WO2005064524A1 - Systeme de sceau numerique - Google Patents

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WO2005064524A1
WO2005064524A1 PCT/CN2004/001526 CN2004001526W WO2005064524A1 WO 2005064524 A1 WO2005064524 A1 WO 2005064524A1 CN 2004001526 W CN2004001526 W CN 2004001526W WO 2005064524 A1 WO2005064524 A1 WO 2005064524A1
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digital
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image
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PCT/CN2004/001526
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Ruizhen Liu
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Ruizhen Liu
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T1/0021—Image watermarking
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/32—Circuits or arrangements for control or supervision between transmitter and receiver or between image input and image output device, e.g. between a still-image camera and its memory or between a still-image camera and a printer device
    • H04N1/32101—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title
    • H04N1/32144—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title embedded in the image data, i.e. enclosed or integrated in the image, e.g. watermark, super-imposed logo or stamp
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    • H04N2201/3225—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title of data relating to an image, a page or a document
    • H04N2201/3233—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title of data relating to an image, a page or a document of authentication information, e.g. digital signature, watermark
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    • H04N2201/327—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title of machine readable codes or marks, e.g. bar codes or glyphs which are undetectable to the naked eye, e.g. embedded codes
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    • H04N2201/3201—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title
    • H04N2201/3271—Printing or stamping

Definitions

  • the present invention relates to digital signature and electronic authentication technologies, and in particular, to a stamp system for electronic documents and paper documents. Background technique
  • Chinese patent (application number: 96122615. 3) provides an automatic comparison and identification system for common physical seals.
  • the system automatically compares the seal to be verified with the original seal saved by the system to determine the authenticity of the traditional seal. However, the system only automatically compares the authenticity of the physical seal with the physical shape.
  • the forged seal is very similar to the original real seal, it does not have the ability to prevent the forgery of the seal.
  • the method and device described in US Patent No. 5388158 (1995) is to compress, encrypt, and encode the text message information of a document into a two-dimensional barcode or a similar form, and use a public key algorithm to implement a paper document.
  • Security generation and authentication The two-dimensional bar code containing encrypted information completely deviates from the phenomenon that "stamping is a long-standing habit in Chinese history" in actual use. It does not have the common seal shape and lacks usage habits.
  • the barcode information is hidden to the user, and the user cannot directly
  • the relevant authentication information is obtained directly in the code.
  • U.S. Patent No. 2001037455 discloses a method and apparatus for object identification including coding features.
  • the encoded information is a constituent element of the digital watermark object.
  • the encoding feature of the object is also used as the key to interpret the digital watermark information.
  • the shortcomings of this method are similar to the shortcomings of the system described in U.S. Patent No. 5388158. They also do not have the shape of an actual physical seal, and therefore lack the support of usage habits.
  • U.S. Patent No. 2002080996 (2002) discloses a multi-bit binary information (such as a digital watermark) encoded in a machine-readable document (such as a digital watermark) in a document (such as a passport, currency, bill) that requires anti-counterfeiting Perceive it. Load visible or potential check patterns into these documents. When such a document is scanned (such as a photocopier), the pattern can be detected although it may be scaled or rotated. The check pattern can be used as a carrier of digital watermark information, or it can independently encode the digital watermark.
  • the passport processing device can obtain the information data of the passport holder through the decoded binary data.
  • Some devices can detect both digital watermark data and the presence of visible structures (such as the electronic seal of the document issuer). This method embeds watermark information in the document, but the watermark information is not combined with digital signature technology, and it lacks a reliable authentication method. In addition, in the document authentication mechanism, the seal pattern that is customary in China is not used, but an ordinary image is used as the watermark carrier.
  • Chinese patent (application number: 99816827. 0) describes a method and device for protecting the legality of electronic media and paper media documents.
  • the document contains the content of the document, an electronic seal for authenticating the document, the seal including a visible seal of a regulatory agency and a summary of the content of the document embedded in the seal, and a photosensitive or photosensitive component attached to the authenticated document.
  • the electronic seal used in this patent contains digital signature information for the document.
  • a specific photosensitive or photosensitive component is used instead of embedding the watermark or security authentication information in the seal itself pattern, and the relevant information is embedded in the special photosensitive material. Increase application cost and inconvenience.
  • Chinese patent (application number: 01132372. 8) proposes a novel digital anti-counterfeiting method using binary image watermarking technology. Applying robust binary image watermarking technology to binary / multi-valued images, combined with digital signature technology, can solve the authenticity authentication function of electronic documents and paper documents. However, this method does not provide complete systems, solutions, devices and products for document authentication and transmission. Summary of the invention
  • An object of the present invention is to provide a digital seal system capable of being generated and verified in electronic documents and paper documents.
  • the digital seal system includes a document extraction device that extracts key content of the original document;
  • a digital signature generation device that uses a public key algorithm to digitally sign the key content of the original document of the document extraction device using the key of the receiving system certification center;
  • a digital seal generating device for generating a digital seal using a binary image digital watermarking algorithm; a watermark embedding device for embedding the digital signature of the digital signature generating device in the digital seal generated by the digital seal generating device; and
  • the above-mentioned digital signature with a digital signature is added to a digital seal attaching device of a specified position of the original document.
  • the digital seal system 3 ⁇ 4S includes an authentication device, which includes: a seal image extraction device for extracting a seal image of a document containing a digital seal; and extracting a document content of a document containing a digital seal.
  • Document content extraction device a watermark information extraction device that performs watermark information (digital signature information) on a seal image of the seal image extraction device by using a binary image watermarking algorithm;
  • a verification device that receives a key issued by a system authentication center and performs verification based on the watermark information of the watermark information extraction device and the document information of the document content extraction device.
  • the digital seal system provided by the present invention is because the digital signature information of the document is embedded in the ordinary seal image through a specific binary image watermarking technology (Chinese patent: a digital anti-counterfeiting method, 01132372. 8), that is, in the electronic document and paper quality.
