Способ проверки аутентичности и возможной модификации цифровых изображений с использованием блокчейн Российский патент 2024 года по МПК G06F21/30 G06V10/20 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно, к технологии, предназначенной для проверки аутентичности (подлинности) и возможной модификации (наличии изменений) в цифровом изображении с использованием блокчейн.

Из уровня техники известен метод проверки аутентичности видеозаписи (см. заявку US 2023056090 на изобретение, опубл. 2023-02-23).

Метод маркировки видео для обеспечения аутентификации получает инструкцию по применению маркировки временной метки; каждое записанное видео маркируется временной меткой в соответствии с инструкцией; информация о первой отметке генерируется на основе содержимого каждого записанного видео в виде хэш-значения и загружается в блокчейн; информация о второй оценке генерируется на основе содержания по меньшей мере одного исследуемого видео; путем сравнения информации первой метки и информации второй метки определяется, что исследуемое видео является неискаженным и аутентичным, когда информация первой метки совпадает с информацией второй метки; исследуемое видео считается недостоверным, если информация о первой отметке отличается от информации о второй отметке.

Из уровня техники известен метод аутентификации медиаконтента на основе блокчейна (см. заявку US 2019158274 на изобретение, опубл. 2019-05-23).

Изобретение относится к области аутентификации медиаконтента на основе блокчейна, например, видеозаписей, видеопотоков, аудиозаписей, аудиопотоков или потока данных из, по меньшей мере, одного устройства, которое анализирует и генерирует поток данных в реальном времени, при этом устройство имеет, по меньшей мере, например, один радар, лидар и/или спектральное устройство.

Способ включает прием процессором вычислительного узла из множества вычислительных узлов одного или более хэшей, связанных с медиаконтентом и меткой времени, при этом вычислительные узлы коммуникативно связаны, генерацию блока данных, который содержит по меньшей мере один из полученных хэшей, при этом блок данных генерируется путем хеширования хеша, соответствующего предыдущему блоку данных распределенного реестра, вместе с по меньшей мере одним хешем, причем по меньшей мере один хеш генерируется, передавая на множество вычислительных узлов сообщение о добавлении сгенерированного блока данных, при этом по меньшей мере некоторые из множества вычислительных узлов поддерживают по меньшей мере частичную копию распределенного реестра. Способ позволяет проверить подлинность медиаконтента путем сравнения цифровой подписи, связанной с медиаконтентом (медиазаписью или медиапотоком или их частью, такой как сегмент, кадр(ы), метаданные, видео и/или аудио) с заархивированной цифровой подписью, хранящейся в блокчейне.

Из уровня техники известны система и способ проверки подлинности цифрового контента, снятого камерой (см. заявку US 2020336907 на изобретение, опубл. 2020-10-22).

Система аутентификации цифрового мультимедиа содержит приложение обработки мультимедиа, выполняемое мобильным электронным устройством, которое вычисляет надежный хэш изображения для медиаданных, полученных мобильным электронным устройством; систему подтверждения местоположения, которая проверяет контекст местоположения медиаданных, причем контекст местоположения определяется в ответ на сцену объекта в поле зрения мобильного электронного устройства, захваченную для преобразования в медиаданные; и сеть блокчейна, которая поддерживает запись в реестре, включающую надежный хэш изображения, неизменяемую метку времени и сертификат местоположения, подтверждающий контекст местоположения мультимедийных данных.

Недостатками известных технических решений, раскрытых в патентных документах, являются:

- низкая точность, надежность и достоверность проверки подлинности и возможной модификации изображения, поскольку не учтена возможность предварительного изменения изображения;

- отсутствует возможность легкой проверки аутентичности изображения на клиентской стороне, не передавая излишних данных серверу;

- отсутствует возможность изменять условия съемки и влиять на получаемое изображение объекта;

- низкая степень защиты данных от неправомерного доступа, поскольку все данные передаются в открытый реестр (отсутствует возможность использования частного реестра).

