专利名称：数码照片的数字变焦倍数检测方法
技术领域：
本发明涉及一种照片的数字变焦倍数的方法，尤其是一种利用信号处理和计算机 技术检测数码照片的数字变焦倍数的方法。
背景技术：
数字变焦(Digital Zoom)也称为数码变焦，是在数码相机的镜片固定不动处于定 焦距状态时，通过数码相机内的处理器，把CXD影像感光器件上的一部份像素按照选定的 变焦倍数使用插值运算放大到整个画面，如图1所示。光学变焦(Optical Zoom)是通过前 后移动镜头部分的变焦镜片组改变镜头的焦距和镜头的视角大小，从而实现影像的放大与 缩小。与光学变焦不同，数码变焦是在感光器件垂直方向向上的变化而给人以变焦效果，其 真实的焦距并没有发生变化。目前数码相机的数字变焦倍数一般不超过6倍。虽然在数码照片的EXIF (Exchangeable Image File Format)中记录了拍摄时的 数字变焦倍数(Digital Zoom Ratio)等原始信息，这些信息对于数字取证、多媒体信息安 全、刑侦、甄别虚假新闻等方面具有重要意义，但EXIF很容易被篡改，使得仅仅依靠EXIF信 息是不可靠的。现有的技术如基于 EM(Expectation Maximization)算法的重采样(Resampling) 检测、CFA(Color Filter Array)插值检测以及利用 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缩图像的缩放倍数。在得到特定数码相 机的PRNU(Photo-Response Non-Uniformity)特征信号前提下，可检测由该相机拍摄的照 片剪裁后可能的缩放倍率。各种方法所针对的应用背景不尽相同，可参阅如下论文[1] A. C. Popescu, and H. Far id. Exposing Digital Forgeries by Detecting Traces ofRe-sampling[J]. IEEE Transactions on Signal Processing,53(2) :758_767， Feb. 2005.[2] A. C. Popescu and H. Far id. Exposing Forgeries in Color Filter Array InterpolatedImages[J]. IEEE Transactions on Signal Processing,53(10) :3948-3959, Oct. 2005.[3] S. Bayram，H. T. Senear，and N. Memon. Improvements on Source Camera-modelIdentification Based on CFA Interpolation[C]. Proc. of the WG 11. 9Intl. Conference on Digital Forensics, Orlando, FL, Jan. 2006.[4]A.C.Gallagher. Detection of Linear and Cubic Interpolation in jpeg compressedimages[C]. IEEE Computer Society. Proceedings of the The 2nd CanadianConference on Computer and Robot Vision(CRV* 05)，pp. 65-72，Washington， DC，USA,2005.[5]B. Mahdian and S. Saic.On Periodic Properties of Interpolation and TheirApplication to Image Authentication[J]. Third Information Symposium onlnformation Assurance and Security, pp. 439-446, Aug.2007.
[6] J. Buzz i and F. Guichard. Automatic Detection of Digital Zooms[C] · TheProceedings of the 2004International Conference on Image Processing(ICIP2004)，Singapore, Oct.2004.[7]M. Goljan and J. Fridrich. Camera Identification from Cropped and Scaled Images[J].Security, Forensics, Steganography, and Watermarking of MultimediaContents X, Feb.2008.上述的已有技术，实施时或者仅能针对高质量非压缩图像检测，但目前数码照片 绝大部分是以JPEG压缩方式存储；或者需要得到原始数码相机的PRNU特征信号，实现较为 复杂而且检测精度较差。
发明内容
