数字数据涂改检测程序及数字数据涂改检测装置

摘要

本发明提供一种数字图像数据涂改检测程序及装置。该程序使计算机执行：(a)将数字数据分割成多个小块数据的步骤(S1)；(b)抽出数字数据获取装置上的每个小块数据所特有的噪音的步骤(S2)；(c)计算相邻的小块数据之间的噪音的相关值的步骤(S3)；(d)将噪音的相关值比相对周围的小块数据而预先设定的程度低的小块数据作为涂改的数据而检测出来的步骤(S4)。

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测数字数据的涂改的程序以及装置。

背景技术

作为检测数字数据的涂改的方法，有被称为‘数字署名’的加密技术。在该技术中，通过核对杂乱信号来判定数字数据的真伪。杂乱信号的核对一般是从现有的数据制作杂乱信号，并将其与已写入数据头部的原来的杂乱信号进行比较而进行的。

但是，该方法在一个完全封闭的系统(采用特殊的数据格式，且使用者也固定的非通用系统)内发挥功能，不能满足开放系统(采用一般的数据格式，且可以为不特定多数的用户使用的通用性高的系统)的要求。这是由于如果改变文件的格式，该方法就不能适用的缘故。

作为其他的方法，有一种被称为‘电子水印(electronic watermark)’的方法。这是一种在数字内容中埋入与之无关的数据的方法，或者是将埋入的数据抽出并进行核对的方法。在‘电子水印’中，要求不易消去针对内容的编辑、压缩、传送以及变换处理等而埋入的数据，并且要求难以对埋入的数据进行涂改以及写上假信息的结构，由此，如果埋入著作权信息等，则由于可以从涂改的数据中抽出被埋入的数据，故可以证明是原来的数据。另外，通过与已经证明的原来的数据的比较，也能检测出涂改位置。

但是，在该方法中，必须预先埋入数据，因此就必须有埋入数据的装置。而且，如果知道埋入方法，就容易抽出被埋入的数据，因此耐性低。再有，由于数据的埋入，也不可避免产生数据品质的劣化。

另一方面，包含模拟/数字转换器的数字图像数据装置，具有模拟/数字转换过程所固有的噪音特性。

比如，作为光电转换元件的CCD，公知输出信号中包含：以在构造上，由CCD元件内部、控制系统的模拟电路以及模拟/数字转换器内部产生的噪音的总和构成的被称为读出噪音的CCD元件的电荷读出时所产生的噪音；或者处于CCD的光电面之下的井所产生的暗(电)流的暗电荷噪音等为代表的噪音。

图1是说明CCD元件的输出噪音的图。图1(A)，是采用二维FFT(Fast Fourier Transform)对数码相机上带透镜罩拍摄的数字图像进行频率变换的图，图1(B)是采用二维FFT对利用数字图像编辑程序做成的全黑色(数字值＝0)的数字图像进行频率变换的图。从图1可以看出：在CCD元件的输出数据中混入了多种噪音。

而且，包含模拟/数字转换器的数字图像数据获取装置，具有模拟/数字转换过程的数字图像数据的像素值相关的固有特性。

发明内容

因此，本发明的课题在于：通过利用数字数据获取装置所具有的模拟/数字转换过程固有的特性，从而即使在开放系统中也发挥作用，并且无需预先埋入数据的装置以及抽出埋入的数据的装置，即可检测出数据的涂改。

为了解决上述的课题，根据本发明之第一发明，提供一种数字数据涂改检测程序，是使计算机检测由包含光检测器或声检测器以及模拟/数字转换器的数字数据获取装置所获取的数字数据的涂改的程序，其特征在于，使计算机执行以下步骤：

(a)将所述数字数据至少分割成两个小块数据的步骤；

(b)抽出所述数字数据获取装置上的所述每个小块数据所特有的噪音的步骤；

(c)计算相邻的所述小块数据之间的所述噪音的相关值的步骤；和

(d)将所述噪音的相关值比相对周围的小块数据而预先设定的程度低的小块数据作为被涂改过的图像检测出来的步骤。

在第一发明的构成中，优选所述步骤(b)，由将所述小块数据分别变换为频率区域，并且将每个所述小块数据中的高频成分作为所述数字数据获取装置中特有的噪音而抽出的步骤构成，或者，所述步骤(b)，由将所述小块数据分别变换为频率区域，并且将每个所述小块数据中的特定频率成分作为所述数字数据获取装置中特有的噪音而抽出的步骤构成。

而且优选所述步骤(c)，由对所述每个小块数据计算所述噪音的累计值，取相邻的所述小块数据之间的所述噪音的累计值之差，并计算所述噪音的相关值的步骤构成。

而且，为了解决所述课题，根据本发明之第二发明，提供一种数字数据涂改检测装置，该装置由可执行程序的计算机，检测包含光检测器或声检测器以及模拟/数字转换器的数字数据获取装置所获取的数字数据的涂改，其特征在于，具有：将所述数字数据至少分割成两个小块数据的数据分割部；抽出所述数字数据获取装置中每个所述小块数据所特有的噪音之噪音抽出部；和计算相邻的所述小块数据之间的所述噪音相关值，将所述噪音的相关值比相对周围的小块数据而预先设定的程度低的小块数据作为被涂改过的图像检测出来的涂改检测部。

在第二发明的构成中，优选所述噪音抽出部，将所述小块数据分别变换为频率区域，并且将每个所述小块数据中的高频成分作为所述数字数据获取装置中特有的噪音抽出。或者，所述噪音抽出部，将所述小块数据分别变换为频率区域，并且将每个所述小块数据中的特定频率成分作为所述数字数据获取装置中特有的噪音抽出。

