Способ осуществления записи и проверки подлинности записанных видеоданных
RECORDING PERFORMANCE AND THE RECORDED VIDEO DATA AUTHENTICITY CHECKING IMPLEMENTATION METHOD

Область техники
Изобретение относится к способам осуществления записи видеоданных с использованием камер, встроенных в персональные мобильные устройства (смартфоны, планшеты, персональные компьютеры, ноутбуки) для последующей проверки подлинности записанных видеоданных и может быть использовано для проверки подлинности записанных пользователем видеоданных и предоставленных впоследствии в качестве доказательства, например, при рассмотрении страхового случая страховыми компаниями.
Уровень техники
Под проверкой подлинности записанных видеоданных понимается получение однозначного или с высокой степенью достоверности подтверждения того, что предоставленные видеоданные были записаны пользователем не ранее известного зафиксированного момента времени, а запись произведена пользователем реальной камерой, встроенной в персональное мобильное устройство (смартфон, планшет, персональный компьютер, ноутбук).
В ходе проверки подлинности должна быть исключена ситуация, когда запись видеоданных сделана пользователем заранее, т.е. до известного зафиксированного момента времени.
В ходе проверки подлинности должна быть исключена ситуация, когда запись видеоданных делается пользователем не с реальной, а с эмулируемой на персональном мобильном устройстве камеры, выдающей заранее сделанную пользователем видеозапись.
Известен "Способ идентификации подлинности контролируемого объекта" (патент РФ 2132569, приор, от 13.11.98, G06K 9/00), который заключается в том, что информацию об объекте формируют в цифровом виде, включая информацию о типе объекта, производителе, дате производства, индивидуальном номере объекта, текстовую информацию в виде сопроводительных документов к объекту, подписывают эту информацию электронной цифровой подписью (ЭЦП) маркировщика, преобразуют в штрих-код и наносят его на объект или на этикетку, закрепленную на объекте. При считывании информации производят обратное преобразование штрих-кода в цифровую форму, выделяют из него электронную цифровую подпись, после чего производят проверку подлинности ЭЦП. Если ЭЦП идентифицирована как подлинная, то проводят проверку подлинности объекта путем сравнения считанной информации об объекте с базой данных о подлинных объектах. Если эта информация совпадает, то объект идентифицируют как подлинный.
Известен "Способ подтверждения подлинности информации" (патент РФ 2165643, приор. 19.04.2000, G06K 9/00), в котором в качестве защищаемого объекта используют текстовую информацию или часть текстовой информации, нанесенные на бумажный носитель. Текстовую информацию преобразуют в цифровую форму, подписывают ее ЭЦП маркировщика и добавляют открытый ключ маркировщика для проверки ЭЦП, после чего производят их преобразование в штриховой код, который наносят на бумажный носитель с текстовой информацией. Для проверки подлинности текстовой информации производят обратное преобразование штрих-кода, проверяют подлинность ЭЦП маркировщика с помощью открытого ключа, находящегося в этом же штрих-коде. Если ЭЦП подлинная, то делают вывод о подлинности текстовой информации.
Известно изобретение тех же авторов, описанное в патенте РФ 2172015 "Способ идентификации подлинности контролируемого объекта" (приор. 01.03.2000, G06K 9/00), которое является наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению. Способ по патенту РФ 2172015 заключается в том, что в качестве защищаемых объектов используются подакцизные товары. При этом в качестве информации о защищаемом объекте используют информацию о потребительских свойствах товара, параметрах производителя и производственных характеристиках. В качестве параметров производителя используют код региона, код производителя, номер заявки на изготовление серийной партии товара. В качестве потребительских свойств объекта используют параметры, контролируемые визуально, осязанием, на вес, по цвету и запаху. В качестве производственных характеристик используют код маркирующей организации, код поставщика, код производителя, тип объекта, дату изготовления товара.
Выше перечисленные виды информации об объекте преобразуют в цифровую форму, подписывают ее ЭЦП маркировщика, добавляют открытый ключ маркировщика для проверки подлинности ЭЦП, после чего производят их преобразование в штрих-код, который наносят на бумажный носитель, который наносят на объект или на этикетку, закрепляемую на объекте.
Для проверки подлинности объекта производят обратное преобразование штрих-кода, проверяя подлинность ЭЦП маркировщика с помощью открытого ключа, находящегося в штрих-коде. Если ЭЦП подлинная, то делают вывод о подлинности информации, по подлинности информации судят о подлинности защищаемого объекта, при этом производят сравнение органолептических (вкус, цвет, аромат, внешний вид) показателей объекта со считанной информацией из штрих-кода. А информацию о маркировщике, производителе и производственных характеристиках объекта, считанных из штрих-кода, сравнивают с информацией, находящейся в базе данных о подлинных объектах.