本发明是要提供一种数码照片的数字变焦倍数检测方法，该方法不受数字相机的 JPEG压缩存储质量因子的影响，完全不依赖照片的EXIF信息和原始数码相机的PRNU特征 信号，实现更为简单，具有更高的检测精度。为达到以上目的，本发明采用如下方案.一种数码照片的数字变焦倍数检测方 法，具体步骤如下1.将欲检测的数码照片转换到YCbCr空间，得到其中的亮度分量Y{i，j}，i e [1， Μ], j e [1，N]；2.对亮度分量YU，j}进行拉普拉斯滤波；3.对滤波结果取绝对值按水平方向求均值，得到向量U;4.上述向量U的长度为N，在其末尾插补零值，使U的长度为二的整数幂值，从而 得到向量V;5.对V做离散傅立叶变换，计算幅度谱P= Iogltl (1+1DFT (V) |)，画出归一化的频 率-幅度谱图；6.通过检测频率_幅度谱图中峰值所对应的频率，确定照片的数字变焦倍数。上述第六步骤的具体方法是在频率_幅度谱图中，从频率值1/16到1/2查找 局部峰值得到候选峰值及对应频率集合{Pp(k)，fp(k)}，剔除集合中频率为1/8士0.01、 2/8士0.01、3/8士0.01的元素，若集合为空则判定照片的数字变焦倍数为1，即没有经过数 字变焦；否则取其中最大峰值对应的频率fint，计算l/(l_fint)或者l/fint得到照片的数字 变焦倍数。本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点本发 明不受数字相机的JPEG压缩存储质量因子的影响，完全不依赖照片的EXIF信息和原始数 码相机的PRNU特征信号，实现更为简单，具有更高的检测精度。
图1是数字变焦示意图；图2是本发明检测框图；图3是实施例产生的频率_幅度谱图。具体实施方法
技术领域：
本发明的一个优选实施例结合附图详述如下如图2所示，本实施例给出一种检测数码照片的数字变焦倍数的方法。对可能经 由数字变焦拍摄得到的数码照片，首先将其转换到YCbCr空间后，将其中的亮度分量进行 拉普拉斯滤波，对滤波结果取绝对值按水平方向求均值后得到一个向量，在该向量末尾补 零使其长度为二的整数幂值从而得到向量V，然后对V做离散傅立叶变换，计算幅度谱P = Iog10(1+|DFT(V) I)，画出归一化的频率-幅度谱图，通过检测频率-幅度谱图中峰值所对应 的频率，可确定照片的数字变焦倍数。本发明的具体操作步骤如下1.按公式1将待测数码照片(大小=2304X3072，相机型号=Canon PowerShotA560,数字变焦倍数1. 9)转换到YCbCr空间，得到其中的亮度分量Y{i，j}， i e [1,2304], j e [1,3072]
2.对Y进行拉普拉斯滤波得到L {i，j}, i e [1,2304], j e [1，3072]，其中拉普 拉斯算子掩模为
0 1 0" 3.对滤波结果L取绝对值按水平方向求均值，即 4.上述向量U的长度为3072，在其末尾插补1024个零，使U的长度为2的整数幂 值，即4096，从而得到向量V。5.对V作离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform，DFT)，计算幅度谱P =Iog10(1+|DFT(V) |)，画出归一化的频率-幅度谱图如图3所示(因为对称仅画出左半部 分)。6.在上述频率-幅度谱图中，从频率值1/16到1/2查找局部峰值得到候选峰 值及对应频率集合{(2. 5013，0. 12524)，(2. 7033,0. 25024), (2. 7942,0. 37524), (2.435， 0.47388)}。这里我们假设数字变焦倍数不超过16倍(目前数码相机的数字变焦倍数一般 在6倍左右)，另外由于频谱对称，对半查找即可。候选峰值的条件是其值与其邻域中值滤 波的均值之比大于阈值T ( 一般情况下可设中滤波窗口宽度为7，阈值T为2)。剔除集合中 频率为1/8士0. 01、2/8士0. 01、3/8士0. 01 (图3中用叉号标注)的元素后，若集合为空则判 定照片的数字变焦倍数为1，即没有经过数字变焦；否则取其中最大峰值对应的频率fint = 0. 47388 (图3中用三角形标注)，按公式4计算得到照片的数字变焦倍数为1. 9007或者 2. 1102
考虑到该款相机的数字变焦倍数设置中不可能出现2. 11倍数，因此可确定该照 片的数字变焦倍数约为1.9，与实际设定值一致。
权利要求
一种数码照片的数字变焦倍数检测方法，其特征在于，具体步骤如下(1)将欲检测的数码照片转换到YCbCr空间，得到其中的亮度分量Y{i，j}，i∈[1，M]，j∈[1，N]；(2)对亮度分量Y{i，j}进行拉普拉斯滤波；(3)对滤波结果取绝对值按水平方向求均值，得到向量U；(4)上述向量U的长度为N，在其末尾插补零值，使U的长度为二的整数幂值，从而得到向量V；(5)对V做离散傅立叶变换，计算幅度谱P＝log10(1+|DFT(V)|)，画出归一化的频率-幅度谱图；(6)通过检测频率-幅度谱图中峰值所对应的频率，确定照片的数字变焦倍数。
2.根据权利要求1所述的数码照片的数字变焦倍数检测方法，其特征在于上述第六 步骤的具体方法是在频率_幅度谱图中，从频率值1/16到1/2查找局部峰值得到候选峰 值及对应频率集合{Pp(k)，fp(k)}，剔除集合中频率为1/8士0.01、2/8士0.01、3/8士0.01的 元素，若集合为空则判定照片的数字变焦倍数为1，即没有经过数字变焦；否则取其中最大 峰值对应的频率fint，计算l/(l_fint)或者l/fint得到照片的数字变焦倍数。
全文摘要
本发明涉及一种数码照片的数字变焦倍数检测方法，首先将欲检测的数码照片转换到YCbCr空间后，将其中的亮度分量进行拉普拉斯滤波，对滤波结果取绝对值按水平方向求均值后得到一个向量，在该向量末尾补零使其长度为2的整数幂值从而得到向量V，然后对V做离散傅立叶变换，计算幅度谱P＝log10(1+|DFT(V)|)，画出归一化的频率-幅度谱图，通过检测频率-幅度谱图中峰值所对应的频率，可确定照片的数字变焦倍数。本发明不受数字相机的JPEG压缩存储质量因子的影响，完全不依赖照片的EXIF信息和原始数码相机的PRNU特征信号，实现更为简单，具有更高的检测精度。
文档编号G06T7/00GK101882310SQ201010196650
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者魏为民 申请人:上海电力学院