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1、數(shù)字圖像是當(dāng)今時(shí)代圖像存儲(chǔ)和傳輸?shù)闹饕问剑S著視覺采集設(shè)備的快速發(fā)展和便捷使用,幾乎每個(gè)人都有能力記錄和存儲(chǔ)數(shù)字圖像。過去人們對(duì)圖像的真實(shí)性堅(jiān)信不疑,而各種圖像編輯軟件的出現(xiàn)導(dǎo)致篡改圖像變得簡(jiǎn)單,偽造圖片不易被察覺,甚至能以假亂真。雖然生活中人們對(duì)圖像的操作多數(shù)是為了美化或者娛樂,但是惡意篡改甚至傳播篡改過的圖像,將會(huì)對(duì)國(guó)家安全、社會(huì)穩(wěn)定、人民的正常生活秩序帶來嚴(yán)重的不良影響。因此,研究圖像的篡改檢測(cè)意義重大。數(shù)字圖像盲取證是一種不需
2、要簽名或水印等信息預(yù)處理的技術(shù),是當(dāng)今取證技術(shù)的熱門研究方向。
本文針對(duì)JPEG圖像合成篡改的檢測(cè)進(jìn)行研究,以機(jī)器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)模型,著重于研究篡改區(qū)域的定位問題?;诓煌臋C(jī)器學(xué)習(xí)模型和圖像特征,分別研究探討了基于樸素貝葉斯分類的雙JPEG壓縮篡改檢測(cè)方法、基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雙JPEG壓縮篡改檢測(cè)方法和基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的塊效應(yīng)不一致性檢測(cè)方法。主要工作包括:
(1)基于樸素貝葉斯分類的雙JPEG壓縮篡改檢測(cè)方法
3、,主要針對(duì)合成過程中的雙JPEG壓縮操作,利用樸素貝葉斯分類實(shí)現(xiàn)篡改區(qū)域的定位。本文設(shè)計(jì)了“基于DCT系數(shù)量化映射關(guān)系的檢測(cè)算法”和“基于DCT系數(shù)首位統(tǒng)計(jì)特性的檢測(cè)算法”,其中“基于DCT系數(shù)量化映射關(guān)系的檢測(cè)算法”通過分析DCT系數(shù)在量化過程中的數(shù)值映射情況,提出基于直方圖區(qū)間映射關(guān)系的條件概率模型;“基于DCT系數(shù)首位統(tǒng)計(jì)特性的檢測(cè)算法”通過分析篡改后DCT系數(shù)首位概率分布的變化情況,提出基于Benford定律的條件概率模型。這兩
4、種概率模型體現(xiàn)了雙JPEG壓縮過程中圖像統(tǒng)計(jì)特征的變化情況,結(jié)合樸素貝葉斯分類方法可以實(shí)現(xiàn)篡改區(qū)域的定位。
(2)基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雙JPEG壓縮篡改檢測(cè)方法,針對(duì)雙JPEG壓縮操作,利用深度學(xué)習(xí)模型實(shí)現(xiàn)篡改區(qū)域的定位。相比傳統(tǒng)模型,深度學(xué)習(xí)擁有優(yōu)異的特征表達(dá)能力,能挖掘數(shù)據(jù)內(nèi)部隱藏的本質(zhì)信息。本文設(shè)計(jì)了一種深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),通過提取DCT系數(shù)的直方圖,在沒有人工精心設(shè)計(jì)特征的前提下,用深度網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)學(xué)習(xí)篡改前后直方圖特征最
5、本質(zhì)的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,基于深度學(xué)習(xí)的檢測(cè)方法的準(zhǔn)確率要高于其他傳統(tǒng)算法。
(3)基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的塊效應(yīng)不一致性檢測(cè)方法,利用JPEG圖像的塊效應(yīng)特性,結(jié)合深度學(xué)習(xí)模型實(shí)現(xiàn)篡改區(qū)域的定位。塊效應(yīng)不易提取,且受圖像內(nèi)容和紋理影響較大?;诖藛栴},本文設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單的基于像素相關(guān)性的特征來描述篡改過程中壓縮和裁剪操作對(duì)局部塊效應(yīng)的影響,結(jié)合深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將篡改區(qū)域微弱的塊效應(yīng)變化學(xué)習(xí)出來,從而識(shí)別篡改區(qū)域。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,
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