(57)【要約】可変サイズを有する堅牢な画像署名の生成を有する、オーディオビジュアル信号（例えばデジタル画像又はビデオ）を認証するための方法、システム及びコンピュータ可読媒体である。好適な実施例において、デジタル画像のブロックのＤＣ値が計算され、類似したＤＣ値を有するエリアは合併されて領域になる。署名は、これら領域に基づき、また、所望の位置特定能力又は許容できる署名長さに従って長さが可変である。得られる署名ビットは、圧縮及び他の許容可能な画像操作に対して堅牢である。階層的な解法は、堅牢性及び改竄のローカライゼーションを提供する。
2005531183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変数の署名ビットを生成することによる漸進的な署名の形成を有する、オーディオビジュアル信号を認証する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記オーディオビジュアル信号をブロックに分割するステップと、
前記ブロックのサイズを漸進的に減少させるステップと、
を有する方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、更に、前記ブロックのコンテンツから前記署名を生成するステップを有し、前記可変数の署名ビットは、ブロックサイズの減少と共に漸進的に増加する、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、更に、前記可変数の署名ビットは、前記オーディオビジュアル信号の複雑性と共に増加することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、更に、
前記オーディオビジュアル信号をブロックに分割するステップと、
類似したブロックを領域に合併するステップと、
前記領域に基づいて前記署名を生成するステップと、
を特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、類似したブロックを領域に合併し、前記領域に基づいて前記署名を生成する前記ステップは、
前記ブロックの各々について画像特性値を計算するステップと、
類似した画像特性値を有するブロックを領域に割り当てるステップと、
前記領域の画像特性値間の差を計算するステップと、
前記領域の前記画像特性値間の前記差に基づいて前記可変数の署名ビットを生成するステップと、
を有する、方法。
【請求項７】
前記画像特性値はＤＣ値である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法において、更に、前記漸進的な署名の形成の前記ステップは、少なくとも１回ループされることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、更に、前記ブロックのサイズは各ループにおいて減少することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、更に、可変数の署名ビットを有する前記署名の長さは、最大署名長さに制限されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、更に、前記署名をウォーターマークとして前記オーディオビジュアル信号に埋め込むステップを有し、前記最大署名長さは、前記ウォーターマークの最大ペイロードとして規定される、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、更に、
前記署名を前記オーディオビジュアル信号に挿入するステップ、及び／又は、
前記オーディオビジュアル信号を記憶又は伝送するステップ
を有する方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記署名はウォーターマークとして前記オーディオビジュアル信号に挿入される、方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか１項に記載の方法において、更に、前記署名を確認することによって前記オーディオビジュアル信号の真正性を確認するステップを有する方法。
【請求項１５】
請求項７に記載の方法において、前記ブロックを類似したＤＣ値を有する領域に割り当てる前記ステップは、
疑似ランダムシーケンスに従って、領域に未だ割り当てられていない第１のブロックを選択するステップであって、前記第１のブロックは、新しい領域の第１のブロックになり、前記第１のブロックのＤＣ値は、前記新しい領域のＤＣ値になる、ステップと、
前記第１のブロックの隣接ブロックの各々を検査するステップであって、前記隣接ブロックの他のブロックは、当該他のブロックのＤＣ値が閾値より小さければ、前記新しい領域に割り当てられ、前記新しい領域の前記ＤＣ値は、前記他のブロックの前記ＤＣ値によって更新される、ステップと、