另外，优选所述涂改检测部，相对所述每个小块数据计算所述噪音的累计值，取相邻的所述小块数据之间的所述噪音的累计值之差，并计算所述噪音的相关值。

还优选所述数据分割部，可以将所述小块数据分割成任意的尺寸。而且，所述数据分割部可以在任意的位置分割所述数字数据。

此外，为了解决所述课题，根据本发明之第三发明，提供一种数字图像数据涂改检测程序，是使计算机检测由包含模拟/数字转换器的数字图像数据获取装置所获取的数字图像数据的涂改的程序，其特征在于，使计算机执行以下步骤：

(a)抽出所述数字图像数据的像素值的噪音特性的步骤；和

(b)将所述抽出的噪音的特性与所述数字图像数据获取装置的模拟/数字转换过程的固有的噪音特性进行比较，并根据比较的结果检测出由所述数字图像数据获取装置所获取的数字图像数据的涂改的步骤。

再有，为了解决所述课题，根据本发明之第四发明，提供一种数字图像数据涂改检测装置，该装置由可执行程序的计算机检测出包含模拟/数字转换器的数字图像数据获取装置所获取的数字图像数据涂改，其特征在于，备有：抽出所述数字图像数据的像素值的噪音特性的图像数据噪音特性抽出部；和将在所述图像数据噪音特性抽出部中抽出的噪音特性与所述数字图像数据获取装置的模拟/数字转换过程的固有噪音特性进行比较，并根据比较的结果检测出由所述数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的涂改的图像数据涂改检测部。

还有，为了解决所述课题，根据本发明之第五发明，提供一种数字图像数据涂改检测程序，是使计算机检测出由包含模拟/数字转换器的数字图像数据获取装置所获取的数字图像数据的涂改的程序，其特征在于，使计算机执行以下步骤：

(a)抽出所述数字图像数据的像素值的噪音特性的步骤；和

(b)将所述数字图像数据至少分割成两个小块，并比较相邻的小块之间的所述噪音特性，在比较完的噪音特性之间出现奇异性时，检测出由所述数字图像数据获取装置所获取的数字图像数据的涂改的步骤。

另外，为了解决所述课题，根据本发明之第六发明，提供一种数字图像数据涂改检测装置，该装置由可执行程序的计算机检测出包含模拟/数字转换器的数字图像数据获取装置所获取的数字图像数据的涂改，其特征在于，备有：抽出所述数字图像数据的像素值的噪音特性的噪音特性抽出部；和将所述数字图像数据至少分割成两个小块，并根据所述噪音特性抽出部抽出的噪音特性，比较相邻的小块之间的所述噪音特性，在比较过的噪音特性之间出现奇异性时，检测出由所述数字图像数据获取装置所获取的数字图像数据的涂改之涂改检测部。

此外，为了解决所述课题，根据本发明之第七发明，提供一种数字图像数据涂改检测程序，是使计算机检测出由包含模拟/数字转换器的数字图像数据获取装置所获取的数字图像数据的涂改的程序，其特征在于，使计算机执行以下步骤：

(a)抽出所述数字图像数据的像素值相关的特性的步骤；和

(b)将所述抽出的特性与所述数字图像数据获取装置的模拟/数字转换过程的数字图像数据的像素值相关的固有的特性进行比较，并根据比较的结果检测出由所述数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的涂改的步骤。

在第七发明的构成中，优选所述步骤(a)由：抽出所述获取的数字图像数据的像素值相关的直方图的步骤构成；所述步骤(b)由：将所述抽出的直方图与所述数字图像数据获取装置的模拟/数字转换过程的数字图像数据的像素值相关的固有的直方图进行比较，在相对于所述固有的直方图取连续的值，而所述抽出的直方图取不连续的值时，检测出由所述数字图像数据获取装置所获取的数字图像数据的涂改的步骤构成。

在第七发明的构成中，优选所述步骤(a)由：将所述获取的数字图像数据至少等分成两块或其以上的小块，并抽出所述每个小块的像素值的排列图案的步骤构成；所述步骤(b)由：与所述小块的像素值的排列图案之间一致的概率极低的所述固有特性进行比较，并在所述步骤(a)抽出的小块的像素值的排列图案之间一致时，检测出所述数字图像数据的涂改的步骤构成。

在第七发明的构成中，优选所述数字图像数据获取装置由具备CCD的图像获取装置构成，进而所述步骤(a)由：抽出所述获取的数字图像的每个像素的像素值的步骤构成；所述步骤(b)由：利用基于所述数字图像数据获取装置CCD矩阵的排列的插补计算，从在所述步骤(a)抽出的数字图像数据的每个像素的像素值，算出所述数字图像数据的每个像素的预测像素值，并在所述步骤(a)抽出的每个像素的像素值与相应的预测像素值不一致时，检测出所述数字图像数据的涂改的步骤构成。

再有，为了解决所述课题，根据本发明之第八发明，提供一种数字图像数据涂改检测装置，该装置由可执行程序的计算机检测包含模拟/数字转换器的数字图像数据获取装置所获取的数字图像数据的涂改，其特征在于，备有：抽出所述数字图像数据的像素值相关的特性的图像数据特性抽出部；和将由所述图像数据特性抽出部抽出的特性与所述数字图像数据获取装置的模拟/数字转换过程的数字图像数据的像素值相关的固有特性进行比较，并根据比较的结果检测出所述获取数字图像数据的涂改的图像数据涂改检测部。

在第八发明的构成中，优选所述图像数据特性抽出部抽出所述获取的数字图像数据的像素值相关的直方图；所述图像数据涂改检测部，将由所述图像数据特性抽出部抽出的直方图与所述数字图像数据获取装置的模拟/数字转换过程的数字图像数据的像素值相关的固有直方图进行比较，在相对于所述固有的直方图取连续的值，而由所述图像数据特性抽出部抽出的直方图取不连续的值时，检测出由所述数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的涂改。

