(57)【要約】【課題】非契約者の購買意欲を高められる部分的なスクランブル処理を可能にした画像スクランブル方法および装置を提供する。【解決手段】画像データの各フレームを所定の画素ブロック単位で解析して、画像の複雑さ代表する周波数特徴量を抽出する画像解析部１と、周波数特徴量が所定の基準値を超える画素ブロックをスクランブル領域として決定するスクランブル領域決定部２ａと、画素ブロックを、その周波数特徴量に基づいて複数のカテゴリに分類するカテゴリ化部２ｂと、前記スクランブル領域を対象に、同一カテゴリに属する各画素ブロックに同一のスクランブル強度パラメータを用いてスクランブル処理を施すスクランブル処理部３とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データからスクランブル領域を抽出してスクランブル処理を施す画像スクランブル装置において、
画像データの各フレームを所定の画素ブロック単位で解析して、画像の複雑さ代表する周波数特徴量を抽出する画像解析手段と、
前記周波数特徴量が所定の基準値を超える画素ブロックをスクランブル領域として決定するスクランブル領域決定手段と、
前記スクランブル領域に画像スクランブル処理を施す画像スクランブル手段とを含むことを特徴とする画像スクランブル装置。
【請求項２】
前記各画素ブロックを、その周波数特徴量に基づいて複数のカテゴリに分類するカテゴリ化手段を含み、
前記画像スクランブル手段は、同一カテゴリに属する各画素ブロックに同一のスクランブル強度パラメータを用いてスクランブル処理を施すことを特徴とする請求項１に記載の画像スクランブル装置。
【請求項３】
前記カテゴリ化手段は、各画素ブロックの周波数変換係数から直流成分を除いた周波数成分を抽出し、当該抽出された周波数成分量に基づいて各画素ブロックをカテゴリ化することを特徴とする請求項２に記載の画像スクランブル装置。
【請求項４】
前記カテゴリ化手段は、各画素ブロックの周波数変換係数から低周波領域の成分を抽出し、低周波領域の成分量に基づいて各画素ブロックをカテゴリ化することを特徴とする請求項２に記載の画像スクランブル装置。
【請求項５】
前記カテゴリ化手段は、各画素ブロックの周波数変換係数から高周波領域の成分を抽出し、高周波領域の成分量に基づいて各画素ブロックをカテゴリ化することを特徴とする請求項２に記載の画像スクランブル装置。
【請求項６】
前記カテゴリ化手段は、各画素ブロックの周波数変換係数から垂直方向の周波数成分を抽出し、この成分量に基づいて各画素ブロックをカテゴリ化することを特徴とする請求項２に記載の画像スクランブル装置。
【請求項７】
前記カテゴリ化手段は、各画素ブロックの周波数変換係数から水平方向の周波数成分を抽出し、この成分量に基づいて各画素ブロックをカテゴリ化することを特徴とする請求項２に記載の画像スクランブル装置。
【請求項８】
画像データからスクランブル領域を抽出してスクランブル処理を施す画像スクランブル方法において、
画像データの各フレームを所定の画素ブロック単位で解析して、画像の複雑さ代表する周波数特徴量を抽出する手順と、
前記周波数特徴量が所定の基準値を超える画素ブロックをスクランブル領域として決定する手順と、
前記スクランブル領域に画像スクランブル処理を施す手順とを含むことを特徴とする画像スクランブル方法。
【請求項９】
前記各画素ブロックを、その周波数特徴量に基づいて複数のカテゴリに分類する手順を含み、同一カテゴリに属する各画素ブロックに同一のスクランブル強度パラメータを用いてスクランブル処理を施すことを特徴とする請求項８に記載の画像スクランブル方法。
【請求項１０】
前記カテゴリ化手順では、各画素ブロックの周波数変換係数から直流成分を除いた周波数成分が抽出され、当該抽出された周波数成分量に基づいて各画素ブロックがカテゴリ化されることを特徴とする請求項９に記載の画像スクランブル方法。
【請求項１１】
前記カテゴリ化手順では、各画素ブロックの周波数変換係数から低周波領域の成分が抽出され、低周波領域の成分量に基づいて各画素ブロックがカテゴリ化されることを特徴とする請求項９に記載の画像スクランブル方法。
【請求項１２】
前記カテゴリ化手順では、各画素ブロックの周波数変換係数から高周波領域の成分が抽出され、高周波領域の成分量に基づいて各画素ブロックがカテゴリ化されることを特徴とする請求項９に記載の画像スクランブル方法。
【請求項１３】
前記カテゴリ化手順では、各画素ブロックの周波数変換係数から垂直方向の周波数成分が抽出され、この成分量に基づいて各画素ブロックがカテゴリ化されることを特徴とする請求項９に記載の画像スクランブル方法。
【請求項１４】
