TWI423068B

TWI423068B - Image digital tag embedding method, instant identification method and its authentication system

Info

Publication number: TWI423068B
Application number: TW98135974A
Authority: TW
Original assignee: Univ Nat Cheng Kung
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2014-01-11
Also published as: TW201115386A

Description

影像數位標籤嵌入方法、即時鑑識方法及其鑑識系統

本發明係關於一種影像數位標籤嵌入方法、即時鑑識方法及其鑑識系統，特別係指一種將一數位標籤嵌入於一JPEG影像封包內作為監聽的依據，來達到快速且可靠蒐證效果的即時鑑識方法。

隨著數位科技的發達及網路時代的來臨，透過網際網路傳送資料非常的方便，然而，也因此使得智慧財產及個人隱私均未獲得妥善的保護及尊重，許多具有版權及個人隱私的圖像檔案在網路上被非法散佈，除造成金錢的損失外，更有可能使得個人名譽受到損害。

然而，目前用於嚇阻非法複製與傳播之方法僅有屬於消極性的作為或是道德勸說，往往都是等到不肖人士對受害者造成實質上的侵害後，相關機關或單位(如：網路警察)才會針對事情做處理，但也因為未能掌握第一時間便對事情做出處理，侵權者可將侵權檔案從自己的電腦裡刪除或是事前證據不足，警方無法持有搜索票進入嫌犯電腦取得犯罪檔案，造成日後侵權舉證上的困難。

另外，Wireshark(RTM)是目前很受歡迎之網路監聽分析工具之一，其具有收集封包、剖析各式常見網路協定(例如：HTTP、RTP、TCP、UDP等)，並可做網路流量的統計以供使用，不過，Wireshark(RTM)卻無法對封包的負載內容進行分析，必須將封包還原成圖像檔案進行人為比對後，方可判斷該圖像檔案是否侵權，因此，沒辦法直接從封包取出檔案內容相關對應資料以提供即時的數位證據。

綜合上述之問題，若能提供一種能夠在不影響網路運作，即時針對圖像封包做出侵權判斷與否之比較，即使侵權者在自己電腦將圖像檔案刪除，仍可依據他在網路上的行為、時間、地點(IP位址)或侵權內容提供司法為侵權賠償之證據。

本案發明人有鑑於現有網路影像監聽僅能記錄IP位址與傳送時間，卻無法確切指出哪一部分的影像內容被傳遞的問題，乃著手進行研發，以期可以解決該問題或提供更良善之解決方案，經過不斷努力及試驗，終於研發出本發明。

本發明之第一要目的在於提供一種影像數位標籤嵌入方法，特別係指一種將一數位標籤嵌入至一JPEG影像的量化表中，並確認一嵌入有數位標籤之量化表與該JPEG影像的起始位置共存於同一個封包之中的影像數位標籤嵌入方法，相較於習知的JPEG影像辨識方法需在網路應用層進行複雜且大量的計算處理，方能進行影像的處理與復原，而本發明所嵌入之數位標籤可直接應用於網路封包層來供一網路監聽設備直接進行辨識或鑑識。

為達上述之目的，本發明之影像數位標籤嵌入方法，係包括有：步驟A：取得一數位標籤和一欲嵌入數位標籤之影像；步驟B：將取得之影像進行解壓縮並取得該影像所有的離散餘弦變換(Discrete Cosine Transform,DCT)係數；步驟C：給定至少一量化表以供DCT係數進行量化，其中，各量化表分別具有一DC(Direct Current)係數與複數個AC(Alternating Current)係數；步驟D：將該數位標籤以二進位方式(bit0,bit1)嵌入該量化表中最後一個AC係數的LTSB(Least Two Significant Bit)；步驟E：比較被嵌入之量化表AC係數的LSB(Least Significant Bit)與數位標籤的位元，若嵌入後的AC係數從bit0轉成bit1比較多，則進入步驟F，反之，若嵌入後的，AC係數從bit1轉成bit0比較多，則進入步驟G；步驟F：將該數位標籤內bit0取出來取代量化表中各AC係數的LSB；步驟G：將該數位標籤內bit1取出來取代量化表中各AC係數的LSB；步驟H：檢查各量化表中的AC係數是否有0值出現，若有，則回到步驟C重新給定量化表，反之，則進入步驟I；及步驟I：將嵌入有數位標籤之影像進行JPEG影像壓縮，並確認該嵌入有數位標籤之JPEG影像於封包傳輸時，該嵌入有數位標籤之JPEG影像起始位置(start of image)的標記(marker)(i.e.0xffd8)和該嵌入有數位標籤的量化表標記(i.e.0xffdb)共存於同一個封包之中。

本發明之第二目的在於提供一種即時鑑識方法，該即時鑑識方法，係透過即時監聽的方式去檢查傳送中JPEG封包是否含有數位標籤，本發明之鑑識方法可在JPEG封包傳送至嫌疑者電腦前 (on the fly)，便能直接檢測到為疑似侵權之影像，無須將JPEG封包進行重組還原便可直接辨識傳送中JPEG封包是否含有數位標籤。

