数字图像区域复制篡改的盲取证技术研究进展

国内外学 者针 对 区域 复制 篡改 方式 提 出了很 多检 测方 法．然而 ，这些 方法 的主要 区别在 于采 用 的特
征提 取方 法及 构成 特 征 的类 型 和尺 寸不 同．特 征 提取是 篡 改检 测算 法 的关 键 步骤 ．
２．３．１ 基 于 离散 余 弦 变换 的特 征提 取 方 法 Ｆｒｉｄｒｉｃｈ等 ［ ３＿最 先 提 出 一种 基 于 滑 动 窗 口分 块特 征 匹 配
法 都基 本遵 循一 个通 用 的检 测流程 ，如 图 ２所示 ． ２．１ 预 处 理
目前 ，大部分 算 法［６ 都 是针 对灰 度 图像 进行 检 测．因 此 ，在预 处 理 阶段 的 工 作是 色彩 转换 ，即将 Ｒ，Ｇ，Ｂ三 通 道 的彩 色 分 量 映射 为像 素 的灰 度 值．一 部 分算 法 由于仅针 对亮 度 （Ｙ）信 息 ¨１ ¨ 或 某 一 色 度 （Ｃｂ／Ｃｒ）分 量 ［７１２ｊ进 行 处 理 ， 在 预处 理 阶段需 要将 彩 色 图像 从 ＲＧＢ颜 色 空 问转 换 为 ＹＣｂＣｒ颜 色 空 间．除 了色彩 转换 的方 法 ，文献 １－１３—１４］采用 基 于离 散 小 波变 换 的维 数 缩 减 的预 处 理 技 术 ，提取 产生 的低 频子 带 ，作 为后 续 检 测 步 骤 的输 入 ．其 他 的预 处 理 技 术 还 包 括为 了减 少检 测 时间将 图像 缩放 至 特定 的尺 度［１ 引、低 通 滤波 ＿６ 、高斯 金 字 塔分 解 ［１７－１９ 等． ２．２ 空域 分块 或特 征点 检 测
法 ．针对 第 ３类方 法 ，国内学者 也提 出了一些 盲 取 证方 法．赵 洁 等＿３］提 出利 用 ＪＰＥＧ 系 数 变化 率 实 现 区
域 复制 篡改 和拼 接合 成 篡 改 的 盲取 证 ；王 浩 明等 ＿４］通 过 分 析 二 次 压 缩 量 化 离散 余 弦变 换 （ｄｉｓｃｒｅｔｅ ＣＯ—
值 生成 特征 向量 ．
２．３．２ 基 于维数缩 减 的特征 提取 方 法 Ｐｏｐｅｓｃｕ等 ＿２５］采 用 主成分 分 析 （ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ，
ＰＣＡ）算法 对 图像块 进行 降维 处理 ，并 将量 化后 的结 果 分量 作 为 特征 矩 阵 的一 行 ，该 方法 对 加 噪 和有 损
的分块 方 法是 将 图像分 成非 重 叠 的方 形 块 ，即通 过 尺 寸 为 ｂ×ｂ的方 形 窗 口 ， Ｆｉｇ．２ Ｇｅｎｅｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ
从 图像 的左上 角到 右下 角 每 次滑 动 一个 像 素 进 行 扫 描得 到．文 献 １ －１９￣采 用 内 ｒｅｇｉｏｎ ｄｕｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒｇｅｒｙ
ｓｉｎｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ＤＣＴ）系数 直方 图 的特点 ，将 ＪＰＥＧ篡 改 图像 的检 测转 化 为 对 图像 子 块一 次 压缩 与 双压
缩 的判 别 ；王青 等 ＿５ｊ根 据原 始 ＤＣＴ 系数 与重压 缩 后 ＤＣＴ 系数 的映射 关 系建 立 图像 重 压缩 概率 模 型 实
现 盲取 证 ． 文 中主要针 对前 两类 盲 取证方 法 展开综 述 ，通 过深 入 研究 发 现 ，这 两类 方
第 １期
赵浩 ，等 ：数字 图像 区域 复制 篡改的肓取证技术研究进展
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２ 盲 取 证 的 检 测 流 程
针 对 区域复 制 篡改方 式 ，近年 来 国 内外 学 者提 出 了很多 盲取 证 的检测 方法 ，大致 归 纳为 ３类 ｌ１ ］：１）
基 于分 块特 征 匹配 的方法 ；２）基 于特 征点 检测 与 特征 匹配 的方 法 ；３）利 用 ＪＰＥＧ 编码 特 征 的盲 取 证方
切 圆形 分 块替代 方 形分 块．
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ
不 同于分块 匹配 的方法 ，基 于特 征点 匹配 的方 法首 先需 要在 图像 中检 测特 征点 ，这 两类方 法 的 区别
在于 步骤 ２（图 ２）．基 于 特征 点 的方 法 主要 采 用 尺度 不 变 特 征 变换 （ｓｃａｌｅ－ｉｎｖａｒｉａｎｔ ｆｅａｔｕｒｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，
压 缩具 有鲁 棒性 ；Ｂａｓｈａｒ等 提 出采用 核 主元 分 析 （ｋｅｒｎｅｌ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎａｌｙｓｉｓ，ＫＰＣＡ）算 法
的区域 复制 篡改检 测 方法 ，将 ＤＣＴ 系数作 为 图像 块 的特 征 描 述 ；Ｈｕａｎｇ等 ［２ 将 量 化 ＤＣＴ 系数 之 字 形
排序 为一 维 数组 ，通过 截 断操作 生成 降低 维数 的 图像 块 特 征 ，该 方 法 可 以抵 抗 ＪＰＥＧ 压 缩 和模 糊 攻击 ；
Ｃａｏ等 叫提 出采 用 内切 圆块对 每个 ＤＣＴ 块进 行 特 征 描述 ，通 过 计 算 内切 圆块 ４等 分 后 每 部分 的平 均
ＳＩＦＴ）和加 速鲁 棒特 征 （ｓｐｅｅｄｅｄ ｕｐ ｒｏｂｕｓｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ＳＵＲＦ）．采 用上 述算 法生 成 的特征 点描 述子 对 图像
的平 移 、旋转 、尺度 缩放 具有 不 变性 ，对光 照变 化 、视角 变化 、仿射 变 换 、噪声也 保持 一定 程度 的稳 定性 ．
２．３ 特 征提 取
Ｊ
【 滤除误匹配
ｌ
后处理
Ｊ
检 测 结 果 图
度相 似 区域．目前 ，普遍 采用 空域 分块 特征 匹配 的检测 方 法．首先 ，将 图像分 为 图 ２ 区域复制篡改检
子块 ；然后 ，通 过 比较 图像 块 的特 征 ，寻找 相 似 区域 ．文献 ［８—１０，２０—２２３最 常用 测方法 的通用流程
区域 复制操 作 必然 导致 篡改 图像 中存 在至 少两 块具 有 一 定 面积 的高度 相 似 区域 ．因此 ，检 测算 法 的 主要 原 理是 寻找 图像 中是 否存 在 具 有一 定 面 积 的高
待检测 图像
Ｊ
预处理
ｌ
空域分块或 特 征 点 检 测
ｌ
特 征 提 取
ｌ
特 征 匹 配