[发明专利]一种用于拼接图像的篡改检测方法

说明书

本申请公开了一种用于拼接图像的篡改检测方法，包括：第1步，将待检测图像分成多个图像块的预处理；第2步，估算原始图像模式；第3步，利用边缘检测算子进行篡改定位检测。本发明提供的拼接图像篡改检测方法能够基于颜色滤波阵列特性，利用颜色滤波阵列插值所引入的图像像素间的周期性相关模式的变化或差异性特点，进行拼接图像篡改检测，不仅能够检测出图像是否被拼接篡改，而且能够检测被篡改区域的位置；在篡改定位阶段由于引进了Canny算子，使算法具有较高的篡改定位精度，即可以精确地定位出被篡改区域的边缘，并有效地拟制了虚假边缘；对内容保持的图像处理操作如JPEG压缩、不同类型的滤波、加噪处理等，具有较好的鲁棒性。

本申请是申请日为2015年6月25日，申请号为201510358703.6，发明名称为“基于颜色滤波阵列特性的拼接图像篡改检测方法”的中国发明专利的分案申请。

技术领域

本申请涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种用于拼接图像的篡改检测方法，更具体地，涉及一种基于颜色滤波阵列特性的用于拼接图像的篡改检测方法。

背景技术

在数字成像技术日新月异的发展过程中，数码照片被应用在我们的生活中的各个方面。然而，各种各样图像处理软件的广泛应用，可以方便地对图像进行一些处理操作，如局部修改、拼接、润饰等计算机处理，使得篡改图像无处不在，造成了数字图像的内容真实性变得不再可靠，无法作为一些法律案件、新闻传媒、科研成果、医疗诊断以及金融事件的强有力的证据。因此，如何检测数字图像内容的真实性已成为近年来法律界和信息产业界所面临的一个重要的热点问题和迫切需要解决的难点问题。展开对数字图像内容真实性的研究，对维护互联网的公共信任秩序、维护法律公正、新闻诚信、科学诚信等，具有十分重要的意义。

图像拼接是一种最普遍的图像篡改技术，是指把不同图像的部分内容拼接在一起生成合成图像，以伪造不存在的场景。拼接后的图像往往进行了一些后处理，如模糊、添加噪声、JPEG压缩，旋转/缩放等几何操作，以制造以假乱真的效果，使得人眼根本无法辨别真伪，机器识别也变得更加困难。

对于数码相机获取的全彩色图像，颜色滤波阵列(Color Filter Array，简称CFA)的运用为拼接图像的检测提供了理论基础：即CFA插值操作使图像相邻像素间具有相关性，拼接操作会破坏或者改变这种相关性模式。因此，可以通过在图像中检测这种相关模式的改变来追踪拼接伪造的痕迹。

首次将CFA插值所引入的图像相邻像素之间的周期性应用于数字图像篡改检测的方法出现在Popescu和Farid的文献中，作者首先估计了CFA插值模型的系数及插值后验概率图，并对后验概率图进行二维离散傅里叶变换，实现了空域到频域的转换，最后通过观察峰值的分布是否具有周期性实现篡改检测，该方法能够检测图像是否经历了拼接篡改，但不能检测被拼接的区域，而且对JPEG压缩不具有鲁棒性。除此之外，Dirik和Memon基于CFA的结构特征也提出了两种篡改检测方法：第一种，由于不同模式结构的CFA，通过插值得到的像素的残留误差不同，由此就可以判断待检测图像所使用的CFA模式结构，进而实现篡改检测与定位；第二种，给定一种相同模式结构的CFA，计算与之对应的由传感器直接获得的像素和由CFA插值得到的像素位置处的噪声强度比，最终实现篡改检测定位。这两种方法的不足之处也在于对JPEG压缩不具有鲁棒性。

通过大量调研我们发现，现有的基于CFA插值模式的图像拼接检测方法仍存在许多缺点，主要体现在两个方面：一是一些算法只能检测出图像是否经过了拼接操作，但无法确定被伪造区域的位置；二是一些算法虽然可以确定被伪造区域的位置，但对于JPEG压缩的鲁棒性较差，而JPEG是一种常用的图像压缩格式，目前使用的很多图像都是JPEG格式。因此，现存方法远远不能够满足图像取证的实际需求，发明篡改检测率高，篡改定位准确并且鲁棒的取证方法迫在眉睫。

发明内容