Цифровая фотография стала неотъемлемой частью жизни, и ее роль как в бизнес-процессах так и во взаимодействии физических лиц между собой и организациями постоянно растет. С учетом распространенности смартфонов, а также средств быстрого обмена данными -цифровые фотографии стали универсальным средством подтверждения многих событий: фактов проведения работ, фиксации состояния объектов транспорта или недвижимости, подтверждением доставки товаров, передачи документов и т.д.

Вместе с тем, средства для модификации цифровых изображений также становятся все более функциональными и доступными, требующими все меньше квалификации от лица производящего модификацию. При этом качество модификаций также улучшается вплоть до того, что даже экспертам сложно однозначно выявить их по одному изображению.

Задачей настоящего изобретения является создание способа проверки аутентичности и возможной модификации цифровых изображений, устраняющего все недостатки вышеуказанных, известных из уровня техники, технических решений.

Также, задачей настоящего изобретения является создание надежного способа проверки аутентичности и возможной модификации цифровых изображений, доступного в режиме реального времени, не требующего повышенной квалификации для использования.

Техническими результатами настоящего изобретения являются:

- повышение точности проверки аутентичности и возможной модификации (фальсификации) цифровых изображений;

- повышение скорости проверки аутентичности и возможной модификации цифровых изображений;

- повышение защиты цифровых изображений от несанкционированного доступа и различных манипуляций (модификации, фальсификации).

Технические результаты заявленного изобретения достигаются благодаря способу проверки аутентичности и возможной модификации цифровых изображений с использованием блокчейн, заключающемуся в том, что:

- предварительно запрашивают клиентским приложением у сервера количество и параметры контрольных изображений а также соль для добавления к будущей цифровой подписи;

- передают (генерируют) сервером параметры и соль клиентскому приложению, с занесением записи, содержащей параметры и соль, в блокчейн;

- создают пользовательским устройством цифровое изображение и контрольные цифровые изображения в соответствии с полученными параметрами от сервера;

- создают клиентским приложением хеш созданных цифрового изображения и контрольных цифровых изображений;

- создают клиентским приложением цифровые подписи созданных цифрового изображения и контрольных цифровых изображений, включая в них соль и хеш созданных цифрового изображения и контрольных цифровых изображений;

- передают клиентским приложением на сервер созданные цифровые подписи цифрового изображения и контрольных цифровых изображений, а также метаданные об изображениях;

- создают сервером запись, содержащую цифровые подписи цифровых изображений и метаданные об изображениях, для передачи и сохранения в блокчейне, с присвоением соответствующего идентификатора записи;

- производят проверку на пользовательском устройстве аутентичности и возможной модификации цифрового изображения на основе сравнения предоставленного цифрового изображения и сохраненными в блокчейне цифровыми подписями цифровых изображений.

В частных вариантах реализации, в качестве блокчейна используется частный и/или открытый реестр. Параметрами контрольных цифровых изображений могут быть, например, разрешение, выдержка, баланс белого цвета, точка фокуса, приближение, интервал между созданием отдельных контрольных изображений и/или условия съемки: включение/выключение вспышки пользовательского устройства для изменения освещенности, угол поворота камеры пользовательского устройства, создающего контрольные изображения и/или проекция цифровой последовательности (соли) на изображение при съемке (в случае использования проектора). В качестве метаданных цифровых изображений могут быть, например, размер файла, разрешение, цветовое пространство, формат, дата и время создания, авторство и/или координаты.

В частном варианте реализации, все созданные клиентским приложением цифровые изображения, включая цифровые подписи и метаданные о цифровых изображениях, передаются и сохраняются в облачном хранилище на сервере.

В варианте выполнения, для проверки аутентичности и возможной модификации цифровых изображений дополнительно производят проверку, например, соответствия контрольных цифровых изображений переданным параметрам, времени получения соли и/или времени передачи цифровой подписи на сервер.

В частном варианте реализации, при использовании частного и открытого реестра, обобщенные данные из частного реестра периодически передаются и сохраняются в открытом реестре.