前記カテゴリ化手順では、各画素ブロックの周波数変換係数から水平方向の周波数成分が抽出され、この成分量に基づいて各画素ブロックがカテゴリ化されることを特徴とする請求項９に記載の画像スクランブル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、符号化された画像データからスクランブル領域を抽出してスクランブル処理を施す画像スクランブル方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放送のデジタル化や、パーソナルコンピュータおよび携帯電話向けのネットワーク上での動画像配信など、動画像コンテンツが幅広く利用されている。これらのサービスにおいては、コンテンツの配信元と契約を結ぶことで利用可能となる有償コンテンツがあり、契約者のみが視聴可能となるように視聴制御が行われる。
【０００３】
この視聴制御の技術の一つに、画像情報を秘匿するスクランブル技術がある。この際、非契約者の購買意欲を高めるために、画面の一部のみにスクランブル処理を行ったり、スクランブル処理による画質の劣化の度合いを制御したりするなど、秘匿性を任意に制御する処理が行われる。
【０００４】
特許文献１には、画像が所定の画素ブロック単位に分割され、このブロックごとに離散コサイン変換(DCT)が適用される動画像データに対して、そのDCT係数を操作することで秘匿性の制御を実現する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、符号化された動画像データの秘匿性を制御するスクランブル手法が開示されている。既存のスクランブル手法の多くが、画面全体に対して同一のスクランブル強度パラメータを設定するのに対して、当該手法では、画面内の大域的領域にスクランブル強度パラメータを設定するのに加え、局所的領域にもスクランブル強度パラメータを設定し、これらを複合的に用いることで画質制御が行われる。
【０００６】
特許文献３には、MPEGのように所定の画素ブロック単位で符号化され、かつ処理過程に予測処理を含む符号化方式が適用された動画像データに対して、局所領域のみにスクランブル処理を適用し、かつ段階的な画質制御を可能にする技術が開示されている。
【０００７】
特許文献４には、あらかじめ設定された領域内で、所定の画素ブロックごとに特徴量（周波数成分の直流成分、またはブロック内の平均画素値）を算出し、算出された特徴量に基づいて領域内でのブロック交換対象候補リストを作成し、スクランブル処理では、前記リストの中から交換候補の数を限定したり、あるいは２つのブロックの特徴量の差分がある閾値以上の値の場合のみ交換を行ったりすることで画質を制御する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平７−７９４２６号公報
【特許文献２】特開平９−３２７０１０号公報
【特許文献３】特開２００７−１７４３７５号公報
【特許文献４】特開２００７−１８４６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術では、スクランブル処理を適用する局所領域は、何らかの手段を用いて予め設定する必要がある。画面内のスクランブル適用領域は、動画像データ内で、時間経過とともに変化することが多い。また、画面内のスクランブル適用領域は単一であるとは限らず、複数の領域となる場合もあり、領域の数は時間経過とともに変化する。従って、スクランブル適用領域を設定しようとする場合、映像を視聴しながら手動で設定しなければならないため、作業コストが大きくなる。特に、長尺のコンテンツを処理する場合や、大量のコンテンツを処理する場合は作業の手間が増大する。
【０００９】
手動以外の領域決定方法として、既存の領域分割・動物体追跡・オブジェクト認識などの技術を用いて領域決定を行い、前記領域決定に関するデータと動画像データとをスクランブル処理装置に入力してスクランブル処理を行う方法が考えられる。しかしながら、このような既存の手法は処理が複雑であるのみならず、符号化された画像データを復号しなければならない場合がある。そのため、復号・解析処理による処理時間の増加という問題が生じ、さらには復号された画像データを保持するためのメモリが必要になるという技術課題があった。
【００１０】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、非契約者の購買意欲を高められる部分的なスクランブル処理を自動的に行える画像スクランブル方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した目的を達成するために、本発明は、画像データからスクランブル領域を抽出してスクランブル処理を施す画像スクランブル装置において、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
【００１２】
(1)画像データの各フレームを所定の画素ブロック単位で解析して、画像の複雑さ代表する周波数特徴量を抽出する画像解析手段と、前記周波数特徴量が所定の基準値を超える画素ブロックをスクランブル領域として決定するスクランブル領域決定手段と、前記スクランブル領域に画像スクランブル処理を施す画像スクランブル手段とを含むことを特徴とする。
