TWI573452B

TWI573452B - 網路相簿的運作方法

Info

Publication number: TWI573452B
Application number: TW104111666A
Authority: TW
Inventors: 李忠憲; 劉奕賢; 謝哲人; 高傳凱; 郭奕岑
Original assignee: 國立成功大學
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2017-03-01
Also published as: TW201532433A

Description

網路相簿的運作方法

本發明係關於一種網路相簿的運作方法。

隨著網路連線的普及以及連線速率的提昇，利用網路進行多媒體資訊的傳輸更加地方便，例如從網路相簿下載影音或相片或圖片影像。但從法律面來看，這樣的傳輸行為卻產生許多法律上的議題，例如侵犯智慧財產權、非法複製及詐欺等等。因此，要如何有效追蹤、記錄以及分析多媒體檔案的非法入侵行為，進而遏止該行為，已成為一個重要的議題。

目前用於嚇阻此類非法複製與傳播的方法，仍以消極性的作為或是道德勸說為主，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，如網路警察或檢調機關等，才會針對事情進行調查及處理。但因受限於時間上的因素，幾乎無法掌握第一時間留下的證據，因為侵權者可將被侵權的檔案從自己的電腦裡刪除；也或者是因證據不足，警方無法持搜索票進入嫌犯電腦以取得犯罪檔案，這都造成日後侵權舉證上的困難。

以往在網路上要進行圖片檔案(例如相片或圖片影像)的數位鑑識主要是仍由檔案層來進行分析處理，此方法必須經過複雜的數學計算或統計方式來證明影像版權的問題，同時也需浪費許多時間來處理檔案下載及分析的動作，而且常因無法將下載的封包還原成原圖片檔案而無法進行後續的數位指紋鑑識工作。另外一種數位鑑識是清查網路連線的記錄，此方式因只記錄傳輸的來源端與目的端資料及時間等，同樣也無法證明所傳輸的資料內容有侵權的問題，當然，更難以進行後續的數位指紋鑑識工作，以有效遏止非法的侵權行為。

因此，如何提供一種網路相簿的運作方法，可動態地將數位標籤(特徵值)嵌入圖檔中，更可進一步對圖檔進行後續的數位鑑識工作，已成為重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種可動態地將數位標籤(特徵值)嵌入圖檔中，更可進一步對圖檔進行後續數位鑑識工作之網路相簿的運作方法。

為達上述目的，依據本發明之一種網路相簿運作方法，係與一網路伺服器配合，網路伺服器具有網路相簿，網路相簿具有至少一JPEG圖檔，網路相簿運作方法包括：一使用者向網路伺服器發出瀏覽網路相簿的請求；網路伺服器回應對應網路相簿的網頁予使用者；使用者依網路相簿之JPEG圖檔的超連結位址對網路伺服器發出請求；網路伺服器對JPEG圖檔嵌入特定之特徵值；以及將嵌入特定特徵值的JPEG圖檔傳送至使用者的電腦。

在一實施例中，特徵值具有至少一位元，JPEG圖檔具有至少一量化表，量化表具有複數個量化值，各量化值係具有8位元，且係將量化表之至少其中之一量化值中，至少一位元的內容以特徵值置換。

在一實施例中，當特徵值具有複數位元時，係將複數個量化值之倒數第二位元及/或倒數第三位元及/或倒數第四位元的內容分別以特徵值之該等位元置換。

在一實施例中，當特徵值具有64位元，JPEG圖檔具有至少一量化表，量化表依序具有第一量化值至第六十四量化值，各量化值係具有8位元，且將量化表之第三十三量化值至第六十四量化值中，每個量化值之倒數第二位元及倒數第三位元的內容分別以特徵值之該等位元置換。

在一實施例中，當嵌入特徵值後之量化表的其中之一量化值的值域為0時，將量化值之倒數最後一位元設為1。

承上所述，因本發明之網路相簿運作方法中，當一使用者依網路相簿內之JPEG圖檔的超連結位址對網路伺服器發出請求時，係可依上述之特徵嵌入方法將嵌有特定特徵值的JPEG圖檔傳送至使用者的電腦。因此，本發明之網路相簿運作方法可於網路傳輸的過程中，即時於封包中進行分析檢查，不需還原為檔案，故可減少許多檔案下載及還原檔案動作的處理時間。另外，不僅嵌有特徵值的圖檔還原成的相片或圖片影像於視覺上難以察覺外，也可進一步對該相片或圖片影像進行後續的數位指紋鑑識工作，以有效遏止網路相簿的非法侵權行為。

