(57)【要約】ウォーターマークの追加装置を装備しているデジタルカメラには、デジタルシグナル取得装置・ビットパーティション装置・改ざん領域位置決めの初期化装置・特徴値の計算装置・暗号化装置とウォーターマーク埋め込み装置が含まれている。デジタルシグナル取得装置はデジタル信号値を読取ることができる。ビットパーティション装置はビットによりデジタルイメージの各ピクセルポイントを記録しているデータをイメージ特徴値の計算ビット、ウォーターマーク隠しビットと改ざん領域位置決めビットに分けることができる。改ざん領域位置決めの初期化装置は改ざん領域位置決めを全部「0」又は「１」に設置することができる。特徴値計算装置がデジタルシグナルの特徴値を計算することができる。暗号化装置は算出の特徴値の暗号化を実現する。ウォーターマーク埋め込み装置はデジタルシグナルに特徴値情報の埋め込みを行う。【選択図】なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルイメージにウォーターマークを追加する方法であって、
イメージデータの取得（デジタルイメージの各ピクセルデータを表示しているデータ値を獲得する）のステップと、
データビットパーティション（使用目的により、データビットのパーティションを行う）のステップと、
デジタルイメージ特徴値の計算（特徴値の算出方法によりデジタルイメージの唯一な特徴値を計算する）のステップと、
改ざん領域の位置決めビットを全部0（又は1）に設置するステップと、
算出した特長値を暗号化するステップと、
フラジャイルデジタルウォーターマーク技術によりデジタルイメージに暗号化の特徴値を隠すステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前述したデータビットパーティション手順を利用して、デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めビットに分けることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
関連の特徴値の計算方法を利用して、完全なフォームのデジタルイメージの唯一な特徴値を取得することと、
また、フラジャイルデジタルウォーターマークによりデジタルイメージから、隠したウォーターマーク情報を抽出することと、その後、抽出したウォーターマーク情報を複号化することと、
次にイメージ改ざん領域の位置決めを行うことと、
最後に、算出したハッシュ値と復号化したウォーターマーク情報を比べることを特徴とし、両者は等しく、また、イメージの改ざん領域の位置決めはできなかった場合、イメージが真実であり、改ざんされなかったことを表し、そうではない場合、写真の真実・完全性は保証できず、その時、改ざん領域の位置決めが出来ることを特徴とするデジタルイメージの真実・完全性の検証方法。
【請求項４】
前記完全なフォームのデジタルイメージの唯一の特徴値の取得であって、
第一ステップでは、デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットにより分け、
第二テップでは、デジタルイメージの特徴値の計算ビットを利用してイメージの特徴値を計算することを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記パーティション手順で、デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めビットに分けることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記抽出後のウォーターマークの複号化が、
第一ステップでは、デジタルイメージに隠したウォーターマークビットからウォーターマーク情報を抽出し、
第二ステップでは、抽出したウォーターマーク情報により、抽出したウォーターマーク情報を復号化することを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項７】
デジタルイメージにウォーターマークを追加する装置であって、
データ取得装置（デジタルイメージの各ピクセルを表示しているデータ値の取得に使用する）と、
ビットパーティション装置（デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットにより分けることに使用する）と、
特徴値の発生装置（デジタルイメージの特徴値の計算に使用する）と、
改ざん領域位置決めの初期化装置（改ざん区域の位置決め値の設定に使用する）と、
暗号化装置（算出した特徴値の暗号化に使用する）と、
隠し装置（フラジャイルデジタルウォーターマーク技術を利用して暗号化の特徴値をデジタルイメージに隠す）と、を含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
