JP2005143135A

JP2005143135A - テキストドキュメントに表示されたグラフのコンテンツに基づいた認証

Info

Publication number: JP2005143135A
Application number: JP2005011122A
Authority: JP
Inventors: Heather Yu Hon; ホン・ヘザー・ユ
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2005-06-02
Also published as: US7107450B1; JP2001209307A

Abstract

【課題】２値のグラフのコンテンツに基づいた認証のためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】グラフのコンテンツを有する電子ファイルを受信し、次いで、グラフのコンテンツのオブジェクトレベル表現が生成され、上記オブジェクトレベル表現に基づいて上記電子ファイルに認証情報が付加される。さらに、上記オブジェクトレベル表現をテキスト認証アルゴリズムによって認証する。従って、文字レベルでグラフからテキストへのブリッジを構成することによって、本発明は、適当なテキストドキュメント認証アルゴリズムを用いてグラフを認証することを可能にする。グラフに画素レベルの精度が要求されているとき、画素レベルの認証を付加することができる。この層は、所有者に、グラフにおける画素レベルの変化を検出させると同時に、その位置を特定させる。双方の認証のレベルは、アプリケーションに依存して任意に選択できる。
【選択図】図１

Description

本発明は一般にドキュメントの認証に関する。特に、本発明は画素レベルと同様に、オブジェクトレベルにおけるグラフの認証に関する。

人々が互いにコミュニケーションをする限りは、秘密性を保持することに対して関心が持たれてきた。結果として、言葉に表されたメッセージ、文字に表されたメッセージ及び電子的なメッセージはすべて、セキュリティーを保持するための重要な技術的努力の対象であった。例えば、一般にドキュメント認証技術は、プレゼンテーション、契約書、軍事的な命令、及びデータベースのようなさまざまな種類の電子的なドキュメントの完全性を保証するために用いられる。認証は、ドキュメントが不正に変更されていないことと、それが仮定された送信者から発生したこととを決定するタスクを必要とする。ディジタル透かしを用いる認証は、過去十年間に多くの研究者によって研究された特別な技術である。例えば、ディジタル透かしを入れることは、ディジタルカラー／グレースケールの画像及びプレインテキストのようなディジタルドキュメントにうまく適用された。電子ドキュメント認証の努力が非常な成功を経験した一方で、これらの努力は典型的にはテキストのドキュメント及び画像の保護の周囲に集中していたことを指摘することは重要である。

米国特許第５，４６５，３０４号の明細書。米国特許第５，３３５，２９０号の明細書。米国特許第５，０７３，９５３号の明細書。米国特許第５，８９２，８４３号の明細書。米国特許第５，３７９，１３０号の明細書。 C. W. Wu, D. Coppersmith, F. C. Mintzer, C. P. Tresser, and M. M .Yeung, "Fragile imperceptible digital watermark with privacy control", IS&T/SPIE Conference on Security and Watermarking of Multimedia Content, SPIE 3657, Jan, 1999。 J. Brassil, S. Low, N. Maxemchuk, and L. O'Gorman, "Electronic Marking and Identification Techniques to Discourage Document Copying", IEEE Infocom 94。 S. H. Low, N. F. Maxemchuk, J. T. Brassil, and L. O'Gorman, "Document Marking and Identification using Both Line and Word Shifting", Infocom '95。 S. Dami et al., "APEL: a Graphical Yet Executable Formalism for Process Modeling", Automated Software Engineering (ASE), Vol.5, No.1, pp.61-96, January 1998, http://citeseer.ist.psu.edu/cache/papers/cs/10355/ftp:zSzzSzftp.imag.frzSzpubzSzADELEzSzASE.pdf/dami97apel.pdf。 Serge Abiteboul et al., "Correspondence and Translation for Heterogeneous Data", In Proceedings of 6th International Conference on Database Theory (ICDT), 1997, http://citeseer.ist.psu.edu/cache/papers/cs/1971/ftp:zSzzSzftp.math.tau.ac.ilzSzpubzSzmilozSztrans.pdf/abiteboul97correspondence.pdf。

しかしながら、最近、次第に多くのドキュメントが、システム及びアイデアの図示のために、画像及びテキストに加えて図式的なグラフを用いている。画像とは対照的に、グラフは付加的なノイズのための容量が小さいために透かしを入れることがより困難である。このことはグラフの２値の（binary）性質による。「２値の性質」の用語は、ほとんどの画像が変化する影（shades）及び色を表示するために画素ごとに複数のビットを有することに対し、ほとんどのグラフが画素ごとに１ビットを有するという事実に関連する。視認不可能なノイズのための容量が小さいために、２値の画素は透かしを挿入することを特に困難にする。言いかえると、２値のグラフ中のビットの最小限の改変により、結果としてグラフの外見及びコンテンツが実質的に変化することがある。さらに、グラフの決定的な情報はしばしば、画素レベルというよりはむしろオブジェクトレベルで含まれている。例えば、ドキュメントのコピー及び著作権保護のための有用なアプリケーションは、異なるユーザに異なるアクセスのレベルを提供する。そのような場合、オリジナルのドキュメントの改変を検出することと同様に、改変の位置をオブジェクトレベルで特定することが非常に好ましい。例えば、矢印のサイズにおいて１画素分の増大を検出することよりも、「１０％」から「７０％」のような、ドキュメントにおける実質的な変化を検出することの方がより重要である。このように、ドキュメントにおける感受性が強い情報（sensitive information）はしばしば、画素レベルよりもむしろオブジェクトレベルに含まれている。