S01~S03、P01~P05‧‧‧步驟

圖1為本發明較佳實施之一種特徵嵌入方法的流程示意圖

圖2A係利用二進位文字編輯工具開啟一張JPEG照片或圖片影像後所呈現的資料串。

圖2B及圖2C分別為一JPEG照片或圖片影像的部分資料串。

圖3A為一JPEG相片影像之檔案以二進位編輯器開啟所顯示之部分資料串。

圖3B為圖3A所顯示之部分資料串經置換後的結果。

圖4為本發明網路相簿運作方法的流程示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之網路相簿運作方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

請參照圖1所示，其為本發明較佳實施之一種特徵嵌入方法的流程示意圖。本發明之特徵嵌入方法係將一特徵值嵌入一具有JPEG圖檔格式的相片或圖片影像內。其中，特徵值可具有單一位元(bit)或複數位元(bits)，並可視為由嵌入者自訂的數位指紋(digital fingerprinting)。當使用本發明將特徵值嵌入JPEG圖檔時，不僅人類視覺上難以察覺外，也可進一步對JPEG圖檔進行後續的數位鑑識工作。

先說明的是，JPEG是一種靜態影像壓縮標準，是由國際標準化組織(International Organization for Standardization,ISO)及國際電信聯盟(International Telecommunication Union,ITU)所制定的標準。而JPEG(Joint Photographic Experts Group)圖檔格式是一種針對相片或圖片影像而廣泛使用的一種失真壓縮標準方法。其中，最常被使用的壓縮模式是基本壓縮模式(baseline)。本發明是以基本壓縮模式為主來說明。

如圖1所示，本發明之特徵嵌入方法係包括步驟S01至步驟S03。

步驟S01係為：將JPEG圖檔以二進位編輯器開啟，以顯示一資料串。於此，如圖2A所示，係利用二進位文字編輯工具開啟一張JPEG照片或圖片影像後所呈現的資料串。其中，每筆資料係分別以十六進位來表示。

步驟S02係為：找出位元串中之至少一量化表，該量化表具有複數個量化值，各量化值係具有8個位元。其中，JPEG圖檔之資料串中可具有二個量化表，一為亮度量化表，另一為彩度量化表。另外，在JPEG圖檔的壓縮過程中，影像資料經色彩空間轉換與取樣及離散餘弦轉換(DCT)後，將被分割為許多非重疊的8×8區塊(稱為DCT區塊)。這些DCT區塊有自己的直流係數值(direct coefficient value,DC value)及交流係數值(alternating current value,AC value)。

當JPEG圖檔之資料串以位元串流(bitstream)傳輸時，兩個量化表係位於檔頭附近，於網路傳輸時有非常高的機率位於第一個封包中，有利於往後的數位鑑識。因此，在步驟S02中，係該資料串中，找出至少一量化表。於此，並不限定為亮度量化表或是彩度量化表。換言之，特徵值係可嵌入亮度量化表或彩度量化表中，或同時嵌入亮度量化表及彩度量化表中。於此，並不加以限制。

請參照下表一所示，其顯示為JPEG圖檔的檔頭資訊所代表的意義。

其中，JPEG圖檔之資料串中係具有亮度與彩度的兩個量化表，而量化表在檔頭為0xFF DB之後。常見的JPEG圖檔之資料串的量化表有兩大類型，一為0xFF DB 00 43開頭者，另一為0xFF DB 00 84開頭者。

0xFF DB 00 43開頭者是由0xFF DB 00 43 00及0xFF DB 00 43 01兩段量化表資訊所組成。如圖2B之反黑的部分所示，表中之第一行的0xFF DB 00 43 01之後的64個量化值組成了亮度量化表，而表中第五行的0xFF DB 00 43 02之後的64個量化值組成了彩度的量化表，且JPEG編碼過程會採用Z掃描(Z-scan)的順序輸出位元串。

另外，如圖2C之反黑的部分的第二行所示，0xFF DB 00 84開頭者則僅有一段量化表資訊，由0xFF DB 00 84 00開頭符號開始，0xFF DB 00 84 00之後的64位元組代表亮度量化值，再接著一個0x 01後，接著的64位元組是為彩度量化值。