Признаки и сущность настоящего изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами (см. фигуры 1 и 2), где показано следующее.

На фиг. 1 - структурная схема варианта реализации системы (аппаратно-программного комплекса) для реализации метода проверки аутентичности и возможной модификации цифровых изображений.

На фиг. 2 - вариант алгоритма проверки аутентичности и возможной модификации цифровых изображений в виде блок-схемы.

Аппаратно-программный комплекс (система) (см. фиг. 1) для реализации метода проверки аутентичности и возможной модификации цифровых изображений включает взаимодействующие между собой: клиентское приложение с модулем работы с камерой и модулем электронной подписи; сервер с модулем работы с клиентским и проверяющим приложениями, и модулем работы с блокчейн; частный и открытый реестры (блокчейны); проверяющее приложение с модулем электронной подписи и модулем работы с блокчейн.

Алгоритм работы (как вариант) аппаратно-программного комплекса (АПК) для реализации проверки аутентичности и возможной модификации изображений представлен на фиг. 2 в виде блок-схемы и заключается в следующем.

1. Клиентское приложение на пользовательском устройстве запрашивает у серверного приложения случайную цифровую последовательность ("соль") для добавления к будущей цифровой подписи и случайные параметры контрольных изображений.

2. Сервер передает (генерирует) случайную цифровую последовательность (соль) и случайную последовательность - параметры контрольных изображений клиентскому приложению и оставляет запись, содержащую соль и параметры в открытом реестре (блокчейне).

3. Клиентское приложение создает изображение, например, цифровую фотографию или видеоизображение (делает снимки объекта).

4. Клиентское приложение создает контрольные изображения - дополнительные цифровые фотографии или видеоизображения. Количество и параметры контрольных изображений заданы сервером и "солью".

Параметрами могут быть, например, разрешение фотографии, выдержка, баланс белого цвета, приближение, точка фокуса и т.д.

Также, сервером могут быть заданы дополнительные параметры (условия съемки), например, необходимость спроецировать соль на фотографируемый объект (при наличии аппаратной возможности проецирования, например, при наличии проектора), включить/выключить вспышку, например, смартфона (при наличии аппаратной возможности), повернуть объектив устройства пользователя на определенный заданный угол в определенной заданной плоскости (при наличии аппаратной возможности управления поворотом объектива устройства пользователя или демонстрации соответствующих инструкций пользователю для осуществления поворота объектива вручную).

5. Клиентское приложение создает цифровую подпись, включая в нее хеш функцию сделанной фотографии и "соль".

6. Клиентское приложение создает цифровую подпись контрольных изображений, аналогичным образом.

7. Клиентское приложение передает на сервер цифровые подписи изображения и контрольных изображений, а также дополнительные данные об изображении (это могут быть координаты, точное время, дополнительные метаданные о фотографии).

8. Сервер оставляет запись, содержащую цифровые подписи изображений с метаданными в блокчейне.

9. Сервер возвращает клиентскому приложению идентификатор записи в блокчейне.

10. В частных вариантах реализации, клиентское приложение может как передать цифровые изображения на сервер, так и не передавать. В зависимости от этого будет отличаться метод проверки подлинности цифрового изображения. В случае передачи изображений на сервер - сервер может выступать и в качестве проверяющего приложения.

Для проверки подлинности цифрового изображения, не сохраненного на сервере, выполняются следующие действия:

1. Проверяющее приложение получает любым способом цифровую фотографию, а также идентификатор записи в блокчейне.

2. Проверяющее приложение по идентификатору записи получает из блокчейна, связанную с этим изображением "соль", параметры контрольных изображений и цифровую подпись.

3. Проверяющее приложение производит проверку цифровой подписи с использованием соли и полученной цифровой фотографии на пользовательском устройстве.

4. Проверяющее приложение использует дополнительную информацию - такую как соответствие контрольных изображений параметрам, например: время получения "соли", время совершения снимка, время передачи подписи на сервер, информацию о геоположении из метаданных снимка и т.д. - для выявления возможности модификации изображения на одном из шагов.

