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一种基于双JPEG压缩的数字图像篡改的检测方法

作　者: 于雪燕
导　师: 胡金初
学　校: 上海师范大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: JPEG图像格式双压缩篡改图像贝叶斯决策理论支持向量机
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 245次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着互联网技术的快速发展,高分辨率数码相机以及功能强大的图像编辑软件的出现,图像篡改已经越来越普遍,它在一定程度上丰富了人们的日常生活,杂志封面和商业广告上精美的图片让人目不暇接。但是篡改图像也带来了许多问题。如果将篡改图像用在新闻媒体或法律上,对社会将会造成很大的影响。因此,对数字图像的真伪鉴别非常重要。而JPEG是目前主流的图像压缩标准,大多数图片是用JPEG格式存储的。在此背景下,本文提出了一种基于双JPEG压缩的数字图像篡改的检测方法。本文首先介绍了JPEG压缩标准,JPEG编解码原理及其实现过程。同时介绍了双JPEG压缩原理以及几个相关概念。着重分析了单量化、双量化、多次量化后DCT系数直方图的特性,并阐述了双量化后DCT系数直方图周期性产生的原因。其次,文章提出了一种基于双JPEG压缩的数字图像篡改的检测方法。首先描述了篡改图像、DCT块、篡改块、非篡改块等几个相关的概念,分析了JPEG图像的双量化效果,指出了被篡改的JPEG图像中篡改块与非篡改块可分的依据。并且给出了一种简单有效的估计直方图周期的算法。其次,根据贝叶斯决策理论设计了针对图像中篡改块与非篡改块的两类别分类器,用于检测篡改块。再次,建立了一个包含110幅图像的图像库,对其中一部分图像做篡改之后,用不同的压缩质量因子进行JPEG压缩,将其中60幅输入SVM用作训练数据,另外50幅用作测试数据。文中分析了两次JPEG压缩的质量因子与错误分类个数的对应关系。最后,给定一幅待检测图像,抽取一个四维特征向量输入到训练好的SVM中检测图像真伪。通过大量实验对该算法进行测试并对实验结果进行分析,总结了不同的压缩质量因子以及篡改图像的尺寸与该方法有效性的关系。实验证明,本文提出的基于双JPEG压缩的数字图像篡改的检测方法是非常有效的。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-13
  1.1 背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 论文创新点  11
  1.4 论文的内容安排  11-13
第二章几个相关技术研究  13-25
  2.1 JPEG 编解码原理  13-17
    2.1.1 JPEG 概述及其标准  13-14
    2.1.2 JPEG 编码原理  14-16
    2.1.3 JPEG 解码原理  16-17
  2.2 双JPEG 压缩  17-18
    2.2.1 双JPEG 压缩原理  17-18
    2.2.2 几个相关概念描述  18
  2.3 双量化  18-25
    2.3.1 双量化后DCT 系数直方图的特性分析  18-21
    2.3.2 周期性分析  21-25
第三章基于双JPEG 压缩特性的检测方法  25-48
  3.1 算法的提出  25-27
    3.1.1 几个相关概念描述  25-26
    3.1.2 算法描述  26-27
  3.2 算法的核心  27-31
    3.2.1 被篡改的JPEG 图像的双量化效果分析  27-29
    3.2.2 直方图的周期p 的估计  29-31
  3.3 用贝叶斯决策理论检测篡改块  31-39
    3.3.1 贝叶斯决策理论  31-34
    3.3.2 两类别分类器的设计  34-35
    3.3.3 用贝叶斯决策理论检测篡改块的方法  35-37
    3.3.4 实验过程及结果  37-39
  3.4 抽取特征向量并训练SVM  39-47
    3.4.1 特征抽取与选择  39
    3.4.2 支持向量机（SVM）  39-44
    3.4.3 用SVM 检测JPEG 图像篡改  44-45
    3.4.4 实验过程及结果  45-47
  3.5 小结  47-48
第四章实验结果分析  48-53
第五章总结与展望  53-54
  5.1 本课题总结  53
  5.2 本课题展望  53-54
参考文献  54-56
致谢  56-57
读研期间发表的论文和参加的科研项目  57

一种基于双JPEG压缩的数字图像篡改的检测方法

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