亮度或彩度量化表之量化值分別具有8位元，而圖2B及圖2C中顯示的量化值是以16進位來表示，且量化值的值域係介於0~255(28)之間。例如以圖2B之第九行最後一個量化值為30為例，30是以16進位來表示，而其二進位碼為00110000，其中0011代表3，而0000代表0，而其值域為25+24=48。其它的量化值可以此類推而得到其值域。

另外，請參照下表二所示，以說明何謂Z掃描(Z-scan)。

表二

其中，JPEG之編碼過程中，如表二所示，於量化表中，資料串會依序出現如表二中之次序的量化值：1、2、3、4、5…62、63至64位置，因此，我們可以將它填入而形成如表二的表格，以形成一量化表矩陣。於此，以此順序依序出現量化值，即可稱為Z掃描(Z-scan)，而其形成的表格即為量化表矩陣，且每一量化表矩陣可依序具有第一量化值、第二量化值、第三量化值…，一直到第六十四量化值。

另外，請再參照圖1所示，步驟S03係為：將量化表之至少其中之一量化值中，至少一位元的內容以特徵值置換。

於此，係將量化表中的至少其中之一量化值中，某個或某些位元內容分別以特徵值的內容來置換，以將特徵值嵌入量化表中。其中，至少其中之一的量化值可為部分的量化值，也可為所有的量化值，於此並不加以限定。不過，為了使置換後的量化值與原來之量化值的值域改變不致於太大，因此，本發明優先置換的次序為倒數第二位元[其代表的值域是2(21)]、及或倒數第三位元[其代表的值域是4(22)]、及或倒數第四位元[其代表的值域是8(23)]。換言之，例如以16進位表示的量化值為30，其二進位的表示為00110000，而其值域為25+24=48。若將最左的位元0更換成1時(10110000)，則量化值的值域將增加128(27)而成為48+128=176；若將倒數第二位元更換為1時(00110010)，則量化值的值域只增加2(21)而成為48+2=50。故當特徵值的位元數為複數時，本發明係可以特徵值置換量化值的倒數第二位元及/或倒數第三位元及/或倒數第四位元，既可將特徵值嵌入量化值中，且不致使量化值的值域變動太大而使JPEG圖檔之量化表改變太大，因量化值改變太大，可能造成照片或圖片影像變化太大或失真，容易被視覺所察覺到。

另外，本發明並不限定改變量化表中的那一個、或那一些，或是改變全部的量化值，不過，因量化表矩陣的左上第1位置的量化值為直流係數值，而其餘第2位置至第64位置為交流係數值，且量化表矩陣內的係數越接近左上方所表達的為較低頻的能量，而量化表矩陣內的係數越接近右下方所表達的為較高頻的能量。於JPEG圖檔中，大部分的有用資訊都記錄在低頻部分。因此，從人類的視覺敏感度而言，量化表中的高頻部份(量化表矩陣的右下部分)，其量化值的細微變化對人類視覺而言是難以察覺的。故較佳者係改變量化表矩陣內的接近右下方的係數，例如改變第三十三量化值至第六十四量化值，人類的視覺較難以察覺到。

以下請參照相關圖示，以說明如何將一64位元之特徵值嵌入量化表矩陣之第三十三量化值至第六十四量化值。

請參照附件一及圖3A所示，其分別為一JPEG相片影像及該相片影像之檔案以二進位編輯器開啟所顯示之部分資料串。其中，圖3A反黑的部分之第二行中，0xFF DB 00 43 00之後，到最後一行之0xFF DB 00 43 01之前共有64個量化值(依序為第一量化值至第六十四量化值，量化值均以十六進位表示)。由圖3A可發現，第一量化值為08，第二量化值為06，…，第三十四量化值為1C，…，第六十三量化值為34，而第六十四量化值為30(均以十六進位表示)。

在本實施例中，例如欲嵌入的特徵值以十六進位表示為0123456789abcdef，其中，每個數字佔有4個位元，故共有4×16=64位元的特徵資料。而64位元將嵌入量化表矩陣之第三十三量化值至第六十四量化值中，且係將第三十三量化值至第六十四量化值的所有量化值的倒數第二位元及倒數第三位元的內容依序分別以特徵值之該等位元(64位元)的內容來置換。