為達上述之目的，本發明之即時鑑識方法，係透過網路封包監聽的方式截取傳送中的JPEG封包，其包括有：步驟J：取得至少一數位標籤及對應該數位標籤之嵌入數位標籤的量化表；步驟K：擷取一JPEG封包，其中，一JPEG影像檔案於網路傳送時會依檔案大小分割成複數個JPEG封包，各封包至少包括有網路通訊協定位址表頭(IP header)、傳輸控制協定表頭(TCP header)、序號和內容負載(payload)；步驟L：分析該JPEG封包的payload，判斷是否具有JPEG影像起始位置(start of image)的標記(marker)(i.e.0xffd8)和嵌入數位標籤的量化表標記(i.e.0xffdb)共存於同一個封包之中，若有，則進入步驟M，若無，則將封包丟棄；及步驟M：記錄該JPEG封包的來源IP、目的IP、來源埠、目的埠、序號與該封包payload的長度作為一嫌疑影像認定之證據。

本發明之第三目的在於提供一種即時鑑識系統，該鑑識系統係於一網路環境中設置有一被動式監聽裝置及一資料庫，透過該即時鑑識方法監聽傳送中的JPEG封包，將含有數位標籤之JPEG封包儲存於該資料庫中，來作為疑似侵權之影像證據。

為達上述之目的，本發明之即時鑑識系統，係包括有：一資料庫，係用於儲存疑似侵權之影像證據；及一被動式監聽裝置，係連結於該資料庫並設置於一網路環境中進行封包的監聽，並利用一即時鑑識方法篩選出嵌入有數位標籤之JPEG封包，以作為疑似侵權之影像證據並儲存至該資料庫。

因此，藉由上述之方法與裝置，本發明針對目前最主流JPEG影像，提供一種快速且有效的網路傳輸鑑識機制。在不影響原影像品質前提下，本發明將敏感或預防散布之JPEG影像嵌入有一數位標籤，並透過網路監聽的方式即時從傳輸中的JPEG封包(on the fly)進行JPEG影像的檢測，來嚇阻侵權與輔佐侵權影像舉證的蒐證鑑識工作。

為使熟悉該項技藝人士瞭解本發明之目的，兹配合圖式將本發明之較佳實施例詳細說明如下。

請參考第一A圖所示，本發明之影像數位標籤嵌入方法，係包括有：步驟A(10)：取得一數位標籤和一欲嵌入數位標籤之影像；步驟B(11)：將取得之影像進行解壓縮並取得該影像所有的離散餘弦變換(Discrete Cosine Transform,DCT)係數；步驟C(12)：給定至少一量化表以供DCT係數進行量化，其中，根據JPEG所訂定的標準，一般JPEG影像具有兩個量化表，分別表示該其亮度與色度，各量化表分別具有一DC(Direct Current)係數與63個AC(Alternating Current)係數；步驟D(13)：將該數位標籤以二進位方式(bit0,bit1)嵌入該兩量化表中最後一個AC係數的LTSB(Least Two Significant Bit)；步驟E(14)：比較被嵌入之量化表AC係數的LSB(Least Significant Bit)與數位標籤的位元，若嵌入後的AC係數從bit0轉成bit1比較多，則進入步驟F(15)，反之，若嵌入後的AC係數從bit1轉成bit0比較多，則進入步驟G(16)；步驟F(15)：將該數位標籤內bit0取出來取代量化表中各AC係數的LSB；步驟G(16)：將該數位標籤內bit1取出來取代量化表中各AC係數的LSB；步驟H(17)：檢查各量化表中的AC係數是否有0值出現，若有，則回到步驟C(12)重新給定量化表，反之，則進入步驟I(18)；及步驟I(18)：將嵌入有數位標籤之影像進行JPEG影像壓縮，並確認該嵌入有數位標籤之JPEG影像於封包傳輸時，該嵌入有數位標籤之JPEG影像起始位置(start of image)的標記(marker)(i.e.0xffd8)和該嵌入有數位標籤的量化表標記(i.e.0xffdb)共存於同一個封包之中。

請配合參考第一B圖所示，上述之步驟A(10)與步驟B(11)間更可包括有一步驟A-1(101)和一步驟A-2(102)，該步驟A-1(101)係一種影像檢查機制，係用於檢查該步驟A(10)所獲取的影像是否為一JPEG格式之影像，若否，則進入步驟A-2(102)，若是，則回到步驟B(11)。

