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数字图像盲取证技术研究

作　者: 周琳娜
导　师: 何德全；杨义先
学　校: 北京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 数字取证图像伪造篡改检测隐密分析图像来源认证数据特性
分类号: TP391.41
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 1405次
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内容摘要

数字图像盲取证技术作为信息安全技术的分支之一，是在不预先向取证图像中嵌入水印等标识的情况下对数字图像内容的真实性、完整性和原始性进行认证的技术。本文系统地总结了数字图像盲取证技术研究基础与发展方向，分别从数字图像取证理论模型、针对篡改手段的真实性取证、针对隐密方法的完整性取证、基于图像自然属性的原始性取证和隐密分析取证系统框架五个方面进行了研究，取得了以下技术创新和研究成果。首先，对数字图像取证的理论模型和系统框架进行了研究。在总结前人工作的基础上，提出了数字图像盲取证的系统框架；利用数字图像自然属性特征，根据数字图像取证的测试需求，提出了取证测试专用的标准图像样本数据库建库准则，建立了可拓展的图像库拓扑结构，并利用统计学方法计算了所需的建库规模。第二，针对常用篡改手法进行图像真实性取证研究。提出了同一幅图复制粘贴检测、图像双重JPEG压缩检测、图像几何形变的重采样检测和数字图像伪造边缘模糊处理的篡改盲取证新方法，对数字图像内容的真实性取证进行了研究。第三，研究了隐密分析取证的系统模型。将隐密分析研究扩展到图像完整性取证的框架下，着眼于研究取证意义下的隐密分析技术，总结出隐密分析的发展方向是以提供法庭证据为目的的隐密分析取证技术，并给出了隐密分析取证的系统框架结构。第四，针对不同隐密方法进行图像完整性取证研究。从数字图像完整性取证的角度出发，进行了针对性的隐密分析方法研究，提出了针对主流隐密方法SES隐密(BMP图像)、自适应隐密(GIF图像)和MB1隐密(JPEG图像)的隐密分析方法，可以对载体图像是否含有秘密信息做出可靠判断，并在已知隐密方法的情况下能够确定秘密信息的长度和位置。第五，对数字图像自然属性特征进行了研究。从数字图像原始性取证的角度出发，总结了前人在数码相机、扫描仪、传真机和手机等不同来源数字图像自然属性特征的研究成果，提出了新的用数字图像游程统计规律研究图像数据特性的方法，并用该方法对不同图像之间、文本和图像数据之间、伪随机序列和图像数据之间以及二值传真图像与伪随机序列之间的数据游程统计规律进行了定性对比分析。最后，在总结本文研究成果的基础上，对数字取证的未来研究方向进行了展望。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章绪论  12-22
  1.1 研究背景及意义  12-18
  1.2 相关研究机构及技术分支  18-20
    1.2.1 数字图像盲取证相关研究机构  18-19
    1.2.2 数字图像主动取证与被动盲取证  19-20
  1.3 本文研究内容及章节安排  20-22
第二章数字图像盲取证技术理论框架  22-48
  2.1 数字图像盲取证研究现状  22-24
    2.1.1 国际数字图像取证相关研究  22-23
    2.1.2 国内数字图像取证相关研究  23-24
  2.2 问题分析  24-25
  2.3 图像篡改技术  25-30
  2.4 图像取证技术  30-36
    2.4.1 图像篡改检测  30-32
    2.4.2 图像来源认证  32-35
    2.4.3 图像隐密分析检测  35-36
  2.5 数字图像取证系统  36-39
    2.5.1 图像建模与参数估计  38
    2.5.2 理想的图像取证方式  38-39
    2.5.3 图像数据库  39
  2.6 本章小结  39-48
第三章针对篡改手段的图像真实性取证新技术  48-71
  3.1 同幅图复制粘贴操作取证技术  48-52
    3.1.1 穷举搜索  50-51
    3.1.2 图像分块量化和块成份自相关降维表达  51
    3.1.3 字典排序寻找复制粘贴图像块  51-52
  3.2 双重JPEG压缩取证技术  52-58
    3.2.1 JPEG压缩和解压缩  53-54
    3.2.2 待检图像估计原JPEG压缩的量化矩阵  54-55
    3.2.3 双重JPEG压缩与双重量化  55-57
    3.2.4 基于双重量化的双重JPEG压缩检测  57-58
  3.3 重采样操作取证技术  58-62
    3.3.1 重采样原理及二维图像常用的重采样方法  58-60
    3.3.2 重采样相关性描述  60-62
    3.3.3 重采样检测  62
  3.4 模糊操作取证技术  62-69
    3.4.1 模糊操作与图像边缘特性  63-66
    3.4.2 利用图像数学形态学边缘特性的检测模糊操作算法  66-68
    3.4.3 仿真及实验结果  68-69
  3.5 本章小结  69-71
第四章针对隐密方法的图像完整性取证技术  71-109
  4.1 隐密分析取证研究现状及系统模型  71-79
    4.1.1 隐密分析取证研究现状  71-73
    4.1.2 数字图像隐密分析取证系统模型  73-77
    4.1.3 隐密分析取证研究的发展趋势  77-79
  4.2 基于BMP图像隐密分析技术  79-91
    4.2.1 LSB隐密方法  79
    4.2.2 针对直接LSB嵌入隐密分析  79-81
    4.2.3 SES隐密算法  81-82
    4.2.4 SES嵌入引起的空域像素值统计特性变化  82-83
    4.2.5 针对SES隐密的隐密分析方法  83-87
    4.2.6 SES隐密分析实验结果  87-91
  4.3 针对GIF图像自适应嵌入的隐密分析技术  91-95
    4.3.1 使用编码组的图像自适应隐密算法  92-93
    4.3.2 自适应嵌入后引起的索引值分布变化  93-94
    4.3.3 针对图像自适应嵌入的隐密分析算法设计  94-95
    4.3.4 针对图像自适应嵌入的隐密分析实验结果  95
  4.4 针对JPEG图像MB1隐密分析技术  95-103
    4.4.1 MB1隐密算法原理  96-98
    4.4.2 MB1隐密分析算法  98-101
    4.4.3 MB1隐密分析实验结果  101-103
  4.5 本章小结  103-109
第五章基于数字图像自然属性的原始性取证技术  109-132
  5.1 与获取设备有关的图像取证特征  109-116
    5.1.1 数码相机获取图像的自然属性统计特性  109-113
    5.1.2 扫描仪获取图像自然属性统计特性  113-114
    5.1.3 手机获取图像自然属性统计特性  114-115
    5.1.4 基于图像分解的自然图像统计特性  115-116
  5.2 自然图像空间像素相关性游程统计规律研究  116-122
    5.2.1 数理统计理论基础  116-117
    5.2.2 图像空间像素游程统计规律  117-118
    5.2.3 不同图像空间像素游程统计规律对比  118-119
    5.2.4 文本与图像数据统计规律的对比  119-120
    5.2.5 伪随机序列与图像信息数据统计规律对比  120-121
    5.2.6 二值传真图像游程统计规律研究  121-122
  5.3 数字图像取证标准图像库  122-129
    5.3.1 国际国内现有图像数据库情况  123-124
    5.3.2 数字取证测试专用图像库建库原则  124-127
    5.3.3 专用图像库的可扩展性和拓扑结构  127-129
  5.4 本章小结  129-132
第六章总结与展望  132-136
  6.1 本文工作总结  132-134
  6.2 数字取证研究的展望  134-136
发表论文参加科研及获奖情况  136-138
致谢  138

数字图像盲取证技术研究

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