(57)【要約】【課題】画像の改竄を検出するために、電子透かし手法により暗号化データなどを埋め込むといった複雑な処理を必要としない画像改竄検出装置を提供する。【解決手段】ＣＣＤカメラ２にて撮影した画像を画像記録再生部３に送りビデオテープに記録するとともにこの画像データを出力部４に送り画像の再生を行う際に用いられるもので、画像記録再生部３からの画像データを読み込むデータ読込部１１と、このデータ読込部１１にて読み込まれた画像データを入力してフーリエ変換を行うフーリエ変換部１２と、このフーリエ変換部１２にて得られた空間周波数スペクトルを入力しホワイトノイズの強度がどの程度であるかを判断することにより画像の改竄が行われているか否かを検出する改竄検出部１３と、この改竄検出部１３にて改竄が検出された場合にその旨を表示する表示部１４とから構成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影手段により得られた画像データにフーリエ変換を施すことにより空間周波数スペクトルを得た後、所定周波数を超える領域についてのスペクトル強度と所定のしきい値とを比較してホワイトノイズの強度を判断することにより、当該画像データに改竄が行われたか否かを検出することを特徴とする画像改竄検出方法。
【請求項２】
撮影手段により得られた画像データにフーリエ変換を施すフーリエ変換部と、このフーリエ変換部にて得られた空間周波数スペクトルの内、所定周波数を超える領域についてのスペクトル強度と所定のしきい値とを比較してホワイトノイズの強度を判断することにより、当該画像データに改竄が行われたか否かを検出する改竄検出部とを具備したことを特徴とする画像改竄検出装置。
【請求項３】
撮影手段により得られた画像データの改竄を検出する際の目印用の付加信号を発生する付加信号発生部と、この付加信号発生部にて発生された付加信号を撮影手段から画像記録再生部に送られる画像データに重畳させる付加信号加算部と、上記付加信号発生部にて発生された付加信号を記録する付加信号記録部と、画像の再生時に、画像記録再生部からの画像データおよび上記付加信号記録部からの付加信号を入力するとともに、この画像データに重畳されている付加信号と付加信号記録部からの付加信号とが一致するか否かを判断することにより、画像の改竄が行われているか否かを検出する改竄検出部とを具備したことを特徴とする画像改竄検出装置。
【請求項４】
撮影手段により得られた画像データを入力し記録するとともに再生し得るようにされた画像記録再生部での画像の記録時に、画像データの所定部分ごとにチェックサムを算出するとともに当該サム値を記録しておくサム値算出記録部と、画像の再生時に、画像記録再生部から出力部に送られる画像データを入力して当該画像データのチェックサムを算出するサム値算出部と、このサム値算出部およびサム値算出記録部からのサム値を入力するとともに両サム値が同一であるか否かを判断することにより、画像の改竄が行われたか否かを検出する改竄検出部とから構成したことを特徴とする画像改竄検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＣＣＤカメラなどから取り込まれた画像データの改竄を検出するための画像改竄検出方法および画像改竄検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、撮影装置の多くはＣＣＤカメラが用いられており、このＣＣＤカメラにより撮影された画像についての最終的な記録形態は、離散化されたデジタルデータであり、このような画像データについては、技術的にその改竄が容易である。
【０００３】
ところで、このような画像データについて、改竄が行われているか否かを検出するものとしては、画像の特徴データを抽出して暗号化し、この暗号化されたデータを、電子透かしの手法を用いて、画像内に埋め込むようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−７８１４１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示された画像改竄検出システムによると、特徴データを暗号化するため、およびその暗号化データを埋め込むために、複雑な処理が必要になるという欠点がある。
【０００６】
そこで、本発明は、画像の改竄を検出するために、電子透かし手法により暗号化データなどを埋め込むといった複雑な処理を必要としない画像改竄検出方法および画像改竄検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る画像改竄検出方法は、撮影手段により得られた画像データにフーリエ変換を施すことにより空間周波数スペクトルを得た後、所定周波数を超える領域についてのスペクトル強度と所定のしきい値とを比較してホワイトノイズの強度を判断することにより、当該画像データに改竄が行われたか否かを検出する方法である。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る画像改竄検出装置は、撮影手段により得られた画像データにフーリエ変換を施すフーリエ変換部と、このフーリエ変換部にて得られた空間周波数スペクトルの内、所定周波数を超える領域についてのスペクトル強度と所定のしきい値とを比較してホワイトノイズの強度を判断することにより、当該画像データに改竄が行われたか否かを検出する改竄検出部とを具備したものである。