前記のビットパーティション装置で、デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めビットに分けることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
デジタルイメージの真実・完全性の検証装置であって、
ビットパーティション装置（デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットにより分けることに使用する）と、
特徴値の発生装置（デジタルイメージの特徴値の計算に使用する）と、
ウォーターマーク抽出装置（イメージから、隠したウォーターマーク情報を抽出することに使用する）と、
複号化装置（抽出の情報の複号化に使用する）と、
改ざん領域の位置決め装置（イメージ改ざん領域の位置決めに使用する）と、
対比装置（算出した特徴値と復号化した情報が等しいか否かについて比較する。両者が等しく、そして、イメージの改ざん領域の位置決めをできなかった場合、イメージが真実で、改ざんされなかったことを表す。そうではない場合、写真の真実性を保証できない。その時、イメージの改ざん領域の位置決めができる）と、を含む装置。
【請求項１０】
前記ビットパーティション装置で、デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めビットに分けることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
ウォーターマーク追加装置付きデジタルカメラであって、
デジタルシグナルの信号値の取得装置（デジタルシグナルの値の読取に使用する）と、
ビットパーティション装置（デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットにより分けることに使用する）と、
改ざん領域位置決めの初期化装置（改ざん区域の位置決め値の設定に使用する）と、
特徴値の計算装置（デジタルシグナルの唯一な特徴値の計算に使用する）と、
暗号化装置（算出した特長値を暗号化する）と、
ウォーターマーク埋め込み装置（算出の特徴値によりデジタルシグナルにフラジャイルデジタルウォーターマークを埋め込む）と、を含むデジタルカメラ。
【請求項１２】
前記デジタルシグナル信号値の取得装置の「デジタルシグナル」光学イメージからデジタルカメラ内に反映したアナログシグナルにより変換したデジタルシグナルであることを特徴とする請求項１１記載のデジタルカメラ。
【請求項１３】
前記パーティション装置は、デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めビットに分けることを特徴とする請求項１１記載のデジタルカメラ。
【請求項１４】
前記ウォーターマーク埋め込み装置はフラジャイルデジタルウォーターマーク技術を利用して暗号化後の特徴値を、デジタルシグナルに埋め込むことを特徴とする請求項１１記載のデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルイメージにウォーターマークに埋め込む方法・装置及び、デジタルイメージを検証する方法・装置、写真にウォーターマークを埋め込むデジタルカメラに関っている。特に、デジタルイメージの真実性を鑑別できるウォーターマーク追加・検証方法、装置及びウォーターマーク追加装置付きデジタルカメラに関っている。
【背景技術】
【０００２】
更なるイメージ品質の向上及びデスクトップ PCインターフェースの簡単化と伴い、デジタルカメラも非常に流行っている。デジタルカメラがデジタル写真を撮ることができるので、その写真がインターネットによる伝送・カラープリンターによる印刷を実現できるようになった。今日になって、デジタルカメラが私達の生活に欠かせない品目として定着した。デジタルカメラが普及していく今日に、各種ソフトウェアを利用してデジタル写真の修正・編集を行うことがそれほど難しくない為、デジタル写真に記録している情報の改ざんが簡単になった。特に電子証拠としての保険資料・契約・帳票などの写真について、その真実性・完全性が特に重要なので、デジタル写真の真実性・完全性の検証問題が浮き上った。この問題を解決するために、デジタルカメラに真実性保証装置を内蔵する。
【０００３】
