專利名稱：纂改檢測用信息插入/纂改檢測裝置及其方法與記錄媒體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纂改檢測用信息插入、纂改檢測裝置及其方法與與記錄了實施該方法的程序的記錄媒體，特別是涉及用于檢測出數(shù)字圖像部分有無纂改以及纂改的位置，在數(shù)字圖像信號中插入纂改檢測用的鑒別數(shù)據(jù)，而進行抽出(檢測)的裝置以及利用此裝置而進行的方法，及記錄了實施此方法的程序的記錄媒體。
近年，出現(xiàn)越來越多的利用互聯(lián)網(wǎng)來提供信息。特別地，WWW(WorldWideWeb)作為綜合了圖像及聲音的信息收發(fā)服務(wù)而被我們頻繁利用。然而，在這樣開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，有些非特定者能夠容易復(fù)制圖像等的數(shù)字信息。而且，這些非特定者可以利用市場銷售的圖像處理軟件來簡單地編輯、加工數(shù)字圖像。由此可知，在發(fā)送信息的途中數(shù)字圖像即使被第三者纂改了，而接受者也不會發(fā)現(xiàn)。
因而，急需確立能夠判定發(fā)送的數(shù)字圖像是否被纂改了的纂改檢測技術(shù)。以往，作為此對策之一已知為電子鑒別技術(shù)。


圖14是說明以往的電子鑒別步驟概要的圖。
在發(fā)送方，在原始的數(shù)據(jù)圖形中，壓縮根據(jù)散列(hash)函數(shù)的數(shù)據(jù)并制成數(shù)字圖像摘要(digest)。接著，發(fā)送方通過預(yù)先設(shè)定的密鑰對摘要進行加密。然后，發(fā)送方將原始數(shù)字圖像以及加密了的摘要通過網(wǎng)絡(luò)而輸送到接受方。
接受方首先是與發(fā)送方同樣地，在通過網(wǎng)絡(luò)而接受到的數(shù)字圖像中，壓縮根據(jù)散列函數(shù)的數(shù)據(jù)并制成數(shù)字圖形的摘要。與此同時，接受方對于通過網(wǎng)絡(luò)而接受到的、加密了的摘要，利用在發(fā)送時預(yù)先確定的公開密鑰來進行解密，并且對摘要進行譯碼。然后，接受方將由數(shù)字圖像作成的摘要與譯碼后的摘要進行比較，如雙方的摘要相同則判定沒有進行過纂改，相反如雙方的摘要有所不同則判定進行了纂改。(電子鑒別)然而，對于進行上述以往的電子鑒別的情況，發(fā)送方必須將原始數(shù)字圖形以及加密了的摘要這2種數(shù)據(jù)送向接受方。因此，在數(shù)字圖像為大量的情況下，當(dāng)通過網(wǎng)絡(luò)輸送2種數(shù)據(jù)時，在發(fā)送方必須對哪個數(shù)字圖像對應(yīng)哪個摘要而進行適當(dāng)管理。
這里，避免進行這樣的管理(即，避免輸送2種數(shù)據(jù))而作為能夠進行電子鑒別的方法，以往，存在使用電子水印技術(shù)的方法。電子水印是指在數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)內(nèi)部以人們察覺不到的形態(tài)而插入數(shù)字信息的技術(shù)。與使用了此電子水印的電子鑒別相關(guān)的、典型的以往技術(shù)揭示在例如文獻“PROCEEDINGSOFTHEIEEE,VOL.87,NO.7,JULY1999p1167-1180”之中。
這里，對將電子水印技術(shù)應(yīng)用于使用上述摘要的電子鑒別中的情況進行分析。
發(fā)送方從數(shù)字圖像(的各像素)的高位比特起僅將預(yù)先確定的比特份數(shù)來作成數(shù)字圖像的摘要。接著，發(fā)送方用預(yù)先確定的密鑰將此摘要進行加密。這樣，發(fā)送方則在數(shù)字圖像的低位比特將加密了的摘要插入之后通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到接受方。
接受方通過網(wǎng)絡(luò)抽出寫在接受到的數(shù)字圖像其低位比特被加密的摘要。接著，接受方對于抽出了的摘要，用預(yù)先確定的公開密鑰來解開密碼，對摘要進行譯碼。另一方面，接受方從接受到的數(shù)字圖像的高位比特起僅將預(yù)先確定的字節(jié)份數(shù)作成對照用的摘要。此后，接受方將此對照用的摘要與譯碼后的摘要進行比較，如兩摘要是相同的則判定沒有被纂改，反之，如不同則判定被纂改了。
但是，在上述以往的電子水印技術(shù)中，即使在接受方能夠判別在發(fā)送途中數(shù)字圖像是否被纂改，然而，存在不能確定數(shù)字圖像中哪個部分被纂改這樣的問題。
又，上述的電子水印技術(shù)是利用一般地人們眼睛難以察覺的高頻率成分，插入特定的信息。因此，在插入信息之后進行JPEG等非可逆圖像處理(壓縮及擴展)的情況下，插入的信息會發(fā)生變化，存在不能準確讀出信息的問題。即，當(dāng)由于惡意者故意地對數(shù)字圖像進行纂改，不能區(qū)別與沒有惡意而進行通過一般非可逆圖像處理的數(shù)字圖像的纂改這樣的問題。
再者，由于圖像的高頻成分所對應(yīng)的部分一般是圖像的邊緣以及紋理部分，在平坦部分較多的圖像(對比度幾乎沒有變化的圖像)中，沒有在圖像整體中都插入信息。由此，在平坦部分被纂改了的情況下，可能發(fā)生不能夠檢測出插入的信息這樣情況的問題。
為此，本發(fā)明的目的是提供一種纂改檢測用信息插入裝置、纂改檢測裝置以及由該裝置實行的方法與記錄了實施該方法的程序的記錄媒體，它不僅在圖像的高頻成分而且在圖像整體中插入特定的信息，即在較低頻率成分的變換系數(shù)中插入特定的信息，此后通過抽出插入的信息而能夠區(qū)別圖像的纂改行為與非可逆的圖像處理，和特定纂改的部分。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具備下述特征。
第1方面，對于在數(shù)字圖像信號內(nèi)插入預(yù)先確定的纂改檢測用信息的裝置，它具備將所述數(shù)字圖像信號分割為多個頻帶的頻帶分割部分；利用預(yù)先確定的關(guān)鍵數(shù)據(jù)作成虛擬隨機數(shù)列，由該虛擬隨機數(shù)列而作成確認數(shù)據(jù)的確認數(shù)據(jù)作成部分；在所述多個頻帶中，在最低頻帶(以下記作MRA)的變換系數(shù)中插入所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)插入部分；在所述多個頻帶中，在所述MRA以外的頻帶(以下記作MRR)的變換系數(shù)中插入所述確認數(shù)據(jù)的確認數(shù)據(jù)插入部分；利用數(shù)據(jù)插入處理后的所述MRA與所述MRR，再次構(gòu)成被插入了信息的數(shù)字圖像信號的頻帶合成部分。
如上所述，根據(jù)第1方面，數(shù)字圖像信號被頻帶分割為多個層次，在MRR中的變換系數(shù)中插入確認數(shù)據(jù)。而且，利用關(guān)鍵數(shù)據(jù)從虛擬隨機數(shù)列作成確認數(shù)據(jù)并將此關(guān)鍵數(shù)據(jù)插入MRA的變換系數(shù)中。由此，由于在較低頻率成分的變換系數(shù)中插入了信息，即使進行非可逆的圖像處理，插入的關(guān)鍵數(shù)據(jù)以及確認數(shù)據(jù)的變化比由故意纂改而引起的變化要小。即，在纂改檢測裝置中，能夠區(qū)別非可逆的圖像處理與故意的纂改行為。又，在第1方面中，對于不知道插入的頻帶與變換系數(shù)、變換系數(shù)的讀出順序以及關(guān)鍵數(shù)據(jù)等信息的第三者來說，由于很難解讀確認數(shù)據(jù)，因此，由第3者不能夠進行插入信息的寫入及偷換。
這里，作為用于插入確認數(shù)據(jù)的方法，最好預(yù)先確定設(shè)定值T(T是正整數(shù))以及設(shè)定值m(m是T以下的正整數(shù))，并且預(yù)先確定將變換系數(shù)除以規(guī)定的量子化步長而得到的值作為q，確認數(shù)據(jù)插入部分分別將所述變換系數(shù)的絕對值與所述設(shè)定值T進行比較，當(dāng)所述變換系數(shù)的絕對值小于所述設(shè)定值T時，根據(jù)應(yīng)插入的所述確認數(shù)據(jù)的比特值，設(shè)定該變換系數(shù)為所述設(shè)定值+m或者-m，當(dāng)所述變換系數(shù)的絕對值大于所述設(shè)定值T時，根據(jù)應(yīng)插入的所述確認數(shù)據(jù)的比特值，將該變換系數(shù)設(shè)定為最鄰近q的偶數(shù)或者奇數(shù)的整數(shù)值，在MRR的各變換系數(shù)中分別插入確認數(shù)據(jù)。