在第八发明的构成中，优选所述图像数据特性抽出部，将所述获取的数字图像数据至少等分成两块或其以上的小块，并抽出所述每个小块的排列图案；所述图像数据涂改检测部，与所述小块的像素值的排列图案之间一致的概率极低的所述固有特性进行比较，在所述图像数据特性抽出部中抽出的小块的像素值的排列图案之间一致时，检测出所述数字图像数据的涂改。

在第八发明的构成中，优选所述数字图像数据获取装置由具备CCD的图像获取装置构成，进而所述图像数据特性抽出部，抽出所述获取的数字图像的每个像素的像素值，所述图像数据涂改检测部，利用基于所述数字图像数据获取装置CCD矩阵的排列的插补计算，从在所述图像数据特性抽出部抽出的数字图像数据的每个像素的像素值，算出所述数字图像数据的每个像素的预测像素值，并在由所述图像数据特性抽出部抽出的每个像素的像素值与相应的预测像素值不一致时，检测出所述数字图像数据的涂改。

还有，为了解决所述课题，根据本发明的第九发明，提供一种数字图像数据涂改检测程序，是使计算机检测出由数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的涂改的程序，其特征在于，使计算机执行：

根据所述数字图像数据，检测出与图像中的焦点吻合的区域，并且当判断为检测出的区域有两个或其以上，且互相离开一定的距离时，检测出所述数字图像数据的涂改的步骤。

此外，为了解决所述课题，根据本发明之第十发明，提供一种数字图像数据涂改检测装置，该装置通过可执行程序的计算机，检测出由数字图像数据获取装置所获取的数字图像数据的涂改，其特征在于，备有：根据所述数字图像数据，检测出与图像中的焦点吻合的区域的对焦区域检测部；在从所述对焦区域检测部检测出的区域的所述图像中的位置中，判断存在多个所述区域，并且相互离开一定的距离时，检测出数字图像数据的涂改之涂改检测部。

附图说明

图1是说明CCD元件的输出噪音的图，(A)是采用二维FFT对在数码相机上带透镜罩拍摄的数字图像进行频率变换的图，(B)是采用二维FFT对由数字图像编辑程序做成的全黑色(数字值＝0)的数字图像进行频率变换的图。

图2是第一发明的一实施例的数字数据涂改检测程序的流程图。

图3是表示将数字图像分割成小块图像的状态的图。

图4是表示数字图像的一例的图，(A)表示涂改过的数字图像，(B)表示没有涂改的原来的数字图像。

图5是表示相对于由计算机得到的、该数字图像的小块图像的高频成分的累计值的平均值，各小块图像的高频成分的累计值的参差不齐的曲线图，(A)对应于图4(A)的数字图像，(B)对应于图4(B)的数字图像。

图6是第一发明的其它实施例的数字数据涂改检测程序的流程图。

图7是表示将数字图像分割成小块图像的状态的图。

图8是由二维FFT得到的频谱图形。

图9是表示每个相邻点的RMSE的图形，(A)是对应于涂改过的数字图像的图形，(B)是对应于没有涂改的数字图像的图形。

图10是第一发明的其它实施例的数字数据涂改检测程序的流程图。

图11是表示每个相邻点的RMSE的值的图形，(A)～(D)都是对应于涂改过的数字图像的图形。

图12是表示每个相邻点的RMSE的值的图形，(A)～(B)是对应于涂改过的数字图像的图形，(C)是对应于没有涂改的原来的数字图像的图形。

图13是表示第二发明的一实施例的数字数据涂改检测装置的概要构成的框图。

图14是表示相对于由计算机得到的、该声音数据的小块图像的高频成分的累计值的平均值的，各小块图像的高频成分的累计值的参差不齐的图形，(A)对应于涂改的声音数据，(B)对应于原来的声音数据。