また、画素レベルの認証は、結果的に柔軟性が少なくなることがある。例えば、グラフの注釈のフォントが変化したが、グラフのコンテンツは変化していないとき、画素レベルの認証は注釈が改変されたことを所有者に警告する。しかしながら、所有者はグラフのコンテンツがオリジナルと一致することを決定するための方法を持たない。一方、オブジェクトレベルの認証は、そのような場合に、「コンテンツが本物である」ことを所有者に保証する。フォントが感受性が強い情報としてマークされているとき、オブジェクトレベルの認証はフォントの改変を所有者に警告することもできる。しかしながら、多くのアプリケーションにおいて、フォントが感受性が強い情報としてマークされていないときに、「本物である」という決定を返信するための機構を提供することは非常に望ましい。

コンテンツに基づくテキスト認証のための従来の方法論は、主に、単語／行の間隔、又は文字の垂直方向の活字のストロークの長さを改変することに頼っている。テキストドキュメントは２値の画像として参照され、グラフと同一の２値の性質を共有するが、これらの方法論をグラフの認証に拡張することは困難である。このことは、画素レベルでさえも、グラフは一般にテキストと同一の特性を示さないためである。例えば、図式的なフローチャートにおいて、複数のノードはしばしば、テキストのパラグラフと比較して実質的により少ない性質を有しているのに対し、各ノードの形状が非常に重要なことがある。そのようなフローチャートにおいて、垂直なセリフを示すオブジェクトの数はオブジェクトの総数の数パーセントほどの低さのことがある。ここでオブジェクトは、改変可能な行、文字、又は曲線を参照される。実際、他の種類のグラフは、改変可能な行の間隔、又は垂直なセリフを全く示さないことがある。ゆえに、テキストに基づく認証技術をグラフの認証に橋渡しすることは望ましい。

上述の目的及び他の目的が、ドキュメントを認証するためのコンピュータ化された方法によって提供される。上記方法は、ドキュメントをグラフのコンテンツとテキストのコンテンツに分割するステップを含む。次いで、上記グラフのコンテンツは、グラフのコンテンツのシンボル的表現に変換される。上記方法はさらに、テキスト認証アルゴリズムを用いて上記シンボル的表現の認証を提供する。

また、本発明は、２値のグラフを認証するためのコンピュータ化された方法を提供する。上記グラフは、オブジェクトレベルと同様に、画素レベルで認証される。上記方法は、認証されたグラフを暗号化するステップを含む。

本発明の別の態様として、グラフ認証システムは、グラフをオブジェクトレベルで認証するためのオブジェクトレベル認証器を有する。上記認証システムは、さらに、グラフを画素レベルで認証するための画素レベル認証器と、認証されたグラフを暗号化するための暗号化システムを含む。

上記の一般的な説明と、以下の詳細な説明との双方は、本発明の例示に過ぎず、請求項に示された発明の性質と特性を理解するための全体像又は枠組みを提供することが意図されていると理解されるべきである。本発明のさらなる理解を提供するために添付の図面が含まれ、本明細書の一部として組み込まれ、本明細書の一部を構成している。図面は本発明のさまざまな特徴及び実施形態を図示し、上記説明と共に、本発明の原理及び動作を説明するために役立つ。

本発明のさまざまな利点は、以下の明細書及び添付された請求項を読むことによって、及び添付された図面を参照することによって当業者には明らかになるであろう。

従って、本発明によれば、２値のグラフのコンテンツに基づいた認証のためのシステム及び方法を提供することができる。

まず、図１を参照すると、グラフ認証システム２０の好ましい実施形態は、オブジェクトレベル認証器３０、画素レベル認証器４０、及び暗号化システム５０を含む。グラフ認証システム２０は、ホストドキュメント５１に含まれた複数のグラフのコンテンツに基づいた認証を提供する。その結果は保護されたドキュメント５２である。以下に続く議論の一部として、Ｉは、例えば契約書のような、ホストドキュメント５１と定義され、上記ホストドキュメント５１は所有者Ｏ１によって、又は複数の所有者Ｏ１，Ｏ２からＯｎまでによって認証される。ホストドキュメントＩの認証されたコピーは、

外１

と表示される。それに対応して、Ｇ及び

外２

は、グラフのオリジナル、及び認証されたコピーであるとそれぞれ定義される。さらに、Ａは攻撃者、すなわち認証されていない受信者であるのに対し、Ｒは認証された受信者として定義される。以下のシナリオは、グラフ認証システム２０の潜在的なアプリケーション及び目的を説明する。