由此，能夠?qū)崿F(xiàn)較少畫面質(zhì)量劣化、高精度的信息插入。
第2方面，對于利用由特定裝置插入數(shù)字圖像信號內(nèi)的纂改檢測用信息而來檢測出數(shù)字圖像纂改的裝置，它具備將所述數(shù)字圖像信號分割為多個頻帶的頻帶分割部分；在所述多個頻帶中，從MRA的變換系數(shù)中抽出由所述特定裝置插入的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)抽出部分；利用所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)作成虛擬隨機數(shù)列并從該虛擬隨機數(shù)列中作成確認數(shù)據(jù)的確認數(shù)據(jù)作成部分；在所述多個頻帶中，從MRR的變換系數(shù)中，抽出由所述特定裝置根據(jù)所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)而插入的插入信息的插入信息抽出部分；將所述確認數(shù)據(jù)與所述插入信息進行比較對照并判定所述數(shù)字圖像有無纂改的纂改判定部分。
又，最好纂改判定部分具備將數(shù)字圖像分割為由預(yù)先確定的多個像素構(gòu)成的多個單位塊的塊分割部分；在每一單位塊中，從插入信息中系列地讀出插入在表現(xiàn)該單位塊與同一空間區(qū)域的所述MRR內(nèi)的信息的對應(yīng)區(qū)域插入信息讀出部分，在所述每一單位塊中，從確認數(shù)據(jù)中系列地讀出由對應(yīng)區(qū)域插入信息讀部分系列地讀出的插入信息和相同位置其對應(yīng)的數(shù)據(jù)的對應(yīng)區(qū)域確認數(shù)據(jù)讀出部分，通過在每一單位塊將讀出的插入信息系列與確認數(shù)據(jù)系列進行比較而來判定每一單位塊有無纂改的塊纂改判定部分。
如上所述，根據(jù)第2方面，將數(shù)字圖像分割為由預(yù)先確定的多個像素構(gòu)成的單位塊，讀出插入在表現(xiàn)各單位塊與同一空間區(qū)域的MRR變換系數(shù)內(nèi)信息，且將由纂改檢測用信息插入裝置插入的確認數(shù)據(jù)與此插入信息比較對照。由此，根據(jù)單位塊能夠分別在個區(qū)域中檢測出數(shù)字圖像中纂改部分的位置。又，在纂改檢測用信息插入裝置中，由于在較低頻率成分的變換系數(shù)中插入了信息，因此即使進行非可逆的圖像處理，插入的關(guān)鍵數(shù)據(jù)以及確認數(shù)據(jù)的變換比故意纂改引起的變化要小。即，能夠區(qū)別非可逆的圖像處理與故意的纂改行為。
這里，作為用于抽出確認數(shù)據(jù)的方法，最好預(yù)先確定將設(shè)定值T以及變換系數(shù)除以規(guī)定的量子化步長而四舍五入的值作為p，插入信息抽出部分通過分別將變換系數(shù)的絕對值與設(shè)定值T進行比較，當(dāng)變換系數(shù)的絕對值小于設(shè)定值T時，判定該變換系數(shù)的值為正還是為負，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信息的比特值，當(dāng)變換系數(shù)的絕對值大于設(shè)定值T以上時，判定值p為偶數(shù)還是為奇數(shù)，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信息的比特值，從MRR的各變換系數(shù)中，分別抽出插入在其中的插入信息。
由此，能夠?qū)崿F(xiàn)較少畫面質(zhì)量劣化、高精度的信息抽出。
第3方面，對于在數(shù)字圖像信號內(nèi)插入預(yù)先設(shè)定的纂改檢測用信息的方法，它具備將數(shù)字圖像信號分割為多個頻帶的步驟；利用預(yù)先確定的關(guān)鍵數(shù)據(jù)而作成虛擬隨機數(shù)列并從該虛擬隨機數(shù)列中作成確認數(shù)據(jù)的步驟；在多個頻帶中，在MRA的變換系數(shù)中插入關(guān)鍵數(shù)據(jù)的步驟；在多個頻帶中，在MRR的變換系數(shù)中插入關(guān)鍵數(shù)據(jù)的步驟；利用數(shù)據(jù)插入處理后的MRA與MRR，再次構(gòu)成被插入信息的數(shù)字圖像信號的步驟。
如上所述，根據(jù)第3方面，數(shù)字圖像信號被頻帶分割為多個層次并在MRR的變換系數(shù)中插入了確認數(shù)據(jù)。而且，利用關(guān)鍵數(shù)據(jù)從虛擬隨機數(shù)列而作成確認數(shù)據(jù)并將此關(guān)鍵數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)插入MRA的變換系數(shù)。如此，由于在較低頻率成分的變換系數(shù)中插入了信息，即使進行非可逆的圖像處理，插入了關(guān)鍵數(shù)據(jù)以及確認數(shù)據(jù)的變化比由故意纂改引起的變化要小。即，在纂改檢測時，能夠區(qū)別非可逆的圖像處理與故意的纂改行為。又，在第3方面中，對于不知道插入的頻帶與變換系數(shù)、變換系數(shù)的讀出順序以及關(guān)鍵數(shù)據(jù)等信息的第三者來說，由于很難解讀確認數(shù)據(jù)，因此，由第3者不能夠進行插入信息的寫入及偷換。
這里，作為用于插入確認數(shù)據(jù)的方法，最好預(yù)先確定設(shè)定值T以及設(shè)定值m，并且預(yù)先確定將變換系數(shù)除以量子化步長的值作為p，插入確認數(shù)據(jù)的步驟包括分別將變換系數(shù)的絕對值與設(shè)定值T進行比較的步驟；根據(jù)比較結(jié)果、變換系數(shù)的絕對值小于設(shè)定值T的情況、按照插入的確認數(shù)據(jù)的比特值，將該變換系數(shù)設(shè)定為設(shè)定值+m或者-m的步驟；根據(jù)比較結(jié)果、變換系數(shù)的絕對值大于設(shè)定值T的情況、按照插入的確認數(shù)據(jù)的比特值，將該變換系數(shù)設(shè)定為最鄰近q的偶數(shù)或者奇數(shù)的整數(shù)值的步驟，在MRR的各變換系數(shù)中分別插入確認數(shù)據(jù)。
由此，能夠?qū)崿F(xiàn)較少畫面質(zhì)量劣化、高精度的信息插入。
第4方面，對于利用由特定裝置插入在數(shù)字圖像信號中的纂改檢測用信息而來檢測數(shù)字圖像纂改的方法，具備將數(shù)字圖像信號分割為多個頻帶的頻帶分割步驟；在多個頻帶中，從MRA的變換系數(shù)中抽出由特定裝置插入的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的步驟；利用關(guān)鍵數(shù)據(jù)作成虛擬隨機數(shù)列并從該虛擬隨機數(shù)列中作成確認數(shù)據(jù)的步驟；在多個頻帶中，從MRR的變換系數(shù)中，抽出由所述特定裝置根據(jù)所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)而插入的插入信息的步驟；將確認數(shù)據(jù)與插入信息進行比較對照并判定數(shù)字圖像有無纂改的步驟。
又，最好，判定有無纂改的步驟包括將數(shù)字圖像分割為由預(yù)先確定的多個像素而構(gòu)成的多個單位塊的步驟；在每一單位塊中，從插入信息中系列地讀出插入在表現(xiàn)該單位塊與同一空間區(qū)域的MRR內(nèi)的信息的步驟；在所述每一單位塊中，從確認數(shù)據(jù)中系列地讀出對應(yīng)于系列地讀出的插入信息和其相同位置對應(yīng)的數(shù)據(jù)的步驟；在每一單位塊將讀出的插入信息系列與確認數(shù)據(jù)系列進行比較而來判定每一單位塊有無纂改的步驟。
如上所述，根據(jù)第4方面，將數(shù)字圖像分割為由預(yù)先確定的多個像素構(gòu)成的單位塊，讀出插入在表現(xiàn)各單位塊與同一空間區(qū)域的MRR的變換系數(shù)內(nèi)的插入信息，并在插入時將插入的確認數(shù)據(jù)與此插入信息進行比較對照。由此，根據(jù)單位塊能夠分別在個區(qū)域中檢測出數(shù)字圖像中纂改部分的位置。又，在纂改檢測用信息的插入時，由于在較低頻率成分的變換系數(shù)中插入了信息，因此，即使進行非可逆的圖像處理，插入的關(guān)鍵數(shù)據(jù)以及確認數(shù)據(jù)的變換比故意纂改引起的變化要小。即，能夠區(qū)別非可逆的圖像處理與故意的纂改行為。
