一种多媒体数字水印取证手机制造技术

本发明专利技术公开一种多媒体数字水印取证手机，它是基于图像、音频、视频脆弱数字水印嵌入和提取技术，利用脆弱数字水印特有的稳定性、隐秘性、安全性、脆弱性，保证摄录多媒体数据的完整、真实、稳定、可靠和权威性而开发的一款智能取证手机。用户使用这款手机，在拍摄的图像、音频、视频中实时嵌入不可感知、不可修改的包含唯一身份确认在内的脆弱数字水印信息。拥有该脆弱水印的图像、音频、视频可以正常使用与分发，但不可作任何人为修改。依据拍摄的数字文件是否含有该数字水印信息来鉴别文件的真伪。取证过程快速、高效、准确、安全、方便，取证内容具有数字证据的唯一性，以及证据使用的法律权威性，可应用于司法、执法、理赔等领域的取证、记录。

A Multimedia Digital Watermarking Forensics Mobile Phone

The invention discloses a multimedia digital watermarking forensic mobile phone, which is based on image, audio and video fragile digital watermarking embedding and extraction technology, and utilizes the unique stability, concealment, security and vulnerability of fragile digital watermarking to ensure the integrity, authenticity, stability, reliability and authority of multimedia data recording. Users use this mobile phone to real-time embed imperceptible and unmodifiable fragile digital watermarking information including unique identity confirmation in the captured images, audio and video. The image, audio and video with the fragile watermarking can be used and distributed normally, but no modification can be made. The authenticity of the digital file can be identified by whether the digital watermarking information is contained in the digital file. The process of forensics is fast, efficient, accurate, safe and convenient. The content of forensics has the uniqueness of digital evidence and the legal authority of the use of evidence. It can be applied to forensics and records in judicial, law enforcement, claims and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种多媒体数字水印取证手机
本专利技术属于移动通信终端技术。具体涉及应用于取证记录等领域，可有效防止多媒体数字文件被编辑、伪造，对拍摄取证的多媒体数据文件能进行追踪溯源的多媒体数字水印取证手机。
技术介绍