デジタルウォーターマーク技術は、デジタルイメージの偽造を効果的に防止することが出来る。目的によって、デジタルウォーターマーク技術は下記２種がある。１種は作者版権の保護用としてのロバストウォーターマークである。版権の紛争が発生した場合、法的根拠を提供できる。もう１種はフラジャイルウォーターマーク（或はセミフラジャイルウォーターマーク）であり、マルチメディア作品に悪意改ざん・損害が発生したかについて検証する。ロバストウォーターマークの場合、ロバストが充分で、マルチメディア作品が攻撃・改ざんを受けても、正確に抽出することができることにより、作者の版権を証明する。フラジャイルウォーターマークは主にマルチメディアの真実性を証明する。今の所、マルチメディア写真が法廷用証拠として使用できない理由は、マルチメディア写真が各種ソフトウエア（例Photoshop）により修正されても発見できないからである。医学の画像には、任意の一点が変わっても、医者の病状に対する誤判断に招く可能性がある。上記のような場合、版権検証より、マルチメディア製品の真実性の方が重要である。
【０００４】
デジタルウォーターマークとデジタルカメラに関っている背景技術について、下記の文献を参照ください。
[1]  GL.Friedman “The trustworthy digital camera restoring credibility to the photographic image” IEEE Trans, Consumer Electron, Vol. 39, PP.905-910, Nov. 1993
[2] S. Walton, Information authentication for a slippery new age[J], Dr. Dobbs Journal, 1995, 20(4):18-26
[3] 中国特許文書「イメージに鑑定用情報を埋め込むシステム及び画像変更検査システム」。出願番号：97121196.9、出願：97.10.27
[4] Wong P W.  A public key watermark for image verification and authentication [A]. In: Proc of the IEEE International Conference on Image Processing (ICIP'98) [C], Chicago, Illinois, USA, 1998,1:455~459
【０００５】
文献[1]に、Friedmanがデジタルサインに基づき、デジタルカメラ写真の真実性を確認するという方法を提出した。この方法では、秘密キー公開体制を利用して、カメラの個人秘密キーを通じてイメージのデジタルサインを生成し、別のファイルとして保存して、イメージと共に発行する。これにより、普通使用者が秘密キーを公開して、イメージファイル及びデジタルサインファイルを共に利用すれば、イメージ真実性の検証を実現できる。但し、その方法の欠点として、メモリー領域の増大・デジタルサイン管理上の不便及びデフォメーションの検査不能が挙げられる。
文献[2]に、checksum（チェックサム）の方法によりイメージ特徴値を計算すると主張しているが、この方法ではハッシュ計算法のほどイメージ真実性を保証できない。それはチェックサムの方法を使用すると、イメージは変化しても、算出値は変わらない可能性がある。
【０００６】
文献[3]に、イメージを２つ領域に分けて、その一つの領域からハッシュ値を計算して、ピクセルのエンコード方法によりその値をイメージのもう一つの領域に埋め込んで、領域組合セルを利用して、二つの領域の合併を完成する。但し、イメージの改ざん領域の位置決めが出来ないことはその最大欠点である。
【０００７】
文献[4]に、イメージ検証の為に秘密キーを公開するウォーターマークの方法を提出した。このイメージのウォーターマーク算出法はイメージの分割により改ざん領域の位置決めを実現する。但し、イメージ分割処理の方法をデジタルカメラに使用すると、デジタルカメラの撮影速度を大幅に低減する為、デジタルカメラへの応用が理想的ではない。
【０００８】
上記のほか、既存の技術には、イメージ特徴値計算用の完全な方法が複数ある。SHA-1計算法はその例である。この計算法及びC言語ソースコードについて、internet rfcs3174に詳しく説明した（http://www.faqs.org/rfcs/rfc3174.html）。この文書は一番権威性のあるファイルである。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の「デジタルイメージへのウォーターマーク追加・検証方法と装置及びウォーターマー追加装置付きデジタルカメラ」の目的として、デジタルイメージへのウォーターマーク追加・検証の方法、装置及びウォーターマーク追加装置付きデジタルカメラを公開する。上記のデジタルカメラを使用して撮影した写真に対して、その真実性・完全性を検証できる。写真の編集、修正、増加・削除が発生した場合、写真の真実・完全性の検証方法により、写真の改ざんが判るので、デジタル写真の真実性保持を実現することにより、デジタル写真を電子証拠とすることができるようになった。
【００１０】
上記目的を達成するために、下記の方法を採用した。
【００１１】
