CN105847729B - 具有证据保全功能的北斗网络摄像机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了具有证据保全功能的北斗网络摄像机，涉及影像录制领域。该网络摄像机采用在视频数据中增加时间信息和位置信息，采用了加密技术，其通过在摄像机内部设置了改进后的处理器，并通过改进后的处理器在获取到的视频数据中增加了时间信息、位置信息，并对增加了时间信息和位置信息后的视频数据进行加密，使得网络端可以分别从时间、位置两个方面对视频数据进行验证，使得网络端能够对接收到的视频进行校验，还采用了加密的方式来进一步提高了发送的视频数据的安全性，从整体来看，提高了上传的视频数据的安全性。

Description

具有证据保全功能的北斗网络摄像机

技术领域

本发明涉及影像录制领域，具体而言，涉及具有证据保全功能的北斗网络摄像机。

背景技术

随着摄像技术的发展，前几年已经出现了各种各样的摄像装置。如常见的手持式DV机、数码摄像机、针孔摄影仪、防水摄像机等等。这些不同种类的摄像装置可以适用于不同的场景下，以便于用户选择最为合适的摄像装置来使用。这些摄像装置在使用的时候，通常采用用户手持的方式，或者将摄像装置固定在机架(云台等固定结构)上的方式来进行影像的拍摄。一般情况下，在视频拍摄领域，用户在使用传统的摄像装置完成影像录制之后，需要将录像带/存储卡中存储的影像通过数据线导入到电脑中，用户再使用电脑进行编辑和向互联网上传。

除了上述一般摄像机，随着移动互联网技术的发展，还出现了网络摄像机。相较于一般摄像机，网络摄像机除了能够拍摄影像外，还能够将拍摄得到的影像上传至指定的网络端。因此，相关技术中也会通过使用网络摄像机进行影像录制的方式进行证据保全。通常摄像机在将影像拍摄之后，会将拍摄得到的影像上传到指定的网络终端，但在上传的过程中(即摄像机通过无线网络将拍摄到的影像发送到网络端的过程中)，影像内容容易被第三方篡改，进而使得网络端接收到的影像无法真实的展现出拍摄时的场景。

综上，相关技术中，使用一般的摄像机进行影像的录制和上传时，影像容易被篡改。

发明内容

本发明的目的在于提供具有证据保全功能的北斗网络摄像机，以提高摄像机发送数据的安全性。

第一方面，本发明实施例提供了具有证据保全功能的北斗网络摄像机，包括：摄像机，摄像机包括：

视频获取模块，用于对外部环境进行拍摄，并生成相应的视频数据；

处理器，用于在接收到视频数据后，将获取到的当前时间信息和位置信息均写入视频数据中，并对写入时间信息和位置信息后的视频数据进行加密；

网络模块，用于将加密后的视频数据向指定的网络端发送。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，处理器包括写入模块、北斗定位与授时模块和加密模块；

北斗定位与授时模块，用于在视频获取模块生成视频数据后，通过北斗定位与授时系统获取当前摄像机所处的位置信息与时间信息；

写入模块，用于将北斗授时模块获取到的位置信息与时间信息写入视频数据中；

加密模块，用于对写入时间信息和位置信息后的视频数据进行加密。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，处理器还包括北斗定位模块，用于在视频获取模块生成视频数据后，通过北斗定位系统获取当前位置信息；

写入模块，还用于将北斗授时模块获取到的位置信息写入视频数据中。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，加密模块为CA加密芯片，且使用如下的一种或多种加密算法对写入时间信息后的视频数据进行加密：

AES加密算法、DES加密算法、3DES加密算法和SMS4加密算法；

加密模块所使用的加密算法是根据摄像机的ID号生成的。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，摄像机还包括第一哈希计算模块，用于将加密后的视频数据进行哈希计算，以生成第一哈希信息；

网络模块，还用于将第一哈希信息向指定的网络端发送。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括网络端，网络端包括：

第二哈希计算模块，用于将接收到的视频数据进行哈希计算，以生成第二哈希信息；

比较模块，用于比较第一哈希信息和第二哈希信息是否相同；

存储模块，若第一哈希信息和第二哈希信息相同，则将接收到的视频数据进行存储。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，摄像机还包括：查找模块，用于在视频数据中查找出关键帧数据；

