一种JPEG图像的篡改检测方法技术

本发明专利技术公开一种ＪＰＥＧ图像的篡改检测方法，是基于ＪＰＥＧ分块压缩特点而提出统计识别方法，属于多媒体信息安全领域。本发明专利技术方法包括以下步骤：１）确定待测图像的原始ＪＰＥＧ块边界位置；２）估计ＪＰＥＧ小图像块量化表；３）识别篡改图像与定位篡改区域。本方法利用了ＪＰＥＧ图像固有的块效应及原始ＪＰＥＧ图像有着一致的块“质量”特点，若对ＪＰＥＧ图像做局部区域的修改则会改变其块“质量”的一致性，我们以此作为判别图像是否被篡改的依据。本发明专利技术可作为检测ＪＰＥＧ图像篡改的一种方法，同时利用本发明专利技术还可以有效地对ＪＰＥＧ图像块的量化表进行估计、ＪＰＥＰ块边界的检测等，也为图像增强如除去ＪＰＥＧ图像块效应等处理提供一种辅助方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于多媒体信息安全
，具体涉及一种JPEG图像的篡改检测方法。
技术介绍
高分辨率的数码相机，功能强大的个人电脑及各种图像处理软件的普及与应用，使得一般的用户都能很容易地实现对数字图像的篡改而不留下明显的痕迹。如今，眼见并不为实，如果虚假的相片被滥用，必将带来一些问题，如涉及到法律证据的真实性，数字媒体的版权，个人的隐私保护等，检测图像数据的真实性有着十分重要的意义。JPEG是一个适用范围广泛的图像压缩标准，篡改图像一般会以JPEG图像作为“原材料”进行加工修改，检测此形式的篡改十分必要。如今，针对JPEG图像的“盲检测”(无水印和签名信息)技术尚未出现，而且对JPEG小图像块量化表的估计算法精度不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种JPEG图像的篡改检测方法，可以用于对给定的数字图像，判别它是否是由JPEG图像篡改后得到的。本专利技术的技术方案如下本专利技术方法包括以下步骤1)确定待测图像的原始JPEG块边界位置；2)估计JPEG小图像块量化表；3)识别篡改图像与定位篡改区域。步骤1)确定待测图像的原始JPEG块边界位置的具体方法如下①确定块的搜索区域，对于灰度图像其搜索区域在8×8，而对于彩色图像搜索区域在16×16；②确定测试块的大小，为了提高检测的正确率，一般选择不小于64×64大小的块作为测试块；③确定JPEG块边界，以搜索区域的每一个点作为始点，剪切大小为64×64的图像块作为测试块，对于搜索区域中的每个点(i，j)与量化表集合A中的每个量化表，利用如下公式确定其块边界位置的始点(x，y)＝arg(max(C(im(i，j)(k)，im(i，j))))其中im(i，j)是没有再次JPEG压缩的测试图像块，im(i，j)(k)表示以量化表集合中的第k个量化表对im(i，j)做JPEG压缩后得到的图像块，其中|A|＝S，k＝1，2...S，C(J1，J2)表示两个图像块J1，J2相等灰度值的个数，使得上式满足的i，j值(x，y)既是检测到的原始JPEG块边界的起始点坐标。步骤2)估计JPEG小图像块量化表的具体做法是首先将待测图像剪切x行y列，然后将得到的图像进行分块，分块大小为B×B，对于每个图像分块Ji，估计其量化表，估计方法如下设待检测JPEG图像块为Ji，其量化表的取值范围在集合A中，首先把图像块Ji以集合A中的量化表进行JPEG压缩，得到S幅图像，比较这S幅图像与Ji的相等灰度值的个数，从中选择相等灰度值最多的图像块I，I的量化表则作为图像块Ji量化表的估计。步骤3)识别篡改图像与定位篡改区域的具体方法为利用不同颜色标识由步骤2)中检测到的不同的量化表块，若出现大面积区域与背景(出现量化表最多的块)的颜色不一致，则认为是被篡改过的JPEG图像。利用本专利可以有效地实现对小块JPEG图像的量化表做估计，能有效地检测被剪切图像的原始JPEG边界，在篡改图像不做有损压缩(如只转换为无损的图像格式)，或在压缩不大(如质量因子大于96)的情况下，能比较有效地实现JPEG图像的篡改检测与篡改区域的定位。这对涉及到JPEG图像真伪性辨别等问题有着十分有重要的现实意义和实用价值。附图说明图1是JPEG图像的篡改过程图；其中图1(a)是原始的JPEG图像，图1(b)是对图像的修改，图1(c)是经过后处理的篡改图像；图2是搜索原始JPEG边界的示意图；图3是JPEG压缩处理的一般流程图；图4是对图像进行两次JPEG压缩的流程图；图5是灰度图像量化因子估计图；图5(b)表示对无压缩图像估计图示，图5(c)表示对质量因子为75图像估计图示。