CN104636642B - 文件保护及验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种文件保护及验证方法，所述文件保护方法包括数字文件或纸质文件读取步骤，特征提取步骤，即对所述原始图进行检测以提取出具有至少一个保护特征的特征图；特征图处理步骤，即根据所述特征图生成第一鉴别信息，或对所述特征图进行hash生成特征图的信息摘要，再根据特征图的信息摘要生成第一鉴别信息；签名步骤，即根据第一鉴别信息进行数字化签名并生成签名文件的信息摘要；保护信息生成步骤，保护文件生成步骤。该文件保护方法可简便快捷的生成鲁棒性优良的保护文件，且仅靠文本内容即可实现保护和解密，成本低，实用性强。

Description

文件保护及验证方法

技术领域

本发明涉及文件安全保护技术领域，特别是涉及一种文件保护及验证方法。

背景技术

水印(Watermarking)技术是将一些标识信息(即水印)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。目前已被广泛应用于文件的保护和防篡改，但其鲁棒性差导致可靠性不佳是个明显的技术缺陷。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种文件保护方法，以解决上述现有技术存在的文件保护的可靠性不佳的技术问题。

为此，本发明提出一种文件保护方法，包括：数字文件或纸质文件读取步骤，即扫描所述数字文件或纸质文件获得原始图；特征提取步骤，即对所述原始图进行检测以提取出具有至少一个保护特征的特征图；

特征图处理步骤，即根据所述特征图生成第一鉴别信息，或对所述特征图进行hash生成特征图的信息摘要，再根据特征图的信息摘要生成第一鉴别信息；

签名步骤，即对所述第一鉴别信息进行数字化签名并生成签名文件的信息摘要；

保护信息生成步骤，即根据所述签名文件的信息摘要，通过预定的加密算法生成加密数据矩阵；

保护文件生成步骤，即将所述加密数据矩阵独立保存、合成至所述数字文件或打印到纸质文件中。

优选地，本发明还可以具有如下技术特征：

所述特征提取步骤之前还包括文件预处理步骤，即对所述原始图进行降噪处理得到去噪图像的步骤；该情况下，通过检测所述去噪图像而提取出具有至少一个保护特征的特征图。

还包括定位步骤，即在所述数字文件或纸质文件读取步骤之后，进一步分析和确定后续所生成的保护信息的存放位置的步骤。

所述保护特征提取步骤还包括：将所述检测图除所述保护信息的存放位置以外的位置分为两个以上区域，并逐个区域进行保护特征提取的子步骤。

所述保护信息生成步骤中，还同时写入时间、文本尺寸、所述数字文件或纸质文件的光谱和所述数字文件或纸质文件的色谱中的至少一者。

所述保护特征包括文本的OCR特征、纹理特征、人脸识别特征和/或光谱特征。

所述文本的OCR特征通过光学字符识别技术获取，所述人脸识别特征通过人脸识别算法获得，所述纹理特征通过纹理分析技术提取，所述光谱特征通过光谱特征提取方法获得。

所述纸质文件是贴纸、标签或薄木片，所述纹理特征是所述贴纸、标签或薄木片自身具备的纹理特征。

本发明还提出一种文件验证方法，用于如前任一项所述的文件保护方法获得的保护文件，文件扫描，即扫描所述保护文件，得到扫描图；特征提取，即检测所述扫描图以提取其保护特征，进而得到具有至少一个保护特征的特征图；特征图处理，即根据所述特征图生成第二鉴别信息，或对所述特征图进行hash生成特征图的信息摘要，再根据特征图的信息摘要生成第二鉴别信息；签名验证，即验证所述保护文件中的签名信息；匹配度计算，将前述获得的所述第二鉴别信息与所述保护文件中的第一鉴别信息进行比对，以得到匹配度值；输出验证结果，当所述匹配度值超出预定匹配度值时，认定为伪造或篡改文件，当所述匹配度值在预定匹配度值范围内时，认定为未经伪造或篡改的原件或复印件。

优选的，所述匹配度值至少包括通过光学字符识别技术获取的文本的OCR特征的匹配度值、通过人脸识别算法获得的特征的匹配度值，通过纹理分析技术提取的纹理特征的匹配度值，以及通过光谱特征提取方法获得的光谱特征的匹配度值中的至少一个；所述OCR特征的匹配度值、通过人脸识别算法获得的特征的匹配度值和纹理特征的匹配度值用于认定文件内容是否被篡改过，所述光谱特征的匹配度值用于认定文件是否是原件。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：该文件保护方法可简便快捷的生成鲁棒性优良的保护文件，且仅靠文本内容即可实现保护及验证，成本低，实用性强。

