CN101616232A - 信息处理装置及信息处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种信息处理装置及信息处理方法。所述信息处理装置输入图像数据，并计算所输入的图像数据的系数或像素值之间的相对大小。所述图像处理装置使用所计算的相对大小生成所述图像数据的验证数据。

Description

信息处理装置及信息处理方法

技术领域

本发明涉及一种用于保证数字数据的真实性(authenticity)的方法。

背景技术

近年来，代替传统的卤化银胶片照相机或8mm胶片照相机，广泛使用被配置为将捕获的信息数字化并且将捕获的信息作为数字数据记录在记录介质上的图像(视频)输入装置(诸如数字照相机)。通过使用这种数字图像输入装置，用户能够将捕获的信息本身发送给诸如个人计算机(PC)的信息处理装置，并且在信息处理装置上显示所捕获的信息。另外，用户能够通过经由通信线路发送图像数据，随时将图像数据发送到世界的任何地方。

在这种情况下，保险公司可以利用数字数据来捕获事故的证据的图像。另外，建筑公司可以利用数字数据来记录建筑工地的进度。

然而，通过使用商用照片修饰工具，可以轻松地对数字图像数据进行修改。因此，数字数据的真实性低于卤化银照片的真实性。因此，数字数据作为证据的可取性非常低。

为了解决上述问题，美国专利第5,499,294号记载了一种将秘密信息预先保存在数字照相机中的方法。在这种方法中，当数字照相机捕获图像数据时，使用该秘密信息在数字照相机内对捕获的图像数据提供数字签名。通过在拍摄之后使用生成的签名信息执行验证处理，能够保证捕获的图像数据的真实性。

此外，在诸如数字照相机的图像(视频)输入装置中，通过对使用诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合器件(CCD)的成像设备对被摄体的光学图像进行光电转换而获取的捕获的图像的电信号执行模拟到数字(AD，analog-to-digital)转换，而将该电信号转换为数字数据。另外，对转换为数字数据的图像数据(以下称为“RAW(原始)图像数据”)进行各种图像处理。由此，再现图像数据。这里，图像再现处理包括例如伽玛校正处理、对比度校正处理以及白平衡校正处理。

在这点上，特别地，新近上市的数字照相机包括用于在不对上述RAW图像数据执行任何图像处理的情况下输出RAW图像数据的操作模式。当使用这种数字照相机时，用户将RAW图像数据发送到PC，并使用安装在PC上的应用程序对RAW图像数据进行图像处理。由此，再现RAW图像数据的图像。因此，使得用户能够再现期望的图像。

然而，在美国专利第5,499,294号中记载的方法没有记载对上述RAW图像数据执行图像再现处理的方法。也就是说，当在PC上执行图像再现处理时，无法适当地验证在数字照相机内对RAW图像数据提供的数字签名。

更具体地说，当使用在美国专利第5,499,294号中记载的方法时，即使在执行不同于恶意修改的图像再现处理的情况下，该图像再现处理也可能被确定为修改。因此，在上述传统方法中，难以保证经过图像再现处理的图像数据的真实性。

发明内容

本发明旨在提供一种保证经过诸如伽玛校正处理、对比度校正处理以及白平衡校正处理的图像再现处理的图像数据的真实性的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种信息处理装置，该信息处理装置包括：图像输入单元，其被配置为输入图像数据；计算单元，其被配置为计算所输入的图像数据的像素值之间的相对大小；以及验证数据生成单元，其被配置为使用所述计算单元计算的所述相对大小，来生成所述图像数据的验证数据。

通过下面参照附图对示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征和方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图例示了本发明的示例性实施例、特征和方面，并与说明书一起用来说明本发明的原理。

图1A和图1B例示了根据本发明第一示例性实施例的系统的总体配置的示例和主计算机的示例性配置。

图2A和图2B例示了根据本发明第一示例性实施例的图像输入装置的示例性配置。

图3A和图3B是例示根据本发明第二示例性实施例的图像输入装置的示例性配置的框图。

图4A和图4B例示了根据本发明示例性实施例的像素对的示例和用于计算顺序信息的示例性方法。

图5A和图5B例示了根据本发明第三示例性实施例的要解决的问题。

图6A和图6B是各自例示根据本发明第一示例性实施例的顺序信息计算单元的框图。

图7例示了根据本发明第一示例性实施例的图像再现装置的示例性配置。

图8A和图8B各自例示了根据本发明示例性实施例的示例性图像校正处理。

图9A至图9H各自例示了根据本发明示例性实施例的图像格式和像素排列信息的示例。

图10A和图10B各自例示了根据本发明示例性实施例的示例性像素插值处理和捕获像素提取处理。

图11A至图11C是各自例示根据本发明示例性实施例的图像验证装置的框图。

图12A和图12B是各自例示根据本发明第三示例性实施例的矩形块对选择处理的示例性流程的流程图。

图13A和图13B是例示根据本发明示例性实施例的验证单元的示例性配置的框图。

图14是例示根据本发明第一示例性实施例的图像捕获处理的示例性流程的流程图。

图15是例示根据本发明第一示例性实施例的第二验证处理的示例性流程的流程图。

图16是例示根据本发明第一示例性实施例的图像验证处理的示例性流程的流程图。

图17是例示根据本发明第一示例性实施例的验证处理的示例性流程的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的各种示例性实施例、特征和方面进行详细描述。应当注意，在这些实施例中描述的部件的相对布置、数字表达式以及数值不旨在限制本发明的范围。

图1A例示了根据本发明第一示例性实施例的系统的总体配置的示例。根据本示例性实施例的系统包括图像输入装置11、图像再现装置12以及图像验证装置13。

图像输入装置11生成图像数据并输出所生成的图像数据。在本示例性实施例中，图像输入装置11生成验证数据和图像数据，并将验证数据与图像数据一起输出。此处，验证数据是用于验证是否对图像数据进行过修改的数据。

此外，在本示例性实施例中，图像输入装置11输出通过对捕获的图像的电信号进行AD转换而获取的图像数据(RAW图像数据)，该捕获的图像是通过使用包含在图像输入装置11中的诸如CMOS或CCD的图像传感器对被摄体的光学图像进行光电转换而获取的。在输出RAW图像数据时，图像输入装置11对RAW图像数据不执行任何图像处理。下面将详细描述“RAW图像数据”。

图像再现装置12对由图像输入装置11输入的RAW图像数据执行各种图像处理。此外，图像再现装置12输出经过图像处理的图像数据。

下文中，将上述图像处理统称为“图像再现处理”。图像再现处理包括各种图像处理，例如图像插值处理、伽玛校正处理、对比度校正处理或白平衡校正处理。

图像验证装置13验证是否对图像再现装置12输入的图像数据进行过修改。另外，图像验证装置13输出验证结果。

图像输入装置11、图像再现装置12以及图像验证装置13可以经由诸如互联网的网络相互通信，以相互交换各种数据。

作为另选方案，可以将各种数据记录(存储)在诸如可移动介质的存储介质上，从而可以使用存储介质来交换数据。

图2A例示了能够在本示例性实施例中应用的图像输入装置的基本配置的示例。

参照图2A，根据本示例性实施例的图像输入装置21包括经由总线210相互通信的只读存储器(ROM)22、存储器23、工作存储器24、中央处理单元(CPU)25、操作单元26、光学系统27、驱动单元28以及接口(I/F)29。图像输入装置21对应于图1A所示的图像输入装置11。

例如，图像输入装置21是一般的普通数字照相机。当用户通过对操作单元26进行操作而发出了拍摄图像的指令时，图像输入装置21可以将光学系统27生成的数字图像数据存储在存储器23上。

ROM 22预先存储生成验证数据所需的操作程序和公用信息。存储器23存储处理后的图像数据。工作存储器24临时存储图像数据。在工作存储器24上执行图像数据的压缩和各种计算处理。

当用户发出拍摄指令时，CPU 25根据预先存储在ROM 22上的程序执行诸如图像数据的压缩和验证数据的生成的各种操作。操作单元26是用于接收诸如由摄影师(用户)发出的拍摄指令和设置各种参数的指令的各种指令的用户接口。

光学系统27包括诸如CCD或CMOS的光学传感器。当用户发出拍摄指令时，光学系统27执行拍摄被摄体的处理、对电信号的处理以及对数字信号的处理。驱动单元28在CPU 25的控制下执行拍摄所需的机械操作。

I/F 29是诸如存储卡、移动终端或通信装置的外部装置的接口。I/F 29用于向外部装置发送图像数据和验证数据。

图1B例示了用作图像再现装置12或图像验证装置13的主计算机的基本配置的示例。图1B还例示了主计算机与外部装置之间的关系。

参照图1B，主计算机41是通用PC。主计算机41能够将图像数据存储在硬盘(HD)驱动器46、光盘只读存储器(CD-ROM)驱动器47、软盘(FD)驱动器48或数字通用盘只读存储器(DVD-ROM)驱动器49上。另外，主计算机41能够在监视器42上显示所存储的图像数据。此外，主计算机41能够通过使用网络接口卡(NIC)410经由互联网发送图像数据。用户能够通过操作指示设备412和键盘413来输入各种指令。