這里，作為用于抽出確認數(shù)據(jù)的方法，最好，預(yù)先確定設(shè)定值T以及變換系數(shù)除以規(guī)定的量子化步長而四舍五入的值作為p，抽出插入信息的步驟包括分別將變換系數(shù)的絕對值與設(shè)定值T進行比較的步驟；當(dāng)變換系數(shù)的絕對值小于設(shè)定值T時，判定該變換系數(shù)的值為正還是為負，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信息其比特值的步驟；當(dāng)此結(jié)果為變換系數(shù)的絕對值大于設(shè)定值T以上時，判定值p為偶數(shù)還是為奇數(shù)，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信息其比特值的步驟，從MRR的各變換系數(shù)中，分別抽出插入在其中的插入信息。
由此，能夠?qū)崿F(xiàn)較少畫面質(zhì)量劣化、高精度的信息抽出。
再者，典型地，上述第3以及第4方面所揭示的纂改檢測用信息插入/纂改檢測方法是在由存儲著能夠?qū)嵭猩鲜龈鞑襟E的規(guī)定程序數(shù)據(jù)的存儲裝置(ROM，RAM，硬盤)與實行該程序數(shù)據(jù)的CPU(中央處理裝置)而構(gòu)成的計算機裝置中實現(xiàn)的。此時，實行由上述第3以及第4方面所揭示的各步驟的規(guī)定程序數(shù)據(jù)也可以通過記錄媒體(CD-ROM及軟盤等)而寫入，并且導(dǎo)入計算機裝置。
圖1是表示本發(fā)明一實施形態(tài)的纂改檢測用信息插入裝置1構(gòu)造的框圖。
圖2是本發(fā)明一實施形態(tài)的纂改檢測裝置2構(gòu)造的框圖。
圖3是表示圖1的纂改檢測用信息插入裝置1進行處理的流程圖。
圖4是表示圖1中頻帶分割部分11構(gòu)造示例的框圖。
圖5是表示圖4中第1頻帶分割濾波器100構(gòu)造示例的框圖。
圖6是利用離散小波變換在兩維頻率區(qū)域中表示獲得的各信號。
圖7是表示圖1中確認數(shù)據(jù)插入部分14進行處理的示例的流程圖。
圖8是表示圖1中頻帶合成部分15構(gòu)造示例的框圖。
圖9是表示圖8第1頻帶合成濾波器400構(gòu)造示例的框圖。
圖10是表示圖2中纂改檢測裝置2進行處理的流程圖。
圖11是表示圖2中插入信息抽出部分23進行處理示例的流程圖。
圖12模式化地表示了表現(xiàn)32×32像素大小的塊與同一空間區(qū)域的LH3信號以及LH2信號的變換系數(shù)。
圖13是說明了根據(jù)排他理論和而進行運算的示例。
圖14是說明以往電子確認步驟概要的圖。
圖1是表示本發(fā)明一實施形態(tài)的纂改檢測用信息插入裝置1構(gòu)造的框圖。圖2是表示本發(fā)明一實施形態(tài)的纂改檢測裝置2構(gòu)造的框圖。
圖1中，本實施形態(tài)的纂改檢測用信息插入裝置1具備頻帶分割部分11、確認數(shù)據(jù)作成部分12、關(guān)鍵數(shù)據(jù)插入部分13、確認數(shù)據(jù)插入部分14、頻帶合成部分15。在圖2中，本實施形態(tài)的篡改檢測裝置2具備帶分割部分11、關(guān)鍵數(shù)據(jù)抽出部分21、關(guān)鍵數(shù)據(jù)判定部分22、確認數(shù)據(jù)作成部分12、插入信息抽出部分23、對應(yīng)區(qū)域插入信息讀出部分24、對應(yīng)區(qū)域確認數(shù)據(jù)讀出部分25、塊篡改判定部分26。
又，本實施形態(tài)的纂改檢測裝置2的頻帶分割部分11以及確認數(shù)據(jù)作成部分12與本實施形態(tài)的纂改檢測用信息插入裝置1的頻帶分割部分11以及確認數(shù)據(jù)作成部分12有同樣的構(gòu)造，以下對于該構(gòu)造，使用同一參照符號并且省略說明。
以下，再參照圖3～圖13對于用于檢測出本實施形態(tài)的纂改檢測用信息插入裝置1及纂改檢測裝置2進行的數(shù)字圖像纂改的方法來進行說明。
首先，參照圖1以及圖3～圖9，對于本實施形態(tài)的纂改檢測用信息插入裝置1所進行的信息插入方法來進行說明。
圖3是表示本實施形態(tài)的纂改檢測用信息插入裝置1所進行處理的流程圖。
首先，參照圖4～圖6，利用以往的離散小波變換處理，對于將數(shù)字圖像信號頻帶分割為3層的頻帶分割部分11的處理進行說明。圖4是表示圖1中頻帶分割部分11構(gòu)造示例的框圖。圖4中，頻帶分割部分11具備分別有相同構(gòu)造的第1～第3頻帶分割濾波器100、200以及300。
第1～第3頻帶分割濾波器100、200以及300將輸入的圖像分割為4個頻帶并且計算出每個頻帶的小波系數(shù)(以下記作變換系數(shù))(步驟S301)。又，即使通過次頻段分割，也能夠得到與利用離散小波變換的頻帶分割相等價的變換系數(shù)。頻帶分割部分11將數(shù)字圖像信號71輸入到第1頻帶分割濾波器100中。
第1頻帶分割濾波器100根據(jù)水平頻率成分與垂直頻率成分的參數(shù)，將數(shù)字圖像信號71分割為4個頻帶的信號，即LL1信號、LH1信號、HL1信號以及HH1信號(以下，總稱這些為第1層信號)。第2頻帶分割濾波器200輸入上述第1層信號中最低區(qū)域的LL1信號，并且將它分割為4個頻帶的LL2信號、LH2信號、HL2信號以及HH2信號(以下，總稱這些為第2層信號)。然后，第3頻帶分割濾波器300輸入上述第2層信號中最低區(qū)域的LL2信號，并且將它分割為4個頻帶的LL3信號、LH3信號、HL3信號以及HH3信號(以下，總稱這些為第3層信號)。
圖5是表示圖4中第1頻帶分割濾波器100構(gòu)造示例的框圖。圖5中第1頻帶分割濾波器100具備第1～第3的2頻帶分割部分101～103。此第1～第3的2頻帶分割部分101～103分別具備1維低通濾波器(LPF)111～113、1維高通濾波器(HPF)121～123、將信號細化為2∶1的向下采樣器(down-samplers)131～133以及141～143。
第1的2頻帶分割部分101輸入數(shù)字圖像信號71并且通過LPF111以及HPF121，在水平方向成分上進行低頻以及高頻濾波并輸出2個信號。然后，第1的2頻帶分割部分101分別利用向下采樣器131及141將低頻及高頻濾波后的信號細化為2∶1并在次級輸出。第2的2頻帶分割部分102輸入來自向下采樣器131的信號，通過LPF112及HPF122在垂直方向成分上分別進行濾波并且利用向下采樣器132及142使之細化為2∶1，再輸出LL1信號及LH1信號這2個信號。另一方面，第3的2頻帶分割部分103輸入來自向下采樣器141的信號，通過LPF113及HPF123在垂直方向成分上分別進行濾波并且利用向下采樣器器133及143使之細化為2∶1，再輸出HL1信號及HH1信號這2個信號。
由此，從第1頻帶分割濾波器100輸出水平方向·垂直方向共同的低頻LL1信號、水平方向上低頻，垂直方向上高頻的信號LH1、水平方向上高頻，垂直方向上低頻的信號HL1以及水平方向·垂直方向共同的高頻信號HH1的四個信號，即輸出了變換系數(shù)。又，第2以及第3頻帶分割濾波器200以及300對于輸入的信號也進行上述相同的處理。
利用上述第1～第3頻帶分割濾波器100、200以及300進行頻帶分割處理的結(jié)果是數(shù)字圖像信號71被分割為LL3信號、LH3信號、HL3信號、HH3信號、LH2信號、HL2信號、HH2信號、LH1信號、HL1信號、以及HH1信號這10個頻帶。圖6是將這些信號表示在2維頻率區(qū)域的圖。這里，最低頻帶LL3信號作為MRA，MRA之外的頻帶，即LH3信號、HL3信號、HH3信號、LH2信號、HL2信號、HH2信號、LH1信號、HL1信號、以及HH1信號作為MRR。
在圖6中，縱軸表示垂直方向的頻率成分，越往下側(cè)頻率越高，橫軸表示水平方向的頻率成分，越往右側(cè)頻率越高。
圖6的各區(qū)域是作為1個圖像的數(shù)據(jù)，此區(qū)域的面積比與各頻帶信號具有的數(shù)據(jù)值之比是一致的。即，當(dāng)作為第3層信號的LL3信號、LH3信號、HL3信號以及HH3信號的數(shù)據(jù)值為“1”時，則作為第2層信號的LH2信號、HL2信號以及HH2信號的數(shù)據(jù)值為“4(2×2大小)”，作為第1層信號的LH1信號、HL1信號以及HH1信號的數(shù)據(jù)值為“16(4×4大小)”。
