专利名称：基于连“1”特性的jpeg图像再次编码检测方法
技术领域：
本发明是一种基于连"1 "特性检测JPEG图像是否经过再次编码的方法。该发明提取JPEG 文件中的连"1 "比例特征量，在不对JPEG图像进行解码的条件下检测图像是否经过再次JPEG 编码。
背景技术：
JPEG是一种使用广泛的静态图像编码格式。检测JPEG图像是否经过篡改以及检测JPEG 图像中是否含有隐蔽信息对信息安全具有重要意义。大多数图像篡改方法如下从多幅JPEG 图像中分割出需要的对象，然后放置在背景JPEG图像中的合适位置，然后对合成内容进行 再次JPEG编码得到篡改后的JPEG图像。而JPEG图像中的信息隐藏则通常在调整JPEG图 像的DCT系数后，进行再次JPEG编码得到含密的JPEG图像。由此可见，图像篡改以及在 图像中隐藏秘密信息往往要对JPEG图像进行再次编码。因此，检测JPEG图像是否经过再次 编码对检测图像篡改、判别图像是否含密有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的问题，提供一种基于连"1"特性的JPEG图像再 次编码检测方法，无需对JPEG图像进行解码即可判别图像是否经过再一次编码，实现简单， 计算效率高。
为达到上述目的，本发明的构思是
利用JPEG标准中的无损熵编码的相关特性。JPEG标准中，无损熵编码由"范式"哈夫 曼编码实现。"范式"哈夫曼编码规定了码长最短的第一个码字必须为全"0"而码长最长的 最后一个码字必须为全"1"。此外，"范式"哈夫曼编码还要求如果后一个码字的码长与 前一个码字的码长相同，后一个码字由前一个码字加1得到；如果后一个码字的码长与前一 个码字的码长不同，后一个码字由前一个码字加1并在最右端补一个"0"。假设一个哈夫曼 码表的最长码长是8，最长码长的码字有两个，那么最后一个码字应为"1111 1111B"。并 且可以推出前一个码字为"1111 1110B"，再前一个码字为"111 1110B"。可见，对于码长 大于6的长码而言，其前几比特的通常会由多个连续的"1"构成；反之，对于码长小于等于 6的短码而言，其中不会包含很多"1"，出现连"1"的可能性也较小。因此，"范式"哈 夫曼编码具有码长越长，连续"l"的个数就越多的特点。
如前所述，JPEG图像的哈夫曼编码具有码字越长，连续"1"的个数就越多的特性。在 JPEG图像再次编码时，为提高压維率，,会增大JPEG图像的DCT系数量化步长，或依据图像内容重新编制哈夫曼码表，这样便会使原始文件中的长码字变为短码字。因此，经过 再次编码的JPEG文件中连续出现多个"1"的可能性也随之降低。本发明利用此特性在不对 JPEG图像进行解码的前提下，仅统计JPEG压縮数据中的连"1"比例特性来检测JPEG图像 是否经过重新编码。实现简单，计算效率高。 为达到以上目的，本发明采用如下方案
一种基于连"1"特性的JPEG图像再次编码检测方法，其特征在于利用JPEG压缩标准中 的"范式"哈夫曼编码所具有的码长越长连"1"个数越多的性质，通过图像中连"1"比例 特性判断图像是否经过再次压缩先搜索JPEG图像中的压縮数据，统计二进制压縮数据中连 续额2个"1"、连续6个"1"、连续7个"1"和连续8个"1"出现的次数在"1"的总数中 所占的比例，以这四个比例作为连"1"比例特征量；将这四个特征量与阈值相比较，判断该 JPEG图像是否经过再次编码。
具体检测步骤为
a. 以二进制形式读取JPEG图像文件，搜索压縮数据的开始标志0xFFDA (其二进制形 式为1111 1111 1101 1010 B)，将该标志的字节位置记为根据JPEG压縮 标准，此标志后的两个字节表示参数长度/，因此实际JPEG压縮数据的首字节位置
/7一(iflto为
<formula>formula see original document page 5</formula> (1)
b. 设置4个计数器C2、 C6、 C7、 C8，分别用于存放压缩数据中连续2个"1"、连续6个
"1"、连续7个"1"、连续8个"1"出现的次数；设置计数器S用于记录二进制压 縮数据中"1"的总数；设置计数器"用于记录每个"0"之前连续"1"的个数；初 始化使5=0， C2=0， C6=0， C7=0， C8=0， w=0;