随着信息数字化的发展，照片、音频、视频等多媒体数字证据已开始应用于司法取证、执法记录、保险理赔等领域，数字证据在执法过程中作为法律证据已成为不可避免的趋势。但是，数字证据具有可以无痕篡改、易被编辑、被伪造的属性。因此，多媒体数字文件作为取证依据，存在着用非实时摄录文件充当实时取证依据；摄录人不在取证现场，用其它地点摄录的文件作为伪造现场取证文件；找不到摄录当事人摄录依据，无法溯源；摄录文件的原始性难以判断等诸多疑难问题。因此，多媒体数字证据作为法律证据在执法过程使用时，若被质疑、抵赖，对数字证据本身的真伪必须进行鉴别，客观上给审判程序执行带来很大困难。同时，若数字证据被复制、伪造、篡改后作为证据提出，甄别难度很大，导致数字证据作为取证依据的法律效力大打折扣，也给执法造成很大障碍。摄影取证是现场记录、取证、执法的一个重要手段，特别是随着手机拍摄功能的不断升级，手机拍摄的直观性、记实性以及操作的简易性，催生其逐渐成为主要取证工具之一。针对数字证据在取证、记录应用时屡遭质疑的尴尬现实，迫切需要解决手机拍摄的信息作为法律证据，必须具有的数字信息完整、真实、稳定、唯一，不能被复制、伪造、篡改，可以追踪溯源信息链的权威性证据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对多媒体数字文件作为取证依据，存在着用非实时摄录文件充当实时取证依据；摄录人不在取证现场用其它地点摄录的文件作为伪造现场的取证文件；找不到摄录当事人摄录依据无法溯源；摄录文件的原始性难以判断等难题，迫切需要研发一种能为用户提供诸如司法、执法、保险理赔等领域取证、记录，确保证据链完整、真实、稳定、可靠，能实现证据信息溯源，可作法律证据使用的多媒体数字取证手机。国际上，早在1995年就提出了信息伪装技术。不同于信息加密技术它是一种有关信息安全的新概念技术。在历经了二十多年理论研究与实踐的发展，其中数字水印隐藏技术，是目前信息伪装
中发展前景与应用效果看好的国际前沿研发课题。本案专利申请是：申请人将自身多年研究数字水印技术的成果，运用结合到现代多媒体智能手机上，研发出一种适用于司法、执法、保险理赔等领域使用的多媒体数字水印取证手机，作为开创性的研发尝试已取得了令业界人士满意的效果。实现本专利技术目的，采用下述技术方案：一种多媒体数字水印取证手机，包括有：装在机壳内的高分辨率自动聚焦摄像头，集成于手机电路主板上的天线模块电路、音频按键电路、GPS模块电路、射频电路、操作与屏显电路、高性能微型CPU处理器及ROM与RAM芯片电路，装有电池及电池接口的充电电路、蓝牙FM和WIFI模块电路，装在壳体顶部的电源开关电路、耳机接口电路，装在壳体侧部的逻辑电路及接口，装在壳体另一侧底部的闪光灯电路，装在壳体底部的USB接口电路与振动器，以及装于机壳前面板标记应用程序和手机设置的点触液晶触摸屏幕，其特征在于：手机采用了与高性能微型CPU处理器相匹配，具有开放性、能安装更多应用程序的手机操作系统，在该操作系统中构建有数字水印信息处理系统，它由数字水印信息嵌入与提取模块组成；其中数字水印信息嵌入模块构成手机的嵌入水印操作模式，而数字水印信息提取模块构成手机的提取水印操作模式，两者分别成为多媒体智能手机的两种水印操作运行模式；而所述数字水印信息嵌入与提取模块，为图像、音频和视频的脆弱数字水印嵌入与提取模块，分别具有向图像、音频和视频载体中嵌入脆弱数字水印信息，提取和检测图像、音频和视频载体中的脆弱数字水印信息的功能；其中：图像脆弱数字水印嵌入模快，执行下述数字水印算法流程：1)对原始载体拍摄的JPEG图像作三层正交小波变换，按能量频率将其分解为：低频子带，水平与垂直方向中频子带、对角方向中高频子带，水平与垂直方向的高频子带的三层正交能量图像，其中的低频子带图像是对JPEG图像的低尺度逼近，它集中了JPEG图像的主要能量信息；2)在拍摄JPEG图像的同时，同步地将脆弱水印信息：包括摄录人身份标识、手机时间、实时定位时间、摄录地点详细地址、手机硬件相关的唯一编号、摄录位置的经纬度等信息，被加密成为加密脆弱水印信息；3)对具有主要能量信息的低频子带图像进行特征提取，包括：尺度不变特征、方向梯度直方图特征、局部二值模式特征等进行提取操作，获取含有这些图像特征的低频能量矩阵；4)对含有这些信息特征的低频能量矩阵，进行形态滤波去除杂散信息；5)将形态滤波后生成的低频能量矩阵，与加密脆弱水印信息合成，生成认证水印信息能量矩阵；6)将生成的认证水印信息能量矩阵，重复的嵌入到图像小波变换的高频子带能量图像中；7)由图像正交小波变换分解的低频系数产生恢复水印信息，8)将恢复水印信息，嵌入到图像小波变换的中高频子带中，9)将嵌入认证水印信息后的高频小波子带，与嵌入恢复水印信息后的中高频小波子带，与原始的低频小波子带，通过3层正交小波逆变换，生成含有所述脆弱水印信息的JPEG图像。