写入模块，进一步用于将时间信息和位置信息写入关键帧数据中。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，写入模块，还用于将摄像机的ID号写入关键帧数据中。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，视频获取模块包括依次串联的镜头、图像传感器、模数转换单元、信号处理单元和编码压缩单元。

本发明实施例提供的具有证据保全功能的北斗网络摄像机，采用在视频数据中增加时间信息和位置信息，采用了加密技术，与现有技术中的直接将拍摄得到的画面上传到网络端，而导致第三方能够对上传的画面进行篡改相比，其通过在摄像机内部设置了改进后的处理器，并通过改进后的处理器在获取到的视频数据中增加了时间信息、位置信息，并对增加了时间信息和位置信息后的视频数据进行加密，使得网络端可以分别从时间、位置两个方面对视频数据进行验证，使得网络端能够对接收到的视频进行校验，还采用了加密的方式来进一步提高了发送的视频数据的安全性，从整体来看，提高了上传的视频数据的安全性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的具有证据保全功能的北斗网络摄像机中摄像机的基本结构图；

图2示出了本发明实施例所提供的具有证据保全功能的北斗网络摄像机的框架结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的具有证据保全功能的北斗网络摄像机中摄像机的优化结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

相关技术中，一般的网络摄像机在拍摄完视频画面之后，还会将视频画面通过有线或无线发送模块发送到指定的网络端(如家用PC等)，但，此种将视频画面直接发送的方式，会导致发送的视频画面容易遭到第三方的拦截和篡改，最终导致发送到网络端的数据是修改后的，也就是发送的视频画面安全性较差。尤其是在进行电子数据保全的时候，这种容易被篡改的视频数据的可信度较低。

针对该种情况，本申请提供了具有证据保全功能的北斗网络摄像机，如图1所示，包括：摄像机，摄像机包括：

视频获取模块101，用于对外部环境进行拍摄，并生成相应的视频数据；

处理器102，用于在接收到视频数据后，将获取到的当前时间信息和位置信息均写入视频数据中，并对写入时间信息和位置信息后的视频数据进行加密；

网络模块103，用于将加密后的视频数据向指定的网络端发送。

可见，本申请所提供的具有证据保全功能的北斗网络摄像机中，首先对摄像机进行了改进，主要改进点集中在处理器102中。该摄像机中的处理器102能够在完成视频数据的生成之后，将当前的时间信息和位置信息写入到视频数据中，并且在完成写入任务之后，能够通过网络模块103将该视频数据发送到网络端。由于视频数据中写入了时间信息，因此，网络端可以依据该时间信息来判断视频数据是否是刚刚生成的。如果视频数据中的时间信息和接收到该视频数据的时间相距较大，则说明视频数据可能被篡改。类似的，在视频数据中加入位置信息也能够起到放置篡改的作用。具体而言，当将时间信息和位置信息写入到了视频数据中之后，如果第三方对视频数据进行修改，则可能会对数据进行整体的替换，在替换之后，数据中也就不存在用于校验的时间信息和位置信息了，进而接收到视频数据的网络端可以查看接收到的视频数据中是否存在时间信息和位置信息，以及查看时间信息和位置信息是否是正确的，来判断接收到的视频数据是否是被篡改过的。同时，由于通过网络上传视频数据的时间较短，因此写入到视频数据的时间信息与网络端接收到视频数据的时间信息应当相差无几，如果网络端接收到视频数据的时间相距写入到视频数据的时间较久，则说明视频数据可能被篡改。

并且，该摄像机，在视频数据中增加了时间信息和位置信息之后，还对视频数据进行了加密处理，这进一步使得视频数据不容易被篡改。

优选的，为了使得写入到视频数据中的时间信息和位置信息更为准确，上述方案中的时间信息和位置信息可以是分别通过北斗授时系统和北斗定位系统获取到的。通过北斗授时系统能够得到当地的准确时间信息，由于视频数据发送的速度是较快的，因此，时间偏差稍大则会影响网络端的判断(判断视频信息是否被篡改过)，为了使时间信息具有校验的功能，应当在视频数据中写入北斗时间信息，以保证时间信息的准确。与使用北斗授时系统来获取时间信息相类似的，还应当使用北斗定位系统来获取位置信息，以使写入到视频数据中的位置信息具有较好的校验价值。当，在将北斗时间信息和北斗位置信息写入到视频数据中之后，还应当使用加密模块来对写时间信息和位置信息的视频数据进行加密。

