專利名稱:一種嵌入指紋水印信息的方法和裝置的制作方法
所屬技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向數(shù)字圖像中嵌入及時(shí)獲取的指紋水印信息的方法和裝置，以及一種可以向所拍照片嵌入指紋水印的數(shù)碼相機(jī)。本發(fā)明屬于數(shù)字圖像水印技術(shù)。
背景技術(shù)：
數(shù)碼相機(jī)是將成熟的數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)相機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物。在數(shù)字化技術(shù)日益發(fā)展成熟的今天，數(shù)碼相機(jī)由于其方便快捷時(shí)尚而得到男女老幼的親睞。數(shù)碼相機(jī)能夠拍攝高質(zhì)量的數(shù)字化圖像，并可以允許你把它們通過網(wǎng)絡(luò)迅速傳播或者彩色打印機(jī)上打印輸出。在方便快捷的同時(shí)，由于數(shù)碼照片可以很容易地被各種軟件進(jìn)行修改和編輯，其作為照片的版權(quán)信息及真實(shí)完整性都被大大折扣。如多媒體照片不能作為法庭的證據(jù)，醫(yī)生對(duì)病情的判斷也不能僅僅局限于對(duì)數(shù)字病理圖像的分析。針對(duì)這種新技術(shù)帶來的新問題，我們可以通過數(shù)碼相機(jī)內(nèi)置的照片保真裝置實(shí)現(xiàn)。
目前，數(shù)字水印技術(shù)是一種較為有效的方法，用來防止和鑒別有惡意的個(gè)人或團(tuán)體在沒有得到數(shù)據(jù)文件所有者許可的情況下通過網(wǎng)絡(luò)傳播等方式肆意地復(fù)制和傳播有版權(quán)保護(hù)的文檔。數(shù)字水印技術(shù)是往多媒體數(shù)據(jù)(如圖像、聲音、視頻信號(hào)等)中添加某些數(shù)字信息以達(dá)到鑒別其真實(shí)完整和版權(quán)保護(hù)等作用。我們利用在數(shù)碼相機(jī)中內(nèi)嵌數(shù)字水印裝置，用來鑒別數(shù)碼照片的真實(shí)完整性。同時(shí)，利用特殊的水印信息，從而實(shí)現(xiàn)更佳的版權(quán)保護(hù)效果。
嵌入數(shù)字圖像的水印信息可以是拍攝者的指紋信息。因?yàn)槊總€(gè)人(包括指紋在內(nèi))皮膚紋路在圖案、斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)上各不相同，也就是說，是唯一的，并且終生不變。依靠這種唯一性和穩(wěn)定性，我們就可以把一個(gè)人同他的指紋對(duì)應(yīng)起來，通過比較他的指紋和預(yù)先保存的指紋進(jìn)行比較，就可以驗(yàn)證他的真實(shí)身份。目前，通過計(jì)算機(jī)對(duì)指紋進(jìn)行識(shí)別，是當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的生物特征識(shí)別技術(shù)之一。
現(xiàn)有技術(shù)中，F(xiàn)riedman在文獻(xiàn)“GL.Friedman The trustworthy digitalcamera restoring credibility to the photographic image.IEEE Trans，Consumer Electron，Vol.39，PP.905-910，Nov.1993”中提出了一種基于數(shù)字簽名的方法，用來確認(rèn)數(shù)碼相機(jī)照片的真實(shí)性，此方法是利用公開密鑰體制，再通過相機(jī)中的私有密鑰來生成圖像的數(shù)字簽名，作為另一文件保存，與圖像一同發(fā)行。這樣普通用戶通過公開密鑰，再結(jié)合圖像文件及其數(shù)字簽名文件，即可驗(yàn)證圖像的真實(shí)性，但這種方法具有增加了存儲(chǔ)空間、不便管理數(shù)字簽名信息、不能探測(cè)失真情況的缺點(diǎn)。潛水周一等人在專利文獻(xiàn)“向圖像嵌入鑒定信息的系統(tǒng)及圖像改變檢測(cè)系統(tǒng)，申請(qǐng)?zhí)朇N97121196.9，申請(qǐng)日1997.10.27”中提出了把圖像分成兩個(gè)區(qū)域，從圖像的一個(gè)區(qū)域計(jì)算散列值，然后把得到的散列值利用像素塊編碼方法嵌入到圖像的另一個(gè)區(qū)域，再用區(qū)域組合單元把兩個(gè)區(qū)域合并起來。這個(gè)方法最大的缺點(diǎn)就是不能定位出圖像被竄改的區(qū)域。WongP W在文獻(xiàn)“Wong P W.A publickey watermark for image verification andauthentication[A].InProc of the IEEE International Conference onImage Processing(ICIP’98)[C]，Chicago，Illinois，USA，1998，1455-459”中提出了一種用于圖像認(rèn)證的公開密鑰水印方法。這種數(shù)字圖像的水印算法是利用為圖像分塊來定位竄改的區(qū)域的，這種分塊處理圖像的方法如果使用在數(shù)碼相機(jī)上，將大大降低數(shù)碼相機(jī)的拍照速度，因此，用在數(shù)碼相機(jī)上實(shí)用性并不理想。同一發(fā)明人在專利文獻(xiàn)“數(shù)字圖像水印的方法及相應(yīng)裝置和可添加水印的數(shù)碼相機(jī)，專利申請(qǐng)?zhí)朇N200510055680.8，申請(qǐng)日2005.3.23”中提出了一種數(shù)字圖像水印添加和驗(yàn)證的方法和裝置，以及一種可添加水印的數(shù)碼相機(jī)，該文獻(xiàn)揭示了如何利用脆弱數(shù)字水印技術(shù)來驗(yàn)證數(shù)字圖像的真實(shí)完整性，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)碼照片的保真。