[发明专利]一种对数字图像JPEG压缩的识别方法

说明书

技术领域

本发明属于数字图像的信息安全和信息取证领域。具体涉及到一种能快速、有效地判别给定图像是否经过JPEG压缩的方法。

技术背景

JPEG是一种应用广泛的数字图像格式，如各类数码相机的输出大多为JPEG格式，常用的图像处理软件(如Photoshop，GIMP等)都支持JPEG压缩处理。因此，研究这类图像的统计特性有助于分析图像的真伪性、完整性、来源性等图像认证问题。然而，在某些情况下，数字图像常会以BMP格式进行处理或保存。此时将无法从图像的头文件中得知其是否经过了JPEG压缩。

现有的JPEG图像识别技术主要是基于检测JPEG图像的分块效应(BlockingArtifacts)。然而，这种方法的检测效率往往依赖于图像内容、图像大小及压缩时所采用的量化表。一般而言，对于纹理相对复杂、或面积小于32×32、又或是经过较高压缩因子(如QF＞95)压缩后的图像，其检测效率较差。

故而需要研发一种简单有效的方法用于判别图像是否经过JPEG压缩处理，这对于某些隐写分析算法、图像篡改定位算法等都是十分关键的第一步。

发明内容

本发明的目的在于针对现有JPEG图像检测算法的检测效率不佳等缺陷，提供了一种简单有效地对数字图像JPEG压缩的识别方法。

为实现上述发明目的，采用的技术方案如下：

(1)将图像进行分块处理，并计算图像中非饱和分块的DCT系数；

(2)统计步骤(1)AC系数在区域R₁＝(-1，+1)及区域R₂＝(-2，-1)∪(+1，+2)的个数，记为r₁，r₂；

(3)以s＝r₂/r₁作为图像的特征，并以阈值T对该特征进行判别，若s小于等于阈值T，则判别为图像经过了JPEG压缩处理，否则判别图像没有经过JPEG压缩处理。

本发明主要分析了JPEG压缩过程中的量化误差、舍入误差及截断误差的关系，以及这些误差对AC系数直方图的影响。通过大量的实验统计得到如下结论：对于原始的、没有经过JPEG压缩的图像其AC系数会呈现以0为中心的广义高斯分布；而经过JPEG压缩后的图像其系数在区域(-1，1)的数量会增多，在区域(-2，-1)∪(+1，+2)上的系数则会明显减少。可以理论上证明当量化步长大于等于2的时候，该结论是正确的。本发明正是基于该结论作为识别的依据。

上述技术方案中，所述步骤(1)计算非饱和分块的DCT系数的具体方法是：首先将给定的大小为M×N的图像无重叠地分解为8×8的小分块，对于每一个分块，判断它内部是否存在数值为0或255的像素，若不存在则作为非饱和分块，并计算该分块的DCT系数。

所述步骤(2)统计步骤(1)AC系数在区域R₁及区域R₂的个数的具体方法是：将从步骤(1)中得到的DCT系数分类，对AC系数落在区域(-1，+1)及(-2，-1)∪(+1，+2)分别进行统计得到其个数r₁，r₂。

所述步骤(3)计算图像的特征s，并判别图像是否经过JPEG压缩的具体方法是：将步骤(2)中得到的数值r₁和r₂相除得到图像特征s＝r₂/r₁，并将该特征与预先训练得到的阈值T做比较，s＞T则认为图像没有经过JPEG压缩，否则判别图像之前经过了JPEG压缩处理。

其中，阈值T的选取方法具体如下：首先选取一定数量的大小与待测图像一致的无JPEG压缩的原始图像，并以压缩因子QF对原始图像进行JPEG压缩得到JPEG图像，然后采用步骤(1)和步骤(2)对原始图像及JPEG图像在区域R₁和区域R₂中AC系数的个数r₁，r₂，并分别计算每个图像的特征s＝r₂/r₁，最后利用极大似然估计方法对得到的所有图像特征进行训练，从中选取阈值T使得训练集中数据的分类效果达到最优。

利用本发明能够简单有效地判别出给定的图像是否经过了JPEG压缩。与现有的基于检测图像分块效应的方法相比，本发明方法的检测效果有质的提高。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为图像无重复分块示意图；

图3为实施例采用的Lena测试图像；