[发明专利]用于图像与视频的分层鉴别系统

说明书

发明背景

本发明一般涉及用于数字图像的鉴别系统和方法，更具体地说，它涉及用于鉴别数字图像的改进方法、系统和信号。

使用数字图像和视频对用户与专业人员都很普遍。相应地，提供一种用于鉴别数字图像与视频以确保它们不被窜改的系统和方法变得重要起来。例如，鉴别系统可确保某人未将数字图片或视频帧系列上某个人的脸替换为另一个人的脸。

众所周知，鉴别系统从图像(或视频帧)抽取可插入图像信号中或单独存储的短签名。原始内容拥有者可使用签名验证是否修改了内容，或者用户可确认他们正在接收真实的数字图像。

基于内容的常规图像鉴别系统一般将图像定义为许多块，并抽取有关块的特性。例如，图像可分解成如图1所示的16×16个块或其它数量的块，以及有关块的某一特征，诸如关于R、G、B或灰度值的平均亮度或色度值。相邻块对的特征通常会被比较，并依据此比较抽取签名。例如，如果图像100的第一个块110的红色成分的平均亮度大于或等于第二个块120的红色成分的平均亮度，则将产生比特1；否则产生比特0。该过程对相继的块会重复进行，直到编译成1和0的二进制签名。

此方法的不足之处在于：因为每个块对为签名提供一个比特，所以通过维护每个块的比较特征的差别或相似处，有可能改变块对而不影响签名。有可能对签名进行反向工程，然后以此类方式改变图像以生成一样的签名并因此使鉴别机制无效。

下列参考资料论述了处理视频信号、编码图像块及用于数字图像的鉴别算法，通过引用将其内容结合在此：国际专利申请WO93/11502、美国专利US 4254400、US 5520290及US 5870471。

有关在非分层技术中执行成对块比较的技术论述，参阅“生成图像/视频鉴别的健壮数字签名”(C.Y.Lin and S.F.Chang，inProceedings of Multimedia and Security Workshop at A.C.M.Multimedia，September，1998)。有关在图像中插入和/或隐藏签名的论述，参阅“用于图像、音频和视频的安全扩频水印”(I.Cox，et al.，in IEEE Int′l.Conf.On Image Processing，Vol.3，pp.243-246(1996))。通过引用将其内容结合在此。

相应地，希望为鉴别数字图像提供一种改进的方法和系统，以克服常规方法和系统的缺陷。

发明概述

一般而言，按照本发明，提供了一种用于创建数字图像鉴别签名的方法和系统。该方法和系统涉及将图像分割为多个块，比较每个块的特征并根据比较结果来生成签名数据比特。随后，每个块可被分解成另外的块，并且这些块可以被比较以创建另外的签名比特组，这些签名比特可与第一组块的签名比特组合。这些新的更小块中的每个块或部分块可进一步被分解，并且该过程可以被重复，以便通过组合所有或部分签名段来提供所需长度的鉴别签名。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于鉴别数字图像和视频的改进方法和系统。

本发明的另一目的是提供一种创建数字图像的鉴别签名的方法，其中，即使图像被改变，鉴别签名也难以复制。

本发明的又一目的是提供一种用于创建、存储和使用数字图像的鉴别签名的改进系统，其中，即使原始图像被改变，鉴别签名也难以复制。

本发明因此包括几个步骤和这样的步骤中的一个或多个步骤相对于其它步骤中的每一个步骤的关系，以及适合实现这样的步骤或由这样的步骤得到的、或在下面详细说明和附图中示例的产品、系统、信号和媒体，本发明的范围将在权利要求书中指明。

附图简述

为更好地理解本发明，结合附图参考下列说明，附图中：

图1表示分成十六个块的数字图像；

图2A表示图像分割成0级别的四个块；

图2B表示图2A的每个块再分解成1级别的四个子块；

图3是按照本发明一个实施例的鉴别方法的流程图；

图4是按照本发明另一实施例的鉴别方法的流程图；以及

图5是按照本发明一个实施例的鉴别方法的流程图。

最佳实施例详细说明

数字数据的鉴别算法应难以进行反向工程，且如果有可能改变图像而无需改变鉴别签名和图像本身之间的对应时，应确保改它难以进行。最好是以基于内容的方式执行鉴别，并且应允许对图像进行小的非恶意的改变，诸如加亮或使图像进行不同编码或压缩算法，诸如有损JPEG似的压缩。在此使用时，术语图像也可用于指视频帧。