第１のシナリオはＩ₁∈Ｏ１で、Ｏ１が彼女のドキュメントＩ₁が本物（authentic）であるか否かを決定することを望んでいる状況である。ドキュメントのコンテンツは、＄１，０００の価格、又は１９９９年６月１日の締め切りのような、感受性が強い情報を含む。もう１つのシナリオは、Ｉ₁∈Ｏ１で、Ｏ１がＩ₁をＲに送る必要があり、Ｒに「読み出し」許可を与えるが、「書き込み」許可を与えないことを希望しているときに発生する。このシナリオの１つの変形は、Ｏ１が、いかなる種類の改変（alteration）も妨げ、Ｉ₁をＯ１から取得する攻撃者Ａによって作られた改変の位置を特定し、次いで、それをＲに送ることを望む状況である。又は、Ｏ１は、彼女自身とＲのみがドキュメントを修正することが可能である一方で、誰もがＩ₁を読み出せるということを望んでもよい。もう１つのシナリオが、Ｉ₁∈Ｏ１∩Ｏ２のとき、すなわちＩ₁がＯ１とＯ２の間の契約書であるときに発生する。Ｏ１の手にあるコピーがＯ２のものにあるそれと異なるときは、Ｏ１は、Ｏ２のコピーの信用性（authenticity）をチェックすることによって、Ｏ２のコピーがオリジナルの契約書の不正に変更されたコピーであると証明することを望む。それに加えて、Ｏ１は、厳密にＯ２がオリジナルの契約書のどこを変更したのか指摘することを望んでもよい。

次いで、図１１を参照すると、本発明が、２値のグラフを含むテキストドキュメントのための、完全に機能的なコンテンツに基づいた認証システムを提供することを理解できる。グラフからテキストへの橋渡しを文字レベルで構成することによって、本発明は、適当なテキストドキュメント認証アルゴリズムを用いてグラフを認証することを可能にする。グラフに画素レベルの精度が必要とされるとき、画素レベルの認証を付加することができる。この層は、所有者に、グラフにおける変化を画素レベルで検出させ、同様にその位置を特定させる。階層的なレイアウトは、本発明のアプリケーションに上述のシナリオと同様に、他のシナリオを実行することを可能にする。

階層の第１のレベルは、オブジェクトレベルの認証が後に続く画素レベルの認証である。これらは所有者Ｏ１の秘密鍵によって実行される。画素レベル又はオブジェクトレベルのいずれの保護も、アプリケーションに依存してオプションであることを注意せよ。しかしながら、最終的な保護（ultimate protection）のために、オブジェクトの保護層に加えて画素の保護層を有する２重の層の保護は、２つの層が直交するために推奨される。それに加えて、会社のロゴのような有意な透かしを、望ましいときには、ドキュメントの中に挿入することができる。さらに、テキスト及び複数のグラフを含む認証された複数のドキュメントは、安全な伝送のために、公開鍵暗号化アルゴリズムを用いて暗号化することができる。ここで、透かしを入れる層（watermarking layer）は認証層の前又は後のいずれかにおいて実行することができる。再び、これは異なるアプリケーションに依存する。次いで、アクセス認証は異なる鍵を異なるユーザに分散することによって許可することができる。例えば、「読み出し」のみのアクセスの場合には、Ｒは公開解読鍵Ｋ₄のみを与えられる。マルチパーティに所有されたドキュメントの認証の場合には、各パーティは秘密鍵を有し、上記認証は、全てのパーティからの秘密鍵を備えた鍵のセットを生成することによって実行される（図１２を参照）。ゆえに、鍵を持たずに試みられたドキュメントの修正は成功しない。

図１に戻って、オブジェクトレベル認証器３０はグラフをオブジェクトレベルで認証するのに対して、画素レベル認証器４０はグラフを画素レベルで認証することが理解されよう。暗号化システム５０は、受信者への送信のために、認証されたグラフを暗号化する。図２に図示されているように、オブジェクトレベル認証器３０は、仕様モジュール３１及び関係モジュール３２を介して、グラフを、グラフのシンボル的表現に変換する。上記仕様モジュール３１は、グラフの複数のノードを複数の仕様シンボルによって定義する。同様に、上記関係モジュール３２は、グラフの複数のノードの間の関係を複数の関係シンボルによって定義する。このことは、テキスト認証モジュール３３が、テキスト認証アルゴリズムを用いてシンボル的表現を認証することを可能にする。

図９は、本発明を介して認証することができたさまざまなタイプのグラフを図示している。オブジェクトレベル認証器３０の動作は、図１０の図式的なフローチャートを通じてよりよく理解することができる。図式的なフローチャート３４に含まれた重要な情報は、各ノードの注釈と、複数のノードの関係を図示する複数のノードの間の複数の関係とであることが理解できる。各ボックスのドローイングがわずかに小さいかわずかに大きいか、ラインの長さが長いか短いか、又はノードの位置が左に傾いているか右に傾いているかは、一般には重要ではない。従って、認証処理は、図式的なフローチャート３４の画素レベルの代わりに、主としてそのオブジェクトレベルに関連している。オブジェクトの重要な性質がグラフのタイプに依存することを注意することは重要である。従って、図９（ｃ）の棒グラフの場合に、重要な情報は、グラフの全体の高さよりはむしろ、各個別の棒の相対的な高さに含まれる。例えば、第２の棒の高さがそのオリジナルの高さの半分に変化させられるとき、それによって第２の棒の値は変更させられる。ほとんどのテキストドキュメントにとって重要なことは、オブジェクトレベル又は文字レベルにおけるということが理解されよう。