本发明的文件验证方法，可方便可靠的识别出目标文件是否被修改、复制等，可靠性高，且其实现过程简单方便，成本低，实用性强。

附图说明

图1是本发明文件保护方法具体实施方式的示意图(涵盖了实施例一、实施例二和实施例三的情况)；

图2是实施例一中所得特征图的示意图；

图3是本发明文件验证方法具体实施方式的示意图(涵盖了分别对应实施例一、实施例二和实施例三进行验证的情况)。

具体实施方式

为方便理解，以下是后文中将出现的技术术语的具体说明：

I、hash，一般翻译做“散列”，也有直接音译为“哈希”的，就是把任意长度的输入(又叫做预映射)，通过散列算法，变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。这种转换是一种压缩映射，也就是，散列值的空间通常远小于输入的空间，不同的输入可能会散列成相同的输出，所以不可能从散列值来唯一的确定输入值。简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。

II、所述数字文件读取步骤中提及的“扫描”，既包括各种数码摄像装置的拍照或扫描，也包括计算机中软件的读取处理(即由软件执行的格式转化处理)。

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参照以下附图1-3，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。

实施例一：

如图1所示，本实施例的文件保护方法，包括如下步骤：

数字文件或纸质文件读取步骤，即扫描所述数字文件或纸质文件获得原始图。该步骤相当于将数字文件或纸质文件做了格式转化处理，该格式转化处理的方法可以是任何可用手段，譬如软件的格式转化处理及各种数码设备的摄像或扫描等，均可实现最终的技术效果。

本较佳实施例中，还包括文件预处理步骤，即对所述原始图进行降噪处理得到去噪图像的步骤，该去噪图像中仅保留文本和照片等必要内容(这里仅是举例而言)，以去除干扰因素。该情况下，通过检测所述去噪图像而提取出具有至少一个保护特征的特征图，如图2所示。而所述降噪处理可以采用各种图像滤波处理手段。

本较佳实施例中，还包括定位步骤，即在所述数字文件或纸质文件读取步骤之后，进一步分析和确定后续所生成的保护信息的存放位置。值得说明的是，该步骤不是必须在特征提取步骤之前完成，只要在后文所述保护文件生成步骤之前确定均可。此外，该步骤为优选做法，因为事先定位可以使保护信息存储/打印在希望的任何合理位置，可进一步方便后续的文件验证操作，或增加排布的合理性。但，即使不做事先的定位，也是可以实现本实施例的技术效果的。

特征提取步骤，即对所述原始图进行检测以提取具有至少一个保护特征的特征图。所提取的特征包括但不限于：通过光学字符识别技术获取的OCR(Optical CharacterRecognition)特征，通过人脸识别算法获得的特征，通过纹理分析技术提取的纹理特征，以及通过光谱特征提取方法获得的光谱特征等，即，既可包括OCR特征、人脸识别特征，又可包括光谱特征。具体而言，可以是：颜色的比例，文件中的圆圈个数，角度以及交叉的个数，字母的一般形状，人脸识别(在图片上)中测量眼睛与嘴之间的距离，以及保护文件的光谱提取部位的吸收光谱等等。如果该步骤所得特征图足够小的话，可以直接进行保存或合成至纸质文件中。

此外，比较优选的做法是：所述特征检测不是对文本一次检测完成的，而是将文本分为两个以上区域，逐个区域检测出来，这样，如有任何修改或篡改发生，后续验证时可以得知具体是哪些部分被改变过。

特征图处理步骤，即根据所述特征图直接生成第一鉴别信息(特征图足够小的情况下)，或对所述特征图进行hash生成特征图的信息摘要，再根据特征图的信息摘要生成第一鉴别信息(特征图比较大的情况下)。后一做法的好处是：因为只存储第一鉴别信息而非文本的具体内容，也非加密文本本身，甚至也不存储文本的哈希码，总之，本实施例不存储足以完整恢复文件内容的特征或特征组合，所以读取本实施例文件中的数据矩阵码图，并不足以重构恢复整个文件，文件恢复技术不可用。

再者，本实施例的方法所存储的特征可以更多，这样，在检查文件是否被修改或者拷贝的准确率就越高，因为本实施例不直接存储文本或者图片而是存储提取出来的特征，这样占用较小内存(条形码、射频识别技术均存在内存占用大的技术问题)、鲁棒更好、更稳定，并且计算强度小。与此同时，因它同时保护了与文本无关的内容，例如字体、文本位置、画图等等，所以不但保护了文件内容，并且能够检测文件是否被替换或者是否被扫描和拷贝。虽然用于保护的信息量更大，检测内容更加丰富具体，但所有这些过程均不需要准确知道文件内容到底是什么。