【００１３】
(2)各画素ブロックを、その周波数特徴量に基づいて複数のカテゴリに分類するカテゴリ化手段を含み、前記画像スクランブル手段は、同一カテゴリに属する各画素ブロックに同一のスクランブル強度パラメータを用いてスクランブル処理を施すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1)動画像コンテンツにおいて、画像が複雑で情報が密である領域、換言すればコンテンツの要部にはスクランブル処理を施す一方、画像が単純で情報が粗である領域、換言すればコンテンツの要部以外にはスクランブル処理を施さないといった、非契約者の購買意欲を高められるような部分的なスクランブル処理を自動的に行えるようになる。
(2)スクランブル領域を、その周波数特徴量に基づいてカテゴリ化し、カテゴリ毎にスクランブル強度を異ならせるようにしたので、秘匿性を任意に制御できるスクランブル処理を簡単に実現できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係る画像スクランブル装置の主要部の構成を示した機能ブロック図である。
【００１６】
画像解析部１は、符号化された動画像データをフレーム単位で解析して、画像の複雑さを代表できる周波数特徴量を所定の画素ブロック単位で抽出する。スクランブル条件決定部２は、スクランブル領域決定部２ａ、カテゴリ化部２ｂおよびスクランブルテーブル生成部２ｃを含み、周波数特徴量が所定の基準値を超える画素ブロックをスクランブル領域に決定すると共に、各スクランブル領域を周波数特徴量に基づいてカテゴリ化する。画像データは、各画素ブロックがスクランブル領域であるか否かの情報、およびスクランブル領域に関してはさらに前記カテゴリが登録されたスクランブルテーブルと共にスクランブル処理部３へ送られ、それ以外の非スクランブル領域の画像データは画像データ記憶部４へ送られる。
【００１７】
スクランブル強度パラメータ記憶部５には、前記カテゴリとスクランブル強度パラメータとの組み合わせが記憶されている。スクランブル処理部３は、前記スクランブルテーブルに登録されている各スクランブル領域のカテゴリと対応付けられているスクランブル強度パラメータをスクランブル強度パラメータ記憶部５から読み取り、各スクランブル領域を前記読み取られたスクランブル強度パラメータでスクランブル処理する。
【００１８】
画像データ記憶部４は、非スクランブル領域の画像データとスクランブル処理されたスクランブル領域の画像データとを統合して１フレーム分の画像データを再構築し、これをスクランブル処理の施されたスクランブル画像データとして出力する。鍵情報生成部６は、前記スクランブルテーブルを暗号化して鍵情報を生成する。この鍵情報は、画像データに重畳されて出力されるようにしても良いし、画像データとは別に、独立した情報として出力されるようにしても良い。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態の動作を示したフローチャートであり、ステップＳ１では、符号化された画像データが前記画像解析部１で可変長復号されて符号情報まで戻される。ステップＳ２では、前記スクランブル条件決定部２のスクランブル領域決定部２ａにおいて、前記符号情報に基づいて画像スクランブルの対象となるスクランブル領域が決定される。
【００２０】
図３は、このスクランブル領域決定処理の手順を示したフローチャートである。本実施形態では、１６×１６のマクロブロック(MB)を構成する４つの８×８DCTブロックごとに、そのAC成分に基づいてスクランブル領域か否かが決定される。
【００２１】
ステップＳ２１では、１フレーム分の全てのDCTブロックからAC成分の符号量が抽出される。ステップＳ２２では、１フレーム分のAC成分符号量の総和を１フレーム分のDCTブロック数で割ってAC成分の平均符号量AC_aveが算出される。
【００２２】
ステップＳ２３では、DCTブロックの一つが今回の注目DCTブロックとして選択される。ステップＳ２４では、前記選択された注目DCTブロックのAC成分の符号量が前記平均符号量AC_aveと比較される。AC成分の符号量が平均符号量AC_aveを下回っていればステップＳ２９へ進み、前記スクランブル条件決定部２のカテゴリマップ生成部２ｃにおいて、スクランブルマップの当該注目DCTブロックに対応したテーブルに、当該注目DCTブロックが非スクランブル領域である旨の情報が登録される。これに対して、AC成分の符号量が平均符号量AC_aveを上回っていれば、当該注目DCTブロックがスクランブル領域に決定されてステップＳ２５へ進む。
【００２３】