ゆえに、図式的なフローチャート３４はさまざまなノード及びラインを含み、一連の関係シンボルによって以下のようなノード注釈に沿って表現することができる。

［数１］
“＜Ｎ₁｛‘ＰｒｏｃｅｓｓＡ’，＃１，＆ｒｅｇ，＠ｍｉｄ｝→Ｎ₂｛‘ＰｒｏｃｅｓｓＢ’，＃１，＆ｒｅｇ，＠ｍｉｄ｝→Ｎ₃｛‘ＩｆＣ’，＃３，＆ｒｅｇ，＠ｍｉｄ｝→＜Ｎ₄｛‘Ｅｎｄ’，＃２，＆ｒｅｇ，＠ｍｉｄ｝｜ｙｅｓ；Ｎ₂｜ｎｏ＞＞”

それについて、図１３は上記のシンボル的表現に対する関係シンボル及び仕様シンボルを図示している。結果が図１４に図示されている。上記のシンボル的表現において、Ｎ₁，Ｎ₂．．．は、｛｝に含まれた各ノードのプロパティを備えたノード名であり、＜＞は組（tuple）であり、→及び｜は関係シンボルである。複数のノード及び複数のラインのプロパティ、すなわち形状、サイズ、色及び位置は、仕様シンボルで記述できることが理解されよう。仕様に対して反応しにくいグラフに対しては、｛｝の各ペアの間の複数のシンボルは単純に無視されるのに対して、仕様に対して敏感なグラフにおいては、｛｝の各ペアにおける仕様シンボルは異なるレベルの細部を提供する。この階層的な表現は付加的な柔軟性を提供する。

グラフの複数のノードを複数の仕様シンボルで定義し、複数の条件及び複数の家族的関係を複数の関係シンボルで定義したあとで、テキスト認証モジュール３３はシンボル的表現を認証することができる。例えば、公知の２次元又は多次元のチェックサム技術を信用性（authenticity）を照合するために用いることができる。以下の議論のために、Ｔ（ｐ，ｑ）に（ｐ，ｑ）番目の文字を表現させるものとする。

［数２］
Ｓ（ｐ，ｑ）＝ｓ¹（ｐ，ｑ）ｓ²（ｐ，ｑ）…ｓ^J（ｐ，ｑ）
＝ｆ（Ｔ（ｐ，ｑ））
は、マップｆを介したＴ（ｐ，ｑ）の符号化された表現であり、ここでｓ¹（ｐ，ｑ）ｓ²（ｐ，ｑ）…ｓ^J（ｐ，ｑ）は、最上位のビットから最下位のビットへの順序にあるＳ（ｐ，ｑ）の第１、第２、…第Ｊ番目のビットを表現する。さらに、
［数３］
Ｓｕｍ_p ^j＝Σ^P _p=1ｓ^j（ｐ，ｑ）
及び
［数４］
Ｓｕｍ_q ^j＝Σ^Q _q=1ｓ^j（ｐ，ｑ）
とし、ここでＰ及びＱは次元のサイズである。従って、任意の変更Ｓｕｍ_p’ ≠Ｓｕｍ_p及びＳｕｍ_q’≠Ｓｕｍ_qの位置を特定することができる。

公知のコンテンツ依存の一方向ハッシュ関数を利用することは、高いレベルのセキュリティーを提供するということが理解されよう。以下の議論のために、Ｂがブロックサイズを表し、Ｋが秘密鍵を表すものとする。マルチパーティードキュメントの場合に、ＫはＫ_O1，Ｋ_O2，…の関数、すなわち
［数５］
Ｋ＝ｆ１（Ｋ_O1，Ｋ_O2，…）
である。図１２は今の例に対する鍵のセットを図示している。議論のために、われわれはセットの中の各鍵Ｋ_o1，Ｋ_o2，…がその所有者の秘密鍵によって暗号化されていることを仮定し、調停者（arbitrator，信頼された第３者）が鍵のセットＫを生成するために用いられる。しかしながら、他の適当な暗号作成プロトコルもまた用いられてもよいと注意することは重要である。ＫはＪビット符号化であって、第１のビットから第（Ｊ−１）のビットが符号ビットであり、最低のビットの第Ｊのビットが照合ビットであることを仮定する。図１４に図示されているドキュメントパラグラフＩは、９ビット符号化を用いることができる。一方向ハッシュアルゴリズムＭＤ５を選択すると、符号化手順は以下のようになる。ソーステキストＩを、長さにおいて５１２の正確な倍数になるように、必要なだけの０を詰めることによって充填する（パディングする）。各１２８の長さを有するセットＩ_oに対して、Ｉ_o⊂Ｉ _oでありＩ _o＝５１２文字である、その近傍のセットＩ_oを選択する。