  • a digital seal containing a security authentication function is attached to the document, which functions as a security authentication of the document and tamper-proof function of the anti-counterfeiting party, and meets the daily use habits of people, combining the legality of the electronic signature with the legality of the traditional seal, and Protect and certify the legality of electronic documents and the corresponding paper documents they output.
  • the application of the digital seal system provided by the present invention can overcome the current digital signature technology, which can only be applied to electronic documents, and ordinary documents cannot provide the same security function in a form familiar to people.
  • digital signature technology In the current situation where e-commerce is not widespread, most formal documents and protocols still need physical stamps, which makes the application of digital signatures extremely limited.
  • a feasible solution is to use digital watermarking technology to seamlessly integrate digital signatures into "digital seals", so that "digital signatures” exist in digital or paper form and files. "Second, to ensure that digital signatures are implemented, At the same time of document security certification, it meets the national habits of using traditional stamps, thereby overcoming the shortcomings of existing systems. , .. Description of the Drawings
  • 1A to 1E are schematic diagrams of a digital seal image
  • Figure 2 is a schematic diagram of a document with authenticity authentication function including a digital seal part
  • FIG. 3A is a schematic diagram of generating an electronic document including a digital seal and a paper document copy thereof;
  • FIG. 3B is a schematic diagram of a hardware structure of the watermark embedding device described in FIG.
  • FIG. 4A is a schematic diagram for authenticating and authenticating an electronic document containing a digital seal;
  • FIG. 4B is a schematic diagram of a hardware structure of the watermark extraction device described in FIG. 4A;
  • FIG. 5 is a schematic diagram of authenticity and legality verification of a paper document containing a digital seal
  • FIG. 6 is a schematic diagram of how a digital seal system document of the present invention is made, transmitted, and authenticated. detailed description
  • Figure 1A shows an original stamp image without any information added.
  • the stamp image is derived from image-making software, digital image scanned copies of common physical stamps, or other image generating devices.
  • the seal image 101 is used as the master of the digital seal to ensure people's habits in the process of use.
  • FIG. 1B shows a digital seal image containing digital watermark information (ie, digital signature information) of a digital seal system provided by the present invention.
  • the digital seal image 102 includes two parts: the first part is a meaningful and visible seal image and provides the primary authentication function of the seal; the second part is the digital signature information embedded in the image to identify the authenticity of the document To judge its integrity, non-tampering, and legality.
  • FIG. 1C shows a paper copy 103 of the digital seal image 102 of FIG. 1B, that is, the digital seal image 102 is output to a sheet through a printing (or printing) device to obtain the copy 103.
  • the digital seal image 103 on the paper is the same as the digital seal image 102, and also contains the same two parts: a meaningful seal and a digital signature embedded in the seal, which shows that the digital seal system provided by the present invention makes a paper document
  • the digital signature embedded in the seal can also be used to identify the authenticity of the document and judge its integrity, non-tampering, and legality.
  • Figure 1D shows other representations of the digital seal.
  • the original image 104 of a person's signature can be used to identify the signature of the document and also serve as the master of the digital seal.
  • FIG. 1E is a stamp image 105 representing digital signature information of a document embedded in the original image 104 described in FIG. 1D and output to a paper by a printing (or printing) device.
  • the seal image 105 which contains a digital signature, not only functions as the iR of the document signature, but also has the functions of authenticating the authenticity of the document, judging its integrity, non-tampering, and legality.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a document with authenticity authentication function including a digital seal part.
  • the wireframe 210 represents a document containing a digital seal, and the document includes the following parts:
  • Digital seals can be common common seals 212-the shape of the seal is not limited (such as round, oval Shape, rectangle, triangle, etc.), the structure shown in the seal is not limited (such as company seal, personal signature, etc.), and the content of the seal is not limited (if there is "Shanghai Axu Digital Technology Co., Ltd.” or other units Wait);
  • the digital seal may also be a handwritten signature image 215 containing a digital signature.
  • the digital seal can also be the company logo 213; the header / footer line 214 of the document; and the digital watermark bar code 215. These expressions have been disclosed in the Chinese patent with application number 02110959. 1, and are not described in detail here.
  • FIG. 3A is a schematic diagram of a digital seal system of the present invention generating a copy of an electronic document or a paper document containing a digital seal.
  • the system includes:
  • a document content extraction device 311, a digital signature module 313, a watermark embedding device 316, a digital seal module 318, a print output module 320, and a print control module 322 are added to the original document according to the position mark.
  • Digital seal device 300 which can be integrated into one device. Furthermore, in practical applications, the modular integrated device 300 can directly generate a digitally stamped document in electronic or paper form after inputting an original document, an original seal image, access control information, and a key.
  • the key 312, the original seal image 314, the seal access control device 315, and the seal access control information 317 can be integrated into a U-disk-sized E-smart key 301, and the data of the E-smart key and the integrated digitally stamped device 300
  • the exchange can be done through common communication interfaces (such as USB, serial port, parallel port, infrared interface, etc.), but they can also store E-smart keys separately.
  • the document content extraction device 311 processes the original document 31 ⁇ and extracts the key content of the original document
  • the key content of the document extracted by the document content extraction device 311 is input into the digital signature generation device 313, and a key 312 issued by the system certification center (CA) is used to digitally sign the document content using a public key algorithm.
  • This algorithm is publicly known in the art
  • the digital signature generated by the signature generating device 313 is input into the watermark embedding device 316.
  • the watermark embedding device 316 obtains control information from the seal access control device 315, and determines whether the original seal image 314 can be accessed. If so, in the watermark embedding device 316, the digital signature is embedded into the original seal image 314 through a digital watermark embedding algorithm. , Output a digital stamp containing digital signature information.
  • the digital seal is added to the designated document of the original document in the digital seal adding device 318 to form a digitally stamped document, and output the electronic form document including the digital seal 319 .
  • the print output device 320 may print a paper copy of the document 319 in electronic form according to the output information of the print control device 322—a paper form document 321 containing a digital seal.
  • the watermark embedding device may be constituted by a software module in a general-purpose computer, or may be constituted by hardware.
