JP5115930B2 - 画像情報暗号化方法、画像情報暗号化装置、画像暗号化するためのコンピュータプログラム。 - Google Patents

Description

近年、社会の情報化が進むにつれて、様々な機能を電子化する試みが行われている一方、電子化した情報の秘密性確保が問題となっている。電子化された情報の秘密性確保に関しては、指紋、虹彩、静脈パターン等個人特有ないわゆるバイオメトリクス個人情報を使用してその電子化された情報等へのアクセスを制限する等の試みが行われているが、この情報自体も秘密にすべき情報である場合が多く、このような情報も暗号化する必要がある。

暗号化するための方法として、共通鍵暗号方式、公開鍵暗号方式といった方法があり、例えば公開鍵暗号方式として下記非特許文献１にはいわゆるＲＳＡ暗号が開示されている。
Ｒ．Ｒｉｖｅｓｔら、"Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｏｂｔａｉｎｉｎｇ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｂｕｂｌｉｃ−ｋｅｙ ｃｒｙｐｔｏｓｙｓｔｅｍｓ"、Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＡＣＭ、Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２，ｐｐ１２０−１２６、１９７８

しかしながら、上記非特許文献１に記載の技術は複雑であり、より簡便な方法による暗号化であることが望まれている。

そこで、本発明は上記課題を鑑み、より簡便な画像情報暗号化方法、それを用いた画像情報暗号化装置、更にはそれを実現するためのコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を鑑み、鋭意検討を行ったところ、画像情報データに対して非整数次フーリエ変換を行うことで、その次数を鍵として用いることが可能となり、また逆にその鍵を用いることで元の画像を取得することができる点に着目し本発明を完成させることに至った。

即ち、本発明の一手段に係る画像情報暗号化方法は、画像情報データに対し非整数次フーリエ変換を行うことを特徴とする。

また、本発明の他の一手段に係る画像情報暗号化装置は、画像情報データを格納する画像情報データ格納部と、画像情報データに基づき非整数次フーリエ変換を行い、鍵を生成する鍵生成部と、を有する。

また、本発明の他の一手段に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、画像情報データを格納する画像情報データ格納手段と、画像情報データに基づき非整数次フーリエ変換を行い、鍵を生成する鍵生成手段として機能させる。

以上、本発明により、より簡便な画像情報暗号化方法、それを用いた画像情報暗号化装置、更にはそれを実現するためのコンピュータプログラムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明するが、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態、実施例の記載にのみ制限されるものではない。

本実施形態は、画像情報暗号化装置（以下「本暗号化装置」という。）に係るものであり、図１は本暗号化装置についての機能ブロック図である。本に係る暗号化装置１は、画像情報データを格納する画像情報データ格納部１１と、画像情報データに基づき非整数次フーリエ変換を行い、鍵を生成する鍵生成部１２と、を有する。

本暗号化装置は、いわゆるパーソナルコンピュータ等の情報処理装置のハードディスク等の記録媒体に、暗号化を実行させるためコンピュータプログラムを格納させ、これを実際に実行させることで暗号化装置として機能させることができる。したがって、上記構成のほか、画像等必要な情報を表示させるためのモニタ、計算処理を行わせるためのＣＰＵ、ＣＰＵが計算するために必要なデータを一時記憶させるためのメモリ、電気通信回線を通じて情報を含むデータを送受信するためのモデムなど情報処理のために一般的に必要とされるものも有していることが好ましい。

本暗号化装置において、画像情報データ格納部１１は、画像情報データを格納する。格納される画像情報データの元となる画像情報としては、例えば指紋、虹彩、静脈パターン等の二次元の画像情報であることが好ましいが、これに制限されるわけではない。

本暗号化装置において、鍵生成部１２は、画像情報データに基づき非整数次フーリエ変換を行い、鍵を生成する。ここで、非整数次フーリエ変換は、例えば下記式で行われることが好ましい。なお下記式中、ｕ（ｘ）は入力関数、ｐは次数である。

この非整数次フーリエ変換において、次数ｐは鍵とすることができる。

ここで、本暗号化装置の具体的な処理について説明する。ここでは一例として人間の指紋を画像情報としている場合について説明する。図２に指紋画像の例を示す。

この指紋画像情報は、ｘ座標（行方向の位置）、ｙ座標（列方向の位置）及びその輝度（例えば０〜２５５の間の整数値）を含むデータの集合として把握され、二次元の画像情報データとして画像情報データ格納部１１に格納される。

