PROCEDIMIENTO DE VERIFICACION DE INTEGRIDAD DE DOCUMENTOS.
Procedimiento de verificación de integridad de documentos, que comprende una caracterización del documento original para obtener un hash (508) y una etapa de verificación de la integridad,
comprendiendo ésta representar (601) en formato matricial el documento a verificar; adaptar (602) dicho documento a una resolución determinada en la caracterización y corregir (603) la inclinación, obteniendo una imagen corregida (604); obtener (605) el desplazamiento producido entre los contenidos en el documento original y en el documento a verificar; obtener (610) unas coordenadas óptimas de desplazamiento para cada una de las regiones de la imagen corregida; obtener (611) una métrica a partir de unos coeficientes cuantificados de la imagen corregida y los correspondientes en el documento original; decidir (612) sobre la integridad de cada región del documento digitalizado empleando la métrica anterior; y decidir (613) finalmente sobre la integridad del documento en base a los resultados del paso anterior
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200800467.
Solicitante: UNIVERSIDAD DE VIGO.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: PONTEVEDRA.
Inventor/es: PEREZ GONZALEZ,FERNANDO, MALVIDO GARCIA,ALBERTO.
Fecha de Solicitud: 20 de Febrero de 2008.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 20 de Septiembre de 2011.
Clasificación Internacional de Patentes:
- G06T1/00W4
Clasificación PCT:
- G06K9/46 FISICA. › G06 CALCULO; CONTEO. › G06K RECONOCIMIENTO DE DATOS; PRESENTACION DE DATOS; SOPORTES DE REGISTROS; MANIPULACION DE SOPORTES DE REGISTROS (impresión per se B41J). › G06K 9/00 Métodos o disposiciones para la lectura o el reconocimiento de caracteres impresos o escritos o el reconocimiento de formas, p. ej. de huellas dactilares (métodos y disposiciones para la lectura de grafos o para la conversión de patrones de parámetros mecánicos, p.e. la fuerza o la presencia, en señales eléctricas G06K 11/00; reconocimiento de la voz G10L 15/00). › Extracción de elementos o de características de la imagen.
- G06T1/00 G06 […] › G06T TRATAMIENTO O GENERACIÓN DE DATOS DE IMAGEN, EN GENERAL. › Tratamiento de datos de imagen, de aplicación general.
- H04N1/00 ELECTRICIDAD. › H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS. › H04N TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION. › Exploración, transmisión o reproducción de documentos o similares, p. ej. transmisión facsímil; Sus detalles.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento de verificación de integridad de documentos.
Campo de la invención
La presente invención se encuadra en el sector de la seguridad documental, más concretamente en el sector destinado a proveer de mecanismos que permitan verificar la integridad de documentos impresos. En particular, se describe aquí un nuevo procedimiento de caracterización y un nuevo procedimiento de verificación de integridad de documentos, expresamente pensados para ser combinados con herramientas criptográficas o de watermarking.
Antecedentes de la invención
El nuevo procedimiento es válido para documentos originalmente en formato digital o impreso, cuya integridad podrá ser verificada aún cuando sobre el documento original se realicen operaciones de impresión y/o digitalización, ya que permiten reconocer y evitar o subsanar las distorsiones producidas en estas operaciones. Entre los procedimientos de digitalización podemos incluir aquellos realizados con escáneres o cámaras digitales, por ejemplo cámaras web o cámaras embebidas en teléfonos móviles.
La principal aplicación de la presente invención es la de evitar el fraude y la falsificación de documentos, permitiendo, además, la emisión por medios telemáticos de documentación oficial, la cual podrá imprimirse para ser empleada en trámites presenciales, puesto que la presente invención describe un procedimiento que permite extender la protección de los actuales sistemas de firma digital al soporte impreso, ya que permite, entre otras cosas, que un documento firmado sea impreso y posteriormente digitalizado sin que se rompa la cadena de seguridad. La naturaleza de los nuevos procedimientos aquí descritos proporcionan una ventaja adicional a la protección intrínseca de la firma digital, y es la de poder localizar y señalar en el documento digitalizado todas las alteraciones que sobre el contenido original se han realizado. Otras aplicaciones de los procedimientos aquí descritos son hacer más eficientes los procesos empresariales de tratamiento y gestión documental impresa, puesto que permite de modo automático verificar que varias copias de documentos impresos son iguales entre sí, o que un documento impreso es igual a otro digital.