因此，例如，對于LL3信號左上的1個數(shù)據(jù)，LH3信號、HL3信號、HH3信號的各自左上的1個數(shù)據(jù)以及LH2信號、HL2信號、HH2信號的各自左上的正方形的4個數(shù)據(jù)以及LH1信號、HL1信號、HH1信號各自左上的正方形的16個數(shù)據(jù)在原圖像上是表現(xiàn)同一像素(圖6中用黑色涂沒的部分)。即，在圖像信號中左上的正方形的64個(8×8大小)的像素數(shù)據(jù)表示了上述各頻帶的變換系數(shù)與同一空間區(qū)域。
接著，確認數(shù)據(jù)作成部分12利用預(yù)先確定的關(guān)鍵數(shù)據(jù)產(chǎn)生虛擬隨機數(shù)列，從此虛擬隨機數(shù)而作成確認數(shù)據(jù)(步驟S302)。具體的是，確認數(shù)據(jù)作成部分12判斷所產(chǎn)生的虛擬隨機數(shù)列的隨機實數(shù)值的正負，為正時將比特值作為“1”，為負時將比特值作為“0”并作成確認數(shù)據(jù)。例如，如下述那樣從虛擬數(shù)據(jù)系列PN作成確認數(shù)據(jù)AD。
PN={0.12,-0.23,-1.21,0.23,1.1,-0.34.0.01,-0.51,…,-0.33}AD={1,0,0,1,1,0,1,0,…,0}在關(guān)鍵數(shù)據(jù)中，例如包含著表示用于產(chǎn)生虛擬隨機數(shù)列的初期值、隨機數(shù)發(fā)生函數(shù)的種類、系列比特長度的信息等等。在本實施形態(tài)中，為了更加簡化，將關(guān)鍵數(shù)據(jù)作為用8比特數(shù)據(jù)長來表示的值。又，在以下的說明中，將確認數(shù)據(jù)作為比特值“1”與“0”的2進制位流。
又，關(guān)鍵數(shù)據(jù)的信息是用于插入處理的關(guān)鍵信息，這些信息也用于纂改檢測用信息插入裝置2抽出數(shù)據(jù)的時候。因此，對于纂改檢測用信息插入裝置1以及纂改檢測裝置2兩者都必需預(yù)先決定關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息。
接著，關(guān)鍵數(shù)據(jù)插入部分13按預(yù)先確定的順序讀出由頻帶分割部分11分割后的圖像信號MRA的變換系數(shù)，依照預(yù)先確定的方法在變換系數(shù)中插入關(guān)鍵數(shù)據(jù)(步驟S303)。對于此關(guān)鍵數(shù)據(jù)的插入，能夠利用各種方法，本發(fā)明的發(fā)明者采用了以往提出(以往專利)的插入方法(特開平11-196262號公報)，能夠?qū)崿F(xiàn)畫面質(zhì)量劣化少、高清晰度的插入。本發(fā)明的發(fā)明者以往專利的插入方法是將變換系數(shù)除以量子化步長Q而得到的值作為q，并根據(jù)對應(yīng)于變換系數(shù)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的比特值，而將q的值設(shè)定為最相近的偶數(shù)或奇數(shù)的整數(shù)值，插入關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
又，讀出MRA的變換數(shù)據(jù)的預(yù)先確定順序是用于進行插入處理的關(guān)鍵信息，此順序也能夠使用在纂改檢測裝置2抽出關(guān)鍵數(shù)據(jù)的時候。又，將關(guān)鍵數(shù)據(jù)變換為加密了的或附加了誤差糾正編碼的數(shù)字信息，也可以插入此數(shù)字信息。又，插入數(shù)字信息的比特數(shù)為比MRA變換系數(shù)少時，例如，當(dāng)將數(shù)字信息一種插入后，可以返回此數(shù)字信息的第1位而再繼續(xù)插入。
其次，參照圖7對確認數(shù)據(jù)插入部分14所進行的處理(步驟304)來進行說明。圖7是表示圖1中確認數(shù)據(jù)插入部分14進行處理示例的流程圖。
首先，確認數(shù)據(jù)插入部分14從由頻帶分割部分11分割的圖像信號MRR中，按預(yù)先確定的順序讀出圖4所示的LH3信號的變換系數(shù)Wi(步驟S701)。接著，確認數(shù)據(jù)插入部分14判定讀出的變換系數(shù)其絕對值|Wi|是否為預(yù)先設(shè)定值T以上(步驟702)。
在此步驟S702的判定中，當(dāng)變換系數(shù)的絕對值|Wi|小于設(shè)定值T時，確認數(shù)據(jù)插入部分14根據(jù)由確認數(shù)據(jù)作成部分12作成的變換數(shù)據(jù)所對應(yīng)的確認數(shù)據(jù)的比特值，將變換系數(shù)Wi設(shè)定為預(yù)先設(shè)定數(shù)值+m或值-m(步驟S703)。此數(shù)據(jù)m如小于設(shè)定值T，則可為任意的。但是，當(dāng)使數(shù)值m減小時，雖然畫面質(zhì)量劣化減少而對于攻擊則變得脆弱，使m變大則對于攻擊變得強悍，然而由于置換量變大畫面質(zhì)量劣化變得顯著，根據(jù)裝置的使用目的以及處理圖像信號的電平等，可以設(shè)定為適當(dāng)?shù)娜我鈹?shù)值。對此，在步驟S702的判定中變換系數(shù)的絕對值|Wi|對于設(shè)定值T以上的情況，確認數(shù)據(jù)插入部分14則與上述關(guān)鍵數(shù)據(jù)插入部分13同樣地將變換系數(shù)Wi除以量子化步長Q的值作為q，根據(jù)對應(yīng)于與變換系數(shù)的確認數(shù)據(jù)的比特值，將q的值設(shè)定為最鄰近的偶數(shù)或者奇數(shù)的整數(shù)值(步驟S704)。
進行上述的處理，在變換系數(shù)Wi中插入確認數(shù)據(jù)的比特值，作成經(jīng)過插入處理后的變換系數(shù)Wi’。
當(dāng)對于上述LH3信號的處理結(jié)束之后，確認數(shù)據(jù)插入部分14接著按預(yù)先確定的順序讀出LH2信號的變換系數(shù)Wi，進行上述步驟S701～S704的處理。
又，這里繼續(xù)進行對于LH3信號變換系數(shù)的處理，已進行了對于LH2信號變換系數(shù)的處理，此處理順序也可以與它相反。又，確認數(shù)據(jù)沒有必要插入到LH3信號以及LH2信號內(nèi)的所有變換系數(shù)Wi中，例如，也可以對于每1縱橫行來進行(參照后述的纂改檢測裝置2中的說明)。由于如此地進行插入，能夠降低隨信息插入的畫面質(zhì)量的劣化。
此LH3信號與LH2信號的處理順序、用于讀出LH3信號以及LH2信號的變換系數(shù)而預(yù)先確定的順序是進行插入處理的關(guān)鍵信息，此信息也可以使用在纂改檢測裝置2中抽出數(shù)據(jù)的時候。又，作為比較LH2信號與LH3信號的變換系數(shù)的設(shè)定值T，它可以不必相同。最好使得比較LH3信號變換系數(shù)的設(shè)定值小于比較LH2信號變換系數(shù)的設(shè)定值。例如，預(yù)先設(shè)定比較LH3信號的變換系數(shù)的設(shè)定值為“7”，比較LH2信號的變換系數(shù)的設(shè)定值為“10”，數(shù)值m為“2”等。
其次，參照圖8以及圖9來說明頻帶合成部分15所進行的處理。
圖8是表示圖1頻帶合成部分15構(gòu)造示例的框圖。在圖8中，頻帶合成部分15具備各自有相同構(gòu)造的第1～第3頻帶合成濾波器400、500以及600。
第1～第3頻帶合成濾波器400、500、以及600輸入4個頻帶信號并合成1個信號輸出(步驟S305)。第1頻帶合成濾波器400輸入LL3信號、LH3信號、HL3信號以及HH3信號并合成這些信號而作成信號LL2。接著，第2頻帶合成濾波器500輸如上述合成了的LL2信號、LH2信號、HL2信號、以及HH2信號并合成這些信號而作成LL1信號。然后，第3頻帶合成濾波器600輸入上述合成了的LL1信號、LH1信號、HL1信號以及HH信號并合成這些信號而再次構(gòu)成數(shù)字圖像信號72。
圖9是表示圖8中第1頻帶合成濾波器400構(gòu)造示例的框圖。在圖9中，第1頻帶合成濾波器400具備第1～第3的2頻帶合成部分401～403。此第1～第3的頻帶合成部分401～403具備各自的LPF411～413、HPF421～423、以2∶1的比例將零插入到信號中的向上采樣器(up-sampler)431～433及441～443、加法器451～453。