を、全てのブロックが領域に割り当てられるまで繰り返すことを有する、方法。
【請求項１６】
請求項７に記載の方法において、前記領域間のＤＣ差を計算する前記ステップは、
前記領域の前記ＤＣ値を、前記領域が形成された順序に配列するステップと、
全ての領域について、連続した領域間の前記ＤＣ差を計算するステップと、
を有する、方法。
【請求項１７】
請求項６に記載の方法において、前記オーディオビジュアル信号をブロックに分割する前記ステップは、前記ブロックが、以前に形成された領域において形成されることを特徴とする、方法。
【請求項１８】
請求項７に記載の方法において、前記ＤＣ差に基づいて署名ビットを生成する前記ステップは、前記ＤＣ差に閾値を設けることを特徴とする、方法。
【請求項１９】
請求項１乃至１８の何れか１項に記載の方法において、前記オーディオビジュアル信号は、デジタル画像又はデジタルビデオのフレームである、方法。
【請求項２０】
可変数の署名ビットを生成することによる漸進的な署名の形成のための装置を有する、オーディオビジュアル信号を認証するためのシステム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のオーディオビジュアル信号を認証するためのシステムにおいて、漸進的な署名の形成のための前記装置は、
前記オーディオビジュアル信号をブロックに分割するための手段と、
前記ブロックのＤＣ値を計算するための手段と、
前記ブロックを類似したＤＣ値を有する領域に割り当てるための手段と、
前記領域間のＤＣ差を計算するための手段と、
前記ＤＣ差に基づいて前記署名ビットを生成するための手段と、
を有する、システム。
【請求項２２】
可変数の署名ビットを生成するための
コンピュータに命令を与える漸進的な署名の形成のためのプログラムモジュール
を有する、請求項１に記載の方法を実行するための複数のコンピュータ実行可能命令を持つコンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
請求項２２に記載のコンピュータ可読媒体において、更に、
オーディオビジュアル信号をブロックに分割するための第１のプログラムモジュールと、
前記ブロックのＤＣ値を計算するための第２のプログラムモジュールと、
前記ブロックを類似したＤＣ値を有する領域に割り当てるための第３のプログラムモジュールと、
前記領域間のＤＣ差を計算するための第４のプログラムモジュールと、
前記ＤＣ差に基づいて前記署名ビットを生成するための第５のプログラムモジュールと、
を有する複数のコンピュータ実行可能命令を持つ媒体。
【請求項２４】
監視カメラ、セキュリティカメラ、デジタル画像カメラ、デジタルビデオカメラ又は医用画像システムにおける請求項１に記載の方法の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、信号認証の分野に関し、より詳細には、デジタル画像及びビデオの認証に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルイメージング及びビデオの成功は、日常生活の多くの分野におけるこの技術の広い使用をもたらした。デジタル画像又はビデオシーケンスを編集、変更又は修正するための技術は、商用のものであり、痕跡を残さずにこれら画像又はビデオのコンテンツを修正することを可能にしている。例えば、法的処置、医療文書、保険のための損害評価等における証拠画像のような種々のアプリケーションにおいて、画像又はビデオが修正されておらず、最初に撮影された画像又はビデオと一致していることを保証することが必要である。このことは、図１に例が示される画像又はビデオ認証システムの開発につながった。このシステムにおいては、１．１０において取得されるデジタル信号（即ち画像又はビデオ）のための署名又はウォーターマークが１．２０で作製される。この署名は、１．３０でデジタル画像又はビデオに埋め込まれる。その後、画像又はビデオは、１．４０で処理又は改竄され、１．５０で再生、記録又は抽出され、最後に、１．６０において、デジタル画像若しくはビデオの真正性が立証されるか又はデジタル画像若しくはビデオの修正が明らかにされることを保証するために、検証される。
【０００３】
特定の状況においては、画像に対する一部の変化は、所望され且つ許容可能なものであり、画像／ビデオの真正性を検証する際に、悪意のある改竄として分類されるべきではない。このような変化は、例えば、記憶容量を低減するために又は伝送速度を増加するためにデジタル画像に不可逆圧縮を適用するときに発生する。不可逆圧縮は、画像修正を生じさせるが、画像の意図された使用を劣化させるような程度までは生じさせない。このような圧縮技術の例はＪＰＥＧ画像ファイル形式であり、これは、画像の知覚的な情報を維持したままで、デジタル画像のサイズを相当に低減させる、即ち、画像のビット及びバイトシーケンスを修正する。