但是，該文獻(xiàn)沒有提及如何實(shí)現(xiàn)數(shù)碼照片的版權(quán)保護(hù)。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種嵌入指紋水印信息的方法和裝置及可嵌入、檢測(cè)指紋水印信息的數(shù)碼相機(jī)。用這種數(shù)碼相機(jī)拍出的照片，可以驗(yàn)證其真實(shí)完整性以及版權(quán)認(rèn)證。當(dāng)圖片被編輯、修改、增刪后，可以通過驗(yàn)證圖片真實(shí)完整性的方法，得知照片已經(jīng)被改動(dòng)過了，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)碼照片的保真，使得數(shù)碼照片作為電子證據(jù)成為可能。同時(shí)，由于本方法中用作水印信息的為拍照人的原始指紋，從而可以通過提取指紋水印的方法，驗(yàn)證版權(quán)人信息，從而達(dá)到版權(quán)認(rèn)證的效果。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣進(jìn)行的。
通常也被稱作簽名或雜亂數(shù)據(jù)的指紋是將信號(hào)的知覺特征隱射到二進(jìn)制序列的函數(shù)的結(jié)果。與極易損壞的密碼雜亂數(shù)據(jù)不同(翻轉(zhuǎn)源數(shù)據(jù)的單個(gè)位通常會(huì)產(chǎn)生一個(gè)完全不同的雜亂數(shù)據(jù))，指紋在此處被理解為是強(qiáng)健的。也就是，如果源信號(hào)在知覺上是類似的，那么對(duì)應(yīng)的指紋也是非常相似的。因此將指紋用于數(shù)字圖像信息中。這種指紋及其應(yīng)用的例子在Jaap Haitsma，Ton Kalker和Job Oostveen著的“用于內(nèi)容識(shí)別的強(qiáng)健音頻雜亂干擾(Robust Audio Hashingfor Content Identification)”(發(fā)表于意大利布雷西亞召開的機(jī)于內(nèi)容的多媒體索引(CBMI)2001會(huì)議(Content-Based Multimedia Indexing 2001Conference)中有所披露。
本發(fā)明利用數(shù)字水印技術(shù)，在圖像成像之前，將拍攝同時(shí)采集的數(shù)字指紋信息嵌入數(shù)字圖像中，作為版權(quán)認(rèn)證的依據(jù)，可以鑒別數(shù)字圖像成像時(shí)的版權(quán)者身份。同時(shí)，本發(fā)明中通過對(duì)嵌入指紋水印信息的數(shù)字圖像進(jìn)行劃分?jǐn)?shù)據(jù)位，計(jì)算圖像的特征值等步驟從而能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)碼照片的保真。
數(shù)字水印處理系統(tǒng)可用以下的函數(shù)來表示W(wǎng)S(A、W、K、E、D)其中A表示要保護(hù)的數(shù)字圖像；K表示水印密匙；W表示水印，數(shù)字水印的產(chǎn)生一般為偽隨機(jī)數(shù)等，W＝W(K，A)；E表示水印的嵌入算法，水印嵌入即為將水印嵌入到原始數(shù)字作品中，通式表示E:W’＝E(A.E)通常的算法為IW，＝I(i)+α(i)W(i)加法原則IW，＝I(i)(1+α(i)W(i))乘法原則I(i)表示數(shù)字媒體幅值或變化系數(shù)，W(i)為水印，α(i)為強(qiáng)度系數(shù)。D表示數(shù)字水印的檢測(cè)算法。D:H(D(K，W’))，W’為嵌入水印后的圖像，檢測(cè)算法通常為相關(guān)檢測(cè)，H表示經(jīng)過檢測(cè)算法后的決策結(jié)果，如H為1則表示有水印，如H為0，則表示為無水印。
首先，第一個(gè)發(fā)明提供了一種在數(shù)字圖像中嵌入指紋水印信息的方法。該方法包括獲取數(shù)字圖像信息，獲取原始指紋的數(shù)字指紋信息，利用數(shù)字水印技術(shù)在所述的數(shù)字圖像信息中嵌入包含所述的數(shù)字指紋信息的水印信息，得到一個(gè)含有所述的數(shù)字指紋信息的新的數(shù)字圖像信息三個(gè)基本步驟。然后對(duì)含有所述的數(shù)字指紋信息的新的數(shù)字圖像信息采取如下步驟第一步轉(zhuǎn)換圖像數(shù)據(jù)，將新的數(shù)字圖像信息轉(zhuǎn)換為表示所述的數(shù)字圖像每個(gè)象素的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值；第二步劃分?jǐn)?shù)據(jù)位，根據(jù)使用目的的不同對(duì)數(shù)據(jù)位進(jìn)行劃分，將記錄所述的數(shù)字圖像中各像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)按位劃分為計(jì)算圖像特征值的位、嵌入水印的位。
第三步數(shù)字圖像特征值的計(jì)算，根據(jù)計(jì)算圖像特征值的位利用特征值計(jì)算算法計(jì)算所述的數(shù)字圖像信息的唯一特征值；第四步將所述的數(shù)字圖像信息的唯一特征值進(jìn)行加密；第五步利用數(shù)字水印技術(shù)在所述的新的數(shù)字圖像信息中的嵌入水印的位隱藏所述的加密后的特征值。
本發(fā)明方法中嵌入水印的方法在同一發(fā)明人專利文獻(xiàn)“數(shù)字圖像水印的方法及相應(yīng)裝置和可添加水印的數(shù)碼相機(jī)，專利申請(qǐng)?zhí)朇N200510055680.8，申請(qǐng)日2005.3.23”中有所披露。