第1的2頻帶合成部分401輸入LL3信號及LH3信號，并且分別采用向上采樣器431及441變換為2倍大小的信號，將變換后的2個信號通過LPF411及HPF421對垂直方向成分進行濾波并進行加法運算而輸出結(jié)果。另一方面，第2的2頻帶合成部分402輸入HL3信號及HH3信號，并且分別采用向上采樣器432及442變換為2倍大小的信號，將變換后的2個信號通過LPF412及HPF422在垂直成分方向上進行濾波并進行加法運算而輸出結(jié)果。然后，第3的2頻帶合成部分403輸入加法器451及452的結(jié)果，并且分別采用向上采樣器433及443變換為2倍大小的信號，將變換后的2個信號通過LPF413及HPF423對水平方向成分進行濾波并進行加法運算而輸出結(jié)果。
由此，從第1頻帶合成濾波器400輸出作為第2層信號且在水平·垂直方向上共同的低頻LL2信號。又，第2以及第3頻帶合成濾波器500及600對于輸入的信號也進行與上述相同的處理。頻帶合成部分15將上述的LL3信號、LH3信號、HL3信號、HH3信號、LH2信號、HL2信號、HH2信號、LH1信號、HL1信號以及HH信號這10個頻帶信號再次構(gòu)成進行插入處理的數(shù)字圖像信號72并且輸出結(jié)果。
其次，參照圖2以及圖10～圖13來說明本實施形態(tài)的纂改檢測裝置2所進行纂改檢測的方法。
圖10是表示本實施形態(tài)纂改檢測裝置2所進行處理的流程圖。
圖2中，頻帶分割部分11輸入數(shù)字圖像信號73。此數(shù)字圖像信號73是由上述纂改檢測用信息插入裝置1的頻帶合成部分15輸出的數(shù)字圖像信號72在發(fā)送途中經(jīng)過壓縮編碼·擴展化的處理或者纂改處理后的信號。頻帶分割部分11對于輸入的數(shù)字圖像信號73進行離散小波變換，分割為10個頻帶的LL3信號、LH3信號、HL3信號、HH3信號、LH2信號、HL2信號、HH2信號、LH1信號、HL1信號以及HH信號，并計算出各自的變換系數(shù)(步驟S1001)。
接著，關(guān)鍵數(shù)據(jù)抽出部分21按與上述纂改檢測用信息裝置1其關(guān)鍵數(shù)據(jù)插入部分13所進行的相同順序讀出由頻帶分割部分11分割后的數(shù)字圖像信息73的MRA的變換系數(shù)，在此抽出插入在其中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)(步驟S1002)。對于此關(guān)鍵數(shù)據(jù)的抽出，可以采用各種方法，但如采用了上述本發(fā)明者在以往專利中所揭示的技術(shù)，能夠以較少的畫面劣化而高精度地抽出關(guān)鍵數(shù)據(jù)。即，將變換系數(shù)除以量子化步長Q后而四舍五入的值作為p，判定此p值為偶數(shù)還是奇數(shù)并抽出插入的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的比特值。
接著，關(guān)鍵數(shù)據(jù)判定部分22進行判定由關(guān)鍵數(shù)據(jù)抽出部分21抽出的關(guān)鍵數(shù)據(jù)與使用在纂改檢測用信息插入裝置1中關(guān)鍵數(shù)據(jù)是否一致的正確性(步驟S1003)。此正確性的判定是將在關(guān)鍵數(shù)據(jù)抽出部分21抽出的關(guān)鍵數(shù)據(jù)與在預(yù)先具有的纂改檢測用信息插入裝置1中使用的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行比較。這里，在纂改檢測用信息插入裝置1中使用著多個關(guān)鍵數(shù)據(jù)的情況下，關(guān)鍵數(shù)據(jù)判定部分22，預(yù)先具備對應(yīng)的多個關(guān)鍵數(shù)據(jù)，可以將由關(guān)鍵數(shù)據(jù)抽出部分21抽出的關(guān)鍵數(shù)據(jù)與這些多個關(guān)鍵數(shù)據(jù)分別進行比較。
在此步驟S1003中，當(dāng)判定了上述抽出的關(guān)鍵數(shù)據(jù)是與預(yù)先具備的關(guān)鍵數(shù)據(jù)一致之后，關(guān)鍵數(shù)據(jù)判定部分22進行步驟S1004以后的處理。另一方面，在步驟S1003中，當(dāng)判定上述抽出的關(guān)鍵數(shù)據(jù)與預(yù)先具備的關(guān)鍵數(shù)據(jù)不一致之后，關(guān)鍵數(shù)據(jù)判定部分22則判斷數(shù)字圖像信號73中存在纂改(步驟S1011)。
又，此關(guān)鍵數(shù)據(jù)判斷部分22在纂改檢測裝置2中并不是必要的構(gòu)造。但是，通過如此判定關(guān)鍵數(shù)據(jù)的正確性，則增加了用于檢測本發(fā)明數(shù)字圖像纂改的纂改檢測裝置2的可靠性，且更有實用價值。
接著，確認數(shù)據(jù)作成部分12如上所述那樣，利用使用在預(yù)先具有的纂改檢測用信息插入裝置1中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)(包括用于產(chǎn)生虛擬隨機數(shù)列的初值、隨機數(shù)產(chǎn)生函數(shù)的種類、表示數(shù)列位長的信息等)，并且作成虛擬隨機數(shù)列而由此虛擬數(shù)列作成確認數(shù)據(jù)K(步驟S1004)。
接著，參照圖11來說明插入信息抽出部分23的處理(步驟S1005)。圖11是表示圖2中插入信息抽出部分23所進行處理示例的流程圖。
首先，插入信息抽出部分23從由頻帶分割部分11分割的數(shù)字圖像信號73的MRR中，按與在纂改檢測用信息插入裝置1的確認數(shù)據(jù)插入部分14所進行的相同順序讀出LH3信號以及LH2信號的變換系數(shù)Wi，即按LH3信號、LH2信號的順序且預(yù)先確定的順序來讀出(步驟S1101)。其次，插入信息抽出部分23判定讀出的變換系數(shù)的絕對值|Wi|是否在設(shè)定值T以上(步驟S1102)。
在此步驟S1102的判定中，當(dāng)變換系數(shù)的絕對值|Wi|小于設(shè)定值T的情況下，插入信息抽出部分23再次判定變換系數(shù)Wi值的正或負，根據(jù)該判定結(jié)果，抽出插入每個變換系數(shù)的信息的比特值(步驟S1103)。對此，在步驟S1102的判定中，當(dāng)變換系數(shù)的絕對值|Wi|大于設(shè)定值T，插入信息抽出部分23與上述關(guān)鍵數(shù)據(jù)抽出部分21同樣地將變換系數(shù)Wi除以量子化大小Q后四舍五入的值作為p，再判定該p值為偶數(shù)還是奇數(shù)，根據(jù)此判定結(jié)果，抽出插入每個變換系數(shù)的信息的比特值(步驟S1104)。
進行以上的處理并且插入信息抽出部分23抽出由插入在各變換系數(shù)的信息形成的插入信息D(這相當(dāng)與由纂改檢測用信息插入裝置1插入的確認數(shù)據(jù))(步驟S1005)。
接著，參照圖12來說明對應(yīng)區(qū)域插入信息讀出部分24以及對應(yīng)區(qū)域確認數(shù)據(jù)讀出部分25的處理。圖12是在將判定數(shù)字圖像信號73中是否存在纂改的塊(以下記作單位塊)其大小作為32×32像素時，表示表現(xiàn)了圖像中左上網(wǎng)狀位置的單位塊與同一空間區(qū)域的LH3信號以及LH2信號的變換系數(shù)(對應(yīng)于圖12中粗實線的框線部分)即，數(shù)字圖像信號73的單位塊大小為32×32像素的情況下，LH3信號以及LH2信號所對應(yīng)的各塊大小分別成為4×4像素以及8×8像素。
再者，這里將說明的單位塊大小(32×32像素)作為示例，通過將多大程度的方塊大小(區(qū)域)作為單位而判定數(shù)字圖像信號73是否被纂改，該單位塊大小能夠設(shè)定為任意的。
現(xiàn)在，讀出LH3信號以及LH2信號變換系數(shù)的預(yù)先確定的順序(即，在纂改檢測用信息插入裝置1中插入信息的順序)例舉縱橫各1個的情況來進行說明。此時，32×32像素單位塊所對應(yīng)的插入信息在LH3信號內(nèi)為4個在LH2信號內(nèi)為16個。(在圖12中是用黑色涂沒的部分)。
因此，對于該示例的情況，區(qū)域?qū)?yīng)插入信息讀出部分24從由插入信息抽出部分23抽出的插入信息D中，將當(dāng)作為判斷有無纂改的單位其上述20個變換系數(shù)作為對應(yīng)于32×32像素單位塊的插入信息BD而讀出(步驟S1006)。
同樣的，區(qū)域?qū)?yīng)插入信息讀出部分25從由確認數(shù)據(jù)作成部分12作成的確認數(shù)據(jù)K中，將與插入信息BD相同位置所對應(yīng)的20個確認數(shù)據(jù)作為對應(yīng)于32×32像素單位塊的確認數(shù)據(jù)BK而讀出(步驟S1007)。
