在数码相机ＪＰＥＧ图像中嵌入ＧＰＳ信息并确保图像安全的方法技术

一种在数码相机ＪＰＥＧ图像中嵌入ＧＰＳ信息并确保图像安全的方法，包括在数码相机上进行安全处理和在ＰＣ机上进行验证两个步骤。在数码相机上进行安全处理时，是通过带ＧＰＳ信息采集系统的数码相机，在拍照时将ＧＰＳ信息保存到ＪＰＥＧ图像文件的文件头中；计算ＪＰＥＧ文件的ｈａｓｈ值；利用私钥加密得到数字签名；将数字签名保存到ＪＰＥＧ文件中。在ＰＣ机上进行验证时，是从ＪＰＥＧ文件中提取保存的数字签名；以公钥解密提取的数字签名；计算提取数字签名后的ＪＰＥＧ文件的ｈａｓｈ值；比较解密提取的数字签名解密的结果和计算的ＪＰＥＧ文件的ｈａｓｈ值，对于图像进行验证。本发明专利技术结合了具备ＧＰＳ信息采集系统的数码相机和具备安全功能的数码相机的特点，适用于远程验货，事故现场取证、探险考察等照片的真实性、完整性保护。

Method for embedding GPS information in digital camera JPEG image and ensuring image safety