El objetivo de dotar de mecanismos que permitan verificar la autenticidad e integridad de documentos en formato impreso es muy antiguo, y varias soluciones han sido propuestas, unas basadas en los actuales sistemas de firma digital, y otras empleando técnicas de watermarking o de marcado de agua.
Los actuales sistemas de firma digital aportan una solución plausible al problema de la verificación de la autenticidad e integridad de documentos digitales. Sin embargo, no son de aplicación al ámbito de los documentos impresos. Los sistemas de firma digital consisten básicamente en obtener un resumen del documento, denominado hash, que no es más que una caracterización del mismo, cifrarlo con la clave privada del firmante y anexarla al documento, que pasa a estar firmado. La verificación de autenticidad e integridad del documento firmado se realiza extrayendo el hash anexado, descifrándolo con la clave pública del firmante, y comparar ese hash descifrado con un nuevo hash calculado a partir del documento a verificar, empleando el mismo algoritmo que en la etapa de firmado. Si ambos hash coinciden a la perfección, se ha constatado la autenticidad y la integridad del documento, en caso contrario, o bien no ha sido firmado por el propietario de la clave pública empleada en la verificación (documento no auténtico), o el contenido del documento ha sido modificado. Los algoritmos de obtención de hash más empleados por los sistemas de firma digital son el SHA-1 y el MD5, y en ellos radica el motivo de que los actuales sistemas de firma digital no sean de utilidad una vez que el documento firmado ha sido impreso, ya que si el documento digital original y el documento digital a verificar difieren en un solo bit, los hash de ambos documentos serán totalmente distintos, y la verificación de autenticidad e integridad será negativa, aún cuando el contenido del documento no ha sido alterado. Por lo tanto, puesto que los procesos de impresión y digitalización inducen una gran variedad de distorsiones, es preciso introducir nuevos procedimientos de obtención de hash o de caracterización de documentos, y nuevos procedimiento de verificación, para poder resistir o sobreponerse a las distorsiones introducidas por los procesos de impresión y digitalización.
En los documentos de patente EP 0676877 A2 y ES 2182670 B1 se propone emplear reconocedores de caracteres, denominados OCR, sobre el documento original a firmar y el documento a verificar, y sobre la salida del OCR aplicar los algoritmos de obtención de hash convencionales. Esta solución permitiría proteger únicamente el contenido en formato texto del documento, no protegiendo elementos como imágenes, marcas o tablas, de uso muy frecuente debido a la inserción de logos, sellos, firmas manuscritas, etc. Además, existen dos aspectos diferenciadores, por un lado, dependiendo de la degradación sufrida por el documento impreso y de la calidad del reconocedor OCR, la conversión puede ser con frecuencia errónea, y por otro lado, este mecanismo no permite localizar y señalar las alteraciones realizadas sobre el contenido del documento.
En la solicitud de patente internacional WO 2006/104374 A1 se aborda la problemática de la protección de contenido que no sea texto, citando como posibles funciones hash unas concretas basadas en la transformada Wavelet descritas en publicaciones científicas.
En la patente US 6,834,344 B1 se describe un mecanismo de marcado de una imagen digital empleando técnicas de watermarking o marcado de agua, de modo que se pueda verificar su autenticidad e integridad una vez que ha sido impresa y digitalizada. Entre los procedimientos descritos en dicha patente destaca el que emplea la Transformada del Coseno Discreta (DCT) para la obtención del hash de la imagen. El procedimiento de caracterización consiste en dividir la imagen en bloques cuadrados de nxn píxeles, aplicar la transformada DCT a cada bloque, cuantificar dichos coeficientes, obtener un hash o resumen de la imagen coleccionando únicamente unos pocos coeficientes cuantificados, cifrar dicho hash e insertar el hash cifrado en la imagen. El procedimiento de verificación de autenticidad e integridad consiste en extraer y descifrar el hash insertado en la etapa anterior, obteniendo de este modo la colección de coeficientes DCT cuantificados de la imagen original, obtener un nuevo hash desde la imagen a verificar, realizando la misma división en bloques y coleccionando los mismos coeficientes DCT cuantificados, y comparar ambos hash, de modo que se constata la autenticidad e integridad de la imagen si la distancia entre ambos hash es pequeña.
Los mecanismos descritos permiten una verificación de autenticidad e integridad que resisten sólo una pequeña parte de las distorsiones de la impresión y la digitalización, como el cambio en el mapa de colores, no siendo aptos para la gran parte de las distorsiones introducidas. Debido a esto, en una aplicación industrial práctica los procedimientos descritos en la patente US 6,834,344 B1 detectarían como falsificados o no auténticos gran cantidad de documentos que en realidad sí lo son. En primer lugar, toda digitalización provoca desplazamientos en el contenido del documento digitalizado con respecto al documento digital original, que con frecuencia son de considerable magnitud.
En segundo lugar se encuentran las distorsiones geométricas, las cuales provocan cambios en la geometría del contenido del documento. Entre ellas cabe destacar las inclinaciones, cambios en las dimensiones del documento digitalizando con respecto al original debido al sensor del escáner, curvaturas positivas y negativas y expansiones y compresiones. Los cambios en las dimensiones del documento, las curvaturas y las expansiones o compresiones, hacen que aún localizando correctamente la localización del contenido del documento, la correspondencia óptima entre los bloques del documento original, y los bloques del documento impreso y digitalizado no coincidan con una rejilla homogénea tendida sobre el contenido del documento a verificar, tal y como se describe en la patente US 6,834,344, sino que para cada bloque es preciso realizar una etapa de sincronización fina que calcule las coordenadas óptimas de cada región en un entorno de la posición estimada inicial.
Otro aspecto importante es el ruido introducido por los procesos de impresión y digitalización, que provoca grandes cambios en los coeficientes...
Reivindicaciones:
1. Procedimiento de verificación de integridad de documentos, en el que se verifica la integridad de un documento a verificar con respecto a un documento original, caracterizado porque comprende una etapa previa de caracterización del documento original, la cual a su vez comprende:
- en caso de que el documento original sea un documento impreso, obtener mediante una digitalización un documento original digital;
- representar (501) en formato matricial el documento original digital;
- adaptar (502) el documento en formato matricial a una resolución AxB determinada;
- dividir (503) el documento en regiones de tamaño NxM píxeles;
- obtener (505) los coeficientes en el dominio transformado mediante la aplicación, a cada una de las regiones, de una transformada;
- cuantificar (506) dichos coeficientes;
- seleccionar (507), para cada región, unos coeficientes ya cuantificados;
- obtener el hash (508) del documento original digital a partir de los coeficientes seleccionados para cada región;
y porque sobre el documento a verificar se realiza una etapa de verificación de la integridad, la cual a su vez comprende:
- en caso de que el documento a verificar sea un documento impreso, obtener mediante una digitalización un documento digitalizado a verificar;
- representar (601) en formato matricial el documento digitalizado a verificar;
- obtener una imagen corregida (604), efectuando los siguientes pasos en cualquier orden:
- obtener (605), a partir de la imagen corregida y el hash del documento original digital, unas primeras coordenadas de desplazamiento para compensar el desplazamiento producido entre la ubicación de los contenidos en el documento original digital y la ubicación de los contenidos en el documento digitalizado a verificar;
- obtener (610) unas coordenadas óptimas de desplazamiento para cada una de las regiones de la imagen corregida, empleando regiones de NxM píxeles obtenidas del mismo modo que en la etapa de caracterización, efectuando para cada región los siguientes pasos:
- obtener (611) al menos una métrica a partir de los coeficientes cuantificados de la imagen corregida y los correspondientes a esta región en la imagen original extraídos del hash del documento original, teniendo en cuenta las coordenadas de desplazamiento óptimas para cada región de la imagen corregida;
- decidir (612) sobre la integridad de cada región del documento digitalizado empleando al menos una métrica anteriormente calculada y comparándola con un umbral determinado; y
- decidir (613) finalmente sobre la integridad del documento en base a los resultados del paso anterior.
2. Procedimiento según reivindicación 1, caracterizado porque las etapas de adaptación (502, 602) del documento en formato matricial a la resolución AxB determinada se efectúa mediante interpolación y/o diezmado.
3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque la división del documento en regiones de tamaño NxM píxeles se efectúa de una de las siguientes formas:
- en base a dos rejillas regulares solapadas y desplazadas una respecto a la otra;
- en base a una sola rejilla;
- en base a más de dos rejillas solapadas.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque adicionalmente las etapas de caracterización y de verificación incluye una fase de localización de una región de interés para proteger únicamente aquellas regiones que presentan contenidos.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque adicionalmente las etapas de caracterización y de verificación incluyen una fase de normalización (504, 607) de los contenidos de las regiones, efectuándose dicha normalización en uno de los siguientes momentos:
- antes de aplicar la transformada (505, 608);
- después de aplicar la transformada (505, 608).
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque la transformada aplicada es una de las siguientes:
- Transformada del Coseno Discreto DCT;
- Transformada de Wavelet;
- Transformada de Fourier.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque la selección (507) de los coeficientes de cada región es estática, empleándose los mismos coeficientes para todas las regiones.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque la selección (507) de los coeficientes de cada región es dinámica, dependiendo dicha selección del contenido de la región.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la selección (507) dinámica de los coeficientes de cada región se efectúa escogiendo aquellos coeficientes cuya energía es mayor de un determinado valor.
10. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la selección (507) dinámica de los coeficientes de cada región se efectúa escogiendo un número determinado n de coeficientes con la mayor energía.
11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la obtención (605) de las primeras coordenadas de desplazamiento y la obtención (610) de las coordenadas óptimas de desplazamiento se realizan de una de las siguientes maneras:
- aplicando la Transformada del Coseno Bidimensional Inversa IDCT a los coeficientes del hash original (508);
- aplicando la transformada DCT a las regiones de la imagen corregida (604).
12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la obtención (605) de las primeras coordenadas de desplazamiento y la obtención (610) de las coordenadas óptimas de desplazamiento se efectúan según uno cualquiera de los siguientes criterios:
- según el criterio de máxima verosimilitud entre ambos conjuntos de coeficientes;
- mediante técnicas estadísticas;
- según criterio basado en distancias o medidas de similitud entre ambos conjuntos de coeficientes.
13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la obtención (610) de las coordenadas óptimas de desplazamiento se efectúa mediante un esquema de sincronización adaptativo que calcula las coordenadas óptimas de cada región, mediante la corrección de las coordenadas óptimas estimadas para regiones anteriores, estando dicha corrección calculada en función del valor y de la evolución de las métricas obtenidas para dichas regiones anteriores.
14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque en la decisión (613) final sobre la integridad del documento se incluye adicionalmente señalar las regiones del documento cuya integridad ha sido rechazada.
15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la métrica empleada es una de las siguientes:
- error cuadrático medio;
- error medio;
- error máximo;
- error mínimo;
- energía del error;
- energía del error normalizada;
- máximo de correlación cruzada;
- máximo de correlación cruzada normalizada;
- probabilidad obtenida según el criterio de máxima verosimilitud.
16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque comprende, en la etapa previa de caracterización del documento original, una etapa de filtrado del documento original digital para eliminar efectos del ruido de impresión y digitalización y/o acondicionar la señal.
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