まず、デジタルイメージにウォーターマークを追加する方法を初回に提出した。この方法は下記の内容を含む。デジタルイメージの各ピクセルを表示しているデータ値の取得、デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めビットに分ける手順、デジタルイメージの特徴値を計算するビットを利用してデジタルイメージ特徴値を計算する手順、改ざん領域の位置決めビットを全部0（又は１）に設置し、即ち初期化する手順、算出した特長値を暗号化する手順、フラジャイルデジタルウォーターマークによりデジタルイメージに暗号化した特徴値を隠す手順。
【００１２】
二番の発明でデジタルイメージの真実・完全性を検証する方法を提出した。その方法は下記の内容を含む。デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めをするビットに標示する手順、デジタルイメージの特徴値を計算するビットを利用してデジタルイメージ特徴値を計算する手順、イメージのウォーターマークを隠すビットから隠したウォーターマーク情報を抽出した手順、抽出した情報を復号化する手順、改ざん領域の位置決めをする手順、算出した特徴値と復号化した情報が等しいか否かについて比較する手順。上記の比較手順に、両者が等しく、イメージの改ざん領域の位置決めをできなかった場合、イメージが真実で、改ざんされたことはない。そうではない場合、写真の真実性を保証できないし、イメージの改ざん領域を示すことができる。
【００１３】
三番目の発明で、デジタルイメージにウォーターマークを追加する装置を提供した。その装置は下記の装置を含む。デジタルイメージの各ピクセルを表示しているデータ値を取得する装置、デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めをするビットに分ける装置、デジタルイメージの特徴値を計算するビットを利用してデジタルイメージ特徴値を計算する装置、改ざん領域の位置決めビットを全部0（又は１）に設置し、即ち改ざん領域の位置決めを初期化する装置、算出した特長値を暗号化する装置、フラジャイルデジタルウォーターマークによりデジタルイメージに暗号化した特徴値を隠す装置。
【００１４】
四番目の発明で、デジタルイメージの真実・完全性を検収する装置を提供した。その装置は下記の装置を含む。デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めをするビットに標示する装置、デジタルイメージの特徴値を計算するビットを利用してデジタルイメージ特徴値を計算する装置、イメージのウォーターマークを隠すビットから隠したウォーターマーク情報を抽出した装置、抽出した情報を復号化する装置、改ざん領域の位置決めをする装置、算出した特徴値と復号化した情報が等しいか否かについて比較する装置。比較する場合、両者が等しく、イメージの改ざん領域の位置決めは出来なかった場合、イメージが真実で、改ざんされたことはない。そうではない場合、写真の真実性を保証できないし、イメージの改ざん領域を示すことができる。
【００１５】
上記のほか、ウォーターマークを追加する装置付きデジタルカメラを設計した。このデジタルカメラが受信したアナログシグナルをデジタルシグナルに変換後、デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めをするビットに分ける。その後、SHA-1、MD5、CRC16、CRC32或CRC-CCITTなどの特徴値の計算方法を利用して、デジタルシグナルにイメージ特徴値のビットに利用された唯一な特徴値を算出して、秘密キーの暗号化により算出した特徴値及びフラジャイルウォーターマーク技術を利用して、デジタルシグナルを隠したウォーターマークビットに、暗号化した特徴値を埋め込む。次に、改ざん領域の位置決めをするビットを全部0（又は1）に設置して、完全なフォームのデジタル写真を生成する。デジタル写真の真実・完全性の検証が必要な場合、まずデジタル写真からデジタル信号を復元して、デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めをするビットに標識し、関連の特徴値計算法を利用して、デジタルシグナルにイメージ特徴値のビットに利用した唯一な特徴値を算出する。また、フラジャイルウォーターマーク計算方法を利用して、デジタルシグナルにウォーターマークビットを隠したウォーターマーク情報を抽出する。その後、公開キーを利用して、抽出したウォーターマーク情報を復号化して、イメージの改ざん領域の位置決めビットを検証する。イメージ改ざん領域の位置決めビットが1（或は0）に変更した場合、関連領域が改ざんされたことを表す。最後に算出したハッシュ値と復号化したウォーターマーク情報を比べる。両者は等しく、イメージ改ざん領域の位置決めはできなかった場合、イメージが真実であることを表す。そうではない場合、写真が改ざんされたことを表す。その時、改ざん領域の位置決めの値が１に変更したことにより改ざん領域の位置決めが出来る。これで、写真の認証が完了した。