  • FIG. 3B is a structural block diagram of the hardware implementation of the watermark embedding device 316 in FIG. 3A.
  • the hardware includes a central processing unit CPU 323, a storage unit FLASH 324, a 'data peripheral interface unit 326, and a digital watermark embedded hardware module 327.
  • a common communication interface 325 such as USB, serial port, parallel port, etc.
  • FIG. 4A is a schematic diagram of an authentication device for authenticating and authenticating an electronic document including a digital seal.
  • the authentication device includes a seal image extraction device 412, a document content extraction device 411, a watermark information extraction device 413, and a digital signature verification device 415.
  • the device works as follows: '
  • the input electronic document is processed to extract the seal image containing the watermark (digital signature);
  • the input electronic document is processed to extract the content of the document protected by legality
  • watermark information (digital signature information) is extracted from the inputted seal image, and the extracted digital signature information is output.
  • the technology of the binary image digital watermarking algorithm used in the watermark information extraction device 413 has been disclosed in the Chinese patent with the application number of 011323728.8, and will not be described here.
  • the digital signature verification device 415 receives the key 414 issued by the system certification center CA, the digital signature information extracted in the watermark information extraction device 413, the legal document content extracted in the document content extraction device 411, and then performs digital signature. Verification and output the results;
  • the seal image extraction device 412, the document content extraction device 411, the digital watermark information extraction device 413, and the digital signature verification device 415 constitute an electronic document verification device 401, which can be integrated into one device. With this separate device, the user After entering the paper document 410 and the key 414 to be verified, the verification result can be given. Moreover, it can also be implemented by software coding, or it can be implemented by a separate hardware device or a mixed software-hardware device. .
  • FIG. 4B is a schematic structural diagram of a hardware implementation method of the watermark extraction device 413 in FIG. 4A.
  • the hardware includes a central processing unit (CPU) 420, a storage unit (FLASH) 421, a data peripheral interface unit 423, and a digital watermark extraction hardware module 424.
  • CPU central processing unit
  • FLASH storage unit
  • a digital watermark extraction hardware module 424 Receiving a seal image containing a watermark from the seal image extraction device 412 through a common communication interface 422 (such as USB, serial port, parallel port, etc.); and then sending the extracted watermark information (digital signature) to the computer or other device through the communication interface 422.
  • a common communication interface 422 such as USB, serial port, parallel port, etc.
  • FIG. 5 is a block diagram of an authentication device for a paper document containing a digital seal of the digital seal system of the present invention.
  • the device includes: an image acquisition device 511, an image processing device 512, an automatic identification and manual entry device / module 513 for text information, A document content extraction device 515, a seal image extraction 514, a watermark information extraction device (module) 413, and a digital signature verification device 415.
  • the verification steps are:
  • the image acquisition device 511 scans a paper document 510 into a computer or other electronic device according to a general digital image format (such as JPEG, BMP, etc.) by using an image input device (such as a camera, a scanner, etc.);
  • a general digital image format such as JPEG, BMP, etc.
  • an image input device such as a camera, a scanner, etc.
  • the image processing module 512 performs basic image preprocessing on the scanned image of the input paper document, including denoising, rotation, scaling, image restoration, etc., and divides the sub-image part containing the digital seal and the text Sub-image part of the information;
  • Automatic entry and manual entry device / module 513 for text information receives the sub-images containing text information generated by the image processing module 512, and performs optical character recognition OCR (Optical Character Recognition) processing to automatically recognize the text information in the image. For errors, you can also manually enter text information into a computer or electronic device;
  • OCR Optical Character Recognition
  • the seal image extraction module 514 receives the sub-image containing the digital seal generated by the image processing module 512, performs further image processing such as image matching, threshold segmentation, and outputs
  • the digital seal image to be detected is the same size as the original seal image
  • the document content extraction device / module 515 receives the automatic and manual entry information of the text information and the text recognition content transmitted from the module / 513, and further extracts the information to obtain the legal content-protected document content information;
  • watermark information extraction device 516 watermark information (digital signature information) is extracted from the inputted seal image, and the extracted digital signature information is output.
  • the technology used in the device 516 is a binary image digital watermark extraction algorithm, which has been disclosed in the Chinese patent with the application number of 01132372. 8 and will not be described here.
  • This device may be the same module as the watermark information extraction device 413 shown in FIG. 4.
  • the digital signature verification device 518 receives the key 517 issued by the system certification center CA, the digital signature information extracted in 516, the legal document content extracted in 515, and then performs digital signature verification and outputs the result;
  • an image acquisition device 511 an image processing device / module 512, an automatic identification and manual entry device / module 513 for text information, a seal image extraction device 514, a document content extraction device 515, a digital watermark information extraction device 516, and a digital signature verification device 517 is a paper document verification device 501, which can also be integrated with a device 5. The user uses this separate device and enters the paper document 510 and the key 517 to be verified to give the verification result.
  • FIG. 6 shows a digital seal system including digital seal generation, transmission, and authentication functions according to the present invention.
  • the system includes an E-smart key 301, a digital seal system 300 stamped on a document, a document transmission system 601, an electronic document verification device 401, and paper.
  • the digital seal device 300 includes a document content extraction device 311, a digital signature module 313, a watermark embedding device 316, a digital seal module 318, a print output module 320, and a print control module 322, which are attached to the original document according to the position mark. It can also be an integrated device.
  • the electronic document verification device 401 includes a seal image extraction device 412, a document content extraction device 411, a digital watermark information extraction device 413, and a digital signature verification device 415.
  • Paper document verification device 501 includes image acquisition device 511, image processing device / module 512, text letter, window, automatic identification and manual entry device / module 513, seal image extraction device 514, document content extraction device 515, digital watermark information Extraction device 516 and digital signature verification device 517.
  • the digital seal stamping system 300 receives the information entered in the original document 310, and determines whether to perform a stamping operation according to the information and control functions in the E-Smart Key 301. If available
  • the system 300 outputs an electronic or paper document stamped with a digital seal; (3)
  • the electronic document information or paper document information received by the digital seal stamping system 300 is input to the electronic document verification device 401 or the paper document verification system 501 through the document transmission device 601.