なお、前記ステップＳ２４では、注目DCTブロックのAC成分の符号量が平均符号量AC_aveと比較されるものとして説明したが、予め定めらた係数ratioを平均符号量AC_aveに乗算してAC_ave'を求め、このAC_ave'と注目DCTブロックのAC成分の符号量とを比較するようにしても良い。このとき、前記係数ratioを１よりも小さい係数として処理を実行すれば、AC_ave’はAC_aveよりも小さな値となるため、スクランブル対象ブロックとして選択されるブロック数の合計が増加する。これにより、平均符号量AC_aveを用いた場合に比べて複雑さの小さいブロックもスクランブル処理対象とすることが可能となる。これに対して、前記係数ratioを１よりも大きな係数として処理を実行すれば、平均符号量AC_aveを用いた場合に比べて、スクランブル処理を適用するブロックを複雑さの大きいブロックのみに限定することが可能となる。
【００２４】
なお、スクランブル領域であるか否かの判定方法は上記に限定されるものではなく、画像データを周波数領域(本実施形態では、DCT係数)までさらに復号し、DCTブロック内の非ゼロ係数の数、低周波領域での非ゼロ係数、あるいは高周波領域での非ゼロ係数の数や分布に基づいて判定するようにしても良い。
【００２５】
ステップＳ２５では、注目DCTブロックが周波数領域まで復号され、そのAC成分から画像の複雑さを代表する周波数特徴量が抽出される。本実施形態では、図４に一例を示したDCT係数マトリックスにおいて、周波数変換係数（DCT係数）の配列を高周波領域Hと低周波領域Lとに分類し、高周波領域Hで非ゼロ係数の個数が周波数特徴量として抽出される。
【００２６】
なお、図４に示した例では、係数A(0,0)から係数A(7,7)までの64個の係数のうち、直流成分[A(0,0)]を除いた63個の係数について、DCT係数マトリックスの水平方向の位置座標をx、垂直方向の位置座標をyとしたとき、係数A(x,y)がx+y>7となる場合は高周波領域Hとし、それ以外を低周波領域Lとしているが、前記判定処理の閾値は７以外の値にしても良い。
【００２７】
ステップＳ２６では、前記スクランブル条件決定部２のカテゴリ化部２ｂにおいて、今回の注目DCTブロックが前記周波数特徴量に基づいて、複数のカテゴリのいずれかに分類される。すなわち、高周波領域Hで非ゼロ係数の個数nが０≦n＜n1であればカテゴリ１に分類され、n1≦n＜n2であればカテゴリ２に分類され…といったように、注目DCTブロックが高周波領域Hで非ゼロ係数の個数に基づいてカテゴリ化される。
【００２８】
なお、前記カテゴリ化においては、周波数変換係数（DCT係数）の配列を高周波領域Hおよび低周波領域Lの２つの領域に分類し、高周波領域Hに含まれる非ゼロ係数を特徴量として用いたが、それ以外にも、以下の３つの分類方法(1)〜(3)のいずれかを用いても良い。
【００２９】
(1)周波数変換係数（DCT係数）の配列を、高周波領域Hおよび低周波領域Lの２つの領域に分類し、低周波領域Lに含まれる非ゼロ係数の個数に基づいてカテゴリ化を行う。
【００３０】
(2)周波数変換係数（DCT係数）の配列を、垂直方向の周波数成分係数が属する領域と、それ以外の領域とに分類し、垂直方向の周波数成分係数が属する領域の非ゼロ係数の個数に基づいてカテゴリ化を行う。
【００３１】
(3)周波数変換係数（DCT係数）の配列を、水平方向の周波数成分係数が属する領域と、それ以外の領域とに分類し、水平方向の周波数成分係数が属する領域の非ゼロ係数の個数に基づいてカテゴリ化を行う。
【００３２】
ステップＳ２７では、前記カテゴリマップ生成部２ｃにおいて、スクランブルマップの当該注目DCTブロックに対応したテーブルに、当該注目DCTブロックがスクランブル領域である旨の情報が、そのカテゴリを代表するカテゴリ識別子と共に記録される。ステップＳ２８では、スクランブル領域の全てのDCTブロックに関して、上記した処理が完了したか否かが判定される。完了していなければステップＳ２３へ戻り、注目するDCTブロックを切替ながら上記した各処理が繰り返される。
【００３３】
図２へ戻り、ステップＳ３では、スクランブル領域の各DCTブロックが、それぞれのカテゴリ識別子と対応付けられたスクランブル強度パラメータに基づいてスクランブル処理される。
【００３４】
図５は、このスクランブル処理の手順を示したフローチャートであり、ステップＳ４１では前記スクランブルマップが参照され、今回注目するDCTブロックの情報が抽出される。ステップＳ４２では、注目DCTブロックがスクランブル領域であるか否から判定され、非スクランブル領域であればステップＳ４６へ進む。
【００３５】
これに対して、スクランブル領域であればステップＳ４３へ進む。ステップＳ４３では、スクランブルマップからカテゴリが読み出される。ステップＳ４４では、当該カテゴリと予め対応付けられているスクランブル強度パラメータがスクランブル強度パラメータ記憶部５から読み出される。
【００３６】