本發(fā)明也包括對(duì)在數(shù)字圖像中嵌入的指紋水印進(jìn)行驗(yàn)證的方法，該方法實(shí)際為水印嵌入的逆過程。
第二個(gè)發(fā)明提供了一種在數(shù)字圖像中嵌入指紋水印的裝置，包括用來得到數(shù)字圖像信息的獲取圖像數(shù)據(jù)的裝置，用來得到原始指紋的數(shù)字指紋信息的獲取指紋數(shù)據(jù)的裝置，用來利用數(shù)字水印技術(shù)在所述的數(shù)字圖像信息中嵌入包含所述的數(shù)字指紋信息的水印信息的水印嵌入裝置。而獲取圖像數(shù)據(jù)的裝置包括用于得到表示所述的帶有數(shù)字指紋信息的數(shù)字圖像的每個(gè)象素的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值的獲取圖像數(shù)據(jù)值的裝置，用于將記錄所述的帶有數(shù)字指紋信息的數(shù)字圖像中各像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)按位進(jìn)行劃分的位劃分裝置，而位劃分裝置可以將記錄所述的數(shù)字圖像中各像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)按位劃分為計(jì)算圖像特征值的位、嵌入水印的位。還有用來計(jì)算所述的帶有數(shù)字指紋信息的數(shù)字圖像的特征值的特征值產(chǎn)生裝置。另外，所述水印嵌入裝置還包括對(duì)水印信息進(jìn)行加密的加密裝置。
本發(fā)明也包括對(duì)在數(shù)字圖像中嵌入的指紋水印進(jìn)行驗(yàn)證的裝置。
第三個(gè)發(fā)明提供了一種可嵌入指紋水印信息的數(shù)碼相機(jī)，包括用來得到數(shù)字圖像信息的獲取圖像數(shù)據(jù)的裝置，用來得到原始指紋的數(shù)字指紋信息的獲取指紋數(shù)據(jù)的裝置，用來利用數(shù)字水印技術(shù)在所述的數(shù)字圖像信息中嵌入包含所述的數(shù)字指紋信息的水印信息，得到一個(gè)含有所述的數(shù)字指紋信息的新的數(shù)字圖像信息的水印嵌入裝置。其中，獲取指紋數(shù)據(jù)的裝置包括用于承載手指的平臺(tái)和用來獲取平臺(tái)上手指的指紋信息的指紋圖像采集器。所述的用來承載手指的平臺(tái)可以由透明材質(zhì)制成，成板狀結(jié)構(gòu)，平臺(tái)可以和快門結(jié)合在一起。所述的用來承載手指平臺(tái)也可以是弧形凹槽或圓形凸塊的。所述的用來承載手指平臺(tái)也可以位于數(shù)碼相機(jī)的前部和底部。指紋圖像采集器可以是為具有數(shù)碼相機(jī)功能的裝置，用來采集承載在平臺(tái)上的手指指紋信息。
指紋圖像采集器也可以是紅外線掃描裝置，用來掃描承載在平臺(tái)上的手指指紋信息。這樣，與之對(duì)應(yīng)的承載手指的平臺(tái)上開設(shè)有一裂縫，供紅外線掃描。采用這種裝置時(shí)，手指需要在平臺(tái)裂縫前有滑動(dòng)的動(dòng)作，才能采集完整的指紋信息。
普通的數(shù)碼相機(jī)一般只備有普通獲取圖像數(shù)據(jù)的裝置，中央數(shù)據(jù)處理器和存儲(chǔ)裝置。如上所述，在本發(fā)明的數(shù)碼相機(jī)中，還添加了一個(gè)獲取指紋數(shù)據(jù)的裝置。其中，承載手指的平臺(tái)可以是弧形凹槽或圓形凸塊，也可以是一個(gè)扁平透明柔軟的平板，用來作為放置手指的平臺(tái)。在承載手指的平臺(tái)后方或者下方有一個(gè)微鏡頭，從而獲得手指的完整指紋信息，諸如毛孔等細(xì)微信息，數(shù)字指紋信息越完整，越便于將來的指紋對(duì)比。指紋圖像采集器可以是一個(gè)微型數(shù)碼相機(jī)模塊，把獲得的原始指紋的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。在實(shí)施例中，將所述的用于承載手指的平臺(tái)和相機(jī)快門相連接，拍攝者在拍攝數(shù)碼照片時(shí)，按動(dòng)相機(jī)快門的同時(shí)，該數(shù)碼相機(jī)的獲取指紋數(shù)據(jù)的裝置就能同時(shí)獲得拍攝者的數(shù)字指紋信息，然后把數(shù)字指紋信息作為水印信息嵌入到同時(shí)拍攝的數(shù)碼照片中，作為版權(quán)認(rèn)證信息。獲取指紋數(shù)據(jù)的裝置也可以是一個(gè)紅外線掃描處理器，通過紅外掃描將指紋信息獲取。獲取指紋數(shù)據(jù)的裝置也可以是其它裝置。
在本發(fā)明的數(shù)碼相機(jī)中，另外添加了一個(gè)水印嵌入裝置，該裝置可以放在所述的數(shù)碼相機(jī)中的中央數(shù)據(jù)處理器內(nèi)。該裝置將獲取的數(shù)字指紋信息以水印的形式嵌入到數(shù)碼圖像中，嵌入的方式在同一發(fā)明人專利文獻(xiàn)“數(shù)字圖像水印的方法及相應(yīng)裝置和可添加水印的數(shù)碼相機(jī)，專利申請(qǐng)?zhí)朇N200510055680.8，申請(qǐng)日2005.3.23”中已經(jīng)完全揭示，此處完全引用。
第四個(gè)發(fā)明提供了一種檢測(cè)數(shù)字圖像中指紋水印信息的數(shù)碼相機(jī)，包括用來從所述的數(shù)字圖像中利用相應(yīng)的數(shù)字水印技術(shù)提取出嵌入的指紋水印信息的提取水印裝置，獲取指紋信息的指紋獲取裝置，用來比較所述的指紋水印信息和所述的指紋信息，并判定結(jié)果的比較驗(yàn)證裝置和輸出所示的判定結(jié)果的輸出裝置。
