CN1871846A

CN1871846A - 屏幕图像验证

Info

Publication number: CN1871846A
Application number: CNA2004800308799A
Authority: CN
Inventors: G·J·施里珍; M·T·约翰逊; P·T·土伊尔斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-11-29
Also published as: US20070058835A1; KR20060096056A; WO2005039171A1; JP2007509401A; EP1678940A1

Abstract

一种用于检验呈现在显示屏(10)上的图像(1)的真实性的方法，该方法涉及使用与所述图像相关的验证码(2)的图形化表示。所述验证码的图形化表示也被呈现在显示屏上，同时可选的引导标记(3)也可以被显示出来。利用扫描器(20)(优选地是手持式线性扫描器)来读取图像(1)和验证码(2)。该扫描器基于该图像计算出一个验证码，并且将计算出的验证码和从显示屏上读取的验证码进行比较。

Description

屏幕图像验证

本发明涉及一种验证显示在屏幕上的图像的方法。本发明特别涉及一种用于检验显示在显示屏上的图像的真实性的方法。

显示屏被用于显示不同类型的图像。某些图像可能包含单纯的诸如图片的图形信息，而其他一些图像则可能包含字母数字字符。例如在ATM(自动柜员机)和计算机中，图形化屏幕图像通常会被混合并且包含诸如符号的单纯的图形信息以及诸如文本和数字的字符。

显示屏经常被用于执行涉及保密的或机密的信息的交易。例如在ATM中，保密访问码或PIN(个人识别号码)被用于授权一个电子金融交易。同样的，计算机也可以用于通过因特网完成金融交易。在这些情况下，重要的是由显示屏所呈现的信息是真实的，也就是说其不能被篡改。已出现了涉及“虚假”ATM的欺诈案例，并且众所周知，因特网通信可以被干扰，这很可能导致一个未经授权的人获得机密或保密信息。

在由M.Burnside等人于2002年3月发表的论文“The UntrustedComputer Problem and Camera-Based Authentication(不受信任的计算机问题以及基于摄影机的验证)”(MIT Technical Memo 450)中公开了一种用于检验“公共”计算机(即可以被公众使用的计算机)的可信赖度的方法。特别地，该论文公开了一种用于验证显示在计算机屏幕上的图像的方法。为此，一个摄影机监视计算机的显示屏幕。该屏幕上的图像包着安全信息，诸如MAC(消息验证码)、加密序列号和加密口令。一个装备了摄影机的安全设备检查该序列号、基于显示在屏幕上的信息计算出一个MAC并且将这个计算出的MAC与显示在屏幕上的MAC进行比较。如果所有的检查都被通过，那么该图像被认为是真实的。

虽然这种现有技术方法提供了防止篡改和安全攻击的极佳的保护度，但其面临的缺陷是必须使用一个摄影机。这样做既麻烦又相对昂贵。在初始校准阶段，在显示屏的像素(图像单元)与摄影机的像素之间必须建立映射。很明显，对这样一个校准阶段的需求妨碍了这一已知方法的可用性。此外，必须包含镜头的摄影机的造价相对较高，因此限制了大规模的消费者应用。

因此，本发明的一个目标是克服现有技术的这些以及其他问题，并且提供一种较为简单和低廉的、用于检验呈现在显示屏上的图像的真实性的方法。因此，本发明提供一种利用与图像有关的验证码的图形化表示来检验呈现在显示屏上的图像的真实性的方法，所述图形化表示也被呈现在显示屏上，该方法包含如下步骤：

-产生图像的电子表示，以及

-从其图形化表示中导出验证码，

-其中，产生图像的电子表示的步骤以及从其图形化表示中导出验证码的步骤都包括使用一个具有光敏元件阵列的扫描器，所述阵列可以相对于图像进行移动。

通过将扫描器用于该取图像(也就是产生一个电子表示并且可选地进行处理)以及该取验证码，避免了对摄影机的使用以及相关的缺陷。特别是不再需要校准阶段，同时在一个典型的实施例中可以省略透镜。此外，与摄影机相比，扫描器可以更小并且更经济。

所述扫描器优选地是一个手持式扫描器。在一个优选实施例中，该扫描器是一个手持式便携扫描器，它易于被用户携带。尤其是信用卡大小的扫描器是优选的。这样一种扫描器的示例在美国专利US4,922,111(Sanyo Electric)中进行了公开。

虽然可以使用不同类型的扫描器(这其中也包括提供二维扫描的扫描器)，但所述扫描器优选地还是线性扫描器，也就是具有线性扫描元件(光敏元件)阵列的扫描器。通过在基本上垂直于该阵列的方向上移动该扫描元件线性阵列，可以获得一个二维扫描。