  • the electronic document information reaches the node 618 through the digital transmission (device) 616 (such as network transmission) through the transmission node 614 of the document transmission device 601.
  • the information of the paper document reaches the node 619 via the transmission node 615 through physical transmission (device) 617 (such as ordinary mail, direct delivery, etc.).
  • the transmission process can also be mixed (such as digital transmission first, physical transmission, then digital transmission, etc.).
  • the electronic document containing the digital seal from the node 618 is input to the electronic document verification device 401 to verify the legality of the document.
  • the paper document containing the digital seal from the node 619 is input to the paper document verification system 501 to verify the legality of the document.
  • the verification result is output and displayed in the verification result display device 623, and the authenticity of the digital watermark can be determined based on the result.
  • the digital seal has the functions of identifying the authenticity of electronic documents and paper documents, as well as anti-tampering and anti-counterfeiting functions.
  • a digital seal includes:
  • a digital image or corresponding paper output copy capable of being explicitly present on a document.
  • the image is explicitly present in an electronic or paper document and can be recognized by the human eye and image acquisition components;
  • a digital signature is a digital signature of a document's content using a public-key algorithm.
  • a digital seal can be either a digital image containing digital signature information in an electronic document, or a paper output copy of a digital image containing digital signature information.
  • a document contains two concepts, which both represent an electronic document (such as MS-WORD, WPS, EMAIL, HTML webpage, etc.) existing in a computer or electronic device, and mean that the electronic document is output to a printout device (or printing device) to Paper copy on paper.
  • an electronic document such as MS-WORD, WPS, EMAIL, HTML webpage, etc.
  • a device for controlling access to the original seal image and digital seal generation the device determines who or what device can access the original seal image, and whether the digital seal generation program can be started.
  • the control information comes from the stamper ’s password, physical characteristics (such as fingerprint, iris, face, etc.) or other hardware devices (female ⁇ EKEY, IC card, hardware dog, etc.) connected to the device.
  • a key for generating a digital signature of the original electronic document which is a private key (Private Key) issued by a system certification center CA (Certificated Agent) using a standard PKI system.
  • the above input parameters are input into the digital watermark embedding device through a data transmission channel, and a digital seal image of the document is generated.
  • the digital seal image contains the digital signature information of the document and is output to the stamping module through the device.
  • the stamping module attaches the digital stamp image to the specified position of the document, and generates and outputs the electronic document with the digital stamp.
  • the electronic document can pass through a printout (or printing) device to produce a corresponding paper copy.
