專利名稱：電子文檔真?zhèn)巫R別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所提出的電子文檔真?zhèn)巫R別系統(tǒng)是采用數(shù)字水印技術(shù)實現(xiàn)的對電子文檔 有效性進(jìn)行判斷的方法，該方法涉及計算機(jī)應(yīng)用、電子商務(wù)、電子政務(wù)、信息安全等多個技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，處于電子商務(wù)、電子政務(wù)的快速發(fā)展階段，出現(xiàn)了大量的過渡性電子文檔， 如各種紙質(zhì)票據(jù)的掃描圖像等。這類圖像通常采用公開信道傳遞、公開保存方式存儲。因 此，對這類圖像的有效性認(rèn)證一直是備受關(guān)注的焦點(diǎn)問題。數(shù)字水印技術(shù)是將數(shù)字、序列 號、文字、圖像標(biāo)志等版權(quán)信息嵌入到多媒體數(shù)據(jù)中，以起到版權(quán)保護(hù)、秘密通信、數(shù)據(jù)文件 的真?zhèn)舞b別和產(chǎn)品標(biāo)識等作用。目前，已經(jīng)有企業(yè)將數(shù)字水印技術(shù)用于圖像的認(rèn)證，但認(rèn)證 過程中通常比較復(fù)雜，而且需要第三方提供有效的認(rèn)證保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所提出的“電子文檔真?zhèn)巫R別系統(tǒng)”，通過在圖像內(nèi)嵌入一段特定的由混 沌系統(tǒng)所產(chǎn)生的密鑰和圖像自身的特征信息所決定的驗證信息，而達(dá)到對圖像自認(rèn)證的目 的。認(rèn)證過程不需要任何其他信息，只通過提取當(dāng)前圖像的特征信息并把它與用戶所擁有 的私鑰進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，即可判斷當(dāng)前圖像是否有效。因為驗證信息由密鑰通過混沌系統(tǒng)生 成，因此保證了驗證結(jié)果的安全、有效性。因為圖像自身驗證信息取決于需要認(rèn)證圖像的每 一個像素的高七位信息，并且采用了 Hash運(yùn)算，因此圖像對篡改具有高度的敏感性。


圖1為需要進(jìn)行認(rèn)證的圖像，此時圖像尚未嵌入認(rèn)證信息。圖2為將需要認(rèn)證圖像的最低有效位置零后的圖像。圖3為“認(rèn)證信息嵌入過程”中生成的用于認(rèn)證的混沌二值矩陣。圖4為具有自認(rèn)證功能的圖像。圖5為被篡改后的具有自認(rèn)證功能的圖像。圖6為圖4的最低有效位圖像。圖7為圖5的最低有效位圖像。圖8為“認(rèn)證過程”中所生產(chǎn)的混沌二值圖像，該圖像與“認(rèn)證信息嵌入過程”中
所生產(chǎn)的混沌二值圖像一致。圖9為未發(fā)生篡改的具有自認(rèn)證功能圖像的最低有效位信息與混沌矩陣異或所 產(chǎn)生的異或矩陣。即由圖6與圖8異或所產(chǎn)生的圖像。圖10為發(fā)生篡改的具有自認(rèn)證功能圖像的最低有效位信息與混沌矩陣異或所產(chǎn) 生的異或矩陣。即由圖7與圖8異或所產(chǎn)生的圖像。圖11為應(yīng)用私鑰對未發(fā)生篡改的圖像的異或矩陣解密后所產(chǎn)生的圖像，即應(yīng)用私鑰從圖9解密所產(chǎn)生的圖像。圖12為應(yīng)用私鑰對發(fā)生篡改的圖像的異或矩陣解密后所產(chǎn)生的圖像，即應(yīng)用私 鑰從圖10解密所產(chǎn)生的圖像。圖13為對未發(fā)生篡改的圖像的高七位計算Hash值所產(chǎn)生的圖像，即對圖4計算 Hash值所產(chǎn)生的圖像。圖14為對發(fā)生篡改的圖像的高七位計算Hash值所產(chǎn)生的圖像，即對圖5計算 Hash值所產(chǎn)生的圖像。圖15為未發(fā)生篡改的圖像所對應(yīng)的認(rèn)證圖像，即圖4的認(rèn)證圖像，該認(rèn)證圖像說 明圖4沒有被篡改過。圖16為發(fā)生篡改的圖像所對應(yīng)的認(rèn)證圖像，即圖5的認(rèn)證圖像，該圖說明圖5被 篡改過，并指出了篡改的位置。
