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数字图像盲取证技术研究

作　者: 王鑫
导　师: 胡国恩
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 图像篡改 图像取证 被动盲取证 拷贝-变换-移动篡改 尺度不变特征变换 JPEG块效应 离焦模糊
分类号: TP391.41
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
下　载: 399次
引　用: 2次
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内容摘要


数字媒体盲取证技术是在无嵌入信息的情况下“被动”地对媒体的真实性、完整性和原始性进行认证的技术。数字媒体包括数字图像、数字视频和数字音频等。本文研究了数字图像的盲取证技术。图像盲取证是一个还处在探索阶段的多学科交叉前沿研究领域,是多媒体信息安全领域的一个有广泛应用前景的新研究热点。虽然大多数被篡改的数字图像没有留下直观的视觉线索,但篡改操作会遗留特定的篡改痕迹。本文针对三种不同形式的篡改操作遗留的篡改痕迹,提出了量化和检测篡改的取证方法。主要工作如下:1.系统地总结了数字媒体盲取证技术的主要分支和发展现状,分析讨论了盲取证技术的稳健性和安全性的问题。2.将拷贝-移动篡改推广到拷贝-变换-移动篡改,针对此篡改提出了基于SIFT特征点的检测定位技术。先利用SIFT特征点匹配对篡改区域进行初始定位,再以匹配的特征点为“种子点”,根据合适的生长策略逐步生长出篡改区域。为提高降采样后的篡改图像的检测效果,利用图像融合技术将多通道信息融入单个通道形成融合图像,利用融合图像寻找SIFT匹配点可提高篡改检测技术的稳健性。通过将高分辨率图像做降采样预处理,此方法亦可以减少高分辨率图像检测的计算量。在综合前述方法的基础上,提出了一种针对Photoshop修补工具的检测方法。对可疑新闻图片的检测结果说明了这些方法的有效性。3.针对背景图像为JPEG格式的图像篡改,提出了一种基于块效应差异的图像篡改区域自动定位方法。该方法利用图像噪声衡量JPEG块效应以提高信号的信噪比,并将此思想用于JPEG栅格位置估计和最小编码单元尺寸估计。实验结果表明该方法取得了比原有算法更好的结果。4.利用距镜头深度相近的图像点具有相近的离焦模糊程度这一特性,提出了一种基于离焦模糊差异的数字图像篡改检测方法。首先在待检测图像中选择含有边缘的深度相近的图像块对,然后采用Elder-Zucker局部尺度控制方法度量边缘点的局部模糊程度和图像块的离焦模糊程度,模糊程度不一致说明存在篡改。对案例图片的检测结果说明了方法的有效性。

全文目录


摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章 引言  12-19
  1.1 研究背景简介  12-16
  1.2 数字媒体真实性主动鉴别技术  16
  1.3 数字媒体真实性被动鉴别技术  16-17
  1.4 本文的主要工作  17-19
第二章 数字媒体盲取证技术研究现状  19-37
  2.1 数字图像篡改检测  19-28
    2.1.1 特定篡改操作遗留痕迹检测  19-25
    2.1.2 成像器件遗留痕迹检测  25-27
    2.1.3 三维场景遗留痕迹检测  27-28
    2.1.4 基于真实图像统计特征的检测  28
  2.2 数字视频篡改检测  28-30
  2.3 来源鉴别  30-34
    2.3.1 计算机生成图像和自然图像的鉴别  30-31
    2.3.2 成像设备的鉴别  31-34
  2.4 盲取证技术的稳健性和安全性问题  34-35
  2.5 小结  35-37
第三章 同幅图像的复制拼接篡改检测  37-63
  3.1 拷贝-移动篡改检测  37-42
    3.1.1 拷贝-移动篡改模型  37
    3.1.2 已有的检测方法  37-39
    3.1.3 基于小块特征字典排序的算法分析  39-42
  3.2 基于特征点的拷贝-变换-移动篡改检测算法  42-51
    3.2.1 拷贝-变换-移动篡改模型的建立  42-43
    3.2.2 特征点的选择策略  43-44
    3.2.3 同一幅图像中SIFT 点的快速匹配  44
    3.2.4 相似区域生长过程  44-46
    3.2.5 算法框图  46
    3.2.6 实验结果  46-51
  3.3 基于图像融合的篡改检测算法  51-55
    3.3.1 问题的提出  51
    3.3.2 待检测图像的融合预处理  51-53
    3.3.3 基于图像融合的检测算法  53
    3.3.4 实验结果  53-55
  3.4 针对Photoshop 修补工具的检测方法  55-62
    3.4.1 Photoshop 修补工具原理  56-58
    3.4.2 Photoshop 修补工具检测模型  58
    3.4.3 Photoshop 修补工具检测方法  58-59
    3.4.4 实验结果  59-62
  3.5 小结  62-63
第四章 基于噪声的JPEG 块效应衡量在图像篡改检测中的应用  63-84
  4.1 JPEG 压缩标准简介  63-66
  4.2 基于JPEG 的图像篡改流程  66-67
  4.3 已有的篡改检测方法  67-70
    4.3.1 基于量化矩阵差异的方法  67
    4.3.2 基于两次JPEG 压缩痕迹的方法  67-69
    4.3.3 其他方法  69-70
  4.4 基于JPEG 块效应差异的图像篡改区域自动定位  70-78
    4.4.1 检测原理  71-72
    4.4.2 去噪方法和块效应衡量方法  72-74
    4.4.3 基于块效应直方图定位篡改区域  74-76
    4.4.4 算法步骤  76
    4.4.5 实验结果  76-78
  4.5 基于噪声的块效应衡量在篡改检测中的其他应用  78-82
    4.5.1 栅格位置估计  80-81
    4.5.2 MCU 尺寸估计  81-82
  4.6 小结  82-84
第五章 基于离焦模糊差异的数字图像篡改检测  84-94
  5.1 离焦模糊模型  84-85
  5.2 篡改鉴别依据  85-86
  5.3 模糊度估计方法  86-88
  5.4 实验结果  88-91
  5.5 相关工作  91-92
  5.6 小结  92-94
第六章 结束语  94-97
  6.1 本文工作总结  94
  6.2 进一步工作展望  94-97
参考文献  97-107
作者简历 攻读博士学位期间完成的主要工作  107-108
致谢  108

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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