法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2019-12-24
授权
授权
2018-12-18
实质审查的生效 IPC(主分类):H04N1/32 申请日:20180620
实质审查的生效
2018-11-23
公开
公开
技术领域
本发明涉及数字图像取证领域,特别涉及一种支持隐私保护功能的图像区域复制检测方法。
背景技术
区域复制是将图像中一部分拷贝到其他位置,以达到掩盖图像中某些物体,或是强调某些内容的目的,是最常见的图像篡改技术。对该类图像篡改的取证通常需要在图像中找到多个高度相似的区域,这些区域的相似度将明显超过正常自然图像,以此作为篡改的证据,并定位篡改区域。将区域复制取证外包给云,由云服务器来提供取证服务是一种经济有效的解决方案,但随之也带来了隐私泄露的风险。用户需要取证的图像数据经常包含敏感内容,而且用户和图像内容也经常存在着利益关系。这些信息通常用户不希望泄露给数字取证云服务提供方。另一方面,云平台的计算资源共享更加剧了数据外泄的安全隐患。而现有的图像区域复制篡改取证操作只能在明文下进行,因此面临图像内容泄漏的风险。如何在区域复制取证外包服务中保护图像数据的安全和隐私,成为了决定图像取证外包能否实际应用的一个重要因素。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种支持隐私保护功能的图像区域复制检测方法,用户端可以将密文形式的图像发送给云服务端,云服务端在不知晓图像内容的前提下,提供有效的区域复制取证服务,实现对篡改操作的检测和定位。相比于传统区域复制取证工具或服务,本发明可以提供用户图像内容的隐私保护。
本发明的目的通过以下的技术方案实现:一种支持隐私保护功能的图像区域复制检测方法,包括:用户端,N个相互独立的云服务端,其中部分服务端用于密文存储,部分服务端用于密文计算;用户端利用图像加密算法将图像分拆为多个密文,分别交给用于密文存储的服务端,由这些服务端和用于密文计算的服务端通过交互和计算完成密文空间下对图像区域复制篡改操作的检测和定位;最后每个用于密文存储的服务端均获得疑似篡改区域,用于密文存储的服务端将结果发送给用户端。
优选的,包括1个用户端
具体的,检测方法包括以下步骤:
S1、用户端
S2、云服务端
S2-1、计算Harris角点;
S2-2、提取兴趣点描述子;
S2-3、兴趣点匹配;
S2-4、篡改区域定位;
S3、用户端
优选的,步骤S1,用户端
计算前,
步骤1:
I(1)=X+R,I(2)=R
步骤2:
计算后,
优选的,步骤S2-1,计算Harris角点具体包括:
计算前,
步骤1:
步骤2:
步骤3:
步骤4:
步骤5:
步骤6:
步骤7:
步骤8:
步骤9:
步骤10:
步骤11:
步骤12:
步骤13:
步骤13-1:
步骤13-2:对所有的8i+1<m≤8i+8,8j+1<n≤8j+8,
步骤13-3:
计算后,
优选的,步骤S2-2,提取兴趣点描述子具体包括:
计算前,
步骤1:
步骤2:对于所有的满足H(i,j)=1的i和j,密文形式下计算兴趣点描述子,方法为:
步骤2-1:
步骤2-2:
计算后,
优选的,步骤S2-3,兴趣点匹配具体包括:
计算前,
步骤1:
步骤2:用p表示当前匹配的特征点的索引,
步骤3:密文形式下寻找与(i,j)处描述子最近临的描述子及其位置,方法为:
步骤3-1:
步骤3-2:对于任意(i′,j′),如果满足D(1)(i′,j′,:)≠0&&(i′>i||j′>j)&&((i′-i)2+(j′-j)2)>α,密文形式下判断该位置处描述子是否和(i,j)处描述子最近,方法为:
步骤3-2-1:
步骤3-2-2:
步骤3-2-3:
步骤3-2-4:
步骤3-2-5:
步骤3-2-6:
步骤3-2-7:
步骤3-2-8:如果b=1,
步骤3-3:
步骤3-4:如果b=1,
步骤4:寻找满足D(1)(i′,j′,:)≠0&&(i′>i||j′>j)的最小的i′和对应的j′,若存在,
步骤5:密文形式下对T(1)和T(2)对应的明文T按照T(:,5)的大小重排序;
步骤6:对于所有lD≥i>1,如果(T(1)(i,1)>T(1)(i,3)||T(1)(i,2)>T(1)(i,4)),则
如果(T(2)(i,1)>T(2)(i,3)||T(2)(i,2)>T(2)(i,4)),则
步骤7:如果存在lD≥i>j满足T(1)(i,:)=T(1)(j,:),则
如果存在lD≥i>j满足T(2)(i,:)=T(2)(j,:),则
计算后,
优选的,密文形式下对T(1)和T(2)对应的明文T按照T(:,5)的大小重排序,方法为:
步骤5-1:
步骤5-2:密文形式下求得T(i:lD,5)的最小值的位置,方法为:
步骤5-2-1:
步骤5-2-2:对于所有的lD≥i′>i,
步骤5-3:
步骤5-4:
优选的,步骤S2-4,篡改区域定位具体包括:
计算前,
步骤1:
步骤2:
步骤2-1:
步骤2-2:
步骤2-3:若满足a>γ&&b>r/2&&b<2r,则
步骤2-4:令j=j+1,若j≤lD,返回步骤2-2重新执行,否则转至步骤3;
步骤3:若n≥δ,则对于所有的j∈ε1,
步骤4:
步骤5:
步骤6:令i=i+1,若i≤5,返回步骤2-3重新执行,否则结束执行;
计算后,
优选的,步骤S3,用户端
计算前,
步骤1:
计算后,
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
1、本发明提供了具有隐私保护能力的图像区域复制取证方法,服务端可以在不知晓图像内容的前提下实现对图像区域复制操作的检测和疑似篡改区域的定位,该效果是本发明使用的图像加密技术和提出的基于多方安全计算的取证算法带来的。
2、本发明提供的取证方法具有较高的计算效率和较好的精确度,该效果是本发明提出的计算量较低的图像取证流程、安全多方乘法协议、安全多方比较协议带来的。由于在区域定位操作同时定位了多个区域,本发明可用于检测具有多个复制区域的篡改图像。
附图说明
图1是实施例方法整体流程图。
图2是拼接区域篡改定位计算流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本发明结合多方安全计算、图像兴趣点描述子提取和最近邻搜索技术,以在保护图像内容隐私的前提下,实现图像区域复制的检测和定位。为了实现图像内容的保密,本发明使用图像加密将图像分拆为两个图像密文。为了在满足隐私保护的前提下实现图像取证,本发明设计基于安全多方计算的取证算法,通过3个服务端的交互,来实现在不知晓对方密文的前提下,提取兴趣点描述子,并寻找最匹配描述子。为了保证算法执行的效率和准确率,本发明设计了简单的图像取证流程和安全多方计算协议。
本实施例中存在4个个体:1个用户端
本实施方案中,用大写字母(如I,J)表示矩阵,用粗体小写字母(如i,j)表示向量,用斜体小写字母(如i,j)表示数,所有的乘法均是按元素乘,如有C=AB,则C中每个元素C(i,j)=A(i,j)×B(i,j)。A*B表示A和B的卷积。具体实施流程如下:
一、用户端
计算前,
步骤1:
I(1)=X+R,I(2)=R
步骤2:
计算后,
二、云服务端
(1)计算Harris角点:
计算前,
步骤1:
步骤2:
步骤3:
步骤4:
步骤5:
步骤6:
步骤7:
步骤8:
步骤9:
步骤10:
步骤11:
步骤12:
步骤13:
步骤13-1:
步骤13-2:对所有的8i+1<m≤8i+8,8j+1<n≤8j+8,
步骤13-3:
计算后,
(2)提取兴趣点描述子:
计算前,
步骤1:
步骤2:对于所有的满足H(i,j)=1的i和j,密文形式下计算兴趣点描述子。方法为:
步骤2-1:
步骤2-2:
计算后,
(3)兴趣点匹配:
计算前,
步骤1:
步骤2:用p表示当前匹配的特征点的索引,
步骤3:密文形式下寻找与(i,j)处描述子最近临的描述子及其位置,方法为:
步骤3-1:
步骤3-2:对于任意(i′,j′),如果满足D(1)(i′,j′,:)≠0&&(i′>i||j′>j)&&((i′-i)2+(j′-j)2)>α,密文形式下判断该位置处描述子是否和(i,j)处描述子最近,方法为:
步骤3-2-1:
步骤3-2-2:
步骤3-2-3:
步骤3-2-4:
步骤3-2-5:
步骤3-2-6:
步骤3-2-7:
步骤3-2-8:如果b=1,
步骤3-3:
步骤3-4:如果b=1,
步骤4:寻找满足D(1)(i′,j′,:)≠0&&(i′>i||j′>j)的最小的i′和对应的j′,若存在,
步骤5:密文形式下对T(1)和T(2)对应的明文T按照T(:,5)的大小重排序,方法为:
步骤5-1:
步骤5-2:密文形式下求得T(i:lD,5)的最小值的位置,方法为:
步骤5-2-1:
步骤5-2-2:对于所有的lD≥i′>i,
步骤5-3:
步骤5-4:
步骤6:对于所有lD≥i>1,如果(T(1)(i,1)>T(1)(i,3)||T(1)(i,2)>T(1)(i,4)),则
如果(T(2)(i,1)>T(2)(i,3)||T(2)(i,2)>T(2)(i,4)),则
步骤7:如果存在lD≥i>j满足T(1)(i,:)=T(1)(j,:),则
如果存在lD≥i>j满足T(2)(i,:)=T(2)(j,:),则
计算后,
(4)篡改区域定位:
计算前,
步骤1:
步骤2:
步骤2-1:
步骤2-2:
步骤2-3:若满足a>γ&&b>r/2&&b<2r,则
步骤2-4:令j=j+1,若j≤lD,返回步骤2-2重新执行,否则转至步骤3;
步骤3:若n≥δ,则对于所有的j∈ε1,
步骤4:
步骤5:
步骤6:令i=i+1,若i≤5,返回步骤2-3重新执行,否则结束执行;
计算后,
三、用户端
计算前,
步骤1:
计算后,
在上述步骤中,安全多方乘法协议(Y(1),Y(2))=SMP(X1,X2)用于计算
计算前,
步骤1:
步骤2:
步骤3:
步骤4:
步骤5:
计算后,
在上述步骤中,安全多方比较协议b=SCP(X1,X2)用于比较
计算前,
步骤1:
步骤2:
步骤3:
步骤4:
计算后,
本方案选用的图像加密技术可以用类似技术实现,例如将加运算替换为减运算,以达到同样效果。
本方案选用的基于多方安全计算的乘法协议和比较协议可以选用其他各类多方安全协议实现以达到类似效果,只是计算效率,或使用的云服务端数量发生变化。
本方案中的排序算法可以替换为其他任意排序算法以达到同样效果。
现有的图像区域复制取证方法只能在明文下进行,会泄漏图像内容。在本发明方法中,用户端可以将密文形式的图像发送给云服务端,云服务端在不知晓图像内容的前提下,提供有效的区域复制取证服务,实现对篡改操作的检测和定位。相比于传统区域复制取证工具或服务,本发明可以提供用户图像内容的隐私保护。
本方法适用于图像数字取证云服务,为个人、企业、政府部门等提供安全、可靠的区域复制取证取证服务。该方案适用于不可靠的云服务环境。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
机译: 支持隐私保护功能的图像区域复制检测方法
机译: 光盘复制设备以及一种光盘的镜面检测方法,尤其是在没有很短时间内就找到信息记录区域或信息非记录区域的情况下,尤其考虑到了光学盘的镜面检测方法
机译: 隐私保护图像区域重复检测方法