专利名称：一种基于模式噪声相位的成像设备源检测方法
技术领域：
本发明属于数字图像/视频信息取证技术领域，具体涉及一种基于模式噪声相位的成像设备源检测方法。
背景技术：
当前图像及视频多由数字成像设备生成，以数字信号形式进行存储和发布。由于数字图像及视频便于编辑、发布和共享的特性，它在给人们带来便利的同时也引发了与之相关的多媒体信息安全问题。例如，被恶意篡改的图像可能会误导大众舆论，这是不可接受的。数字图像认证技术被用来鉴别图像的真伪。早期以数字水印为代表的主动认证技术由于需要对保护图像进行预处理操作，其已经不能满足当前的应用需求。而数字图像被动取证技术因为仅依靠成像设备或者图像本身来确定其真伪，有着更广的应用前景。其主要思想是通过数码成像设备的固有特性或图像内容来检测数字图像的真伪。传感器模式噪声 (Sensor Pattern Noise)是数码成像设备(数码相机、摄像机等)的固有特性，通过检测数字图像/视频帧中所包含的模式噪声信息就可以追踪图像或视频的成像设备，该信息取证方法在当前被称为数字图像和视频成像设备源检测，其确定了图像/视频帧的来源就可以用来说明图像/视频帧的真实有效性。具体针对数码相机而言，由于当前制造工艺和原材料特性所限，数码相机的光学传感器存在着缺陷。具体表现为，光学传感器上的感光单元存在着一定的差异性，即它们在同等光照条件下的输出不完全一致，这就导致数码相机会在输出图像中引入具有固定模式的噪声。由于不同数码相机的模式噪声之间存在着差异，使得模式噪声成为数码相机“指纹”，可以用于数字图像被动认证。因此，可以事先提取数码相机的模式噪声(指纹)，然后检测目标图像中模式噪声来进行图像来源追溯。现有数码相机模式噪声参考模板的提取方法都是通过分析多幅数码相机拍摄的图像完成。夕卜文文献〈〈Digital camera identification from sensor pattern noise〉〉中首先提出从拍摄的自然景物图像中提取模式噪声参考模板。该方法首先选取足量目标数码相机拍摄的原始图像，对每幅图像使用相同的滤噪方法获取其噪声，最后平均所有噪声得到该相机模式噪声参考模板。然而由于成像设备成像复杂性，当前方法获取的传感器模式噪声指纹会存在一些杂质，而这些杂质并不是成像设备的固有信息，因此会影响源检测结果的准确性。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种提高图像/视频帧源检测性能， 增强检测可信度的基于模式噪声相位的成像设备源检测方法。为实现上述目的，本发明的技术方案为
一种基于模式噪声相位的成像设备源检测方法，包括成像设备模式噪声参考模板提取和成像设备源检测两个步骤，所述成像设备模式噪声参考模板提取的具体步骤为
4Al.获取I0D1)幅由被检测成像设备生成的原始数码图像/视频帧 I, , k e {O, 1,2, 3,…K-1}；
A2.获取原始数码图像/视频帧的白色噪声；
A3.利用原始数码图像/视频帧的白色噪声获取成像设备模式噪声参考模板yb, O ￡i<N-l}，#为模式噪声参考模板中像素数量； 所述成像设备源检测的具体步骤为 Bi.获取步骤A3中的成像设备模式噪声参考模板y; B2.获取测试图像/视频帧的噪声χO ￡i<N-l}； B3.计算测试图像/视频帧与所述原始数码图像/视频帧之间的相似度； B4.将相似度与预先设定阈值t进行比较，若相似度大于预先设定阈值 ，则判断测试图像/视频帧是由被测成像设备生成的，否则，则判断测试图像/视频帧不是由被测成像设备生成的。 上述方案中，所述步骤Β3中的相似度为χ与y的相关值与互相关值模的比值CCN， 其计算公式为
其中0￡jX/V -1，χ为测试图像/视频帧的噪声，y为成像设备模式噪声参考模板，
、ω= ^iyy= ^ a ^yikj，#为模式噪声参考模板中像素数量，A为J= ο的邻域，为
选取的邻域大小。采用相关值与互相关值模的比值CCN的优点是可以抑制图像/视频帧中周期性噪声对检测结果的不利影响。上述方案中，所述步骤Α2的具体步骤为
Α21.将原始数码图像/视频帧逐一去噪滤波，得到^幅原始数码图像/视频帧的模式噪声賣t，k e {O, 1,2, 3,…K-1}；