【００１６】
本発明では、ウォーターマーク追加装置付きのデジタルカメラはデジタルカメラのウォーターマーク追加システムと関連の写真検証方法を含む。デジタルカメラのウォーターマーク追加システムは、デジタルシグナル値を取得する装置、ビットパーティション装置、改ざん領域の位置決めを初期化する装置、特徴値を計算する装置、暗号化装置とウォーターマーク埋め込み装置を含む。写真の検証過程はデジタルシグナルの読取、関連ビットの識別、関連特徴値の計算方法によるデジタルシグナルの唯一な特徴値の取得、関連のフラジャイルウォーターマーク技術によるデジタルシグナルからの隠しウォーターマーク情報の抽出、抽出したウォーターマーク情報の復号化、改ざん領域の位置決め、算出した特徴値と復号化したウォーターマーク情報の比較を含む。比較する場合、両者は等しく、イメージの改ざん領域の位置決めはできなかった場合、イメージが真実であり、改ざんされないことを表す。そうではない場合、写真の真実・完全性は保証できない。その時、関連方法により写真改ざん領域の位置決めを行うことができる。詳細は下記通りである。
【００１７】
本発明では、デジタルカメラのウォーターマーク追加システムは下記の装置を含む。
【００１８】
デジタルシグナルの信号値を取得する装置：デジタルシグナル値の読取に使用する。このデジタルシグナルは光学イメージからデジタルカメラ内に反映したアナログシグナルにより変換したデジタルシグナルである。
【００１９】
ビットパーティション装置：デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めをするビットに分ける時に使用する。
【００２０】
改ざん領域の位置決めを初期化する装置：改ざん領域の位置決めビットを全部0又は1に設置する時に使用する。
【００２１】
特徴値を計算する装置：デジタルシグナルにイメージの特徴値計算用のビットを利用した唯一な特徴値を算出する時に使用する。
【００２２】
暗号化装置：秘密キーの暗号化による特徴値の算出に使用する。
【００２３】
ウォーターマーク埋め込み装置：フラジャイルデジタルウォーターマーク技術を利用して暗号化後の特徴値を、デジタルシグナルに隠したウォーターマークのビットに埋め込む。
【００２４】
写真の検証方法は、ウォーターマーク追加装置の操作手順と逆である。
【００２５】
第一ステップでは、デジタルシグナルを読取り、完全フォームの写真からデジタルシグナルを復元させる。
【００２６】
第二ステップでは、デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めをするビットに標示する。
【００２７】
第三ステップでは、関連特徴値の計算方法により、イメージの特徴値を計算するビットデータからデジタルシグナルの唯一な特徴値を取得する。
【００２８】
第四ステップでは、関連のフラジャイルデジタルウォーターマーク技術により、デジタルシグナルに隠したウォーターマークビットからウォーターマーク情報を抽出する。
【００２９】
第五ステップでは、公開キーを利用して、抽出したウォーターマーク情報を復号化する。
【００３０】
第六ステップでは、写真の改ざん領域の位置決めを行い、改ざん領域の位置決め値が1（又は0）になっている領域の位置決めを行う。
【００３１】
第七ステップでは、算出したハッシュ値と復号化したウォーターマーク情報を比べる。両者は等しく、イメージの改ざん領域の検出はできなかった場合、イメージが真実であり、改ざんされなかったことを表す。そうではない場合、写真が改ざんされたことを表す。その時、改ざん領域の検出が出来る。
【００３２】
注意することに、デジタルシグナルの特徴値を計算する場合、計算した特徴値と埋め込んだ特徴値が一致させることを保証するために、イメージの特徴値を計算するビットデータしか使用しない。隠したウォーターマークビットと改ざん領域の位置決めビットのデータは共に黒色、又は白色などのようなシグナルで充填する場合、そのデータは全体として特徴値の計算方法に入力することが出来る。上記により、データを埋め込んた後でも、検証結果の正確性を保証できる。
【００３３】
また、上記の実施例で述べたデジタルカメラは、カメラID、撮影期日及びGPSにより測定した位置などの情報を写真に隠すことができる。特に、デジタルカメラのデジタルシグナルを取得後、特徴値を計算するデジタルシグナルにその情報を埋め込んてから、計算しなければならない。そうではない場合、写真の検証結果に影響を及ぼす。
【００３４】
そして、カメラパワーオンによるデジタルカメラの内部情報への不正なアクセスを防止する為に、セルラーホンに使用している改ざん防止ブロックなどを使用できる。不正なアクセスは発生する場合、秘密キーSKが盗まれたと見なし、そして、秘密キーSKにより暗号化されたイメージデータについて、その写真の真実・完全性は全て保証できないと見なすことにより、第三者の非法的行為による損害を防止する。
