数字图像缩放因子的盲检测方法技术

本发明专利技术涉及一种数字图像缩放因子的盲检测方法。本方法对采用不同的常用图像插值方法，包括最近临插值、双线性插值、双三次插值以及Ｂ样条插值等缩放后的灰度图像，如果是彩色图像则通过ＹＣｂＣｒ空间变换后取亮度分量，首先进行拉普拉斯滤波，对滤波结果分别逐行逐列处理如下：在末尾补零使其长度为２的整数幂值从而得到向量Ｖ，对Ｖ做离散傅立叶变换，计算幅度谱Ｓ＝｜ＤＦＴ（Ｖ）｜，搜索Ｓ，若Ｓ（ｋ）为其邻域［ｋ－Δ，ｋ＋Δ］内的最大值，则令峰值计数器Ｐ（ｋ）＝Ｐ（ｋ）＋１。将Ｐ（ｋ）归一化做出频率－峰值计数图，通过检测其中峰值所对应的频率，可确定图像水平及垂直方向的缩放因子。本发明专利技术实施时不需要缩放前的原始图像可实现盲检测；基本不受图像ＪＰＥＧ压缩存储质量因子的影响；可适用于常用的图像插值方法，包括最近临插值、双线性插值、双三次插值以及Ｂ样条插值等；特别是对于小倍率的放大，更可精确到０．０１倍。本发明专利技术适用于图像处理和信息安全领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用信号处理和计算机技术对数字图像縮放因子进行盲检测的方法。本 专利技术适用于图像处理和数字媒体内容安全领域。
技术介绍
图像縮放是数字图像处理最基本的操作之一。随着图像处理软件的日益普及且操作日渐 简单，对图像恶意篡改(特别是精心炮制的合成图像)的检测变得越来越困难，而在图像的 合成篡改过程中通常伴随图像的缩放操作。图像缩放因子的检测是图像防伪认证中的重要手 段之一。图像縮放就是源图像到目标图像的空间变换，在大多数应用中，要求保持图像中曲线型 特征的连续性和各物体的连通性， 一个约束较少的空间变换算法很可能会弄断直线和打碎图 像，从而使图像内容支离破碎。图像的几何运算可采用如下两种方法把几何运算想象成将输入图像的像素(指像素的灰度值或者颜色值，以下同) 一个一个 地转移到输出图像中，如果一个输入像素被映射到四个输出像素之间的位置，则其值就按插值算法在四个输出像素之间进行分配。我们称之为像素移交(Pixel Carry-over)或称为前向 映射(如图l)。另一个方法是将输出像素一次一个地映射回输入图像中，如果一个输出像素被映射到四 个输入像素之间则其值就按插值算法确定。此方法称之为像素填充(Pixel Filling)或者向后 映射或者逆向映射(如图2)。由于许多输入像素可能映射到输出图像的边界之外，故前向映射算法有些浪费，并且每 个输出像素的值可能要由许多输入像素的值来决定，因而要涉及多次计算。而向后映射算法 是逐像素、逐行地生成输出图像，每个像素的值由四个像素参与的插值所唯一确定。当然， 输入图像必须允许按空间变换所定义的方式随机访问，因而可能有些复杂，虽然如此，该方 法对一般的应用更为切实可行。输出像素通常被映射到输入图像中的非整数位置，即位于四个输入像素之间。因此，为 了决定与该位置相对应的像素值，必须进行插值运算。常用的图像插值方法包括最近邻插值、 双线性插值、双三次插值以及B样条插值等。检测图像縮放因子的现有的方法主要有以下几种1.基于EM (Expectation Maximization)算法的重釆样检测，通过判断EM算法输出的 概率图的傅里叶频谱图中规律性的亮点，可检测较大倍率的图像放大因子。32. 不同相机使用的色彩滤镜矩阵CFA(Color Filter Array)和相应的插值算法不同，据 此可检测非压缩的高质量图像插值因子。3. 利用SVM (Support Vector Machines)并结合重采样和CFA插值检测可有效地检测高 质量非压縮图像的縮放倍数。4. 在JPEG压縮之前采用线性插值和立方插值放大的检测方法；在此基础上利用Radon 变换的旋转、缩放、平移不变性可有效检测感兴趣区域(ROI， Region of Interest)的较大 倍率縮放因子。各种方法所针对的应用背景和前提条件不尽相同，可参阅如下文献 [l]Kenneth R. Castleman,朱志刚，林学阇等译.数字图像处理[M].电子工业出版社.北 京.2002.A. C. Popescu, and H. Farid. Exposing Digital Forgeries by Detecting Traces of Re-sampling [J]. 7]rs/ sa/o/ 51 5Yg朋7 Z!roces57'恥 53(2): 758—767， Feb.2005.A. C. Popescu and H. Farid. Exposing Forgeries in Color Filter Array Interpolated Images [J]. /舰尸2-。ce肌'啦53(10): 3948-3959, Oct. 2005.S. Bayram, H. T. Senear, and N. Memon. Improvements on Source Camera-model Identification Based on CFA Interpolation [C]. 