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数字图像复制粘贴篡改的被动认证方法研究

作　者: 汪涛
导　师: 罗斌
学　校: 安徽大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 复制粘贴篡改被动认证模糊仿射不变矩特征 Affine Sift仿射不变特征点
分类号: TP309
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

随着多媒体技术的发展,高清数码相机和图像编辑软件的大量应用,越来越多的人可以很容易的获得图像内容、编辑图像内容和篡改图像内容。这种现象使得我们获得到的图像内容不再真实可信。同时,数字图像的篡改类型是多种多样的。而复制粘贴篡改作为一种典型的易于操作的数字图像篡改方案,被很多不法人士用来篡改图像内容。所以,在这样的背景下,本文围绕这种典型的图像篡改——复制粘贴型篡改进行认证,提出了一套自己的解决方案,用于认证图像的复制粘贴型篡改。本文首先综述了数字图像被动认证技术,对数字图像的典型篡改和数字图像的被动认证技术进行了详细的论述。重点讲解了数字图像复制粘贴型篡改和针对该种篡改的被动认证技术。就复制粘贴篡改的定义、模型、现有算法的优点和不足进行了详细的阐述和分析。提出了两种具体的研究思路和解决方案。首先,提出了一种融合模糊矩和仿射不变矩特征的图像复制粘贴篡改被动认证算法。算法首先构造一种具有良好的仿射不变性和抗模糊处理鲁棒性高的模糊仿射不变矩特征。然后对图像进行分块,计算每个图像块的模糊仿射不变矩特征,从而得到所有图像块的模糊仿射不变矩特征向量矩阵。接着字典排序模糊仿射不变矩特征向量矩阵,得到字典排序矩阵。通过使用相关系数计算公式计算字典排序矩阵中相邻两行间的相似性。最后,我们基于阈值比较思路定位复制粘贴篡改。实验表明,该算法不仅检测和定位效果好,而且鲁棒性高,如针对运动模糊攻击、高斯模糊攻击等具有很好的鲁棒性。所以,该算法解决了图像复制粘贴篡改中篡改定位和抗模糊攻击的基本问题,具有很好的实用价值。其次,提出了一种基于Affine Sift仿射不变特征点的图像复制粘贴篡改被动认证算法。算法首先通过构造一种具有完全仿射不变性的Affine Sift特征点,然后提取出这些特征点的特征点描述子,接着对提取到的特征点进行特征描述子相似性匹配,最后利用阈值比较法对待匹配特征点对进行匹配定位,以实现篡改区域定位和检测。实验表明,该算法具有很好的检测和定位效果。同时,可以抵抗常见的攻击后处理,如针对旋转攻击、缩放攻击、旋转缩放攻击、JPEG压缩攻击、光照变化攻击、高斯模糊攻击等鲁棒性很好。所以,该算法解决了图像复制粘贴篡改中抗旋转、缩放攻击、抗光照变化攻击、JPEG压缩等攻击的基本问题,具有很好的实用价值。最后,系统总结了本文的主要研究内容和研究工作,同时指出了现有算法值得改进的地方,并且明确了未来的研究方向。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-19
  1.1 课题研究的背景及意义  11-14
  1.2 数字图像认证技术的研究现状  14-17
    1.2.1 数字图像主动认证技术研究现状  15-16
    1.2.2 数字图像被动认证技术研究现状  16-17
  1.3 论文的主要内容和结构安排  17-19
    1.3.1 论文的主要内容  17-18
    1.3.2 论文的结构安排  18-19
第二章数字图像被动认证技术综述  19-32
  2.1 数字图像篡改分类  19-21
  2.2 数字图像被动认证技术分类  21-25
    2.2.1 基于图像伪造过程遗留痕迹的认证  21-24
    2.2.2 基于成像设备特性的认证  24-25
    2.2.3 基于自然图像统计特性的认证  25
  2.3 数字图像复制粘贴篡改被动认证技术  25-31
    2.3.1 数字图像复制粘贴篡改操作  25-26
    2.3.2 数字图像复制粘贴篡改模型  26-28
    2.3.3 数字图像复制粘贴篡改的典型检测算法  28-31
    2.3.4 现有算法的优点与不足  31
  2.4 本章小结  31-32
第三章融合模糊矩和仿射不变矩特征的图像复制粘贴篡改被动认证  32-46
  3.1 模糊矩和仿射不变矩  32-35
    3.1.1 模糊矩和仿射不变矩特征的提取方法  32-33
    3.1.2 融合模糊矩和仿射不变矩特征的有效性  33-35
  3.2 算法的流程与步骤  35-37
  3.3 实验结果与分析  37-45
    3.3.1 复制粘贴篡改图像数据库构建  37-38
    3.3.2 复制粘贴篡改检测结果与分析  38
    3.3.3 鲁棒性性能分析  38-43
    3.3.4 对比实验结果与分析  43-44
    3.3.5 时间复杂度比较与分析  44-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章基于Affine Sift仿射不变特征点的图像复制粘贴篡改被动认证  46-58
  4.1 Affine Sift仿射不变特征点  46-50
    4.1.1 Afine Sift仿射不变特征点的提取方法  46-49
    4.1.2 Affine Sift仿射不变特征点的有效性  49-50
  4.2 算法的流程与步骤  50-51
  4.3 实验结果与分析  51-57
    4.3.1 复制粘贴平移篡改检测结果与分析  51-52
    4.3.2 复制粘贴缩放篡改检测结果与分析  52-53
    4.3.3 复制粘贴旋转篡改检测结果与分析  53
    4.3.4 复制粘贴旋转加缩放篡改检测结果与分析  53-54
    4.3.5 复制粘贴篡改抗JPEG压缩攻击检测结果与分析  54
    4.3.6 复制粘贴篡改抗光照变化攻击检测结果与分析  54-55
    4.3.7 复制粘贴篡改抗模糊攻击检测结果与分析  55-56
    4.3.8 对比实验结果与分析  56-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章总结和展望  58-60
  5.1 本文的工作总结  58-59
  5.2 未来的工作展望  59-60
参考文献  60-65
致谢  65-66
攻读硕士学位期间发表的学术论文  66-67
攻读硕士学位期间参加的科研项目  67

数字图像复制粘贴篡改的被动认证方法研究

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