专利名称：一种基于Benford法则统计特性的拼接图像检测算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及，尤其涉及的是一种基于Benford法则统计特性的拼接图像检测算法。
背景技术：
当今社会，数字图像作为信息的载体，已经成为人类无法离开的语言工具，成为了一种强大的、被广泛应用的交流手段，它可以方便、全面地展示我们所处的这个世界。随着信息技术的发展，尤其是多媒体技术的日趋成熟，图像也由传统的胶片图像转变成为数字图像。可以说，我们目前生活在一个数字图像的世界中，数字图像已成为我们获取信息的主要渠道之一。然而，由于数字图像是以数字形式存在，极容易被篡改，再加上各类功能强大的图像编辑软件不断推出，即便是一个对数字图像知识完全不懂的用户，也能制作出以假乱真的图像。当然，大部分的图像处理都是以娱乐为目的对图像进行美化或修改，但是，如果这些篡改图像被用于科学研究、新闻报道、司法证据等重要领域，势必会对社会的稳定产生重要影响。因此，对图像真实性的鉴别便成了一个急需解决的问题。自然图像和拼接图像的鉴别方法，一直是数字图像真实性取证中的重要问题。自然图像是指由数码相机、扫描仪等成像设备获取的真实世界的影像，它强调由真实世界获取。而图像拼接是一种极其常见的篡改手段，利用图像编辑软件简单地将不同图像的一部分或同一幅图像的不同部分通过拷贝的方式粘贴到主图像上且不做边缘平滑等预处理的篡改方式。拼接常被视为图像篡改的第一步，因此对这类篡改的检测已逐渐成为研究热点。现有的自然图像与拼接图像鉴别方法对有损压缩、随即噪声叠加等操作的鲁棒性较差。就检测图像文件格式而言，多数的算法还只能检测无压缩的原始图像，或者对压缩图像真伪分类的误差较大。比如，目前基 于离散小波变换的统计特征提取技术、特征阀值判决技术等都没有包含足够全面的特征信息，以至于自动检测的准确率不高。经过现有技术文献的检索发现，M. K. Johnson和H. Farid在文章“Exposingdigital forgeries by detecting inconsistencies in lighting，， (In Proceedingsof the 7th Workshop on Multimedia and Security. New York, USA ACM,2005. 1-10.)提出对图像提取闭合边界，沿着闭合边界将图像分成若干局部块，估计局部块的二维光源方向，然后根据光源方向是否一致来检测图像是否经过拼接操作。该算法的缺点是需要人工提取图像边界，如果图像的拼接区域和原始区域的表面不满足朗伯反射的假设或者图像拍摄于阴天，难以确定定向的光源，该算法将失效。Popescu A C和H. Farid在文章“Exposing digital forgeries in color filter array interpolated images，， (IEEETransactions on Signal Processing, 2005, 53 (10) :3948-3959.)通过一个简化的线性模型来表示CFA插值的周期关联性，然后使用EM算法来量化和评估一副图像中的关联关系的存在性。Ng T T, Chang S F.在文章 “A model for image splicing”(In !Proceedingsof 2004 International Conference on Image Processing. Singapore, Singapore IEEE, 2004. 1169-1172)首次提出使用双相干幅度和相位特征进行拼接图像检测，刻画对双相干敏感的图像特征和估计拼接不变，并由此导出了三个新的特征双相干幅度和相位变化的预测残差特征，以及边缘百分比特征，最终检测准确率由62%提升至72%。孙韶杰和吴琼在文章“基于自然图像统计特性的拼接图像检测算法”(信号处理.2009,25(8)1198-1202.)提出通过分析自然图像的统计特性，提取图像DCT系数的统计分布模型参数和DWT系数能量分布特征组成特征向量，检测准确率平均达到80%。李哲和张爱新在“基于统计特征和马尔科夫特征的图像拼接盲检测”(计算机科学.2010，37 (7) =277-279.)采用特征提取的方法，提取矩特征、基于二位相位一致性的统计特征，结合DCT域的马尔可夫特征，利用SVM分类器进行分类，检测准确率达到91. 75%。马进和张爱新在专利“基于小波域的拼接图像盲检测方法”(专利号200910195778.1)中利用广义高斯分布来拟合图像小波高频子带系数，并将估计出的拟合广义高斯分布密度函数作为实际高频子带系数的概率密度函数，利用二者的差别提取统计特征。