【０００４】
従って、不可逆圧縮等の許容可能な画像修正と、新しいコンテンツによる、又は、同じ風景の前の又は後の時点から複製されたコンテンツによる、画像エリアの置換等の悪意のある改竄との間で区別をする画像認証の必要性がある。
【０００５】
画像を認証する１つのアプローチは、デジタル画像が暗号キーを用いてハッシュに変換される、古典的な暗号法を用いることである。生成されたハッシュは、デジタル画像の「フィンガープリント」とされる。真正性が確認されるべきデジタル画像は、同じ暗号キーを用いてハッシュに変換される。新しいハッシュが元々生成されたハッシュと厳密に同一であれば、画像の真正性は確認される。元来、古典的暗号法はビットセンシティブであり、元のデジタル信号における１つのビットの変化は、全く異なったハッシュを生じさせる。従って、確認されるべき画像の１つのビットが、例えば伝送又は記憶の最中に、例えば圧縮によって変わると、この確認されるべき画像は、改竄されているとして分類される。従って、古典的な暗号法は、画像の許容可能な修正に関する上記の要件を有するデジタル画像の認証に適していない。
【０００６】
代替策は、セミフラジャイルウォーターマークの埋込み又は堅牢なデジタル署名の作製である。両方の概念は、画像の知覚的な情報を維持するものであり、この維持は、デジタル画像から追加情報を生成して、この情報を画像自体又は画像の枠組みに隠すことに基づくか、又は、この追加情報を画像とは別個に「メタデータ」として送信若しくは記憶することによる。
【０００７】
認証目的のためのセミフラジャイルな埋め込まれたウォーターマークは、あまり高くない圧縮率での圧縮等の許容可能な操作を許容する。しかし、デジタル信号が改竄されていたら、改竄された元の信号のウォーターマーク検出は、失敗する。一般的に、セミフラジャイルなウォーターマークを埋め込むことは、無害な信号修正と悪意のある信号修正との間で区別する能力を提供することができない。更に、ウォーターマークは一般的に高圧縮比に耐えることができないので、これは脆弱である。また、平坦な領域等の特定の場合においては、ウォーターマークは埋め込まれることができない。最後に、改竄の最中に平坦なコンテンツが画像に挿入されると、デジタル信号の改竄を識別することは不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
堅牢な署名は、画像のコンテンツを要約し、圧縮又は他の許容可能な操作によっては比較的変化しないが改竄によってはかなり変化される、ビットの組である。署名を計算するために、多くの画像特性、例えばエッジ、モーメント、ＤＣ値、ヒストグラム、圧縮不変量（compression invariants）及び平滑化された雑音パターン上への投影が用いられることができる。署名を生成する全ての方法は、署名のサイズが、保護の度合、即ち、改竄を正確に位置特定する能力とともに急増するということが共通している。このことは、記憶及び伝送の要件のため、問題を提起する。なぜなら、デジタル画像に署名を埋め込む際には（特に、署名を堅牢なウォーターマークとして埋め込む際には）、署名のサイズは極めて重要だからである。堅牢なウォーターマークは、画像を大幅に劣化又は損傷する操作、例えば大幅な圧縮又は一部のピクセルの置換等による改竄等の後でさえペイロードビットの正しい抽出を許可するウォーターマークとして規定される。堅牢なウォーターマークは、セミフラジャイルなウォーターマークとは違い、改竄後でさえ正しくペイロードを抽出することを可能にする。しかし、堅牢なウォーターマーク方式のペイロードは、非常に制限されている（典型的には何十ビットかのみである）。従って、発明が解決しようとする課題は、堅牢な改竄検出をデジタル画像又はビデオ等のオーディオビジュアル信号に提供し、信号中での改竄の位置特定を許可するが、信号にはほとんどペイロードを加えない方法として規定される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、添付の独立請求項による、小さくて適応可能な署名サイズを持つ漸進的で堅牢な署名の形成を有する、オーディオビジュアル信号を認証する方法及びシステムを提供することにより、従来技術の上述の欠点を克服し、上記の問題を解決する。
【００１０】
本発明の実施例によれば、オーディオビジュアル信号を認証するための方法、装置及びコンピュータ可読媒体が開示される。オーディオビジュアル信号のための漸進的な署名が形成され、オーディオビジュアル信号はブロックに分割される。次に、ブロックのＤＣ値が計算される。ブロックは、類似したＤＣ値を有する領域に割り当てられ、その後、領域間のＤＣ差が計算される。最後に、署名ビットが、計算されたＤＣ差に基づいて生成される。