該裝置可以放在所述的數(shù)碼相機(jī)中的中央數(shù)據(jù)處理器內(nèi)，也可以作為單獨(dú)的裝置模塊置于計(jì)算機(jī)之類的處理器中，對(duì)數(shù)碼照片進(jìn)行檢測(cè)，判斷其版權(quán)信息和真實(shí)完整性。照片檢測(cè)的過程，包括數(shù)字信號(hào)的讀取、識(shí)別相應(yīng)的位、通過相應(yīng)的計(jì)算特征值的算法，得到數(shù)字信號(hào)的唯一特征值，從數(shù)字信號(hào)中利用相應(yīng)的數(shù)字水印技術(shù)提取出隱藏的水印信息，解密提取出的水印信息，比較計(jì)算出的特征值和解密后的水印信息，如果二者相等，說明照片是真實(shí)沒有被竄改過的，否則照片的真實(shí)完整性沒有保障。然后，再次利用相應(yīng)的數(shù)字水印技術(shù)提取出隱藏的水印信息，將再次解密后的水印信息和指定的數(shù)字指紋信息進(jìn)行比較，所述指定的數(shù)字指紋信息可以是從存儲(chǔ)在數(shù)碼相機(jī)內(nèi)的數(shù)字指紋信息，或者從獲取指紋信息的裝置及時(shí)提取的數(shù)字指紋信息，如果二者相匹配，則說明該照片的版權(quán)者為指定的數(shù)字指紋信息的寄主，如果二者不匹配，說明該照片的版權(quán)者不是指定的數(shù)字指紋信息的寄主。指紋比較采取的方法為數(shù)字指紋信息對(duì)比技術(shù)，該技術(shù)為現(xiàn)有技術(shù)，這里不再闡述。
注意，在本實(shí)施例中，在計(jì)算數(shù)字信號(hào)的特征值時(shí)，只使用計(jì)算圖像特征值的位中的數(shù)據(jù)參與運(yùn)算。這是為了保證計(jì)算的特征值與嵌入的特征值之間是匹配的。如果隱藏水印的位上的數(shù)據(jù)都用諸如黑色或白色等顏色信號(hào)填充的話，那么這樣的數(shù)據(jù)就可以整個(gè)地輸入計(jì)算特征值的算法。這樣，即使嵌入數(shù)據(jù)之后也能保證正確的驗(yàn)證結(jié)果。
在檢測(cè)照片的時(shí)候，還可以在Internet上建立認(rèn)證中心，在該認(rèn)證中心建立指紋數(shù)據(jù)庫(kù)，任何人都可以在這里檢測(cè)圖片的版權(quán)信息和真實(shí)完整性，并公證驗(yàn)證的結(jié)果。
此外，雖然本實(shí)施例是對(duì)于數(shù)碼相機(jī)說明的，但本發(fā)明不限于此，而是可以適用于諸如數(shù)字視頻等數(shù)字系統(tǒng)。而且，現(xiàn)在手機(jī)、PDA(掌上電腦)、筆記本，視頻媒體播放器等都添加了數(shù)碼相機(jī)的模塊，也都可以適用本發(fā)明所述的方法和裝置。
另外，使用本發(fā)明的裝置，也可以采用本發(fā)明所示的方法進(jìn)行身份認(rèn)證，如可以先獲取特定者的指紋信息，存入該裝置中，然后在使用者使用時(shí)，必須比照原先存入的指紋信息，從而判斷使用者是否獲得授權(quán)使用，如果未獲授權(quán)，只能使用該裝置中的部分功能，或者完全不能使用。甚至，在該裝置沒有開機(jī)的情況下，也可以使用前述的發(fā)法，如果沒有授權(quán)，不能開機(jī)。
本發(fā)明“一種嵌入指紋水印信息的方法和裝置”的優(yōu)點(diǎn)如下1、由于本發(fā)明采用拍攝者的數(shù)字指紋為水印信息，在數(shù)碼成像之前，就將及時(shí)獲取的指紋信息嵌入，從而可以對(duì)數(shù)碼照片的版權(quán)進(jìn)行認(rèn)證，確認(rèn)其版權(quán)信息。
2、由于本發(fā)明采用內(nèi)置的水印嵌入系統(tǒng)，并且在照片成像前已經(jīng)加上了水印信息，從最開始就保證了數(shù)碼照片的真實(shí)性。
3、本發(fā)明中，把獲取指紋信息的裝置和水印嵌入裝置都內(nèi)置于數(shù)碼相機(jī)中，實(shí)現(xiàn)了一體化，從而方便攜帶。
4、本發(fā)明在嵌入特征值時(shí)，根據(jù)人類的視覺特性，成功的將數(shù)據(jù)信息隱藏在圖像視覺不敏感的區(qū)域，保證嵌入水印前后的圖像視覺差別最小。
5、目前，數(shù)碼相機(jī)的微處理器速度相比較慢，和PC上的CPU的處理速度無法相提并論。在本發(fā)明中沒有使用分塊的方法處理圖像，使得處理速度大大提高，從而使得應(yīng)用在數(shù)碼相機(jī)中成為可能。
圖1a是傳統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)的前視圖圖1b是傳統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)的后視圖圖2a是本實(shí)施例數(shù)碼相機(jī)的一種后視圖圖2b是本實(shí)施例數(shù)碼相機(jī)的一種后視圖圖3是圖2所示的本實(shí)施例獲取指紋數(shù)據(jù)的裝置的結(jié)構(gòu)圖圖4是圖2所示的本實(shí)施例數(shù)碼相機(jī)內(nèi)部模塊圖圖5是圖2所示的本實(shí)施例數(shù)碼相機(jī)內(nèi)部水印嵌入裝置示意圖圖6是對(duì)應(yīng)圖5所示的本實(shí)施例驗(yàn)證照片的流程圖
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，并請(qǐng)參閱附圖。
圖1a所示是傳統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)100的前視圖，圖1b所示是傳統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)100的后視圖。如圖1a、1b所示，傳統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)100包括快門裝置101，取景框102，閃光燈106，主鏡頭104，液晶顯示屏105和用戶輸入裝置103。用戶輸入裝置103一般包括按鍵103A-103C。用戶輸入裝置103允許用戶輸入數(shù)據(jù)并且選擇使用相機(jī)的各種功能。
