针对双重JPEG压缩图像的篡改检测及篡改定位方法

摘要

本发明公开了一种针对双重JPEG压缩图像的篡改检测方法，首先利用JPEG格式检测图像的头文件估计图像压缩的质量因子Q2，然后利用该质量因子Q2对检测图像进行第一次重压缩，计算本次重压缩前后图像对应像素值的平方差来获得该重压缩的失真矩阵，计算失真度的局部极小值确定为质量因子Q1，用该质量因子Q1对第一次重压缩后的图像进行第二次重压缩，计算第二次重压缩后的图像与检测图像对应像素值的平方差作为本次重压缩的失真矩阵，通过检测该失真矩阵中是否存在异常区域来进行篡改检测，将异常区域以图像形式显示出来，得到篡改定位的图像显示结果。本发明正确检测率高，对于正常图像处理等内容保持操作有很好的鲁棒性，且具有较高的计算效率。

主权项

1.一种针对双重JPEG压缩图像的篡改检测方法，其特征在于，具体步骤为：步骤1、检测双重JPEG压缩：步骤1.1、估计检测图像的质量因子Q₂：步骤1.2、计算失真矩阵d_Q(x,y)：首先把检测图像转化为灰度图像，并用质量因子从30到Q₂-1对灰度检测图像进行第一次重压缩，得到第一次重压缩后的图像，计算检测图像与第一次压缩后的图像之间的失真矩阵：d_Q(x,y)＝f²(x,y)-f_Q²(x,y)，其中，f(x,y)表示被检测图像矩阵，f_Q(x,y)代表第一次重压缩后的图像矩阵，Q∈[30,(Q₂-1)]，x,y表示像素坐标；步骤1.3、计算失真度S_E(Q)：$S_E\left(Q\right)=\underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{N}{\Sigma }}{d}_Q(i,j),$其中，检测图像大小为M×N，d_Q(i,j)表示矩阵d_Q(x,y)中的元素；步骤1.4、定义一个半径为r的邻域，在此领域内计算k(Q)：$k\left(Q\right)=\frac{\underset{i=-r}{\overset{r}{\Sigma }}{S}_E(Q+i)-S_E\left(Q\right)}{2\times r\times (S_E\left(Q\right)+ϵ)},$其中，ε是一个很小的数，令：k_max=max（k(Q)），Q′=arg（max（k(Q)）），判断是否k_max＞t₁，t₁是由实验得到的阈值，若是，则令Q₁＝Q′，转入步骤2；若否，则判定待检图像没有经过JPEG双重压缩，认为检测图像是可信的，检测终止；步骤2、用质量因子Q₁对检测图像进行第二次重压缩，计算质量因子为Q₁时的失真矩阵$d_{Q_1}(x,y)=[f(x,y)-f_{Q_1}(x,y){]}^2,$其中，为第二次重压缩后的图像矩阵；步骤3、对进行滤波器大小为b×b的均值滤波，得到最终的失真矩阵D(x,y)：$D(x,y)=\underset{i=0}{\overset{b-1}{\Sigma }}\underset{j=0}{\overset{b-1}{\Sigma }}{d}_{Q_1}(x+i,y+j)$其中，表示矩阵中的元素；步骤4、用K-means聚类来分析和判断失真矩阵D(x,y)中值的具体情况：[Idx,C]＝Kmeans(D,2)；其中，Kmeans(D,2)表示把D中的值分为两类，分别用C₁和C₂表示，其中，C₁表示值小的聚类，C₂表示值大的聚类；步骤5、通过计算度量标准S_D进行篡改检测：S_D＝C₂²×(C₂-C₁)，t₂是由实验得到的阈值，若S_D＞t₂，判定测试图像是篡改得到的JPEG合成图像，否则判定测试图像是可信的；步骤6、图像篡改定位。