Указанные способы не могут быть явно применены для решения задачи, на которую направлено настоящее изобретение, однако они описывают общий подход подтверждения подлинности объектов. Данный подход может быть применен для проверки подлинности записанных пользователем видеоданных, если рассмотреть в качестве объекта не материальный объект (товар), а цифровой, а именно, записываемые пользователем видеоданные.
Общими недостатком указанных способов применительно к решению задачи подтверждения подлинности записываемых пользователем видеоданных являются:
1. ЭЦП для видеозаписи формируют на персональном мобильном устройстве пользователя, а следовательно, подпись может быть сформирована в отношении любой видеозаписи созданной заранее, что не позволит установить нижнюю границу времени формирования видеозаписи, а следовательно, невозможно проверить подлинность видеозаписи по критерию времени.
2. На персональном мобильном устройстве пользователем может быть запущена эмулируемая камера, через которую могут быть выданы заранее записанные пользователем видеоданные, которые будут подписаны ЭЦП, что впоследствии приведет к ошибочному установлению подлинности неподлинной видеозаписи.
Предлагаемый способ осуществления записи и проверки подлинности записанных видеоданных лишен указанных недостатков.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретение является создание способа осуществления записи видеоданных с использованием камер, встроенных в персональные мобильные устройства (смартфоны, планшеты, персональные компьютеры, ноутбуки) для последующей проверки подлинности записанных видеоданных и может быть использовано для проверки подлинности записанных пользователем видеоданных и предоставленных впоследствии в качестве доказательства, например, при рассмотрении страхового случая страховой компанией.
Поставленная задача решается тем, что в способе осуществления записи и проверки подлинности записанных видеоданных, выделяют следующие этапы:
1 - этап формирования и выдачи проверочного задания пользователю, в ходе осуществления которого пользователь обращается на сервер, где осуществляют идентификацию пользователя на сервере, выдачу пользователю проверочного задания, содержащего простое действие, которое должен выполнить пользователь при осуществлении записи видеоданных, фиксацию на сервере идентификатора пользователя, выданного проверочного задания и времени выдачи проверочного задания;
2 - этап осуществления видеозаписи пользователем, в ходе которого выполняют формирование видеоданных пользователем с помощью камеры, встроенной в персональное мобильное устройства, с выполнением простого действия, выданного пользователю в качестве проверочного задания;
3 - этап проверки подлинности записанных видеоданных, в ходе которого осуществляют визуальный просмотр записанных пользователем видеоданных на предмет непрерывности для исключения видеомонтажа и наличия на видеозаписи простого действия, выданного пользователю в качестве проверочного задания.
К серверу обеспечивают сетевой доступ. На сервере выполняют идентификацию пользователя, выдачу проверочного задания, фиксацию идентификатора пользователя, выданного проверочного задания и времени выдачи проверочного задания, при этом информация, зафиксированная на сервере, доступна только для чтения и добавления, но недоступна для удаления и изменения, что гарантирует ее неизменность, а, следовательно, обеспечение возможности проверки подлинности записанных пользователем видеоданных на основе визуальной оценки их непрерывности для исключения видеомонтажа и наличия на видеозаписи простого действия, выданного пользователю в качестве проверочного задания. Фиксируемое время определяют на основе локального времени сервера в момент поступления запроса пользователя, на которое нет возможности влиять со стороны пользователя, что позволяет впоследствии при предоставлении видеозаписи осуществить проверку подлинности по критерию времени.
Кроме того, в современные персональные мобильные устройства, как правило, встроены различные датчики, например, акселерометр, гироскоп, магнитометр, GPS. Для повышения достоверности проверки подлинности записанных видеоданных синхронно с видео осуществляют запись измерений с датчиков, встроенных в персональное мобильное устройство, а при выполнении проверки подлинности записанных видеоданных, осуществляют визуальный просмотр записанных пользователем видеоданных на предмет соответствия видеоданных траектории движения персонального мобильного устройства в процессе записи видеоданных, при этом траекторию движения персонального мобильного устройства в процессе записи видеоданных восстанавливают на основе записанных синхронно с видео изменений с датчиков, встроенных в персональное мобильное устройство.