在操作上，用戶通過取景框102或者液晶顯示屏105，調(diào)整相機(jī)100的位置去獲取所需要的影像。當(dāng)相機(jī)100放置在適當(dāng)位置時(shí)，用戶按動(dòng)快門裝置101，從而獲取所需要的影像。而光學(xué)圖像通過主鏡頭104影射到圖像傳感器400，這里的信號(hào)都是光學(xué)信號(hào)。所獲取的圖像在液晶顯示屏105上顯示。閃光燈106是用戶在處于光線狀況不佳的區(qū)域內(nèi)獲取圖像最佳光線效果時(shí)的輔助裝置。用戶輸入裝置103是用戶輸入數(shù)據(jù)并且選擇使用相機(jī)100的各種功能的。
圖2a是本發(fā)明中的數(shù)碼相機(jī)200的后視圖。數(shù)碼相機(jī)200可以用來作為普通數(shù)碼相機(jī)的照相功能，同時(shí)可以獲取拍攝者的指紋信息，并且把該指紋信息以水印的形式嵌入到所拍攝的數(shù)碼照片中，從而可以判斷所拍攝的數(shù)碼照片的版權(quán)信息和真實(shí)完整性。數(shù)碼相機(jī)200之所以可以實(shí)現(xiàn)此功能，是因?yàn)楦郊恿吮痉矫魉U述的方法和裝置。如圖2a所示，數(shù)碼相機(jī)200包括數(shù)碼相機(jī)100的所用相同部件，同時(shí)，包括獲取指紋的平臺(tái)201。在本實(shí)施例中，當(dāng)用戶按動(dòng)快門裝置101時(shí)，一般是用食指來觸動(dòng)快門裝置101，同時(shí)，把拇指放置在獲取指紋的平臺(tái)201之上，該裝置為一個(gè)透明的平板?？扉T裝置按動(dòng)后，數(shù)碼相機(jī)200一方面通過主鏡頭104獲取所需要的影像，另一方面同時(shí)通過獲取指紋的平臺(tái)201獲取用戶的指紋信息。
在本發(fā)明中，獲取指紋的平臺(tái)201也可以放置在數(shù)碼相機(jī)200的其他位置，比如將獲取指紋的平臺(tái)201和快門裝置101相結(jié)合為一體，如圖2b所示。在用戶拍攝影像按動(dòng)快門裝置101時(shí)，其手指指頭放置在快門裝置101上，數(shù)碼相機(jī)200就能同時(shí)通過獲取指紋的平臺(tái)201獲取用戶按動(dòng)快門裝置101的手指指頭的指紋信息。另外，獲取指紋的平臺(tái)201也可以放置在數(shù)碼相機(jī)200的后部其他位置，或者在數(shù)碼相機(jī)200的底部，或者在數(shù)碼相機(jī)200的前部。在用戶拍攝影像按動(dòng)快門裝置101時(shí)，為了穩(wěn)定數(shù)碼相機(jī)200，會(huì)用另外的手指放置在數(shù)碼相機(jī)200的機(jī)身上，如其后部、底部或者前部的位置，該位置為獲取指紋的平臺(tái)201的位置。這樣，也能在用戶拍攝照片的同時(shí)，數(shù)碼相機(jī)200獲取用戶按動(dòng)快門裝置101的手指以外的其他手指的指紋信息。
圖3是圖2b所示的本實(shí)施例數(shù)碼相機(jī)的獲取指紋數(shù)據(jù)的裝置的示意圖。獲取指紋的平臺(tái)201是數(shù)碼相機(jī)200上的附屬裝置，在本實(shí)施例中為一個(gè)平板。獲取指紋數(shù)據(jù)的裝置包括獲取指紋的平臺(tái)201和指紋圖像采集器，指紋圖像采集器包括一對(duì)發(fā)光二極管202a、202b，一對(duì)不透明的光線擋板203a、203b，一個(gè)輔助鏡頭204和一個(gè)微型數(shù)碼相機(jī)模塊205。
手指300放置在獲取指紋的平臺(tái)201之上，在本實(shí)施例中該平臺(tái)為一個(gè)透明、柔軟、干燥的物質(zhì)，便于手指放置。在本發(fā)明中，為了方便用戶放置其手指，獲取指紋的平臺(tái)201也可以呈弧形凹槽或圓形凸塊狀。采集指紋信息時(shí)，發(fā)光二極管202a、202b發(fā)出光線，不透明的光線擋板203a、203b把發(fā)光二極管202a、202b發(fā)出的向下光線擋住，并發(fā)射到裝置201上。手指300的指紋信息通過光線影射到輔助鏡頭204。輔助鏡頭204為一個(gè)輔助鏡頭，在本實(shí)施例中為一個(gè)微鏡頭，微鏡頭可以獲得手指的完整指紋信息，諸如毛孔等細(xì)微信息。輔助鏡頭204也可以是一個(gè)廣角鏡頭。輔助鏡頭204將指紋的光學(xué)信號(hào)傳射到微型數(shù)碼相機(jī)模塊205，微型數(shù)碼相機(jī)模塊205將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并最后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
另外，在本發(fā)明中，指紋圖像采集器也可以采用紅外線掃描裝置，這樣，與之對(duì)應(yīng)的承載手指的平臺(tái)上開設(shè)有一裂縫，供紅外線掃描。采用這種裝置時(shí)，手指需要在平臺(tái)裂縫前有滑動(dòng)的動(dòng)作，才能采集完整的指紋信息。獲取指紋的裝置也可以是其它裝置。
圖4是圖2所示的本實(shí)施例數(shù)碼相機(jī)200內(nèi)部模塊圖。數(shù)碼相機(jī)200包括主鏡頭104，獲取指紋的平臺(tái)201，輔助鏡頭204，圖像傳感器400(主圖像傳感器和輔圖像傳感器)，控制裝置401，中央處理器402，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器407，非易失性存儲(chǔ)器403，內(nèi)置控制軟件404，水印嵌入軟件405，數(shù)據(jù)輸入/輸出接口406，快門裝置102，液晶顯示屏105，用戶輸入裝置103等。非易失性存儲(chǔ)器403內(nèi)存有內(nèi)置控制軟件404，內(nèi)置控制軟件404中包含有水印嵌入軟件405。