在发生拼接篡改时，由于统计特征的改变，能利用这些特征对图像的真伪进行判定。实验表明，该方法的实时性强，能够取得不错的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有较高的检测识别率，且计算复杂度低的基于Benford法则统计特性的拼接图像检测算法。本发明的技术方案如下一种基于离散小波变化和Benford法则统计特性的图像真实性的鉴别方法，包括以下步骤(I)首先对待测图像进行一维Harr小波变换，将数字图像分解为I个低频分量和3个高频分量，3个高频分量包括水平边缘分量H、垂直边缘分量V和对角边缘分量D ；(2)分别对I个低频分量和三个高频分量的RGB 3个色彩通道进行8X8块离散余弦变换，提取每个色彩通道下的低频分量的低频和高频AC系数，以及高频分量的高频AC系数；(3)借助Benford法则对⑵中提取的AC系数最高位有效数字的分布进行统计，这样每个小波分量就得到3条概率分布曲线；(4)然后计算每个小波分量的3条概率分布曲线的平均绝对差分及其方差；(5)最后计算各个小波分量平均绝对差分的均值及其标准差；若标准差大于实验测得的阈值T，将待测图像判定为真实图像，否则判定为拼接图像。所述的方法，所述步骤(2)，在对图像进行离散余弦变换时将图像分成若干的8X8小块，以提高DCT变换的速度和算法的鲁棒性，其公式
权利要求
1.一种基于离散小波变化和Benford法则统计特性的图像真实性的鉴别方法，其特征在于，包括以下步骤(1)首先对待测图像进行一维Harr小波变换，将数字图像分解为I个低频分量和3个高频分量，3个高频分量包括水平边缘分量H、垂直边缘分量V和对角边缘分量D ；(2)分别对I个低频分量和三个高频分量的RGB3个色彩通道进行8X8块离散余弦变换，提取每个色彩通道下的低频分量的低频和高频AC系数，以及高频分量的高频AC系数；(3)借助Benford法则对(2)中提取的AC系数最高位有效数字的分布进行统计，这样每个小波分量就得到3条概率分布曲线；(4)然后计算每个小波分量的3条概率分布曲线的平均绝对差分及其方差；(5)最后计算各个小波分量平均绝对差分的均值及其标准差；若标准差大于实验测得的阈值T，将待测图像判定为真实图像，否则判定为拼接图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)，在对图像进行离散余弦变换时将图像分成若干的8X8小块，以提高DCT变换的速度和算法的鲁棒性，其公式
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)，所述的Benford法则，是指在满足特定条件的情况下，大量统计数据中数字1-9出现在数据首位的概率分布规律，用公式表达如下
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)，分别统计各个小波分量三个颜色通道下MSD的平均绝对差分@和方差V，公式如下
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)，为便于观察拼接图像与自然图像之间的差异，我们选用标准差进行绘图。计算各个小波分量平均绝对差分的均值 Mn (Mean)和标准差 S (Standard Deviation)，公式如下
6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述阈值(T)选取方法阈值选取采用最大类间方差法；若T为阈值，其将把图像分为拼接图像A与自然图像B两类，且A与B两类差距明显；设灰度为《4的像素和灰度为的像素分布属于A和B，则A和B的概率分布为
全文摘要
本发明公开了一种基于离散小波变化和Benford法则统计特性的图像真实性的鉴别方法，包括以下步骤(1)首先对待测图像进行一维Harr小波变换；(2)分别对1个低频分量和三个高频分量的RGB 3个色彩通道进行8×8块离散余弦变换，提取每个色彩通道下的低频分量的低频和高频AC系数，以及高频分量的高频AC系数；(3)借助Benford法则对(2)中提取的AC系数最高位有效数字的分布进行统计；(4)然后计算每个小波分量的3条概率分布曲线的平均绝对差分及其方差；(5)最后计算各个小波分量平均绝对差分的均值及其标准差。实验结果表明，本算法对于图像拼接具有较高的检测率。
文档编号G06T7/00GK103034995SQ201210499679
公开日2013年4月10日 申请日期2012年11月18日 优先权日2012年11月18日
发明者李二军, 张震, 佟森峰, 连沛, 杨宇豪, 谢永杰, 沈大中, 张广伟, 包毅, 范秉琪, 喻宙, 崔帅 申请人:百年金海安防科技有限公司