专利名称：一种基于离散小波变换的图像篡改检测以及篡改定位方法
技术领域：
本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种基于离散小波变换的图像篡改检测以及篡改定位方法。
背景技术：
随着计算机网络和信息技术的发展，以及数码相机等设备的快速普及，人们比以往任何时候都能更方便快捷地获得大量的数字图像，而且图像信息的交流也达到了前所未有的广度。与此同时，功能强大的图像处理编辑软件也逐渐流行起来，如Wiotoshop、 AeDsee, iphoto等，使得用户能够轻而易举地编辑、篡改原始图像数据，制造以假乱真的效果。因此，如何能有效检测图像内容的完整性和真实性，已经成为近年来法律界和信息产业界所面临的一个重要的热点问题和迫切需要解决的难点问题。展开对数字内容的篡改检测技术的研究，对维护互联网的公共信任秩序、维护法律公正、新闻诚信、科学诚信等，具有十分重要的意义。传统的图像认证技术主要有图像数字水印和数字指纹，都是通过在原始作品中嵌入附加信息对图像内容进行真实性鉴别和完整性认证。但这种技术由于自身的缺点，使得其面对越来越高超的图像篡改技术，显出了不可避免的局限性。作为另一种图像内容完整性认证技术，图像签名应运而生并发展成为近年来多媒体信息安全保护的一个研究热点。图像签名，又称图像鲁棒哈希(Robust Hash)，是指图像的感知特征或简短摘要， 其生成过程是将任意大小的图像映射到很短的位串，使感知相似的图像生成相似的签名， 不同的图像生成不同的签名。根据生成图像签名时的特征提取方法的不同，现有的图像签名方法可分为以下四类基于统计量的图像签名方法、基于关系的图像签名方法、基于投影变换的图像签名方法、基于边缘或特征点的图像签名方法。由于提取的图像特征不同，生成的图像签名的特性也不同。图像签名的主要用途有图像内容完整性认证；大规模图片库的快速检索；数字水印。为了满足这些应用需求，图像签名应该具有多个方面的性质，包括鲁棒性、易碎性、区别性(无碰撞性)、安全性、篡改敏感性、紧凑性和篡改定位能力等。上述特性是图像数字签名所具有的理想特性。事实上，图像签名的上述特性中有些是相互矛盾的。这些矛盾主要体现在(1)图像签名的鲁棒性与篡改敏感性以及区别性是相互冲突的，图像签名的鲁棒性越强，其篡改敏感性和区别性就会越弱。(2)紧凑性与篡改定位能力是相互矛盾的。签名越短，其所含的信息越少，因此越难以确定被篡改区域的位置。因此，如何在鲁棒性和篡改敏感性之间取得平衡与折衷，S卩如何使签名对保持内容的常规图像处理操作具有鲁棒性，同时对改变内容的篡改操作具有很强的敏感性；如何设计既紧凑，又具有精确的篡改定位功能的图像签名算法，是一个具有挑战性的研究课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于离散小波变换的图像篡改检测以及篡改定位方法， 该方法对常规图像处理操作具有较强的鲁棒性，对于局部篡改具有敏感性，能很好地捕获到恶意篡改特征并确定被篡改区域的位置。本发明所采用的技术方案是，一种基于离散小波变换的图像篡改检测以及篡改定位方法，包括以下步骤图片发送方步骤1、特征提取步骤1.1、对大小为NXN的原始图像Itl分块，得到的图像块定义为B。i; i = 0，K， (N2/P2)-l，每个图像块的大小为PXP，令P = Sjtji(^y)定义为图像块1中像素点(x，y) 的灰度值，其中，0彡x，y彡P-I ；步骤1. 2、对于矩阵Boi进行3级db2小波变换，ffiLL表示图像块Boi的3级低频子带系数，
W _
‘‘HL —
^aIl ai2 ai3 ^ “21 a22 a23 a32 a33 y图像块B。t的特征向量Vm为xHXi4Xi7、^n29 12 2、
K1 =Xi2Xi5—“212 a 21^23\Xi3Xi6Xi9 J2 a32“33 j
= 0,Κ,(Ν2/Ρ2)-1·,
得到，图像Itl的特征向量V。为
- (^oO ‘ ^ol ‘ ‘‘ · ·5/p2_V))；
步骤2、KL变换步骤2. 1、KL变换的预处理
首先，将I按照列优先的方法重组为1X9的行向量，得到令 HIij = Xil.,其中，i = 1，2，...，N2/64，j = 1，2，...，9，得到 V。重组后的矩阵 Μ。 Mo =
· · · ， ，=Xij,其中，i =1,2,...，N2/6W11 mnL/W21 Tn22LW29Mm 2 m 2 (N2/64)1 (N2/64)2Lm 2 (W2/64)9
到矩阵A1
在矩阵Μ。中的每一行的最后两列添加每个图像块的行位置序号和列位置序号，得 Ao =
m
11
πιΛ
m
21 M
m
22 L L
m, ‘
C
m
29
R2 C2
m 2 m 2 L
(N2/64)1(N2/64)2
m 2 R C
(N2/64)9 1VN/S ^NZS 对矩阵M。进行标准化处理，从而得到标准化矩阵N。
权利要求
1. 一种基于离散小波变换的图像篡改检测以及篡改定位方法，其特征在于，包括以下步骤图片发送方 步骤1、特征提取步骤1. 1、对大小为NXN的原始图像Itl分块，得到的图像块定义为Boi，i = 0，K，(N2/ P2)-1，每个图像块的大小为PXP,令 = 8，Boi(x,y)定义为图像块Boi中像素点(x，y)的灰度值，其中，0≤1，y≤P-1 ；步骤1. 2、对于矩阵Btji进行3级cft2小波变换，ffiLL表示图像块Btji的3级低频子带系数，
2.按照权利要求1所述一种基于离散小波变换的图像篡改检测以及篡改定位方法，其 特征在于，步骤2. 1
3.按照权利要求1所述一种基于离散小波变换的图像篡改检测以及篡改定位方法，其特征在于，步骤3. 2中，对Π oq进行Huffman编码的具体方法为首先，生成Haffman树HT。， 然后Π oq中的每一个元素用其在Haffman树所对应的Haffman编码来取代，最后生成图像签名H0O
4.按照权利要求1所述一种基于离散小波变换的图像篡改检测以及篡改定位方法，其特征在于，步骤6. 2中，T的取值范围为0.01 0. 1。
全文摘要
本发明公开了一种基于离散小波变换的图像篡改检测以及篡改定位方法，具体步骤包括，图片发送方特征提取；KL变换；量化压缩，生成原始图像签名；将原始图像签名等发送给图像图片接收方；图片接收方生成待检测图像的中间签名；恢复原始图像的中间签名，继而进行篡改检测以及篡改定位。本发明法对常规图像处理操作具有较强的鲁棒性，对于局部篡改具有敏感性，能很好地捕获到恶意篡改特征并进行精确定位。
文档编号G06T1/00GK102208096SQ201110136499
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者刘真理, 张亚玲, 王尚平, 王晓峰 申请人:西安理工大学