［数６］
Ｓ_o＝｛Ｓ_o（ｉ），ｉ∈［１，１２８］｝
＝｛ｓ¹ _o（ｉ）ｓ² _o（ｉ）…ｓ^J _o（ｉ）｝＝ｆ（Ｉ_o）
及び
［数７］
Ｓ _o＝｛Ｓ _o（ｉ），ｉ∈［１，５１２］｝
＝｛ｓ ¹ _o（ｉ）ｓ ² _o（ｉ）…ｓ ^J _o（ｉ）｝＝ｆ（Ｉ _o）
が、それぞれＩ_o及びＩ _oの符号化された表現であることを仮定する。

１．近傍のセットＩ _oの複数の符号ビットを連結する。
２．それの１２８ビットハッシュ値を計算する，

［数８］
ｈ_o＝Ｈ（Ｓ _o）

３．公開暗号作成方法を用いて、ｈ_oを署名することによってメッセージ
［数９］
ｈ_o’＝Ｓｇｎ（Ｋ，ｈ_o）
を生成する。

４．ｈ_oをＳ_o（ｉ）の最低のビットの第Ｊのビットに入れる。すなわち、
［数１０］
ｓ^J _o（ｉ）＝ｈ_o’（ｉ），ｉ∈［１，１２８］
とする。

上記のアルゴリズムは、非特許文献１において画像認証の文脈において議論され、本願明細書に参照して含まれる。復号化処理は、照合がＸＯＲ演算を介して実行されることで、符号化処理と同様である。以下の式が成り立つ。

∀ｉ∈［１，１２８］に対してＡｕｔｈ_o（ｉ）＝１ならば、Ｉ_oセットは変更された。

次いで、図３を参照すると、グラフ認証システム２０の画素レベル認証器４０がより詳細に図示されている。可視透かしモジュール４１は、グラフに対して画素レベルで可視の認証情報を付加するのに対して、不可視認証モジュール４２は、グラフに対して画素レベルで不可視の認証情報を付加するということを理解できる。好ましい実施形態は、グラフのオブジェクトレベルからのハッシュ値をグラフの画素レベルにおいて埋め込むための合体モジュール（coalescing module）４３をさらに含む。合体したときの２つのレベルの認証は、最適な結果をもたらすことが発見された。Ｎ個のシンボルによってＩを認証するために、われわれは最初に文字レベル上でＩの一方向ハッシュを計算する。ゆえに、Ｎ＝２４８文字のとき、２４８文字の全てのビットを共に代入し、その結果を長さにおいて５１２の正確な倍数に充填し、充填されたメッセージのハッシュ値を計算することによって、このことは実行される。次いで、１２８ビットのハッシュ値は画素レベルで埋め込まれる。

次に、本発明に係るグラフ認証システムの演算を、プログラミングの目的のためにより詳細に記述する。図４を参照すると、電子ファイル（又はドキュメント）を認証するためのコンピュータ化された方法は一般に１００で図示されている。ステップ１０２は、電子ファイルの受信を実行する。ステップ１０１で、ファイルはグラフのコンテンツと、テキストのコンテンツとに分割される。１つのドキュメントにおいて、テキストの領域からグラフを分割することは、かなり多くの研究の主題であった。例えば、ここに参照して含まれているクレーン（Cullen）ほかに付与された特許文献１及び２は、ドキュメント画像のテキスト、画像、及びラインのセグメント化について議論している。さらに、ここに参照して含まれているウエストジグ（Westdijk）に付与された特許文献３は、ドキュメントの自動的なセグメント化のためのシステム及び方法を開示している。ドキュメントの他の領域からの本文テキストの分離は、ここに参照して含まれるゾウ（Zhou）ほかに付与された特許文献４において教示されている。また、ワン（Wang）ほかに付与された特許文献５において、テキストから画像を分離する方法及びシステムが開示されている。これらの技術又は他の公知のアプローチのうちの任意のものを、分割ステップ１０１を実行することに容易に適用できる。

ステップ１１０において、オブジェクトレベルが関心のレベルであるか否かが決定される。オブジェクトレベルが関心のレベルであるときは、ステップ１１１において、オブジェクトレベル表現に基づいて、認証情報を電子ファイルに付加することによって、グラフはオブジェクトレベルで認証される。同様に、ステップ１３０において、画素レベルが関心のレベルであるか否かが決定される。画素レベルが関心のレベルであるときは、ステップ１３１においてドキュメントは画素レベルで認証される。オブジェクトレベルの認証と画素レベルの認証との双方はオプションであって、任意の順序で実行できることが理解されよう。次いで、グラフを、ステップ１５０で暗号化し、ステップ１６０で認証された受信者に送信することができる。

図５は、ステップ１１１をより詳細に図示している。ステップ１１２においてグラフの複数のノードが複数の仕様シンボルによって定義されることを理解できる。次いで、ステップ１１３において、複数ノードの間の関係が複数の関係シンボルによって定義される。その結果は、電子ファイルに含まれたグラフのコンテンツのシンボル的（又はオブジェクトレベルの）表現である。本発明の範囲から離れることなく、オブジェクトレベル表現への他のアプローチを選択可能であることが理解されよう。ステップ１１４において、シンボル的表現は、テキスト認証アルゴリズムを用いて認証される。