即，处理器102包括写入模块、北斗定位与授时模块和加密模块；

北斗定位与授时模块，用于在视频获取模块101生成视频数据后，通过北斗定位与授时系统获取当前摄像机所处的位置信息与时间信息；

写入模块，用于将北斗授时模块获取到的位置信息与时间信息写入视频数据中；

加密模块，用于对写入时间信息和位置信息后的视频数据进行加密；

处理器102还包括北斗定位模块，用于在视频获取模块101生成视频数据后，通过北斗定位系统获取当前位置信息；

写入模块，还用于将北斗定位与授时模块获取到的位置信息和时间信息写入视频数据中。

考虑到北斗定位系统在某些环境下可能无法有效的使用，因此，本申请所提供的方案中，除了使用北斗定位系统来获取位置信息还可以使用其他的复合定位方式来获取位置信息，如可以在摄像机中设置复合定位模块，用于通过捷联惯导系统获取内部定位信息，以及通过GPS定位系统获取外部定位信息，并根据内部定位信息和外部定位信息，采用加权计算的方式来确定最终的精准定位信息；进而，写入模块最终是将该精准定位信息写入到视频数据中。需要说明的是，复合定位模块应当在北斗定位模块无法使用的时候工作。具体的，上述采用加权计算的方式来确定最终的精确定位信息的方式可以参照如下公式进行计算：X＝A*Y+B*Z，其中，X为精确定位信息，A为第一权值，B为第二权值，Y为内部定位信息，Z为外部定位信息，且A+B＝1。

在视频数据中所写入的信息除了有时间信息和位置信息，还可以将摄像机的ID号写入到视频数据中，由于网络端能够获知摄像机的ID号，因此，网络端可以通过检查视频数据中是否存在ID号，来确定视频数据是否被篡改过。

更进一步，为了提高加密的效果，使得加密后的视频数据更不容易被篡改。上述加密模块可以使用CA加密芯片，且使用如下的一种或多种加密算法对写入时间信息后的视频数据进行加密：

AES加密算法、DES加密算法、3DES加密算法、和SMS4加密算法。

其中，AES加密算法是高级加密标准(英语：Advanced EncryptionStandard，缩写：AES)，在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。

DES加密算法全称为Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法。

3DES加密算法(或称为Triple DES)是三重数据加密算法(TDEA，Triple DataEncryption Algorithm)块密码的通称。

SMS4加密算法是在国内广泛使用的WAPI无线网络标准中使用的加密算法，是一种32轮的迭代非平衡Feistel结构的分组加密算法，其密钥长度和分组长度均为128。

当然，也不仅限于上述几种算法及其组合，还可以使用上述算法的衍生算法。

并且，为了进一步提高加密算法本身的安全性，可以依据该加密模块所在的摄像机的ID号来对加密算法进行调整。通常情况下，摄像机在将视频数据发送到网络端的同时，还会将摄像机的ID号等摄像机的固有信息发送给网络端，进而网络端可以根据接收到的摄像机的ID号来确定加密方式，并得到相应的解密方式。对于不了解如何使用ID号来生成加密算法的篡改者来说，这种加密方式几乎是不可破解的，这又进一步提高了视频数据的安全性。

除了上述两种方式(在视频数据中写入高精度的时间信息、位置信息和摄像机的ID号，以及使用特定的加密算法来对视频数据进行加密)来提高视频数据的安全性外，还可以通过摘要算法和系统的双方交互来提高视频数据的安全性。

如图2所示，本申请所提供的网络摄像机，除了摄像机之外还具有网络端。并且，摄像机还包括第一哈希计算模块201，用于将加密后的视频数据进行哈希计算，以生成第一哈希信息；