  • the device for authenticating the authenticity of a document containing a digital seal includes: a document input device, a document content and digital seal image extraction device, a digital watermark extraction device, a digital signature verification device, and a result output device.
  • the input parameters required by the device include: the original input file (electronic and paper), and the public key of the sealer or unit issued by -CA. Then the basic steps of the authentication method are:

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Description

数字印章系统 技术领域
本发明涉及数字签名和电子认证技术， 特别涉及电子文档与纸质文档的印 章系统。 背景技术
在中国传统历史的演进中， 签名或画押、 印章及官防章都扮演着相当重要 之角色。 不论是过去中国早期票据金融制度之 "飞钱"或是衙门机关的 "官防 大印"， 甚至文人骚客的"藏书章 "或目前政府机关的图章， 为了表现身份与建 立交易秩序， 都创造了 "盖章"制度， 让 "盖章"可以具有与 "签名"相同的 效力。
但是， 目前伪造公章的现象时有发生， 这与公章防伪技术的不完善密切相 关。 任何人很容易刻出象模象样的印章出来。
从技术上看， 印章图案结构简单， 字体规范， 这使得伪造公章变得轻而易 举。 而现在种种的印章防伪方法， 不能从根本上解决问题。
在二十一世纪的信息化时代， 因数字和网络的普及， 为达到与现实生活中 使用的 "签名"或 "盖章"的同样功能， 即为了达到与签名或盖章一样具有身 份辨识功能并能确认意思表示的方法， 于是人们发明了 "数字签名"（Digital Signature ) 或 "电子签名" (Electronic Signature ) 或称 "电子签章"。
数字签名的安全性勿庸置疑。 但盖章乃是我国历史长久以来的习惯， 现阶 段真正应用数字签名， 尚欠缺习惯做后盾。 因此如何将数字签名以人们日常所 喜闻乐见的方式应用到纸质文档上， 以满足中国传统盖章认证的习惯， 这个问 题需要在技术上得到解决。
中国专利 （申请号： 96122615. 3 ) 提供一种普通物理印章的自动对比与辨 识系统。 该系统将欲验证的印章与系统所保存的原始印章进行自动对比， 用以 判别传统印章的真伪。 但是该系统只是在物理形状上自动比较真伪物理印章是 否一致， 当伪造印章与原来的真实印章非常相似时则不具备防范印章伪造的现 象。
U. S. Patent No. 5388158 ( 1995 ) 的专利描述的方法及装置是将文档的文 字报文信息， 经过压缩、 加密编码为一个二维条码或类似的形式， 使用公开密 钥算法， 实现纸质文档的安全产生与鉴别。 包含加密信息的二维条码在实际使 用过程中完全背离 "盖章是中国历史长久之习惯"这一现象， 不具备常用的印 章形状， 缺乏使用习惯。 条形码信息对于用户是隐性的， 用户无法直接从条形 码中直接得到相关认证信息。
申请号为 2001037455 ( 2001 )的美国专利揭示了一种包括编码特征的对象 鉴别方法和装置。 编码信息是数字水印对象的构成要素。 对象的编码特征还被 作为解读数字水印信息的密钥。 将数字水印组合到条形码中。 通过密钥， 条形 码数字水印信息可以被解密和提取。 该方法的缺点与 U. S. Patent No. 5388158 所描述系统的缺点类似， 也是不具备实际物理印章的形状， 因而缺乏使用习惯 的支持。
申请号为 2002080996 ( 2002 )的美国专利公开了一种在需要防伪的文档（例 如护照、 货币、 票据）等中， 编码成可机读的多位二进制信息 （如数字水印）， 而阅读者不感知它的存在。 将可见的或潜在的校验图案载入这些文档。 这种文 档被扫描 （如影印机） 时， 尽管可能被缩放或旋转， 但仍能够检测到图案。 校 验图案可以作为数字水印信息的载体， 也可以独立编码数字水印。 护照处理装 置可以通过解码的二元数据， 获得关于护照持有人的信息数据。 某些装置可以 同时检测数字水印数据和可见结构的存在（例如文档发布人的电子印章）。该方 法在文档中嵌入水印信息， 但是水印信息没有与数字签名技术相结合， 缺乏可 靠的认证方法。 此外在文档认证机制中， 没有采用中国所习惯的印章图案， 而 只是用普通的图像作为水印载体。
中国专利 （申请号： 99816827. 0 ) 描述了一种保护电子介质与纸质介质文 档合法性的一种方法与装置。 该文档包含文档内容、 一个用于鉴别文档的电子 印章， 该印章包括一个管理机构的可见印章及嵌入印章中的文档内容摘要以及 一种附加到所述被鉴别文档的感光或光敏成分。 该专利所采用的电子印章， 包 含文档的数字签名信息。 但是为了将签名信息可以从文档的纸质拷贝版提取出 来， 采用特定的感光或光敏成分， 而不是在印章本身图案中嵌入水印或安全认 证信息， 而将相关信息嵌入到特殊的感光材料中， 增加应用成本与不方便性。
中国专利 （申请号： 01132372. 8 ) 提出一个新颖的釆用二值图像水印技术 的数字防伪方法。将鲁棒的二值图像水印技术应用于二值 /多值图像，结合数字 签名技术， 可以解决电子文档与纸质文档的真伪认证功能。 但是该方法对于文 档认证与传输， 没有提供完整的系统、 解决方案、 装置与产品。 发明内容
本发明的目的是提供一种能在电子文档与纸质文档中生成并验证的数字印 章系统。
为了实现上述目的， 本发明提供的数字印章系统包括- 对原始文档的关键内容进 提取的文档提取装置； 接收系统认证中心的密钥采用公开密钥算法对文档提取装置的原始文档的 关键内容进行数字签名的数字签名生成装置；
采用二值图像数字水印算法生成数字印章的数字印章生成装置； 将数字签 名生成装置的数字签名嵌入到上述数字印章生成装置产生的数字印章中的 水印嵌入装置； 以及
将上述带有数字签名的数字印章加入原始文档的指定位置的数字印章附加 装置。
进一步， 本发明提供的数字印章系统 ¾S包括一认证装置， 该装置包括： 对包含数字印章的文档的印章图像进亍提取的印章图像提取装置； 对包含数字印章的文档的文档内容进 4亍提取的文档内容提取装置； 用二值图像水印算法对印章图像提取装置的印章图像进行水印信息 （数字 签名信息） 进行提取的水印信息提取装置；
接收系统认证中心签发的密钥， 根据上述水印信息提取装置的水印信息和 上述文档内容提取装置的文档信息进行验证的验证装置。
本发明提供的数字印章系统由于是将文档的数字签名信息通过特定的二值 图像水印技术 （中国专利： 一种数字防伪方法， 01132372. 8 ) 嵌入于普通印章 图像， 即在电子文档以及纸质文档上附加包含安全认证功能的数字印章， 起到 文档的安全认证和防伪方篡改功能， 并且 ¾足人们的日常使用习惯， 将电子签 章的合法性与传统印章的合法性结合起来， 并且可以保护和认证电子文档及其 输出的相应纸质文档的合法性。
本发明提供的数字印章系统的应用， 可以克服目前的数字签名技术只能应 用于电子文件， 对普通文件则无法以人们所熟识的形式提供同样的安全功能。 在目前电子商务还不普及的情况下， 大多数的正规文档和协议仍然需要物理性 质的盖章， 这使得数字签名的应用收到了极大的限制。 一个可行的解决方案就 是利用数字水印技术将数字签名无缝地融合到 "数字印章" 中， 从而使得 "数 字签名" 以数字或纸质形态存在与文件之」二， 在保证在实现数字签名的文档安 全认证之同时， 满足国人对传统盖章之使用习惯， 从而克服目前现有系统的缺 陷。 ， .· 附图说明
图 1A 〜图 1E为数字印章图像的示意图；
图 2 是包含数字印章部分的具有真伪认证功能的文档示意图；