例如，在區(qū)域?qū)?yīng)插入信息讀出部分24以及區(qū)域?qū)?yīng)確認數(shù)據(jù)讀出部分25中讀出的插入信息BD以及確認數(shù)據(jù)BK分別為BD={1,0,1,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,1,0,1,0,1,0,1)BK={1,1,1,0,1,0,0,1,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,0,1)該示例中，第2、第4、第12以及第14位的4個地方有所不同。
其次，方塊纂改判定部分26首先對于上述讀出的插入信息BD以及確認數(shù)據(jù)BK的同一位置的位，分別進行異或運算，而求得該結(jié)果的總和S(步驟S1008)。圖13是表示根據(jù)異或的運算的示例，當(dāng)相互位值不同時輸出“1”，當(dāng)相互位值相同時輸出“0”。然后，通過方塊纂改判斷部分26將求得的總和S與預(yù)先設(shè)定值BT進行比較，來判定分割成單位塊的圖像(該例中是32×32像素的方塊)是否被纂改(步驟S1009)。
例如，纂改判定部分26當(dāng)所求得的總和S大于預(yù)先設(shè)定值BT時，則判定被纂改，相反當(dāng)小于設(shè)定值BT時，則判定沒有被纂改。此預(yù)先設(shè)定值BT能夠根據(jù)纂改的程度而任意地規(guī)定，根據(jù)該規(guī)定方法能夠區(qū)別圖像纂改行為與非可逆的圖像處理。
又，在上述插入信息BD以及確認數(shù)據(jù)BK的示例中，由于4處的位是不同的，所求得的總和S成為“4”。因此，當(dāng)設(shè)定值BT設(shè)定為“3”的情況下，由于總和S大于設(shè)定值BT，則判定該單位塊被纂改。
又，由方塊纂改判定部分26進行運算的異或也可以與上述邏輯相反。即，相互比特值不同時值為“0”，相互比特值相同時值為“1”。此時，方塊纂改判定部分26則當(dāng)總和S小于設(shè)定值BT時判定被纂改，相反地，當(dāng)總和S大于BT時可以判定沒有被纂改。又，可以用求得插入信息BD與確認數(shù)據(jù)BK位一致的個數(shù)或者它們的內(nèi)積來代替求異或的總和S。又，也可以將插入信息BD以及確認數(shù)據(jù)BK的位值“0”變?yōu)椤?1”而來計算它的內(nèi)積。
然后，當(dāng)纂改檢測裝置2根據(jù)上述步驟S1009中的判定結(jié)果、被纂改的情況下，將在此單位塊位置(32×32像素尺寸內(nèi))具存在纂改的信息，以及另一方面，當(dāng)判定沒有被纂改的情況下，將此單位塊位置內(nèi)沒有纂改的信息，存儲在存儲器中或者在顯示器上表示出來(都沒有進行圖示)(步驟S1010、S1011)。
通過在所有單位塊中重復(fù)進行以上步驟S1006～步驟S1009而檢測出數(shù)字圖像中纂改部分的位置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的一實施形態(tài)，在纂改檢測用信息插入裝置1中，數(shù)字圖像信號被頻帶分割為3層，并且在MRR中的LH3信號以及LH2信號的變換系數(shù)中插入確認數(shù)據(jù)，然而，確認數(shù)據(jù)是采用關(guān)鍵數(shù)據(jù)而從虛擬隨機數(shù)列而作成的，該關(guān)鍵數(shù)據(jù)被插入MRA的變換系數(shù)。又，在纂改檢測裝置2中，將數(shù)字圖像分割為由預(yù)先確定的多個像素構(gòu)成的單位塊，且讀出在表現(xiàn)各單位塊與同一空間區(qū)域的MRR變換系數(shù)內(nèi)插入的插入信息，并將插入在纂改檢測用信息插入裝置1中的確認數(shù)據(jù)與該插入信息進行比較對照。
由此，纂改檢測裝置2根據(jù)單位塊而能夠在各個區(qū)域中檢測出數(shù)字圖像中的纂改部分的位置。又，在纂改檢測用信息插入裝置1中，由于在較低頻率成分的變換系數(shù)中插入了信息，即使進行非可逆的圖像處理，插入的關(guān)鍵數(shù)據(jù)以及確認數(shù)據(jù)的變化比由于故意纂改引起的變化要小。即，能夠區(qū)別非可逆的圖像處理以及故意的纂改行為。又，在本發(fā)明的纂改檢測用信息插入方法以及纂改檢測方法中，對于不知道插入的頻帶與變換系數(shù)、變換系數(shù)的讀出順序以及關(guān)鍵數(shù)據(jù)等信息的第三者來說，由于很難解讀確認數(shù)據(jù)，因此，由第3者不能夠進行插入信息的寫入及偷換。
再者，由上述實施形態(tài)的頻帶分割部分11所進行的離散小波變換的層次化不僅限于上述的3層次，可以進行數(shù)次直到LL信號成為1×1的元素。又，用于確認數(shù)據(jù)插入的頻帶，不僅限于LH3信號以及LH2信號，也可以是MRR的其它頻帶，或者可以是MRR的整個頻帶。這種情況也同樣地必須先確定進行處理的頻帶的順序。
但是，為了充分發(fā)揮本發(fā)明的效果，最好將確認數(shù)據(jù)插入更加高層次信號的變換系數(shù)中。即，在圖4中，最好將確認數(shù)據(jù)插入到第3層信號的LH3信號與HL3信號、以及/或者第2層信號的LH2信號與HL2信號的全部或者一部分中。
又，在上述實施形態(tài)中，對于確認數(shù)據(jù)插入部分14，按預(yù)先確定的順序在每個讀出的變換系數(shù)中依次地插入確認數(shù)據(jù)，然而，對于表現(xiàn)單位塊與同一空間區(qū)域的MRR內(nèi)的變換系數(shù)，可以反復(fù)地將每個單位的相同確認數(shù)據(jù)插入到此MRR內(nèi)的變換系數(shù)中。
又，在上述實施形態(tài)的纂改檢測用信息插入裝置1中，利用公開密鑰或共用密鑰將關(guān)鍵數(shù)據(jù)加密之后進行插入，以及在纂改檢測裝置2中，將加密并插入的信號進行譯碼的情況下，在兩個裝置間必須預(yù)先確定公開密鑰或者共用密鑰。
又，典型的是，上述實施形態(tài)的纂改檢測用信息插入裝置1以及纂改檢測裝置2實現(xiàn)的各功能是利用存儲規(guī)定的程序數(shù)據(jù)的存儲裝置(ROM，RAM，硬盤)以及實行該程序數(shù)據(jù)的CPU來實現(xiàn)的。這種情況下，各程序數(shù)據(jù)也可以通過記錄媒體(CD-ROM及軟盤等)來導(dǎo)入。
權(quán)利要求
1．一種纂改檢測用信息插入裝置，它是在數(shù)字圖像信號內(nèi)插入預(yù)先確定的纂改檢測用信息，其特征在于，具備將所述數(shù)字圖像信號分割為多個頻帶的頻帶分割手段(11)；利用預(yù)先確定的關(guān)鍵數(shù)據(jù)作成虛擬隨機數(shù)列，由該虛擬隨機數(shù)列而作成確認數(shù)據(jù)的確認數(shù)據(jù)作成手段(12)；在所述多個頻帶中，在最低頻帶，即MRA的變換系數(shù)中插入所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)插入手段(13)；在所述多個頻帶中，在所述MRA以外的頻帶，即MRR的變換系數(shù)中插入所述確認數(shù)據(jù)的確認數(shù)據(jù)插入手段(14)；利用數(shù)據(jù)插入處理后的所述MRA與所述MRR，再次構(gòu)成被插入了信息的數(shù)字圖像信號的頻帶合成手段(15)。
2．如權(quán)利要求1所述的纂改檢測用信息插入裝置，其特征在于，預(yù)先確定設(shè)定值T(T是正整數(shù))以及設(shè)定值m(m是T以下的正整數(shù))，并且預(yù)先確定將變換系數(shù)除以規(guī)定的量子化步長而得到的值作為q，所述確認數(shù)據(jù)插入手段14分別將所述變換系數(shù)的絕對值與所述設(shè)定值T進行比較，當(dāng)所述變換系數(shù)的絕對值小于所述設(shè)定值T時，根據(jù)應(yīng)插入的所述確認數(shù)據(jù)的位值，設(shè)定該變換系數(shù)為所述設(shè)定值+m或者-m，當(dāng)所述變換系數(shù)的絕對值大于所述設(shè)定值T時，根據(jù)應(yīng)插入的所述確認數(shù)據(jù)的位值，將該變換系數(shù)設(shè)定為最鄰近q的偶數(shù)或者奇數(shù)的整數(shù)值，由此，在所述MRR的各變換系數(shù)中分別插入所述確認數(shù)據(jù)。