步驟A-2(102)，係將該非JPEG格式之影像轉換成一YCbCr模式的全彩影像。

因此，藉由上述之影像數位標籤嵌入方法，本發明所嵌入之數位標籤可直接應用於網路封包層來供一網路監聽設備直接進行辨識或鑑識。

請參考第二圖所示，本發明之即時鑑識方法，係透過網路封包監聽的方式截取傳送中的JPEG封包，其包括有：步驟J(20)：取得至少一數位標籤及對應該數位標籤之嵌入數位標籤的量化表；步驟K(21)：擷取一JPEG封包，其中，一JPEG影像檔案於網路傳送時會依檔案大小分割成複數個JPEG封包，各封包至少包括有網路通訊協定地址表頭(IP header)、傳輸控制協定表頭(TCP header)、序號和內容負載(payload)；步驟L(22)：分析該JPEG封包的payload，判斷是否具有JPEG影像起始位置(start of image)的標記(marker)(i.e.0xffd8)和嵌入數位標籤的量化表標記(i.e.0xffdb)共存於同一個封包之中，若有，則進入步驟M(23)，若無，則將封包丟棄(24)；及步驟M(23)：記錄該JPEG封包的來源IP、目的IP、來源埠、目的埠、序號與該封包payload的長度作為一嫌疑影像認定之證據。

該即時鑑識方法更可於步驟M(23)後包括有一步驟N(25)，該步驟N(25)係透過該JPEG封包之序號與長度將該嫌疑影像剩餘封包對應蒐整成一完整的影像證據，其中，一般JPEG影像於網路傳送時係以TCP協定將所分割之封包依序傳送，因此，該嫌疑影像後面的封包係根據前一封包序號加上封包長度做為其封包的序號，直到檢視到一封包視具有一影像結束標記(i.e.0fffd9)時為該嫌疑影像最後一個封包。

其中，該網路封包監聽的方式係具有本發明通常技藝人士習知之技術，相關應用可參考Wireshark(RTM)網路監聽分析工具，其具有擷取各式不同網路協定之封包的能力(如HTTP,RTP,TCP或UDP)，故在此不針對封包監聽擷取方法進行更進一步的說明。

因此，藉由上述之即時鑑識方法，本發明之鑑識方法可在JPEG封包傳送至嫌疑者電腦前(on the fly)，便能直接檢測到為疑似侵權之影像，無須將JPEG封包進行重組還原便可直接辨識傳送中JPEG封包是否含有數位標籤。

請參考第三圖所示，本發明之即時鑑識系統(3)，係包括有：一資料庫(30)，係用於儲存疑似侵權之影像證據；及一被動式監聽裝置(31)，係連結於該資料庫並設置於一網路環境中進行封包的監聽，並利用一即時鑑識方法篩選出嵌入有數位標籤之JPEG封包，以作為疑似侵權之影像證據並儲存至該資料庫(30)，其中，該即時鑑識方法係應用上述即時鑑識方法，該網路環境可以是一區域網路或一網際網路(32)，而其確切設置位置可視實際環境需求為一路由器(Router)(33)後面或其他用於封包傳輸的網路設備。

綜上所述，藉由上述之方法與裝置，本發明針對目前最主流JPEG影像，提供一種快速且有效的網路傳輸鑑識機制。在不影響原影像品質前提下，本發明將敏感或預防散布之JPEG影像嵌入有一數位標籤，並透過網路監聽的方式即時從傳輸中的JPEG封包進行JPEG影像的檢測，來嚇阻侵權與輔佐侵權影像舉證的蒐證鑑識工作。

然而，惟上述者僅為本發明專利申請案之較佳實施例，當不能限定本發明專利申請案實施之範圍，該影像數位標籤嵌入方法、即時鑑識方法及其鑑識系統除應用於JPEG影像傳輸封包鑑識外，亦可透過相同技術手段如影像數位指紋、入侵偵測和影像搜尋比對之延伸應用。即凡依本發明專利申請案申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應屬於本發明專利申請案之專利涵蓋範圍。

(10)‧‧‧步驟A

(101)‧‧‧步驟A-1

(102)‧‧‧步驟A-2

(11)‧‧‧步驟B

(12)‧‧‧步驟C

(13)‧‧‧步驟D

(14)‧‧‧步驟E

(15)‧‧‧步驟F

(16)‧‧‧步驟G

(17)‧‧‧步驟H

(18)‧‧‧步驟I

(20)‧‧‧步驟J

(21)‧‧‧步驟K

(22)‧‧‧步驟L

(23)‧‧‧步驟M

(24)‧‧‧封包丟棄

(25)‧‧‧步驟N

(3)‧‧‧即時鑑識系統

(30)‧‧‧資料庫

(31)‧‧‧被動式監聽裝置

(32)‧‧‧網際網路

(33)‧‧‧路由器

第一A圖為本發明之影像數位標籤嵌入方法流程圖。

第一B圖為第一A圖中所述之步驟A與步驟B間更包括一步驟A-1的步驟流程圖。

第二圖為本發明之即時鑑識方法的步驟流程圖。

第三圖為本發明之即時鑑識系統的示意圖。