【０００９】
上記の各構成によると、画像データにおけるホワイトノイズの強度がどの程度であるかを判断することにより、画像の改竄を検出するようにしているので、画像データに改竄検出のためのデータを電子透かしの手法にて埋め込むようにしたものとは異なり、その処理が極めて容易で且つその構成も簡単となり、しかも原画像に一切手を加えることがないため、画像が事件などの状況検証に用いられる場合であっても、証拠能力としての問題が生じることはない。特に、ホワイトノイズが無い場合には、画像がコンピュータグラフィックにより作成されたことが判る。
【００１０】
また、請求項３に係る画像改竄検出装置は、撮影手段により得られた画像データの改竄を検出する際の目印用の付加信号を発生する付加信号発生部と、この付加信号発生部にて発生された付加信号を撮影手段から画像記録再生部に送られる画像データに重畳させる付加信号加算部と、上記付加信号発生部にて発生された付加信号を記録する付加信号記録部と、画像の再生時に、画像記録再生部からの画像データおよび上記付加信号記録部からの付加信号を入力するとともに、この画像データに重畳されている付加信号と付加信号記録部からの付加信号とが一致するか否かを判断することにより、画像の改竄が行われているか否かを検出する改竄検出部とを具備したものである。
【００１１】
上記の構成によると、撮影手段からの画像データに所定の付加信号を重畳させておき、画像の再生時に、この重畳された付加信号が重畳されているか否かを判断することにより、画像の改竄を検出するようにしているので、やはり、電子透かしの手法により暗号データなどを埋め込むものとは異なり、簡単な処理および簡単な構成にて画像の改竄を検出することができる。
【００１２】
さらに、請求項４に係る画像改竄検出装置は、撮影手段により得られた画像データを入力し記録するとともに再生し得るようにされた画像記録再生部での画像の記録時に、画像データの所定部分ごとにチェックサムを算出するとともに当該サム値を記録しておくサム値算出記録部と、画像の再生時に、画像記録再生部から出力部に送られる画像データを入力して当該画像データのチェックサムを算出するサム値算出部と、このサム値算出部およびサム値算出記録部からのサム値を入力するとともに両サム値が同一であるか否かを判断することにより、画像の改竄が行われたか否かを検出する改竄検出部とから構成したものである。
【００１３】
上記の構成によると、撮影手段からの画像データを画像記録再生部にて記録する際に、サム値算出記録部にて画像データのチェックサムを算出するとともにそのサム値を記録しておき、その再生時に、出力される画像データをサム値算出部に読み込みチェックサムを算出するようになし、そして画像の記録時に算出されたサム値と再生時に算出されたサム値とを比較することにより、画像の改竄が行われたか否かを検出するようにしたので、電子透かしの手法により暗号データなどを埋め込むものとは異なり、処理および構成が簡単となり、しかも原画像に一切手を加えることがないため、画像が事件などの状況検証に用いられたとしても、証拠能力としての問題が生じることはない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態に係る画像改竄検出装置および画像改竄検出方法を、図１〜図４に基づき説明する。
【００１５】
本第１の実施の形態に係る画像改竄検出装置および画像改竄検出方法は、画像データ（画像信号）中のホワイトノイズの強度がどの程度であるかを判断して画像が改竄されたか否かを検出するようにしたものである。
【００１６】
図１および図２に示すように、この改竄検出装置１は、例えばＣＣＤカメラ（撮影手段の一例で、デジタルビデオカメラなどである）２にて撮影した画像を画像記録再生部３に送りテープ、ディスクなどの記録媒体に記録するとともにこの画像データを液晶などの出力部４に送り画像の再生を行う際に用いられるもので、画像記録再生部３からの画像データを読み込む（入力する）データ読込部１１と、このデータ読込部１１にて読み込まれた画像データを入力してフーリエ変換を行うフーリエ変換部１２と、このフーリエ変換部１２にて得られた空間周波数スペクトルを入力しホワイトノイズの強度がどの程度あるのかを判断することにより画像の改竄が行われているか否かを検出する改竄検出部１３と、この改竄検出部１３にて改竄が検出された場合にその旨を表示する表示部（例えば、画面表示、音声信号による表示など）１４とから構成されている。
【００１７】
ここで、上記フーリエ変換部１２および改竄検出部１３について、少し詳しく説明しておく。