5. Пользователь приложения может дополнительно визуально проверить корректность контрольных изображений - на них должен быть изображен тот же объект, что и на основном изображении, но с другими параметрами (размер, выдержка, баланс белого и т.д.). На изображениях, например, с включенным проецированием соли, вспышкой и поворотом объектива должны будут видны соответствующие изменения условий создания изображения.

В варианте реализации заявленной технологии в условиях, когда поступление информации о каждом снимке (изображении) в открытый реестр (блокчейн) нежелательно, несмотря на то что передается не сам снимок, а только информация о факте его создания и некоторые метаданные, возможен вариант использования частного сервера и частного блокчейна.

В этом случае, для защиты и конфиденциальности соответствующей информации, для хранения информации о каждом снимке (изображении) используется частный реестр (блокчейн), например, доступный только в пределах одной организации и аналогичный по функциональности открытому реестру (блокчейну). В открытый реестр с определенной периодичностью (например, раз в сутки) отправляется только цифровая подпись всех записей, сделанных в частном реестре за этот период. Таким образом, достигается как возможность подтвердить подлинность снимка (изображения) внутри организации в любой момент, так и, при необходимости, подтвердить подлинность снимка (изображения), например, для внешнего контрагента, применив более сложный механизм подтверждения, с использованием цифровой подписи из внешнего (открытого) реестра и предоставлением связанных с ним записей из внутреннего (частного) реестра.

В частном варианте реализации, при использовании частного реестра можно периодически делать запись в открытый реестр с цифровой подписью всех записей из частного реестра. Таким образом, обеспечивается возможность доказать аутентичность изображения, например, внешнему пользователю несмотря на то, что записи делались в частный реестр.

Одними из основных преимуществ заявленной технологии проверки аутентичности и возможной модификации цифровых изображений от известных из уровня техники технических решений являются:

1. Процесс предварительной отправки случайной последовательности ("соли") и создания контрольных снимков (цифровых изображений). Этот процесс значительно усложняет возможность модификации и внесения изменений (фальсификации) в цифровые изображения (фотографии, видеоизображения), не позволяя заранее подготовить модифицированное цифровое изображение, поскольку параметры контрольных снимков (изображений) передаются непосредственно перед созданием цифрового изображения. Внесение изменений в контрольные снимки потребует определенных временных задержек - которые будут легко выявляться благодаря фиксации времени записей в блокчейне.

2. Возможность использования технологии "частного реестра", которая позволяет использовать решение компаниям и ведомствам с повышенными требованиями к защите информации (цифровых изображений), одновременно предоставляя сведения для подтверждения отсутствия в цифровых изображениях различных модификаций.

3. Процесс влияния пользовательского устройства, создающего цифровое изображение, на объект и условия съемки при создании контрольных цифровых изображений. Это достигается, например, за счет проецирования, например, проектором, случайной последовательности (соли) на изображение, изменения случайным образом условий освещения, например, путем включения/выключения вспышки смартфона, изменения случайным образом ракурса снимаемого изображения путем, например, поворота на определенный угол камеры смартфона. Благодаря указанным возможностям заявленного метода практически невозможно подготовить заранее контрольные цифровые изображения или внести какие-либо однотипные изменения в последовательность контрольных цифровых изображений. Примеры реализации.

Блокчейн(ы), описанные в настоящей заявке, выступают в качестве хранилища данных (информации), гарантирующего неизменность в них записей. Блокчейн может быть открытым (общедоступным) реестром и/или частным (закрытым) реестром. Все записи в блокчейне представлены в виде блоков, которые связаны между собой. При этом каждый новый блок содержит данные о предыдущем, обеспечивая целостность всей цепочки. Соответственно, становится трудно модифицировать или подделать данные, содержащиеся в нем. Используемый блокчейн(ы) надежно записывают данные и защищают эти записи от несанкционированного доступа и различных манипуляций.

Пользовательское (клиентское) приложение пользовательского устройства может представлять собой мобильное приложение для смартфона (планшета), или приложение для персонального компьютера. В качестве другого примера, пользовательское (клиентское) приложение может представлять специализированное устройство с соответствующим программным обеспечением.

Проверяющее приложение может представлять собой программный продукт, может быть выполнен, например, в виде мобильного приложения или как часть веб-приложения. Может быть модулем единого приложения, выполненного с возможностью как делать снимки, так и проверять их.

Метаинформация может включать, по меньшей мере, одну идентификационную информацию пользовательского устройства, например, размер файла, разрешение, цветовое пространство, формат, дата и время создания изображения, авторство, координаты или другую идентифицирующую информацию.

В качестве пользовательского (клиентского) устройства может использоваться любое мобильное электронное устройство, например, цифровая фотокамера, видеокамера, компьютер, смартфон, планшет, ноутбук или другое мобильное электронное устройство, которое позволяет пользователю захватывать изображения, снимать их и делать видеозапись изображений, находящиеся в поле зрения пользовательского устройства.

В вариантах реализации, пользовательское (клиентское) устройство может размещать или выполнять одно или несколько клиентских приложений, которые способны взаимодействовать с сервером(ами), блокчейном(ами) и проверяющим(ми) приложением.

В настоящей заявке под цифровым изображением подразумевается любая цифровая фотография и/или цифровое видео, созданные пользовательским устройством, например, камерой смартфона, под «солью» - случайная цифровая последовательность данных.

Термин «модуль», используемый в настоящей заявке, относится к логике, воплощенной в аппаратном обеспечении или встроенном программном обеспечении, или к набору программных инструкций, написанных на языке программирования. Термин «модуль», используемый в настоящей заявке, относится к реальному устройству, компоненту или компоновке компонентов, реализованных с использованием аппаратных средств, таких как, например, специализированная интегральная схема (ASIC) или программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA) или как комбинация аппаратного и программного обеспечения, например, микропроцессорной системы и набора инструкций для реализации функциональных возможностей модуля, которые (при выполнении) преобразуют микропроцессорную систему в устройство специального назначения. Одни функции модуля могут выполняться, например, за счет аппаратного обеспечения, а другие функции - за счет сочетания аппаратного и программного обеспечения. В некоторых реализациях по крайней мере часть, а в некоторых случаях и весь модуль может выполняться на процессоре компьютера. Одна или несколько программных инструкций в модулях могут быть встроены во встроенное ПО. Модули могут содержать соединенные логические блоки, такие как вентили и триггеры, и могут содержать программируемые блоки, такие как программируемые вентильные матрицы или процессоры, такие как ЦП. Описанные в настоящей заявке модули могут быть реализованы как программные и/или аппаратные модули.

Заявленный способ может быть реализован в виде программных инструкций, которые могут быть выполнены с помощью различных компьютерных средств и компонентов.

Аппаратные устройства могут быть сконфигурированы для работы в качестве одного или нескольких программных модулей для выполнения операций (обработки) согласно изобретению и наоборот.

Программное обеспечение может включать в себя компьютерную программу, код, инструкции или комбинацию одного или нескольких из них, независимо или вместе, для настройки процессора для работы в соответствии с требованиями. Программное обеспечение и/или данные могут быть использованы на любом типе машины, компонента, физического устройства, виртуального оборудования, компьютерного носителя информации или устройства, которое будет интерпретировано или для предоставления инструкций или данных обрабатывающему устройству. Программное обеспечение может распространяться по сетевым компьютерным системам и храниться или выполняться распределенным образом. Программное обеспечение и данные могут храниться на одном или нескольких машиночитаемых носителях.

Способ, описанный в настоящей заявке, может быть реализован в аппаратном обеспечении, программном обеспечении, встроенном программном обеспечении или любой их комбинации.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить: аналоги с совокупностью существенных признаков, тождественных существенным признакам заявленному способу, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений с целью выявления существенных признаков, совпадающих с отличительными от аналогов существенными признаками заявленного способа, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники, а также не установлена известность влияния отличительных существенных признаков на указанные технические результаты. Следовательно, настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Несмотря на то, что настоящее изобретение показано и описано со ссылкой на его определенные предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны в нем без отклонения от сущности и объема изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения с учетом описания и чертежей.

Несмотря на то, что варианты осуществления были описаны с ограниченными чертежами, специалисты в данной области могут применять различные технические модификации и вариации, основанные на вышеизложенном.

Например, описанные операции способа выполняются в ином порядке, чем описанный способ, или используются другие компоненты. С другой стороны, соответствующие результаты могут быть достигнуты даже при замене или замене эквивалентом.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении точности проверки аутентичности и возможной модификации (фальсификации) цифровых изображений. Технический результат достигается за счет того, что: генерируют параметры контрольных изображений и соль, с занесением записи в блокчейн; создают изображение и контрольные изображения; создают хеш созданных изображений; создают цифровые подписи созданных изображений, включая в них соль и хеш созданных изображений; передают созданные цифровые подписи изображений, а также метаданные об изображениях; создают запись, содержащую цифровые подписи изображений и метаданные об изображениях, для сохранения в блокчейне; производят проверку аутентичности и возможной модификации изображения на основе сравнения предоставленного изображения с сохраненными в блокчейне цифровыми подписями изображений. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ проверки аутентичности и возможной модификации цифровых изображений с использованием блокчейн, заключающийся в том, что:

- предварительно по запросу клиентского приложения генерируют сервером параметры контрольных изображения и соль, с занесением записи, содержащей параметры и соль, в блокчейн;

- создают пользовательским устройством цифровое изображение и контрольные цифровые изображения в соответствии с полученными параметрами от сервера;

- создают клиентским приложением хеш созданных цифрового изображения и контрольных цифровых изображений;

- создают клиентским приложением цифровые подписи созданных цифрового изображения и контрольных цифровых изображений, включая в них соль и хеш созданных цифрового изображения и контрольных цифровых изображений;

- передают клиентским приложением на сервер созданные цифровые подписи цифрового изображения и контрольных цифровых изображений, а также метаданные об изображениях;

- создают сервером запись, содержащую цифровые подписи цифровых изображений и метаданные об изображениях, для сохранения в блокчейне, с присвоением идентификатора записи;

- производят проверку на пользовательском устройстве аутентичности и возможной модификации цифрового изображения на основе сравнения предоставленного цифрового изображения с сохраненными в блокчейне цифровыми подписями цифровых изображений.

2. Способ по п. 1, в котором в качестве блокчейна используется частный и/или открытый реестр.

3. Способ по п. 1, в котором параметрами контрольных цифровых изображений являются, например, разрешение, выдержка, баланс белого цвета, точка фокуса, приближение, количество контрольных изображений и/или интервал между созданием отдельных контрольных изображений.

4. Способ по п. 3, в котором дополнительными параметрами контрольных цифровых изображений являются, например, условия съемки: включение/выключение вспышки пользовательского устройства для изменения освещенности и/или угол поворота пользовательского устройства, создающего контрольные изображения, и/или проекция цифровой последовательности на объект при съемке.

5. Способ по п. 1, в котором в качестве метаданных цифровых изображений могут быть, например, размер файла, разрешение, цветовое пространство, формат, дата и время создания, авторство и/или координаты.

6. Способ по п. 1, в котором все созданные клиентским приложением цифровые изображения, включая цифровые подписи и метаданные о цифровых изображениях, сохраняются в облачном хранилище на сервере.

7. Способ по п. 1, в котором дополнительно для проверки аутентичности и возможной модификации цифровых изображений производят проверку, например, соответствия контрольных цифровых изображений переданным параметрам, времени получения соли и/или времени передачи цифровой подписи на сервер.

8. Способ по п. 2, в котором обобщенные данные из частного реестра периодически передаются и сохраняются в открытом реестре.