专利名称:一种带数字水印功能的数码相机的制作方法
所属技术领域：
本发明涉及一种数码相机，特别涉及实现数字水印的添加和验证过程中数码相机作为必要器件。
背景技术：
随着数字水印的日益成熟，添加数字水印的系统越来越多，同时，对应添加数字水印系统的验证系统以及相关的方法也越来越多。利用各种软件对数码照片进行修改、编辑已非难事，这给窜改数码照片所记录的信息带来了便利，尤其是对于一些想作为电子证据的保险、合同、票据等照片，它们的真实完整性就显得尤为重要。因此就引出了数码照片真实完整性认证的问题。已有的解决这个问题的办法就是通过数码相机内置的照片保真装置来实现的。
与数字水印和认证相关的背景技术可参阅以下几篇文献[1]中国专利文献“向图像嵌入鉴定信息的系统及图像改变检测系统”授权公告号CN1091329C，申请日1997.10.27；[2]本申请人申请的专利文件“数字图像水印的方法及相应装置和可添加水印的数码相机”申请号200510055680.8，申请日2005.3.23；[3]本申请人申请的专利文件“一种脆弱型水印技术应用于数字图像保真的方法”申请号2004100811718，申请日2004.10.10。
在以上文献中揭示了向图像嵌入鉴定信息及图像改变的检测，提供了具有向图像嵌入鉴定信息功能的数字相机，该鉴定信息用来检测拍摄的图像正本。
但是，现有技术在验证时并不能有效地验证出该照片是否一定就是由某一台数码相机照出来的。如果有人知道密钥，又掌握添加易损水印的方法，就可以将照片窜改后再在PC上实现添加易损水印的操作，则我们仍旧无法对某一添加了易损水印的照片的真实完整性予以确定。因为我们无法通过验证得出该照片是在拍摄时由相机完成的添加易损水印的操作。
对于利用鲁棒水印来证明作者的版权，也存在同样的问题。如果有他人在PC上添加了相同水印后拿着该照片假冒所有者来主张权利，我们将无法确认真正的权利归属者，也就不能保障真正权利人的合法权利。
发明内容
为了解决上述问题，本发明通过提供一种带数字水印功能的数码相机，在拍摄时利用由相机提供的密钥加密水印信息后向所拍摄的图像添加水印，当需要验证时，在验证过程中也必须相机参与，由相机提供出密钥，才能够进行正常的数字水印的验证工作，否则验证为不合格。对该密钥可采用技术手段来确保其只能由相机保有，从其他途径无法获得。由此杜绝了其他人因为能够得到密钥和掌握添加水印的方法而向图像中添加水印并在验证时被验证被合格的情况。本发明可以用于明确照片是否为某台相机所真实记录的图像，同时也可用于明确照片的归属，即，只有拥有该台相机并利用该相机验证结果为合格的人，才是该照片的真正所有者。
进一步地，为了解决使用者在借用他人相机进行拍摄时产生的问题，我们可以采取多参数计算得到密钥的方法，例如，可以将相机内设的任何人不可知的验证码和个人输入的密码结合，产生出一个任何人不可知的新密钥，根据此新密钥对水印信息进行加密。这样在验证时，就必须取得相机本身的验证码和个人输入的密码才能得到可以解码的密钥，顺利完成验证工作。
为此，本发明解决其技术问题的技术方案是一种带数字水印功能的数码相机，包括光学系统，数字影像感应系统，存有密钥的密钥存储单元，根据密钥将水印信息进行加密的加密单元和将所述加密后的水印信息添加到图像数据中的信息嵌入单元，还包括在验证时根据所述密钥存储单元中存储的密钥对从待验证的图像数据中提取的水印信息进行解密或者对比对信息进行加密的验证信息产生单元。
所述密钥存储单元内存储的密钥只能被加密单元或验证信息产生单元调用。
所述水印信息为从添加水印前的图像中一区域内提取出的信息。
所述水印信息为即时输入或预先设定到数码相机中的外加信息。
所述的加密单元，内设加密计算函数或算法，根据密钥存储单元中的密钥配合加密计算函数或算法生成加密后的水印信息。
还包括一密码输入单元，所述加密单元对所述密码输入单元输入的密码和密钥进行组合并根据组合后形成的新密钥对水印信息加密。
所述密钥存储单元、加密单元和验证信息产生单元被加密封装，任何对封装的破坏将导致所述密钥存储单元中存储的密钥不可用。
所述的数码相机还包括一用于从待验证的图像中提取出水印信息的析取单元。
所述的数码相机还包括一将加密后的比对信息与从待验证的图像中提取出水印信息进行比对的比对单元。