次いで、図６を参照すると、ステップ１３１がより詳細に図示されている。ステップ１３２において、グラフ及びホストドキュメントのコンテンツに基づいて、透明性が必要とされているか否かが決定される。透明性が必要とされているとき、ステップ１３３において不可視の認証情報が付加される。そうでないときは、ステップ１３４において可視の認証情報が付加される。

図７において見られるように、可視の認証情報を付加するための相対的に頑健なアプローチがより詳細に図示されている。特に、ステップ１３５において、グラフの切り詰められた画像（truncated image）が形成される。以下の議論のために、Ｘ×Ｙ＝１２８を、定義されたブロックサイズとする。ゆえに、グラフＧはＸ×Ｙのサイズの複数個のブロックにカットすることができる。ブロック数がＬであると仮定し、われわれは、全てのブロックの（ｘ，ｙ）番目の画素のビットを第１のブロックに連結し、Ｌビットの切り詰められた画像ＴｒｕｎＧを形成する。ゆえに、グラフＧの、画像サイズＸ×Ｙを有する、Ｌビット／画素の画像ＴｒｕｎＧが生成される。ＴｒｕｎＧ（ｘ，ｙ）^lは、ＴｒｕｎＧの画素（ｘ，ｙ）の第ｌのビットを表すものとする。ここで注意することは、
［数１１］
ＴｒｕｎＧ（ｘ，ｙ）≠０
であるように、切り詰められた画像ＴｒｕｎＧを形成することが望ましいということである。また、より高いレベルの保護を取得するために、乱数発生器を用いてグラフをカットするべきであるということを注意せよ。

ステップ１３６において、切り詰められた画像から初期メッセージが生成される。上記初期メッセージは、切り詰められた画像のすべてのビットによって定義される。従って、ステップ１３６は、全てのＸ×Ｙ個の画素の全てのビットを、Ｘ×Ｙ×ＬビットのメッセージＭ１の中に収集する。ステップ１３７において、初期メッセージは充填されたメッセージに変換され、そこにおいて、上記充填されたメッセージは、予め決定された長さの倍数によって定義されたサイズを有する。従って、Ｍ１は、メッセージＭ１’を取得するために必要とされた量のゼロを用いて、長さにおいて５１２の正確な倍数に充填される。

ステップ１３８において、充填されたメッセージに対するハッシュ値が計算される。従って、ステップ１３８はＭＤ５を用いて、Ｍ１’の１２８ビットのハッシュ値
［数１２］
Ｍ２＝ｈ（Ｉ）＝Ｈ（Ｍ１’）
を計算する。ステップ１３９において、
［数１３］
Ｍ３＝ｈ’（ｉ）＝Ｓｇｎ（Ｋ，Ｍ２）
のような公開鍵暗号法を用いてハッシュ値に署名することによって、ハッシュ値は公開鍵で暗号化されたメッセージに変換される。次いで、ステップ１４０において、公開鍵で暗号化されたメッセージは、可視の認証情報に変換される。上記可視の認証情報は多数の異なるフォーマットであることができる。例えば、図１５は境界ボックスを用いて認証されたグラフを図示しているのに対して、図１６はバーコードを用いて認証されたグラフを図示する。

不可視の認証が必要とされる、又は望ましいとき、グラフそれ自身を修飾する、頑健さがより少ない方法を用いることができる。従って、図８に図示されているように、ステップ１３５’において、切り詰められた画像がグラフから形成される。ステップ１４１において、上記切り詰められた画像の各画素から照合ビットが選択される。従って、ステップ１４１において、ＴｒｕｎＧにおける各画素（ｘ，ｙ）のＬビットからの１ビット
［数１４］
ＴｒｕｎＧ（ｘ，ｙ）^l＝１
を照合ビットとする。よりよい無知覚可能性と、より高いレベルのセキュリティーのために、照合ビットは拡散を最大化するような方法で選択されるべきである。

ステップ１３６’において、切り詰められた画像から初期メッセージが生成され、そこにおいて、上記初期メッセージは切り詰められた画像の全ての非照合ビットによって定義される。ゆえに、ステップ１３６’は、全てのＸ×Ｙ個の画素の残りの（Ｌ−１）ビットを、Ｘ×Ｙ×（Ｌ−１）ビットのメッセージＭ１の中に収集する。メッセージＭ１は、必要とされるだけの量の０を用いて、長さにおいて５１２の正確な倍数に充填され、メッセージＭ１’を取得する。ゆえに、ステップ１３７’において、初期メッセージは充填されたメッセージに変換される。好ましくは、上記充填されたメッセージは、予め決定された長さ５１２の倍数によって定義されるサイズを有する。

ステップ１３８’において、上記充填されたメッセージに対してハッシュ値が計算される。次いで、ステップ１３９’において、ハッシュ値は公開鍵で暗号化されたメッセージに変換される。次いで、ステップ１４２において、上記公開鍵で暗号化されたメッセージは、切り詰められた画像に以下の方法ではめ込まれる。

［数１５］
もし
ｈ’（ｉ）＝ｈ’（（ｙ−１）×Ｘ＋ｘ））＝０，かつ
｜ＴｒｕｎＧ（ｘ，ｙ）｜＝奇数のとき，
ＴｒｕｎＧ（ｘ，ｙ）^l＝０とする
［数１６］
もし
ｈ’（ｉ）＝ｈ’（（ｙ−１）×Ｘ＋ｘ））＝１，かつ
｜ＴｒｕｎＧ（ｘ，ｙ）｜＝偶数のとき，
ＴｒｕｎＧ（ｘ，ｙ）^l＝１とする