當(dāng)用戶按動(dòng)快門裝置102，中央處理器402和控制裝置401驅(qū)動(dòng)圖像傳感器400獲取圖像，該圖像包括從主鏡頭104所獲取的主圖像，也包括從輔助鏡頭204所獲取的放置在獲取指紋的平臺(tái)201上的指紋圖像。在本實(shí)施例中，圖像處理器400為兩個(gè)圖像傳感器(主圖像傳感器和輔圖像傳感器)，主圖像傳感器處理從主鏡頭104所獲取的主圖像，輔圖像傳感器處理從輔助鏡頭204所獲取的放置在獲取指紋的平臺(tái)201上的指紋圖像。在本發(fā)明中，也可以將兩個(gè)圖像傳感器合并為一個(gè)圖像傳感器。然后圖像傳感器400將代表圖像的象素?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚砥?02。兩個(gè)圖像的象素?cái)?shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)到動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器407中，同時(shí)，主鏡頭104所獲取的圖像將在液晶顯示屏105上顯示。存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器403中的內(nèi)置控制軟件404用來控制中央處理器402，內(nèi)置控制軟件404內(nèi)還含有水印嵌入軟件405，用來將臨時(shí)存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器407中所獲取的手指300的數(shù)字指紋信息以水印方式嵌入數(shù)字圖像中，得到一個(gè)新的數(shù)字圖像，該圖像最后存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器403中。
在本發(fā)明中，內(nèi)置控制軟件404也可以包括用來檢測(cè)水印信息的軟件。通過用戶輸入裝置103，選擇數(shù)碼相機(jī)200的圖像檢測(cè)功能，用內(nèi)置控制軟件404來對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器403內(nèi)的數(shù)碼照片進(jìn)行水印檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)碼照片的真實(shí)完整性，并同時(shí)進(jìn)行指紋比照，鑒定其版權(quán)信息。檢測(cè)流程如圖6所示。相關(guān)算法為已知技術(shù)，不再詳述。
在本發(fā)明中，數(shù)碼相機(jī)200可以用來限制用戶使用數(shù)碼相機(jī)200的功能，比如禁止非授權(quán)用戶拍照或者觀看存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器403中的之前拍攝的照片。只有用戶的指紋信息和預(yù)先存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器403中的授權(quán)的指紋信息相吻合，才能使用這些功能。在本發(fā)明中，還可以限制在數(shù)碼相機(jī)200關(guān)機(jī)的情況下，只有通過數(shù)碼相機(jī)200的指紋用戶驗(yàn)證之后，數(shù)碼相機(jī)200才能開機(jī)。
數(shù)據(jù)輸入/輸出接口406，是用來將數(shù)碼相機(jī)200和諸如電腦、數(shù)碼伴侶等電子設(shè)備相連接，在兩者間傳輸數(shù)據(jù)信息的。比如將數(shù)碼相機(jī)200中的圖像數(shù)據(jù)下載到電子設(shè)備中。在本發(fā)明中，檢測(cè)水印信息的軟件也可以安裝在這種電子設(shè)備中，對(duì)從數(shù)碼相機(jī)200中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)碼照片的真實(shí)完整性，并同時(shí)進(jìn)行指紋比照，鑒定其版權(quán)信息。
如圖5是圖2b所示的本實(shí)施例數(shù)碼相機(jī)內(nèi)部水印嵌入裝置示意圖。數(shù)碼相機(jī)200包括獲取數(shù)字信號(hào)信號(hào)值的裝置501，嵌入水印信息的裝置a 502，位劃分裝置503，計(jì)算特征值的裝置504，加密裝置505，密鑰計(jì)算裝置506，嵌入水印信息的裝置b507，非易失性存儲(chǔ)器403，主鏡頭104，輔助鏡頭204，圖像傳感器400(主圖像傳感器和輔圖像傳感器)等。
獲取數(shù)字信號(hào)信號(hào)值的裝置501用于讀取出數(shù)字信號(hào)的值，此數(shù)字信號(hào)是由光學(xué)圖像反應(yīng)到數(shù)碼相機(jī)內(nèi)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)；嵌入水印信息的裝置a502用于利用數(shù)字水印技術(shù)將數(shù)字指紋信息嵌入到數(shù)字圖像中。位劃分裝置503用于將記錄數(shù)字圖像中各像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)按位劃分為計(jì)算圖像特征值的位、隱藏水印的位；計(jì)算特征值的裝置504用于根據(jù)數(shù)字圖像中計(jì)算圖像特征值的位將輸入的數(shù)字信號(hào)的唯一特征值計(jì)算出來；密鑰生成裝置506用于生成密鑰；加密裝置505用于利用密鑰加密計(jì)算出的特征值；嵌入水印信息的裝置b507用于利用數(shù)字水印技術(shù)將加密后的特征值嵌入到數(shù)字信號(hào)隱藏水印的位中。