所述的还包括可与带验证系统的计算机相连的通讯接口，所述验证系统将从待验证的图像数据中提取的水印信息或比对信息通过通讯接口发送给所述验证信息产生单元，所述验证信息产生单元将解密后的水印信息或加密后的比对信息通过所述通讯接口返回给所述计算机的验证系统。
相比现有技术及公知的专利文献，本发明涉及的具有突出的实质性特点和显著的技术进步是十分明显的这样将相机内设的密钥作为验证过程中的必要元素，实现了将照片与相机建立关联的目的，解决了以往无法准确判断拍摄出的照片的真实性的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是本发明的第一实施例的数码相机内添加水印的逻辑框图。
图2是本发明的第一实施例中加密单元生成新版权信息的框图示意图。
图3是本发明的第一实施例的数码相机验证时的逻辑框图。
图4是本发明的第二实施例的数码相机添加数字水印的框图示意图。
图5是本发明的第二实施例的数码相机验证时的逻辑框图。
具体实施方式
在现有技术中，已经揭示了大量的向图像数据中添加水印的方法，其中也有利用数码相机向图像中添加数字水印的方法及验证方法。如授权公告号为CN1091329C的中国专利文献“向图像嵌入鉴定信息的系统及图像改变检测系统”。不难发现，在现有的添加数字水印的操作中普遍存在一个利用密钥进行加密的步骤。而本发明将验证时需要调用密钥来完成的步骤也交由相机执行，这样就没有必要使密钥被除相机外的其他人或设备所知晓。同时可采用技术手段来确保密钥仅由相机保有，且不可泄漏。这样任何不是由该相机添加水印的照片都无法被该相机正确验证，就可以防止在PC机上模拟相机添加水印作假。
现有技术中已经揭示出的添加和验证数字水印的数码相机包括光学系统，数字影像感应系统，存有密钥的密钥存储单元，根据密钥将水印信息进行加密的加密单元和将所述加密后的水印信息添加到图像数据中的信息嵌入单元，本发明的创新点在于，该相机还包括在验证时根据所述密钥存储单元中存储的密钥对从待验证的图像数据中提取的水印信息进行解密或者对比对信息进行加密的验证信息产生单元。
本发明的第一实施例应用于为隐藏作者身份信息的可添加鲁棒水印的相机，详述如下该相机提供的密钥为在相机生产过程中随机产生的具有唯一性的字符或数值验证码，然后将其植入到相机密钥存储单元内。本实施例中的水印信息为预设在数码相机存储器内的版权信息，例如，存储器内设的版权信息为“张三版权所有”，根据密钥存储单元内存储的密钥对该版权信息进行加密，生成新版权信息作为数字水印添加到图像数据中，得到新数据图像。当然，水印信息也可以是用户即时输入的版权信息。
如图1所示，密钥存储单元中的密钥通过设置特定的匹配参数等技术实现只能被加密单元或验证信息产生单元所调用。这里，加密单元从存放相机验证码的密钥存储单元中调用验证码即密钥，同时，“张三版权所有”这一版权信息也进入加密单元；在加密单元内，根据密钥将“张三版权所有”进行加密，例如经过置乱算法生成“版权张三所有”这一加密后的版权信息。所述加密单元将“版权张三所有”这一加密后的版权信息发送给信息嵌入单元，在该信息嵌入单元中把“版权张三所有”添加到原图像数据中，生成新的图像数据。
进一步，为了解决使用者在借用他人相机进行拍摄时产生的照片归属问题，我们可以采取多参数计算得到密钥的方法，如图2所示，本实施例中数码相机还可以包括一输入密码单元。通过使用者输入的密码，相机内设的密钥存储单元中的验证码，通过加密单元产生出一个新密钥，并根据此新密钥对版权信息进行加密，得到加密后的版权信息，将该加密后的版权信息添加到图像数据中生成新的图像数据。
同样地，在验证时，必须在密钥存储单元取得该验证码即密钥，才能在验证信息产生单元内解密得到准确的“张三版权所有”这一版权信息。否则，无法进行验证，也无法得出正确的版权信息。
本实施例阐述的是验证工作在相机上进行的情况，故该数码相机还包括用于提取水印信息的析取单元。如图3所示，本实施例中在相机内进行验证时，析取单元从待验证的图像数据中提取出一水印信息，验证信息产生单元调用该提取出的水印信息和密钥存储单元中的密钥；根据该密钥对该提取出的水印信息进行解密，还原出一版权信息，在本实施例中若还原出的版权信息为“张三版权所有”，则说明该被验证的图像数据是由本台数码相机添加数字水印得到的。若无法还原出“张三版权所有”，则说明被验证的图像数据不是由本台数码相机添加数字水印得到的。