图15是第三发明的一实施例的数字图像数据涂改检测程序的流程图。

图16(A)是表示由数码相机摄影的没有涂改的数字图像的图。

图16(B)表示对图16(A)的数字图像进行过强调像素值的最低位比特的波动的处理的图像。

图17(A)是表示对图16(A)的图像进行过涂改的图像的图。

图17(B)表示对图17(A)的图像进行与图16(A)一样的波动强调处理的图像的图。

图18是表示第四发明的一实施例的数字图像数据涂改检测装置的概要构成的框图。

图19是第五发明的一实施例的数字数据图像涂改检测程序的流程图。

图20是表示第六发明的一实施例的数字图像数据涂改检测装置的概要构成的框图。

图21是第七发明的一实施例的数字图像数据涂改检测程序的流程图。

图22是第七发明的其它实施例的数字图像数据涂改检测程序的流程图。

图23(A)是表示由数码相机摄影后没有经过涂改的数字图像的图。

图23(B)是表示图23(A)的图像的像素值相关的直方图。

图24(A)是表示对图23的图像进行过灰度变换处理的涂改的图像的图。

图24(B)是表示图24(A)的图像的像素值相关的直方图的图。

图25是第七发明的又一个其它实施例的数字图像数据涂改检测程序的流程图。

图26(A)是表示由数码相机摄影的没有涂改的数字图像的图。

图26(B)是表示对图26(A)的图像进行过标记处理的涂改的图像的图。

图27(A)～(D)是表示将图26(B)的图像等分成小块并抽出小块的像素值的排列图案时的图26(B)的图像部分1～4的排列图案的图。

图28是第七发明的又一实施例的数字图像数据涂改检测程序的流程图。

图29是表示CCD矩阵的图。

图30(A)是表示由图29的CCD矩阵的一部分检测出的像素值的一例的图。

图30(B)是表示为了对图29的CCD矩阵的一部分的CCD元件进行说明而附加的编号的一览表。

图31(A)是表示由图29的CCD矩阵的一部分进行摄影，没有涂改的数字图像的像素值的图。

图31(B)是表示对图31(A)的图像进行过高斯模糊处理的涂改的图像的像素值的图。

图32(A)是表示从图31(B)的像素值设想对应的CCD元件检测出的像素值的图。

图32(B)是表示从图32(A)的像素值算出的预测像素值的图。

图33是表示第八发明的一实施例的数字图像数据涂改检测装置的概要构成的框图。

图34是第九发明的一实施例的数字数据图像涂改检测程序的流程图。

图35是表示由数码相机摄影后没有经过涂改的数字图像的图。

图36是表示抽出在图35所示的图像中的与焦点吻合的区域P4的16像素×16像素，并进行FFT处理，适用HPF而得到的频率特性的图形。

图37是表示抽出与构成图35所示的图像中的背景部分的焦点不吻合的区域P5的16像素×16像素，并进行与区域P4同样的处理而得到的频率特性的图形。

图38是表示在图35所示的图像上合成其它图像的处理并进行过涂改的图像的图。

图39是表示抽出图38所示的图像中的合成的其它的图像区域P6的16像素×16像素，并进行与图35的区域P4同样的处理而得到的频率特性的图形。

图40是表示第十发明的一实施例的数字图像数据涂改检测装置的概要构成的框图。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的优选实施例进行说明。图2是第一发明的一实施例的数字数据涂改检测程序的流程图。在该实施例中，数字数据由数字图像构成。利用本发明的数字数据涂改检测程序，计算机首先，如图3所示，将应该检测有无涂改的数字图像分割成多个小块图像(图2的步骤S1)。在该例中，由图3可以看出，数字图像被横向分割成8份，纵向分割成5份，合计被分割成40个小块B001～B040。

接着，计算机利用二维FFT(Fast Fourier Transform)，分别对在步骤S1中分割的小块图像进行处理，以将其变换成频率区域，并且利用高通滤波器将低频成分过滤掉，而将高频成分放大(图2的步骤S2)。然后，对每个小块图像求其高频成分的累计值(图2的步骤S3)。进而，比较各小块图像的累计值，将具有奇异值的小块图像作为被涂改的图像检测出来(图2的步骤S4)。在步骤S4中，优选计算小块图像的累计值的平均值，然后对每个小块图像，计算以标准偏差来除该累计值与平均值之差的绝对值，将距标准偏差3或其以上的小块作为具有奇异值的小块图像而检测出来。

作为具体示例，对将本发明的数字数据涂改检测程序装入计算机，且适用于实际上由数码相机摄影的数字图像的情况进行说明。图4(B)表示由数码相机摄影，并没有经过涂改的数字图像的一例，图4(A)表示的是利用数字图像编辑程序对图4(B)的数字图像的一部分进行了模糊化处理的图像。在图4(A)中，编号10表示的是实施了模糊化处理的部分。图4(A)的部分10对应于图3的小块图像B019。

图5是表示由计算机得到的、相对于该数字图像的小块图像的高频成分的累计值的平均值的，各小块图像的高频成分的累计值的参差不齐的图形，(A)是对应于图4(A)的数字图像的图形，(B)是对应于图4(B)的图形。在图5中，纵轴表示以标准偏差除小快图像的累计值的平均值和各小块图像的累计值之差的绝对值，而横轴表示各小块的编号。由图5看出，作为高频成分的累计值奇异的块，可以检测出进行过数据涂改的块是块B019。

这样，根据本发明的数字数据涂改检测程序，由于可以使计算机根据获取数字图像时混入的噪音，来执行涂改有无的检测，故不需预先在成为涂改的检测对象的数字图像中混入电子水印等的剩余数据的装置，也可以进行数字图像的涂改检测。

图6是第一发明的其它实施例的数字数据涂改检测程序的流程图。在该实施例中，数字数据由数字图像构成。根据本发明的数字数据涂改程序，计算机首先，如图7所示，将应该检测有无涂改的数字图像，分割成多个小块图像(图6的步骤S1)。在该例中，由图7可以看出，数字图像沿横向分割成4份，沿纵向分割成3份，合计被分割成12个小块B001～B012。而且各小块图像在相邻点C001～C017相邻。

接着，计算机利用二维FFT分别将步骤S1分割的小块图像变换成频率区域(图6的步骤S2)。图8是由该二维FFT得到的频谱图形。在图8中，中心的峰值20表示直流成分，离峰值20越远，表示越高的频率成分。

然后，计算机对所有的小块图像B001～B012的特定的频率成分进行平滑化，并计算噪音向量(图6的步骤S3)。此时，在图8中，通过：相对纵轴21抽出特定区域的频率向量23、24、25并平均化，且导出代表该区域的噪音向量26，而对于横轴22方向，抽出特定的区域的频率向量27、28、29并进行平均化，且导出代表其特定的区域的噪音向量30，从而实行特定的频率成分的平滑化。

进而，计算机对每个相邻点C001～C017，求出该点相邻块之间的噪音向量的欧几里得(Euclid)距离(RMSE；Root Mean Square Error)，将由所求出的RMSE奇异的相邻点包围的块作为涂改过的块检测出来(图6的步骤S4)。

作为具体的示例，对将本发明的数字数据程序涂改检测程序装入计算机，且适用于实际上由数码相机摄影的数字图像的情况进行说明。在该例中，作为没有涂改的数字图像也使用与图4(B)相同的数字图像，而作为涂改过的数字图像，则使用在图4(B)的数字图像的一部分比如对应于图7的块B007的位置上，由数字图像编辑程序实施了‘模糊’处理的图像。

图9是表示由步骤S4求得的每个相邻点的RMSE的图形，(A)是对应于涂改过的数字图像的图形，(B)是对应于没有涂改的数字图像的图形。在图9中，纵轴表示RMSE值，横轴表示相邻点的编号。从图9可以看出，可以将由持有奇异的RMSE值的相邻点C006、C009、C010、C013所包围的块B007作为数据被涂改过的块而检测出来。

