專利名稱：一種針對jpeg圖像二次壓縮的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像篡改檢測領(lǐng)域，具體來說是給出一種檢測JPEG圖像二次壓縮的新方法。
背景技術(shù)：
JPEG 是聯(lián)合圖像專家組(joint photographic experts group)的簡稱，JPEG 壓 縮標(biāo)準(zhǔn)提供了一種適用于各種連續(xù)色調(diào)圖像的壓縮方法，原圖像類型可以不受圖像尺寸， 內(nèi)容，統(tǒng)計(jì)特性，像素形狀以及顏色空間的限制，允許用不同的壓縮比例對文件進(jìn)行壓縮并 能得到較好的圖像品質(zhì)，且能減少圖像的傳輸時(shí)間，因此廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)及其他靜止圖 像領(lǐng)域。近十年來，由于圖像編輯軟件的普遍使用使數(shù)字圖像的真?zhèn)舞b別具有越來越重要 的意義。二次JPEG壓縮是指別分使用不同的質(zhì)量因子Q1和Q2對同一圖像進(jìn)行兩次JPEG 壓縮，當(dāng)且僅當(dāng)Q1≠ Q2時(shí)圖像才被認(rèn)為是經(jīng)過二次JPEG壓縮?，F(xiàn)有的針對二次JPEG壓 縮的檢測方法主要有以下兩類第一類是估計(jì)JPEG圖像的原始量化矩陣或原始量化步長， 這類方法在現(xiàn)有二次JPEG壓縮檢測中占有相當(dāng)比例，例如通過裁剪原圖像或利用神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)來估計(jì)原始量化步長或原始量化矩陣，通過數(shù)學(xué)推理分析二次壓縮的周期效應(yīng)，利用DCT 系數(shù)直方圖的傅里葉變換實(shí)現(xiàn)原始量化步長的估計(jì)，通過分析二次壓縮后DCT系數(shù)直方圖 的某些特有特征來估計(jì)原始量化步長等；第二類方法是通過分析DCT系數(shù)直方圖的特征來 構(gòu)造參數(shù)，設(shè)定判決準(zhǔn)則，并以此判斷圖像是否經(jīng)過二次壓縮。上述兩大類方法是現(xiàn)有檢測 二次JPEG壓縮的主流方法，此外還有其他方法如分析數(shù)字圖像和數(shù)碼相機(jī)的噪聲相關(guān)性 來判斷圖像是否經(jīng)過二次JPEG壓縮等。上述方法的缺點(diǎn)在于計(jì)算量較大，算法復(fù)雜，并且在某些情況下，如裁剪檢測圖像 會(huì)造成估計(jì)的不準(zhǔn)確，并且對于當(dāng)一次壓縮的質(zhì)量因子是二次壓縮質(zhì)量因子的倍數(shù)的情況 并不適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種針對JPEG圖像二次壓縮的檢測方法，本方法所針對的二次JPEG 壓縮是指對一幅無損存儲(chǔ)的圖像分別使用質(zhì)量因子Q1和Q2進(jìn)行兩次JPEG壓縮，并且 Q1 ≠ Q2,才稱該圖像經(jīng)過二次JPEG壓縮，一次JPEG壓縮是指對一副無損存儲(chǔ)的圖像使用一 定的量化因子進(jìn)行一次JPEG壓縮，則稱該圖像經(jīng)過一次JPEG壓縮。本發(fā)明利用一次JPEG壓縮的DCT系數(shù)中的AC系數(shù)直方圖符合拉普拉斯分布的特 性，通過擬合待檢測JPEG圖像的一次壓縮的AC系數(shù)的拉普拉斯分布函數(shù)來構(gòu)造用于SVM 分類的特征向量，即通過比較擬合得到的分布函數(shù)與檢測圖像的實(shí)際AC系數(shù)歸一化的直 方圖分布的差異大小，使用SVM分類來判斷JPEG圖像是否經(jīng)過二次壓縮。