ここで、｜ＴｒｕｎＧ（ｘ，ｙ）｜は、ＴｒｕｎＧ（ｘ，ｙ）の濃度、すなわちＴｒｕｎＧ（ｘ，ｙ）のＬビットの間で「１」であるビットの数を表す。

次いで、図１７を参照すると、２つのサンプルの結果を見ることができる。下の結果は、図１０の図式的なフローチャートから切り取られている。よりよく見えるようにするために、各結果は、オリジナルのサイズの少なくとも４００パーセントに拡大されている。

従来のスペース−シフト法と、セリフ修正法とは、非特許文献２及び３において提案され、双方ともここに参照して含まれる。本発明に対してこれらの技術を比較すると、明らかな改善が達成されたことを図１８において見て取ることができる。ハッシュ値がドキュメントの前に付加されるとき、オブジェクトレベルの認証に対して特別な符号化が必要とされないことを注意せよ。そうでないときは、そのような符号化が必要とされる。同様に、画素レベル又は合体された認証の場合に、可視の認証情報が有るとき特別な符号化が必要とされないのに対して、不可視の認証情報に対してそれは必要とされる。ここで、特別な符号化は、アスキーコード（ＡＳＣＩＩコード）及びユニコード（Ｕｎｉｃｏｄｅ）のような、一般に受容されているコードとは異なる新しいコードを意味する。

上述の議論は、本発明の例示的な実施形態を開示し、記述している。当業者は、そのような議論と、添付の図面及び請求項から、請求項で定義された本発明の精神及び範囲から離れることなく、その中にさまざまな変化、修正及び変形が実行可能であることを容易に認識するであろう。

本発明に係るグラフ認証システムのブロック図である。本発明に係るオブジェクトレベル認証器のブロック図である。本発明に係る画素レベル認証器のブロック図である。本発明に係るドキュメントを認証するためのコンピュータ化された方法のフローチャートである。本発明に係る、オブジェクトレベルでグラフを認証する処理のフローチャートである。本発明に係る、画素レベルでグラフを認証する処理のフローチャートである。本発明に係る、可視の認証情報を付加する処理のフローチャートである。本発明に係る、不可視の認証情報を付加する処理のフローチャートである。本発明を用いて認証できたグラフのサンプル図である。本発明を用いて認証できた図式的なフローチャートの図である。本発明に係る、１つのパーティーに所有されたドキュメントの認証処理のブロック図である。本発明に係る鍵セットの図である。本発明の好ましい実施形態に係る、関係シンボル及び仕様シンボルのテーブルである。図１０の図式的なフローチャートのシンボル的表現である。本発明に従って、境界ボックスを用いて画素レベルで認証された図式的なフローチャートである。本発明に従って、バーコードを用いて画素レベルで認証された図式的なフローチャートである。不可視の認証情報を含むテキスト及びグラフのコンテンツの拡大された図である。グラフ認証アルゴリズムを比較したテーブルである。

符号の説明

２０…グラフ認証システム、
３０…オブジェクトレベル認証器、
３１…仕様モジュール、
３２…関係モジュール、
３３…テキスト認証モジュール、
３４…図式的なフローチャート、
４０…画素レベル認証器、
４１…可視透かしモジュール、
４２…不可視透かしモジュール、
４３…合体モジュール、
５０…暗号化システム、
５１…ホストドキュメント、
５２…保護されたドキュメント。