通常、２次元のＣＣＤカメラ（ｍ行ｎ列；図３参照）２から入力される画像データは、例えば電圧変化のアナログ信号で、各行における画素の出力が１列から２列までそれぞれｍ行に亘って順番に出力される。この輝度値を表す画像データについて、ｎ個の強度値を連続的に表すデータ列である例えば１行のデータごとにフーリエ変換が行われる。このフーリエ変換により、位置に対する輝度値のデータが空間周波数に対する強度を示すデータに変換される。例えば、図４に示すような空間周波数スペクトルのグラフが得られる。
【００１８】
このグラフから分かるように、人間が認識し得る物体などを撮影した画像データＡについては、主に、周波数が低い領域（イ）に現われるが、ホワイトノイズについては、全周波数領域に亘って且つ一定の強度でもって現われることになる。したがって、物体の画像データが存在しない周波数が高い領域（ロ）に、ホワイトノイズＢが明瞭に現われることになる。
【００１９】
これに対して、画像がコンピュータグラフィックスなどにより人工的に作成されたものである場合には、このようなホワイトノイズの強度が通常よりも小さく、１００％コンピュータグラフィックで作成された場合、ホワイトノイズは現われない。
【００２０】
したがって、改竄検出部１３においては、周波数が高い領域（ロ）にホワイトノイズＢの強度が通常のしきい値よりも小さいか否かを判断することにより、画像の改竄が行われたか否かを検出することができる。
【００２１】
すなわち、周波数の高い領域（ロ）において、各空間周波数スペクトルの強度と、予め求められたホワイトノイズであると判断し得るしきい値（ホワイトノイズの強度よりも少し小さい値にされる）Ｓ（一点鎖線にて示す）とが比較されて、当該しきい値Ｓより低い空間周波数のスペクトルが存在する場合には改竄が行われたと判断され、高い領域（ロ）において、殆ど全ての空間周波数スペクトルの強度がしきい値Ｓと同等または超えている場合には、改竄が行われていないと判断される。
【００２２】
そして、改竄が行われたと判断された場合には、表示部１４にその旨が出力されて、例えば改竄が行われたという表示が、ランプ、文字などにより表示されることになる。
【００２３】
また、上記ホワイトノイズを検出する通常のしきい値より低いしきい値を１つ以上設け、ホワイトノイズの強度の位置する範囲に応じてどの程度の改竄であるのかを判別するようにしてもよい。
【００２４】
このように、画像データにおけるホワイトノイズの強度がどの程度であるかを判断することにより、画像の改竄を検出するようにしているので、従来例のように、画像データに、改竄検出のための暗号データを電子透かしの手法にて埋め込むようにしたものとは異なり、その処理が極めて容易で且つその構成も簡単となり、しかも原画像（画像データ）に一切手を加えることがないため、画像が事件などの状況検証に用いられる場合であっても、証拠能力としての問題が生じることはない。
【００２５】
なお、上記説明においては、画像データをフーリエ変換する際に、１行のデータごとに変換を行うように説明したが、１回の変換対象となるデータ列の個数については、任意に変更し得るものであり、例えば１行ごとではなく、１〜ｍ行分連続したデータ列をフーリエ変換してもよい。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る画像改竄検出装置を、図５および図６に基づき説明する。
本第２の実施の形態に係る画像改竄検出装置は、簡単に言うと、改竄が行われたかどうかを判断するための目印としての付加信号を画像データに加える方法である。
【００２７】
図６に示すように、この画像改竄検出装置２１は、例えばＣＣＤカメラ（撮影手段の一例で、ディジタルビデオカメラなどである）２２にて撮影した画像を画像記録再生部２３でテープ、ディスクなどの記録媒体に記録するとともに当該画像データを液晶などの出力部２４に送り再生する際に用いられるもので、ＣＣＤカメラ２２からの画像データ（画像信号）に目印となる付加信号を重畳させて記録しておき、その再生時に当該付加信号が存在するか否かを判断することにより、画像に改竄が行われたか否かを検出するものである。
【００２８】
すなわち、この画像改竄検出装置２１は、目印となる付加信号（例えば、サイン波形信号）を発生させる付加信号発生部３１と、この付加信号発生部３１にて発生された付加信号を記録しておく付加信号記録部３２と、上記付加信号発生部３１にて発生された付加信号をＣＣＤカメラ２２から画像記録再生部２３に送られる画像データに重畳する付加信号加算部３３と、上記画像記録再生部２３にて再生された画像データおよび付加信号記録部３２にて記録された付加信号を入力して画像データに当該付加信号が記録されているか否かを判断することにより画像に改竄が行われたか否かを検出するための改竄検出部３４と、この改竄検出部３４にて画像の改竄が検出されなかった場合、この改竄検出部３４から付加信号を入力して画像記録再生部２３からの画像データに当該付加信号を減算することにより（画像データから付加信号を除去することにより）本来の画像データを得るための付加信号減算部３５と、上記改竄検出部３４にて改竄が検出された場合にその旨を表示する表示部（例えば、画面表示、音声信号による表示など）３６とから構成されている。
【００２９】
付加信号については、例えば画像データに重畳した位置（フレーム位置）などと関連付けが行われていること、および付加信号の重畳のしかたについて説明する。