图 3Α为产生一包含数字印章的电子文档及其纸质文档拷贝的示意图； 图 3Β是图 3Α所述的水印嵌入装置的硬件结构示意图； 图 4A为鉴别包含数字印章的电子文档的真伪以及合法性认证的示意图； 图 4B为图 4A所述的水印提取装置的硬件结构示意图；
图 5 为鉴别包含数字印章的纸质文档的真伪以及合法性认证示意图； 图 6 为说明本发明提供的数字印章系统的文档是如何制作、 传输、 以及进 行真伪认证的示意图。 具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一歩描述。 . 图 1A表示一个原始的未加任何信息的印章图像。 通常， 印章图像来源于图 像制作软件、 普通物理印章的数字图像扫描拷贝或其它图像生成装置。 该印章 图像 101作为数字印章的母版， 确保人们在使用过程的习惯性。
图 1B表示本发明提供的数字印章系统的包含数字水印信息（即数字签名信 息） 的数字印章图像。 该数字印章图像 102包含两个部分： 第一部分是表征有 意义的可见的印章图像， 并且提供印章的初级鉴别功能； 第二部分是嵌入在图 像中的数字签名信息， 用来鉴别文档的真伪， 判断其完整性、 非篡改性以及合 法性。
图 1C表示图 1B的数字印章图像 102的纸质复印版 103， 即数字印章图像 102经过打印（或印刷）设备输出到氏张上得到该复印版 103。纸张上的数字印 章图像 103同数字印章图像 102—样， 也包含有同样的两个部分： 有意义的印 章和嵌入到印章中的数字签名， 这说明本发明提供的数字印章系统使得纸质文 档也能够通过嵌入在印章中的数字签名来鉴别文档的真伪， 判断其完整性、 非 篡改性以及合法性。
图 1D表示数字印章的其它表示形式， 例如， 一个人的签字的原始图像 104 在未加任何额外信息， 可对文件做签署的标识作用， 并且也作为数字印章的母 版。
图 1E是表示图 1D所述的原始图像 104中嵌入文档的数字签名信息， 并且 经过打印 （或印刷） 设备输出到纸张上的印章图像 105。 包含有数字签名的印 章图像 105， 除了起到文件签署的标 iR作用， 而且还真正具有鉴别文档的真伪， 判断其完整性、 非篡改性以及合法性等功能。
图 2 是包含数字印章部分的具有真伪认证功能的文档示意图。 如图所示， 线框 210中表示一个包含数字印章的文档， 该文档包括以下部分：
( 1 ) 文档内容信息 211 ; ,
( 2) 包含对 211所做的数字签名信息的数字印章。
数字印章可以是普通常见图章 212—— 图章的形状不限 （如圆形、 椭圆 形、 长方形、三角形等）， 图章内部所表示的结构也不限（如公司图章、 个人签 章等）， 图章内容不限（如有 "上海阿须数码技术有限公司"字样， 或其它单位 字样等)；
数字印章也可以是包含数字签名的手写签名图像 215。
数字印章还可以是公司徽标 213; 文档的页眉 /页脚线 214; 及数字水印条 形码 215， 这些表现形式在申请号为 02110959. 1的中国专利已公开， 这里不在 详细描述。
图 3A是本发明的数字印章系统产生一包含数字印章的电子文档或纸质文档 拷贝的示意图。 该系统包括：
( 1 ) 原始文档 310的文档内容提取装置 311 ;
. (2 ) 制作文档内容数字签名的数字签名生成装置 313;
(3 ) 原始印章图像的访问控制装置 315 ;
(4) 数字水印嵌入装置 316;
(5 ) 数字印章加入装置 318;
(6 ) 电子形式的文档 319 的纸质文档复制 （拷贝） 的打印控制装置 322 以及打印输出装置 321。
其中， 在实际的系统中， 文档内容提取装置 311、 数字签名模块 313、 水印 嵌入装置 316、 根据位置标志对原始文档附加数字印章模块 318以及打印输出 模块 320和打印控制模块 322构成了一加盖数字印章装置 300， 它可以集成一 个装置。 而且， 在实际应用中， 模块化的集成装置 300在输入原始文档、 原始 印章图像、 访问控制信息和密钥后可直接生成电子形式或纸质形式的加盖数字 印章的文档。
密钥 312、原始印章图像 314、印章访问控制装置 315以及印章访问控制信 息 317可集成于一个 U盘大小的 E—智能钥匙 301中， E—智能钥匙与集成的加 盖数字印章装置 300的数据交换可通过常用通信接口完成 （如 USB、 串口、 并 口、 红外接口等）， 但它们也分别可以单独存储 E—智能钥匙以外。
再参见图 3A， 本发明提供的数字印章系统的整个包含文档的工作过程如 下：
( 1 ) 输入欲加盖数字印章的原始文档 310 ;
(2 ) 文档内容提取装置 311对原始文档 31Ό进行处理， 对原始文档关键 内容进行提取；
(3 ) 上述文档内容提取装置 311 提取的文档关键内容输入到数字签名生 成装置 313中， 并利用系统认证中心（CA)签发的密钥 312， 釆用公 开密钥算法对文档内容做数字签名。 这种算法是现有技术已公开的 ( 4) 将签名生成装置 313生成的数字签名输入到水印嵌入装置 316中。 水印嵌入装置 316得到来自印章访问控制装置 315的控制信息， 确 定是否可以访问原始印章图像 314， 如果可以， 那么在水印嵌入装置 316中， 将数字签名通过数字水印嵌入算法嵌入到原始印章图像 314 中， 输出包含数字签名信息的数字印章。 其中， 水印嵌入装置 316 中所采用的二值图像数字水印算法， 其算法步骤与技术细节在申请 号为 01132372. 8的中国专利申请 "一 中数字防伪方法" 中已公开， 这里不再描述。
( 5 ) 根据用户提供的位置标志， 在数字印章加入装置 318 中将数字印章 附加在原始文档的指定文档上， 形成力 Π盖数字印章的文档， 并输出 包含数字印章的.电子形式的文档 319。
( 6 ) 根据实际应用需要或用户要求， 打印输出装置 320可根据打印控制 装置 322的输出信息打印出电子形式的文档 319的纸质拷贝——包 含数字印章的纸质形式的文档 321。
对本领域的技术人员来将， 水印嵌入装置可以在通用计算机中采用软件模 块构成， 也可以采用硬件组成。 图 3B给出了图 3A中水印嵌入装置 316的硬件 实现的结构框图。 硬件包含中央处理单元 CPU 323， 存储单元 FLASH 324， '数 据外围接口单元 326， 以及数字水印的嵌入硬件模块 327。 通过常用通信接口 325 (如 USB、 串口、 并口等）接收原始印章图像 314和要嵌入的水印信息（即 数字签名）;然后将处理后的包含数字签名的印章图像通过通信接口 325发送回 计算机或其它设备。
图 4A为鉴别包含数字印章的电子文档的真伪以及合法性的认证装置的示意 图。该认证装置包括： 印章图像提取装置 412、 丈档内容提取装置 411、水印信 息提取装置 413以及数字签名验证装置 415。 该装置的工作过程如下： '
( 1 ) 输入含数字印章的电子文档 410 ;
( 2 ) 在印章图像提取装置 412 中， 对输入酌电子文档进行处理， 提取包 含水印 （数字签名） 的印章图像；
( 3 ) 在文档内容提取装置 411 中， 对输入的电子文档进行处理， 提取受 到合法性保护的文档内容；
( 4) 在水印信息提取装置 413 中， 对输入的印章图像进行水印信息 （数 字签名信息） 提取， 并输出提取出的数字签名信息。 其中， 水印信 息提取装置 413 中所采用的是二值图像数字水印算法的技术在申请 号为 01132372. 8的中国专利中已公开， 这里不再描述。 ( 5 ) 数字签名验证装置 415接收系统认证中心 CA签发的密钥 414、 在水 印信息提取装置 413 中提取的数字签名信息、 在文档内容提取装置 411中提取的合法的文档内容， 然后进行数字签名的验证， 并输出结 果；
当然， 印章图像提取装置 412、 文档内容提取装置 411、 数字水印信息提取 装置 413和数字签名验证装置 415构成一电子文档验证装置 401， 它可集成在 一个装置中， 采用这一单独的装置， 用户在输入欲验证的纸质文档 410以及密 钥 414后， 即可给出验证结果。 而且， 它也既可以由软件编码实现， 也可以采 用单独的硬件装置或软一硬件混合装置实现。 .