本实施例中验证信息产生单元、加密单元和密钥存储单元均位于数码相机内部。并且，为防止密钥泄露，密钥存储单元、加密单元和验证信息产生单元被加密封装，任何对封装的破坏将导致所述密钥存储单元中存储的密钥不可用。加密封装技术为成熟的现有技术，这里不再累述。
另外，本实施例的验证过程的部分工作可由计算机来完成，该计算机通过通讯接口例如USB接口、蓝牙接口、IEEE1394接口等与数码相机连接。可以理解的，析取单元的工作可以交由计算机的验证系统完成。只需将作为析取出的水印信息通过通讯接口发送给相机的验证信息产生单元。然后将解密后的版权信息通过通讯接口返回给计算机，由计算机向操作者反馈最终结果。
本发明的第二实施例应用于为验证照片是否真实完整的易损水印相机，详述如下如图4所示，为本发明第二实施例中数码相机添加水印的框图示意图。如图5所示，为本发明第二实施例中数码相机验证水印的框图示意图。在授权公告号为CN1091329C的中国专利文献中已经详细揭示出一种添加水印的系统以及验证所添加水印的系统和相应方法，以此作为本实施例现有技术部分的基础，对于现有技术中与本发明中的相同步骤在这里只做简单介绍，对于本发明的技术创新点则详细阐述。同样，在本实施例中，拍摄照片的数码相机成为验证水印时的必要组成部分。
当用该数码相机进行拍摄操作时，如图4所示，其中，现有技术包括光学系统、CCD、图像处理器、该图像处理器包括信号处理单元，区域划分单元，隐藏单元，及区域组合单元；以及配合图像处理器进行加密的摘要计算单元、加密单元以及密钥K。添加水印的操作步骤如下第一步，拍摄对象通过光学系统，再通过CCD进入图像处理器中的信号处理单元，CCD与信号处理单元构成了一数字影像感应系统，用于采集数字化的图像信号，该系统也可采用CMOS；第二步，经过信号处理单元处理后得到图像数据D，该图像数据D再进入区域划分单元，在区域划分单元图像数据D被划分为区域D1和区域D2；
第三步，区域D1被发送给摘要计算单元，经过计算得到散列值H，该散列值H是通过基于图像数据的计算表示图像的特征的摘要，该摘要是表示图像数据特征的一个摘要，并且散列值H的特征在于敏感地反应即使是图像内容中一个象素的改变的改变并变为完全不同的数值；第四步，散列值H被发送到加密单元，在加密单元内根据密钥K对散列值H进行加密，并输出加密后的散列值H’。加密后的散列值H’为水印信息。
在本步骤中，需要密钥存储单元以及加密单元共同来完成，包括1、密钥K的调用密钥K存储在密钥存储单元中，其植入过程同实施例一，生产厂商并不保留此密钥。当有散列值H从摘要计算单元向加密单元传送时，密钥K被加密单元调用。
2、加密的过程在加密单元中另有负责进行加密计算的H’＝P(K，H)函数/方法，其中，K，H为参数，K为新密钥，H为从摘要计算单元发送给加密单元的散列值，当新密钥K得到后就会运行P()函数/方法，得到加密后的散列值H’。
通过以上两个过程的得出的散列值H’完全可以达到任何人都不可知。
第五步，把该散列值H’发送到图像处理器中的隐藏单元中。与区域划分单元发送到隐藏单元中的区域D2一起经过隐藏单元将H’添加区域D2中去，输出图像区域D2’。
第六步，在图像处理器中的区域组合单元内，区域D1与添加了散列值H’的图像区域D2’组合在一起，生成组合的隐藏数据D’。
第七步，该信号作为数字信号的隐藏数据D’输出，并存储在诸如存储卡等存储器中。
当用该数码相机在相机本身上进行验证操作时，如图5所示，在本实施例中的数码相机包括现有技术中有的区域识别单元、析取单元和摘要计算单元，还包括密钥存储单元、验证信息产生单元以及比对单元。验证数字水印的操作步骤如下第一步，区域识别单元获得图像数据D’，将D’识别为用来产生散列值H的区域D1，以及被添加了加密后的散列值H’的区域D2’的两个区域；将D1发送给摘要计算单元，重新计算出散列值H作为比对信息，并将散列值H发送到验证信息产生单元。
第二步，析取单元接收区域识别单元发送过来的被添加了数字水印的区域D2’，提取出散列值H″，该H″被发送到比对单元。