當(dāng)圖像通過主鏡頭104到圖像傳感器400，然后圖像傳感器將信號(hào)傳到裝置501，裝置501讀取出數(shù)字信號(hào)的值。同時(shí)，手指300的指紋信息通過輔助鏡頭204到圖像傳感器400，將指紋圖像的光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，即表示數(shù)字圖像的象素?cái)?shù)據(jù)。然后，圖像傳感器將數(shù)字信號(hào)傳到裝置501，裝置501讀取出數(shù)字信號(hào)的值。再通過嵌入水印信息的裝置a502，利用數(shù)字水印技術(shù)將數(shù)字指紋信息嵌入到數(shù)字圖像中。含有指紋水印的數(shù)字信號(hào)的值再通過劃分裝置503，將記錄數(shù)字圖像中各像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)按位劃分為計(jì)算圖像特征值的位、隱藏水印的位。然后，裝置504用于根據(jù)數(shù)字圖像中計(jì)算圖像特征值的位將輸入的數(shù)字信號(hào)的唯一特征值計(jì)算出來。再通過加密裝置505，利用密鑰生成裝置506生成的密鑰加密計(jì)算出特征值。最后，通過嵌入水印信息的裝置b507，利用數(shù)字水印技術(shù)將加密后的特征值嵌入到數(shù)字信號(hào)隱藏水印的位中。通過以上計(jì)算后，最終將含有數(shù)字指紋水印的數(shù)字圖像存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器403內(nèi)。
圖6是對(duì)應(yīng)圖5所示的本實(shí)施例驗(yàn)證照片的流程圖。驗(yàn)證數(shù)碼照片的操作的步驟如下步驟601為數(shù)字信號(hào)的讀取，先從無損格式的照片中還原出數(shù)字信號(hào)。步驟602將記錄數(shù)字圖像中各像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)按位標(biāo)識(shí)為計(jì)算圖像特征值的位、隱藏水印的位。步驟603為從數(shù)字信號(hào)隱藏水印的位中利用相應(yīng)的數(shù)字水印技術(shù)提取出隱藏的水印信息。步驟604為利用公鑰解密提取出的水印信息。步驟605根據(jù)數(shù)字圖像中計(jì)算圖像特征值的位的數(shù)據(jù)運(yùn)行相應(yīng)的計(jì)算特征值的算法，得到數(shù)字信號(hào)的唯一特征值。步驟606為比較得到的特征值和解密后的水印信息，如果二者相等，進(jìn)入下一步驟，如果不相等，說明照片不真實(shí)。步驟607為利用相應(yīng)的數(shù)字水印技術(shù)再次提取出隱藏的水印信息。步驟608為比較所提取的含有指紋信息的水印信息和指定的數(shù)字指紋信息，用來判定如果所述的水印信息和指定的數(shù)字指紋信息相同，則判斷所述的數(shù)字圖像和所述的指定的數(shù)字指紋信息相匹配，說明照片版權(quán)確認(rèn)。如果所述的水印信息和指定的數(shù)字指紋信息不同，則判斷所述的數(shù)字圖像和所述的指定的數(shù)字指紋信息不匹配，說明照片版權(quán)不符。
在上述實(shí)施例中，講述了如何利用本發(fā)明，在數(shù)碼相機(jī)中實(shí)現(xiàn)將指紋信息以水印的方式嵌入數(shù)碼照片，并且對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證的方法。此外，雖然本實(shí)施例是對(duì)于數(shù)碼相機(jī)說明的，但本發(fā)明不限于此，而是可以適用于諸如數(shù)字視頻等數(shù)字系統(tǒng)。而且，現(xiàn)在手機(jī)、PDA(掌上電腦)、筆記本，視頻媒體播放器等都添加了數(shù)碼相機(jī)的功能，也都可以適用本發(fā)明所述的方法和裝置。
以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本方面的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任務(wù)修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求
范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種在數(shù)字圖像中嵌入指紋水印信息的方法，包括以下步驟(1)獲取圖像數(shù)據(jù)，得到數(shù)字圖像信息；和(2)獲取指紋數(shù)據(jù)，得到原始指紋的數(shù)字指紋信息；(3)利用數(shù)字水印技術(shù)在所述的數(shù)字圖像信息中嵌入包含所述的數(shù)字指紋信息的水印信息，得到一個(gè)含有所述的數(shù)字指紋信息的新的數(shù)字圖像信息。
2.如權(quán)利要求
1所述的一種在數(shù)字圖像中嵌入指紋水印信息的方法，其特征在于對(duì)步驟(3)中所獲取的新的數(shù)字圖像信息進(jìn)行如下處理第一步轉(zhuǎn)換圖像數(shù)據(jù)，將新的數(shù)字圖像信息轉(zhuǎn)換為表示所述的數(shù)字圖像每個(gè)象素的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值；第二步劃分?jǐn)?shù)據(jù)位，根據(jù)使用目的的不同對(duì)數(shù)據(jù)位進(jìn)行劃分，包括計(jì)算圖像特征值的位、嵌入水印的位；第三步數(shù)字圖像特征值的計(jì)算，根據(jù)圖像特征值的位的利用特征值計(jì)算算法計(jì)算所述的數(shù)字圖像信息的唯一特征值；第四步將所述的數(shù)字圖像信息的唯一特征值進(jìn)行加密；第五步利用數(shù)字水印技術(shù)在所述的新的數(shù)字圖像信息中的嵌入水印的位隱藏所述的加密后的特征值。
3.一種在數(shù)字圖像中嵌入指紋水印的裝置，包括(1)獲取圖像數(shù)據(jù)的裝置，用來得到數(shù)字圖像信息；(2)獲取指紋數(shù)據(jù)的裝置，用來得到原始指紋的數(shù)字指紋信息；(3)水印嵌入裝置，用來利用數(shù)字水印技術(shù)在所述的數(shù)字圖像信息中嵌入包含所述的數(shù)字指紋信息的水印信息。
4.如權(quán)利要求