在这个实施例中，也可以得到与图2的实施例一样的效果。

图10是第一发明的另一实施例的数字数据涂改检测程序的流程图。利用本发明的数字数据涂改检测程序，计算机首先如图7所示，与图6的实施例的情况一样，将应该检测有无涂改的数字图像分割成多个小块(图10的步骤S1)。接着，计算机采用二维FFT，将在步骤S1中分割的小块图像分别变换成频率区域(图10的步骤S2)。利用该二维FFT处理，与图6所示的情况一样，得到图8所示的频谱图形。

然后，与图6的实施例的情况一样，计算机对所有的小块图像B001～B012，将特定的频率成分平滑化，并计算噪音向量(图10的步骤S3)。然后，求出每个相邻点上相邻于该点的块之间的噪音向量的欧几里得距离(RMSE)，并且，将由求出的RMSE值奇异的相邻点包围的块作为涂改过的块检测出来(图10的步骤S4)。在没有检测出奇异的相邻点的情况下，计算机在变更分割块的尺寸的同时，通过变更数据图像的分割位置来进行分割块的移动(图10的步骤S5)，并且再反复执行步骤S1～S4。

作为具体的例子，对将本发明的数字数据涂改检测程序装入计算机，且实际上适用于由数码相机摄影的数字图像的情况进行说明。在该例中，作为没有涂改的数字图像使用与图4(B)相同的数字图像，而作为涂改的数字图像，则使用在图4(B)的数字图像的一部分，比如对应于图7的块B007的位置上由数字图像编辑程序实施了‘模糊’处理的图像。图11以及图12是表示由步骤S4求得的每个相邻点的RMSE的图形。图11(A)是在涂改过的数字图像中，模糊处理跨越块B002、B003、B006、B007的图形，图11(B)是在涂改过的数字图像中，模糊处理跨越块B003、B004、B007、B008的图形，图11(C)是在涂改过的数字图像中，模糊处理跨越块B005、B006的图形。图11(D)是在涂改过的数字图像中，模糊处理跨越块B007、B008的图形。图12(A)是在涂改过的数字图像中，将模糊处理收纳在块B007内的图形。图12(B)是在涂改过的数字图像中，模糊处理跨越块B007、B008的图形。图12(C)是对应于没有涂改的数字图像的图形。

从图11以及图12可以看出，检测出持有奇异的RMSE值的相邻点是在图12(A)的情况下，可以通过移动分割块来检测出被涂改过数据的块。

在上述的实施例中，都是由FFT将数字图像变换成频率区域，但是也可以不用FFT，而通过微波(Wavelet)变换、DCT(离散余弦变换DiscreteCosine Transform)或者DST(离散正弦变换Discrete sine Transform)等将数字图像变换成频率区域。

图13是表示第二发明的一实施例的数字数据涂改检测装置的概要构成的框图。本发明的装置如图13所示，由可执行程序的计算机构成，具有：将数字数据分割成多个小块数据的数据分割部40；抽出每个小块数据在数字数据获取装置中特有的噪音之噪音抽出部41；和计算相邻的小块数据之间的噪音相关值，并且将噪音相关值比相对周围的小块数据而预先设定的程度低的小块数据作为涂改过的数据而检测出来的涂改检测部42。

噪音抽出部41，将小块数据分别变换成频率区域，并将每个小块数据的高频成分作为数字数据获取装置中特有的噪音抽出，或者将小块数据分别变换成频率区域，并且将每个小块数据特有的频率成分作为数据获取装置中特有的噪音而予以抽出。

涂改检测部42，对每个小块计算噪音的累计值，取相邻的小块数据间的所述噪音的累计值之差，并计算噪音的相关值。

数据分割部40，可以将小块数据分割成任意的尺寸，以及在任意的位置分割数字数据。

在本发明的又一个实施例中，本发明的数字数据涂改检测程序，适用于数字声音数据。该实施例与图2的实施例中数据处理是二维的情况相比，只有一点不同，那就是它进行一维的数据处理。

所以，在该例中，本发明的数字数据涂改检测程序，具有与图2一样的流程。那么，利用本发明的数字数据检测涂改程序，计算机首先将应该检测有无涂改的数字声音数据分割成小块。在该例中，数字声音数据一维地分割成132个，合计分割成132个小块D001～D132。

接着，计算机利用一维FFT，分别对分割完的小块，将各小块变换成频率区域，并且通过高通滤波器将低频成分过滤，并放大高频成分。另外，相对每个小块求出其高频成分的累计值。进而，计算小块累计值的平均值，并且对每个小块，计算用标准误差除该累计值与平均值之差的绝对值，并且将偏离标准偏差3或其以上的块作为具有奇异值的块而检测出来。

作为具体的例子，对将本发明的数字数据涂改检测程序装入计算机，且适用于实际上由麦克风录音的声音数据的情况进行说明。作为涂改过的声音数据，使用的是在对应于被录制的原声音数据的块D028的位置上混入由计算机合成的声音数据的数据。

图14是表示对由计算机得到的、相对于该声音数据的小块图像的高频成分的累计的平均值的，各小块图像的高频成分的累计值的参差不齐的图形，(A)对应于涂改的声音数据，(B)对应于原来的声音数据。在图14中，纵轴表示用标准偏差去除小块累计值的平均值和各小块累计值之差的绝对值，而横轴表示各小块的编号。从图14可以看出，作为高频成分的累计值奇异的块，可以检测出被涂改过的数据块是块B028。

图15是第三发明的一实施例的数字图像数据涂改检测程序的流程图。如图15所示，根据本发明的数字图像数据检测程序，计算机首先抽出通由包含模拟/数字转换器(A/D转换器)的数字图像数据获取装置获取的、应该检测出有无涂改的数字图像数据的像素值的噪音特性(图5的步骤S1)。接着，计算机将在步骤S1中抽出的噪音特性，与数字图像数据获取装置的A/D转换过程固有的噪音特性进行比较，并根据比较的结果，检测出由数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的涂改(图15的步骤S2)。

