[发明专利]图像篡改检测方法

摘要

本发明提供一种图像篡改检测方法，其中所述方法包括：步骤1、生成图像的亮度图和局部亮度变化图，将亮度图和局部亮度变化图分别执行以下操作：分割为M×N个区域，然后对亮度图和局部亮度变化图分别进行分块处理以得到多个交叠块；步骤2、对亮度图和局部亮度变化图的每一交叠块，分别计算不变矩；步骤3、通过亮度图和局部亮度变化图的不变矩特征向量对交叠块之间进行比较。

主权项

1.一种图像篡改检测方法，其特征在于，包括：步骤1、生成图像的亮度图和局部亮度变化图，将亮度图和局部亮度变化图分别执行以下操作：分割为M×N个区域，然后对亮度图和局部亮度变化图分别进行分块处理以得到多个交叠块；步骤2、对亮度图和局部亮度变化图的每一交叠块，分别计算不变矩；步骤3、通过亮度图和局部亮度变化图的不变矩特征向量对交叠块之间进行比较；其中所述步骤1的分割为M×N个区域，然后对亮度图和局部亮度变化图分别进行分块处理以得到多个交叠块，具体包括：步骤11、将图像分割为M×N个区域；步骤12、将图像划分为多个交叠块，其中每一交叠块的尺寸相同且相连的两个交叠块之间至少有一部分重叠；其中，所述步骤1的生成图像的亮度图和局部亮度变化图，具体包括：步骤1a、根据共轭函数表达式z(x,y)＝x+yj，生成图像的共轭函数F(x,y)：F(x,y)＝f(x,y)+g(x,y)j其中f(x,y)表示图像的亮度函数，为共轭函数F(x,y)的实部；g(x,y)表示图像的局部亮度变化函数，为共轭函数F(x,y)的虚部；j表示共轭函数的虚部符号；步骤1b、生成图像的梯度、图像的局部二值模式：其中，gc表示中心像素点的灰度值，gp表示中心像素gc邻域中的像素点的灰度值；R表示中心像素的邻域半径，P表示领域半径上的像素的个数；称为均匀模式，即一个二进制序列从0到1或是从1到0的变过不超过2次；当满足上述二进制序列变化U(LBP_P,R)≤2时，则按照均值模式公式计算图像的局部二值模式，否则，均按照(P+1)计算；步骤1c、按照共轭函数的计算公式计算共轭矩：Mc＝Mf+Mg·j                 (8)其中，Mf,Mg(i＝1,2,...,6)分别表示亮度函数f(x,y)和局部亮度变化函数g(x,y)的不变矩；j为共轭不变矩的虚部符号；Mc表示共轭不变矩；其中所述步骤1的亮度函数f(x,y)和局部亮度变化函数g(x,y)的不变矩Mf,Mg(i＝1,2,...,6)通过以下公式生成：步骤1A、进行以下公式对Hu不变矩进行修改以得到新的不变矩：其中，表示离散Hu不变矩；步骤1B、通过以下公式将步骤1A得到的新的不变矩进行归一化处理以使其收敛到[0,1]之间：φi＝|lg(φi)2|φi＝(φi‑φmin)/(φmax‑φmin),i＝1,2,…,6；其中，φi,i＝1,2,…,6为步骤1A计算得到的修改的Hu不变矩，φmin,φmax分别表示6个修改的Hu不变矩中的最小值和最大值；其中，所述步骤1的亮度函数f(x,y)和局部亮度变化函数g(x,y)的不变矩Mf,Mg(i＝1,2,...,6)通过以下公式生成：对图像的亮度图和局部亮度变化图分别通过以下步骤逐块计算得到6个改进的不变矩特征向量；Vi{φ1，φ2，φ3，φ4，φ5，φ6},i＝1,2,…,9；然后得到亮度函数f(x,y)和局部亮度变化函数g(x,y)的不变矩，Matf＝{V1,V2,…,V9}T,Matg＝{V1,V2,…,V9}T，然后通过以下公式Mc＝Mf+Mg·j可计算得到交叠块向量的共轭不变矩矩阵Matc；其中，所述步骤3具体为：步骤31、计算每个交叠块的共轭不变矩为特征计算其特征向量Vi，步骤32、以Vi的第一维特征φ1比较Vi{φ1,φ2,…,φ6},i＝1,2,…,9，得到Matc的排序矩阵Mat′c；步骤33、对于排序矩阵Mat′c中有相同第一维特征φ1的特征向量Vi，再比较它们的第二维特征φ2得到排序矩阵Mat″c；重复步骤32‑33以对特征向量Vi的所有维特征都得到排序矩阵；步骤34、然后将共轭不变矩矩阵Matc重新排序得到排序共轭不变矩矩阵Matc_sort；然后将排序共轭不变矩矩阵Matc_sort中的交叠块特征向量进行分组；步骤35、将同组内的交叠块的特征向量Vi之间进行比较以确定被篡改的交叠块；其中，步骤35具体包括：对同一个组中的两个交叠块特征向量Va{φa1,φa2,φa3,φa4,φa5,φa6}、Vb{φb1,φb2,φb3,φb4,φb5,φb6}，判断Va和Vb比较的对立假设可以表示为：其中：虚无假设H0表示交叠块特征向量Va和Vb属于相似块；对立假设H1表示交叠块特征向量Va和Vb属于无关块；其中ε为两个交叠块特征向量之间的差；通过以下公式计算交叠块特征向量Va和Vb之间的相似度；如果相似度s小于预设值Thre，即则H₀成立，即V_a＝V_b+ε，这两个交叠块为相似块；如果相似度s不小于预设值Thre，则H1成立，即这两个交叠块不是相似块。