一种图像识别技术领域的基于混沌序列和奇异值分解的图像真伪检测方法，首先利用图片所有者相关的密钥信息作为初始值，产生一个混沌序列；将载体图片分块并做ＳＶＤ（奇异值分解）；提取其中的最大奇异值，根据混沌序列中的比特，对最大奇异值进行量化，完成水印的嵌入，检验图片是否受到篡改时，先提取出子图像块的最大奇异值，通过与量化表做一定规则下的对比，得出嵌入的水印比特，再利用与嵌入端相同的密钥产生混沌序列；通过提取的水印比特与混沌序列比特的比较就可以得到图像是否篡改以及篡改的区域。本发明专利技术以可控的方式控制嵌入的水印对图片质量的影响，在检测时不需要额外的信息即可实现盲检测。
Image authenticity detection method based on chaotic sequence and singular value decomposition
A technology of image recognition image authenticity detection based on chaotic sequence decomposition and singular, first use of picture information related to the owner of the key as the initial value, resulting in a chaotic sequence; the carrier image block and SVD (singular value decomposition); the maximum singular value in the extraction, based on chaotic sequence the bit of the largest singular value of quantization, complete watermark embedding, test images tamper, to extract the maximum singular value of sub image blocks, by contrast with the quantization table under certain rules, the embedded watermark bit, then use the same key and embedded end of chaotic sequence is generated through the watermark; the bit extraction of chaotic sequence and bit comparison can be obtained whether the image is tampered with and tampered areas. The invention controls the influence of the embedded watermark on the picture quality in a controllable manner, and realizes blind detection without requiring additional information at the time of detection.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种图像识别
的方法，具体是一种基于混沌序列和 奇异值分解的图像真伪检测方法。
技术介绍
数字图像的广泛应用带来了其内容真实性鉴别的问题。特别是随着各种高质 量和高精度的图像处理设备及大量的数字图像处理软件的出现，使得对数字图像 的编辑修改更加方便。针对图像真伪鉴别问题，主要采用半脆弱数字水印技术作 为信息完整性的鉴别工具。但是，目前实际应用中的很多图像都经过了 JPEG (联 合图像专家组)和JPEG2000的格式压縮，现有的数字水印图像真伪检测方法很 少能够抵抗这两种压縮造成的失真。经过对现有技术的检索发现，Lin和Chang在文章"Semi-fragile watermarking for authenticating JPEG visual content"(《基于JPEG图像内 容鉴定的半脆弱数字水印》)(Proceeding of the SPIE International Conference on Security and Watermarking of Multimedia Contents II， San Jose， USA. 2000,3971:140-151)(国际光学工程学会学报多媒体内容安全与数 字水印版)中提出了一种可以在一定程度上抵抗JPEG压縮、剪裁与替换操作的 半脆弱水印技术，该技术可以识别被篡改的图像块的位置。所提出的算法基于 JPEG压縮前后DCT系数的两个不变特性 一、如果DCT系数被修改为JPEG量 化步长的倍数，那么在未来的JPEG压縮中，该系数可以被确切重构，即预量化 理论；二、 JPEG变换前后两个8X8子块相同位置的系数关系保持不变。整个算 法实现过程中只是改变嵌入域的DCT系数，且可同时在DCT域嵌入认证信息和用 于恢复被篡改部分的信息。在认证时，只利用压縮的比特流来重构量化的DCT系 数，而无需回到产生水印的像素域。此算法虚警率近似为零，抗JPEG压縮能力 较强，但是安全性不高。再经检索发现，刘瑞祯、谭铁牛在文章"An SVD-based watermarking scheme for protecting rightful ownership"(《一种基于SVD的版权保护数字水印机制》)(Multimedia IEEE Transactions on Volume 4, Issue 1. March 2002:121-128) (IEEE多媒体学报)中借鉴鲁棒水印领域的方法，将奇异值分解 的方法应用于半脆弱水印领域。