[发明专利]基于混沌序列和奇异值分解的图像真伪检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种图像识别技术领域的方法，具体是一种基于混沌序列和奇异值分解的图像真伪检测方法。

背景技术

数字图像的广泛应用带来了其内容真实性鉴别的问题。特别是随着各种高质量和高精度的图像处理设备及大量的数字图像处理软件的出现，使得对数字图像的编辑修改更加方便。针对图像真伪鉴别问题，主要采用半脆弱数字水印技术作为信息完整性的鉴别工具。但是，目前实际应用中的很多图像都经过了JPEG(联合图像专家组)和JPEG2000的格式压缩，现有的数字水印图像真伪检测方法很少能够抵抗这两种压缩造成的失真。

经过对现有技术的检索发现，Lin和Chang在文章“Semi-fragilewatermarking for authenticating JPEG visual content”(《基于JPEG图像内容鉴定的半脆弱数字水印》)(Proceeding of the SPIE InternationalConference on Security and Watermarking of Multimedia Contents II，SanJose，USA.2000，3971：140-151)(国际光学工程学会学报多媒体内容安全与数字水印版)中提出了一种可以在一定程度上抵抗JPEG压缩、剪裁与替换操作的半脆弱水印技术，该技术可以识别被篡改的图像块的位置。所提出的算法基于JPEG压缩前后DCT系数的两个不变特性：一、如果DCT系数被修改为JPEG量化步长的倍数，那么在未来的JPEG压缩中，该系数可以被确切重构，即预量化理论；二、JPEG变换前后两个8×8子块相同位置的系数关系保持不变。整个算法实现过程中只是改变嵌入域的DCT系数，且可同时在DCT域嵌入认证信息和用于恢复被篡改部分的信息。在认证时，只利用压缩的比特流来重构量化的DCT系数，而无需回到产生水印的像素域。此算法虚警率近似为零，抗JPEG压缩能力较强，但是安全性不高。

再经检索发现，刘瑞祯、谭铁牛在文章“An SVD-based watermarking schemefor protecting rightful ownership”(《一种基于SVD的版权保护数字水印机制》)(Multimedia IEEE Transactions on Volume 4，Issue1.March2002：121-128)(IEEE多媒体学报)中借鉴鲁棒水印领域的方法，将奇异值分解的方法应用于半脆弱水印领域。将水印信息放在奇异值分解的酉矩阵和奇异矩阵中，可以在一定程度上实现半脆弱水印。但是这种方法将绝大部分的水印信息存放在酉矩阵中，而这些酉矩阵要在含水印图片外传输，因此产生的水印检测的额外信息比载体图片还要大，不能实现盲检测；并且由于载体图片中的水印信息很少，此载体图片与其他无关的含水印酉矩阵相乘甚至可以得到完全不同的水印信息，因此该方法很难实际应用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于混沌序列和奇异值分解的图像真伪检测方法，能够很好地抵抗JPEG及JPEG2000等有损压缩；基于4×4图像块的大小进行防篡改检测并能够精确地定位图像被篡改的区域；以可控的方式控制嵌入的水印对图片质量的影响，在检测时不需要额外的信息即可实现盲检测。

本发明是通过以下技术方案实现的，首先利用图片所有者相关的密钥信息作为初始值，产生一个混沌序列；将载体图片分块并做SVD(奇异值分解)；提取其中的最大奇异值，根据混沌序列中的比特，对最大奇异值进行量化，完成水印的嵌入。检验图片是否受到篡改时，先提取出子图像块的最大奇异值，通过与量化表做一定规则下的对比，得出嵌入的水印比特。再利用与嵌入端相同的密钥产生混沌序列；通过提取的水印比特与混沌序列比特的比较就可以得到图像是否篡改以及篡改的区域。

本发明包括以下步骤：