【００３５】
写真の検証を行う場合、Internetに認証センターを設立することが出来る。誰でもその認証センターで写真の真実・完全性を検証し、検証結果の公証を行うことができる。
【００３６】
上記の実施例では、デジタルカメラについて説明したが、本発明はデジタルカメラに限られなく、デジタルビデオなどのデジタルシステムに適用することが出来る。
【００３７】
本発明の「デジタルイメージへのウォーターマーク追加・検証方法と装置及びウォーターマーク追加装置付きデジタルカメラ」のメリットは下記通りである。
【００３８】
１．適当に特徴値を計算する方法を採用したので、算出した特徴値は唯一性を持つようになる。獲得したデジタルシグナルを特徴値の計算方法に入力して、その唯一な特徴値を算出する。最後に、画像生成の時、安全なフォームでデジタル写真を保存することにより、写真にワンポイントが変わったとしても正確に検出できる。これで、写真の真実・完全性の認証の正確性を確実に保証できる。
【００３９】
2．本発明の系統にデジタルカメラを内蔵したので、使用は非常に便利であり、そして、画像生成前にウォーターマーク情報を追加した為、最初からデジタル写真の真実性を保証している。
【００４０】
3．本発明では、デジタルシグナルの各ピクセル情報をビットによりデジタルシグナルの唯一な特徴値の生成用、ウォーターマーク情報の隠し、イメージ改ざん領域の位置決め用の三つ部分に分けることを通じて、ウォーターマーク埋め込みに伴うデジタルシグナルの変更により、計算した特徴値を変更するという問題を解決した。イメージが改ざんされてから、復元されたデジタルシグナルに、算出した特徴値が変化したり、隠したウォーターマーク情報が変化したり、イメージ改ざん領域の位置決めが変化したりする。その時、算出した特徴値と抽出したウォーターマーク情報を比較する。両者は等しく、イメージの改ざん領域の位置決めはできなかった場合、イメージが真実であり、改ざんされないことを表す。そうではない場合、写真が改ざんされたことを表す。その時、写真改ざん領域の位置決めを行うことができる。
【００４１】
4．本発明では、特徴値を埋め込む時に、人間の視覚特性により、データ情報を画像視覚の不感帯に立派に隠したので、ウォーターマーク埋め込み前後の画像視覚差が最小であることを保証する。
【００４２】
5．公開した秘密キーの計算方法を利用して、計算方法の安全性を高めたことにより、ウォーターマークの計算方法が公開されても、ウォーターマーク埋め込み用の秘密キーを知っていない為、他者がウォーターマークの埋め込みを模倣できないのに対して、誰でも、公開キーを利用して、写真の真実・完全性を検証できるので、実際の使用に対応できるようになった。
【００４３】
6．周知のように、デジタルカメラのマイクロプロセッサー速度は遅いので、PCのCPU処理速度の比べ物にならないが、ブロッキングによる画像処理方法を採用していない為、処理速度を大幅に高めたので、デジタルカメラへの応用が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
次は、添付図を見ながら、更に詳しく説明する。図1に示しているデジタルカメラの内蔵装置は6部分があり、図2に示している写真検証の操作は7のステップがある。
【００４５】
ウォーターマーク追加装置付きのデジタルカメラは下記の装置を含む。光学イメージからデジタルカメラ内に反映したアナログシグナルにより変換したデジタルシグナル値の読取に使用するデジタルシグナルの信号値を取得する装置。デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めをするビットに分ける時に使用するビットパーティション装置。改ざん領域の位置決めビットを全部0又は1に設置する時に使用する改ざん領域の位置決めを初期化する装置。デジタルシグナルにイメージの特徴値計算用のビットを利用した唯一な特徴値を算出する時に使用する特徴値の計算装置。秘密キーの暗号化による特徴値の算出に使用する暗号化装置。フラジャイルデジタルウォーターマーク技術を利用して暗号化後の特徴値を、デジタルシグナルに隠したウォーターマークのビットに埋め込むウォーターマーク埋め込み装置。
【００４６】
デジタル写真の検証操作手順は下記通りである。
