[发明专利]基于四元数指数矩的彩色图像复制篡改检测方法

权利要求书

1.一种基于四元数指数矩的彩色图像复制篡改检测方法，其特征在于按如下步骤进 行：

步骤1：待检测彩色图像利用高斯平滑滤波去除噪声，再通过滑窗分块方法对彩色图像 进行圆形重叠分块；

步骤2：利用四元数指数矩对所得到的每个圆形图像块进行分解，选择稳定矩幅值表示 各图像块特征，存入特征向量集合中；

步骤3：利用算法进行圆形图像块特征匹配；

步骤4：通过算法结合估计的几何变换参数,移除错误匹配块,并确定出具有 相同特征的匹配块作为疑似复制篡改区域；

步骤5：对疑似复制篡改区域进行形态学操作，标记出篡改区域。

2.根据权利要求1所述的基于四元数指数矩的彩色图像复制篡改检测方法，其特征在 于所述步骤1如下：

步骤11:高斯平滑滤波器的二维形式表示为：

其中是一个圆对称函数，与待检测图像进行卷积可得到一 个平滑图像，；

步骤12：利用滑窗方法将步骤11得到的彩色图像进行圆形重叠分块，相邻两个圆块只 有一行或者一列不相交。

3.根据权利要求2所述的基于四元数指数矩的彩色图像复制篡改检测方法，其特征在 于所述步骤2如下：

步骤21：假设和分别表示彩色图像的、、三个分量，和分别表示彩色图像、、三个分量的传统指数矩，表示取复数的实 部，表示取复数的虚部，则四元数指数矩分解可以表示为：

其中，

步骤22：选择步骤21中计算得到的四元数指数矩幅值作为该圆形分块特征，

存放到特征向量集合中。

4.根据权利要求3所述的基于四元数指数矩的彩色图像复制篡改检测方法，其特征在 于所述步骤3如下：

利用主哈希函数和次哈希函数对降维后向量进行哈希，建立哈希表存储数据点; 特征向量集合，其中包含点的个数为,， 每个点都是一个维四元数指数矩特征向量，对中每个点，利用哈希函数 进行降维映射，得到维向量;分别计算该点主哈希 值和次哈希值;将h₁和h₂相同的点存储在同一个桶中，生成哈希表 ,表示哈希表的第个桶，表示哈希表中包含桶的个 数,为哈希表中每个桶生成一个索引文件，文件由该桶中各点主次哈希值组成；

步骤32：对于特征向量集合，在每一组特征向量各自桶内搜索满足近邻的 点，并遍历L个哈希表;候选匹配块的空间距离满足公式，则将其存放入 候选块集合;其中为求解两分块特征向量的欧式距离，D₁为特征向量相似阈 值。

5.根据权利要求4所述的基于四元数指数矩的彩色图像复制篡改检测方法，其特征在 于所述步骤4如下：

步骤41：随机抽样估计复制粘贴区域几何变换参数，将步骤32构造的候选块集合中随 机选择三对空间相邻共线的匹配对，计算出他们空间域上2*2仿射变换矩阵M及1*2变换向 量t中6个未知数，可以表示为：

其中，用表示一对匹配块，M和t中6个未知数可以通过三对匹配块来确定; 将三对匹配块与计算得到的M和t存放到集合H中，当H中符合M和t匹配块超过100对，则认为 2*2仿射变换矩阵M和1*2变换向量t为复制粘贴区域几何变换参数；

步骤42：利用算法结合步骤41计算得到的几何变换参数，将步骤32构造的候 选块集合中的匹配块分成内点和异常点，得到最大数量的内点集合即为疑似篡改区域。

6.根据权利要求5所述的基于四元数指数矩的彩色图像复制篡改检测方法，其特征在 于所述步骤5如下：

步骤51：构造形态学滤波结构元素；

步骤52：利用步骤51构造的结构元素对步骤42确定的疑似复制篡改区域进行形态学操 作，标记出检测到的复制篡改区域。