具體而言，例如，是將特徵值0123456789abcdef由左至右來看，其第一個值0(二進位表示為0000)之前二個位元(00)置換第三十三量化值的倒數第三及倒數第二位元，後二個位元(00)置換第三十四量化值的倒數第三及倒數第二位元。另外，特徵值的第二個值1(二進位表示為0001)之前二個位元(00)置換第三十五量化值的倒數第三及倒數第二位元，後二個位元(01)置換第三十六量化值的倒數第三及倒數第二位元，以此類推，一直到特徵值的第16個值為f(二進位表示為1111)，其前二個位元(11)置換第六十三量化值的倒數第三及倒數第二位元，後二個位元(11)置換第六十四量化值的倒數第三及倒數第二位元等。

以下，以特徵值的第16個值f(二進位表示為1111)之前二個位元(11)置換第六十三量化值的倒數第三及倒數第二位元，後二個位元(11)置換第六十四量化值的倒數第三及倒數第二位元為例來說明其過程。

如圖3A所示，量化表之第六十三量化值為34(十六進位表示)，其二進位表示為00110100，倒數第三及倒數第二位元為10，於此，以特徵值的第16個值f(二進位表示為1111)之前二個位元(11)的內容來置換，得到新的量化值為00110110，轉換成十六進位表示為36，如圖3B所示。

另外，量化表之第六十四量化值為30(十六進位表示)，其二進位表示為00110000，倒數第三及倒數第二位元為00，於此，以特徵值的第16個值f之後二個位元(11)的內容來置換，得到新的量化值為00110110，轉換成十六進位表示為36，如圖3B所示。

因此，以上述之方式將64位元的特徵值分別置換第三十三量化值至第六十四量化值的所有量化值的倒數第二位元及倒數第三位元的內容，得到新的量化表可如圖3B所示，且以圖3B的量化表及其相關資料串還原後的相片或圖片影像如附件二所示。比較附件一及附件二的相片可發現，這二張相片對人類視覺而言是難以察覺其變化的。

特別注意的是，因JPEG圖檔於編碼時，其量化表的量化值的值域不可為0，因此，本發明之特徵值並不置換量化值之倒數最後一個位元。另外，當嵌入特徵值後之量化表的其中之一量化值的值域為0時，則將量化值之倒數最後一位元強迫設為1，以避免置換後的量化表因為某一量化值的值域為0時，造成相片或圖片檔案無法開啟。具體而言，當嵌入特徵值後的量化值的值域為0(二進位表示為00000000)，則本發明需強迫將此量化值的值域更改為1(二進位表示為00000001)，以避免相片或圖片檔案無法開啟顯示。

因此，藉由本發明的特徵嵌入方法可將特徵值(數位標籤)嵌入JPEG圖檔內，不僅嵌有特徵值的圖檔還原成的相片或圖片影像於視覺上難以察覺外，也可將本發明的特徵嵌入方法應用於JPEG圖檔網路層之數位鑑識工作。另外，於應用面上來看，例如也可將本發明應用於網路相簿之JPEG圖檔的特徵嵌入，以進行網路相簿之JPEG圖檔的數位鑑識工作，換言之，可於網路傳輸的過程中，即時於封包的第二層(frame L2)或第三層(packet L3)中進行特徵值的分析與檢查，不需先還原為檔案，因此，可即時且減少許多檔案下載及還原檔案成相片或圖片的處理時間。