【００３０】
上記構成において、ＣＣＤカメラ２２により撮影された画像データは画像記録再生部２３に送られることになるが、その途中に設けられた付加信号加算部３３において、付加信号発生部３１にて発生された付加信号（例えば、サイン波の信号）が、例えば画像のフレームの開始位置に合わせて重畳される。この付加信号が重畳された画像データが画像記録再生部２３に記録される。このとき、付加された付加信号が画像データのどの位置に重畳されたかが付加信号記録部２３において記録される。
【００３１】
そして、画像の再生時においては、画像記録再生部２３から画像データが出力部２４に送られることになるが、この画像記録再生部２３から出力された画像データおよび付加信号記録部３２に記録された付加信号記録データが改竄検出部３４に入力される。
【００３２】
この改竄検出部３４においては、画像記録再生部２３から入力された画像データにフーリエ変換が施されて空間周波数スペクトルが得られる。この空間周波数スペクトルを図示すると、図５のようになり、本来の画像データのスペクトル（Ｃ）のほかに、付加信号のスペクトル（Ｄ）（サイン波形の場合には、直線状となる）が現われる。
【００３３】
つまり、この付加信号のスペクトル（Ｄ）が付加信号記録部３２から入力された付加信号と一致すれば（勿論、比較に際して、付加信号に対してフーリエ変換が施されるか、またはスペクトルを逆フーリエ変換して、両信号が比較し得る状態にされる）、改竄が行われていないことが検出される。
【００３４】
この場合には、改竄検出部３４から付加信号減算部３５に当該付加信号のデータが送られ、そして画像データから付加信号が除去されて本来の画像データに戻された後、出力部２４に送られる。
【００３５】
なお、両データが一致しない場合には、画像に改竄が行われたことが検出されたことになり、表示部３６にその旨が表示される。
このように、ＣＣＤカメラ２２からの画像データに所定の付加信号を重畳させるとともに、この重畳された付加信号およびそのデータ内での重畳した位置についても記録しておき、画像の再生時に、この重畳された付加信号が重畳されているか否かを判断することにより、画像の改竄を検出するようにしているので、従来のように、電子透かしの手法により暗号データなどを埋め込むものとは異なり、簡単な処理および構成にて画像の改竄を検出することができる。
【００３６】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る画像改竄検出装置を、図７に基づき説明する。
本第３の実施の形態に係る画像改竄検出装置は、ＣＣＤカメラにて撮影された画像データに対してチェックサムを行い、このサム値に基づき画像の改竄が行われたか否かを検出するものである。
【００３７】
図７に示すように、この画像改竄検出装置４１は、例えばＣＣＤカメラ（撮影手段の一例で、ディジタルビデオカメラなどである）４２にて撮影した画像データ（画像信号）を画像記録再生部４３でテープ、ディスクなどの記録媒体に記録するとともに当該画像データを液晶などの出力部４４に送り再生する際に用いられるもので、画像記録再生部４３に記録された画像データのチェックサム（例えば、輝度値の合計値）を算出するとともにそのサム値を記録しておき、画像の再生時に、その画像データのチェックサムを算出し、そして両サム値が同一であるか否かを判断することにより、画像に改竄が行われたか否かを検出するものである。
【００３８】
すなわち、この画像改竄検出装置４１は、ＣＣＤカメラ４２から画像記録再生部４３に入力された画像データを読み込み、この画像データの区切り、例えば画像のフレームごとに、データ部分のデータ値（輝度値）のチェックサムを算出するとともに当該サム値を記録するサム値算出記録部５１と、画像の再生時に画像記録再生部４３から出力部４４に送られる画像データを入力し（読み込み）、同様にフレームごとにチェックサムを算出するサム値算出部５２と、これらサム値算出記録部５１およびサム値算出部５２からの両サム値を入力してこれら両者が一致するか否かを判断することにより画像の改竄が行われたか否かを検出するための改竄検出部５３と、この改竄検出部５３にて改竄が検出された場合にその旨を表示する表示部（例えば、画面表示、音声信号による表示など）５４とから構成されている。
【００３９】
上記構成において、ＣＣＤカメラ４２により撮影された画像データは画像記録再生部４３に送られて記録媒体に記録されることになるが、このとき、画像データがサム値算出記録部５１に入力されるとともに、この画像データのフレームごとにデータ部分のデータ値のチェックサムが求められて、当該フレームのヘッダ情報と一緒にメモリ部（図示せず）に記録される。フレームのヘッダ情報を一緒に記録することにより、チェックサムを行ったデータ部分を特定することができる。
【００４０】
そして、画像を再生する際に、画像記録再生部４３から出力部４４に送られる画像データがサム値算出部５２に読み込まれてここでフレームごとにチェックサムが算出された後、サム値が改竄検出部５３に読み込まれてサム値算出記録部５１から入力されるサム値とが比較されて（勿論、ヘッダ情報に基づき同じデータ部分同士のものが比較される）、両者が一致するか否かが判断される。