签名步骤，即对所述第一鉴别信息进行数字化签名并生成签名文件的信息摘要。

保护信息生成步骤，即根据所述签名文件的信息摘要，通过预定的加密算法生成加密数据矩阵。具体而言，可利用非对称加密技术将所得到的签名文件的文件摘要写进文件中，其中写进时所用的私钥是独一无二的，即每个文件里面写进特征所用的私钥均不相同。同时，在写进签名文件的文件摘要的时候，也会将时间以及文本尺寸等写入。最后，将生成的保护信息写到所述定位步骤所确定的保护信息的存放位置上。举例而言，保护信息生成步骤可在打印文件——譬如PS(plot style打印样式)格式文件中进行，这种PS文件可以直接打印至物理载体或者转换为PDF格式等电子文件格式。

保护文件生成步骤，即将所述加密数据矩阵独立保存、合成至所述数字文件或打印到纸质文件中。譬如，本实施例中是打至纸质文件上，当然也可以将所述加密数据矩阵存储于远程服务器中(以便在线保存和在线验证)，或将所述加密数据矩阵存入RFID电子标签中并将所述RFID电子标签附着在纸质文件上，或输出并保存为PDF格式等电子文件格式的文件中。

特征提取时，如果既包括图像特征又包括光谱特征，则后续验证时可通过光谱分析和比对结果区分出保护文件是原件还是复印件，因为文件在扫描或复印时，由于设备本身和/或环境光线的影响，或多或少都会有光谱失真发生。

实施例二：

本实施例的文件验证方法，用于如前述实施例一所述的文件保护方法获得的保护文件的真伪和/或篡改验证，如图3所示，包括如下步骤：

文件扫描，即扫描所述保护文件，得到扫描图。其做法与前述实施例一中数字文件读取步骤可以是相同的。

本较佳实施例中，还包括文件预处理，即对所述原始图进行降噪处理得到去噪图像的步骤，该去噪图像中仅保留文本和照片等必要内容(这里仅是举例而言)，以去除干扰因素。该情况下，通过检测所述去噪图像而提取出具有至少一个保护特征的特征图，如图2所示。而所述降噪处理可以采用各种图像滤波处理手段。

特征提取，即检测所述扫描图以提取出其保护特征，进而得到特征图。其中，检测所述扫描图以提取其保护特征可以通过电脑中的程序实现，也可以是便携智能设备中的app(应用)等实现。具体做法与前述实施例一中特征提取步骤可以相同。此外，比较优选的做法是：所述特征检测不是对文本一次检测完成的，而是将文本分为两个以上区域，逐个区域检测出来，这样，如有任何修改或篡改发生，后续验证时可以得知具体是哪些部分被改变过

特征图处理，即根据所述特征图直接生成第一鉴别信息(特征图足够小的情况下)，或对所述特征图进行hash生成特征图的信息摘要，再根据特征图的信息摘要生成第一鉴别信息(特征图比较大的情况下)。后一做法的好处是：因为只存储第一鉴别信息而非文本的具体内容，也非加密文本本身，甚至也不存储文本的哈希码，总之，本实施例不存储足以完整恢复文件内容的特征或特征组合，所以读取本实施例文件中的数据矩阵码图，并不足以重构恢复整个文件，文件恢复技术不可用。

签名验证，即验证所述保护文件中的签名信息，以获得所述第一鉴别信息。

匹配度计算，将前述获得的所述第二鉴别信息与所述保护文件中的第一鉴别信息进行比对，以得到匹配度值。所述匹配度值至少包括通过光学字符识别技术获取的文本的OCR特征的匹配度值、通过人脸识别算法获得的特征的匹配度值，通过纹理分析技术提取的纹理特征的匹配度值，以及通过光谱特征提取方法获得的光谱特征的匹配度值中的至少一个。

输出验证结果，当所述匹配度值超出预定匹配度值时，认定为伪造或篡改文件，当所述匹配度值在预定匹配度值范围内时，认定为未经伪造或篡改的原件或复印件。

实施例三：

本实施例与前述实施例一的主要区别是保护文件生成步骤中，将所述加密数据矩阵独立保存，具体可为：将所述加密数据矩阵存储于远程服务器中(云存储)，以便实现在线验证，突破地域限制。

实施例四：

本实施例与前述实施例一的主要区别是保护文件生成步骤中，将所述加密数据矩阵存入RFID电子标签中，并将所述RFID电子标签附着在纸质文件上。

值得说明的是，前述实施例二所述的文件验证方法同样适用于实施例三和四所述文件加密打印方法得到的保护文件的验证。

此外，前述实施例一提及的所述纸质文件，除了普通的纸质文件外，还可以是贴纸、标签或薄木片等，所述纹理特征是所述贴纸、标签或薄木片自身具备的纹理特征，可以按照与实施例一相同的方式进行提取。所述纸质文件是贴纸或标签，所述贴纸、标签优选具有粗糙的纹理，因为没有任何两张纸(贴纸/标签)或木头的纹理是相同的，且技术上也不可能制造出以假论真的木头，所以，该贴纸纹理、标签纹理或薄木片的纹理的识别可单独的验证其是真或是假(复制品)，进而判断其对应产品的真或假。如果一个酒厂(例如茅台)所用的标签的纹理很粗糙，则可采用本实施例的算法，以检测纹理并判断它是真的还是假的(复制的)标签，进而判断茅台酒本身是真的还是假的。