Claims

オブジェクトレベル認証器と、画素レベル認証器とを備えたグラフ認証システムにより以下のステップを実行することによって電子ファイルを認証する方法において、
上記オブジェクトレベル認証器により、図式的なグラフのコンテンツを有する電子ファイルを受信するステップと、
上記オブジェクトレベル認証器により、上記グラフのコンテンツ内で複数のノードをそれぞれ定義するための複数の仕様シンボルと、上記複数のノード間における関係をそれぞれ定義するための複数の関係シンボルとを用いて、上記グラフのコンテンツのシンボル的表現を生成するステップと、
上記画素レベル認証器により、上記グラフのコンテンツのシンボル的表現に基づいて、上記電子ファイルに認証情報を付加するステップとを備えた電子ファイルを認証する方法。
上記グラフのコンテンツは２値の複数の画素ビット値を含む請求項１記載の方法。
上記オブジェクトレベル認証器により、上記グラフのコンテンツを、上記グラフのコンテンツのシンボル的表現に変換するステップをさらに備えた請求項１記載の方法。
上記オブジェクトレベル認証器により、上記複数のノードの形状、サイズ、色及び位置を定義するステップをさらに備えた請求項１記載の方法。
上記オブジェクトレベル認証器により、上記シンボル的表現を、テキスト認証アルゴリズムによって認証するステップをさらに備えた請求項１記載の方法。
上記オブジェクトレベル認証器により、上記シンボル的表現をチェックサムによって認証するステップをさらに備えた請求項５記載の方法。
上記チェックサムは２次元チェックサムである請求項６記載の方法。
上記チェックサムは多次元チェックサムである請求項６記載の方法。
上記オブジェクトレベル認証器により、上記シンボル的表現を暗号ハッシュ関数によって認証するステップをさらに備えた請求項５記載の方法。
上記画素レベル認証器により、上記グラフのコンテンツを画素レベルで認証するステップをさらに備えた請求項１記載の方法。
上記画素レベル認証器により、上記グラフのコンテンツに可視の認証情報を付加するステップをさらに備えた請求項１０記載の方法。
上記可視の認証情報は、上記グラフのコンテンツの周囲における外側の境界を定義する境界ボックスを含む請求項１１記載の方法。
上記可視の認証情報はバーコードを含む請求項１１記載の方法。
上記画素レベル認証器により、上記グラフのコンテンツに不可視の認証情報を付加するステップをさらに備えた請求項１０記載の方法。
上記オブジェクトレベル認証器により、上記電子ファイルを、グラフのコンテンツとテキストのコンテンツに分割するステップをさらに備えた請求項１記載の方法。
オブジェクトレベル認証器と、画素レベル認証器と、暗号化装置とを備えたグラフ認証システムにより以下のステップを実行することによって２値の図式的なグラフを認証する方法において、
上記画素レベル認証器により、上記グラフを画素レベルで認証するステップと、
上記オブジェクトレベル認証器により、上記グラフのコンテンツ内で複数のノードをそれぞれ定義するための複数の仕様シンボルと、上記複数のノード間における関係をそれぞれ定義するための複数の関係シンボルとを用いて、上記グラフをシンボル的表現のレベルで認証するステップと、
上記暗号化装置により、上記認証されたグラフを受信者に送信するステップとを備えた２値の図式的なグラフを認証する方法。
上記画素レベル認証器により、上記グラフに可視の認証情報を付加するステップをさらに備えた請求項１６記載の方法。
上記画素レベル認証器により、上記グラフをそれぞれ同一サイズを有する複数のブロックに分割し、上記複数のブロックにおける各画素を、上記複数のブロックのうちの１つにおける対応する画素にそれぞれ連結することにより、上記複数のブロックの個数に等しいビット数を有する各画素にてなる切り詰められた画像を形成するステップと、
上記画素レベル認証器により、上記切り詰められた画像から初期メッセージを生成するステップとをさらに含み、上記初期メッセージは上記切り詰められた画像の全てのビットによって定義され、
上記画素レベル認証器により、上記初期メッセージにビット値を追加して充填されたメッセージを形成するステップをさらに含み、上記充填されたメッセージは予め決定された長さの倍数によって定義されたサイズを有し、
上記画素レベル認証器により、上記充填されたメッセージのハッシュ値を計算するステップと、
上記画素レベル認証器により、上記ハッシュ値を、公開鍵によって暗号化されたメッセージに変換するステップと、
上記画素レベル認証器により、上記公開鍵によって暗号化されたメッセージを、可視の認証情報に変換するステップとをさらに含む請求項１７記載の方法。
上記可視の認証情報は、上記グラフのコンテンツの周囲における外側の境界を定義する境界ボックスを含む請求項１８記載の方法。
上記可視の認証情報はバーコードを含む請求項１８記載の方法。
上記画素レベル認証器により、上記グラフに、不可視の認証情報を付加するステップをさらに備えた請求項１６記載の方法。
上記画素レベル認証器により、上記グラフをそれぞれ同一サイズを有する複数のブロックに分割し、上記複数のブロックにおける各画素を、上記複数のブロックのうちの１つにおける対応する画素にそれぞれ連結することにより、上記複数のブロックの個数に等しいビット数を有する各画素にてなる切り詰められた画像を形成するステップと、
上記画素レベル認証器により、上記切り詰められた画像の各画素から１つのビットを選択するステップと、
上記画素レベル認証器により、上記切り詰められた画像から初期メッセージを生成するステップとをさらに含み、上記初期メッセージは上記切り詰められた画像のうちの全ての未選択ビットによって定義され、
上記画素レベル認証器により、上記初期メッセージにビット値を追加して充填されたメッセージを形成するステップをさらに含み、上記充填されたメッセージは予め決定された長さの倍数によって定義されたサイズを有し、
上記画素レベル認証器により、上記充填されたメッセージのハッシュ値を計算するステップと、
上記画素レベル認証器により、上記ハッシュ値を、公開鍵によって暗号化されたメッセージに変換するステップと、
上記画素レベル認証器により、上記公開鍵によって暗号化されたメッセージを、上記切り詰められた画像に埋め込むステップとをさらに含む請求項２１記載の方法。
上記画素レベル認証器により、複数の選択されるビットの間の拡散を最大化するステップをさらに備えた請求項２２記載の方法。
上記オブジェクトレベル認証器により、上記グラフのシンボル的表現を、テキスト認証アルゴリズムによって認証するステップをさらに備えた請求項１６記載の方法。
上記画素レベル認証器により、上記グラフのシンボル的表現のレベルを、上記グラフの画素レベルと合体させるステップをさらに備えた請求項２４記載の方法。