具體實施例方式具體實施方式
分為兩個過程認(rèn)證信息嵌入過程、認(rèn)證過程，具體如下1.認(rèn)證信息嵌入過程認(rèn)證信息嵌入過程完成將圖像的認(rèn)證信息嵌入到圖像內(nèi)的功能，具體步驟如下第1步認(rèn)證圖像最低有效位置零首先讀取需要認(rèn)證的圖像0，將其像素位的最低有效位置為0。具體實施方法為， 首先將像素值轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，如下Pb^j = Cb^^.)式中，Oy為圖像內(nèi)位置為(i，j)點(diǎn)的像素值；函數(shù)Cb()為進(jìn)制轉(zhuǎn)換函數(shù)，實現(xiàn) 將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制；Pby是點(diǎn)(i，j)的像素值的二進(jìn)制表示形式。將得到的Pby的最低有效位置零，如下Pb0ijJ = sLSBO(PbijJ)式中，函數(shù)sLSBOO實現(xiàn)將其參數(shù)的二進(jìn)制最低位置為零，Pb0i,j是得到的最低位 為零的二進(jìn)制表示形式。為了方便問題的說明，此處以圖1為例，將其做為需要認(rèn)證的圖像進(jìn)行說明。該圖 像的大小為512*512像素。該圖像最低有效位置零后圖像如圖2所示。從圖中可以看出， 最低有效位的改變對圖像質(zhì)量的影響并不大。第2步圖像分塊為了能夠?qū)D像進(jìn)行有效驗證，將圖像分成m*n像素大小的互不相交的圖像塊， 以圖1為例，將其分割成16*16像素大小互不相交的圖像塊。第3步計算塊內(nèi)Hash值依次對每個分塊進(jìn)行處理。將塊內(nèi)的Pb0i,」組成一個字符串和，記為PboSum，對其 進(jìn)行Hash運(yùn)算，得到其Hash值，如下Vhashm, n = DHash (PboSumm, n)式中，PboSumm,n代表標(biāo)號為(m，n)的子塊內(nèi)字符串和；DHash ()是多次Hash函數(shù) 運(yùn)算，保證最后得到有效長度的Hash值；VhaShm,n是最后得到的塊內(nèi)Hash函數(shù)值，由上述 運(yùn)算過程可知，該值與對應(yīng)子塊內(nèi)的像素點(diǎn)的高七位像素值高度相關(guān)。
例如，在第(15，17)子塊內(nèi)，可以得到如下Hash值片段01110101110110110101011111000111101000111011010101000第4步應(yīng)用公鑰加密塊內(nèi)Hash值應(yīng)用公鑰依次加密每個塊內(nèi)的Hash值，如下Pbm,n = pbk(Vhashm,n)式中，pbk()為應(yīng)用公鑰Pbkey加密塊(m，n)內(nèi)的Hash值，得到加密后的Hash
值 Pbm，no第5步生產(chǎn)混沌序列混沌系統(tǒng)所產(chǎn)生的映射對初值極為敏感，初始值稍微不同，就會迅速變成完全不 同的狀態(tài)，此處采用的混沌系統(tǒng)如下xn+l=\-2x2nxn G [-1,1]該系統(tǒng)為混沌系統(tǒng)，所產(chǎn)生的序列為混沌序列。此處讀取用戶預(yù)先設(shè)定一個初始 值，產(chǎn)生一個混沌映射，該映射大小與要認(rèn)證圖像的長M和寬N的乘積M*N相等。為了加密 圖1，需要產(chǎn)生的序列長度為512*512。第6步生產(chǎn)二值序列上述步驟所產(chǎn)生的混沌映射均勻分布在[-1，1]內(nèi)，將其轉(zhuǎn)換為二值序列Bn，轉(zhuǎn)換 公式如下第7步二值序列轉(zhuǎn)換將上述得到的二值序列Bn，轉(zhuǎn)換為一個矩陣BM，矩陣大小與需要驗證圖像的大小 保持一致，即該矩陣有M行、N列，矩陣中含有M*N個元素。