图6是彩色图像量化因子估计图；图6(b)表示对无压缩图像估计图示，图6(c)表示对质量因子为90图像估计图示。图7是对不同大小的图像块进行估计的正确率均值图示；图7(a)是对灰度图像块估计，图7(b)是对彩色图像块估计；图8是测试例子1；其中图8(a)是原始图像是质量因子为70的JPEG图像，图8(b)是对图像做局部修改，去除图中人的胡子，随后以质量因子为100的压缩，图8(c)是检测结果；图9是测试例子2；其中图9(a)是原始图像是质量因子为30的JPEG图像，图9(b)是Region-Duplication篡改方式图示利用图像的某一小块进行复制并粘贴到欲去除的图像区域中，其中图9(c)去除图像的鸽子，随后以质量因子为99进行JPEG压缩得到的图像，其中图9(d)是对图像(c)检测的结果；图10是一般JPEG图像的篡改合成模式；图11是合成篡改检测例子；其中图11(a)和图11(b)是原始图像，图11(c)是合成后JPEG图像，图11(d)检测结果。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术方法作进一步说明。本专利技术方法包括以下步骤1)确定待测图像的原始JPEG块边界位置；2)估计JPEG小图像块量化表；3)识别篡改图像与定位篡改区域。1)确定待测图像的原始JPEG块边界位置。如附图1(c)中所示，篡改图像有可能经过剪切、图像格式转换等后处理操作，原始JPEG图像块边界及量化表信息便会丢失。我们首先要确定给定的图像是否由JPEG修改得到，原始的块边界位置在哪里。检测的方法如说明书附图2所示。①确定块的搜索区域(Searching Range)。对于灰度图像其搜索区域在8×8，而对于彩色图像，由于受到下采样的等因素影响，搜索区域应扩大到16×16。②确定测试块的大小(Testing Block)。从实验数据得到，测试块的大小与检测的正确率有关，测试块越大，正确率越高，反之越低。本专利建议测试块应不小于64×64。③确定JPEG块边界。以搜索区域的每一个点作为始点，剪切大小为64×64的图像块作为测试块。对于搜索区域中的每个点(i，j)与量化表集合A中的每个量化表。利用如下公式确定其块边界位置的始点(x，y)＝arg(max(C(im(i，j)(k)，im(i，j))))其中im(i，j)是没有再次JPEG压缩的测试图像块，im(i，j)(k)表示以量化表集合中第k个量化表对im(i，j)做JPEG压缩后得到的图像块，函数C(J1，J2)表示两个图像块J1，J2相等灰度值的个数。使得上式成立的i，j值(x，y)既是检测到的原始JPEG块边界的起始点坐标。2)量化表的估计。首先将待测图像剪切x行y列，然后将得到的图像进行无重叠地分块，分块大小为B×B。B越小，表示检测篡改块的精度越高，反之越低。但从实验可以知道B越小，检测的正确率越低，反之越高。为了平衡其检测精度与正确率，同时为了与JPEG分块规则相一致，B要求是16的倍数。因此本专利建议灰度图像B＝16，对于彩色图像，B＝32。对于每个图像分块Ji，利用如下方法估计其量化表设待检测JPEG图像块为Ji，其量化表的取值范围在集合A中。首先把图像块Ji以集合A中的每个量化表进行JPEG压缩，得到S幅图像，|A|＝S。比较这S幅图像与Ji的相等灰度值的个数，从中选择灰度值相等最多的图像块I，I的量化表则作为图像块Ji量化表的估计。3)识别篡改图像与定位篡改区域。根据2)中量化表的估计值，利用不同颜色标识出不同的量化表块，若出现大面积区域与背景(出现量化表最多的块)的颜色不一致，则认为待测图像是被篡改过的图像，大面积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＪＰＥＧ图像的篡改检测方法，其特征是本专利技术方法包括以下步骤：１）确定待测图像的原始ＪＰＥＧ块边界位置；２）估计ＪＰＥＧ小图像块量化表；３）识别篡改图像与定位篡改区域。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：骆伟祺，黄继武，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]