将水印信息放在奇异值分解的酉矩阵和奇异矩阵 中，可以在一定程度上实现半脆弱水印。但是这种方法将绝大部分的水印信息存 放在酉矩阵中，而这些酉矩阵要在含水印图片外传输，因此产生的水印检测的额 外信息比载体图片还要大，不能实现盲检测；并且由于载体图片中的水印信息很 少，此载体图片与其他无关的含水印酉矩阵相乘甚至可以得到完全不同的水印信 息，因此该方法很难实际应用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于混沌序列和奇异值分解 的图像真伪检测方法，能够很好地抵抗JPEG及JPEG2000等有损压縮；基于4X 4图像块的大小进行防篡改检测并能够精确地定位图像被篡改的区域；以可控的 方式控制嵌入的水印对图片质量的影响，在检测时不需要额外的信息即可实现盲 检测。本专利技术是通过以下技术方案实现的，首先利用图片所有者相关的密钥信息 作为初始值，产生一个混沌序列；将载体图片分块并做SVD(奇异值分解)；提取 其中的最大奇异值，根据混沌序列中的比特，对最大奇异值进行量化，完成水印 的嵌入。检验图片是否受到篡改时，先提取出子图像块的最大奇异值，通过与量 化表做一定规则下的对比，得出嵌入的水印比特。再利用与嵌入端相同的密钥产 生混沌序列；通过提取的水印比特与混沌序列比特的比较就可以得到图像是否篡 改以及篡改的区域。本专利技术包括以下步骤第一步、在图像水印嵌入端首先将水印载体图片以4X4的像素大小进行 分块，以^表示每个子块，A: = (lKiQ， K是总的块数，对每个块进行奇异值分解，提取出奇异值的对角矩阵&，针对每一个奇异矩阵&，记其最大的奇异值为&，n^;然后利用密钥产生混沌序列X每个块4嵌入混沌序列X的一个比 特xp之后，通过比较&"与量化表中的仏，使得《^&辉<仏+1 ，通过g,和仏+1代表的比特与嵌入水印比特^的对比，如果仏代表的比特与A—样，则将仏 代替&,隨，反之用仏+1代替&,_，使之成为新的&,腿，用《_表示，并对每个图像子块作奇异值分解反变换，得到水印嵌入后的图像子块；对每一个4X4的子块重复以上步骤嵌入水印，直到所有的子块都已经完成类似的嵌入。所述的量化表的构成如下<table>table see original document page 7</column></row><table>量化表是将一个值划分为若干量化区间，区间上的端点值表示不同的二进制比特，以《'表示区间端点的点，即…仏，仏+1，仏+4…Z'e(0 /) ， /是 所分量化区间数量，不同的《表示不同的二进制比特，并且相邻的区间值A表示不同的比特。量化表中量化区间的划分方法如下取一个数值C,这里C大于每个块的s^，将c划分为若干个区间，每个区间的端点用仏表示，/￡(0~/)，/是所分量化区间数量。对于仏可以采用不同的策略来划分，例如等长距离划分C，或者采用等长比例来划分。这里区间长度勿,=|仏-仏+1|应该大于5_变化范围的两倍，以便抵抗住有损压縮的影响。第二步、在图像水印提取端将待检测含水印图片以4X4的大小进行分块，对每个块进行奇异值分解，提取出奇异值的对角矩阵&，然后将&的最大的奇 异值&，x提取出来，通过比较^,_与嵌入端所述的相同量化表中的仏，使得g,《&,腿 <《,+1 ，分别计算&辟与仏和仏+1的距离《和《+1，并根据划分比例判 决嵌入比特，直到所有的子块中嵌入的比特都提取出来。所述的&,腿与仏和仏+1的距离《和《+1满足以下关系"'=^'皿1'，《1 二— ^t，max所述的判决嵌入比特是指当《2ax《+,，其中a为比例系数；则取仏+1代表的比特为所取出的水印比特，反之取仏代表的比特； 当"=1则为平均判决。第三步、在图像水印提取端:利用与嵌入相对应的密钥产生一组混沌序列I， 并通过比对混沌序列义和从含水印图片中提取的水印信息进行检测比较。所述的检测比较是指当某一位的比特不一致，则可以判断相应块受到篡改 并将其标识出。本专利技术结合传统的半脆弱水印图像防篡改的方法，通过利用混沌系统和奇异 值分解的特点，可以很好地抵抗JPEG和JPEG2000等有损压縮，因此具有很好的 鲁棒性；并可在此基础上对基于4X4大小的像素块进行防篡改检测，从而精确 定位图像被篡改区域；同时以可控的方式控制嵌入的水印对图片质量的影响；在 检测时不需要额外信息，可以实现盲检测。具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下 进行实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于混沌序列和奇异值分解的图像真伪检测方法，其特征在于，首先利用图片所有者相关的密钥信息作为初始值，产生一个混沌序列；将载体图片分块并做奇异值分解；提取其中的最大奇异值，根据混沌序列中的比特，对最大奇异值进行量化，完成水印的嵌入，检验图片是否受到篡改时，先提取出子图像块的最大奇异值，通过与量化表做一定规则下的对比，得出嵌入的水印比特，再利用与嵌入端相同的密钥产生混沌序列；通过提取的水印比特与混沌序列比特的比较就可以得到图像是否篡改以及篡改的区域。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李建华，李生红，赵峰，金波，李剑，李琳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[]
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