c. 统计JPEG压缩数据中连"1"次数C2、 C6、 C7、 C8，同时统计二进制数据中的"1" 的总数S(如图一所示)以二进制形式从户—^ to开始读取数据，直至JPEG压縮数据 的终止位置0xFFD9 (1111 1111 1101 1001 B)，若读取的数据为"1"则"与S同时加 1;若读取的数据为"0"且此时"为2、 6、 7或8，则将"对应的计数器C 加1 ，同 时"置为零，若读取的数据为"0"且此时"不等于2、 6、 7、 8中的任何一个，则直 接将 置为零；
d. 根据下式计算4个连"1"比例特征值P2、尸6、 iV户8;<formula>formula see original document page 5</formula>e.根据下式由i52、尸6、尸7、尸8得到"2、 "6、 "7、 "s，
<formula>formula see original document page 6</formula>其中<formula>formula see original document page 6</formula>再将《2、 a6 、 "7 、 "8代入下式，得到"
<formula>formula see original document page 6</formula>(7)
若/ >0，则认为该JPEG图像曾经过再次JPEG编码；若"<0，则认为该JPEG图像没有经过 再次JPEG编码。
经大量实验验证，再次JPEG编码对A、 P6、户7、尸s具有显著影响。JPEG图像经再次压 縮后尸2的值会明显大于阈值《2，而尸6、 ^、尸8的值会明显小于阈值&、 &、 &。因此本
发明选取尸2、尸6、尸7、尸8作为特征量，选取《2、 X6、《7、《s作为阈值。
本发明与现有技术相比，具有如下显而意见的突出实质性特点和显著优点现有的JPEG
图像经过再次编码的检测技术很少。通常的方法是需要先将图像解压縮到DCT系数再进行分 析，不仅计算复杂度高，而且必须对JPEG压縮格式有深入认识到专业人士才能操作。本发 明无需对JPEG图像进行解码，无需了解JPEG压縮编码的编码方式，只需统计JPEG压缩数 据中的连"l"比例即可判别图像是否再次压縮，计算复杂度和操作难度都大大降低。
图1是本发明一个实施例的流程框图。 具体实施方法
技术领域：
本发明的一个优选实施例详述如下 一种基于连"1"特性的JPEG图像再次编码检测方 法，其特征在于利用JPEG压縮标准中的"范式"哈夫曼编码所具有的码长越长连"1"个数 越多的性质，通过图像中连"l"比例特性判断图像是否经过再次压縮先搜索JPEG图像中 的压縮数据，统计二进制压縮数据中连续额2个"1"、连续6个"1"、连续7个"1"和连续8个"1"出现的次数在"1"的总数中所占的比例，以这四个比例作为连"1"比例特征量； 将这四个特征量与阈值相比较，判断该JPEG图像是否经过再次编码。
以下结合附图描述本实施例图像二次压缩检査,参见图1，本检测方法的具体检测步骤为-
1. 读取JPEG文件，得到十六进制数据，如下所示-
0xFF 0xD8 ...... OxFF OxDA 0x00 OxOC 0x03 0x01 0x00 0x02 Oxll 0x03 0x00
0x00 Ox3F 0x00 0xF7 OxEA 0x28 0xA2 ...... 0x80 0x3F OxFF 0xD9
搜索唯一的JPEG数据开始标志OxFFOxDA，该标志后的第一个字节的地址，g卩0x00
的地址记为JPEG压缩数据起始地址/7jto吋。OxDA后两个字节，即OxOOOxOC，表示参
数长度。实际压縮数据的"i地址通过下式计算得到。
ctoa = 加W + OxOOOC (8)
本例中压缩数据的首地址为"0xF7"的地址。
2. 设置计数器C2、 C6、 C7、 C8， S，"并初始化，使5=0, C2=0， C6=0， C7=0， C8=0， "=0;
3. 将十六进制数据转化为二进制数，从p一Jato的位置开始扫描。当扫描到"O"时，计数器 "记录了此前连续"1"的个数，若"=2、 6、 7、 8，则对应的计数器C2、 C6、 C7、 C8自 动加l，同时"清零。若n为其他值，则直接将"清零。用S记录整个扫描过程中"1" 出现的总次数。连续扫描直至唯一的终止标志0xFF0xD9出现；本例中，"0xF7 0xEA…" 转化为二进制数为"11110111 1110 1001 扫描到第一个"0"时，"=4不在2、 6、 7、 8内，因此直接将"清零，扫描到第二个"O"时，《=6，则Ce自动加l，"清零；连续扫 描直至终止标志出现。