ステップＳ４５では、読み出されたスクランブル強度パラメータに基づいて、今回の注目DCTブロックにスクランブル処理が実行される。本実施形態におけるスクランブル処理は、スクランブル対象となるDCTブロック同士の入れ替え、DCTブロック内の係数の符号反転、DCTブロック内の係数値の増減処理といった３つの処理のうち少なくとも１つを適用することに実施される。このとき、スクランブル強度パラメータは、入れ替え対象となるブロックの数、符号を反転させる係数の数、係数値の加減量の大小として反映される。
【００３７】
例えば、カテゴリ１からカテゴリ３の３段階のカテゴリ化を行い、かつスクランブル強度はカテゴリ１が最も弱く、カテゴリ３が最も強くなるように設定した場合、カテゴリ３では、スクランブル処理対象となる全てのブロックの係数の符号を反転させ、カテゴリ２では、カテゴリ３よりも少ない数の係数を選択して符号を反転させ、カテゴリ１では、カテゴリ２よりも少ない数の係数を選択して符号を反転させる。
【００３８】
ステップＳ４６では、１フレーム分の全てのDCTブロックに関して上記した処理が完了したか否かが判定され、完了していなければステップＳ４１へ戻り、注目するDCTブロックを切替ながら上記した各処理が繰り返される。
【００３９】
図２へ戻り、以上のようにして１フレーム分のスクランブル処理が完了すると、前記画像データ記憶部４では、スクランブル領域のみにスクランブル処理が施された１フレーム分のスクランブル画像データが完成するので、ステップＳ４では、このスクランブル画像データが、前記鍵情報生成部で生成されたスクランブルマップの鍵情報と共に出力される。
【００４０】
図６は、本発明を適用してスクランブル処理される前後の再生画像の一例を示した図であり、同図(a)の処理前画像において画像データが複雑となるプレーヤの顔、ユニフォームの所属名、ゼッケン番号およびボールの表示領域のみに、同図(b)の処理後画像ではスクランブル処理が施され、画像データが平坦なピッチやユニフォームの無地部分についてはスクランブル処理が施されていない。さらに、スクランブル領域であっても、プレーヤの顔のように特に画像データが複雑な領域には、他の領域よりも強くスクランブル処理が施されている。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、例えばスポーツ中継のコンテンツであれば、プレーヤの顔、ユニフォームの所属名あるいはゼッケン番号といった、番組を視聴する際に正常表示が不可欠な領域にはスクランブル処理が確実に施される一方、他の部分にはスクランブル処理が施されないので、視聴者の購買意欲を高められるスクランブル処理が可能になる。
【００４２】
図７は、本発明のスクランブル装置と組み合わせて使用されるデスクランブル装置の一実施形態の構成を示したブロック図である。
【００４３】
スクランブルマップ解読部２１は、スクランブル画像データおよび鍵情報を含む入力データから鍵情報を抽出し、これを解読してスクランブルマップを取得する。デスクランブル領域識別部２２は、スクランブル画像データの各フレームから、前記スクランブルマップに基づいてデスクランブル領域を識別する。そして、デスクランブル領域の画像データを抽出して画像記憶部２４へ送る一方、デスクランブル領域以外の画像データは、後段に接続された可変長復号化部、逆量子化部および逆直交変換部等から構成される復号処理部２５へ送る。デスクランブル処理部２３は、画像記憶部２４に記憶されているデスクランブル領域の画像データに対して、前記スクランブルマップに基づいてデスクランブル処理を適用する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る画像スクランブル装置の構成を示した機能ブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図３】スクランブル領域決定処理の手順を示したフローチャートである。
【図４】DCT係数マトリックスを用いた周波数特徴量の抽出方法を示した図である。
【図５】スクランブル処理の手順を示したフローチャートである。
【図６】スクランブル処理の前後の再生画像の一例を示した図である。
【図７】デスクランブル装置の一実施形態の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…画像解析部，２…スクランブル条件決定部，２ａ…スクランブル領域決定部，２ｂ…カテゴリ化部，２ｃ…スクランブルテーブル生成部，３…スクランブル処理部，画像記憶部４…，５…スクランブル強度パラメータ記憶部，６…鍵情報生成部
【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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【図６】
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【図７】
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