网络模块103，还用于将第一哈希信息向指定的网络端发送。

同时，网络端包括：

第二哈希计算模块204，用于将接收到的视频数据进行哈希计算，以生成第二哈希信息；

比较模块203，用于比较第一哈希信息和第二哈希信息是否相同；

存储模块202，若第一哈希信息和第二哈希信息相同，则将接收到的视频数据进行存储。

也就是，摄像机除了将加密后的视频数据发送给网络端，还会将视频数据的哈希值发送给网络端，网络端对接收到的视频数据重新计算一次哈希值，如果网络端直接接收到的哈希值和计算后得出的哈希值不一致，则说明视频数据是为经过篡改的。这主要是利用了哈希算法(摘要算法)的不可逆性质，即使篡改方获知到了第一哈希信息和该信息所对应的视频数据，也无法逆推出计算出该哈希信息的哈希算法，进而及时篡改者对视频数据的内容进行了篡改也难以对第一哈希信息进行篡改。并且进行篡改者对视频数据进行篡改的前提是其能够进行对加密后的视频数据进行反向解密，这又进一步保证了视频数据的安全性。同时如果加密模块采用的是非对称加密技术(如RSA非对称加密算法)，则视频数据的安全性又进一步得到了提升。

进一步，网络端可以对以下三个时间点是否临近进行验证，即写入到视频数据中的时间信息、网络端接收到视频数据的时间信息和网络端接收到第一哈希信息的时间信息，如果上述三个时间接近则说明未被篡改，如果上述三个时间相距较远则说明视频数据可能发生了篡改。即，网络端还包括时间验证模块，用于验证写入到视频数据的中的时间信息、网络端接收到视频数据的时间和网络端接收到第一哈希信息的时间是否相接近，如是，则判断视频数据未经过篡改；如否，则判断视频数据经过篡改。

为了再进一步提高视频数据的安全性，在具体操作的时候，可以是写入模块将时间信息、位置信息和摄像机的ID号写入到某一帧数据中。此种情况下，篡改者难以发现写入到指定的关键帧数据中的时间信息、位置信息和摄像机的ID号，因此当篡改着对该关键帧数据进行篡改之后，该帧数据中也就不存在时间信息、位置信息和摄像机的ID号了，网络端也就能够更为清楚的确定视频数据是被篡改过的。

具体而言，关键帧数据可以是摄像机和网络端预先约定好的指定图像帧，如将整体视频数据的第100帧图像作为关键帧，或者是前100帧图像中总亮度(同一帧图像中，每个像素点的亮度值之和)值最高的一帧图像作为关键帧。

即，摄像机还包括：查找模块，用于在视频数据中查找出关键帧数据；

写入模块，进一步用于将时间信息和位置信息写入关键帧数据中，写入模块还用于将摄像机的ID号写入关键帧数据中。

以上，为本专利所提供的系统的主要改进点，除了上述主要改进点，如图3所示，本申请所提供的系统的视频获取模块中还具有如下结构：镜头、图像传感器、模数转换单元、信号处理单元和编码压缩单元，且上述结构依次串联。

下面，针对图3所提供的摄像机，对其内部结构进行简要说明。

图3中，镜头，是网络摄像机通过镜头采集被拍摄物体的光线。镜头作为IPC的前端部件，有固定光圈、自动光圈、自动变焦、自动变倍等多种，其主要作用是采集被摄像景物的光线，并将其投射到图像传感器上。

图像传感器，目前可以采用的图像传感器有两种类型，一种是CCD(电荷耦合)元件，另一种是CMOS(互补金属氧化物导体)器件。其主要作用是将每个像素的光线信号根据光线强弱转化成对应大小的模拟电信号，然后在视频时序的控制下，经过滤波、放大处理后，形成模拟视频信号输出。

模/数转换单元，模/数转换单元的作用是将图像和声音等模拟信号转换成数字信号。

信号处理单元，主要作用是数字信号在进行压缩编码前进行信号处理，如增益、降噪、背光补偿等处理。

编码压缩单元，编码压缩单元的作用是对经模/数转换后的数字信号，按一定的标准如MPEG-4或H.264进行编码压缩，减少视频信息的冗余，用更低的码流实现视频的网络传输和存储。

具体的，处理器中的CPU是执行主要计算功能的器件，配合CPU的还有如程序存储器Flash及缓存SDRAM等，其中，Flash中固化OS(操作系统)内核，文件系统、应用软件和系统配置文件；SDRAM是系统内存，用来存储系统及应用程序。

当然，处理器还可以连接上控制模块，该控制模块的主要作用是配置外围接口，如用于报警信号输入输出的I/O接口。控制模块的主要功能是把主控芯片传输过来的并行信号转换成串行信号，实现对外设的控制。I/O模块用来实现信号的输入输出转换，即通常说的报警联动功能。