4. 按照公式(2)计算连"1"出现的概率尸2、 iV尸7、 P8。本例中尸2=0. 262311，尸6=0. 040835, 尸7=0. 022614， _P8=0. 0127355。
5. 将尸2、 A、 P7、尸8分别与阈值《2、 X6、《7、 &比较，得到"2、 a6、 a7、 a8，再由(7)
式得到最终的判决值-。本例中P^K2， P6<K6，P7<K7,P8<K8，因此《2 = 6 = 7= 8=+1， 由(7)式
=2x( + l) + lx( + l) + lx( + l) + lx( + l) = 5>0
因此可以判断本例中的待测图像为二次压縮后的JPEG图像。
权利要求
1.一种基于连“1”特性的JPEG图像再次编码检测方法，其特征在于利用JPEG压缩标准中的“范式”哈夫曼编码所具有的码长越长连“1”个数越多的性质，通过图像中连“1”比例特性判断图像是否经过再次压缩先搜索JPEG图像中的压缩数据，统计二进制压缩数据中连续额2个“1”、连续6个“1”、连续7个“1”和连续8个“1”出现的次数在“1”的总数中所占的比例，以这四个比例作为连“1”比例特征量；将这四个特征量与阈值相比较，判断该JPEG图像是否经过再次编码。
2. 根据权利要求1所述的基于连"1 "特性的JPEG图像再次编码检测方法，其特征在于检测 具体步骤为a. 以二进制形式读取JPEG图像文件，搜索压縮数据的开始标志0xFFDA，其二进制形 式为1111 1111 1101 IOIOB，将该标志的字节位置记为对art，根据JPEG压縮标 准，此标志后的两个字节表示参数长度/，因此实际JPEG压缩数据的首字节位置p^/"to 为<formula>formula see original document page 2</formula> (1)b. 设置4个计数器C2、 C6、 C7、 G，分别用于存放压縮数据中连续2个"1"、连续6 个"1"、连续7个"1"、连续8个"1"出现的次数；设置计数器S用于记录二进制 压縮数据中"1"的总数；设置计数器"用于记录每个"0"之前连续"1"的个数； 初始化使5=0， C2=0， C6=0， C7-0， C8=0， "=0;c. 统计JPEG压縮数据中连"1"次数C2、 C6、 C7、 C8，同时统计二进制数据中的"1" 的总数S:以二进制形式从开始读取数据，直至JPEG压縮数据的终止位置 0xFFD9 (1111 1111 1101 1001 B)，若读取的数据为"1"则"与S同吋加1;若读取 的数据为"0"且此时w为2、 6、 7或8，则将《对应的计数器C"加1，同时"置为 零，若读取的数据为"0"且此时"不等于2、 6、 7、 8中的任何一个，则直接将"置 为零；d. 根据下式计算4个连"1"比例特征值P2、P6、P7、P8;<formula>formula see original document page 2</formula>(2)e. 根据下式由户2、 P6、 iV Ps得到a、 a6、 a7、 a8，<formula>formula see original document page 2</formula> (3)<formula>formula see original document page 3</formula>其中夂2 = 0.242、《6=0.046、《7=0.027、尺8=0.014，再将《2、 "6 、 "7 、 "8代入下式，/5 = 2a2 + ar6 + a7 + 8 (7) 若/ >0，则认为该JPEG图像曾经过再次JPEG编码；若〃<0，则认为该JPEG图像没有经过 再次JPEG编码。
全文摘要
本发明是一种基于连“1”特性的JPEG图像再次编码检测方法。它利用JPEG压缩标准中的“范式”哈夫曼编码所具有的码长越长连“1”个数越多的性质，通过图像中连“1”比例特性判断图像是否经过再次压缩。本发明先搜索JPEG图像中的压缩数据，统计二进制压缩数据中连续2个“1”、连续6个“1”、连续7个“1”和连续8个“1”出现的次数在“1”的总数中所占的比例，以这4个比例作为连“1”比例特征量。将这四个特征量与阈值相比较，判断该JPEG图像是否经过再次编码。本发明无需对JPEG图像进行解码即可判别图像是否经过再次编码，实现简单，计算效率高。
文档编号H04N1/00GK101409759SQ20081020297
公开日2009年4月15日 申请日期2008年11月19日 优先权日2008年11月19日
发明者张新鹏, 王朔中, 轶 陈, 魏为民 申请人:上海大学