3．一種纂改檢測裝置，它利用由特定裝置插入數(shù)字圖像信號內(nèi)的纂改檢測用信息而來檢測出數(shù)字圖像的纂改，其特征在于，具備將所述數(shù)字圖像信號分割為多個頻帶的頻帶分割手段(11)；在所述多個頻帶中，從最低頻帶，即MRA的變換系數(shù)中抽出由所述特定裝置插入的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)抽出手段(21)；利用所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)作成虛擬隨機數(shù)列并從該虛擬隨機數(shù)列中作成確認數(shù)據(jù)的確認數(shù)據(jù)作成手段(12)；在所述多個頻帶中，從所述MRA以外的頻帶，即MRR的變換系數(shù)中，抽出由所述特定裝置根據(jù)所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)而插入的插入信息的插入信息抽出手段(23)；將所述確認數(shù)據(jù)與所述插入信息進行比較對照并判定所述數(shù)字圖像有無纂改的纂改判定手段。
4．如權(quán)利要求3所述的纂改檢測裝置，其特征在于，所述纂改判定手段具備將數(shù)字圖像分割為由預(yù)先確定的多個像素構(gòu)成的多個單位塊的塊分割手段；對應(yīng)區(qū)域插入信息讀出手段(24)；對應(yīng)區(qū)域確認數(shù)據(jù)讀出手段(25)；塊纂改判定手段(26)，所述對應(yīng)區(qū)域插入信息讀出手段(24)在所述每一單位塊中，從所述插入信息中系列地讀出插入在表現(xiàn)該單位塊與同一空間區(qū)域的所述MRR內(nèi)的信息，所述對應(yīng)區(qū)域確認數(shù)據(jù)讀出手段(25)在所述每一單位塊中，從所述確認數(shù)據(jù)中系列地讀出由所述對應(yīng)區(qū)域插入信息讀手段(24)系列地讀出的插入信息與相同位置所對應(yīng)的數(shù)據(jù)，所述方塊纂改判定手段(26)通過在所述每一單位塊將讀出的所述插入信息系列與所述確認數(shù)據(jù)系列進行比較而來判定所述每一單位塊有無纂改。
5．如權(quán)利要求3所述的纂改檢測裝置，其特征在于，預(yù)先確定將設(shè)定值T(T是正整數(shù))以及變換系數(shù)除以規(guī)定的量子化步長而四舍五入的值作為p，所述插入信息抽出手段(23)通過分別將所述變換系數(shù)的絕對值與所述設(shè)定值T進行比較，當(dāng)所述變換系數(shù)的絕對值小于所述設(shè)定值T時，判定該變換系數(shù)的值為正還是為負，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信息的位值，當(dāng)所述變換系數(shù)的絕對值大于設(shè)定值T以上時，判定所述值p為偶數(shù)還是為奇數(shù)，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信息的比特值，由此，從所述MRR的各變換系數(shù)中，分別抽出插入在其中的所述插入信息。
6．如權(quán)利要求4所述的纂改檢測裝置，其特征在于，預(yù)先確定將設(shè)定值T(T是正整數(shù))以及變換系數(shù)除以規(guī)定的量子化步長而四舍五入的值作為p，所述插入信息抽出手段(23)通過分別將所述變換系數(shù)的絕對值與所述設(shè)定值T進行比較，當(dāng)所述變換系數(shù)的絕對值小于所述設(shè)定值T時，判定該變換系數(shù)的值為正還是為負，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信息的位值，當(dāng)所述變換系數(shù)的絕對值大于設(shè)定值T以上時，判定所述值p為偶數(shù)還是為奇數(shù)，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信息的位值，由此，從所述MRR的各變換系數(shù)中，分別抽出插入在其中的所述插入信息。
7．一種纂改檢測用信息插入方法，它將預(yù)先確定的纂改檢測用信息插入數(shù)字圖像信號中，其特征于，具備將所述數(shù)字圖像信號分割為多個頻帶的步驟(S301)；利用預(yù)先確定的關(guān)鍵數(shù)據(jù)而作成虛擬隨機數(shù)列并從該虛擬隨機數(shù)列中作成確認數(shù)據(jù)的步驟(S302)；在所述多個頻帶中，在最低頻帶，即MRA的變換系數(shù)中插入所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)的步驟(S303)；在所述多個頻帶中，在所述MRA以外的頻帶，即MRR的變換系數(shù)中插入所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)的步驟(S304)；利用數(shù)據(jù)插入處理后的所述MRA與所述MRR，再次構(gòu)成被插入信息的數(shù)字圖像信號的步驟(S305)。
8．如權(quán)利要求7所述的纂改檢測用信息插入方法，其特征在于，預(yù)先確定設(shè)定值T(T是正整數(shù))以及設(shè)定值m(m是T以下的正整數(shù))，并且預(yù)先確定將變換系數(shù)除以量子化步長的值作為p，插入所述確認數(shù)據(jù)的步驟(S304)包括分別將所述變換系數(shù)的絕對值與所述設(shè)定值T進行比較的步驟(S702)；根據(jù)比較結(jié)果、所述變換系數(shù)的絕對值小于所述設(shè)定值T的情況、按照插入的所述確認數(shù)據(jù)的字節(jié)值，將該變換系數(shù)設(shè)定為所述設(shè)定值+m或者-m的步驟(S703)；根據(jù)比較結(jié)果、所述變換系數(shù)的絕對值大于所述設(shè)定值T的情況、按照插入的所述確認數(shù)據(jù)的比特值，將該變換系數(shù)設(shè)定為最鄰近q的偶數(shù)或者奇數(shù)的整數(shù)值的步驟(S704)，在所述MRR的各變換系數(shù)中分別插入所述確認數(shù)據(jù)。
9．一種纂改檢測方法，它利用由特定裝置插入在數(shù)字圖像信號中的纂改檢測用信息而來檢測數(shù)字圖像的纂改，其特征在于，具備將所述數(shù)字圖像信號分割為多個頻帶的頻帶分割步驟(S1001)；在所述多個頻帶中，從最低頻帶(以下記作MRA)的變換系數(shù)中抽出由所述特定裝置插入的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的步驟(S1002)；利用所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)作成虛擬隨機數(shù)列并從該虛擬隨機數(shù)列中作成確認數(shù)據(jù)的確認數(shù)據(jù)作成的步驟(S1004)；在所述多個頻帶中，從所述MRA以外的頻帶(以下記作MRR)的變換系數(shù)中，抽出由所述特定裝置根據(jù)所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)而插入的插入信息的步驟(S1005)；將所述確認數(shù)據(jù)與所述插入信息進行比較對照并判定所述數(shù)字圖像有無纂改的步驟。
10．如權(quán)利要求9所述的纂改檢測方法，其特征在于，判定有無所述纂改的步驟具備將數(shù)字圖像分割為由預(yù)先確定的多個像素而構(gòu)成的多個單位塊的步驟；在所述每一單位塊中，從所述插入信息中系列地讀出插入在表現(xiàn)該單位塊與同一空間區(qū)域的所述MRR內(nèi)的信息的步驟(S1006)；在所述每一單位塊中，從所述確認數(shù)據(jù)中系列地讀出對應(yīng)于所述系列地讀出的插入信息與其相同位置的信息的步驟(S1007)；在每一單位塊將讀出的所述插入信息系列與所述確認數(shù)據(jù)系列進行比較而來判定所述每一單位塊有無纂改的步驟(S1008～S1011)。
11．如權(quán)利要求9所述的纂改檢測方法，其特征在于，預(yù)先確定將設(shè)定值T(T是正整數(shù))以及變換系數(shù)除以規(guī)定的量子化步長而四舍五入的值作為p，所述插入信息抽出步驟(S1005)包括分別將所述變換系數(shù)的絕對值與所述設(shè)定值T進行比較的步驟(S1102)；根據(jù)比較的結(jié)果，當(dāng)所述變換系數(shù)的絕對值小于所述設(shè)定值T時，判定該變換系數(shù)的值為正還是為負，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信息其位值的步驟(S1103)；當(dāng)此結(jié)果為所述變換系數(shù)的絕對值大于設(shè)定值T以上時，判定所述值p為偶數(shù)還是為奇數(shù)，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信號其位值的步驟(S1104)，從所述MRR的各變換系數(shù)中，分別抽出插入在其中的所述插入信息。