尸rac. of t/ e/人9 it义 6b/ere/7ce Z^/te7 Foresics， Orlando, FL, Jan. 2006.A. C. Gallagher. Detection of Linear and Cubic Interpolation in jpeg compressed images [C]. Zfi5^ Co;z jO〃ter 5bciet/.尸Joceeo^'/ 《s of Z力e 7力e 2/ t/Ca/ at/ia/7 6b/ /kre/7ce 朋C卿i/tar朋t/歸K/57.o (tW粉，pp. 65_72， Washington, DC, USA, 2005.B. Mahdian and S. Saic. On Periodic Properties of Interpolation and Their Application to Image Authentication [J]. r/u'_rc/ //br鹏'。分顺057'鹏 。 7/ /onH3ticw Js^i/race a刀t/ iSecurj'^7. pp. 439-446, Aug. 2007.J. BuzziandF. Guichard. Automatic Detection of Digital Zooms [C]. 7fte尸r。ceeW/^ of t力e加似i/7teraf/o朋7 6b/ere/7ce o i鹏ge尸rocessj'吸(7Ci(5似人 Singapore, Oct. 2004.上述各种方法在实施时，有的需要縮放前的原始图像，而不能实现盲检测，缺乏实用价 值；有的仅能检测非压縮的高质量图像，而目前由数字照相机拍摄或扫描产生的数字图像绝 大部分以JPEG压縮方式存储；有的则仅能检测较大的缩放倍率，而在进行图像拼接或局部拷贝时为了不产生明显的篡改痕迹，缩放倍率通常不会很大。这些方法还存在计算复杂、精度不高的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种。检测时不需要縮放前的原 始图像即可实现盲检测；基本不受图像JPEG压縮存储质量因子的影响；可适用于常用图像插 值方法，包括最近邻插值、双线性插值、双三次插值、B样条插值等；算法复杂度低，检测精度高，特别是对于小倍率的放大可精确到o.oi倍。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案 一种数字图像縮放因子的盲检测方法，考 虑经缩放的灰度图像，如果是彩色图像则通过YCbCr空间变换后取其亮度分量，对采用不同 的常用插值方法，包括最近邻插值、双线性插值、双三次插值、B样条插值等常用插值方法， 首先对待检测图像进行拉普拉斯滤波，对滤波结果逐行逐列处理如下在末尾补零得到长度 为Ai的向量V， Afi为2的整数幂；求V的离散傅立叶变换，取幅度谱SHDFT(V)I;搜索S， 若^U)为其邻域[々-，]内的最大值，则令峰值计数器户(》=Z^a)+1。将A幻归一化 得到频率一峰值计数图，通过检测其中峰值所对应的频率，可确定图像水平及垂直方向的縮 放因子。上述方法的实现步骤如下-a. 设待检测图像大小为i^/V。若为彩色图像则将其转换到YCbCr空间，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字图像缩放因子的盲检测方法，其特征在于对采用不同的常用图像插值方法，包括最近临插值、双线性插值、双三次插值以及Ｂ样条插值等缩放后的灰度图像，如果是彩色图像则通过ＹＣｂＣｒ空间变换后取亮度分量，首先进行拉普拉斯滤波，对滤波结果分别逐行逐列处理如下：在末尾补零使其长度为２的整数幂值从而得到向量Ｖ，对Ｖ做离散傅立叶变换，计算幅度谱Ｓ＝｜ＤＦＴ（Ｖ）｜，搜索Ｓ，若Ｓ（ｋ）为其邻域［ｋ－Δ，ｋ＋Δ］内的最大值，则令峰值计数器Ｐ（ｋ）＝Ｐ（ｋ）＋１，将Ｐ（ｋ）归一化做出频率－峰值计数图，通过检测其中峰值所对应的频率，可确定图像水平及垂直方向的缩放因子。

【技术特征摘要】
1. 一种数字图像缩放因子的盲检测方法，其特征在于对采用不同的常用图像插值方法，包括最近临插值、双线性插值、双三次插值以及B样条插值等缩放后的灰度图像，如果是彩色图像则通过YCbCr空间变换后取亮度分量，首先进行拉普拉斯滤波，对滤波结果分别逐行逐列处理如下在末尾补零使其长度为2的整数幂值从而得到向量V，对V做离散傅立叶变换，计算幅度谱S＝|DFT(V)|，搜索S，若S(k)为其邻域[k-Δ，k+Δ]内的最大值，则令峰值计数器P(k)＝P(k)+1，将P(k)归一化做出频率—峰值计数图，通过检测其中峰值所对应的频率，可确定图像水平及垂直方向的缩放因子。2. 根据权利要求1所述的数字图像縮放因子的盲检测方法，其特征在于检测步骤如下-a. 设待检测的图像大小为Mx7V。若为彩色图像则将其转换到YCbCr空间，取其中的亮 度分量Hi力，ie[l,M]， _/e[l,A/]。令M)为大于等于W的最小的2的整数幂值，令峰 值计数器尸的=0， k...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐振军，王朔中，魏为民，张新鹏，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]