【００１１】
本発明のこれらの及び他の側面は、以下で説明される実施例を参照して説明され明らかにされる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の好適な実施例は、添付の図面を参照して以下の詳細な開示において説明される。
【００１３】
署名生成
図２は、本発明による好適な実施例のフローチャートを示す。デジタル画像のための署名を生成するためのプロセス２は、ステップ２．１０で開始される。カウンタ変数ｉは、ゼロにセットされる。ステップ２．２０において、ループシーケンスが開始し、ステップ２．３０で生成されるべきブロック数を規定する変数Ｍが、現在のループに割り当てられる値Ｍ（ｉ）にセットされ、ステップ２．３０で生成されるべきＭブロックのサイズを規定する変数Ｎ１及びＮ２が、現在のループに割り当てられる値Ｎ１（ｉ）及びＮ２（ｉ）にセットされる。Ｍの値は、少なくとも１であり、最大で、デジタル画像のあらゆる方向のピクセルの最大数に等しい。ブロックサイズを規定するＮ１及びＮ２の値は、ブロック数及びデジタル画像のサイズに基づいているため、少なくとも１であり、最大で、デジタル画像のあらゆる方向のピクセルの最大数に等しい。第１のループにおいて、Ｍ、Ｎ１及びＮ２の値は、比較的大きなブロック、例えば１２８×１２８ピクセルのサイズのブロックが生成されるように選択される。
【００１４】
ステップ２．３０において、画像はサイズＮ１（ｉ）ｘＮ２（ｉ）のＭ（ｉ）ブロックに再分割される。その後、各ブロックのＤＣ値がステップ２．４０で計算される。ＤＣ値は、平均輝度として規定される。
【００１５】
Ｍ（ｉ）ブロックは、ステップ２．５０で、類似したＤＣ値を持つ領域に割り当てられ、これは、図４を参照してより詳細に説明される。
【００１６】
上記の割り当てられた領域の平均ＤＣ値間の差は、ステップ２．６０で計算され、これは、図５を参照してより詳細に説明される。
【００１７】
署名ビットがステップ２．７０で生成され、これは、好適には、上記の差に閾値を設けることにより実行される。このステップは、図６を参照してより詳細に後述される。
【００１８】
ステップ２．８０において、ループがステップ２．２０に戻ることにより継続するか、又は、所望の数の署名ビットが生成されて署名生成がステップ２．９０で終了されるかの決定がなされる。
【００１９】
図７は、図２のステップ２．３０に対する代替例を示す。画像全体を最初から分割する代わりに、前のレベルで形成された領域が分割されることができる。これは、前の実行において領域が既に生成されているときに、ループ２．２０〜２．８０の２回目の実行から開始して実行されることができる。
【００２０】
全ブロックについてのＤＣ値計算を示す例示的なループが図３に示される。ループ変数ｊは３．１０において初期化され、ブロックＢ（ｊ）のＤＣ値が３．２０で計算される。ステップ３．３０において、ループ変数は増加し、全てのブロックについてのＤＣ値が計算されていなければ、ステップ３．２０は次のブロックについて繰り返され、計算されていれば、ブロックＤＣ値の計算は終了する。
【００２１】
図４は、ブロックがいかに領域に割り当てられるかを示す。最初に、４．１０で、擬似ランダムシーケンスに従ってブロックが選択される。このブロックＢ（Ｒｎｄ）は、４．２０で、領域の第１のブロックになる。従って、領域の最初のＤＣ値は、第１のブロックのＤＣ値と同一である。次に、第１のブロックに隣接するブロックが、４．３０〜４．６０で検査される。ステップ４．４０において、現在検査されているブロックのＤＣ値と現在の領域のＤＣ値との間の絶対差が閾値Ｔ＿１より小さいかどうかが検査され、ＤＣ値の方が低ければ、このブロックはステップ４．５０において現在の領域に割り当てられ、領域のＤＣ値は更新される。隣接したブロックが全ては検査されていなければ、ループは、ステップ４．６０でステップ４．３０に戻り、次の隣接したブロックについて続行する。４．７０において、利用可能なブロックのそれぞれが領域に割り当てられたかがチェックされ、ブロックが領域に未だ割り当てられていなければ、ループは４．１０に戻る。
【００２２】
結果として得られる領域のＤＣ値は、図５に従って、図４に従って形成された領域の順に配列され、ステップ５．２０で、領域間のＤＣ値の差（即ちＤＣｒ２−ＤＣｒ１，ＤＣｒ３−ＤＣｒ２，ＤＣｒ４−ＤＣｒ３，．．．）が計算される。ステップ５．１０は、カウンタ変数ｓを開始し、ステップ５．３０は、全ての差が計算されたかをチェックする。計算されていない場合、ループは、ステップ５．２０に分岐して戻り、最後の値が計算されるまで次のＤＣ差値を計算する。