A method for embedding GPS information in a JPEG image of a digital camera and ensuring image security includes two steps of performing security processing on a digital camera and performing verification on a PC machine. Safe handling of digital camera, through GPS information acquisition system of digital camera, the photo will be saved to the file header information GPS JPEG image files in the JPEG file of the hash value; calculation; using the private key encryption digital signature; digital signature will be saved to the JPEG file. To verify the PC machine, digital signature is extracted and saved from the JPEG file; the key to decrypt the extracted digital signature; digital signature is extracted after the calculation of the JPEG file hash value; comparison of digital signature extraction of the decryption decryption result and JPEG file hash value, verifying the image. The invention combines the characteristics of data acquisition system for GPS digital cameras and digital cameras have safety features, suitable for remote inspection, accident scene evidence, the expedition and the photos of the authenticity, integrity protection.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像信息安全领域，特别涉及一种在数码相机JPEG图像文件中嵌入 GPS信息并保护文件整体安全的方法。
技术介绍
随着电子技术和计算机技术的不断发展，数码相机的使用日益普及，在各行各业 以及日常生活中得到了广泛应用。 由于应用的需要，出现了具备GPS信息采集功能的数码相机或配件，它们可以在 拍摄照片时获取GPS信息，用于记录照片拍摄时的经度、纬度等位置信息。这类数码相机包 括理光于2003年2月发表的RDC-i700G， 2005年1月理光发布的GPS-Ready数码相机Pro G3，以及2007年1月理光发布的内置GPS三防相机500SE GPS。此外，还有2006年索尼发布 的一款专为索尼Cyber-shot数码相机和Handycam摄像机使用的数码相机专用的GPS配件 GPS-CS1K，以及2007年3月JOBO公司在PMA 2007上展示的外置GPS模块附件PhotoGPS。 上述具备GPS信息采集功能的数码相机或配件通常用于个人用途，对于安全性要 求不高，因此并不提供保证图像信息以及与其相关的GPS信息的真实性和完整性的功能， 难以满足在商业和公共事业中的应用要求。例如，攻击者可以通过伪造与数码照片相关联 的GPS信息，篡改照片拍摄位置。 另一方面，由于计算机技术和软件技术的进步，使得对于数码照片图像的篡改更为容易。出于保护照片图像数据的需要，出现了通过安全手段验证所拍摄照片真实性、完整性的技术。这些技术通常采用数字签名或数字水印方式实现。 在采用数字签名保护图像数据方面，最典型的是如下文献所提出的方法。 [l]Gary L FriedmanThe trustworthy digital camera :restoringcredibilityto the photographic image IEEE Trans， Consumer Electron, Vol.39， PP. 905-910，Nov. 1993 该方法采用公开密钥体制，通过数码相机中内嵌的私有密钥生成图像或图像hash 值的数字签名，并以另一文件方式保存。在需要时，用户可以利用公开密钥解密数字签名， 并与图像或图像hash值进行比较，验证图像的真实性。这种方法最大的缺点是数字签名文 件需要与图像文件一同存储和传输，不便于实际应用。 数字水印(Digital Watermarking)技术是将一些标识信息(即数字水印)直接 嵌入数字载体(包括多媒体、文档、软件等)当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被 人的知觉系统(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。通过这些隐藏在载体中的信息，可以 达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。 在将数字水印技术应用于数字图像真实性和完整性保护时，主要利用了脆弱水印 技术。该技术在将数字水印嵌入到图像之后，一旦图像被篡改或损坏，则将导致嵌入的水印 也被破坏，因此可以通过检测数字水印是否存在实现验证图像的真实性和完整性。使用具备数字水印功能的数码相机拍摄照片，使得所拍摄的照片能够作为法庭证据，从而结束数 码照片不能作为证据的历史。 在采用数字水印保护图像数据方面，最典型的是如下文献所提出的方法。 [1]爱普生所提供的具有数字水印功能的数码相机Epson PhotoPC700/750Z(1. 2Mp)、 Epson PhotoPC 800/800Z (2. IMp)禾口 Epson PhotoPC 3000Z(3. IMp) [2]柯达所提供的具有数字水印功能的数码相机Kodak DC-200 (0. 9Mp) 、 Kodak DC-260(1. 3Mp)和Kodak DC-290 (2. IMp) [3]Paul Blythe and Jessica Fridrich. Secure digital camera. DigitalForensic Research Workshop, Baltimore, August 11-13,2004 [4]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 [5] —种带数字水印功能的数码相机，申请号200510003430. X，申请日2005. 12. 31 上述方法中，[1]和[2]属于已停产的数码相机，[2]添加的是可见水印，且是在拍 照之后使用柯达软件进行添加，不利于其实际应用。对于[3]和[4]，其控制数据嵌入的密 钥在验证时需要公开提供和使用，存在安全性隐患，难以实际应用。[5]则需要在验证时使 用原拍照相机，如果相机在异地或损坏，则无法进行验证。 此外，下述文献提出了一种基于给定的数码相机噪声及JPEG压縮过程产生的误 差而设计的用于鉴别数码相机JPEG图像真伪的方法。它只能用于图像数据的鉴别，而不能 验证JPEG文件中所带的其它属性信息的真实性和完整性。 [1] 一种数码相机JPEG图像的真伪鉴别方法，申请号200610036601. 3，申请日:2006. 07. 20 特别重要的是，上述所有为数码照片图像提供安全功能的数码相机或方法，不具 备GPS信息采集和保存的功能，不能记录照片拍摄时的经度、纬度等位置信息。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术的不足，利用带GPS信息采集系统的数 码相机，将获取的GPS信息保存到JPEG图像文件的文件头中，并通过安全处理保证其真实 性和完整性。使用户可以对于JPEG数码照片整体(包括含GPS信息的JPEG文件头及图像 压縮数据)的真实性和完整性进行公开、远程验证，适用于远程验货，事故现场取证、探险 考察等照片的真实性、完整性保护。 为实现上述目的，本专利技术通过带GPS信息采集系统的数码相机，在拍照时将GPS信 息保存到JPEG图像文件的文件头中，计算JPEG文件整体，包括其中的文件头和图像压縮数 据的hash值，并利用数码相机中保存的私钥加密hash值得到数字签名，然后将数字签名保 存到JPEG文件头的特殊位置，或以数字水印方式嵌入到JPEG文件的图像压縮数据中。在 验证过程中，不需要数码相机的参与，而是从JPEG文件中提取数字签名并以与加密私钥相 对应的公钥解密，并与提取数字签名后的JPEG文件的hash值进行比较，以验证JPEG文件 的真实性和完整性。所使用的解密公钥可通过纸质文档、光盘或Web等方式公开提供。本专利技术可以验证数码照片JPEG文件中的GPS信息是否与照片拍摄时获取的GPS信息一致，同时也可验证其它数码照片属性信息和图像数据是否被篡改。 如上所述，在将数字签名保存到JPEG文件时，本专利技术提出了将数字签名保存到JPEG文件头的特殊位置，或以数字水印方式嵌入到JPEG文件的图像压縮数据中两种具体实现方式。在具体使用时，可由用户根据需要选择其中一种。 方法一将数字签名保存到JPEG文件头中，可分为嵌入和验证两部分，分别在数码相机内和用户PC机上予以实现。 嵌入部分的具体步骤包括 1.在数码相机获取数码照片图像的同时，由其所带的GPS采集系统获取经度、纬度、时间等GPS信息，并将GPS信息保存到数码照片JPEG文件的文件头中； 2.计算JPEG文件的h本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在数码相机ＪＰＥＧ图像中嵌入ＧＰＳ信息并确保图像安全的方法，其特征在于包括在数码相机上进行安全处理和在ＰＣ机上进行验证两个步骤：　　　　１）在数码相机上进行安全处理：　　　　（１）通过带ＧＰＳ信息采集系统的数码相机，在拍照时将ＧＰＳ信息保存到ＪＰＥＧ图像文件的文件头中；　　　　（２）计算ＪＰＥＧ文件整体，包括其中的文件头和图像压缩数据的ｈａｓｈ值；　　　　（３）利用数码相机中保存的私钥加密ｈａｓｈ值得到数字签名；　　　　（４）将数字签名保存到ＪＰＥＧ文件中；　　　　２）在ＰＣ机上进行验证：　　　　（１）从ＪＰＥＧ文件中提取保存的数字签名；　　　　（２）以与加密私钥相对应的公钥解密提取的数字签名；　　　　（３）计算提取数字签名后的ＪＰＥＧ文件的ｈａｓｈ值；　　　　（４）比较利用公钥对于提取的数字签名解密的结果和计算得到的提取数字签名后的ＪＰＥＧ文件的ｈａｓｈ值，对于图像的真实性、完整性进行验证。

【技术特征摘要】
一种在数码相机JPEG图像中嵌入GPS信息并确保图像安全的方法，其特征在于包括在数码相机上进行安全处理和在PC机上进行验证两个步骤1)在数码相机上进行安全处理(1)通过带GPS信息采集系统的数码相机，在拍照时将GPS信息保存到JPEG图像文件的文件头中；(2)计算JPEG文件整体，包括其中的文件头和图像压缩数据的hash值；(3)利用数码相机中保存的私钥加密...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑军，王成群，向宏，汪勇，傅鹂，张之刚，陈臣，
申请(专利权)人：重庆大学，深圳市康特尔电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：85[]