在主计算机41内，以下块经由总线415互相通信。由此，能够在主计算机41内部发送和接收各种数据。

监视器42能够显示来自主计算机41的各种信息。CPU 43控制主计算机41的部件的操作。另外，CPU 43能够将程序加载在RAM 45上并执行。ROM 44存储基本输入输出系统(BIOS，basic input output system)和引导程序。

RAM 45临时存储CPU 43用来执行处理的程序和图像数据。将CPU 43用来执行各种处理的操作系统(OS)和程序加载在RAM 45上。下面将详细描述各种处理。

HD驱动器46存储要传送给RAM 45的OS和程序。此外，HD驱动器46在主计算机41执行操作期间存储图像数据。另外，能够从HD驱动器46读取图像数据。

CD-ROM驱动器47用于读取和写入存储在作为外部存储介质的光盘只读存储器(CD-ROM)(可记录CD(CD-R)和可重写CD(CD-RW))上的数据。与CD-ROM驱动器47相同，FD驱动器48用于从FD读取数据和将数据写入FD上。

与CD-ROM驱动器47相同，DVD-ROM驱动器49可以用于从DVD-ROM或DVD-RAM读取数据和将数据写入DVD-ROM或DVD-RAM上。如果图像处理程序存储在CD-ROM、FD或DVD-ROM上，则在使用时将程序安装在HD 46上，然后传送给RAM 45。

I/F 411是用于连接NIC 410和主计算机41的、连接到诸如互联网的网络的接口。能够经由I/F 411将存储在RAM 45、HD驱动器46、CD-ROM驱动器47、FD驱动器48或DVD-ROM驱动器49上的图像数据发送给网络。此外，主计算机41能够经由I/F 411向互联网发送数据并从互联网接收数据。

I/F 414是用于将指示设备412和键盘413连接到主计算机41的接口。能够经由I/F 414将经由指示设备412或键盘413输入的各种指令输入给CPU 43。

现在，将参照图2B详细描述根据本示例性实施例的图像输入装置11的功能配置。在本示例性实施例中，假设图像输入装置21的电源已经接通，并且已经将OS加载在工作存储器24上。

然而，本发明不局限于此。也就是说，还可以使用主计算机41来执行以下图像输入装置11的功能。在这种情况下，可以由相应的程序和执行程序的CPU 43来实现各处理单元。作为另选方案，可以用外围硬件来实现各处理单元。

参照图2B，根据本示例性实施例的图像输入装置11包括图像生成单元51、顺序信息计算单元52、验证数据生成单元53以及图像输出单元54。在本示例性实施例中，可以用软件来实现图像输入处理。在这种情况下，认为上述单元和部件是对执行上述处理所需的功能的概念性描述。

图像生成单元51包括由光学系统27实现的诸如CMOS或CCD的光学传感器。此外，图像生成单元51包括控制光学系统27的微处理器。图像生成单元51获取由光学系统27和光学传感器生成的视频信号作为图像信息。此外，图像生成单元51基于所获取的图像信息生成图像数据I。

现在，将详细描述根据本示例性实施例的图像数据I。图9A例示了根据本示例性实施例的图像数据的示例性结构。

参照图9A，根据本示例性实施例的图像数据构成拜尔(Bayer)排列。在奇数行中，排列有红色(R)分量和绿色(G)分量的数据。在偶数行中，排列有绿色(G)分量和蓝色(B)分量的数据。“拜尔排列”指由上述诸如CMOS或CCD的光学传感器检测到的颜色信息的排列。

构成光学传感器的各像素基本上仅能够检测光的强度。因此，在通常的情况下，在光学传感器的前表面上设置颜色过滤器以获取颜色信息。用于排列颜色过滤器的颜色信息的方法中的一种类型的方法称为“拜尔排列”。

可以应用四种模式作为用来对各像素分配颜色分量的图9A所示的拜尔排列。下面将参照图9E至图9H详细描述这四种模式。

图9E至图9H各自例示了使用拜尔排列捕获的图像数据I的各像素对应于哪个颜色分量。更具体地说，图9E至图9H各自例示了位于图像数据I的左上部的四个像素(2×2)对应于哪个颜色分量。

在这点上，在图9E所示的示例中，图像数据I的左上像素对应于红色(R)分量，图像数据I的右上像素和左下像素对应于绿色(G)分量，图像数据I的右下像素对应于蓝色(B)分量。

根据图9E至图9H可以理解，可以根据颜色分量的组合来得到这里所示的四种模式。

在本示例性实施例中，生成作为表示在生成图像数据I时使用图9E至图9H所示的四种模式中的哪一种模式的信息的像素排列信息A。生成的像素排列信息A临时存储在工作存储器24上。然后，图像输出单元54将像素排列信息A添加到图像数据I中。

通过使用以上述方式添加到图像数据I中的像素排列信息A，本示例性实施例能够在图像验证装置中识别构成图像数据I的各像素对应于哪个颜色分量。下面将详细描述图像验证装置。

在本示例性实施例中，假设应用包含三个颜色的颜色分量的排列(图9A)。然而，本发明不局限于此。也就是说，可以应用包含四个或更多颜色的颜色分量的排列。

图9B例示了使用用于获取四个颜色的颜色信息的颜色过滤器捕获的图像数据的示例。在奇数行中，排列有红色(R)分量和翠绿色(E)分量的数据。在偶数行中，排列有绿色(G)分量和蓝色(B)分量的数据。

此外，在本示例性实施例中，使用具有如图9A所示的格状像素排列的光学传感器和颜色过滤器来捕获图像数据I。然而，本发明不局限于此。也就是说，可以应用具有各种不同的像素排列方法的光学传感器和颜色过滤器。

图9C例示了以蜂窝结构排列像素的光学传感器和颜色过滤器的示例。如果应用图9C所示的光学传感器和颜色过滤器，则如图9D所示，可以使用在第一行中记录蓝色(B)分量和红色(R)分量、在第二行中记录绿色(G)分量、在第三行中记录红色(R)分量和蓝色(B)分量。

如上所述，本发明不局限于使用具有特定像素排列的光学传感器、颜色过滤器或图像格式。也就是说，可以使用具有各种其它像素排列的光学传感器、颜色过滤器或图像格式。

然后，将图像生成单元51生成的图像数据I输出给顺序信息计算单元52和图像输出单元54。将随机数初始值KR和图像生成单元51生成的图像数据I输入给顺序信息计算单元52。然后，顺序信息计算单元52基于图像数据I使用输入的随机数初始值KR生成顺序信息R。然后，顺序信息计算单元52输出生成的顺序信息R。

现在，将参照图6A详细描述根据本示例性实施例的顺序信息计算单元52。

参照图6A，根据本示例性实施例的顺序信息计算单元52包括伪随机数生成单元61、像素对选择单元62以及像素值比较单元63。

伪随机数生成单元61使用输入的初始值KR作为种子(seed)来生成伪随机数RND。然后，伪随机数生成单元61将生成的伪随机数RND输出给像素对选择单元62。

图像输入装置11和图像验证装置13需要共享初始值KR。因此，预先存储图像输入装置11的ROM 22和图像验证装置13的ROM 44公用的秘密信息。验证数据生成单元53能够按照需要利用该秘密信息。

作为另选方案，还可以使用以下配置。也就是说，在诸如集成电路(IC)卡的抗干扰(tamper)设备上存储签名密钥KS。在这种情况下，将IC卡连接到图像输入装置11和图像验证装置13，验证数据生成单元53从IC卡中获取签名密钥KS并利用所获取的签名密钥KS。

像素对选择单元62使用伪随机数生成单元61生成的伪随机数RND，来选择构成图像数据I的像素中的两个像素的位置。像素对选择单元62重复执行生成包括所选择的两个像素的像素对的处理，来生成包括多个像素对的像素对IP。然后，像素对选择单元62输出所生成的像素对IP。

现在，将参照图4A详细描述根据本示例性实施例的像素对IP的示例。

参照图4A，图像数据227包括像素221、222、224以及225。通过虚线彼此连接的像素构成像素对。像素221和像素222构成像素对223。像素224和像素225构成像素对226。在这种情况下，将像素对223和像素对226作为像素对IP输出。

在本示例性实施例中，从图像数据(图9A)中的具有相同颜色分量的像素中选择像素对。更具体地说，如果选择红色(R)分量作为像素对中的一个像素，则针对另一像素选择红色(R)分量。通过使用添加到图像数据I中的图像排列信息A来选择像素对。

在图像再现处理期间执行的伽玛校正处理、对比度校正处理或白平衡校正处理中，尽管相同颜色分量之间的大小关系几乎不改变，但是不同颜色分量之间的大小关系可能改变。

因此，在本示例性实施例中，从具有相同颜色分量的像素中选择像素对IP。由此，能够防止图像再现处理前后像素对IP之间的大小关系改变。

当将像素对IP输入给像素值比较单元63时，像素值比较单元63比较构成输入的像素对的像素值。然后，像素值比较单元63将比较结果作为顺序信息R输出。

在本示例性实施例中，像素值比较单元63使用如下表达式(1)生成顺序信息R。

如果c(i)＜c(j)，则Rk＝0，否则Rk＝1(1)

其中，“c(x)”表示像素位置x处的像素值，“i”和“j”各自表示像素对选择单元62选择的像素对中的像素的位置。

本示例性实施例使用表达式(1)针对所有像素对IP计算相对大小关系Rk。然后，将组合计算的大小关系值Rk的结果作为顺序信息R输出。

现在，将参照图4B详细描述计算大小关系Rk和顺序信息R的方法的示例。

参照图4B，图像数据231是计算顺序信息R的目标。各个格表示像素。在本示例性实施例中，假设使用具有像素排列232的光学传感器或颜色过滤器捕获像素。

此外，以从左上部开始进行用于光栅化的扫描的顺序分配各红色(R)分量、绿色(G)分量以及蓝色(B)分量作为像素排列233。对于红色(R)分量，CR(0)＝128，CR(1)＝121，CR(2)＝118，CR(3)＝190。

此处，首先，针对红色(R)分量计算大小关系Rk。使用像素排列234来描述伪随机数、像素对IP以及大小关系Rk。伪随机数生成单元61针对图像数据231的红色(R)分量生成的伪随机数RND对应于像素排列234中的“i”和“j”。像素对选择单元62选择的像素对IP是CR(i)和CR(j)。在像素排列234中，总共选择了两个像素对。

然后，使用表达式(1)针对各像素对计算大小关系Rk。在这点上，例如，对于像素排列234中的第一像素对，CR(i)＝190并且CR(j)＝118。因此，C(i)＞C(j)。因此，大小关系Rk＝1。

另一方面，对于第二像素对，C(i)＝121并且C(j)＝128。因此，不满足条件C(i)＞C(j)。因此，大小关系Rk＝0。

使用上述方法针对绿色(G)分量和蓝色(B)分量计算大小关系Rk。此外，依次组合针对各个红色(R)分量、绿色(G)分量以及蓝色(B)分量计算的大小关系值Rk。由此，生成顺序信息R。在本示例性实施例中，获取了顺序信息R“10001110”，如图4B中的Rk值235所示。

在本示例性实施例中，如图4A所示，针对包含在图像数据I中的所有像素对IP计算大小关系Rk，并且输出基于大小关系Rk获取的顺序信息R。然而，本发明不局限于此。也就是说，还可以使用利用伪随机数RND随机选择图像数据I的一部分的像素对IP。

此外，在针对包含在图像数据I中的所有像素对IP计算大小关系Rk、并且输出基于大小关系Rk而获取的顺序信息R的情况下，不总是需要伪随机数生成单元61。在这种情况下，可以使用以预定顺序选择所有像素对，而不使用伪随机数RND来选择像素对。

此外，在本示例性实施例中，选择两个像素作为像素对IP。然而，本发明不局限于此。也就是说，还可以使用选择N(N是大于2的整数)个像素用作像素对IP。在这种情况下，像素对选择单元62选择包括N个像素的像素对IP。像素值比较单元63计算该N个像素值之间的大小关系，并且将计算结果作为顺序信息R输出。

通常，针对N个像素值的大小关系，能够获得N的阶乘(factorial)个大小关系值。因此，针对一个像素对IP的大小关系Rk，生成具有能够表达N的阶乘的位长的顺序信息。更具体地说，如果N＝3，则能够获得3！＝6个大小关系值作为像素值的大小关系。因此，能够用3位的数字串来表达大小关系Rk。

返回参照图2B，当将顺序信息计算单元52生成的顺序信息R输入给验证数据生成单元53时，验证数据生成单元53针对输入的顺序信息R生成验证数据S(R)。然后，验证数据生成单元53向图像输出单元54输出生成的验证数据S(R)。

对于根据本示例性实施例的验证数据，可以应用消息鉴别代码(MAC，Message Authentication Code)或数字签名。生成MAC和数字签名的方法对于本领域技术人员是已知的。因此，此处省略其描述。

如果应用MAC作为验证数据，则输入用于生成MAC的秘密信息作为签名密钥KS。在生成MAC时使用签名密钥KS。图像输入装置11和图像验证装置13需要共享签名密钥KS。因此，在本示例性实施例中，图像输入装置11的ROM 22和图像验证装置13的ROM 44存储公用秘密信息。验证数据生成单元53按照需要利用该秘密信息。

作为另选方案，可以应用以下的配置。也就是说，将签名密钥KS存储在诸如IC卡的抗干扰设备上。将IC卡连接到图像输入装置11和图像验证装置13。验证数据生成单元53从IC卡中获取签名密钥KS并利用所获取的签名密钥KS。

作为另选方案，还可以使用在图像输入装置11内生成新的秘密信息并利用生成的秘密信息作为签名密钥KS。在这种情况下，可以将生成的秘密信息存储在诸如IC卡的抗干扰设备中。此外，在这种情况下，还可以使用对生成的秘密信息进行加密并将加密的秘密信息发送给图像验证装置13。

另一方面，在应用数字签名作为验证数据的情况下，输入用于生成数字签名的专用密钥作为签名密钥KS。在这种情况下，将签名密钥KS存储在图像输入装置11的ROM 22上，并且验证数据生成单元53按照需要利用该签名密钥KS。

作为另选方案，还可以应用以下的配置。也就是说，将签名密钥KS存储在诸如IC卡的抗干扰设备上。在这种情况下，将IC卡连接到图像输入装置11，验证数据生成单元53从IC卡中获取签名密钥KS并利用所获取的签名密钥KS。

作为另选方案，还可以使用在图像输入装置11内生成新的签名密钥KS并利用生成的签名密钥KS。

在上述任何一种情况中，在图像验证装置13内需要与验证数据生成单元53所利用的签名密钥KS相对应的公共密钥。

因此，图像输出单元54向图像数据添加与签名密钥KS相对应的公共密钥，并将图像数据和公共密钥发送给图像验证装置13。

作为另选方案，还可以使用以下的配置。也就是说，将公共密钥存储在服务器(未示出)上。此外，将表示公共密钥在服务器上的存储位置的信息(诸如统一资源定位器(URL，uniform resource locator)的信息)添加到(记录在)图像数据中。在这种情况下，图像验证装置13按照需要使用关于存储位置的信息以从服务器中获取公共密钥。

返回参照图2B，当将从图像生成单元51输出的图像数据I和从验证数据生成单元53输出的验证数据S(R)输入给图像输出单元54时，图像输出单元54将验证数据S(R)添加到图像数据I中，并输出添加有验证数据S(R)的图像数据I。

关于根据本示例性实施例的向图像数据I中添加验证数据S(R)的方法，例如，将验证数据S(R)记录在用Exif格式化的图像数据I的头中。然而，本发明不局限于此。也就是说，还可以使用将验证数据S(R)与图像数据I组合。

此外，在本示例性实施例中，将图像生成单元51生成的、存储在工作存储器24中的像素排列信息A添加到图像数据I中，并将像素排列信息A与图像数据I一起输出。图像输出单元54将图像数据I记录在诸如可移动介质的存储介质上，或者通过有线或无线通信经由网络将图像数据I发送给预定主装置。

现在，将参照图14详细描述根据本示例性实施例的图像输入装置11执行的拍摄(图像捕获)处理的示例性流程。图14是例示根据本示例性实施例的图像捕获处理的示例的流程图。

参照图14，在步骤S141中，图像输入装置11使用图像生成单元51捕获图像数据I。在步骤S142中，像素对选择单元62使用伪随机数生成单元61生成的伪随机数RND选择像素对IP。在步骤S143中，像素值比较单元63计算像素对IP的顺序信息R。

在步骤S144中，验证数据生成单元53针对顺序信息R生成验证数据S(R)。在步骤S145中，图像输出单元54输出添加有验证数据S(R)的图像数据I。

现在，将参照图7详细描述根据本示例性实施例的图像再现装置12的示例性功能配置。

参照图7，图像再现装置12包括像素插值单元71和像素校正单元72。

当从图像输入装置11输入图像数据I时，像素插值单元71对输入的图像数据I执行像素插值处理。然后，像素插值单元71输出经过了像素插值处理的图像数据I2。

下面将参照图10A详细描述根据本示例性实施例的像素插值处理。图10A例示了对具有图9A所示的图像格式的图像数据执行的示例性像素插值处理。

参照图10A，图像数据101是进行像素插值处理之前的图像数据。图像数据102、103以及104分别经过了针对红色(R)分量、绿色(G)分量以及蓝色(B)分量的像素插值处理。

在图像数据102、103以及104中，以网状的状态表示的像素是捕获的像素，即包含在图像数据101(第一像素组)中的像素。另一方面，在图像数据102、103以及104中，以非网状的状态表示的像素是新插入的像素(第二像素组)。

如图10A所示，在像素插值处理中，捕获的图像数据中没有颜色分量的像素的值通过相邻的捕获的像素的值来进行插值。下面描述根据本示例性实施例的对红色(R)分量的像素插值处理的示例。

R2＝(R1+R3)/2

R4＝(R1+R7)/2

R6＝(R3+R9)/2           (2)

R8＝(R7+R9)/2

R5＝(R1+R3+R7+R9)/4

在本示例性实施例中，如表达式(2)所示，将相邻的捕获的像素的像素值的平均值用作插值目标像素的像素值。具体地说，如果相邻的捕获的像素的数量为2，则本示例性实施例计算这两个像素值的平均值。如果相邻的捕获的像素的数量为4，则本示例性实施例计算这四个像素值的平均值。

使用表达式(2)能够执行针对绿色(G)分量和蓝色(B)分量的像素插值处理。因此，此处不重复其详细描述。

在本示例性实施例中，针对各个颜色分开独立地执行像素插值处理。然而，本发明不局限于此。也就是说，能够以各种不同的方式执行像素插值处理。

在这点上，可以应用利用颜色分量之间的比率(例如红色(R)分量或蓝色(B)分量与绿色(G)分量的比率)的方法。此外，还可以应用检测边缘的方向、根据检测到的边缘方向对捕获的像素值分配权重、并对像素进行插值的方法。

作为另选方案，还可以使用预先提供像素插值单元71能够执行的多种类型的像素插值处理、适当地选择合适的像素(图像)插值处理并在合适的时刻执行。在这种情况下，将用于识别所选择的像素(图像)插值处理的信息与图像数据I3一起输出。

作为另选方案，还可以使用根据图像输入装置11的类型执行合适的像素(图像)插值处理。在这种情况下，将用于识别图像输入装置11的信息添加到从图像输出单元54(图2B)输出的图像数据I中。此外，像素插值单元71根据用于识别图像输入装置11的信息选择合适的像素(图像)插值处理。

返回图7，当将经过了像素插值单元71的像素插值处理的图像数据I2输入给像素校正单元72时，像素校正单元72对图像数据I2执行像素校正处理。此外，像素校正单元72输出经过像素校正处理的图像数据I3。

根据本示例性实施例的图像校正处理包括伽玛校正处理、对比度校正处理以及白平衡校正处理。

在白平衡校正处理中，使用下面的表达式(3)来改变构成图像数据I2的各像素的颜色分量的值。

R′＝WR×R

G′＝WG×G                    (3)

B′＝WB×B

其中，“R”、“G”以及“B”各自表示白平衡校正处理之前的各像素的颜色分量的值，“R′”、“G′”以及“B′”各自表示白平衡校正处理之后的各像素的颜色分量的值，“WR”、“WG”以及“WB”各自表示各颜色分量的白平衡校正值。

在伽玛校正处理中，使用下面的表达式(4)来改变构成图像数据I2的各分量的颜色分量的值。

R′＝R′m×(R/Rm)^(1/γR)

G′＝G′m×(G/Gm)^(1/γG)     (4)

B′＝B′m×(B/Bm)^(1/γB)

其中，“R”、“G”以及“B”各自表示伽玛校正处理之前的各像素的颜色分量的值，“R′”、“G′”以及“B′”各自表示伽玛校正处理之后的各像素的颜色分量的值，“Rm”、“Gm”以及“Bm”各自表示伽玛校正处理之前的各颜色分量的最大值，“R′m”、“G′m”以及“B′m”各自表示伽玛校正处理之后的各颜色分量的最大值，“γR”、“γG”以及“γB”各自表示针对各颜色分量的伽玛校正值，“x^y”表示x的y次幂。

图8A例示了表达式(4)表示的伽玛校正处理。参照图8A，水平轴表示伽玛校正处理之前的颜色分量的值。垂直轴表示伽玛校正处理之后的颜色分量的值。根据伽玛曲线(粗线)来校正各颜色分量的值。根据表达式(4)中的γR、γG或γB的值来确定伽玛曲线。

如果γR、γG或γB的值大于1，则颜色分量被校正为更暗。另一方面，如果γR、γG或γB的值小于1，则颜色分量被校正为更亮。如图8A所示，在伽玛校正处理之前其值为值I1的颜色分量在伽玛校正处理之后被校正为值I′1。

在校正对比度时，使用图8B所示的校正曲线来改变构成图像数据I2的各像素的颜色分量的值。也就是说，在对比度校正处理中，暗颜色分量被校正为更暗，而亮颜色分量被校正为更亮。也就是说，如图8B所示，在对比度校正处理之前其值为值I1的颜色分量在对比度校正处理之后被校正为值I′1。

在本示例性实施例中，可以作为图像校正处理来执行上述伽玛校正处理、对比度校正处理、白平衡校正处理以及包括其组合的处理。在本示例性实施例中，可以使用仅执行伽玛校正处理。此外，还可以使用在执行白平衡校正处理之后执行伽玛校正处理，然后再执行对比度校正处理。

在本示例性实施例中，可以作为图像校正处理来应用并执行伽玛校正处理、对比度校正处理、白平衡校正处理以及包括其组合的处理。然而，本发明不局限于此。也就是说，可以应用其它各种图像处理。

现在，将参照图11A详细描述根据本示例性实施例的图像验证装置13的示例性功能配置。在下面的描述中，假设主计算机41的电源已经接通，并且已经在RAM(工作存储器)45上加载了OS。

参照图11A，根据本示例性实施例的图像验证装置13包括图像输入单元111、捕获像素提取单元112、顺序信息计算单元113以及验证单元114。

可以通过利用软件来执行处理而实现根据本示例性实施例的图像验证处理。在这种情况下，认为上述单元和部件是对执行上述处理所需的功能的概念性描述。

图像输入单元111接收图像再现装置12再现的图像数据I3的输入。更具体地说，经由可移动介质和/或网络将从图像再现装置12输出的图像数据I3输入给图像输入单元111。

此外，图像输入单元111对输入的图像数据I3的头进行分析。另外，图像输入单元111提取像素排列信息A和添加到图像数据I3中的验证数据S(R)。此外，图像输入单元111输出提取的验证数据S(R)和像素排列信息A。

当将图像数据I3和像素排列信息A从图像输入单元111输入给捕获像素提取单元112时，捕获像素提取单元112使用像素排列信息A来提取捕获的像素。此外，捕获像素提取单元112输出包含捕获的像素的图像数据I4。

输入给捕获像素提取单元112的图像数据I3变成作为上述像素插值单元71执行的插值处理的结果的一个像素包括三个颜色分量的数据。

捕获像素提取单元112基于上述图像数据I3、使用像素排列信息A，来识别分配给各像素的颜色分量，以仅提取识别的颜色分量。

在获取以上述方式提取的颜色分量之后，捕获像素提取单元112生成一个像素包括一个颜色分量的图像数据I4，并输出生成的图像数据I4。

现在，将参照图10B详细描述捕获像素提取单元112执行的捕获像素提取处理。

参照图10B，像素排列模式121、122以及123各自包括经过了像素插值单元71的插值处理的图像数据的左上部分的9(3×3)个像素。像素排列模式121包括红色(R)分量。像素排列模式122包括绿色(G)分量。像素排列方式123包括蓝色(B)分量。

像素排列信息124是像素排列信息A的示例。在像素排列信息124中，图像数据的左上像素对应于红色(R)分量，图像数据的右上像素和左下像素对应于绿色(G)分量，图像数据的右下像素对应于蓝色(B)分量。

像素排列模式125、126以及127各自表示构成像素排列模式121至123的像素中的哪个像素是捕获的像素。通过参照像素排列信息(像素排列信息A)124，能够得知以网状的状态表示的像素是捕获的像素。

当将图像数据I4从捕获像素提取单元112输入给顺序信息计算单元113时，顺序信息计算单元113基于输入的图像数据I4来生成顺序信息R′。此外，顺序信息计算单元113输出生成的顺序信息R′。

在本示例性实施例中，在顺序信息计算单元113内执行的顺序信息计算处理类似于上述在顺序信息计算单元52(图2B)内执行的顺序信息计算处理。因此，此处不重复其描述。

将顺序信息计算单元113生成的顺序信息R′、图像输入单元111提取的验证数据S(R)和像素排列信息A、图像数据I3以及签名密钥KS输入给验证单元114。然后，验证单元114使用输入的数据验证图像数据I3是否经过修改。然后，验证单元114输出验证结果(OK(是)/NO(否))。

现在，将参照图13A详细描述根据本示例性实施例的验证单元114。参照图13A，根据本示例性实施例的验证单元114包括第一验证单元131和第二验证单元132。

第一验证单元131验证包含捕获的像素的图像数据I4。第二验证单元132验证包含使用捕获的像素进行了插值的像素的图像数据(图像数据I3与图像数据I4之间的差分)。结果，验证单元114执行图像数据I3的验证。

第一验证单元131使用顺序信息R′、验证数据S(R)以及签名密钥KS来执行签名或MAC的验证。然后，第一验证单元131输出验证结果(OK/NO)。更具体地说，输入顺序信息R′、验证数据S(R)以及签名密钥KS。然后，基于顺序信息R′和签名密钥KS来生成数字签名或MAC。此处注意，生成数字签名或MAC的处理类似于上述验证数据生成单元53执行的处理。因此，此处不重复其描述。

此外，第一验证单元131将生成的数字签名或MAC与验证数据S(R)进行比较。如果生成的数字签名或MAC与验证数据S(R)相匹配，则第一验证单元131输出验证结果“OK”。另一方面，如果生成的数字签名或MAC与验证数据S(R)不匹配，则第一验证单元131输出验证结果“NO”。下文将上述处理称为“第一验证处理”。

第一验证单元131执行的第一验证处理需要与上述验证数据生成单元53执行的处理相对应。更具体地说，如果验证数据生成单元53生成了MAC，则第一验证单元131使用MAC执行验证处理。另一方面，如果验证数据生成单元53生成了数字签名，则第一验证单元131使用数字签名执行验证处理。

在这点上，必须考虑以下内容。即，如果使用MAC，则应用等同于验证数据生成单元53使用的签名密钥KS的秘密信息作为签名密钥KS。另一方面，如果使用数字签名，则应用对应于验证数据生成单元53使用的签名密钥KS的公共密钥作为签名密钥KS。

将第一验证单元131的第一验证处理的结果和作为验证处理的目标的图像数据I3输入给第二验证单元132。然后，第二验证单元132验证输入的图像数据I3是否经过了修改。此外，第二验证单元132输出验证结果(OK/NO)。

下面将参照图15详细描述根据本示例性实施例的在第二验证单元132内执行的第二验证处理。图15是例示根据本示例性实施例的第二验证处理的示例性流程的流程图。

参照图15，在步骤S151中，第二验证单元132使用像素排列信息A来识别图像数据I3的各像素的各颜色分量是捕获的像素或插值目标像素中的哪个。步骤S151中的识别处理类似于上述捕获像素提取单元112执行的处理。此处，将没有作为捕获的像素提取的像素识别为插值目标像素。

更具体地说，在图10B所示的示例中，在像素排列模式125至127中以网状的状态表示的像素是捕获的像素，而以非网状的状态表示的像素是插值目标像素。

在步骤S152中，第二验证单元132确定像素插值单元71(图7)通过什么方法来对插值目标像素进行插值。

在本示例性实施例中，可以应用以下的配置。即，将表示像素插值单元71执行的插值处理的类型(在像素插值单元71执行的插值处理中使用的方法)的信息添加到图像数据I3中，并将添加的信息与图像数据I3一起输出。在这种情况下，像素插值单元71能够使用表示插值处理的类型(在插值处理中使用的方法)的信息来识别插值方法。

作为另选方案，可以应用以下的配置。即，如果像素插值单元71根据图像输入装置11的类型来执行像素(图像)插值处理，则将图像输入装置11的类型(型号名称等)添加到图像数据I中。然后，图像输出单元54将图像输入装置11的类型与图像数据I一起输出。在这种情况下，像素插值单元71能够使用表示图像输入装置11的类型的信息来识别插值方法。

在步骤S153中，第二验证单元132确定在步骤S152中是否识别了插值方法。

如果确定识别了插值方法(步骤S153中的“是”)，则处理前进到步骤S154。另一方面，如果确定没有识别插值方法(步骤S153中的“否”)，则处理前进到步骤S158。

在步骤S154中，第二验证单元132使用在步骤S152中识别的插值方法，基于在步骤S151中识别的捕获的像素再次计算插值目标像素。下文中，将在步骤S154中计算的插值目标像素简称为“再插值目标像素”。

如果在步骤S152中识别的插值方法是表达式(2)所表示的方法，则应用如下面的表达式(5)所示的等同于表达式(2)所表示的方法的方法。

R2′＝(R1+R3)/2

R4′＝(R1+R7)/2

R6′＝(R3+R9)/2           (5)

R8′＝(R7+R9)/2

R5′＝(R1+R3+R7+R9)/4

其中，“R2′”、“R4′”、“R6′”、“R8′”以及“R5′”各自表示再插值目标像素。

在步骤S155中，第二验证单元132确定识别的捕获的像素与再插值目标像素是否具有预定关系。

如果确定识别的捕获的像素与再插值目标像素具有预定关系(步骤S155中的“是”)，则处理前进到步骤S157。在步骤S157中，第二验证单元132确定验证成功完成(OK)。另一方面，如果确定识别的捕获的像素与再插值目标像素不具有预定关系(步骤S155中的“否”)，则处理前进到步骤S156。在步骤S156中，第二验证单元132确定验证没有成功完成(NO)。

在本示例性实施例中，第二验证单元132计算在步骤S154中计算的再插值目标像素的值与在步骤S151中识别的插值目标像素的值之间的差。

如果计算的差的值小于预定阈值，或者如果差为0，则第二验证单元132确定验证成功完成(OK)。

在这点上，例如，第二验证单元132能够确定使用上述表达式(5)计算的再插值目标像素的值R2′与在步骤S151中识别的插值目标像素的值R2之间的差是否等于或小于预定阈值。

另一方面，在步骤S158中，第二验证单元132确定识别的捕获的像素与插值目标像素是否具有预定关系。

如果确定识别的捕获的像素与插值目标像素具有预定关系(步骤S158中的“是”)，则处理前进到步骤S1510。在步骤S1510中，第二验证单元132确定验证成功完成(“OK”)。另一方面，如果确定识别的捕获的像素与插值目标像素不具有预定关系(步骤S158中的“否”)，则处理前进到步骤S159。在步骤S159中，第二验证单元132确定验证失败(“NO”)。

在本示例性实施例中，如果插值目标像素的值包含在水平方向和垂直方向上与该插值目标像素相邻的捕获的像素的值中，则第二验证单元132确定验证成功完成。

对于像素排列信息124(图10B)中的绿色(G)分量，例如，第二验证单元132确定捕获的像素G2、G4、G6以及G8与插值目标像素G5是否具有如下关系：

G2＜G5＜G8并且G4＜G5＜G6                    (6)

作为另选方案，可以使用如果插值目标像素的值包含在相邻的捕获的像素的值的最小值与最大值之间的范围内，则第二验证单元132确定验证成功完成(“OK”)。

对于在像素排列信息124(图10B)中示出的绿色(G)分量，例如，第二验证单元132确定是否存在如下关系：

Min(G2，G4，G6，G8)＜G5＜Max(G2，G4，G6，G8)(7)

其中，“Min()”表示自变量(argument)所包含的值的最小值，“Max()”表示自变量所包含的值的最大值。

作为另选方案，如果插值目标像素的值与相邻的捕获的像素的值的中间值(如果捕获的像素的值的数量为偶数，则取最接近值的中心的两个值的平均值)之间的差的绝对值等于或小于预定阈值，则第二验证单元132可以确定验证成功完成(“OK”)。

在像素排列信息124(图10B)中示出的绿色(G)分量的情况下，第二验证单元132确定是否存在如下关系：

|G5-Med(G2，G4，G6，G8)|＜T    (8)

其中，“Med()”表示自变量所包含的中间值，“|x|”表示x的绝对值，“T”表示预定阈值。

作为另选方案，可以应用以下配置。即，生成仅包括捕获的像素的捕获的图像的数据以及仅包括插值目标像素的要进行插值的图像的数据。然后，计算生成的图像数据之间的相似度(互相关(cross-correlation)值等)。如果相似度等于或大于预定阈值，则第二验证单元132确定验证成功完成(“OK”)。

然而，本发明不局限于确定是否存在上述预定关系的方法。也就是说，可以使用插值目标像素与捕获的像素之间的各种其它关系。

在上述任何一种情况下，在步骤S158中，第二验证单元132根据关于捕获的像素和插值目标像素是否具有预定关系的确定结果，来确定插值目标像素是否经过修改。

现在，将参照图16详细描述根据本示例性实施例的图像验证装置13执行的图像验证处理的示例性流程。图16是例示根据本示例性实施例的图像验证处理的示例的流程图。

参照图16，在步骤S161中，图像验证装置13使用图像输入单元111输入图像数据I3。在步骤S162中，图像验证装置13使用捕获像素提取单元112从图像数据I3中提取捕获的像素数据I4。

在步骤S163中，像素对选择单元62使用伪随机数生成单元61生成的伪随机数RND选择像素对IP。在步骤S164中，像素值比较单元63计算像素对选择单元62选择的像素对IP的顺序信息R′。

在步骤S165中，图像验证装置13使用第一验证单元131执行第一验证处理。在步骤S166中，图像验证装置13确定验证处理是否成功完成。如果确定验证处理成功完成(步骤S166中的“是”)，则处理前进到步骤S167。另一方面，如果确定验证处理失败(步骤S166中的“否”)，则处理前进到步骤S1610。

在步骤S167中，第二验证单元132执行第二验证处理。在步骤S168中，图像验证装置13确定第二验证处理是否成功完成。如果确定第二验证处理成功完成(步骤S168中的“是”)，则处理前进到步骤S169。另一方面，如果确定第二验证处理失败(步骤S168中的“否”)，则处理前进到步骤S1610。

在步骤S169中，图像验证装置13确定图像验证成功(图像没有经过修改)。在步骤S1610中，图像验证装置13确定图像验证不成功(图像经过修改)。然后，处理结束。

使用上述配置，在本示例性实施例中，顺序信息计算单元52根据构成图像数据I的图像数据的顺序信息(大小关系)来生成验证数据，而不直接基于图像生成单元51生成的图像数据I来生成验证数据。因此，即使像素校正单元72对图像数据I进行了图像校正处理，本示例性实施例也能适当地执行验证处理。

也就是说，如图8A和图8B所示，本示例性实施例利用顺序信息的下列特征。更具体地说，如果由于图像校正处理，像素值I1和I2分别改变为值I′1和I′2，则其顺序信息(大小关系)不改变。

此外，当在图像验证装置13上执行验证时，第一验证单元131验证生成了验证数据S(R)的捕获的像素。另外，第二验证单元132验证像素插值单元71进行了插值的插值目标像素。使用上述配置，本示例性实施例能够使用验证数据来验证插值目标像素是否经过修改、以及捕获的像素是否经过修改。

下面将描述本发明第二示例性实施例。在第一示例性实施例中，在图像输入装置11内，验证数据生成单元53针对顺序信息计算单元52计算的顺序信息R生成验证数据S(R)。此外，将生成的验证数据S(R)添加到图像数据I中，并将其与图像数据I一起输出。

在这种情况下，在图像验证装置13内，第一验证单元131使用验证数据S(R)执行验证处理。

然而，本发明不局限于此。也就是说，还可以使用在图像输入装置11内将顺序信息计算单元52计算出的顺序信息R本身添加到图像数据I中、并将其与图像数据I一起输出。在这种情况下，图像验证装置13可以使用顺序信息R来执行验证处理。

在这点上，在本示例性实施例中，使用顺序信息R代替验证数据S(R)。

现在，将参照图3A和3B详细描述根据本示例性实施例的图像输入装置11的功能。

参照图3A，根据本示例性实施例的图像输入装置11包括图像生成单元191、顺序信息计算单元192以及图像输出单元193。

根据本示例性实施例的图像生成单元191、顺序信息计算单元192以及图像输出单元193的功能分别类似于上述图像生成单元51(图2B)、顺序信息计算单元52(图2B)以及图像输出单元54(图2B)的功能。因此，此处不重复其描述。

更具体地说，如图3A所示，本示例性实施例执行如下不同于第一示例性实施例(图2B)中的处理的处理。也就是说，在本示例性实施例(图3A)中，将顺序信息计算单元192生成的顺序信息R输出给图像输出单元193。此外，将顺序信息R添加到图像数据中并将其与图像数据一起输出。

现在，将参照图11B详细描述根据本示例性实施例的图像验证装置13的功能。

参照图11B，根据本示例性实施例的图像验证装置13包括图像输入单元201、顺序信息计算单元202以及验证单元203。

图像输入单元201和顺序信息计算单元202的功能分别类似于图像输入单元111(图11A)和捕获像素提取单元112(图11A)的功能。因此，此处不重复其描述。下文中，将详细描述不同于第一示例性实施例的验证单元203的功能。

下面将参照图13B详细描述根据本示例性实施例的验证单元203的功能。参照图13B，根据本示例性实施例的验证单元203包括相似度确定单元211和第二验证单元212。

根据本示例性实施例的第二验证单元212执行类似于第二验证单元132(图13A)执行的处理的处理。因此，此处不重复其描述。下文中，将详细描述不同于第一示例性实施例的功能的相似度确定单元211的功能。

当将顺序信息计算单元202(相似度确定单元211上游的单元)计算出的顺序信息R′和添加到图像数据I3中的顺序信息R输入给相似度确定单元211时，相似度确定单元211计算输入的顺序信息R′与顺序信息R之间的相似度。

第二验证单元212根据计算出的相似度来验证(确定)图像数据I3是否经过修改。此外，第二验证单元212输出验证结果(OK/NO)。

在本示例性实施例中，考虑使用上述表达式(1)生成了顺序信息R与顺序信息R′，使用顺序信息R与顺序信息R′之间的汉明距离(Hammingdistance)作为相似度。

如果确定计算的汉明距离等于或小于预定阈值，则相似度确定单元211确定顺序信息R与顺序信息R′彼此相似。在这种情况下，第二验证单元212确定验证成功完成(“OK”)。另一方面，如果确定计算的汉明距离大于预定阈值，则相似度确定单元211确定顺序信息R与顺序信息R′彼此不相似。在这种情况下，第二验证单元212确定验证失败(“NO”)。

此处注意，汉明“汉明距离”是指在两个不同的位串中在相互对应的位置处存在的不同的位的数量。因此，随着相似度变高，汉明距离可能变小。更具体地说，如果汉明距离等于或小于预定阈值，则相似度等于或大于预定阈值。

对于在相似度确定单元211执行的处理中使用的阈值，可以使用预先设置预定值并将其存储在图像验证装置(主计算机)41的ROM 44、RAM45或HD 46上。在这种情况下，可以使用预先设置的值作为阈值。

作为另选方案，还可以使用图像验证装置的用户操作指示设备412或键盘413来输入期望的值。在这种情况下，可以应用用户输入的值。

在本示例性实施例中，在确定相似度时应用汉明距离。然而，本发明不局限于此。也就是说，还可以使用使用各种其它方法，例如使用顺序信息R和顺序信息R′的互相关函数的方法、或者使用动态编程(DP，DynamicProgramming)匹配的方法。

现在，将参照图17详细描述根据本示例性实施例的验证单元203执行的处理的示例性流程。图17是例示根据本示例性实施例的验证单元203执行的处理的示例性流程的流程图。

参照图17，在步骤S171中，相似度确定单元211计算输入的顺序信息R与顺序信息R′之间的相似度。在步骤S172中，相似度确定单元211确定计算的相似度是否等于或大于阈值。

如果确定计算的相似度等于或大于阈值(步骤S172中的“是”)，则处理前进到步骤S173。另一方面，如果确定计算的相似度小于阈值(步骤S172中的“否”)，则处理前进到步骤S176。

在步骤S173中，第二验证单元212对插值目标像素执行第二验证处理。在步骤S174中，第二验证单元212确定第二验证处理是否成功完成。

如果确定第二验证处理成功完成(步骤S174中的“是”)，则处理前进到步骤S175。另一方面，如果确定第二验证处理失败(步骤S174中的“否”)，则处理前进到步骤S176。

在步骤S175中，第二验证单元212确定验证成功完成并输出表示验证成功的结果(“OK”)。另一方面，在步骤S176中，第二验证单元212确定验证失败并输出表示验证失败的结果(“NO”)。然后，处理结束。

现在，将详细描述由本示例性实施例实现的安全性。在本示例性实施例中，根据顺序信息R的相似度来确定图像数据是否经过修改。因此，如果对图像数据I进行修改的攻击系统的人基于修改后的图像数据新生成顺序信息R，则尽管图像数据确实经过了修改，但是图像验证装置13可能确定图像数据没有经过修改。

因此，在本示例性实施例中，需要只有图像输入装置11能够生成顺序信息R。在这点上，在本示例性实施例中，由图像输入装置11和图像验证装置13预先安全地共享随机数初始值KR，并将其存储在图像输入装置11和图像验证装置13上。

使用这种配置，本示例性实施例能够防止攻击者选择正确的像素对。也就是说，由于攻击者不能生成正确的顺序信息R，因此攻击者不能基于修改后的图像生成正确的顺序信息。

在本示例性实施例中，将顺序信息R本身添加到图像数据I中并输出。然而，本发明不局限于此。还可以使用对顺序信息R进行加密并输出加密的顺序信息R。

在这种情况下，如图3B所示，可以应用以下的配置。附加设置顺序信息加密单元194。顺序信息加密单元194使用密钥KE，对从顺序信息计算单元192输出的顺序信息R进行加密。在这种情况下，图像输出单元193输出加密的顺序信息ER。

此外，作为另选方案，如图11C所示，还可以使用附加设置顺序信息解密单元204。在这种情况下，图像输入单元201从图像数据I3中提取加密的顺序信息ER。

此外，在这种情况下，顺序信息解密单元204使用密钥KD对所提取的加密的顺序信息ER进行解密。然后，将解密的顺序信息R输入给验证单元203。

在本发明中，顺序信息加密单元194执行的加密处理和顺序信息解密单元204执行的解密处理不局限于特定方法。也就是说，可以应用各种加密算法。

在这点上，可以应用其它各种方法，例如使用公用密钥(common-key)密码系统的高级加密标准(AES，Advanced Encryption Standard)或数据加密标准(DES，Data Encryption Standard)、或使用公共密钥(public-key)密码系统的RSA。特别地，当使用公用密钥密码系统时，密钥KE和KD相同。在这种情况下，图像输入装置11和图像验证装置13预先机密地共享密钥KE和KD。

另一方面，当采用公共密钥密码系统时，密钥KE是公共密钥，而密钥KD是与公共密钥KE相对应的专用密钥。在这种情况下，图像输入装置11和图像验证装置13预先存储相应的密钥KE和KD。

使用上述配置，即使攻击者对从图像输入装置11输出的图像数据I进行了修改，并试图基于修改后的图像来生成加密顺序信息，本示例性实施例也能够防止攻击者生成正确的加密顺序信息，因为攻击者无法得到KE。

在第一示例性实施例中，验证数据生成单元53针对顺序信息计算单元52计算的顺序信息R生成验证数据S(R)。此外，第一验证单元131使用生成的验证数据S(R)来确定图像数据是否经过修改。因此，如果在顺序信息R中提取了任何不匹配的位，则可以识别图像数据经过修改。

另一方面，在本示例性实施例中，使用顺序信息R本身代替验证数据S(R)。另外，在本示例性实施例中，使用相似度代替顺序信息R与顺序信息R′之间的逐位比较的结果来执行验证处理。

因此，通过适当地设置在确定相似度时所使用的阈值，如果顺序信息R与顺序信息R′彼此不同的位的数量等于或小于预定位数，则本示例性实施例可以确定验证成功完成(图像没有经过修改)。如果顺序信息R与顺序信息R′彼此不同的位的数量等于或大于预定位数，则本示例性实施例可以确定验证失败(图像经过修改)。

在本示例性实施例中，在图像验证装置13内使用针对像素对选择单元62选择的像素对IP的所有顺序信息R来执行验证处理。然而，本发明不局限于此。

也就是说，可以在图像验证装置13内，使用像素对选择单元62选择的像素对IP中、除所有像素值被确定为匹配像素值的像素对IP以外的具有不匹配像素值的像素对IP来执行验证处理。

因此，本示例性实施例可以仅针对具有不匹配像素值的像素对IP计算顺序信息R与顺序信息R′之间的相似度。由此，本示例性实施例能够以高精度执行验证处理。

在上述第一和第二示例性实施例中，像素对选择单元62针对构成图像生成单元51生成的图像数据I的像素来选择像素对IP。此外，像素值比较单元63计算所选择的像素对IP的顺序信息R。然而，本发明不局限于针对像素选择像素对IP的方法。也就是说，还可以使用针对包含在包含多个像素值的、具有矩形形状的区域或具有任意形状的区域中的像素值的特征量计算顺序信息。在这种情况下，对于特征量，可以应用诸如像素值的平均值或像素值的分布的各种类型的特征量。

下文中，将详细描述代替使用一个像素的像素值、使用至少两个像素的像素值的示例性实施例。

在上述第一和第二示例性实施例中，使用随机数选择任意像素对。在本示例性实施例中，仅选择满足预定条件的矩形块对。

下面将参照图6B详细描述根据本示例性实施例的顺序信息计算单元52。

参照图6B，根据本示例性实施例的顺序信息计算单元52包括伪随机数生成单元61、矩形块对选择单元64以及矩形块特征量比较单元65。伪随机数生成单元61执行类似于图6A所示的伪随机数生成单元61执行的处理的处理。因此，此处不重复其描述。

矩形块对选择单元64将输入的图像数据I分割为矩形块或具有任意形状的区域。此外，矩形块对选择单元64使用伪随机数RND从通过分割处理而生成的矩形块中选择矩形块对。

矩形块特征量比较单元65计算所选择的矩形块对的特征量。此外，矩形块特征量比较单元65使用计算的特征量作为比较目标，来计算顺序信息(大小关系)。

在本示例性实施例中，使用像素值的平均值作为矩形块对的特征量。然而，本发明不局限于此。也就是说，可以应用诸如像素值的分布或其标准偏差的其它各种特征量。

现在，将详细描述在根据本示例性实施例的矩形块对选择单元64内执行的矩形块对选择处理的示例性流程。

图12A是例示在根据本示例性实施例的矩形块对选择单元64内执行的矩形块对选择处理的示例的流程图。

参照图12A，在步骤S251中，矩形块对选择单元64使用伪随机数生成单元61生成的伪随机数RND选择基准矩形块。在步骤S252中，矩形块对选择单元64使用伪随机数RND选择候选参考矩形块。

在本示例性实施例中，通过依次生成小于图像数据I的宽度和高度的伪随机数RND(RND是大于0的整数)并使用生成的伪随机数RND识别矩形块的左上部分的坐标值，来选择基准矩形块和参考矩形块。

作为另选方案，还可以使用以下的配置。也就是说，预先对各矩形块提供矩形块编号。在这种情况下，通过使用生成的伪随机数识别矩形块编号，来选择基准矩形块和参考矩形块。

不管要应用上述配置中的哪一种，在本示例性实施例中，使用伪随机数RND来随机选择基准矩形块和参考矩形块。

在步骤S253中，矩形块对选择单元64计算所选择的参考矩形块候选对象的像素值的平均值。在步骤S254中，矩形块对选择单元64确定计算的平均值是否包含在预定范围内。如果确定计算的平均值包含在预定范围内(步骤S254中的“是”)，则处理前进到步骤S252。另一方面，如果确定计算的平均值没有包含在预定范围内(步骤S254中的“否”)，则处理前进到步骤S255。

对于预定范围，使用大于通过对转换后的基准矩形块的平均值进行逆转换而获取的值V、并小于作为转换前的基准矩形块的平均的平均值M的范围(图5B中以网状的状态表示的部分248)。

作为另选方案，对于预定范围，可以使用大于转换前的基准矩形块的平均值M、并小于通过对转换后的基准矩形块的平均值进行逆转换而获取的值V的范围(图5B中以网状的状态表示的部分249)。下面将详细描述图5A和5B所示的配置。

在步骤S255中，矩形块对选择单元64将像素值具有超过预定范围的平均值的块确定为参考矩形块。将上述处理重复等于矩形块对的数量的次数。

如上所述，矩形块对选择单元64不仅仅选择在步骤S252中选择的参考矩形块。代替此，在步骤S253中，矩形块对选择单元64计算参考矩形块的平均值。此外，在步骤S254中，矩形块对选择单元64根据计算的平均值确定是否新选择参考矩形块。

当使用像素时，不需要执行上述处理，但是当使用矩形块时，需要执行上述处理。下文中，将详细描述在使用矩形块的情况下需要执行图12A所示的处理的原因。

下面将参照图5A和5B详细描述当矩形块包括多个像素时可能出现的问题。

图5A具体例示了在应用包括多个像素的矩形块时可能出现的问题。参照图5A，矩形块241、242、243以及244作为其元素各自包括像素。更具体地说，矩形块241、242、243以及244中的各个作为其要素包括16(4×4)个像素。在各元素中示出的值表示各像素的像素值。

此外，矩形块241和242是转换前的矩形块。矩形块243和244是转换后的矩形块。将用作比较的基准的各个矩形块241和243中称为“基准矩形块”。另一方面，将作为比较目标矩形块的各个矩形块242和244称为“参考矩形块”。

在图5A所示的示例中，矩形块241内的各像素值是“20”或者“140”。因此，矩形块241的像素值的平均值是“80”。另一方面，转换前的矩形块242的各像素值是“70”。因此，矩形块242的像素值的平均值是“70”。

此处，在转换之前，基准矩形块241的平均值“80”大于参考矩形块242的平均值“70”。在本示例性实施例中，使用对应关系图245表示的对应关系来对像素值进行转换。在对应关系图245中，x轴表示输入，y轴表示输出。粗线表示转换定时。在对应关系图245中，可知输入值“20”被转换为输出值“71”。

如果根据对应关系图245表示的对应关系来对矩形块241和242进行转换，则矩形块241内的像素值“20”和“140”被分别转换为值“71”和“189”。另一方面，矩形块242内的像素值“70”被转换为值“134”。

矩形块243和244中的各个是转换后的矩形块。对于各转换后的矩形块的像素值的平均值，矩形块243的平均值是“130”，而矩形块244的平均值是“134”。

由此，在转换之后，基准矩形块243的平均值(“130”)小于参考矩形块244的平均值(“134”)。由此，在转换定时前后，矩形块的平均值的大小关系被反转。

如果转换前的参考矩形块的平均值小于转换前的基准矩形块的平均值(“80”)、并大于通过对转换后的基准矩形块的平均值(“130”)进行逆转换而计算的值(“66”)，则可能发生反转。

下面主要将参照图5B描述上述反转。参照图5B，图246对应于增大像素值的转换(将颜色分量校正为更亮的转换)。图247对应于减小像素值的转换(将颜色分量校正为更暗的转换)。

“I11”表示在转换前的基准矩形块中包含的像素值的最小值。“I12”表示在转换前的基准矩形块242中包含的像素值的最大值。“M1”表示转换前的基准矩形块的平均值。“V1”表示通过对转换后的基准矩形块的平均值进行逆转换而计算的值。

此外，“I′11”表示在转换后的基准矩形块中包含的像素值的最小值。“I′12”表示在转换后的基准矩形块242中包含的像素值的最大值。“M′1”表示转换后的基准矩形块的平均值。“V′1”表示通过对转换前的参考矩形块的平均值进行逆转换而计算的值。

当执行用图246表示的转换时，如果基准矩形块的平均值和参考目标(比较目标)矩形块的平均值大于值V1并小于值M1，则在转换定时前后，基准矩形块的平均值和参考矩形块的平均值发生反转。

另一方面，当执行用图247表示的转换时，如果参考矩形块的平均值大于值M1并小于值V1，则在转换定时前后，基准矩形块的平均值和参考矩形块的平均值发生反转。

因此，本示例性实施例不选择可能发生上述反转的块对。使用这种配置，本示例性实施例能够保证经过图像再现处理的图像数据的真实性。

如果在矩形块中包含的多个像素值的分布(distribution)高，则可能发生上述反转。因此，不需要对所有矩形块执行步骤S252、S253以及S254中的处理。也就是说，还可以使用当在矩形块中包含的多个像素值的分布高时、执行步骤S252、S253以及S254中的处理。

图12B例示了在这种情况下应用的本示例性实施例的变型例。图12B是例示根据本示例性实施例的变型例的矩形块对选择处理的示例性流程的流程图。

在图12B所示的示例中，对类似于图12A中的处理的处理提供相同的步骤号。除了步骤S256和S257之外，图12B所示的处理与图12A所示的处理相同。

参照图12B，在步骤S256中，矩形块对选择单元64计算在步骤S251中选择的基准矩形块的像素值的分布。在步骤S257中，矩形块对选择单元64确定分布是否等于或大于阈值。如果确定分布等于或大于阈值(步骤S257中的“是”)，则处理前进到步骤S252。另一方面，如果确定分布小于阈值(步骤S257中的“否”)，则处理前进到步骤S255。

如上面参照图12B所描述的，矩形块对选择单元64仅对像素值的分布高的矩形块执行步骤S252、S253以及S254中的处理。因此，与执行图12A所示的处理的情况相比，矩形块对选择单元64能够更有效地选择矩形块对。

图像输出单元54能够将关于在图12A和图12B所示的处理期间选择的矩形块对的信息(例如坐标)与图像数据I一起输出。

在图12A和图12B所示的处理中，在步骤S251中确定基准矩形块。此外，在步骤S254中，确定参考矩形块候选对象的平均值是否包含在预定范围内。然而，本发明不局限于此。也就是说，还可以使用在步骤S251中确定参考矩形块、而在步骤S254中确定基准矩形块的平均值是否包含在预定范围内。

不管应用上述配置中的哪一个，在步骤S251中确定在矩形块对中包含的矩形块中的一个，并且另一个矩形块的平均值经过步骤S254中的确定。

此处注意，在步骤S254中，如果预先确定了要执行转换248和249中的哪一个，则可以计算通过对转换后的基准矩形块的平均值进行逆转换而获取的值V。另一方面，在步骤S254中，如果没有预先确定要执行的转换的类型，则无法计算通过对转换后的基准矩形块的平均值进行逆转换而获取的值V。

在本示例性实施例中，可以使用至少包含在上述范围内的平均值。因此，如果没有预先指定要执行的转换的类型，则可以使用至少包含在上述范围内的像素值。

在这点上，如图5B所示，在基准矩形块中包含的像素值的最小值总是小于通过对至少转换后的基准矩形块的平均值进行逆转换而计算的值V和转换前的基准矩形块的平均值M。

类似地，基准矩形块中的像素值的最大值总是大于通过对至少转换后的基准矩形块的平均值进行逆转换而计算的值V和转换前的基准矩形块的平均值M。

因此，在这种情况下，对于在步骤S254中应用的范围，可以应用参考矩形块候选对象的平均值大于基准矩形块的像素值的最小值、并小于基准矩形块的像素值的最大值的范围。

本发明可以通过上述示例性实施例来实施。如上所述，图像输入装置和图像验证装置是诸如通用PC的通用信息处理装置。在这种信息处理装置上运行的计算机程序能够实现上述图像输入装置和图像验证装置。因此，计算机程序包含在本发明的范围内。

此外，通常，计算机程序存储在诸如CD-ROM的计算机可读存储介质上。计算机程序可以通过将存储有计算机程序的存储介质设置在计算机的驱动器上、并且将计算机程序复制并安装在系统上来执行。因此，计算机可读存储介质能够实现本发明的方面。

虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明不局限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽泛的解释，以使其涵盖所有变型、等同结构和功能。

Claims (12)

1.一种信息处理装置(11)，该信息处理装置包括：

图像输入单元(51)，其被配置为输入图像数据(I)；

计算单元(52)，其被配置为计算所输入的图像数据的像素值之间的相对大小(Rk)；以及

验证数据生成单元(53)，其被配置为使用所述计算单元计算的所述相对大小来生成所述图像数据的验证数据(S(R))。

2.根据权利要求1所述的信息处理装置(11)，其中所述图像数据(I)包含多个颜色分量，

其中所述图像数据的每个像素包含一个颜色分量，

其中所述计算单元(52)被配置为针对各颜色分量计算值的相对大小(Rk)，并且

其中所述验证数据生成单元(53)被配置为将针对各颜色分量计算的系数值之间的相对大小值进行组合，以生成所述验证数据(S(R))。

3.根据权利要求1或2所述的信息处理装置(11)，该信息处理装置还包括：

伪随机数生成器(61)；以及

像素对选择单元(62)，其中

所述伪随机数生成器被配置为向所述像素对选择单元(62)提供随机数(RND)以在选择像素对(IP)时使用；并且其中

所述计算单元(52)被配置为计算所述像素对选择单元选择的所述像素对的像素值的相对大小。

4.一种信息处理装置(13)，该信息处理装置包括：

输入单元(111，201)，其被配置为输入图像数据(I3)以及使用所述图像数据的像素值之间的相对大小(Rk)生成的第一验证数据(S(R))；

计算单元(112，113，202)，其被配置为计算所输入的图像数据(I3)的像素值之间的所述相对大小(Rk)；

验证数据生成单元(114，203)，其被配置为使用所述计算单元(112，113，202)计算的所述相对大小来生成第二验证数据(R′)；以及

验证单元(114，203)，其被配置为使用所述输入单元输入的所述第一验证数据(S(R))以及所述验证数据生成单元生成的所述第二验证数据(R′)，来验证所述图像数据(I)是否经过修改。

5.根据权利要求4所述的信息处理装置(13)，其中所述验证单元(114，203)被配置为通过将所述输入单元输入的所述第一验证数据(S(R))与所述验证数据生成单元生成的所述第二验证数据(R′)针对所述验证数据的各个位进行比较，来验证所述图像数据(I3)是否经过修改。

6.根据权利要求4所述的信息处理装置(13)，其中所述验证单元(114，203)被配置为通过计算和使用所输入的第一验证数据(S(R))与所生成的第二验证数据(R′)之间的相似度，来验证所述图像数据是否经过修改。

7.一种信息处理方法，该信息处理方法包括：

输入图像数据(I)(S141)；

计算所输入的图像数据的像素值之间的相对大小(Rk)(S143)；以及

使用所计算的相对大小(Rk)来生成所述图像数据的验证数据(S144)。

8.根据权利要求7所述的信息处理方法，其中所述图像数据(I)包含多个颜色分量(R，G，B)，

其中所述图像数据的每个像素包含一个颜色分量，并且

其中所述信息处理方法还包括：

计算各颜色分量的值的相对大小(Rk)；以及

将针对各颜色分量计算的所述值之间的相对大小值(Rk)进行组合，以生成所述验证数据(R′)。

9.根据权利要求7所述的信息处理方法，其中计算像素值的相对大小包括：

从所述图像数据(I)中选择像素对(IP)；以及

计算所选择的像素对的像素值的相对大小(Rk)。

10.一种信息处理方法，该信息处理方法包括：

输入图像数据(I3)以及使用所述图像数据的像素值之间的相对大小生成的验证数据(R′)(S161)；

计算所输入的图像数据的像素值之间的相对大小(Rk)(S164)；

使用所计算的相对大小来生成验证数据(S169，S1610)；以及

使用所输入的验证数据(R′)以及所生成的验证数据来验证所述图像数据是否经过修改。

11.根据权利要求10所述的信息处理方法，该信息处理方法还包括：

通过将所输入的验证数据(R′)与所生成的验证数据针对所述验证数据的各个位进行比较，来验证所述图像数据(I3)是否经过修改。

12.根据权利要求10所述的信息处理方法，该信息处理方法还包括：

通过计算和使用所输入的验证数据(R′)与所生成的验证数据之间的相似度，来验证所述图像数据(I)是否经过修改。

Images