作为具体的例子，对将本发明的数字数据涂改检测程序装入计算机，且适用于实际上由数码相机摄影的数字图像的情况进行说明。在该例中，通过调查数字图像数据的像素值的最低位比特来抽出噪音的特性，但是也可以采用其它公知的适当方法来抽出噪音特性。图16(A)是表示由数码相机摄影的、没有涂改的数字图像，图16(B)表示对图16(A)的数字图像的像素值的最低位比特的波动进行强调处理后的图像。在该实施例中，对于原来的数字图像，当像素值的最低位比特为0时，其像素的像素值保持原样，当最低位比特为1时，通过将其像素的像素值置换成255而进行波动的强调处理。另外，图17(A)表示通过将其周边的图像部分的一部分拷贝并粘贴到图16(A)的图像部分P1的一部分上，从而涂改了图16(A)的图像，图17(B)表示对图17(A)的图像进行与图16(A)一样的波动强调处理后的图像。

从数字图像数据获取装置的A/D转换过程的固有噪音特性来看，在通常的数字图像中，噪音随机存在，并且像素值的最低位比特的分布实质上也是随机的，由于波动随机地出现，故如图16(B)所示，在没有涂改的数字图像的波动强调处理后的图像中，几乎没有出现被涂成黑色的区域。但是，从图17(B)可以看出，若图像被涂改，则对于涂改的部分，混入的噪音变得平均，波动也被平滑化，因此被涂成黑色。这样，对图16(B)与图17(B)进行比较，就可以检测出图17的图像的涂改。

图18是表示第四发明的一实施例的数字图像数据涂改检测装置的概要构成的框图。如图18所示，本发明的数字图像数据涂改检测装置由可执行程序的计算机构成，备有：抽出由包含模拟/数字转换器(A/D转换器)的数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的像素值的噪音特性的图像数据噪音特性抽出部50；和将在图像数据噪音特性抽出部50中抽出的噪音的特性与在数字图像数据获取装置的模拟/数字转换过程中固有的噪音特性进行比较，并根据比较的结果，检测出由数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的涂改的图像数据涂改检测部51。

图19是第五发明的一实施例的数字图像数据涂改检测程序的流程图。如图19所示，根据本发明的数字图像数据涂改检测程序，计算机首先抽出由数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的像素值的噪音特性(图19的步骤S1)。接着，计算机将数字图像数据至少分割成两个小块，并比较相邻小块之间的噪音特性，在比较过的噪音特性之间出现奇异性时，检测出由数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的涂改(图19的步骤S2)。

图20是表示第六发明的一实施例的数字图像数据涂改检测装置的概要构成的框图。本发明的数字图像涂改检测装置由可执行程序的计算机构成，如图20所示，备有：抽出由包含模拟/数字转换器(A/D转换器)的数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的像素值的噪音特性的图像数据噪音特性抽出部60；和将数字图像数据至少分割成两个小块，并根据由噪音特性抽出部抽出的噪音特性，比较相邻小块之间的噪音特性，在比较过的噪音特性之间出现奇异性时，检测出由数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的涂改之涂改检测部61。

图21是第七发明的一实施例的数字数据图像涂改检测程序的流程图。如图21所示，根据本发明的数字图像数据涂改检测程序，计算机首先，抽出由包含A/D转换器的数字图像数据获取装置获取的、应该检测出有无涂改的数字图像的像素值相关的特性(图21的步骤S1)。接着，计算机将在步骤S1中抽出的特性，与数字图像数据获取装置的A/D转换过程中的数字图像数据的像素值相关的固有特性进行比较，并根据比较的结果，检测出由数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的涂改(图21的步骤S2)。

在这种情况下，在数字图像数据的像素值的相关特性以及数字图像数据获取装置的A/D转换过程中的数字图像数据的像素值相关的固有特性中存在各种各样的情形。

图22是第七发明的其它实施例的数字图像数据涂改检测程序的流程图。在该实施例中，考虑用直方图来表现数字图像数据的像素值的相关特性以及数字图像数据获取装置的A/D转换过程的数字图像数据的像素值的相关特性。即，在该实施例中，如图22所示，根据数字图像数据涂改检测程序，计算机首先，抽出应该检测出涂改的数字图像数据的像素值相关的直方图(图22的步骤S10)。接着，计算机与数字图像数据获取装置的A/D转换过程中的数字图像数据的像素值相关的固有直方图进行比较，在相对于固有的直方图取连续值，而抽出的直方图取不连续值时，则检测出由数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的涂改(图22的步骤S11)。

该实施例，对于检测数字图像数据的灰度变换处理的涂改特别有效。

作为具体的例子，对将本发明的数字数据涂改检测程序装入计算机，且适用于实际上由数码相机摄影的数字图像的情况。图23(A)，表示的是由数码相机进行摄影，没有涂改的数字图像的一例，图24(A)，表示的是对图23(A)的数字图像进行灰度变换处理的涂改的图像。而且，图23(B)表示图24(A)的数字图像的像素值相关的直方图。在图23(B)以及图24(B)中，图形的横轴表示像素的灰度值，而纵轴表示度数。

如图23(B)所示，数字图像获取装置的A/D转换过程的图像数据的像素值相关的固有直方图，取连续的值。另一方面，如果对由数字图像获取装置获取的图像数据进行涂改，则该图像数据的像素值相关的直方图，如图24(B)所示，取不连续的值。这样，当直方图取不连续的值时，就可以作为涂改过该数字图像数据的图像而被检测出来。