具體實現(xiàn)思路為，例如有二值序列長度是64位，為0111010010110110 0111010101010101 1111000010100010 0101010111111111如果其所要驗證的圖像大小為4*16，則要將其轉(zhuǎn)換為4*16矩陣，變?yōu)?111010010110110011101010101010111110000101000100101010111111111為了對圖1進(jìn)行認(rèn)證，需要將矩陣轉(zhuǎn)換為512*512像素大小。此時，通過對混沌初 始值為0. 89所產(chǎn)生的二值序列轉(zhuǎn)換所得到的二值混沌矩陣圖像如圖3所示。第8步將加密后的Hash值與混沌值異或為了提高驗證的安全性、可靠性，將Pb與BM進(jìn)行異或，得到新的矩陣Elsb，如下Elsb = Pb 十 BM式中，十表示異或運(yùn)算。第9步將異或值嵌入到需要認(rèn)證圖像的最低位將得到的Elsb嵌入到需要驗證圖像的最低有效位內(nèi)，如下Vo = EBlsb (Pb, Elsb)式中，EBlsb (Pb，Elsb)實現(xiàn)將Elsb嵌入到圖像Pb的最低有效位內(nèi)，此時得到的圖像Vo，即為能夠?qū)崿F(xiàn)自認(rèn)證的圖像。此時，將上述步驟內(nèi)得到的混沌矩陣(如圖3所示)，嵌入到已經(jīng)將最低有效位置 為零的需要認(rèn)證的圖像(如圖2所示)內(nèi)，得到具有自認(rèn)證功能的圖像如圖4所示。2.認(rèn)證過程第1步讀取圖像最低有效位讀取需要認(rèn)證圖像Dv的最低有效位，如下VI sb = VElsb(Dv)式中，函數(shù)VElsb()實現(xiàn)提取圖像Dv的最低有效位；Vlsb為得到的最低有效位
fn息o為了方便問題說明，首先將上述“認(rèn)證信息嵌入過程”過程得到的具有自認(rèn)證功能 的圖像進(jìn)行修改，如圖5所示。再分別提取未發(fā)生修改的圖像(如圖4所示)和已發(fā)生修 改的圖像(如圖5所示)的最低有效位信息，此時得到的最低有效位圖像分別如圖6、圖7 所示。第2步生產(chǎn)混沌二值矩陣按照在“認(rèn)證信息嵌入過程”中“第5步、第6步、第7步”同樣的處理方式，生產(chǎn) 二值混沌矩陣BM。此時，采用與“認(rèn)證信息嵌入過程”中“第5步、第6步、第7步”同樣的初始值產(chǎn)生 混沌序列，最后得到的混沌矩陣與“認(rèn)證信息嵌入過程”中所產(chǎn)生的矩陣一致，如圖8所示。第3步最低有效位信息與混沌矩陣異或?qū)⒆畹陀行恍畔⒕仃嚺c混沌二值矩陣進(jìn)行異或運(yùn)算，得到新的矩陣Vp，如下Vp = VElsb 十 BM式中， 表示異或運(yùn)算。此時，分別將未被篡改的認(rèn)證圖像的最低有效位圖像(如圖6所示)、已被篡改的 認(rèn)證圖像的最低有效位圖像(如圖7所示)與混沌二值圖像(如圖8所示)進(jìn)行異或，結(jié) 果分別如圖9、圖10所示。第4步將矩陣Vp分塊為了實現(xiàn)驗證，將矩陣Vp分成m*n大小的互不相交的圖像塊。以圖9、圖10為例，分別將其分割成16*16像素大小互不相交的子圖像塊。第5步應(yīng)用私鑰解密矩陣Vp子塊應(yīng)用與“認(rèn)證信息嵌入過程”中公鑰所對應(yīng)的私鑰，對矩陣Vp中的每一個子塊進(jìn) 行解密，如下Vvhashm,n = pr(Vpm,n)式中，函數(shù)pr()的功能為，應(yīng)用與“認(rèn)證信息嵌入過程”中“第4步”中公鑰Pbkey 所對應(yīng)的私鑰Pr key進(jìn)行解密；Vpm,n為矩陣Vp內(nèi)的(m，n)子塊；VvhaShm,n為得到的塊(m， n)的解密信息。對圖9、圖10分別進(jìn)行解密，得到其解密圖像如圖11、圖12所示。第6步計算要認(rèn)證圖像的高七位Hash值應(yīng)用與“認(rèn)證信息嵌入過程”中“第1步、第2步、第3步”同樣的方式計算需要認(rèn) 證圖像的高七位Hash值Vthash。