次に鍵作成部１２は、画像情報データの各行に対して非整数次フーリエ変換を行う（行方向の非整数次フーリエ変換）。この際、鍵生成部１２は、次数ｐを暗号の鍵として使用する。この鍵は非整数次フーリエ変換を行うために必要なものであり、鍵生成部１２が無作為に作成して鍵とすることも可能であるし、本暗号化装置のユーザーに入力するよう要求し、その入力データを次数とすることも可能である。なお、図３に、図２におけるＬｉｎｅ１における各画素の輝度分布を示し、図４、図５にその非整数次フーリエ変換後の結果を示しておく。なお図３において横軸はｘ座標を、縦軸は輝度をそれぞれ示す。また図４において横軸はx_p座標を、縦軸は振幅をそれぞれ示す。さらに図５において横軸はx_p座標を、縦軸は位相をそれぞれ示す。なお、ここで行う非整数次フーリエ変換において、次数ｐは、行ごとに同じであってもよいが、行ごとに異なっていてもよい。同じであれば鍵の簡易化を図ることが可能となり、行ごとに異ならせることで暗号の高度化を図ることができる。

また、本暗号化装置では、更に、この結果に対して列毎に非整数次フーリエ変換を行うことが暗号化の高度化の観点から好ましい。この場合において非整数次フーリエ変換における次数は同じでもよいが異なっていてもよい。同じであれば鍵の簡易化を図ることが可能となり、行ごとに異ならせることで暗号のより高度化を図ることができる。

この結果、暗号化された画像情報データを作成することができる。なお、この画像情報と鍵とを用いることで逆非整数次フーリエ変換を行い、復号化できる。

なお、本実施形態においては、各画素が強度のみのいわゆる白黒画像で説明しているが、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の色ごとの輝度分布として把握し、カラー画像にも応用することができる。

以上の通り、本暗号化装置により、より簡便な画像情報暗号化方法、それを用いた画像情報暗号化装置、更にはそれを実現するためのコンピュータプログラムを提供することができる。

また本暗号化装置は、上記のとおりコンピュータを用いて実現することができるが、光学的に暗号化することもできる。具体的には、画像情報に対応した二次元情報のうち、一行分又は一列分の情報を含む光を所定距離置いて配置した少なくとも一つのレンズを透過させてこの透過した光複素振幅の行又は列を暗号化後の画像情報として取得することで可能となる。この取得した暗号化後の画像情報は例えばホログラム等の記録媒体にデータとして格納させることができる。なおこの場合、暗号化前の画像情報の発光源とレンズの中心との距離、レンズの中心と暗号化された画像情報の取得位置の距離、レンズの焦点距離が鍵として使用できる（例えば図６参照）。

本発明は、画像情報暗号化方法、画像情報暗号化装置、そのためのコンピュータプログラムとして産業上の利用可能性がある。

実施形態に係る画像情報暗号化装置の機能ブロックを示す図である。 画像情報の一例としての指紋画像情報を示す図である。 図３におけるＬｉｎｅ１の輝度分布についての概念図である。 図３におけるＬｉｎｅ１の輝度分布に対して非整数次フーリエ変換を行った結果についての概念図（振幅分布）である。 図３におけるＬｉｎｅ１の輝度分布に対して非整数次フーリエ変換を行った結果についての概念図（位相分布）である。 光学的に暗号化する方法についての概念図である。

Claims (4)

1. 行方向の位置情報であるｘ座標、列方向の位置情報であるｙ座標及び輝度を含むデータの集合からなる画像情報データを格納する画像情報データ格納部と、
   前記画像情報データに基づき非整数次フーリエ変換を行い、鍵を生成する鍵生成部と、を有する画像情報暗号化装置であって、
   前記非整数次フーリエ変換は、下記式で示されるものであって、次数ｐを鍵とし、
   行ごとに前記次数ｐを異ならせる画像情報暗号化装置。
   
2. 更に、列ごとに非整数次フーリエ変換を行なう請求項１記載の画像情報暗号化装置。
   
3. コンピュータに、
   行方向の位置情報であるｘ座標、列方向の位置情報であるｙ座標及び輝度を含むデータの集合からなる画像情報データを格納する画像情報データ格納手段と、
   前記画像情報データに基づき非整数次フーリエ変換を行い、鍵を生成する鍵生成手段と、して機能させるための画像情報暗号化のためのコンピュータプログラムであって、
   前記非整数次フーリエ変換は、下記式で示されるものであって、次数ｐを鍵とし、
   行ごとに前記次数ｐを異ならせる画像情報暗号化のためのコンピュータプログラム。
   
4. 更に、列ごとに非整数次フーリエ変換を行なう請求項３記載のコンピュータプログラム。