在该例中，是对灰色标度的数字图像进行考察，但是也可以对RGB的数字图像，通过对每个R、G、B的各信道取其直方图，而与灰色标度的图像的情况一样，检测出图像的涂改。

图25是第七发明的又一个其它实施例的数字图像数据涂改检测程序的流程图。在该例中，将应该涂改的数字图像数据中的等分小块的每个像素值的排列图案作为数字图像数据的像素值相关的特性来考虑，并与数字图像获取装置的固有特性进行比较。即，在该实施例中，如图25所示，根据本发明的数字图像数据涂改检测程序，计算机首先，将应该检测涂改的数字图像数据至少等分成两个或其以上的小块，并抽出每个小块像素值的排列图案(图25的步骤S20)。接着，计算机与小块的像素值的排列图案之间一致的概率极低的、数字图像获取装置的A/D转换过程的数字图像数据的像素值相关的一个特性进行比较，在步骤S20中抽出的小块的像素值的排列图案之间一致时，检测出数字图像数据的涂改(图25的步骤S21)。

该实施例，对于标记处理的数字图像数据的涂改的检测特别有效。

作为具体的例子，对将本发明的数字数据涂改检测程序装入计算机，且适用于实际上由数码相机摄影的数字图像的情况进行说明。图26(A)是表示由数码相机摄影的、没有涂改的数字图像，图16(B)表示对图16(A)的图像进行标记处理的涂改的图像。利用标记处理，在图26(B)的图像中，在由3像素×3像素构成的图像部分2(对应图26(A)的图像P2)上拷贝由3像素×3像素构成的图像部分1并进行粘贴，同样地，在由3像素×3像素构成的图像部分4(对应图26(A)的图像P3)上拷贝由3像素×3像素构成的图像部分3并进行粘贴。

图27(A)～(D)，分别表示的是将该数字图像等分成3像素×3像素的小块并抽出小块的像素值的排列图案时的图像部分1～4的像素值的排列图案。由图27可以看出，图像部分1(图27(A))以及图像部分2(图27(B))的像素值的排列图案一致，且图像部分3(图27(C))以及图像部分4(图27(D))的像素值的排列图案一致。由此，在图像部分1以及图像部分2之间，图像部分3以及图像部分4之间，进行了标记处理，于是可以检测出数字图像数据的涂改。

在该例中，考察的是灰色标度的数字图像，但是也可以对RGB的数字图像，通过抽出每个小块的R、G、B的各信道的像素值的排列图案，而与灰色标度的图像的情况一样，检测出图像的涂改。

图28是第七发明的又一实施例的数字图像数据涂改检测程序的流程图。在该实施例中，可以适用于具备CCD的数字图像数据获取装置，例如数码相机或者图像扫描器。如图28所示，根据本发明的数字图像数据涂改检测程序，计算机首先，抽出由包含A/D转换器的数字图像获取装置获取的、应该检测出有无涂改的数字图像的每个像素的像素值(图28的步骤S30)。

接着，计算机利用基于数字图像数据获取装置的CCD矩阵排列的插补计算，从在步骤S30中抽出的数字图像数据的每个像素的像素值，计算出数字图像数据的像素的预测像素值，在步骤S30中抽出的每个像素的像素值，与相应的预测像素值不一致时，检测出数字图像数据的涂改(图28的步骤S31)。下面，对步骤31进行更详细的说明。

具备CCD的数码相机或者具备CCD的图像扫描器等，通常如图29所示，具备CCD矩阵，其由分别具备R(红)、G(绿)、B(蓝)的滤光器的CCD元件100～102以一定的图案排列而构成。另外，CCD矩阵的各CCD元件100～102相当于数字图像的各像素，但是，如果仅仅如此，则由于各像素只能具有R、G、B之中的一个信道的像素值(比如，对应于具备R滤光器的CCD元件的像素只具有R的值)，不能读取适当的数字图像。因此，通过插补计算，从其周围的相同信道的像素值计算出每个CCD元件中不存在信道的像素值(比如，对于对应具备R滤光器的CCD元件的像素，算出G以及B)。插补计算的方法有若干种，但是在本例中，如果采用取平均的方法，则插补计算如下所示地进行。

比如，对图29所示的CCD矩阵中、由4×4个CCD元件构成的部分200进行插补计算，则部分200的各CCD元件，检测出图30(A)所示的像素值。另外，图30(B)是表示为了对部分200的各CCD元件进行说明而附加的编号的一览表。

利用插补计算，如下记所示地求出对应图30(B)的CCD元件6、7、10、11的各像素的像素值。

(1)对应于CCD元件6的像素：

R的值是对CCD元件1、3、9、11的R值进行平均后求出。

即，R＝(0+0+0+255)/4＝63.75

G的值是对像素2、5、7、10的G值进行平均后求出。

即，G＝(0+0+255+255)/4＝127.5

B的值原样不动，B＝0

(2)对应于CCD元件7的像素：

R的值是对CCD元件3、11的R值的平均后求出。

即，R＝(0+255)/2＝127.5

G的值原样不动，G＝0

B的值是对像素6、8的B值进行平均后求出。

即，B＝(0+255)/2＝127.5

(3)对应于CCD元件10的像素：

R的值是对CCD元件9、11的R值进行平均后求出。

即，R＝(0+255)/2＝127.5

G的值原样不动，G＝0

B的值是对像素6、14的B值进行平均后求出。

即，B＝(0+255)/2＝127.5

(4)对应于CCD元件11的像素：

R的值原样不动，R＝0

G的值是对CCD元件7、10、12、15的G值进行平均后求出。

即，G＝(255+255+0+0)/4＝127.5

B的值是对像素6、8、14、16的B值进行平均后求出。

即，B＝(0+255+255+0)/4＝127.5

如图31(A)所示，对构成部分200的所有的CCD元件进行以上的插补计算，从而求出对应于数字图像的各像素的像素值。

此时，由于具备CCD元件的滤光器相关的像素值，通过插补计算而被变更，因此只要预先知道CCD矩阵的排列以及插补计算的算法，通过由数字图像数据的像素值的计算，就可以算出该数字图像数据本来应该具有的像素值(预测像素值)。另外，如果没有对数字图像数据进行过涂改，则数字图像数据的原来的像素值与预测像素值当然是一致的。所以，当原来的像素值与预测像素值不一致时，检测出图像数据的涂改。

