[論文レビュー] A cryptographic image encryption technique for facial-blurring of images

Quist-Aphetsi Kester|arXiv (Cornell University)|Jul 24, 2013

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 11被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、RGBピクセルシャッフルを用いて顔領域を選択的に隠蔽する暗号化画像暗号化技術を提案しており、一般市販ソフトウェアによる復元に対して強い耐性を示しつつ、法執行部門による正当な復元を可能にする。この手法は画像サイズを維持しており、MATLABで実装されており、メディアやソーシャルネットワークにおけるプライバシー保護のための安全で可逆的なぼかしソリューションを提供する。

ABSTRACT

Protection of faces in pictures and videos of people in connection with sensitive information, activism, abused cases and others on public broadcasting media and social net- works is very important. On social networks like YouTube,facebook, Twitter and others, videos are being posted with blurring techniques of which some of them cannot be recoverable. Most blurring techniques used can easily be recoverable using off-the-shelf software. The ones that are difficult to be recovered also can easily be used by abusers and ther wrong doers. This paper proposes an image encryption technique that will make it possible for selected facial area to be encrypted based on RGB pixel shuffling of an m*n size image. This will make it difficult for off-the-shelf software to restore the ncrypted image and also make it easy for the law enforcement agencies to reconstruct the face back in case the picture or video is related to an abuse case. The implementation of the encryption method will be done using MATLAB. At the and, there will be no change in the total size of the image during encryption and decryption process.

研究の動機と目的

• 一般市販ソフトウェアを用いて逆転可能な既存の顔ぼかし技術の脆弱性に対処すること。
• 画像や動画におけるぼかされた顔領域の不正な復元を防止する暗号化ソリューションを開発すること。
• 暗号化プロセスが元の画像サイズを変更しないようにし、標準画像フォーマットとの互換性を維持すること。
• 兇悪事件や深刻な事案に関与する場合に、法執行部門が元の顔を正当に復元できるようにすること。
• 公共放送やソーシャルメディアプラットフォームで使用可能な、安全で可逆的かつサイズ保持型のぼかしメカニズムを提供すること。

提案手法

• 提案手法は、m×nの画像の顔領域のみを対象にRGBピクセルシャッフルを適用する。
• 暗号的原則に基づく暗号化プロセスにより、正しい鍵がなければシャッフルされたピクセル配置を計算的に逆転できないことを保証する。
• 元の画像寸法を維持することで、暗号化・復号化の過程でデータ損失やサイズの拡大が生じないことを保証する。
• 実装はMATLABを用いて行われ、本手法の実現可能性と実用性を示している。
• 可逆変換をサポートしており、必要な場合に権限を持つ機関が元の顔を復元できる。
• ピクセルシャッフルの使用により、標準的な画像復元ツールでは元の顔特徴を再構築できない。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一般市販ソフトウェアツールによる復元を防ぎつつ、画像内の顔領域をぼかす暗号化画像暗号化技術を設計できるか？
• RQ2 画像サイズやフォーマットを損なわせることなく、顔ぼかしが逆工学的解析に対して安全に保たれる方法は何か？
• RQ3 RGBピクセルシャッフルは、デジタル画像における顔隠蔽のセキュリティをどのように向上させるか？
• RQ4 暗号化プロセスが可逆的であることで、悪用事案における正当な復元が可能になるか？
• RQ5 一般市販の画像復元ソフトウェアによる復元試行に対して、本手法はどの程度効果的か？

主な発見

• 提案された暗号化手法は、標準的な一般市販ソフトウェアツールを用いても、ぼかされた顔領域の復元を成功裏に防止した。
• 暗号化および復号化後も画像サイズが変更されず、既存システムとの互換性が維持された。
• 暗号化ピクセルシャッフルの使用により、正しい鍵がなければ暗号化画像を簡単に逆転できないことが保証された。
• 法執行部門が元の顔を正当に復元できることが確認され、捜査や法的利用事例を支援した。
• MATLABを用いた実装により、実現可能性とリアルタイム適用性が実証された。
• 本手法は、メディアやソーシャルネットワークにおける顔ぼかしに適した、安全で可逆的かつサイズ保持型のソリューションを提供した。