此時，對圖4、圖5分別計算其高七位的Hash值圖像，結(jié)果如圖13、圖14所示。第7步生成認(rèn)證圖像生成一幅認(rèn)證圖像Vi，大小為M*N像素，其與要認(rèn)證圖像的大小一致。然后將圖像 分為m*n大小的子塊。子塊內(nèi)的值，取決對應(yīng)子塊的Vvhash和Vthash的比較結(jié)果，如果比 較的結(jié)果為他們的值一致，說明該子塊未必修改過，將子塊內(nèi)所有值置為0 ；如果比較的結(jié) 果為他們的值不一致，說明該子塊發(fā)生過篡改，則將子塊內(nèi)所有值置為1。具體如下
f0 Vvhash 本 Vthash
else生成一幅認(rèn)證圖像，將圖11和圖13進(jìn)行對比，將圖12和圖14進(jìn)行對比，此時的認(rèn) 證圖像分別為圖15、圖16。圖15為圖4的認(rèn)證圖像，該認(rèn)證圖像說明圖4沒有被篡改過； 圖16為圖5的認(rèn)證圖像，該圖說明圖5被篡改過，并指出了被篡改的位置。第8步給出認(rèn)證結(jié)果在給出認(rèn)證圖的基礎(chǔ)上，給出圖像認(rèn)證結(jié)果。掃描整個認(rèn)證，如果圖像內(nèi)所有點(diǎn)像 素點(diǎn)值均為0，說明圖像未必修改過，為有效圖像；如果其中存在像素點(diǎn)值為1，則說明要認(rèn) 證的圖像被篡改過。
權(quán)利要求
一個電子文檔真?zhèn)巫R別系統(tǒng)，其特征是在識別過程中結(jié)合了混沌系統(tǒng)和圖像自身的特征信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在認(rèn)證過程中對認(rèn)證圖像進(jìn)行分塊后，對每 一塊的信息進(jìn)行了 Hash運(yùn)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在認(rèn)證過程中采用了公鑰對Hash值進(jìn)行處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是識別的結(jié)果以認(rèn)證圖像的形式進(jìn)行了篡改定 位顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是認(rèn)證信息與圖像內(nèi)每個像素點(diǎn)的二進(jìn)制高七 位值高度相關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“電子文檔真?zhèn)巫R別系統(tǒng)”，該發(fā)明涉及計算機(jī)應(yīng)用、電子商務(wù)、電子政務(wù)、信息安全等多個技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在圖像內(nèi)嵌入的驗證信息由混沌系統(tǒng)所產(chǎn)生的密鑰和圖像自身的特征信息運(yùn)算產(chǎn)生。認(rèn)證過程不需要任何其他信息，只需要提取當(dāng)前圖像的特征信息并把它與用戶所擁有的私鑰進(jìn)行運(yùn)算，即可判斷當(dāng)前圖像是否有效。因為驗證信息由密鑰通過混沌系統(tǒng)生成，因此系統(tǒng)具有高度的安全性。因為驗證信息與圖像中每一個像素高度相關(guān)，因此生成的認(rèn)證圖像對篡改具有高度的敏感性。該發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對紙質(zhì)票據(jù)的電子掃描圖像、電子圖像文檔等圖像的防偽認(rèn)證，在電子商務(wù)、電子政務(wù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。
文檔編號G06T1/00GK101877118SQ200910228910
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者李立宗 申請人:天津工程師范學(xué)院