Methods and apparatus for encryption and decryption of digital images are
disclosed. A preferred embodiment operates on an image frame after that
frame has undergone a space-frequency transform operation, such as a block
DCT or wavelet transform, and before the frame is passed to a bitstream
coder for entropy coding. The transform coefficient map is subjected to
one or more encryption operations that render a subsequently decoded (but
not decrypted) image incomprehensible. These operations are designed to
operate with low computational overhead and with only minor effects on
compressed bit rate. They also allow secure transcoding at intermediate
routers of the transmission channels without the cryptographic key.
In one operation, the sign bits of transform coefficients are scrambled. In
another operation, two dimensional blocks of coefficients from a common
subband are shuffled and/or rotated to pseudorandom locations and
orientations. In yet another operation, coefficients occupying a common
"subband", but taken from different DCT blocks, are shuffled. Still
another operation shuffles motion vectors and/or scrambles sign bits for
motion vector coefficients. These operations perturb the data as it will
appear visually, without greatly perturbing the entropy of the data as
presented to an entropy coder.
De methodes en de apparaten voor encryptie en decryptie van digitale beelden worden onthuld. Een aangewezen belichaming werkt op een beeldkader nadat dat kader een verrichting van de ruimte-frequentietransformatie, zoals een blok DCT of wavelet transformatie heeft ondergaan, en alvorens het kader wordt overgegaan tot een bitstreamcodeur voor entropiecodage. De kaart van de transformatiecoëfficiënt wordt onderworpen aan één of meerdere encryptieverrichtingen die een later gedecodeerd (maar gedecrypteerd niet) beeld onbegrijpelijk maken. Deze verrichtingen worden ontworpen om met lage computeroverheadkosten en met slechts minder belangrijke gevolgen voor samengeperst beetjetarief te werken. Zij staan ook veilige transcodering bij middenrouters van de transmissiekanalen zonder toe de cryptografische sleutel. In één verrichting, zijn de tekenbeetjes transformatiecoëfficiënten scrambled. In een andere verrichting, worden de tweedimensionale blokken van coëfficiënten van gemeenschappelijke subband geschuifeld en/of aan pseudorandom plaatsen en richtlijnen geroteerd. In nog een andere verrichting, worden de coëfficiënten die gemeenschappelijke "subband bezetten", maar genomen uit verschillende blokken DCT, geschuifeld. Nog schuifelt een andere verrichting motievectoren en/of gooit tekenbeetjes voor motie vectorcoëfficiënten door elkaar. Deze verrichtingen verstoren de gegevens aangezien het visueel zal verschijnen, zonder de entropie van de gegevens zeer te verstoren zoals voorgesteld aan een entropiecodeur.