実施例１に係る復号化装置の概要および特徴を説明するための図である。
【図４】実施例１に係る暗号化装置の構成を示すブロック図である。
【図５】暗号化領域を選択する例を示す図である。
【図６】暗号鍵の入力例を示す図である。
【図７】画像変換部におけるスクランブル処理の一例を示す図である。
【図８】画像変換部におけるスクランブル処理の他の例を示す図である。
【図９】スクランブル処理における微小領域の形の変形例を示す図である。
【図１０】画像変換部における圧縮処理を示す図である。
【図１１】変換データを画像化する処理を示す図である。
【図１２】画素値変換部における画素値変換処理の例（その１）を示す図である。
【図１３】画素値変換部における画素値変換処理の例（その２）を示す図である。
【図１４】暗号化処理で用いる位置決めマーカーの例を示す図である。
【図１５】暗号化画像の例を示す図である。
【図１６】グレースケール画像の暗号化の例を示す図である。
【図１７】実施例１に係る復号化装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】位置決めマーカーから暗号化領域を検出する過程を示す図である。
【図１９】暗号化領域検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図２０】暗号化位置が検出された例を示す図である。
【図２１】補間処理による画素値の復元を説明する図である。
【図２２】実施例１に係る復号化装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図２３】実施例２に係る暗号化装置の構成を説明するブロック図である。
【図２４】デジタルアナログ判定用フラグ付加の仕組みを説明する図である。
【図２５】電子透かしを利用したデジタルアナログ判定用フラグ付加の仕組みを説明する図である。
【図２６】実施例３に係る暗号化装置のダミー信号付加の処理概要を示す図である。
【図２７】実施例３に係る復号化装置のダミー信号除去の処理概要を示す図である。
【図２８】ダミー信号の例を示す図である。
【図２９】ダミー信号除去を説明する図である。
【図３０】演算式を説明するための図である。
【図３１】排他的論理和を用いたダミー信号の生成および除去の仕組みを説明する図である。
【図３２】微小領域同士の排他的論理和を用いたダミー付加方法を説明する図である。
【図３３】微小領域同士の排他的論理和を用いたダミー除去方法を説明する図である。
【図３４】近傍画素の統計的性質を用いたダミー付加方法を説明する図である。
【図３５】パターンによるダミー信号の例を示す図である。
【図３６】複数パターンによるダミー信号の付加方法を示す図である。
【図３７】ダミー信号を動的に付加する方法を説明する図である。
【図３８】ダミー信号の効果を説明する図である。
【図３９】元のデジタル画像の一部をダミー信号として利用する例を示す図である。
【図４０】本発明における暗号化処理および復号化処理を実行する処理装置の構成図である。
【図４１】本発明における暗号化および復号化プログラムのコンピュータへのローディングを説明するための図である。
【図４２】周期的な性質を持つ位置決めマーカーの例を示す図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１１  暗号化装置
３１  暗号化領域指定部
３２  画像変換部
３３  画素値変換部
３４  マーカー付加部
１４  復号化装置
１４１  マーカー検出部
１４２  暗号化領域検出部
１４３  暗号化位置検出部
１４４  画像逆変換部
１７１  状態判定部
【図１】
0005206024.tif 000002
【図２】
0005206024.tif 000003
【図３】
0005206024.tif 000004
【図４】
0005206024.tif 000005
【図５】
0005206024.tif 000006
【図６】
0005206024.tif 000007
【図７】
0005206024.tif 000008
【図８】
0005206024.tif 000009
【図９】
0005206024.tif 000010
【図１０】
0005206024.tif 000011
【図１１】
0005206024.tif 000012
【図１２】
0005206024.tif 000013
【図１３】
0005206024.tif 000014
【図１４】
0005206024.tif 000015
【図１５】
0005206024.tif 000016
【図１６】
0005206024.tif 000017
【図１７】
0005206024.tif 000018
【図１８】
0005206024.tif 000019
【図１９】
0005206024.tif 000020
【図２０】
0005206024.tif 000021
【図２１】
0005206024.tif 000022
【図２２】
0005206024.tif 000023
【図２３】
0005206024.tif 000024
【図２４】
0005206024.tif 000025
【図２５】
0005206024.tif 000026
【図２６】
0005206024.tif 000027
【図２７】
0005206024.tif 000028
【図２８】
0005206024.tif 000029
【図２９】
0005206024.tif 000030
【図３０】
0005206024.tif 000031
【図３１】
0005206024.tif 000032
【図３２】
0005206024.tif 000033
【図３３】
0005206024.tif 000034
【図３４】
0005206024.tif 000035
【図３５】
0005206024.tif 000036
【図３６】
0005206024.tif 000037
【図３７】
0005206024.tif 000038
【図３８】
0005206024.tif 000039
【図３９】
0005206024.tif 000040
【図４０】
0005206024.tif 000041
【図４１】
0005206024.tif 000042
【図４２】
0005206024.tif 000043