[发明专利]一种基于图像信息损失量的BMP图像压缩历史检测方法

说明书

技术领域

本发明属于信号与信息处理技术领域，涉及到检测BMP(bitmap)图像压 缩历史的数字图像取证方法。

背景技术

目前主要有两种方法对BMP图像的压缩历史进行检测。一种是基于由JPEG (Joint Photographic Experts Group)压缩所产生的块效应进行BMP图像压缩历 史检测的算法。Fan等人在“Identification of bitmap compression history：JPEG detection and quantizer estimation”中提出一幅BMP图像之前若没有经过JPEG压 缩，则块之间的像素值差应该相近，反之像素值差则会因为JPEG压缩的块效应 而不同，利用这一特性检测出BMP图像的压缩历史之后还可利用最大相似原理 来估计原始量化阶梯。尽管文中的方法得到了一个比较好的检测结果，但是这 种方法计算复杂性较大，而且随着压缩质量因数的增大，不能判断BMP图像之 前是否经过JPEG压缩的概率变大，尤其当质量因数大于95后，由于块效应不 明显导致算法检测准确率急剧下降。另一种典型方法是基于Benford法则的检测 方法。2007年，Fu等人通过大量实验发现单次压缩的JPEG图像的JPEG系数 的第一位有效数字符合广义Benford法则分布。Benford法则是经济学中常用的 一个公式。Fu等人在“A generalized Benford’s law for JPEG coefficients and its applications in image forensics”一文中利用JPEG系数首位有效数字的这一分布 特性通过SVM(Support Vector Machine)分类器进行分类可以检测BMP图像之 前是否经过JPEG压缩，并粗略估计原始压缩质量因数。文中实验结果表明此方 法在原始压缩质量因数高达99时，检测准确率仍能达到100％。但是Benford 法则的应用有很多限制条件，如数据不能设置最大值与最小值的限制，数值在 一个很宽的范围里连续变动，既不完全随机，也不过度地集中等。因此虽然此 种方法在文献的实验中达到了很高的准确率，但是这些限制条件使得这一方法 的使用有一定的局限性，如色调单一图像如大片蓝天、绿地等图像并不符合这 一规律，图像尺寸较小时也会有影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对单幅或大批BMP图像进行JPEG压 缩历史检测的方法。

本发明的技术方案如下：

1.JPEG压缩对图像JPEG系数的影响

图像经过分块DCT(Discrete Cosine Transform)变换和量化之后的DCT系 数称为JPEG系数，它可以从JPEG图像文件中直接读取。JPEG系数中0的个 数是影响JPEG压缩质量的一个主要因素。通过实验发现，若将同一幅BMP图 像压缩为不同质量因数的JPEG图像，随着JPEG压缩质量因数的增大，图像质 量随之不断变好，64个JPEG系数中0的百分比也会随之不断减小。

因此将0的在64个DCT位置上的个数百分比定义为图像经过JPEG压缩后 的信息损失量，则图像信息损失量越大，JPEG图像质量越差。设n(j)为所有DCT 块中第j个JPEG系数位置上0的个数和，m为8*8DCT块的个数，则图像信息 损失量可表示为

p(j)=n(j)m,j=1,2,...,64---(1)]]>

平均信息损失量表示为