第一ステップでは、デジタルシグナルを読取り、完全なフォームの写真からデジタルシグナルを復元させる。第二ステップでは、デジタルイメージの各ピクセルを記録しているデータをビットによりイメージ特徴値を計算するビット・ウォーターマークを隠すビット・改ざん領域の位置決めをするビットに標示する。第三ステップでは、関連特徴値の計算方法により、イメージの特徴値を計算するビットデータからデジタルシグナルの唯一な特徴値を取得する。第四ステップでは、関連のフラジャイルデジタルウォーターマーク技術により、デジタルシグナルに隠したウォーターマークビットからウォーターマーク情報を抽出する。第五ステップでは、公開キーを利用して、抽出したウォーターマーク情報を復号化する。第六ステップでは、写真の改ざん領域の位置決めを行い、改ざん領域の位置決め値が1（又は0）になった領域を検出する。第七ステップでは、算出したハッシュ値と復号化したウォーターマーク情報を比べる。両者は等しく、イメージの改ざん領域の位置決めはできなかった場合、イメージが真実であり、改ざんされなかったことを表す。そうではない場合、写真が改ざんされたことを表す。その時、改ざん領域の位置決めが出来る。
【００４７】
詳細な装置と流れは付表１と付表２による。
【００４８】
特に、上記の例で、処理対象信号が8−4−4フォームのYUVデータである。YUVはカラーエンコード及び8−4−4フォームデータとして、その「8−4−4」はYUVデータの配列方式である。勿論、実際の応用でその方式に限られていないが、一般的に、イメージのデジタルシグナルであれば良い。RGBフォームデータの場合、B分量の最低ビットによりイメージ改ざん領域の位置決めを行い、G分量の最低ビットにイメージの特徴値を隠して、その他データを特徴値の計算に使用することなどがその例である。また、上記の具体的な実施例において、Y値の最低ビットを利用して改ざん領域の位置決めを行い、Y値の次低ビットを暗号化の特徴値に埋め込み、残り分のデータをイメージ特徴値の計算に使用するが、実際の応用で上記に限られていない。理論的に言えば、特徴値の計算用データ・暗号化特徴値埋め込みのデータ・改ざん領域の位置決めデータが全部ピクセルのデータビット全体をカバーし、そして、改ざん領域の位置決めビットが全部のピクセルに関っているとすれば良い。その他に、暗号化の特徴値を隠す為の十分な空間を保有しなければならない。Y値の最低ビットにより暗号化の特徴値を埋め込んで、Y値の次低ビットを利用してイメージ改ざん領域の位置決めを行い、又は複数ビットを組合せて暗号化の特徴値を隠すことなどがその例である。或はU値の最低ビットを利用して暗号化の特徴値を埋め込んで、V値の最低ビットを利用してイメージ改ざん領域の位置決めを行い、残りのデータを特徴値の計算に使用する。もう一つの例を挙げると、一部のY値の最低ビットを利用して暗号化の特徴値を埋め込んで、一部のY値の最低ビットを利用してイメージ改ざん領域の位置決めを行い、残りデータを特徴値の計算に使用する。勿論、一部のピクセルデータのみを利用して暗号化の特徴値を隠し、イメージ改ざん領域の位置決めを行う。一部のピクセルの次低ビットを利用して暗号化の特徴値を埋め込んで、最低ビットを利用してイメージ改ざん領域の位置決めを行い、上記ピクセルのその他ビットと残り分のピクセルの全部ビットデータを特徴値の計算に使用することなどがその例である。データパーティション方法が多々あるが、特に注意することに、データパーティションが必ずイメージの品質を保証し、感知不能な変化を与えてはならない。例えば、Y値の最低ビット及び次低ビットにデータを修正することが上記の観点から、明らかなイメージ品質の変化を防止する為である。
【００４９】
ここに、各ピクセルの各ビットの利用は、任意のピクセルに変化が発生する場合、検出できる為である。但し、使用者は、可能な改ざんが一つの画像に止まらないと判り、或は一つの領域の変化を検出したい場合、関連のピクセル・ビット数の変更率を低減することができる。その場合、各ピクセルを改ざん領域の位置決めビットを設置する必要がないし、三つ部分の組合せは全てピクセルの各ビットをカバーする必要がない。
【００５０】
表1 デジタルカメラ内部のウォーターマーク追加システム
2008536371.tif 000003
【００５１】
表2  デジタル写真検証方法の手順
2008536371.tif 000004
【００５２】
図3は、本発明の装置付きデジタルカメラを利用して撮影した写真である。写真は重大な交通事故の現場シーンであり、ここで例として挙げる。撮影の際、デジタルカメラの内部で、CCD又はCMOSにより光学画像を模擬信号に転換して、また、A/D転換器により模擬信号をデジタルシグナルを転換する。上記の実施例に、8−4−4フォームのYUVデータフローがデジタルシグナルとして受信後、YUVデータフローの各Y値のLSBビット（有効最低ビット）を0に設置し、イメージ改ざん領域の位置決めビットとする。その後、YUVデータのY値次低ビットのデータを全部0に設置する。ここに特に強調したいことは、前述したように、データパーティション方法が1種だけではなく、初期値も必ずしも0、1ではない。次に、SHA-1計算方法を利用して、その時のYUVデータフローの160ビットハッシュ値を算出する。16進数で表すと、「E6C2BD995EDCF316887EFD24EC5492A8C2991C53」となる。その後、秘密キーにより160ビットハッシュ値を暗号化して、暗号化後のハッシュ値を順番に各Y値の次低ビット内に埋め込むことを繰り返す。今、埋め込もうとするハッシュ値のビットが「1」である場合、埋め込もうとするY値の次低ビットを1に設置する。今、埋め込もうとするハッシュ値のビットが「0」である場合、最後のY値まで、何の操作も行わない。上記のように、YUVデータフローがウォーターマーク追加装置の処理を実施された。最後に、写真画像生成装置を利用して、8−4−4のYUVデータフローを2−1−1のYUVデータフローに変換して、TIFフォームのデジタルイメージとして保存する。