整体来看本申请所提供的系统中的摄像机，该摄像机中内嵌CA加密芯片和北斗芯片，在视频数据生成的同时，实时嵌入北斗芯片提供的时间和位置标签，并且进行实时的CA加密固化，在摄像机对外输出视频数据的同时，经由专用网络通道，可将视频数据文件对应生成的哈希值实时上传到受法院认可的第三方电子保全公证机构的云平台中进行数据保存并完成公证程序。

该视频流的CA加密采用国家密码局的加密算法，其数字签名与该摄像机的ID号进行捆绑。由于CA芯片和北斗模块内嵌在视频摄像机中，因此保证了摄像机的视频图像输出前已经经过数据自动加密固化，同时固化的数据中包含摄像机的ID号、视频生成的北斗时间和位置信息。同时，上述视频数据文件在生成的同时，所生成的哈希值被实时通过网络上传到第三方电子保全公证机构的云平台中进行证据保存，视频数据文件生成时间、对应哈希值上传的时间与图像内嵌的北斗时间完全统一(误差只有极短的网络传输时间)，因此避免了被人为篡改的可能。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例中装置的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种具有证据保全功能的北斗网络摄像机，其特征在于，包括：摄像机和网络端，所述摄像机包括：

视频获取模块，用于对外部环境进行拍摄，并生成相应的视频数据；

处理器，用于在接收到视频数据后，将获取到的当前时间信息和位置信息均写入所述视频数据中，并对所述写入时间信息和位置信息后的视频数据进行加密；所述处理器包括写入模块、北斗定位与授时模块、复合定位模块和加密模块；

所述北斗定位与授时模块，用于在视频获取模块生成所述视频数据后，通过北斗定位与授时系统获取当前摄像机所处的位置信息与时间信息；

写入模块，用于将所述北斗授时模块获取到的所述位置信息与时间信息写入所述视频数据中；

所述复合定位模块，用于在所述北斗定位与授时模块无法使用时，获取通过捷联惯导系统确定的内部定位信息和通过GPS定位系统确定的外部定位信息，以确定摄像机所处位置最终的精确定位信息；

写入模块，还用于在所述北斗定位与授时模块无法使用时，将所述复合定位模块获取的精确定位信息写入所述视频数据中；

加密模块，用于对所述写入位置信息和时间信息或所述精确定位信息后的视频数据进行加密；

网络模块，用于将所述加密后的视频数据向指定的网络端发送；

所述摄像机还包括第一哈希计算模块，用于将所述加密后的视频数据进行哈希计算，以生成第一哈希信息；

所述网络端包括时间验证模块，用于验证写入到视频数据的中的时间信息、网络端接收到视频数据的时间和网络端接收到第一哈希信息的时间是否相接近，如是，则判断视频数据未经过篡改；如否，则判断视频数据经过篡改；

所述摄像机还包括：查找模块，用于在所述视频数据中查找出关键帧数据；

所述写入模块，进一步用于将所述时间信息和所述位置信息写入所述关键帧数据中；

所述写入模块，还用于将所述摄像机的ID号写入所述关键帧数据中。

2.根据权利要求1所述的一种具有证据保全功能的北斗网络摄像机，其特征在于，所述加密模块为CA加密芯片，且使用如下的一种或多种加密算法对所述写入位置信息和时间信息或所述精确定位信息后的视频数据进行加密：

AES加密算法、DES加密算法、3DES加密算法和SMS4加密算法；

所述加密模块所使用的加密算法是根据所述摄像机的ID号生成的。

3.根据权利要求1所述的一种具有证据保全功能的北斗网络摄像机，其特征在于，

所述网络模块，还用于将所述第一哈希信息向指定的网络端发送。

4.根据权利要求3所述的一种具有证据保全功能的北斗网络摄像机，其特征在于，所述网络端包括：

第二哈希计算模块，用于将接收到的视频数据进行哈希计算，以生成第二哈希信息；

比较模块，用于比较所述第一哈希信息和所述第二哈希信息是否相同；

存储模块，若所述第一哈希信息和所述第二哈希信息相同，则将接收到的视频数据进行存储。

5.根据权利要求1所述的一种具有证据保全功能的北斗网络摄像机，其特征在于，所述视频获取模块包括依次串联的镜头、图像传感器、模数转换单元、信号处理单元和编码压缩单元。