12．如權(quán)利要求10所述的纂改檢測方法，其特征在于，預(yù)先確定將設(shè)定值T(T是正整數(shù))以及變換系數(shù)除以規(guī)定的量子化步長而四舍五入的值作為p，所述插入信息抽出步驟(S1005)包括分別將所述變換系數(shù)的絕對值與所述設(shè)定值T進行比較的步驟(S1102)；當(dāng)所述變換系數(shù)的絕對值小于所述設(shè)定值T時，判定該變換系數(shù)的值為正還是為負，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信息其位值的步驟(S1103)；當(dāng)此結(jié)果為所述變換系數(shù)的絕對值大于設(shè)定值T以上時，判定所述值p為偶數(shù)還是為奇數(shù)，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信號其位值的步驟(S1104)，從所述MRR的各變換系數(shù)中，分別抽出插入在此中的所述插入信息。
13．一種記錄媒體，它記錄著將在數(shù)字圖像信號內(nèi)插入預(yù)先設(shè)定的纂改檢測用信息的方法作為在計算機中能夠?qū)嵭械某绦?，其特征在于，所述記錄媒體至少記錄著用于實行下列步驟的程序，所述步驟包括將所述數(shù)字圖像信號分割為多個頻帶的步驟；利用預(yù)先確定的關(guān)鍵數(shù)據(jù)而作成虛擬隨機數(shù)列并從該虛擬隨機數(shù)列中作成確認數(shù)據(jù)的步驟；在所述多個頻帶中，在最低頻帶(以下記作MRA)的變換系數(shù)中插入所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)的步驟；在所述多個頻帶中，在所述MRA以外的頻帶(以下記作MRR)的變換系數(shù)中插入所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)的步驟；利用數(shù)據(jù)插入處理后的所述MRA與所述MRR，再次構(gòu)成被插入信息的數(shù)字圖像信號的步驟。
14．如權(quán)利要求13所述的記錄媒體，其特征在于，預(yù)先確定設(shè)定值T(T是正整數(shù))以及設(shè)定值m(m是T以下的正整數(shù))，并且預(yù)先確定將變換系數(shù)除以量子化步長的值作為p，插入所述確認數(shù)據(jù)的步驟包括分別將所述變換系數(shù)的絕對值與所述設(shè)定值T進行比較的步驟)；根據(jù)比較結(jié)果、所述變換系數(shù)的絕對值小于所述設(shè)定值T的情況、按照插入的所述確認數(shù)據(jù)的位值，將該變換系數(shù)設(shè)定為所述設(shè)定值+m或者-m的步驟；根據(jù)比較結(jié)果、所述變換系數(shù)的絕對值大于所述設(shè)定值T的情況、按照插入的所述確認數(shù)據(jù)的位值，將該變換系數(shù)設(shè)定為最鄰近q的偶數(shù)或者奇數(shù)的整數(shù)值的步驟，在所述MRR的各變換系數(shù)中分別插入所述確認數(shù)據(jù)。
15．一種記錄媒體，它記錄著將利用由特定裝置插入到數(shù)字圖像信號內(nèi)的檢測用信息而進行檢測數(shù)字圖像纂改的方法作為在計算機中能夠?qū)嵭械某绦?，其特征在于，所述記錄媒體至少記錄著用于實行下列步驟的程序，所述步驟包括將所述數(shù)字圖像信號分割為多個頻帶的步驟；在所述多個頻帶中，從最低頻帶(以下記作MRA)的變換系數(shù)中抽出由所述特定裝置插入的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的步驟；利用所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)作成虛擬隨機數(shù)列并從該虛擬隨機數(shù)列中作成確認數(shù)據(jù)的步驟；在所述多個頻帶中，從所述MRA以外的頻帶(以下記作MRR)的變換系數(shù)中，抽出由所述特定裝置根據(jù)所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)而插入的插入信息的步驟；將所述確認數(shù)據(jù)與所述插入信息進行比較對照并判定所述數(shù)字圖像有無纂改的步驟。
16．如權(quán)利要求15所述的記錄媒體，其特征在于，判定有無所述纂改的步驟具備將數(shù)字圖像分割為由預(yù)先確定的多個像素而構(gòu)成的多個單位塊的步驟；在所述每一單位塊中，從所述插入信息中系列地讀出插入在表現(xiàn)該單位塊與同一空間區(qū)域的所述MRR內(nèi)的信息的步驟；在所述每一單位塊中，從所述確認數(shù)據(jù)中系列地讀出對應(yīng)于所述系列地讀出的插入信息與其相同位置的信息的步驟；在每一單位塊將讀出的所述插入信息系列與所述確認數(shù)據(jù)系列進行比較而來判定所述每一單位塊有無纂改的步驟。
17．如權(quán)利要求15所述的記錄媒體，其特征在于，預(yù)先確定將設(shè)定值T(T是正整數(shù))以及變換系數(shù)除以規(guī)定的量子化步長而四舍五入的值作為p，所述插入信息抽出步驟包括分別將所述變換系數(shù)的絕對值與所述設(shè)定值T進行比較的步驟；根據(jù)比較結(jié)果，當(dāng)所述變換系數(shù)的絕對值小于所述設(shè)定值T時，判定該變換系數(shù)的值為正還是為負，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信息其位值的步驟；當(dāng)此結(jié)果、所述變換系數(shù)的絕對值大于設(shè)定值T以上時，判定所述值p為偶數(shù)還是為奇數(shù)，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信息其位值的步驟，從所述MRR的各變換系數(shù)中，分別抽出插入在此中的所述插入信息。
18．如權(quán)利要求16所述的記錄媒體，其特征在于，預(yù)先確定將設(shè)定值T(T是正整數(shù))以及變換系數(shù)除以規(guī)定的量子化步長而四舍五入的值作為p，抽出所述插入信息的步驟包括分別將所述變換系數(shù)的絕對值與所述設(shè)定值T進行比較的步驟；當(dāng)所述變換系數(shù)的絕對值小于所述設(shè)定值T時，判定該變換系數(shù)的值為正還是為負，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信息其位值的步驟；當(dāng)此結(jié)果、所述變換系數(shù)的絕對值大于設(shè)定值T以上時，判定所述值p為偶數(shù)還是為奇數(shù)，并根據(jù)此判定結(jié)果而抽出插入在該變換系數(shù)中的信息其位值的步驟，從所述MRR的各變換系數(shù)中，分別抽出插入在其中的所述插入信息。
全文摘要
本發(fā)明是一種信息插入/纂改檢測裝置及其方法,能區(qū)別圖像處理與纂改行為并在每個區(qū)域特定圖像中纂改的位置。纂改檢測用信息插入裝置將關(guān)鍵數(shù)據(jù)插入MRA、確認數(shù)據(jù)插入MRR的變換系數(shù)中而構(gòu)成插入了信息的圖像。纂改檢測裝置從將圖像頻帶分割的MRA中抽出關(guān)鍵數(shù)據(jù)并將圖像分割為多個塊,將插入在表現(xiàn)各塊和同一空間區(qū)域的MRR變換系數(shù)內(nèi)的信息系列與各自對應(yīng)的確認數(shù)據(jù)系列比較對照而判定每個區(qū)域有無纂改。
文檔編號G06T1/00GK1298255SQ00128359
公開日2001年6月6日 申請日期2000年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月25日
發(fā)明者井上尚, 桂卓史 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社