第三步，当散列值H被发送到验证信息产生单元时，验证信息产生单元调用存储在密钥存储单元中的密钥K，根据密钥K对散列值H进行加密，计算出加密后的散列值H’，并发送给比对单元。
第四步，在比对单元中，将第二步和第三步分别得出的提取出的散列值H″和加密后的散列值H’进行对比。
第五步，得出结论，如果两个值完全一致，则说明该被验证相片是由该相机拍摄的真实影像，如果两个值不相同，则说明该照片不是由该相机拍摄的真实影像。
另外，本实施例的验证过程的部分工作可由计算机来完成，该计算机通过通讯接口例如USB接口、蓝牙接口、IEEE1394接口等与数码相机连接。可以理解的，前述区域识别单元、析取单元、摘要计算单元和比对单元的工作可以由计算机的验证系统完成。只需将作为比对信息的散列值H通过通讯接口发送给相机的验证信息产生单元。然后将加密后的散列值H’通过通讯接口返回给计算机，由计算机的验证系统完成比对过程。
综上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明所述的权利要求
的保护范围。
权利要求
1.一种带数字水印功能的数码相机，包括光学系统，数字影像感应系统，存有密钥的密钥存储单元，根据密钥将水印信息进行加密的加密单元和将所述加密后的水印信息添加到图像数据中的信息嵌入单元，其特征在于还包括在验证时根据所述密钥存储单元中存储的密钥对从待验证的图像数据中提取的水印信息进行解密或者对比对信息进行加密的验证信息产生单元。
2.根据权利要求
1所述的带数字水印功能的数码相机，其特征在于所述密钥存储单元内存储的密钥只能被加密单元或验证信息产生单元调用。
3.根据权利要求
1所述的带数字水印功能的数码相机，其特征在于所述水印信息为从添加水印前的图像中一区域内提取出的信息。
4.根据权利要求
1所述的带数字水印功能的数码相机，其特征在于为所述水印信息为即时输入或预先设定到数码相机中的外加信息。
5.根据权利要求
1所述的带数字水印功能的数码相机，其特征在于所述的加密单元，内设加密计算函数或算法，根据密钥存储单元中的密钥配合加密计算函数或算法生成加密后的水印信息。
6.根据权利要求
1所述的带数字水印功能的数码相机，其特征在于还包括一密码输入单元，所述加密单元对所述密码输入单元输入的密码和密钥进行组合并根据组合后形成的新密钥对水印信息加密。
7.根据权利要求
1所述的带数字水印功能的数码相机，其特征在于所述密钥存储单元、加密单元和验证信息产生单元被加密封装，任何对封装的破坏将导致所述密钥存储单元中存储的密钥不可用。
8.根据权利要求
1所述的带数字水印功能的数码相机，其特征在于还包括一用于从待验证的图像中提取出水印信息的析取单元。
9.根据权利要求
1或8所述的带数字水印功能的数码相机，其特征在于还包括一将加密后的比对信息与从待验证的图像中提取出水印信息进行比对的比对单元。
10.根据权利要求
1所述的带数字水印功能的数码相机，其特征在于还包括可与带验证系统的计算机相连的通讯接口，所述验证系统将从待验证的图像数据中提取的水印信息或比对信息通过通讯接口发送给所述验证信息产生单元，所述验证信息产生单元将解密后的水印信息或加密后的比对信息通过所述通讯接口返回给所述计算机的验证系统。
专利摘要
本发明涉及一种带数字水印功能的数码相机，包括光学系统，数字影像感应系统，存有密钥的密钥存储单元，根据密钥将水印信息进行加密的加密单元和将所述加密后的水印信息添加到图像数据中的信息嵌入单元，还包括在验证时根据所述密钥存储单元中存储的密钥对从待验证的图像数据中提取的水印信息进行解密或者对比对信息进行加密的验证信息产生单元。这样将相机中内设的密钥作为验证过程中的必要元素，实现了将照片与相机建立关联的目的，任何不是由该相机添加水印的照片都无法被该相机正确验证，就可以防止在PC机上模拟相机添加水印作假。
文档编号H04N101/00GK1992794SQ200510003430
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月31日
发明者田新, 刘曼, 杨祥辉 申请人:北京华旗数码影像技术研究院有限责任公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan