CN103116628A - 图像文件数字签名、以及重复图像文件判断方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像文件数字签名、以及重复图像文件判断方法和装置，所述方法包括：对于为灰度图像的图像文件，将其进行缩放，得到设定大小的灰度图像；计算所述设定大小的灰度图像的灰度均值；根据计算出的灰度均值，将所述设定大小的灰度图像转换为设定大小的二值图像；根据所述二值图像生成该图像文件的数字签名。由于将图像文件缩放为设定大小，该过程中保留了图像文件的主体结构信息，而忽略掉一些细节信息，可以防止实质的图像内容相同而细节微小变化导致的不同数字签名，从而在图像去重过程中误判为不同图像没有进行去重处理；因此，本发明的数字图像签名方法可以被有效地被应用于图像去重的处理步骤中。

Description

图像文件数字签名、以及重复图像文件判断方法和装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术，尤其涉及图像文件数字签名、以及重复图像文件判断方法和装置。

背景技术

图片去重是图像检索等众多计算机视觉应用的重要预处理步骤。目前图片去重方法大致可以分为以下两个步骤：一、计算图片的消息摘要描述；二、用一定的方式组织描述信息，并基于此判断图片是否为重复图片；若为重复图片则对该图片删除进行去重处理。目前常用的提取文件消息摘要的方法有md5（Message Digest5，讯息摘要5）、sha1（Secure Hash Algorithm1，安全哈希算法1）等方法。

Message Digest Algorithm MD5（消息摘要算法第五版）为计算机安全领域广泛使用的一种散列函数，用以提供消息的完整性保护。该算法的文件号为RFC1321（R.Rivest,MIT Laboratory for Computer Science and RSA DataSecurity Inc.April1992）。

对MD5算法简要的叙述可以为：MD5以512位分组来处理输入的信息，且每一分组又被划分为16个32位子分组，经过了一系列的处理后，算法的输出由四个32位分组组成，将这四个32位分组级联后将生成一个128位散列值。

MD5的典型应用是对一段Message（字节串）产生fingerprint（指纹），以防止被“篡改”。例如，对于存储有一段文字的readme.txt文件，对这个readme.txt产生一个MD5值并记录、公开；之后，这个文件可以广泛传播，如果有人未经授权而修改了该文件中的任何内容，则对这个修改后的文件重新计算MD5后就会发现计算的MD5值不同于公开的MD5值；从而防止文件被篡改。如果再有一个第三方的认证机构，用MD5还可以防止文件作者的“抵赖”，这就是所谓的数字签名应用。

安全哈希算法（Secure Hash Algorithm）主要适用于数字签名标准（DigitalSignature Standard DSS）里面定义的数字签名算法（Digital Signature AlgorithmDSA）。对于长度小于2⁶⁴位的消息，SHA1会产生一个160位的消息摘要。当接收到消息的时候，这个消息摘要可以用来验证数据的完整性。在传输的过程中，数据很可能会发生变化，那么这时候就会产生不同的消息摘要。SHA1有如下特性：不可以从消息摘要中复原信息；两个不同的消息不会产生同样的消息摘要。

然而，本发明的发明人发现，应用现有技术的数字签名方法判断文本文件是否完全相同简单有效；但是对于图像文件则不适用：图像文件属于多媒体文件，相同图像内容的图像可能会保存在不同格式的文件中，或者图片尺寸变化或者带有不同水印，这些因素将导致这些图像文件的MD5、sha1值有很大变化；换言之，具有相同图像内容的图像文件可能具有不同的MD5、sha1值；这样，就无法根据计算的MD5、sha1值判断图像文件是否相同，是否为重复图像。

发明内容

本发明的实施例提供了一种图像文件数字签名、以及重复图像文件判断方法和装置，用以为图像文件提供一种有效的数字签名，并基于该数字签名判断是否为重复图像文件。

根据本发明的一个方面，提供了一种图像文件数字签名方法，包括：

对于为灰度图像的图像文件，将其进行缩放，得到设定大小的灰度图像；

计算所述设定大小的灰度图像的灰度均值；

根据计算出的灰度均值，将所述设定大小的灰度图像转换为设定大小的二值图像；

根据所述二值图像生成该图像文件的数字签名。

进一步，在所述对于为灰度图像的图像文件，将其进行缩放，得到设定大小的灰度图像之前，还包括：

若判断出所述图像文件为彩色图像，则将其转换为灰度图像。

进一步，在所述若判断出所述图像文件为彩色图像，则将其转换为灰度图像之前，还包括：

若所述图像文件中的图像具有水印，对所述水印进行预处理，包括：

根据先验统计的水印区域位置确定出图像文件中的水印区域；

根据预先统计分析的水印的颜色分布信息，利用颜色阈值分割方法在确定的水印区域内对水印进行准确定位；

在定位的水印位置处利用像素插值方法进行填充以消除所述水印。

较佳地，所述根据计算出的灰度均值，将所述设定大小的灰度图像转换为设定大小的二值图像具体包括：

将所述设定大小的灰度图像中的每个像素的灰度值分别与所述灰度均值进行比较；若其中一个像素的灰度值大于所述灰度均值，则将所述二值图像中对应像素的值置1；否则，将所述二值图像中对应像素的值置0；以及

所述根据所述二值图像生成该图像文件的数字签名具体包括：

将所述二值图像的各像素的值依次排列为M×N个比特长度的二进制数字作为该图像文件的数字签名；其中，M、N分别为所述设定大小的灰度图像的宽、高像素个数。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种重复图像文件判断方法，包括：

采用上述图像文件数字签名方法生成待定图像文件的数字签名；

将所述待定图像文件的数字签名与已存储的图像文件的数字签名分别进行比对，判断所述待定图像文件是否为重复文件；

若判断所述待定图像文件为重复文件，则对其进行去重处理；否则，将其进行存储。

较佳地，所述将所述待定图像文件的数字签名与已存储的图像文件的数字签名分别进行比对，判断所述待定图像文件是否为重复文件；若判断所述待定图像文件为重复文件，则对其进行去重处理；否则，将其进行存储，具体包括：

从树形结构的高层节点开始，分别与树形结构中的各节点的数字签名进行比较；

在确定出与所述待比对数字签名相同的数字签名的节点后，判断该节点的数字签名是否关联了已存储的图像文件；若是，则确定该待定图像文件为重复文件，对该待定图像文件进行去重处理；否则，确定该待定图像文件不是重复文件，将该待定图像文件对应该节点的数字签名进行存储；

其中，所述树形结构中的每个非底层的节点，比该节点的数字签名大的数字签名在其左侧分支的节点上，比该节点的数字签名小的数字签名在其右侧分支的节点上。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种图像文件数字签名装置，包括：

缩放模块，用于对于为灰度图像的图像文件，将其进行缩放，得到设定大小的灰度图像；

灰度均值确定模块，用于计算所述设定大小的灰度图像的灰度均值；

二值图像转换模块，用于根据所述灰度均值确定模块计算出的灰度均值，将所述设定大小的灰度图像转换为设定大小的二值图像；

数字签名生成模块，用于根据所述二值图像生成该图像文件的数字签名。

进一步，所述图像文件数字签名装置中还包括：

彩色图像转换模块，用于若判断出所述图像文件为彩色图像，则将其转换为灰度图像后发送到所述缩放模块。

进一步，所述图像文件数字签名装置中还包括：

水印处理模块，用于若所述图像文件中的图像具有水印，则对水印进行消除处理。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种重复图像文件判断装置，包括：

上述的图像文件数字签名装置中的各模块，用于生成待定图像文件的数字签名；

去重模块，将所述待定图像文件的数字签名与已存储的图像文件的数字签名分别进行比对，判断所述待定图像文件是否为重复文件；若判断所述待定图像文件为重复文件，则对其进行去重处理；否则，将其进行存储。

本发明实施例的技术方案，由于将图像文件缩放为设定大小，该过程中保留了图像文件的主体结构信息，而忽略掉一些细节信息；根据设定大小的图像生成二值图像并生成数字签名，可以防止实质的图像内容相同而细节微小变化导致的不同数字签名，从而在图像去重过程中误判为不同图像没有进行去重处理；因此，本发明的数字图像签名方法可以被有效地被应用于图像去重的处理步骤中。

进一步，在生成数字签名之前，还对图像文件的水印进行了预处理，消除水印，就可以从很大程度上消除水印对生成的数字签名的影响；防止实质的图像内容相同而有不同水印的图像会生成不同数字签名，以产生图像去重过程中的误判。

此外，本发明实施例的技术方案还可将彩色图像转换为灰度图像后，生成数字签名；从而，既可以为灰度图像，也可以为彩色图像生成数字签名。

附图说明

图1为本发明实施例的图像文件数字签名方法流程图；

图2为本发明实施例的二值图像的示意图；

图3a为本发明实施例的重复图像文件判断方法流程图；

图3b为本发明实施例的以树形结构排列的数字签名的示意图；

图4为本发明实施例的图像文件数字签名装置的内部结构框图；

图5为本发明实施例的重复图像文件判断装置的内部结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内，一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。

本发明实施例的主要思路为，对图像文件进行处理去除掉图像中的一些细节特征后，生成二值图像；将二值图像的像素值排列为该图像文件的数字签名。经过这种处理保留了图像文件的主体结构信息，而忽略掉一些细节信息，从而可以防止因为图像文件的微小变化而导致不同的数字签名，而误判为不同图像；因此，本发明的数字图像签名方法可以被有效地被应用于图像去重的处理步骤中。

下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。本发明实施例提供的图像文件数字签名流程，如图1所示，包括如下步骤：

S101：若图像文件中存在水印，则对水印进行预处理。

在对图像文件生成数字签名之前，可以先判断该图像文件中的图像是否有水印；若有水印，则对水印进行预处理，可以基于人工先验知识的基础上用去水印算法来自动去除水印：

根据先验统计的水印区域位置大致确定出图像文件中的水印区域；事实上，可以事先对大量的图像文件进行统计，分析出这些图像文件的水印区域的大致位置，根据该先验统计的水印区域位置可以大致确定出图像文件中的水印区域。

根据预先统计分析的水印的颜色分布信息，利用颜色阈值分割方法在确定的水印区域内对水印进行准确定位；

在定位的水印位置处利用像素插值方法进行填充，这样水印位置处的像素值就和其周围图像像素值连续一致了，从而消除所述水印。

对水印进行预处理后，就可以从很大程度上消除水印对生成的数字签名的影响；防止实质的图像内容相同而有不同水印的图像会生成不同数字签名，以产生图像去重过程中的误判。

S102：若图像文件为彩色图像，则将其转换为灰度图像。

在本步骤中，若判断出图像文件为彩色图像，则可使用常用的图像处理方法将该彩色图像的图像文件转换为灰度图像的图像文件。

S103：将灰度图像缩放到设定大小，得到设定大小的灰度图像。

在本步骤中，对于为灰度图像的图像文件，将其进行缩放，得到设定大小的灰度图像；例如，缩放到M×N大小;M、N分别为预先设定的宽、高像素个数。通过对灰度图像的缩放，可以将图像中的细节特征去除，而主要保留图像内容的主体结构。

S104：对设定大小的灰度图像，计算其灰度均值。

在本步骤中，对于S103步骤中得到的设定大小的灰度图像，根据该灰度图像中的每个像素的灰度值，计算出该灰度图像的灰度均值：将该灰度图像中的所有像素的灰度值的和除以像素总数得到灰度均值。

S105：根据计算出的灰度均值，将设定大小的灰度图像转换为设定大小的二值图像。

在本步骤中，将设定大小的灰度图像转换为相同大小的二值图像，二值图像中的各像素是由设定大小的灰度图像中对应像素转换而来的；具体地，将设定大小的灰度图像中的每个像素的灰度值分别与计算出的灰度均值进行比较；对于其中一个像素，若该像素的灰度值大于灰度均值，则将二值图像中对应像素的值置为1，否则，将二值图像中对应像素的值置为0。这样，就得到了与设定大小的灰度图像大小相同的二值图像。图2所示出了一个转换后的二值图像。

S106：根据二值图像的像素值生成该图像文件的数字签名。

具体地，二值图像的各像素的值或者为1，或者为0；将二值图像的各像素的值依次排列为M×N个比特长度的二进制数字作为该图像文件的数字签名；其中，M、N分别为设定大小的灰度图像（即二值图像）的宽、高像素个数。

基于上述的数字签名方法进行重复图像文件判断的方法流程，如图3所示，包括如下步骤：

S301：计算待定图像文件的数字签名。

具体地，可以依据上述步骤S101-S106的方法生成待定图像文件的数字签名，此处不再赘述。

S302：将计算出的待定图像文件的数字签名，与已存储的图像文件的数字签名分别进行比对，判断待定图像文件是否为重复文件。

具体地，将计算出的待定图像文件的数字签名，与已存储的图像文件的数字签名分别进行比对，若其中一个已存储的图像文件的数字签名与待定图像文件的数字签名相同，则判断该待定图像文件为重复文件，对该待定图像文件进行去重处理；否则，判断该待定图像文件不是重复文件，将该待定图像文件及其数字签名进行存储。已存储的图像文件的数字签名也可依据上述步骤S101-S106的方法生成。

为了加快判断过程，更优地，可以树形结构来组织数字签名：树形结构中的各数字签名的排列结构的特点可以如图3b所示，最高层的节点（节点1）的数字签名为M×N个比特长度的二进制数的中间数值，比如，M×N为8×8，则节点1的数字签名为2⁶⁴的中间数值：9223372036854775808；对于树形结构中的每个非底层的节点，比该节点的数字签名大的数字签名在其左侧分支的节点上，比该节点的数字签名小的数字签名在其右侧分支的节点上。将树形结构中的数字签名与已存储的、具有相同数字签名的图像文件进行关联；即树形结构中的数字签名与已存储的、具有相同数字签名的图像文件具有对应关系；

在将计算出的待定图像文件的数字签名（后续中称为待比对数字签名），与已存储的图像文件的数字签名分别进行比对的过程中，可以从树形结构的高层节点开始，分别与树形结构中的各节点的数字签名进行比较，可以尽快确定树形结构中与待比对数字签名相同的数字签名的节点；在确定出与待比对数字签名相同的数字签名的节点后，判断该节点的数字签名是否关联了已存储的图像文件；若是，则确定该待定图像文件为重复文件，对该待定图像文件进行去重处理；否则，确定该待定图像文件不是重复文件，将该待定图像文件对应该节点的数字签名进行存储。

本发明实施例提供的图像文件数字签名装置的内部结构框图，如图4所示，包括：缩放模块401、灰度均值确定模块402、二值图像转换模块403、数字签名生成模块404。

缩放模块401用于对于为灰度图像的图像文件，将其进行缩放，得到设定大小的灰度图像并输出；

灰度均值确定模块402用于根据缩放模块401输出的灰度图像，计算该灰度图像的灰度均值后输出；具体地，灰度均值确定模块402将该灰度图像中的所有像素的灰度值的和除以像素总数得到灰度均值。

二值图像转换模块403用于根据灰度均值确定模块402输出的灰度均值，将缩放模块401输出的灰度图像转换为设定大小的二值图像后输出；具体地，二值图像转换模块403将设定大小的灰度图像中的每个像素的灰度值分别与灰度均值进行比较；对于其中一个像素，若该像素的灰度值大于灰度均值，则将二值图像中对应像素的值置为1，否则，将二值图像中对应像素的值置为0。

数字签名生成模块404用于根据二值图像转换模块403输出的二值图像，生成该图像文件的数字签名。具体地，数字签名生成模块404将二值图像的各像素的值依次排列为M×N个比特长度的二进制数字作为该图像文件的数字签名；其中，M、N分别为设定大小的灰度图像（即二值图像）的宽、高像素个数。

进一步，本发明实施例提供的图像文件数字签名装置还可包括：彩色图像转换模块405。

彩色图像转换模块405用于若判断出所述图像文件为彩色图像，则将其转换为灰度图像后发送到缩放模块401。

进一步，本发明实施例提供的图像文件数字签名装置还可包括：水印处理模块406。

水印处理模块406用于接收待生成数字签名的图像文件后，若判断所述图像文件中的图像具有水印，则对水印进行消除处理：根据先验统计的水印区域位置确定出图像文件中的水印区域；根据预先统计分析的水印的颜色信息，利用颜色阈值分割方法在确定的水印区域内对水印进行准确定位；在定位的水印位置处利用像素插值方法进行填充以消除所述水印。

本发明实施例提供的重复图像文件判断装置的内部结构框图，如图5所示，包括：上述图像文件数字签名装置中的各模块，以及去重模块501。

将待定图像文件输入到上述图像文件数字签名装置中，上述图像文件数字签名装置的各模块，用于生成待定图像文件的数字签名；

去重模块501用于将数字签名生成模块404输出的待定图像文件的数字签名与已存储的图像文件的数字签名分别进行比对，判断所述待定图像文件是否为重复文件；若判断所述待定图像文件为重复文件，则对其进行去重处理；否则，将其进行存储。

本发明实施例的技术方案，由于将图像文件缩放为设定大小，该过程中保留了图像文件的主体结构信息，而忽略掉一些细节信息；根据设定大小的图像生成二值图像并生成数字签名，可以防止实质的图像内容相同而细节微小变化导致的不同数字签名，从而在图像去重过程中误判为不同图像没有进行去重处理；因此，本发明的数字图像签名方法可以被有效地被应用于图像去重的处理步骤中。

进一步，在生成数字签名之前，还对图像文件的水印进行了预处理，消除水印，就可以从很大程度上消除水印对生成的数字签名的影响；防止实质的图像内容相同而有不同水印的图像会生成不同数字签名，以产生图像去重过程中的误判。

此外，本发明实施例的技术方案还可将彩色图像转换为灰度图像后，生成数字签名；从而，既可以为灰度图像，也可以为彩色图像生成数字签名。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种图像文件数字签名方法，其特征在于，包括：

对于为灰度图像的图像文件，将其进行缩放，得到设定大小的灰度图像；

计算所述设定大小的灰度图像的灰度均值；

根据计算出的灰度均值，将所述设定大小的灰度图像转换为设定大小的二值图像；

根据所述二值图像生成该图像文件的数字签名。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对于为灰度图像的图像文件，将其进行缩放，得到设定大小的灰度图像之前，还包括：

若判断出所述图像文件为彩色图像，则将其转换为灰度图像。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述若判断出所述图像文件为彩色图像，则将其转换为灰度图像之前，还包括：

若所述图像文件中的图像具有水印，对所述水印进行预处理，包括：

根据先验统计的水印区域位置确定出图像文件中的水印区域；

根据预先统计分析的水印的颜色分布信息，利用颜色阈值分割方法在确定的水印区域内对水印进行准确定位；

在定位的水印位置处利用像素插值方法进行填充以消除所述水印。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据计算出的灰度均值，将所述设定大小的灰度图像转换为设定大小的二值图像具体包括：

将所述设定大小的灰度图像中的每个像素的灰度值分别与所述灰度均值进行比较；若其中一个像素的灰度值大于所述灰度均值，则将所述二值图像中对应像素的值置1；否则，将所述二值图像中对应像素的值置0；以及

所述根据所述二值图像生成该图像文件的数字签名具体包括：

将所述二值图像的各像素的值依次排列为M×N个比特长度的二进制数字作为该图像文件的数字签名；其中，M、N分别为所述设定大小的灰度图像的宽、高像素个数。

5.一种重复图像文件判断方法，其特征在于，包括：

采用如权利要求1-4任一所述图像文件数字签名方法生成待定图像文件的数字签名；

将所述待定图像文件的数字签名与已存储的图像文件的数字签名分别进行比对，判断所述待定图像文件是否为重复文件；

若判断所述待定图像文件为重复文件，则对其进行去重处理；否则，将其进行存储。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述待定图像文件的数字签名与已存储的图像文件的数字签名分别进行比对，判断所述待定图像文件是否为重复文件；若判断所述待定图像文件为重复文件，则对其进行去重处理；否则，将其进行存储，具体包括：

从树形结构的高层节点开始，分别与树形结构中的各节点的数字签名进行比较；

在确定出与所述待比对数字签名相同的数字签名的节点后，判断该节点的数字签名是否关联了已存储的图像文件；若是，则确定该待定图像文件为重复文件，对该待定图像文件进行去重处理；否则，确定该待定图像文件不是重复文件，将该待定图像文件对应该节点的数字签名进行存储；

其中，所述树形结构中的每个非底层的节点，比该节点的数字签名大的数字签名在其左侧分支的节点上，比该节点的数字签名小的数字签名在其右侧分支的节点上。

7.一种图像文件数字签名装置，其特征在于，包括：

缩放模块，用于对于为灰度图像的图像文件，将其进行缩放，得到设定大小的灰度图像；

灰度均值确定模块，用于计算所述设定大小的灰度图像的灰度均值；

二值图像转换模块，用于根据所述灰度均值确定模块计算出的灰度均值，将所述设定大小的灰度图像转换为设定大小的二值图像；

数字签名生成模块，用于根据所述二值图像生成该图像文件的数字签名。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

彩色图像转换模块，用于若判断出所述图像文件为彩色图像，则将其转换为灰度图像后发送到所述缩放模块。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

水印处理模块，用于若所述图像文件中的图像具有水印，则对水印进行消除处理。

10.一种重复图像文件判断装置，其特征在于，包括：

如权利要求7-9任一所述的图像文件数字签名装置中的各模块，用于生成待定图像文件的数字签名；

去重模块，将所述待定图像文件的数字签名与已存储的图像文件的数字签名分别进行比对，判断所述待定图像文件是否为重复文件；若判断所述待定图像文件为重复文件，则对其进行去重处理；否则，将其进行存储。

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