而图像脆弱数字水印提取模块，执行下述数字水印算法流程：(1)对含有水印的待认证图像，经小波变换将其分解为低频子带，水平与垂直方向中频子带、对角方向中高频子带，水平与垂直方向高频子带的三层正交能量图像，(2)从高频子带图像中提取认证水印信息能量图像，(3)从中高频子带能量图像中提取恢复水印信息，(4)对低频子带能量图像，作尺度不变特征、方向梯度直方图特征、局部二值模式特征提取，(5)对提取得到的特征矩阵进行形态滤波得到低频能量矩阵，(6)将形态滤波后生成的低频能量矩阵，与认证水印信息中原始嵌入的低频能量矩阵进行比对，生成两个差值矩阵与一个内容篡改矩阵，根据预先设定的阈值，可以得到图像可信度，对图像是否经过了修改进行量化度量，(7)在图像未经过修改的情况下可得到原始添加的脆弱水印信息，(8)在图像经过篡改的情况下，可以根据提取得到的恢复水印信息，部分重构还原被篡改的图像。音频脆弱数字水印嵌入模快，执行下述数字水印算法流程：1)获取MP3文件各帧音频比特流中的比例因子相关数据，记录文件帧所有的比例因子总数及其各帧比例因子对应于音频流中的具体位置；2)采用伪随机数的线性同余算法得到伪随机数，将各比例因子数组及其位置嵌入到伪随机数中；3)选择水印在伪随机数中的嵌入点，将脆弱水印信息嵌入到具有嵌入点的伪随机数中，生成含有脆弱数字水印的MP3文件。音频脆弱数字水印提取模快，执行下述数字水印算法流程：(1)从含水印MP3文件的各帧音频比特流中，通过伪随机数确定的水印嵌入点，提取出文件所含的脆弱水印信息；(2)将提取的脆弱水印信息与原始脆弱水印信息对比，获得音频可信度，若音频可信度为零，则表示该音频文件未经任何修改，若不为零，则表示该音频文件经过了篡改。视频脆弱数字水印嵌入模快，执行下述数字水印算法流程：1)对视频I帧进行分割：使用8个像素为单位的横向分割，前4排像素区域为视频帧Ia帧区域，用来提取特征，后4排像素区域为视频帧Ib帧区域，用来嵌入水印；2)特征提取：图像帧的特征由下述两部分组成：其一部分，由对视频帧Ia区域分块的4×4块，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多媒体数字水印取证手机，包括有：装在机壳内的高分辨率自动聚焦摄像头，集成于手机电路主板上的天线模块电路、音频按键电路、GPS模块电路、射频电路、操作与屏显电路、高性能微型CPU处理器及ROM与RAM芯片电路，装有电池及电池接口的充电电路、蓝牙FM和WIFI模块电路，装在壳体顶部的电源开关电路、耳机接口电路，装在壳体侧部的逻辑电路及接口，装在壳体另一侧底部的闪光灯电路，装在壳体底部的USB接口电路与振动器，以及装于机壳前面板标记其应用程序和手机设置的点触液晶触摸屏幕，其特征在于：手机采用了与高性能微型CPU处理器相匹配，具有开放性、能安装更多应用程序的手机操作系统，在该操作系统中构建有数字水印信息处理系统，它由数字水印信息嵌入与提取模块所组成；其中数字水印信息嵌入模块构成手机的嵌入水印操作模式，而数字水印信息提取模块构成手机的提取水印操作模式，两者分别成为多媒体智能手机的两种水印操作运行模式；而所述的数字水印信息嵌入与提取模块，为图像、音频和视频的脆弱数字水印嵌入与提取模块，分别具有向图像、音频和视频载体中嵌入脆弱数字水印信息，提取和检测图像、音频和视频载体中的脆弱数字水印信息的功能。...

【技术特征摘要】
1.一种多媒体数字水印取证手机，包括有：装在机壳内的高分辨率自动聚焦摄像头，集成于手机电路主板上的天线模块电路、音频按键电路、GPS模块电路、射频电路、操作与屏显电路、高性能微型CPU处理器及ROM与RAM芯片电路，装有电池及电池接口的充电电路、蓝牙FM和WIFI模块电路，装在壳体顶部的电源开关电路、耳机接口电路，装在壳体侧部的逻辑电路及接口，装在壳体另一侧底部的闪光灯电路，装在壳体底部的USB接口电路与振动器，以及装于机壳前面板标记其应用程序和手机设置的点触液晶触摸屏幕，其特征在于：手机采用了与高性能微型CPU处理器相匹配，具有开放性、能安装更多应用程序的手机操作系统，在该操作系统中构建有数字水印信息处理系统，它由数字水印信息嵌入与提取模块所组成；其中数字水印信息嵌入模块构成手机的嵌入水印操作模式，而数字水印信息提取模块构成手机的提取水印操作模式，两者分别成为多媒体智能手机的两种水印操作运行模式；而所述的数字水印信息嵌入与提取模块，为图像、音频和视频的脆弱数字水印嵌入与提取模块，分别具有向图像、音频和视频载体中嵌入脆弱数字水印信息，提取和检测图像、音频和视频载体中的脆弱数字水印信息的功能。