本發(fā)明包括如下 步驟1)輸入或?yàn)g覽選擇待檢測JPEG圖像所在的文件夾路徑，該路徑下所有的JPEG圖像都將被檢測；2)輸入或?yàn)g覽選擇檢測結(jié)果保存的文件名和路徑，默認(rèn)路徑為檢測執(zhí)行程序所在 路徑；3)設(shè)定“統(tǒng)計(jì)量的AC值取值范圍”被選中時(shí)，通過下拉條選擇AC系數(shù)值的取值范 圍，可改變AC系數(shù)值在不同取值區(qū)間所對應(yīng)的特征矢量的維數(shù)，默認(rèn)為-10到10;4)點(diǎn)擊“檢測”按鈕，執(zhí)行JPEG圖像二次壓縮的檢測，將檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)量保存到設(shè) 定路徑下；5)用SVM分類判斷待檢測圖像是否經(jīng)過二次壓縮，檢測結(jié)果報(bào)告能夠顯示圖像是 否經(jīng)過二次壓縮、選取的統(tǒng)計(jì)量的值、檢測圖像總數(shù)、經(jīng)過二次JPEG壓縮的圖像總數(shù)。上述的二次JPEG壓縮檢測方法，其特點(diǎn)在于具體檢測過程包括如下步驟1)讀取待檢測JPEG圖像的DCT系數(shù)的AC系數(shù)；2)擬合待檢測JPEG圖像的一次壓縮的AC系數(shù)的分布函數(shù)；3)選取、計(jì)算統(tǒng)計(jì)量；4)采用SVM分類，判斷圖像是否經(jīng)過二次壓縮；其特點(diǎn)在于在步驟2)中基于一次JPEG壓縮的DCT系數(shù)中的AC系數(shù)的直方圖符 合拉普拉斯分布的原理，通過待檢測圖像的AC系數(shù)來擬合一次JPEG壓縮的AC系數(shù)的拉普 拉斯分布函數(shù)，以此作為待檢測圖像一次JPEG壓縮的AC系數(shù)的分布函數(shù)的估計(jì)；在步驟 3)中統(tǒng)計(jì)量的選取基于以下原理經(jīng)過一次JPEG壓縮的圖像的AC系數(shù)的直方圖分布符合 拉普拉斯分布，而經(jīng)過二次JPEG壓縮的圖像的AC系數(shù)的直方圖不再符合拉普拉斯分布，因 此通過擬合的方法來估計(jì)待檢測圖像的一次JPEG壓縮的AC系數(shù)的分布函數(shù)，將擬合的分 布函數(shù)與待檢測圖像實(shí)際的AC系數(shù)的歸一化的直方圖分布進(jìn)行比較，若待檢測圖像經(jīng)過 一次JPEG壓縮，則二者的差異會(huì)很小，若待檢測圖像經(jīng)過二次JPEG壓縮，則二者之間的差 異將會(huì)很大，本方法中選取待檢測圖像的AC系數(shù)歸一化的直方圖的分布與擬合的一次壓 縮的AC系數(shù)的分布函數(shù)之間的差異為統(tǒng)計(jì)量，統(tǒng)計(jì)量的意義在于它反映了通過擬合得到 的一次JPEG壓縮的AC系數(shù)的直方圖與待檢測圖像實(shí)際的AC系數(shù)的直方圖的差異的大小。上述的二次JPEG壓縮的檢測方法，其特點(diǎn)在于所述步驟2)擬合待檢測JPEG圖 像的一次壓縮的DCT系數(shù)中的AC系數(shù)的分布函數(shù)進(jìn)一步包括如下步驟對一次JPEG壓縮的AC系數(shù)的分布函數(shù)的擬合需要通過兩個(gè)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，分布函 數(shù)的數(shù)學(xué)期望與方差，這兩個(gè)參數(shù)均是通過計(jì)算待檢測JPEG圖像的AC系數(shù)的數(shù)學(xué)期望和 方差來獲得。根據(jù)待檢測JPEG圖像的DCT系數(shù)的AC系數(shù)的直方圖來計(jì)算分布函數(shù)的數(shù)學(xué)
期望，令X為JPEG圖像的DCT系數(shù)的AC系數(shù)(X的取值范圍為-128到128的整數(shù))，令
T(X)為χ在AC系數(shù)直方圖上的出現(xiàn)頻率，圖像所有AC系數(shù)的出現(xiàn)頻率之和記為
權(quán)利要求
一種針對JPEG圖像二次壓縮的檢測方法，本方法利用一次JPEG壓縮的DCT系數(shù)中的AC系數(shù)直方圖符合拉普拉斯分布的特性，通過擬合待檢測JPEG圖像的一次壓縮的AC系數(shù)的拉普拉斯分布函數(shù)來構(gòu)造檢測統(tǒng)計(jì)量，即比較通過擬合得到的分布函數(shù)與檢測圖像的實(shí)際AC系數(shù)歸一化的直方圖分布的差異大小，使用SVM分類來判斷JPEG圖像是否經(jīng)過二次壓縮，所述二次壓縮檢測算法具體包括以下四個(gè)步驟1)讀取待檢測JPEG圖像的DCT系數(shù)的AC系數(shù)；2)擬合待檢測JPEG圖像的一次壓縮的AC系數(shù)的分布函數(shù)；3)選取、計(jì)算統(tǒng)計(jì)量；4)采用SVM分類，判決圖像是否經(jīng)過二次壓縮；其特點(diǎn)在于本方法所針對的二次JPEG壓縮是指對一幅無損存儲(chǔ)的圖像分別使用質(zhì)量因子Q1和Q2進(jìn)行兩次JPEG壓縮，并且Q1≠Q(mào)2，則稱該圖像經(jīng)過二次JPEG壓縮，一次JPEG壓縮是指對一副無損存儲(chǔ)的圖像使用一定的量化因子進(jìn)行一次JPEG壓縮，則稱該圖像經(jīng)過一次JPEG壓縮；在步驟2)中基于一次JPEG壓縮的DCT系數(shù)中的AC系數(shù)的直方圖符合拉普拉斯分布的原理，通過待檢測圖像的AC系數(shù)來擬合一次JPEG壓縮的AC系數(shù)的拉普拉斯分布函數(shù)，以此作為待檢測圖像一次JPEG壓縮的AC系數(shù)的分布函數(shù)的估計(jì)；在步驟3)中統(tǒng)計(jì)量的選取基于以下原理經(jīng)過一次JPEG壓縮的圖像的AC系數(shù)的直方圖分布符合拉普拉斯分布，而經(jīng)過二次JPEG壓縮的圖像的AC系數(shù)的直方圖不再符合拉普拉斯分布，因此通過擬合的方法來估計(jì)待檢測圖像的一次JPEG壓縮的AC系數(shù)的分布函數(shù)，將擬合的分布函數(shù)與待檢測圖像實(shí)際的AC系數(shù)的歸一化的直方圖分布進(jìn)行比較，若待檢測圖像經(jīng)過一次JPEG壓縮，則二者的差異會(huì)很小，若待檢測圖像經(jīng)過二次JPEG壓縮，則二者之間的差異將會(huì)很大，本方法中選取待檢測圖像的AC系數(shù)歸一化的直方圖的分布與擬合的一次壓縮的AC系數(shù)的分布函數(shù)之間的差異為統(tǒng)計(jì)量，統(tǒng)計(jì)量的意義在于它反映了通過擬合得到的一次JPEG壓縮的AC系數(shù)的直方圖與待檢測圖像實(shí)際的AC系數(shù)的直方圖的差異的大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次JPEG壓縮的檢測方法，其特征在于所述步驟2)擬合 待檢測JPEG圖像的一次壓縮的DCT系數(shù)中的AC系數(shù)的分布函數(shù)進(jìn)一步包括如下步驟對一次JPEG壓縮的AC系數(shù)的分布函數(shù)的擬合需要通過兩個(gè)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，分布函數(shù)的 數(shù)學(xué)期望與方差，這兩個(gè)參數(shù)均是通過計(jì)算待檢測JPEG圖像的AC系數(shù)的數(shù)學(xué)期望和方差 來獲得；根據(jù)待檢測JPEG圖像的AC系數(shù)的直方圖來計(jì)算分布函數(shù)的數(shù)學(xué)期望，令χ為JPEG圖像的AC系數(shù)的取值(χ的取值范圍為-128到128的整數(shù))，令T (χ)為χ在AC系數(shù)直方圖 上的出現(xiàn)頻率，圖像所有AC系數(shù)的出現(xiàn)頻率之和記為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次JPEG壓縮的檢測方法，其特征在于所述步驟3)選取、 計(jì)算統(tǒng)計(jì)量進(jìn)一步包括如下步驟根據(jù)權(quán)利要求2所述的擬合方法，通過待檢測JPEG圖像的AC系數(shù)擬合一次JPEG壓縮 的AC系數(shù)的分布函數(shù)，得到的一次壓縮的AC系數(shù)的分布函數(shù)的估計(jì)，記為F1 (χ)，其中χ表 示AC系數(shù)的取值(χ的取值范圍為-128到128的整數(shù))；將待檢測JPEG圖像的AC系數(shù)的直方圖歸一化，以f2 (χ)表示待檢測圖像AC系數(shù)歸一 化的直方圖，所謂歸一化即將χ所對應(yīng)的出現(xiàn)頻率換算為出現(xiàn)頻率的百分比，歸一化結(jié)果 記為f2 (χ)，f2 (χ) = T (χ) /Sum,其中χ表示AC系數(shù)的取值(χ的取值范圍為-128到128的 整數(shù))；計(jì)算待檢測圖像實(shí)際的分布函數(shù)F2(x)=Σ /(O，其中χ表示AC系數(shù)的取值(χ/=-128的取值范圍為-128到128的整數(shù))；根據(jù)權(quán)利要求1中所述統(tǒng)計(jì)量的選取原理，以擬合的一次JPEG壓縮的AC系數(shù)的分布 函數(shù)與待檢測圖像的AC系數(shù)歸一化的直方圖之間的差值為統(tǒng)計(jì)量，定義為AF(X)Δ F (x) = F1 (χ) -F2 (χ) ； (-128 ≤ χ ≤ 128)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次JPEG壓縮的檢測方法，其特征在于所述步驟4)利用 SVM進(jìn)行分類和判決進(jìn)一步包括如下步驟由于一次JPEG壓縮的AC系數(shù)在不同的取值區(qū)間中與拉普拉斯分布的符合程度并不一 致，在AC系數(shù)值出現(xiàn)頻率越高的區(qū)間與拉普拉斯分布的符合程度越高，為使統(tǒng)計(jì)量AF(X) 盡可能少受其他因素的干擾，得到較高的檢測準(zhǔn)確率，選用絕對值較小的AC系數(shù)所對應(yīng)的 統(tǒng)計(jì)量AF(X)作為SVM分類的特征向量，記為AFsvm(X)。通過SVM分類訓(xùn)練得到特征向量樣本和類別之間的關(guān)系并找到最佳分類系數(shù)，以此分 類系數(shù)作為SVM判斷新的特征向量所對應(yīng)的類別的判決準(zhǔn)則。將待檢測圖像的AFsvm(X)值 載入訓(xùn)練好的模型，經(jīng)SVM分類判斷圖像是否經(jīng)過二次JPEG壓縮。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種針對JPEG圖像二次壓縮的檢測方法，利用一次JPEG壓縮的DCT系數(shù)中的AC系數(shù)直方圖符合拉普拉斯分布的特性，根據(jù)待檢測JPEG圖像的AC系數(shù)的分布，以擬合的方式來估計(jì)待檢測圖像的一次JPEG壓縮的AC系數(shù)的拉普拉斯分布函數(shù)，以擬合的分布函數(shù)與實(shí)際AC系數(shù)的歸一化直方圖分布的差異構(gòu)造檢測統(tǒng)計(jì)量，使用SVM分類來判斷JPEG圖像是否經(jīng)過二次壓縮，此方法檢測準(zhǔn)確率高，具有廣泛的適用性。
文檔編號G06T9/00GK101989355SQ20091009010
公開日2011年3月23日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者張茹, 楊義先, 鈕心忻, 陳銘, 馬榮敏 申請人:北京郵電大學(xué)