有利地，产生图像的电子表示的步骤以及从其图形化表示中导出验证码的步骤可以共同涉及一个单次扫描动作。也就是说，在一个单次扫描中可以同时扫描图像和验证码(的图形化表示)。应注意到，验证码和相关的图像通常是同时显示的，但是验证码可以在相关图像之前或之后显示。

虽然优选地用单个扫描器来扫描图像和验证码，但可以设想使用两个单独的扫描器的实施例。

每当需要时，用户可以扫描图像和相关的验证码。优选地，每当屏幕信息被更新时或者至少每当重要的和/或机密的屏幕信息被更新时，用户执行一次这样的验证扫描。为此，在图像改变后显示屏应该提供一个扫描提示。这样的一个扫描提示可以包含屏幕上的文字(例如“现在扫描”)、一个单独的不在屏幕上的指示灯和/或一个声音信号或口信。

所显示的图像可以包含不同类型的信息。该图像可以包含字母数字字符(诸如字母和数字)，但是还可以(或作为选择)包含符号和/或图片。应该理解，本发明的方法在所述图像包含金融信息时尤其有用，所述金融信息例如是银行账号、银行存款余额、帐户访问码以及类似的信息。

验证码可以通过其特定的图形化表示(例如条形码或其他的符号表示)来区别于正常显示在屏幕上的图像。可选择地或是额外地，验证码的图形化表示可以包含用于引导扫描器的引导标记。在这种情况下，扫描器的引导可以包括在用户使用手持式扫描器时引导用户以及促进从其图形化表示中导出验证码的处理。可以提供引导标记以扫描整个图像。例如，环绕特定图像的一条线可以作为一个引导标记并且指示将要被扫描的屏幕部分。当然，除了线之外，还可以使用诸如点和/或三角形的符号。

当扫描图像以及验证码时，优选地将它们都转换为诸如位图的电子表示。任何对图像特征和验证码的识别都可以基于这一位图，也就是说，可以基于图像的电子表示。然而，在一个有利的实施例中，产生图像的电子表示的步骤涉及光学字符识别(OCR)。在这个实施例中，任何显示在屏幕上的字母数字和/或其他字符都被识别。应理解，如果验证码被表示为适合的字符，那么OCR也可以被用来识别该验证码。

本发明的方法可以有利地进一步包含如下步骤：

-在图像的电子表示的基础上计算出另一个验证码，以及

-将所述导出的验证码与该计算出的另外的验证码进行比较。

这样，图像的真实性可通过验证码而被检验。

本发明进一步提供了一种用于在所述方法中使用的扫描设备，该扫描设备包括：

-用于产生图像的电子表示的装置，

-用于从其图形化表示中导出验证码的装置，

-用于在图像的电子表示的基础上计算出另一个验证码的装置，

-用于将该导出的验证码和该计算出的另外的验证码进行比较的装置，以及

-用于输出比较结果的装置，

-其中，用于产生图像的电子表示的装置以及用于从其图形化表示中导出验证码的装置都涉及一个光敏元件阵列，所述阵列可以相对于图像进行移动。

下面将结合在附图中示出的示范性实施例对本发明作进一步说明，其中：

图1示意地示出了依照本发明进行图像验证系统。

图2示意地示出了依照本发明的屏幕图像。

图3以侧视图的方式示意地示出了依照本发明的扫描器。

图4示意地示出了依照本发明的扫描器的示意图。

图5示意地示出了本发明的方法的流程图。

在图1中仅仅是以非限制性示例的方式示出了系统9，该系统包含一个显示屏10和一个扫描器20。在所示的示例中，显示屏10是终端11的一部分，该终端可以是一个市场上可以买到的个人计算机，也可以是一个用于进行金融交易的自动柜员机(ATM)。终端11可以被设置成用于访问因特网、适当的LAN(局域网)和/或其他适合的网络。

显示屏10可以是一个LCD(液晶显示器)屏、CRT(阴极射线管)、等离子屏或其他任何适合的屏幕。在所示的实施例中，扫描器20是一个用户可以随身携带的线性的手持式扫描器。为了扫描显示在显示屏10上的任意图像，用户移动该扫描器跨过屏幕相关的部分。

在图2中更详细地示出了屏幕10的一种可能的布局，其中几个图像被显示在屏幕上。验证码2、2’、2”分别对应于每一个图像1、1’、1”。在该示例中，验证码是每个图像的一部分，该图像由图像本身(文字和/或数据)以及一个验证码组成。也可能在相关图像外部显示验证码，并且可以设想其中验证码(或多个验证码)被显示在屏幕10的一个专用部分中的实施例。

如图2所示，验证码(的图形化表示)可以是一个诸如条形码(2’和2”)的符号码，也可以是一个字母数字式代码(2”)。也可能既显示符号码也显示字母数字式代码。可选的引导标记3可以被提供用来引导对验证码2、2’、2”的扫描。这些引导标记3帮助用户在扫描验证码时对手持式扫描器进行引导。此外，所述引导标记可以促进在随后的处理中对验证码的识别。

除了图2中示出的引导标记3之外或者代替这些引导标记，还可以显示其他的引导标记，例如指示待扫描的文本和/或数据的引导标记。因此这些引导标记可以由一个适合的图像边界和/或一组符号构成。这些符号可以恰当地指示出哪个图像或屏幕的哪个部分将被扫描。

在一个优选实施例中，扫描器20具有一个光学字符识别(OCR)软件和/或硬件。这使得扫描器能够读取并翻译出图像的文字和/或数据，并且当扫描器跨过屏幕10的对应部分移动时能够读取并翻译出验证码。

然而在一个替代实施例中，所述扫描器是一个具有小键盘的条形码扫描器，用户能够使用该小键盘输入重要的数据并扫描这些关键数据的验证码的条形码表示。例如用户可以在扫描器的小键盘上输入一个银行帐户余额或另一个机密的数字，然后扫描对应于该银行帐户余额的验证码。然后，该扫描器检查该验证码，并且指出该验证码是否与所键入的数字相匹配。

所述验证码优选地是所谓的MAC(消息验证码)。MAC是一个通过使用所谓的哈希(hash)函数(其是单向函数)产生的数字：使用哈希函数可以相对容易地从输入(在这里是图像数据)中导出MAC，但是实际上不可能从MAC中导出该输入。为了提供额外的安全性，导出MAC的处理通常涉及使用一个加密密钥。MAC、哈希函数和加密密钥是本领域技术人员所公知的，并且在教科书“AppliedCryptography(应用密码术)”(Bruce Schneier著，第二版，John Wiley& Sons，1996)中进行了更详细的描述。

图3是扫描器20的侧视图。所示出的扫描器具有一行光敏元件21，例如本领域中公知的光敏二极管。通过在基本上垂直于该阵列的纵向的方向上跨过屏幕移动该一维光敏元件阵列，获得一个二维的扫描。然而，也有可能使用具有多于一行的光敏元件21的扫描器，例如两行或四行。

在图4中示出的示范性扫描器20包含一行光敏元件21、一个输入/输出(I/O)电路22、一个微处理器(μP)23、一个存储器24、一个电池28和一个指示器29。光敏元件21(优选地是光敏二极管)连接至I/O电路22。指示器29(优选地由一个LED(发光二极管)构成)也连接至I/O电路22。微处理器23同时连接至存储器24和I/O电路22，其从I/O电路22接收扫描信号，并在经过适当的处理之后返回一个用于控制指示器29的指示信号。例如当发现验证码是正确的时候，指示器29发出绿光，反之则发出红光。一个闪烁的指示器29可以指示一个错误，例如扫描错误。

在所示的实施例中，扫描器20是一个无源扫描器，它不具有用于照亮扫描对象的光源。在本发明中，被扫描的对象通常是一个发光的显示屏，因此无源扫描器就足够了。然而，可以设想这样的实施例，在这些实施例中，扫描器具有一个用于照亮屏幕的光源。

扫描器20的外形和尺寸被有利地设置成类似于一张信用卡或类似的卡，光敏元件21优选地被容纳在构成扫描器主体的卡状衬底的边缘处。这样可以获得一个非常紧凑和实用的手持式扫描器。

微处理器23被设置成用于执行存储在存储器24中的适合的软件程序。这样的程序可以包括用于光学字符识别、条形码识别、利用图像的电子表示产生验证码以及比较验证码的程序。除了所示的微处理器和相关的存储器之外(或者作为替换)，可以使用一种诸如ASIC(特定用途集成电路)的专用电路。

基于由光敏元件21产生并经由I/O电路22传送的扫描信号，微处理器23(或是它的等价物)可以产生一个被扫描图像的位图，也就是图像1的数字化(电子)表示，并且也可以产生验证码2的数字化显示。位图随后可以被微处理器23进一步处理以产生一个验证码。或者，将光学字符识别应用于该图像，并且产生该图像的字符的数字化显示，然后利用所述数字化显示来产生一个验证码。在这两种情况中，均产生图像的电子表示。并且，在这两种情况中，可以选择部分图像来产生验证码：可以只使用特定区域、单词和/或数字，从而降低了计算负荷和对存储器的要求。

如前所述，产生一个验证码的过程通常涉及一个所谓的哈希函数(其本身已知)，并且通常还涉及一个加密密钥。产生验证码的具体程序不是本发明的重点。

本发明的一个有利实施例的方法步骤在图5中示出。在初始化步骤50之后，在步骤51中利用扫描器扫描图像(图2中的1)。作为该扫描的结果，扫描器20(的微处理器23)产生该图像的电子表示，也就是位图和/或字符表示。在步骤52中，验证码(MAC)被扫描。之后扫描器20从验证码的图形化表示中导出数值验证码。该第一个数值MAC可被标记为MAC₁。应该理解，步骤51和步骤52可以组合在一个单个步骤中，在这个步骤中整个图像(包括MAC)都被扫描。

在步骤53中，扫描器在被扫描图像的基础上计算出另一个验证码，其被标记为MAC₂。如前所述，在计算之前可以有一个选择步骤以用于选择被扫描图像的相关部分。

在步骤54中对两个验证码进行比较：扫描器检查MAC₁是否等于MAC₂。如果是，则对应于这两个MAC的图像被认为是真实的，并且发出一个肯定的指示，例如指示器29(图4)发出绿光。如果MAC₂不等于MAC₁，则发出否定的指示，例如指示器29发出红光。步骤56结束该程序。

应该注意到，在上述的示例中，我们假设所有的处理都发生在扫描器中。虽然这是优选的设置，但是在扫描器可以例如通过电缆或使用诸如Bluetooth的合适的无线协议通过无线连接与一个处理设备通信时，其他替代实施例也是可能的。在这样一个实施例中，扫描器能够更便宜并且更紧凑。

本发明基于这样一种认识，即扫描器比摄像头更适合检验图像的真实性。扫描器能够手持，其相对便宜并且不需要校准处理。通过使用扫描器，用户将能够进行安全的交易，即使当所使用的终端并不安全的时候也是如此。

应该注意，在本文献中使用的任何术语不应被解释为限制本发明的范围。特别是“包含”或“包括”一词并不意味着排除任何未特别说明的元件。单个(电路)元件可以由多个(电路)元件或其等效物替代。

本领域技术人员应该理解，本发明不限于上述的实施例，并且可以在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下作出许多修改和补充。

Claims

1、一种利用与图像(1、1’、1”)相关的验证码(2、2’、2”)的图形化表示来检验呈现在显示屏(10)上的图像的真实性的方法，所述图形化表示也被呈现在该显示屏上，该方法包含如下步骤：

-产生该图像的电子表示，以及

-从其图形化表示中导出验证码，

其中，产生该图像的电子表示的步骤以及从其图形化表示中导出验证码的步骤都涉及使用一个具有光敏元件(21)阵列的扫描器(20)，所述阵列可以相对于图像进行移动。

2、如权利要求1所述的方法，其中所述扫描器(20)是一个手持式扫描器。

3、如权利要求1或2所述的方法，其中所述扫描器(20)是一个线性扫描器。

4、如权利要求1、2或3所述的方法，其中产生图像的电子表示的步骤以及从其图形化表示中导出验证码的步骤共同涉及一个单次扫描动作。

5、如前述的任一项权利要求所述的方法，其中所述显示屏(10)在图像被改变之后提供一个扫描提示。

6、如前述的任一项权利要求所述的方法，其中所述圈像(1、1’、1”)包含字母数字字符。

7、如权利要求6所述的方法，其中所述图像(1、1’、1”)包含金融信息。

8、如前述的任一项权利要求所述的方法，其中所述验证码(2、2’、2”)的图形化表示包含用于引导扫描器的引导标记(3)。

9、如前述的任一项权利要求所述的方法，其中产生图像的电子表示的步骤涉及光学字符识别。

10、如前述的任一项权利要求所述的方法，进一步包含如下步骤：

-在所述图像的电子表示的基础上计算出另一个验证码，以及

-将所述导出的验证码和该计算出的另外的验证码进行比较。

11、一种在如前述的任一项权利要求所述的方法中使用的扫描设备(20)，该扫描设备包含：

-用于产生图像的电子表示的装置(21、22、23)，

-用于从其图形化表示中导出验证码的装置(23、24)，

-用于在图像的电子表示的基础上计算出另一个验证码的装置(23、24)，

-用于将该导出的验证码和该计算出的另外的验证码进行比较的装置(23、24)，以及

-用于输出比较结果的装置(29)，

-其中，用于产生图像的电子表示的装置以及用于从其图形化表示中导出验证码的装置都涉及一个光敏元件(21)阵列，所述阵列可以相对于图像进行移动。

12、如权利要求11所述的扫描设备，其中所述扫描元件(21)的阵列是线性阵列。

13、如权利要求11或12所述的扫描设备，其中所述光敏元件(21)是光敏二极管。

14、如权利要求11、12或13所述的扫描设备，其是一个手持式设备。

15、如权利要求11-14中的任一项所述的扫描设备，其中所述光敏元件(21)被容纳在卡状衬底的边缘。

16、一种用于安全地显示图像的系统(9)，该系统包含一个用于呈现图像(1、1’、1”)和相关的验证码(2、2’、2”)的图形化表示的显示设备(11)，以及一个如权利要求11-15中的任一项所述的用于产生图像的电子表示并且从其图形化表示中导出验证码的扫描设备(20)。