【００４１】
両サム値が一致した場合、画像の改竄が行われていないことが検出されたことになり、両サム値が一致しない場合には、画像の改竄が行わていることが検出されたことになり、表示部５４にその旨が表示される。
【００４２】
このように、ＣＣＤカメラ４２からの画像データを画像記録再生部４３にて記録する際に、サム値算出記録部５１にて画像データのデータ部分のチェックサムを算出するとともにそのサム値を記録しておき、画像の再生時に、出力される画像データをサム値算出部５２に読み込みチェックサムを算出するようになし、そして画像の記録時に算出されたサム値と再生時に算出されたサム値とを比較することにより、画像の改竄が行われたか否かを検出するようにしたので、従来のように、電子透かしの手法により暗号データなどを埋め込むものとは異なり、処理および構成が簡単となり、しかも原画像（画像データ）に一切手を加えることがないため、画像が事件などの状況検証に用いられたとしても、証拠能力としての問題が生じることはない。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に係る画像改竄検出方法および請求項２に係る画像改竄検出装置によると、画像データにおけるホワイトノイズがどの程度であるかを判断することにより、画像の改竄を検出するようにしているので、画像データに改竄検出のためのデータを電子透かしの手法にて埋め込むようにしたものとは異なり、その処理が極めて容易で且つその構成も簡単となり、さらに原画像に一切手を加えることがないため、画像が事件などの状況検証に用いられる場合であっても、証拠能力としての問題が生じることはない。
【００４４】
また、請求項３に係る画像改竄検出装置の構成によると、撮影手段からの画像データに所定の付加信号を重畳させておき、画像の再生時に、この重畳された付加信号が重畳されているか否かを判断することにより、画像の改竄を検出するようにしているので、やはり、電子透かしの手法により暗号データなどを埋め込むものとは異なり、簡単な処理および簡単な構成にて画像の改竄を検出することができる。
【００４５】
さらに、請求項４に係る画像改竄検出装置の構成によると、撮影手段からの画像データを画像記録再生部にて記録する際に、サム値算出記録部にて画像データのチェックサムを算出するとともにそのサム値を記録しておき、その再生時に、出力される画像データをサム値算出部に読み込みチェックサムを算出するようになし、そして画像の記録時に算出されたサム値と再生時に算出されたサム値とを比較することにより、画像の改竄が行われたか否かを検出するようにしたので、電子透かしの手法により暗号データなどを埋め込むものとは異なり、処理および構成が簡単となり、しかも原画像に一切手を加えることがないため、画像が事件などの状況検証に用いられたとしても、証拠能力としての問題が生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像改竄検出装置を具備した画像記録再生系の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同画像改竄検出装置を示すブロック図である。
【図３】同画像記録再生系におけるＣＣＤカメラによる画像データの画素を示す図である。
【図４】同画像改竄検出装置におけるフーリエ変換部にて変換された空間周波数スペクトルを示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る画像改竄検出装置を具備した画像記録再生系の概略構成を示すブロック図である。
【図６】同画像改竄検出装置におけるフーリエ変換部にて変換された空間周波数スペクトルを示すグラフである。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る画像改竄検出装置を具備した画像記録再生系の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１      画像改竄検出装置
２      ＣＣＤカメラ
３      画像記録再生部
４      出力部
１１      データ読込部
１２      フーリエ変換部
１３      改竄検出部
２１      画像改竄検出装置
２２      ＣＣＤカメラ
２３      画像記録再生部
２４      出力部
３１      付加信号発生部
３２      付加信号記録部
３３      付加信号加算部
３４      改竄検出部
３５      付加信号減算部
４１      画像改竄検出装置
４２      ＣＣＤカメラ
４３      画像記録再生部
４４      出力部
５１      サム値算出記録部
５２      サム値算出部
５３      改竄検出部
【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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