Кроме того, для повышения достоверности проверки подлинности по критерию времени пользователю по запросу на сервер выдают одноразовый код, который добавляют к записываемым видеоданным, вычисляют хэш от видеоданных с добавленным одноразовым кодом, отправляют полученный хэш на сервер, на сервере сохраняют время выдачи кода, идентификатор пользователя, которому выдан одноразовый код, выданный код, а также полученный хэш, при этом сохраненные на сервере данные используют при проверке подлинности сделанной пользователем видеозаписи, добавляют к предоставленным пользователем видеоданным сохраненный одноразовый код, определяют хэш от видеоданных с добавленным кодом, сравнивают полученный хэш с сохраненным на сервере, в случае соответствия делают вывод о том, что предоставленные видеоданные записаны пользователем не ранее сохраненного на сервере времени и не изменены после момента отправки на сервер рассчитанного хэша. Добавление одноразового кода может быть выполнено различными способами, например, добавление одноразового кода методом конкатенации в конец видеоданных или циклическое наложение одноразового кода на видеоданные сложением по модулю 2 (операция XOR) перед вычислением хеша от полученных в результате добавления одноразового кода данных. Для вычисления хэша может быть использован любой из общеизвестных алгоритмов, например, ГОСТ Р 31.11 -94 или MD5 (https://ru.wikipedia.org/wiki/MD5).
Заявляемое изобретение обеспечивает получение однозначного или с высокой степенью достоверности подтверждения того, что предоставленные видеоданные были записаны пользователем не ранее известного зафиксированного момента времени, а запись произведена пользователем реальной камерой, встроенной в персональное мобильное устройство (смартфон, планшет, персональный компьютер, ноутбук).
В ходе проверки подлинности исключается ситуация, когда запись видеоданных сделана пользователем заранее, т.е. до известного зафиксированного момента времени, а также ситуация, когда запись видеоданных делается пользователем не с реальной, а с эмулируемой на персональном мобильном устройстве камеры, выдающей заранее сделанную пользователем видеозапись.
Осуществление изобретения
В качестве примера осуществления изобретения рассмотрим осуществление видеозаписи клиентом страховой компании с целью предоставления видеозаписи в качестве доказательства в случае наступления страхового случая. Существенным для рассматриваемого случая является однозначное или с высокой степенью достоверности подтверждение того, что предоставленные видеоданные были записаны пользователем не ранее известного зафиксированного момента времени, а запись произведена пользователем реальной камерой, встроенной в персональное мобильное устройство (смартфон, планшет, персональный компьютер, ноутбук), чтобы предотвратить возможность выдачи видеоданных, записанных пользователем заранее до наступления страхового случая.
Для осуществления изобретения выполняют следующую последовательность действий:
1. Ha этапе формирования и выдачи проверочного задания (1) пользователь со своего персонального мобильного устройства обращается через сеть Интернет на сервер, где проходит идентификацию, после чего пользователю отправляют одноразовый код и проверочное задание, содержащее простое действие, которое должен выполнить пользователь при осуществлении записи видеоданных. На сервере осуществляют фиксацию идентификатора пользователя, выданного одноразового кода и проверочного задания, а также времени выдачи. Примерами проверочных заданий могут быть следующие простые действия:
крупным планом показать левую/правую переднюю/заднюю фару автомобиля/объекта;
описать камерой окружность/треугольник/квадрат;
показать большой палец перед камерой в процессе съемки;
напечатать на бумаге заданный текст/код/QR-код/штрихкод и разместить его на время перед объектом съемки;
описать камерой в воздухе заданную букву/цифру;
и т.д.
В качестве одноразового кода может использоваться любая бинарная последовательность, сгенерированная случайным или псевдослучайным образом на сервере.
2. На этапе осуществления видеозаписи (2) пользователь осуществляет формирование видеозаписи с помощью камеры, встроенной в персональное мобильное устройства, с выполнением простого действия, выданного пользователю в качестве проверочного задания. При этом при выполнении видеозаписи пользователем осуществляют синхронную с видео запись измерений с датчиков (акселерометр и магнитометр), встроенных в персональное мобильное устройство.
3. После завершения формирования видеозаписи к записанным видеоданных добавляют полученный на этапе (1) одноразовый код. Добавление одноразового кода может быть выполнено различными способами, например, добавление одноразового кода методом конкатенации в конец файла видеоданных или циклическое наложение одноразового кода на файл видеоданных сложением по модулю 2 (операция XOR) перед вычислением хеша от полученных в результате добавления одноразового кода данных. Для вычисления хэша может быть использован любой из общеизвестных алгоритмов, например, ГОСТ Р 31.11-94 или MD5 (https://ru.wikipedia.org/wiki/MD5). Полученный хэш отправляют на сервер, где выполняют его сохранение. При этом записанные видеоданные хранятся у пользователя на персональном мобильном устройстве и предъявляются на проверку подлинности только в случае наступления страхового случая.
