基于JPEG压缩特性的图像篡改检测算法研究

摘要

随着 Internet的发展和数码相机的普及，易于编辑、修改和拷贝的数字图像获得了人们的青睐。但是，数字图像的以上特点也让图像篡改者有机可乘，他们利用视觉上的假象以达到恶意传播的目的，对社会造成了不良的影响。JPEG格式是目前主流的图像压缩格式之一。目前网络上80%的图像都是采用的 JPEG压缩标准，因而造假的源图像格式也往往是 JPEG。据此，研究JPEG格式数字图像真伪的检测方法具有重要的学术性和实用性。在这样的背景下，本文通过检测待定JPEG图像的二次压缩和块效应特征等异常特征，实现对数字图像的篡改取证。本文主要工作包括：
　　（1）实现基于JPEG Ghost的二次压缩检测算法。在图像块对准的前提下，通过检测图像量化过程中质量因子是否一致来鉴定图像是否经过二次压缩。通过灰度差异图和累计分布函数分别从视觉效果和定量分析两个不同的角度反映合成图像中JPEG Ghost的存在，从而为鉴定图像是否经过二次压缩提供依据。考虑到当再压缩的质量因子与原始图像的质量因子成倍数关系时，可能出现多个极小值对原始图像造成误判。通过计算像素值的差异来避免这一问题，设计了双样本的K-S统计器，用于解决灰度差异图并不能完全反映出二次压缩的问题。实验表明了算法可以有效的实现二次压缩的检测。
　　（2）提出了一种基于 BAFM的分块错位检测算法。该检测算法实现对块效应的度量，以此来提高检测算法的准确率。本文对合成图像为JPEG格式及非JPEG格式都进行了实验，结果表明块效应越好，测量的准确率越高，且算法执行速度快，篡改区域与原始区域的块效应指数R差异显著。
　　（3）设计并实现了一个JPEG合成图像检测系统，系统实现了多种检测算法，方便使用且易于交互，基于互联网即可随时随地访问并提交检测作业，相比传统的C/S模式优势明显，一定程度上提高了用户的效率。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 JPEG合成图像检测的研究现状

1.3 本文的研究内容及章节安排

第2章 基础理论及相关技术

2.1 JPEG概述及其标准

2.2 JPEG编码原理

2.3 常见篡改技术

2.4 图像篡改检测技术

2.5 本章小结

第3章 JPEG合成图像二次压缩的检测

3.1 JPEG一次压缩和二次压缩

3.2 基于JPEG Ghost的二次压缩检测算法

3.3 实验结果及分析

3.4 本章小结

第4章 JPEG合成图像分块错位的检测

4.1 JPEG块效应及其度量

4.2 JPEG分块矩阵构造

4.3基于BAFM的分块错位检测算法

4.4 实验结果与分析

4.5 本章小结

第5章 JPEG合成图像检测系统的设计与实现

5.1 系统需求分析

5.2 系统设计

5.3 系统实现

5.4 系统实现效果分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