另外，請參照圖4所示，以說明應用本發明之特徵嵌入方法之一種網路相簿的運作方法。其中，圖4為本發明網路相簿的運作方法的流程示意圖。

網路相簿運作方法係與一網路伺服器配合，而網路伺服器內可具有網路相簿，且網路相簿可具有至少一JPEG圖檔。其中，網路相簿運作方法包括步驟P01至步驟P05。

步驟P01係為：一使用者向網路伺服器發出瀏覽網路相簿的請求。於此，係為使用者上網路後向網路伺服器發出瀏覽網路相簿的內容。

步驟P02係為：網路伺服器回應對應網路相簿的網頁予使用者。於此，係為網路伺服器收到該請求後回應對應網路相簿的網頁予使用者。

步驟P03係為：使用者依網路相簿內之JPEG圖檔的超連結位址對網路伺服器發出請求。

步驟P04係為：網路伺服器對該JPEG圖檔嵌入特定之特徵值。於此，網路伺服器係即時且動態地將某一特定的特徵值嵌入JPEG圖檔之至少一量化表中。其中，特徵值可具有至少一位元或複數位元，而JPEG圖檔具有至少一量化表，量化表依序具有第一量化值至第六十四量化值，各量化值係具有8個位元，且係將量化表之至少其中之一量化值中，至少一位元的內容以特徵值置換。另外，當特徵值具有複數位元時，係將複數個量化值之倒數第二位元及/或倒數第三位元及/或倒數第四位元的內容分別以特徵值之該等位元置換。此外，當特徵值具有64位元時，係將量化表之第三十三量化值至第六十四量化值中，每個量化值之倒數第二位元及倒數第三位元的內容分別以特徵值之該等位元置換。當嵌入特徵值後之量化表的其中之一量化值的值域為0時，則將量化值之倒數最後一位元強迫設為1。

另外，網路伺服器對JPEG圖檔嵌入特定特徵值的其它技術特徵可參照本發明上述之特徵嵌入方法，於此不再贅述。

此外，步驟P05係為：將嵌入特定特徵值的JPEG圖檔傳送至使用者的電腦。

因此，應用本發明之特徵嵌入方法，於檔案的傳送過程中，就可於網路層的封包中檢查此JPEG圖檔之量化表的量化值是否具有特定的特徵值，如此，即可進行數位指紋的鑑識工作，以判斷是否有侵權的行為。

綜上所述，因本發明之網路相簿的運作方法中，當一使用者依網路相簿內之JPEG圖檔的超連結位址對網路伺服器發出請求時，係可依上述之特徵嵌入方法將嵌有特定特徵值的JPEG圖檔傳送至使用者的電腦。因此，本發明之網路相簿運作方法可於網路傳輸的過程中，即時於封包中進行分析檢查，不需還原為檔案，故可減少許多檔案下載及還原檔案動作的處理時間。另外，不僅嵌有特徵值的圖檔還原成的相片或圖片影像於視覺上難以察覺外，也可進一步對該相片或圖片影像進行後續的數位指紋鑑識工作，以有效遏止網路相簿的非法侵權行為。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

S01~S03‧‧‧步驟

Claims

一種網路相簿運作方法，係與一網路伺服器配合，該網路伺服器具有該網路相簿，該網路相簿具有至少一JPEG圖檔，該網路相簿運作方法包括：一使用者向該網路伺服器發出瀏覽該網路相簿的請求；該網路伺服器回應對應該網路相簿的網頁予使用者；該使用者依該網路相簿之該JPEG圖檔的超連結位址對該網路伺服器發出請求；該網路伺服器對該JPEG圖檔嵌入特定之特徵值；以及將嵌入特定特徵值的該JPEG圖檔傳送至該使用者的電腦；其中當該特徵值具有64位元，該JPEG圖檔具有至少一量化表，該量化表依序具有第一量化值至第六十四量化值，各量化值係具有8位元，且將該量化表之第三十三量化值至第六十四量化值中，每個量化值之倒數第二位元及倒數第三位元的內容分別以該特徵值之該等位元置換。
如申請專利範圍第1項所述之網路相簿運作方法，其中當嵌入該特徵值後之該量化表的其中之一量化值的值域為0時，將該量化值之倒數最後一位元設為1。
一種網路相簿運作方法，係與一網路伺服器配合，該網路伺服器具有該網路相簿，該網路相簿具有至少一JPEG圖檔，該網路相簿運作方法包括：一使用者向該網路伺服器發出瀏覽該網路相簿的請求；該網路伺服器回應對應該網路相簿的網頁予使用者；該使用者依該網路相簿之該JPEG圖檔的超連結位址對該網路伺服器發出請求；該網路伺服器對該JPEG圖檔嵌入特定之特徵值；以及將嵌入特定特徵值的該JPEG圖檔傳送至該使用者的電腦；其中當該特徵值具有複數位元時，該JPEG圖檔具有至少一量化表，該量化表具有複數個量化值，各量化值係具有8位元，係將複數個量化值之倒數第二位元及/或倒數第三位元及/或倒數第四位元的內容分別以該特徵值之該等位元置換；當嵌入該特徵值後之該量化表的其中之一量化值的值域為0時，將該量化值之倒數最後一位元設為1。