2.按照权利要求1所述的多媒体数字水印取证手机，其特征在于：其图像脆弱数字水印嵌入模快，执行下述数字水印算法流程：1)对原始载体拍摄的JPEG图像作三层正交小波变换，按能量频率将其分解为：低频子带，水平与垂直方向中频子带、对角方向中高频子带，水平与垂直方向高频子带的三层正交能量图像，其中的低频子带图像是对JPEG图像的低尺度逼近，它集中了JPEG图像的主要能量信息；2)在拍摄JPEG图像的同时，同步地将脆弱水印信息：包括摄录人身份标识、手机时间、实时定位时间、摄录地点详细地址、手机硬件相关的唯一编号、摄录位置的经纬度信息，被加密成为加密脆弱水印信息；3)对具有主要能量信息的低频子带图像进行特征提取，包括：尺度不变特征、方向梯度直方图特征、局部二值模式特征等进行提取操作，获取含有这些图像特征的低频能量矩阵；4)对含有这些信息特征的低频能量矩阵，进行形态滤波去除杂散信息；5)将形态滤波后生成的低频能量矩阵，与加密脆弱水印信息合成，生成认证水印信息能量矩阵；6)将生成的认证水印信息能量矩阵，重复的嵌入到图像小波变换的高频子带能量图像中；7)由图像正交小波变换分解的低频系数产生恢复水印信息；8)将恢复水印信息，嵌入到图像小波变换的中高频子带中；9)将嵌入认证水印信息后的高频小波子带，与嵌入恢复水印信息后的中高频小波子带，与原始的低频小波子带，通过3层正交小波逆变换，生成含有所述脆弱水印信息的JPEG图像；其图像脆弱数字水印提取模块，执行下述数字水印算法流程：(1)对含有水印的待认证图像，经小波变换将其分解为低频子带，水平与垂直方向中频子带、对角方向中高频子带，水平与垂直方向高频子带的三层正交能量图像，(2)从高频子带图像中提取认证水印信息能量图像，(3)从中高频子带能量图像中提取恢复水印信息，(4)对低频子带能量图像，作尺度不变特征、方向梯度直方图特征、局部二值模式特征提取，(5)对提取得到的特征矩阵进行形态滤波得到低频能量矩阵，(6)将形态滤波后生成的低频能量矩阵，与认证水印信息中原始嵌入的低频能量矩阵进行比对，生成两个差值矩阵与一个内容篡改矩阵，根据预先设定的阈值，可以得到图像可信度，对图像是否经过了修改进行量化度量，(7)在图像未经过修改的情况下可得到原始添加的脆弱水印信息，(8)在图像经过篡改的情况下，可以根据提取得到的恢复水印信息，部分重构还原被篡改的图像。3.按照权利要求1所述的多媒体数字水印取证手机，其特征在于：其音频脆弱数字水印嵌入模快，执行下述数字水印算法流程：1)获取MP3文件各帧音频比特流中的比例因子相关数据，记录文件帧所有的比例因子总数及其各帧比例因子对应于音频流中的具体位置；2)采用伪随机数的线性同余算法得到伪随机数，将各比例因子数组及其位置嵌入到伪随机数中；3)选择水印在伪随机数中的嵌入点，将脆弱水印信息嵌入到具有嵌入点的伪随机数中，生成含有脆弱数字水印的MP3文件；其音频脆弱数字水印提取模快，执行下述数字水印算法流程：(1)从含水印MP3文件的各帧音频比特流中，通过伪随机数确定的水印嵌入点，提取出文件所含的脆弱水印信息；(2)将提取的脆弱水印信息与原始脆弱水印信息对比，获得音频可信度，若音频可信度为零，则表示该音频文件未经任何修改，若不为零，则表示该音频文件经过了篡改。4.按照权利要求1所述的多媒体数字水印取证手机，其特征在于：其视频脆弱数字水印嵌入模快，执行下述数字水印算法流程：1)对视频I帧进行分割：使用8个像素为单位的横向分割，前4排像素区域为视频帧Ia帧区域，用来提取特征，后4排像素区域为视频帧Ib帧区域，用来嵌入水印；2)特征提取：图像帧的特征由下述两部分组成：其一部分，由对视频帧Ia区域分块的4×4块，作离散余弦变换得到的低频系数能量与置乱得到的低频系数能量大小比较结果矩阵；另一部分，由...

【专利技术属性】
技术研发人员：华建和，杨季春，康清波，温剑建，刘安立，徐波，范力，
申请(专利权)人：成都宇飞信息工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51