【００２３】
署名ビットが図６に従って生成され、ここで、カウンタ変数ｓがステップ６．１０で初期化され、ステップ６．５０で、上記で計算された全ての差（図５）が署名ビットに変換されたかがチェックされる。ステップ６．２０において、現在の検査された差が閾値Ｔ＿２よりも大きいかどうかチェックされる。これが肯定的であれば、６．３０で、現在の署名ビットには「０」が割り当てられ、否定的であれば、６．４０で、現在の署名ビットには「１」が割り当てられる。
【００２４】
本発明による上記の好適な実施例は、階層型の（hierarchical）アプローチを提供する。最初に、幾つかの署名ビットが、大きなブロックサイズを用いて粗いレベルで計算される。次に、他の署名ビットが、より精細なレベルにおいて、漸進的により小さいブロックサイズを用いて計算される。署名の中で最先のビットは最も堅牢であるが、用いられる大きなブロックサイズのため、いかなる画像変更についても貧弱な位置特定しか提供することができない。従って、署名は、画像全体に関する情報を、最初に粗いレベルで組み込み、次に、漸進的により詳細なレベルで組み込み、これは、許可される署名サイズが許可する限り続く。
【００２５】
本発明による上記の好適な実施例の位置特定能力は、画像コンテンツに自動的に適応させられる。わずかな詳細及び多くの平坦な領域を有するコンテンツにおいては、多くのブロックが合併される。これは、大きなサイズの幾つかの領域を生じ、従って、幾つかの署名ビットしか生じさせない。これは、より小さいブロックサイズに進行することを許可し、従って、同じ署名長さによって、より良い位置特定が達成される。
【００２６】
署名ビットはデジタル画像の最も重要な詳細によって決定されることが理解される。なぜなら、形成される領域は、署名ビットを生成するのに用いられるからである。領域間の境界は、デジタル画像中でエッジ及び詳細が発生するエリアにある。
【００２７】
パフォーマンスを最適化するために、各レベルにおけるブロックサイズと、各レベルにおいてブロックを領域に加えるか否かを決定するのに用いられる閾値とが、調整可能である。
【００２８】
異なった画像ブロックのＤＣ値間の差を用いることにより、上述の署名生成は堅牢である。なぜなら、ＤＣ差は、圧縮及び他の許容可能な悪意のない画像改変によってはほとんど影響を受けない堅牢な画像特性だからである。従って、本発明による上述の実施例において、ＤＣ値が好ましい。しかし、エッジ、モーメント、ヒストグラム、圧縮不変量及び平滑化されたノイズパターンへの投影等の他の画像特性も、本発明によって可変署名を計算するのに用いられることができる。
【００２９】
見かけ上真性な画像を偽造するためには、あらゆる変更されたコンテンツが、署名の形成中に考慮された各ブロックについて類似したＤＣ値を与えるコンテンツによって、置換されなければならない。偽造者にはブロックの境界は分からないので、偽造の成功は非常に困難である。
【００３０】
セキュリティは、領域の形成を開始するブロックの選択を決定する擬似ランダムシーケンスを介しても与えられる。擬似ランダムシーケンスを用いて隣接するブロックのＤＣ値との比較が行われる順序を決定することが、追加のセキュリティを構築するために用いられる。
【００３１】
ブロック境界を規定するグリッドの位置を変化させることは、偽造に対して更なるセキュリティを提供する。この場合、認証装置に、署名をチェックする前にグリッド境界を決定する手段が設けられる。このような手段の１つは、認証装置によって検出可能な別個のウォーターマークを介してグリッド位置を示すことである。このことは、ジッタ及びクロッピングの存在下において増加した堅牢性を提供するという追加の利点を有する。
【００３２】
一部のアプリケーション、例えばセキュリティイメージングにおいては、複数のフレームのうちただ１つ、例えば５０フレームごとに１つのフレームが記憶される。従って、各フレームが、前の又は次のフレームを参照することなく自身を認証することができるということが重要である。上記の方法は、各ビデオフレームを別個の静止画像として処置するのでこの要件を満たす。これは、この方法が静止画像及びビデオの両方に等しく適用可能であることを意味する。
【００３３】
上記の方法においては、署名形成は、必要とされる数のビットが生成されるまで継続する。許容可能な署名長さは、記憶／送信されることができるメタデータのビット数によって、又は、署名を画像中に埋め込むのに用いられるウォーターマークのペイロード容量によって、決定される。署名が長いほど、改竄された画像領域の位置特定がより正確になる。
【００３４】