另外， 水印信息提取装置 413可以在通用计算机中采用软件模块构成， 也 可以采用硬件组成。 图 4B给出了图 4A中水印提取装置 413的硬件实现方法的 结构示意图。 该硬件包含中央处理单元（CPU) 420, 存储单元（FLASH) 421， 数据外围接口单元 423， 以及数字水印的提取硬件模块 424。通过常用通信接口 422 (如 USB、 串口、 并口等）接收来自印章图像提取装置 412的包含水印的印 章图像； 然后将提取后的水印信息 （数字签名） 通过通信接口 422发送回计算 机或其它设备。
图 5是本发明的数字印章系统的包含数字印章的纸质文档的认证装置的方 框图， 该装置包括： 图像采集装置 511、 图像处理装置 512、文字信息的自动识 别与手工录入装置 /模块 513、 文档内容提取装置 515、 印章图像提取 514、 水 印信息提取装置 （模块） 413以及数字签名验证装置 415。 .其验证步骤是：
( 1 ) 输入含数字印章的纸质文档 510;
( 2 ) 图像采集装置 511 利用图像录入设备 （如摄像机、 扫描仪等）将纸 质文档 510按通用数字图像格式 （如 JPEG、 BMP等） 扫描到计算机 或其它电子设备中；
( 3 ) 图像处理模块 512对输入的纸质文档的图像扫描版进行基本的图像 预处理， 包括去噪、 旋转、 尺度变换、 图像恢复等， 并且分割出包 含数字印章的子图像部分和包含文字信息的子图像部分；
( 4) 文字信息的自动录入与手工录入装置 /模块 513 接收图像处理模块 512产生的包含文字信息的子图像， 做光学字符识别 OCR (Optical Character Recognition) 处理， 自动识别图像中的文字信息。 对于 错误， 也可以釆用手工录入的方式将文字信息输入到计算机或电子 设备中；
( 5 ) 印章图像提取模块 514接收图像处理模块 512生成的包含数字印章 的子图像， 对其做进一步的图像匹配、 阈值分割等图像处理， 输出 与原始印章图像大小一样的待检测数字印章图像；
( 6 ) 文档内容提取装置 /模块 515接收文字信息的自动录入与手工录入装 置 /模块 513传来的文字识别内容， 对其做信息的进一步提取， 得到 受到合法性保护的文档内容信息；
( 7 ) 在水印信息提取装置 516 中， 对输入的印章图像进行水印信息 （数 字签名信息） 提取， 并输出提取出的数字签名信息。 其中， 该装置 516 中所采用的是二值图像数字水印提取算法的技术在申请号为 01132372. 8 的中国专利中已公开， 这里不再描述。 这一装置与图 4 所示的水印信息提取装置 413可以是同一模块。
( 8 ) 数字签名验证装置 518接收系统认证中心 CA签发的密钥 517、在 516 中提取的数字签名信息、 在 515 中提取的合法的文档内容， 然后进 行数字签名的验证， 并输出结果；
其中， 图像采集装置 511、 图像处理装置 /模块 512、 文字信息的自动识别与 手工录入装置 /模块 513、 印章图像提取装置 514、 文档内容提取装置 515、 数 字水印信息提取装置 516和数字签名验证装置 517 成一纸质文档验证装置 501 , 它也可以集成一个装置 5， 用户使用这一单独装置， 在输入欲验证的纸质 文档 510以及密钥 517， 即可给出验证结果。
图 6表示本发明包含数字印章生成、 传输和认证功能的数字印章系统， 该 系统包含 E—智能钥匙 301、在文档上加盖数字印章系统 300、文档传输系统 601、 电子文档验证装置 401、 纸质文档验证装置 5Q1和验证结果显示装置 623。
从上面的描述可知， 数字印章装置 300包含文档內容提取装置 311、 数字 签名模块 313、水印嵌入装置 316、根据位置标志对原台文档附加数字印章模块 318以及打印输出模块 320和打印控制模块 322，也可以是一集成装置。电子文 档验证装置 401包含印章图像提取装置 412、文档内容提取装置 411、数字水印 信息提取装置 413和数字签名验证装置 415构成。 纸质文档验证装置 501包含 图像采集装置 511、 图像处理装置 /模块 512、 文字信,窗、的自动识别与手工录入 装置 /模块 513、 印章图像提取装置 514、 文档内容提取装置 515、 数字水印信 息提取装置 516和数字签名验证装置 517。
这样， 包含数字印章的电子或纸质文档的生成、 传输与认证的工作过程如 下：
( 1 ) 输入原始文档 310;
( 2 ) 数字印章的盖章系统 300接收原始文档 310输入的信息，根据 E—智 能钥匙 301 中的信息与控制功能， 确定是否进行盖章操作。 如果可
'以， 那么系统 300输出加盖数字印章的电子或纸质文档； ( 3 ) 数字印章的盖章系统 300接收到的电子文档信息或纸质文档信息通 过文档传输装置 601输入电子文档验证装置 401或纸质文档验证系 统 501。 具 的， 电子文档信息通过文档传输装置 601 的传输节点 614经数字传输 （装置） 616 (如网络传输） 到达节点 618。 另外， 纸质文档的信息通过传输节点 615经物理传输（装置） 617 (如普通 邮件、 直接送交等）到达节点 619。传输过程也可以是混合型的（如 先数字传输， 在物理传输， 然后再数字传输等）。