A22.将原始数码图像/视频帧的模式噪声It进行白化操作，得到原始数码图像/视频帧的白色噪声。上述方案中，所述模式噪声Wt进行白化操作的步骤具体为
A221.对模式噪声Wt进行二维快速傅立叶变换，得到噪声频域信号Wfc ；
A222.对频域信号Wfc进行幅度归一化操作，将其幅度I Wk I置为1，得到白化后的
频域相位信息，即为频域白色噪声Wrfte。或者，所述模式卩声》t进行白化操作的步骤具体为
5A221.对模式噪声
权利要求
1.一种基于模式噪声相位的成像设备源检测方法，其特征在于，包括成像设备模式噪声参考模板提取和成像设备源检测两个步骤，所述成像设备模式噪声参考模板提取的具体步骤为Al.获取￡吣1)幅由被检测成像设备生成的原始数码图像/视频帧 , k e {0，1,2, 3,…K-1}；A2.获取原始数码图像/视频帧的白色噪声；A3.利用原始数码图像/视频帧的白色噪声获取成像设备模式噪声参考模板yb, 0痛-1}，#为模式噪声参考模板中像素数量； 所述成像设备源检测的具体步骤为 Bi.获取步骤A3中的成像设备模式噪声参考模板y; B2.获取测试图像/视频帧的噪声χ0 ￡i<N -1}； B3.计算测试图像/视频帧与原始数码图像/视频帧之间的相似度； B4.将所述相似度与预先设定阈值t进行比较，若相似度大于预先设定阈值 ，则判断测试图像/视频帧是由被测成像设备生成的，否则，则判断测试图像/视频帧不是由被测成像设备生成的。
2.根据权利要求1所述的基于模式噪声相位的成像设备源检测方法，其特征在于，所述步骤Β3中的相似度为χ与y的相关值与互相关值模的比值CCN，其计算公式为
3.根据权利要求1所述的基于模式噪声相位的成像设备源检测方法，其特征在于，所述步骤A2的具体步骤为A21.将原始数码图像/视频帧逐一去噪滤波，得到原始数码图像/视频帧的模式噪声 W1 ,k e {0, 1,2, 3,…！(-丄}；A22.将所述原始数码图像/视频帧的模式噪声Wt进行白化操作，得到原始数码图像/ 视频帧的白色噪声。
4.根据权利要求3所述的基于模式噪声相位的成像设备源检测方法，其特征在于，所述模式噪声It进行白化操作的步骤具体为A221.对模式噪声’t进行二维快速傅立叶变换，得到频域信号Wit ；A222.对频域信号Wfc进行幅度归一化操作，将其幅度I Wfc I置为1，得到白化后的频域相位信息，即为频域白色噪声1Wr^fc。
5.根据权利要求3所述的基于模式噪声相位的成像设备源检测方法，其特征在于，所述模式噪声进行白化操作的步骤具体为A221.对模式噪声Wt进行二维快速傅立叶变换，得到频域信号Wfc ； A222.对频域信号Wfc进行幅度归一化操作，将其幅度H I置为1，得到白化后的频域相位信息Wite ；A223.对白化后的频域相位信息ISr^t进行傅立叶逆变换，取其实部，得到空域白色噪声。
6.根据权利要求1所述的基于模式噪声相位的成像设备源检测方法，其特征在于，所述A3的具体步骤为A31.将频域白色噪声Wiwt在频域进行叠加平均；A32.将频域白色噪声叠加平均后的结果进行傅立叶反变换，取其实部，得到成像设备模式噪声参考模板y。
7.根据权利要求1所述的基于模式噪声相位的成像设备源检测方法，其特征在于，所述A3的具体步骤为将空域白色噪声》#在空域上直接叠加平均得到成像设备模式噪声参考模板y。
全文摘要
本发明属于数字图像/视频信息取证技术领域，是一种基于模式噪声相位的成像设备源检测方法。其包括成像设备模式噪声参考模板提取和成像设备源检测两个步骤，参考模板提取的具体步骤为A1.获取K(K>1)幅的原始数码图像/视频帧；A2.获取原始数码图像/视频帧的白色噪声；A3.获取成像设备模式噪声参考模板；成像设备源检测的具体步骤为B1.获取步骤A3中的参考模板；B2.获取测试图像/视频帧的噪声；B3.计算测试图像/视频帧与原始数码图像/视频帧之间的相似度；B4.将相似度与预先设定阈值t进行比较，判断测试图像/视频帧是否由被测成像设备生成的。本发明能够提高图像/视频帧源检测性能，增强检测可信度。
文档编号H04N5/357GK102395041SQ201110223888
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者康显桂, 李寅祥, 黄继武 申请人:中山大学