该实施例，对于检测由周知的各种各样的涂改方法而涂改的数字图像数据的涂改是有效的。

作为具体的例子，对将本发明的数字数据涂改检测程序装入计算机，且适用于实际上由数码相机摄影的数字图像的情况进行说明。

数码相机具备图29所示的CCD矩阵。图31(B)是表示从对图31(A)的图像进行高斯模糊处理而涂改的图像中抽出的像素值的图。图32(A)是表示设想从图31(B)的像素值检测出对应于CCD元件的像素值的图。图32(B)是表示从图32(A)的像素值算出的预测像素值的图。如果图31(B)的像素值与图31(B)的预测像素值不一致，就可以检测出数字图像的涂改。

图33是表示第八发明的一实施例的数字图像数据涂改检测装置的概要构成的框图。本发明的数字图像涂改检测装置由可执行程序的计算机构成，包括：抽出由包含模拟/数字转换器(A/D转换器)的数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的像素值相关的特性的图像数据特性抽出部70；和将图像数据特性抽出部70抽出的特性，与数字图像数据获取装置的A/D转换过程的数字图像数据的像素值相关的固有特性进行比较，并根据比较的结果，检测出图像数据的涂改的图像数据涂改检测部71。

在第八发明的其它实施例中，图像数据特性抽出部70，抽出数字图像数据的像素值相关的直方图，图像数据涂改检测部71将由图像数据特性抽出部70抽出的直方图与数字图像数据获取装置的A/D转换过程的数字图像数据的像素值相关的固有的直方图进行比较，在相对于固有的直方图取连续的值，而由图像数据特性抽出部70抽出的直方图取不连续的值时，检测出由所述数字图像数据获取装置获取的数字图像数据的涂改。

在第八发明的又一其它实施例中，图像数据特性抽出部70，将数字图像数据至少等分成两个或其以上的小块，并抽出每个小块的像素值的排列图案；图像数据涂改检测部71，与小块的像素排列图案之间一致的概率极低的固有特性进行比较，在图像数据特性抽出部70中抽出的小块的像素值的排列图案之间一致时，检测数字图像数据的涂改。

第八发明的又一其它实施例，适用于检测由具备数码相机或图像扫描器等CCD的数字图像数据获取装置获取的数字图像的涂改。在该实施例中，图像数据特性抽出部70抽出数字图像数据的每个像素的像素值；图像数据涂改检测部71，利用基于数字图像数据获取装置的CCD矩阵排列的插补计算，从图像数据特性抽出部70抽出的数字图像数据的每个像素的像素值，算出数字图像数据的每个像素的预测像素值，并且在由图像数据特性抽出部70抽出的每个像素的像素值与相应的预测像素值不一致时，检测数字图像数据的涂改。

图34是第九发明的一实施例的数字数据图像涂改检测程序的流程图。如图34所示，根据本发明的数字图像数据涂改检测程序，计算机根据由数字图像数据获取装置获取的数字图像数据，检测出与图像中的焦点吻合的区域，在判断为检测出的区域存在两个或其以上，且互相离开一定的距离或其以上时，检测所述数字图像数据的涂改(图34的步骤S1)。

该实施例对于检测由图像合成处理的数字图像数据的涂改特别有效。

作为具体的例子，对将本发明的数字图像数据涂改检测程序装入计算机，且适用于实际上由数码相机摄影的数字图像的情况进行说明。图35是表示由数码相机摄影后没有经过涂改的数字图像的图。图36是表示抽出与图35所示的图像中的焦点吻合的区域P4的16像素×16像素，并进行FFT处理(高速付立叶变换)，应用HPF(高通滤波器)而得到的频率特性的图形，图37是表示抽出与构成图35所示的图像中的背景部分的焦点不吻合的区域P5的16像素×16像素，并进行与区域P4同样的处理而得到的频率特性的图形。比较图36以及图37的图形，可以看出与焦点吻合的区域的高频区域的频谱非常强。

图38是表示在图35所示的图像上合成其它图像的处理并进行过涂改的图像的图。图39是表示抽出图38所示的图像中的合成的其它图像区域P6的16像素×16像素，并进行与图35的区域P4同样的处理而得到的频率特性的图形。从图39可以看出，区域P6的高频区域的频谱也非常强，并且与焦点吻合。所以，在图38的图像中，与焦点吻合的两个区域(区域P4以及区域P6)相隔一定的距离而存在，该图像是合成的图像，即检测出数字图像的涂改。

图40是表示第十发明的一实施例的数字图像数据涂改检测装置的概要构成的框图。本发明的数字图像数据涂改检测装置由可执行程序的计算机构成，如图40所示，包括：根据由数字图像数据获取装置获取的数字图像数据，检测出与图像中的焦点吻合的区域的对焦区域检测部80；和在从由对焦区域检测部80检测出的区域的图像中的位置中判断存在多个该区域，并且离开一定的距离时，检测数字图像数据的涂改之涂改检测部81。

(工业上的可利用性)

如上所述，根据本发明，由于通过利用数字数据获取装置具有的模拟/数字转换过程所固有的特性，而检测出数据有无涂改，因此在开放的系统中也可以确实地检测出数据的涂改，而且，可以不需要预先埋入数据的装置或者抽出埋入的数据的装置，因此，本发明对解决伴随今后的IT技术的发展的数字数据的涂改问题做出很大的贡献。