本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例仅是用来描述一个或多个特定实施方式。

尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同物。

Claims (11)

1.一种文件保护方法，其特征在于包括：

数字文件或纸质文件读取步骤，即扫描所述数字文件或纸质文件获得原始图；

特征提取步骤，即对所述原始图进行检测以提取出具有至少一个保护特征的特征图；

特征图处理步骤，即根据所述特征图生成第一鉴别信息，或对所述特征图进行hash生成特征图的信息摘要，再根据特征图的信息摘要生成第一鉴别信息；

签名步骤，即对所述第一鉴别信息进行数字化签名并生成签名文件的信息摘要；

保护信息生成步骤，即根据所述签名文件的信息摘要，通过预定的加密算法生成加密数据矩阵；

保护文件生成步骤，即将所述加密数据矩阵独立保存、合成至所述数字文件或打印到纸质文件中。

2.如权利要求1所述的文件保护方法，其特征在于：所述特征提取步骤之前还包括文件预处理步骤，即对所述原始图进行降噪处理得到去噪图像的步骤；通过检测所述去噪图像而提取出具有至少一个保护特征的特征图。

3.如权利要求2所述的文件保护方法，其特征在于：还包括定位步骤，即在所述数字文件或纸质文件读取步骤之后，进一步分析和确定后续所生成的保护信息的存放位置。

4.如权利要求3所述的文件保护方法，其特征在于所述保护特征提取步骤还包括：将所述检测图除所述保护信息的存放位置以外的位置分为两个以上区域，并逐个区域进行保护特征提取的子步骤。

5.如权利要求1所述的文件保护方法，其特征在于：所述保护信息生成步骤中，还同时写入时间、文本尺寸、所述数字文件或纸质文件的光谱和所述数字文件或纸质文件的色谱中的至少一者。

6.如权利要求1-5任一项所述的文件保护方法，其特征在于：所述保护特征包括文本的OCR特征、纹理特征、人脸识别特征和/或光谱特征。

7.如权利要求6所述的文件保护方法，其特征在于：所述文本的OCR特征通过光学字符识别技术获取，所述人脸识别特征通过人脸识别算法获得，所述纹理特征通过纹理分析技术提取，所述光谱特征通过光谱特征提取方法获得。

8.如权利要求6所述的文件保护方法，其特征在于：所述纸质文件是贴纸、标签或薄木片，所述纹理特征是所述贴纸、标签或薄木片自身具备的纹理特征。

9.如权利要求1所述的文件保护方法，其特征在于：

所述将所述加密数据矩阵独立保存为，将所述加密数据矩阵存储于远程服务器中；

所述将所述加密数据矩阵合成至所述数字文件中为，通过打印机将所述加密数据矩阵及所述数字文件一起打印至物理载体，或将所述加密数据矩阵打印至纸质文件上，或将所述加密数据矩阵存入RFID电子标签中并将所述RFID电子标签附着在纸质文件上。

10.一种文件验证方法，用于如权利要求1-9任一项所述的文件保护方法获得的保护文件，其特征在于包括如下步骤：

文件扫描，即扫描所述保护文件，得到扫描图；

特征提取，即检测所述扫描图以提取其保护特征，进而得到具有至少一个保护特征的特征图；

特征图处理，即根据所述特征图生成第二鉴别信息，或对所述特征图进行hash生成特征图的信息摘要，再根据特征图的信息摘要生成第二鉴别信息；

签名验证，即验证所述保护文件中的签名信息，以获得所述第一鉴别信息；

匹配度计算，将前述获得的所述第二鉴别信息与所述保护文件中的第一鉴别信息进行比对，以得到匹配度值；

输出验证结果，当所述匹配度值超出预定匹配度值时，认定为伪造或篡改文件，当所述匹配度值在预定匹配度值范围内时，认定为未经伪造或篡改的原件或复印件。

11.如权利要求10所述的文件验证方法，其特征在于：所述匹配度值至少包括通过光学字符识别技术获取的文本的OCR特征的匹配度值、通过人脸识别算法获得的特征的匹配度值，通过纹理分析技术提取的纹理特征的匹配度值，以及通过光谱特征提取方法获得的光谱特征的匹配度值中的至少一个；所述OCR特征的匹配度值、通过人脸识别算法获得的特征的匹配度值和纹理特征的匹配度值用于认定文件内容是否被篡改过，所述光谱特征的匹配度值用于认定文件是否是原件。