図８は、本発明による装置の実施例を示す。オーディオビジュアル信号を認証するためのシステム１０が示される。オーディオビジュアル信号が、２０において生成される。好適には、オーディオビジュアル信号は、２０において、画像キャプチャデバイスカメラ、例えば監視カメラ又はＣＣＤアレイ、及び／又は、オーディオ信号をキャプチャするのに適切な手段（例えばマイクロフォン）によってキャプチャされる。しかし、オーディオビジュアル信号は、更に、伝送信号、例えばビデオ信号から、又は、記憶装置、例えばハードディスクドライブ若しくは同様のコンピュータ可読媒体から、生じることができる。手段３０は、オーディオビジュアル信号をブロックに分割する。各ブロックのＤＣ値は、手段４０によって計算される。類似したＤＣ値を有するブロックは、手段５０によって領域に割り当てられる。その後、領域間のＤＣ差（即ち上記の領域のＤＣ値間の差）は、手段６０によって計算され、手段６０によって計算されるＤＣ差に基づいて、署名ビットが手段７０によって生成される。８０において、生成された署名が更に処理される、即ち、好適には堅牢なウォーターマークとして、好適にはオーディオ視覚信号に埋め込まれる。手段３０、４０、５０、６０及び７０は、システム１０において、好適にはモジュールとして実現される。これらは、好適には、プログラマブルアレイ又は同様の電子回路等のマイクロプロセッサ又は同様の電子デバイスを有する。
【００３５】
図９は、オーディオビジュアル信号を認証するためのコンピュータ可読媒体１００を有する本発明の他の実施例を示す。オーディオビジュアル信号は、１２０において生成される。好適には、オーディオビジュアル信号は、１２０において、画像キャプチャデバイスカメラ、例えば監視カメラ又はＣＣＤアレイ、及び／又は、オーディオ信号をキャプチャするのに適切な手段（例えばマイクロフォン）によってキャプチャされる。しかし、オーディオビジュアル信号は、伝送信号、例えばビデオ信号から、又は、記憶装置、例えばハードディスクドライブ若しくは同様のコンピュータ可読媒体から、生じることができる。第１のプログラムモジュール１３０は、コンピュータ１１０に、オーディオビジュアル信号をブロックに分割するように命じる。コンピュータ１１０は、ここで説明されるプログラムモジュールからの計算命令を実行するプロセッサ１１１を有する。各ブロックのＤＣ値は、コンピュータ１１０に指示を与える第２のプログラムモジュール１４０によって計算される。類似したＤＣ値を有するブロックは、コンピュータ１１０に指示を与える第３のプログラムモジュール１５０によって、領域に割り当てられる。その後、領域間のＤＣ差、即ち、上記の領域のＤＣ値の差が、コンピュータ１１０に指示を与える第４のプログラムモジュール１６０により計算され、次に、署名ビットが、プログラムモジュール１６０により計算されたＤＣ差に基づいてコンピュータ１１０に指示を与える第５のプログラムモジュール１７０により生成される。１８０において、生成された署名は更に処理される、即ち、好適には堅牢なウォーターマークとして、好適にはオーディオビジュアル信号に埋め込まれる。
【００３６】
上述の方法、装置及びプログラム命令は、記憶、伝送又はウォーターマーク技術の開発が進むと、例えば、より低価格でより高い伝送速度又はより大きいメモリーチップが利用可能となり、より大きい署名を許可するため、増加した位置特定能力を与えるより多くの署名ビットが容易に生成されることができるという、本来的なフレキシビリティを含む。
【００３７】
デジタル画像のＤＣ値間の差を用いることにより、生じる信号ビットは圧縮及び他の許容可能な画像操作に対して堅牢である。
【００３８】
類似したＤＣ値を有するエリアの合併は、低減されたサイズを有する署名を生じさせ、更に、署名の堅牢性を増加させる。なぜなら、小さいＤＣ差は信頼できない署名ビットを与えるからである。
【００３９】
階層型の方法は、堅牢性及び改竄の位置特定を提供する。
【００４０】
署名は、自動的に画像コンテンツに適応する。なぜなら、より少ない詳細を含む画像については、署名は、自動的に増加された位置特定を提供するからである。
【００４１】
署名の計算が高い計算能力を要求しないという事実のため、署名はビデオに埋め込まれることができる。
【００４２】
署名は現在のアプリケーションに適合するいかなる長さにも切り詰められることができるので、柔軟性が提供される。より大きい署名が生成されるのを許可するシステムの他の部分の改善は、改善された改竄位置特定を直接生じる。
【００４３】
従って、本発明による方法は、堅牢性、改竄の位置特定、短い署名長さ及び柔軟性という利点を有する。
【００４４】
画像の真正性を判断するために、署名形成に対する類似した手順が用いられる。しかし、ＤＣ値の比較のそれぞれにおいて、「軟判定」が行われる、即ち、ブロックが領域に合併されたかどうかの確率を判断するために、ＤＣ差の値が用いられる。このような態様で、受信された画像から異なった署名が形成される確率を示す格子（trellis）が、構成される。１つの実施例においては、元の画像から生成される署名にマッチする署名を形成する最も確からしい態様を決定するために、Ｖｉｔｅｒｂｉ型アルゴリズムが用いられる。ウォーターマークによって与えられる署名は最も確からしい領域形成を提供するが、その特別な対処は、エラーの確率を制御するために行われる。