(4) 来自节点 618 的包含数字印章的电子文档， 被输入到电子文档验证 装置 401中进行文档的合法性验证。 来自节点 619的包含数字印章 的纸质文档， 被输入到纸质文档验证系统 501 中进行文档的合法性 验证。 验证结果输出并在验证结果显示装置 623 中显示出来， 根据 该结果可以确定数字水印的真伪。 通过上面的描述， 可以发现， 本发明提供的数字印章系统的技术要点极其 效果如下：
1： 采用了数字印章技术， 是文档更实用
数字印章具有鉴别电子文档和纸质文档真伪以及防篡改、 防伪造功能。 一 个数字印章包括：
( 1 ) 能够在文档上显式存在的数字图像或相应的纸质输出拷贝。 该图像是 显式存在于电子文档或纸质文档中， 并且能够被人眼及图像采集部件 所识别；
( 2 ) 嵌入在图像中的数字签名或其它安全认证信息。 数字签名是釆用公开 密钥算法对文档内容所做的数字签名。
数字印章既可以是电子文档中包含数字签名信息的数字图像， 也可以是包 含数字签名信息的数字图像的纸质输出拷贝。
2： 在文档上加盖数字印章的方法与装置
文档包含两个概念， 它既表示存在于计算机或电子设备中的电子文档 （如 MS-WORD, WPS、 EMAIL, HTML网页等），也表示该电子文档经过打印输出设备（或 印刷设备） 输出到纸张上的纸质拷贝。
在文档上加盖数字印章， 其步骤包含一下音 P分：
首先在文档上加盖数字印章， 需要确定系统的输入参数。 需要的输入参数 包括： '
( 1 ) 用于生成数字印章的原始印章图像 （数字形式）；
(2 ) 用于存储原始印章图像的电子存储设备， 如计算机硬盘、 USB盘、 IC . 卡等；
' ( 3 ) 用于控制原始印章图像访问以及数字印章生成的装置， 该装置确定什 么人或什么设备可以访问原始印章图像， 并且是否可以启动数字印章 生成程序。控制信息来源于盖章人的口令， 物特征（如指紋、虹膜、 脸像等） 或其它连接于该装置的硬件设备 （女 Π EKEY、 IC卡、 硬件狗 等）。
(4) 原始电子文档；
( 5 ) 用于生成原始电子文档的数字签名的密钥， 该密钥是由系统认证中心 CA (Certificated Agent)采用标准 PKI体系签发的私钥 (Private Key)0
其次， 上面的输入参数通过数据传输通道输入到数字水印嵌入装置中， 并 生成文档的数字印章图像。 数字印章图像包含了文档的数字签名信息， 经过该 装置被输出到盖章模块中。
最后， 盖章模块将数字印章图像附加在文档的指定位置， 生成并输出已加 盖数字印章的电子文档。 该电子文档可以经过打印输出 （或印刷） 设备， 产生 相应的纸质拷贝。
3： 文档的真伪认证方法与装置
鉴别包含数字印章的文档真伪认证， 其装置包括： 文档输入设备、 文档内 容及数字印章图像的提取设备、 数字水印提取设备、 数字签名验证设备以及结 果输出设备。装置需要的输入参数包括： 原始的输入文档（电子及纸质的）、 由 - CA签发的盖章人或单位的公钥， 那么鉴别方法的基本步骤是：
( 1 ) 文档输入： 对于纸质拷贝， 则在需要对纸质拷贝进行图像采集， 并将 采集的图像输入到鉴别设备中；
( 2 ) 对输入文档进行内容提取与印章图像提取。
( 3 ) 在数字水印检测设备中对印章图像进行水印检测与提取。
( 4) 将文档内容和水印输入到数字签名验证设备中， 进行数字签名的验 证， 并将结果输出。

Claims

权利 要求
1、 一种数字印章系统， 其特征在于， 它包括：
对原始文档的关键内容进行提取的文档提取装置；
接收系统认证中心的密钥采用公开密钥算法对文档提取装置的原始文档的 关键内容进行数字签名的数字签名生成装置；
采用二值图像数字水印算法生成数字印章的数字印章生成装置；
将数字签名生成装置的数字签名嵌入到上述数字印章生成装置产生的数字 印章中的水印嵌入装置； 以及
将上述带有数字签名的数字印章加入原台文档的指定位置的数字印章附加 装置。
2、 如权利要求 1所述的数字印章系统， 其特征在于， 它还包括一认证装置， 该 认证装置包括：
对包含数字印章的文档的印章图像进行提取的印章图像提取装置； 对包含数字印章的文档的文档内容进行提取的文档内容提取装置； 用二值图像水印算法对印章图像提取装置的印章图像进行水印信息 （数字 签名信息）进行提取的水印信息提取装置； 以及
接收系统认证中心签发的密钥， 根据上述水印信息提取装置的水印信息和 上述文档内容提取装置的文档信息进行验证的验证装置。
3、如权利要求 2述的数字印章系统，其特征在于， 所述的认证装置还包含一电 子或纸质文档信息的文档传输装置。
4、如权利要求 2所述的数字印章系统，其特征在于，它还包括一图像采集装置、 图像采集装置、 图像信息的自动识别与手工录入装置， 所述图像釆集装置可对 包含数字印章的纸质文档进行图像釆集， 然后将采集到的信息输入到所述图像 处理装置和图像信息的自动识别与手工录入装置。
5、如权利要求 4的数字印章系统，其特征在于， 它还包括一可将电子文档打印 出来变成纸质文档的打印输出装置。
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