4. При наступлении страхового случая пользователь предъявляет в страховую компанию записанные видеоданные для осуществления этапа проверки подлинности записанных видеоданных (3), в ходе осуществления которого выполняют следующие действия:
4.1. Добавляют к предоставленным пользователем видеоданным сохраненный одноразовый код тем же способом, что и в п. 3, определяют хэш от видеоданных с добавленным одноразовым кодом, сравнивают полученный хэш с сохраненным на сервере, в случае соответствия делают вывод о том, что предоставленные видеоданные записаны пользователем не ранее сохраненного на сервере времени и не изменены после момента отправки на сервер рассчитанного хэша.
4.2. Осуществляют визуальный просмотр предоставленных пользователем видеоданных на предмет непрерывности для исключения видеомонтажа и наличия на видеозаписи простого действия, выданного пользователю в качестве проверочного задания. При наличии визуально непрерывной записи, содержащей простое действие, выданное пользователю в качестве проверочного задания, делают вывод о том, что запись была сделана пользователем не ранее момента выдачи проверочного задания. При этом момент выдачи задания зафиксирован на сервере и недоступен для модификации пользователем, а фиксируемое время определяется на основе локального времени сервера в момент поступления запроса пользователя.
4.3. Производят восстановление траектории движения персонального мобильного устройства пользователя в ходе осуществления видеозаписи, затем сравнивают восстановленную траекторию с записанными видеоданными. При визуальном совпадении видеозаписи и восстановленной траектории движения персонального мобильного устройства делают вывод об однозначном или с высокой степенью достоверности подтверждении того, что запись сделана с реальной камеры, встроенной в персональное мобильное устройство, а не эмулируемой.
Приведем математическую модель определения положения в пространстве на основе 3x осевого акселерометра и 3x осевого магнетометра при условии перемещений с незначительными ускорениями. Для определения положения тела в пространстве введем глобальную трехмерную декартову систему координат OXYZ, так чтобы ось OZ совпадала по направлению с направлением силовых линий гравитационного поля , а ось OY с совпадала со склонением вектора магнитного поля планеты .
Для описания положения датчика в глобальной системе координат (ГСК) введем локальную систему координат (ЛСК), оси которой будут совпадать с соответствующими осями датчиков ускорения и магнитного поля. Тогда положение ЛСК (датчиков) в ГСК можно описать четырьмя векторами:
- вектор смещения начала координат ЛСК относительно начала координат ГСК;
, ,  - направляющие векторы ортонормированного базиса ЛСК выраженные через направляющие векторы ортонормированного базиса ГСК.
Такое описание дает полную информацию об ориентации ЛСК в ГСК в координатной форме.
Задача об определении угловой ориентации сводится к нахождению координат векторов , ,  в ГСК.
В связи с тем, что гравитационное поле более стабильно, чем магнитное, возьмем за основу датчик ускорений. Показания датчика ускорений представляют собой координаты вектора ускорения свободного падения, разложенные по осям ЛСК:
Нормализованный вектор  есть ничто иное как вектор, т.е. Задающий вектор оси OZ ГСК, выраженный через направляющие векторы ЛСК:
Показания датчика магнитного поля представляют собой координаты вектора магнитного поля, разложенные по осям ЛСК:
Вектор в общем случае может быть не параллелен вектору , следовательно, нужно получить его нормальную компоненту:
Нормализованный вектор  есть ничто иное как вектор , т.е. Задающий вектор оси OY ГСК, выраженный через направляющие векторы ЛСК:
Задающий вектор оси ОХ ГСК, выраженный через направляющие векторы ЛСК найдем с использованием векторного произведения:
Составим матрицу строки, которой представлены векторами , ,  затем транспонируем ее и разложим на векторы (также по строкам):
Таким образом векторы:
определяют оси ЛСК в ГСК, иными словами определяют ориентацию ЛСК в ГСК.
Выразим вектор  в ГСК:
Отсчеты векторазаданы в квантах АЦП датчика ускорения, для дальнейших вычислений переведем их в систему СИ и запишем вектор мгновенных ускорений:
,
где range - диапазон аналогово цифрового преобразователя датчика, а N - цена деления.
Для учета гравитационного поля следует уменьшить вертикальную компоненту на значение ускорения свободного падения:
Перейдем от ускорения к скорости:
Перейдем от скорости к координатам:
Таким образом, предложенная математическая модель позволяет определить из показаний датчиков ориентацию датчика относительно глобальной системы координат, связанной с физическими особенностями планеты, определить путем двойного интегрирование линейное перемещение датчика в глобальной системе координат, а следовательно, по записанной последовательности измерений восстановить траекторию движения персонального мобильного устройства пользователя.