【００４５】
真正な画像は、圧縮又は他の許容可能な処理に起因してそのＤＣ値に小幅な変化しか示さない。従って、受信された画像がマッチした署名を生成することが可能である可能性が高い。しかし、画像が悪意をもって変更されたならば、少なくとも、計算されたＤＣ差のうちの１つはかなり変更され、疑わしい画像がマッチしている署名を生成する全体的な確率は低い。このことは、より大きい画像修正が発生したことを示すと共に、マッチする署名の生成の最中の１つ又は複数の時点で、実行されなければならない決定の幾つかは、非常に低い関連した確率を有することを示す。例えば、画像が真性であるためには、圧縮により、大きなＤＣ差が非常に小さくならなければならなかったはずであり、これは非常に可能性が低い。この事実は、画像のどの領域が改竄されたかを見つけるのに用いられることができる。
【００４６】
画像認証は、非常に多くの画像が認証機能を備えていることを必要とするが、これらのうち比較的少数しか実際にそれらの真正性をチェックされない、という意味で、非対称な問題である。防犯カメラの場合においては、例えば、カメラによって生成される全てのフレームについて署名が計算されるが、おそらく、５０フレームごとに１フレームしか実際には記録されない。更に、非常に小数の記録されたフレームしか認証されなくて良い、例えば、これらのフレームが訴訟事件における証拠として用いられる場合の認証である。この結果は、全フレームについて実行される署名計算が、まれに実行される真正性確認よりも低い計算必要量を有さなければならないということである。
【００４７】
従って、本発明の好適な実施例において、署名が計算される前の改竄の可能性を防止するために、署名計算は、画像キャプチャデバイスの近くに配置される。この場合、署名計算と、適当ならば、その署名のウォーターマークとしての埋込みとは、カメラの内部でビデオストリーム上でリアルタイムで起こらなければならない。このことは、署名計算及びウォーターマーク埋込みアルゴリズムの複雑性に対して厳しい制約を課する。
【００４８】
上述された署名生成法は、ＤＣ値を計算することに基づいており、これは、計算労力を有するタスク又はメモリが多く要求されるタスクではない。従って、上記方法による署名生成及び埋込みは、リアルタイムで行われることができる。
【００４９】
改竄が検出されると、修正の分析が実行される。上述された本発明による信号認証のアプリケーション及び使用は、多様であり、例えば、法の執行、証拠画像又は指紋等のための防犯カメラ又は監視カメラ、遠隔医療システム、医療スキャナ及び患者文書等のヘルスケアシステム、自動車保険、損害保険及び健康保険等の保険文書アプリケーション等の例示的な分野を含む。
【００５０】
本発明は、特定の実施例を参照して上記で説明された。しかし、添付の請求項の範囲内で、上記の好適な実施例以外の実施例も等しく可能である。
【００５１】
更に、「有する（comprising）」なる用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、「１つの（a又はan）」なる用語は、複数を排除するものではなく、単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載される複数のユニット又は回路の機能を実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来技術の画像認証システムを示す。
【図２】本発明による方法の１つの実施例による方法を示すフローチャートである。
【図３】デジタル画像がいかにブロックに分割されるかを示すフローチャートである。
【図４】ブロックの領域への割当てを示すフローチャートである。
【図５】領域間の差の計算を示すフローチャートである。
【図６】署名ビット生成を示すフローチャートである。
【図７】２回目の実行における代替ブロックの生成を示すフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施例による装置を示す。
【図９】本発明の更に他の実施例によるコンピュータ可読媒体を示す。
【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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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