【００５３】
図4は図3デジタル写真の検収結果である。検証を行う場合、TIFフォームのデジタル写真から2−1−1フォームのYUVデータフローを読み出して、2−1−1フォームのYUVデータフローを8−4−4フォームのYUVデータフローに変換する。その後、8−4−4フォームのYUVデータフローをデジタルグループにコピーして、デジタルグループのY値の各表示データのLSBビットと次低ビットを0に設置し、SHA-1計算方法を利用して、デジタルグループの160ビットハッシュ値を獲得する。その値を16進数で表すと「E6C2BD995EDCF316887EFD24EC5492A8C2991C53」となる。その後、8−4−4フォームのYUVデータフローの各Y値の次低ビットの値を読取り、序列を組合わせる。その序列を公開キーで復号化し、複号化後のハッシュ値を取得する。その値を16進数で表すと、「E6C2BD995EDCF316887EFD24EC5492A8C2991C53」となる。次に、YUVデータの各Y値のLSB値を調べると、その値が全部0にであることを判明したので、算出のYUVデータフローの160ビットハッシュ値と複号化したウォーターマーク情報が同じで、そして、イメージ改ざん領域が検出されなかった為、写真が改ざんされなかったことを表す。その場合、再度表示されたダイアログボックスに「イメージが完全である」と表示する。
【００５４】
図5は、図３に示している写真の改ざん実施例である。実施例で、図3に示している写真のラインセンスプレートナンバーを「滬D 00000」より「滬D 10000」に変更する。上記の電子版写真の変更は非常に簡単で、実現し易いが、文書の撮影又は撮影した写真を電子証拠とする場合、その真実性が切に知りたい問題である。
【００５５】
図6は、図5に示している改ざん後のデジタル写真の検証結果である。検証を行う場合、TIFフォームのデジタル写真から2−1−1フォームのYUVデータフローを読み出して、2−1−1フォームのYUVデータフローを8−4−4フォームのYUVデータフローに変換する。その後、8−4−4フォームのYUVデータフローをデジタルグループにコピーして、デジタルグループのY値の各表示データのLSBビットと次低ビットを0に設置し、SHA-1計算方法を利用して、デジタルグループの160ビットハッシュ値を獲得する。その値を16進数で表すと「E5442CC3B4281EAAAAFBAD00BECAB7C957226E26」となる。その後、8−4−4フォームのYUVデータフローの各Y値の次低ビットの値を読取り、序列を組合わせる。その序列は規律無しの値であるので、公開キーによる複号化を行わなくても、算出したYUVデーフローの160ビットハッシュ値とウォーターマーク情報が異なることが判る為、写真の真実・完全性は保証できない。その場合、再度表示されたダイアログボックスに「イメージが改ざんされた」と表示する。その時、データ値が変わったので、データ値の変化点へのリンクにより、図のブロックフレームに示しているようなイメージの改ざん領域を獲得できる。
【００５６】
上記のように、本発明で、デジタルイメージへのウォーターマーク追加、検収方法と装置及びウォーターマーク追加装置付きデジタルカメラについて紹介した。この分野で、一般の技術者でも、本発明に添付している権利請求に限定された要旨及び範囲内であれば、各種の変更・変形を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のデジタルカメラ内の装置図である。
【図２】本発明の写真検証方法のフローチャートである。
【図３】ウォーターマーク追加装置付きのデジタルカメラで撮影した写真である。
【図４】図３の検証結果である。
【図５】改ざんされた図３の写真である。
【図６】図５の検証結果及び位置決めを出来た改ざん領域である。
【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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【国際調査報告】
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