3所述的一種在數(shù)字圖像中添加指紋水印的裝置，其特征在于還包括a、獲取圖像數(shù)據(jù)值的裝置，用于得到表示所述的帶有數(shù)字指紋信息的數(shù)字圖像的每個(gè)象素的數(shù)據(jù)值；b、位劃分裝置，用于將記錄所述的帶有數(shù)字指紋信息的數(shù)字圖像中各像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)值按位進(jìn)行劃分為計(jì)算圖像特征值的位、嵌入水印的位；c、特征值產(chǎn)生裝置，根據(jù)計(jì)算圖像特征值的位計(jì)算所述的帶有數(shù)字指紋信息的數(shù)字圖像的特征值；其中該數(shù)字圖像的特征值作為數(shù)字水印信息嵌入到帶有數(shù)字指紋信息的圖像數(shù)據(jù)的嵌入水印的位中。
5.如權(quán)利要求
3-4中任一項(xiàng)所述的一種在數(shù)字圖像中添加指紋水印的裝置，其特征還在于所述水印嵌入裝置還包括對(duì)水印信息進(jìn)行加密的加密裝置。
6.一種可嵌入指紋水印信息的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于包括(1)獲取圖像數(shù)據(jù)的裝置，用來得到數(shù)字圖像信息；(2)獲取指紋數(shù)據(jù)的裝置，用來得到原始指紋的數(shù)字指紋信息；(3)水印嵌入裝置，用來利用數(shù)字水印技術(shù)在所述的數(shù)字圖像信息中嵌入包含所述的數(shù)字指紋信息的水印信息。
7.如權(quán)利要求
6所述的一種可嵌入指紋水印信息的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于獲取指紋數(shù)據(jù)的裝置包括a、用于承載手指的平臺(tái)；b、指紋圖像采集器，用來獲取平臺(tái)上手指的指紋信息。
8.如權(quán)利要求
7所述的一種可嵌入指紋水印裝置的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于所述平臺(tái)由透明材質(zhì)制成，成板狀結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求
7所述的一種可嵌入指紋水印裝置的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于所述指紋圖像采集器為具有數(shù)碼相機(jī)功能的裝置。
10.如權(quán)利要求
7所述的一種可嵌入指紋水印裝置的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于所述平臺(tái)上開設(shè)一縫隙。
11.如權(quán)利要求
7所述的一種可嵌入指紋水印裝置的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于平臺(tái)位于數(shù)碼相機(jī)的快門位置，所述快門為透明材料制成。
12.如權(quán)利要求
11所述的一種可嵌入指紋水印裝置的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于所述平臺(tái)呈弧形凹槽或圓形凸塊，指紋圖像采集器獲取位于弧形凹槽或圓形凸塊上的使用者的指頭的指紋信息。
13.如權(quán)利要求
7所述的一種可嵌入指紋水印裝置的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于平臺(tái)位于數(shù)碼相機(jī)的底部。
14.如權(quán)利要求
7所述的一種可嵌入指紋水印裝置的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于平臺(tái)位于數(shù)碼相機(jī)的前部。
15.如權(quán)利要求
7所述的一種可嵌入指紋水印裝置的數(shù)碼相機(jī)，其特征在于所述指紋圖像采集器為紅外線掃描模塊，用來掃描指紋信息。
16.一種驗(yàn)證數(shù)字圖像中指紋水印信息的數(shù)碼相機(jī)，包括提取水印裝置，用來從所述的數(shù)字圖像中利用相應(yīng)的數(shù)字水印技術(shù)提取出嵌入的指紋水印信息；指紋獲取裝置，獲取指紋信息；比較驗(yàn)證裝置，用來比較所述的指紋水印信息和所述的指紋信息，并判定結(jié)果；輸出裝置，輸出所示的判定結(jié)果。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種向數(shù)字圖像中嵌入及時(shí)獲取的指紋水印的方法和裝置，以及一種可以向所拍照片嵌入指紋水印及檢測(cè)指紋水印信息的數(shù)碼相機(jī)。本發(fā)明屬于數(shù)字圖像水印技術(shù)。用本發(fā)明的數(shù)碼相機(jī)拍出的照片，可以驗(yàn)證其真實(shí)完整性以及版權(quán)認(rèn)證。當(dāng)圖片被編輯、修改、增刪后，可以通過驗(yàn)證圖片真實(shí)完整性的方法，得知照片已經(jīng)被改動(dòng)過了，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)碼照片的保真，使得數(shù)碼照片作為電子證據(jù)成為可能。同時(shí)，由于本方法中用作水印信息的為拍照人的原始指紋，從而可以通過提取指紋水印的方法，驗(yàn)證版權(quán)人信息，從而達(dá)到版權(quán)認(rèn)證的效果。
文檔編號(hào)H04N5/225GK1991901SQ200510135689
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月31日
發(fā)明者馮軍, 田新 申請(qǐng)人:北京華旗數(shù)碼影像技術(shù)研究院有限責(zé)任公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan