一种数字图像篡改检测定位和自恢复的方法技术

本发明专利技术提出一种数字图像篡改检测定位和自恢复的方法，先通过原始图像产生并自嵌入恢复水印，形成第一水印图像,再通过第一水印图像产生并自嵌入验证水印，获得第二水印图像；在验证与自恢复阶段通过待测图像获取验证水印和恢复水印；根据所述验证水印、恢复水印和预设的规则对所述待测图像进行篡改检测定位和自恢复，实现了高精度的图像篡改定位和高品质的恢复图像。

A Method of Tampering Detection, Location and Self-Restoration for Digital Images

【技术实现步骤摘要】
一种数字图像篡改检测定位和自恢复的方法
本专利技术涉及数字水印领域，特别涉及一种数字图像篡改检测定位和自恢复的方法。
技术介绍
在2018年，Shehab等人提出了基于奇异值分解的方案，以实现图像篡改检测与自恢复能力。该方法大致可以分为两个过程：水印生成与嵌入和水印提取与数字图像验证恢复。该方法的水印生成与嵌入流程图如图1所示，水印提取与数字图像验证恢复流程图如图2所示。水印生成与嵌入的过程：(1)验证水印生成：1)图像切割。将原始图像I切成4*4大小的块，记为B。2)像素置位。将B中所有像素的2LSBs置0。LSB：最低有效位(Leastsignificantbit)。3)矩阵分解。将置位后的B实施奇异值分解(SVD)，得到一个对角矩阵M。4)特征提取。由M计算并提取特征值，作为B对应的水印。该水印为12比特。(2)恢复水印生成：1)图像切割。将灰度图像I切成4*4大小的块，记为B。2)块切割。将B进一步切割成4个2*2的块。3)计算平均值。计算每个2*2块的像素平均值。4)恢复水印生成。提取每个2*2块的平均值的5MSB作为该块的恢复水印，每个B共4个块，因此共有20比特的恢复水印。MSB：最高有效位(Mostsignificantbit)。(3)水印嵌入：1)水印串接。对于每个4*4块B，将生成的12比特的验证水印和20比特的恢复水印串接起来，形成32比特的水印信息。2)水印位置变换。以块为单位，利用Arnold变换将水印置乱。例如，将块A提取的水印变换至B的位置，B的水印变换至C的位置，依次类推。(也就是说，B的水印是嵌入在C中，目的是为了：即使将来B原来的位置被破坏了，它也可以从C中的恢复回来，因为把B的恢复信息藏到了C中)。3)水印嵌入。假设B的水印已置乱至C的位置。那么，C共有16个像素，每个像素的2LSBs用于水印嵌入，共有32比特。将B的32比特的水印信息按顺序嵌入到C中像素的2LSBs中。4)完成水印嵌入，得到水印图像II。水印提取与数字图像验证恢复的过程：(1)水印提取：1)图像切割。将灰度图像I切成4*4大小的块，记为C。2)水印提取。将C中每个像素的2LSBs按顺序提取出来，串接成32比特水印信息。其中，前12比特是验证水印，后20比特是恢复水印。3)图像反置乱。根据反Arnold变换，将C提取的水印变换至B的位置。即，实际上C中提取的水印信息是原始B产生水印信息。(2)图像验证：1)图像切割。将灰度图像I切成4*4大小的块，记为B。2)像素置位。将B中所有像素的2LSBs置0。LSB：最低有效位(Leastsignificantbit)。3)矩阵分解。将置位后的B实施奇异值分解(SVD)，得到一个对角矩阵M。4)特征提取。由M计算提取特征值，作为B对应的水印。该水印为12比特。5)水印对比。将提取的块B的水印与再次计算出来的水印对比，若相等，则表示该块没有被篡改；反之，判定该块被篡改。(3)图像恢复：1)恢复水印复原图像。根据图像验证的结果，已确定被篡改的块。对于被篡改的块，利用其恢复信息，以2*2为单元恢复其像素值。例如B的破坏了，那么因为其恢复水印是藏在C中，因此很大概率C没有被破坏，因此B很容易被恢复。2)利用邻域信息复原图像。无法用恢复水印的被篡改块，那么就利用其邻域信息恢复。例如B的破坏了，且其恢复信息所藏之处C也被破坏了，这个时候B是无法用恢复水印恢复，因此利用B的邻域信息恢复B。但是上述方法仍存在以下缺点：缺点1:LSB替换的水印嵌入方式尽管直截了当，但其导致的水印图像品质下降明显。缺点2:图像验证的精度有待提高。尽管该方案提供了12比特验证码的验证能力，但是其基本验证单元是以4*4为大小的，且其篡改检测定位方法为2层检测，有待进一步改善。缺点3：恢复篡改图像品质有待增强。即将每个2*2块的平均值的5MSB作为恢复信息，其精度有待提高；否则对图像的恢复是不利的，将影响恢复图像的品质。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种数字图像篡改检测定位和自恢复的方法，能够实现高精度的图像篡改定位和高品质的恢复图像。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种数字图像篡改检测定位和自恢复的方法，包括步骤：S1、根据待测图像获取验证水印和恢复水印；S2、根据所述验证水印、恢复水印和预设的规则对所述待测图像进行篡改检测定位和自恢复。(三)有益效果本专利技术的有益效果在于：先通过原始图像产生并自嵌入恢复水印，形成第一水印图像,再通过第一水印图像产生并自嵌入验证水印，获得第二水印图像；在验证与自恢复阶段通过待测图像获取验证水印和恢复水印；根据所述验证水印、恢复水印和预设的规则对所述待测图像进行篡改检测定位和自恢复，实现了高精度的图像篡改定位和高品质的恢复图像。附图说明图1为现有水印生成与嵌入的过程示意图；图2为现有水印提取与数字图像验证恢复流程图；图3为本专利技术实施例的数字图像篡改检测定位和自恢复的方法流程图。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。请参照图3，一种数字图像篡改检测定位和自恢复的方法，包括步骤：S1、根据待测图像获取验证水印和恢复水印；S2、根据所述验证水印、恢复水印和预设的规则对所述待测图像进行篡改检测定位和自恢复。从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：先通过原始图像产生并自嵌入恢复水印，形成第一水印图像,再通过第一水印图像产生并自嵌入验证水印，获得第二水印图像；在验证与自恢复阶段通过待测图像获取验证水印和恢复水印；根据所述验证水印、恢复水印和预设的规则对所述待测图像进行篡改检测定位和自恢复，实现了高精度的图像篡改定位和高品质的恢复图像。进一步的，步骤S1之前还包括：S01、根据原始图像生成包含恢复水印的第一水印图像；S02、根据所述第一水印图像生成包含验证水印的第二水印图像。由上述描述可知，通过原始图像生成包含恢复水印的第一水印图像；根据所述第一水印图像生成包含验证水印的第二水印图像，有利于提高水印图像的品质。进一步的，步骤S01具体包括：S011、对所述原始图像进行图像变换，得到相应的第一图像；S012、对所述原始图像进行预处理，得到相应的恢复水印；S013、将所述恢复水印嵌入所述第一图像中，得到第一水印图像。由上述描述可知，通过对所述原始图像进行图像变换，得到相应的第一图像；对所述原始图像进行预处理，得到相应的恢复水印；将所述恢复水印嵌入所述第一图像中，得到第一水印图像，提高了图像自恢复的能力。进一步的，S012具体包括：对所述原始图像进行图像切割处理，将所述原始图像切割成多个非重叠块；计算每个块的像素平均值，并生成与每个块相对应的恢复水印；对所有块的恢复水印进行置乱处理，得到相应的恢复水印。由上述描述可知，通过对所述原始图像进行图像切割处理，将所述原始图像切割成多个非重叠块；计算每个块的像素平均值，并生成与每个块相对应的恢复水印；对所有块的恢复水印进行置乱处理，得到相应的恢复水印，有利于提高恢复图像的品质。进一步的，步骤S013具体为：利用基于龟壳的信息隐藏机制将所述恢复水印嵌入所述第一图像中，得到第一水印图像。由上述描述可知，利用基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字图像篡改检测定位和自恢复的方法，其特征在于，包括步骤：S1、根据待测图像获取验证水印和恢复水印；S2、根据所述验证水印、恢复水印和预设的规则对所述待测图像进行篡改检测定位和自恢复。

【技术特征摘要】
1.一种数字图像篡改检测定位和自恢复的方法，其特征在于，包括步骤：S1、根据待测图像获取验证水印和恢复水印；S2、根据所述验证水印、恢复水印和预设的规则对所述待测图像进行篡改检测定位和自恢复。2.根据权利要求1所述的数字图像篡改检测定位和自恢复的方法，其特征在于，步骤S1之前还包括：S01、根据原始图像生成包含恢复水印的第一水印图像；S02、根据所述第一水印图像生成包含验证水印的第二水印图像。3.根据权利要求2所述的数字图像篡改检测定位和自恢复的方法，其特征在于，步骤S01具体包括：S011、对所述原始图像进行图像变换，得到相应的第一图像；S012、对所述原始图像进行预处理，得到相应的恢复水印；S013、将所述恢复水印嵌入所述第一图像中，得到第一水印图像。4.根据权利要求3所述的数字图像篡改检测定位和自恢复的方法，其特征在于，S012具体包括：对所述原始图像进行图像切割处理，将所述原始图像切割成多个非重叠块；计算每个块的像素平均值，并生成与每个块相对应的恢复水印；对所有块的恢复水印进行置乱处理，得到相应的恢复水印。5.根据权利要求3所述的数字图像篡改检测定位和自恢复的方法，其特征在于，步骤S013具体为：利用基于龟壳的信息隐藏机制将所述恢复水印嵌入所述第一图像中，得到第一水印图像。6.根据权利要求2所述的数字图像篡改检测定位...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏国栋，张真诚，林家祯，郭永宁，蔡碧丽，
申请(专利权)人：福建师范大学福清分校，
类型：发明
国别省市：福建,35