專利名稱：數(shù)碼照片的數(shù)字變焦倍數(shù)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照片的數(shù)字變焦倍數(shù)的方法，尤其是一種利用信號(hào)處理和計(jì)算機(jī) 技術(shù)檢測(cè)數(shù)碼照片的數(shù)字變焦倍數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字變焦(Digital Zoom)也稱為數(shù)碼變焦，是在數(shù)碼相機(jī)的鏡片固定不動(dòng)處于定 焦距狀態(tài)時(shí)，通過數(shù)碼相機(jī)內(nèi)的處理器，把CXD影像感光器件上的一部份像素按照選定的 變焦倍數(shù)使用插值運(yùn)算放大到整個(gè)畫面，如圖1所示。光學(xué)變焦(Optical Zoom)是通過前 后移動(dòng)鏡頭部分的變焦鏡片組改變鏡頭的焦距和鏡頭的視角大小，從而實(shí)現(xiàn)影像的放大與 縮小。與光學(xué)變焦不同，數(shù)碼變焦是在感光器件垂直方向向上的變化而給人以變焦效果，其 真實(shí)的焦距并沒有發(fā)生變化。目前數(shù)碼相機(jī)的數(shù)字變焦倍數(shù)一般不超過6倍。雖然在數(shù)碼照片的EXIF (Exchangeable Image File Format)中記錄了拍攝時(shí)的 數(shù)字變焦倍數(shù)(Digital Zoom Ratio)等原始信息，這些信息對(duì)于數(shù)字取證、多媒體信息安 全、刑偵、甄別虛假新聞等方面具有重要意義，但EXIF很容易被篡改，使得僅僅依靠EXIF信 息是不可靠的?，F(xiàn)有的技術(shù)如基于 EM(Expectation Maximization)算法的重采樣(Resampling) 檢測(cè)、CFA(Color Filter Array)插值檢測(cè)以及利用 SVM(Support Vector Machines)并結(jié) 合重采樣和CFA插值檢測(cè)可有效地檢測(cè)高質(zhì)量非壓縮圖像的縮放倍數(shù)。在得到特定數(shù)碼相 機(jī)的PRNU(Photo-Response Non-Uniformity)特征信號(hào)前提下，可檢測(cè)由該相機(jī)拍攝的照 片剪裁后可能的縮放倍率。各種方法所針對(duì)的應(yīng)用背景不盡相同，可參閱如下論文[1] A. C. Popescu, and H. Far id. Exposing Digital Forgeries by Detecting Traces ofRe-sampling[J]. IEEE Transactions on Signal Processing,53(2) :758_767， Feb. 2005.[2] A. C. Popescu and H. Far id. Exposing Forgeries in Color Filter Array InterpolatedImages[J]. IEEE Transactions on Signal Processing,53(10) :3948-3959, Oct. 2005.[3] S. Bayram，H. T. Senear，and N. Memon. Improvements on Source Camera-modelIdentification Based on CFA Interpolation[C]. Proc. of the WG 11. 9Intl. Conference on Digital Forensics, Orlando, FL, Jan. 2006.[4]A.C.Gallagher. Detection of Linear and Cubic Interpolation in jpeg compressedimages[C]. IEEE Computer Society. Proceedings of the The 2nd CanadianConference on Computer and Robot Vision(CRV* 05)，pp. 65-72，Washington， DC，USA,2005.[5]B. Mahdian and S. Saic.On Periodic Properties of Interpolation and TheirApplication to Image Authentication[J]. Third Information Symposium onlnformation Assurance and Security, pp. 439-446, Aug.2007.
[6] J. Buzz i and F. Guichard. Automatic Detection of Digital Zooms[C] · TheProceedings of the 2004International Conference on Image Processing(ICIP2004)，Singapore, Oct.2004.[7]M. Goljan and J. Fridrich. Camera Identification from Cropped and Scaled Images[J].Security, Forensics, Steganography, and Watermarking of MultimediaContents X, Feb.2008.上述的已有技術(shù)，實(shí)施時(shí)或者僅能針對(duì)高質(zhì)量非壓縮圖像檢測(cè)，但目前數(shù)碼照片 絕大部分是以JPEG壓縮方式存儲(chǔ)；或者需要得到原始數(shù)碼相機(jī)的PRNU特征信號(hào)，實(shí)現(xiàn)較為 復(fù)雜而且檢測(cè)精度較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種數(shù)碼照片的數(shù)字變焦倍數(shù)檢測(cè)方法，該方法不受數(shù)字相機(jī)的 JPEG壓縮存儲(chǔ)質(zhì)量因子的影響，完全不依賴照片的EXIF信息和原始數(shù)碼相機(jī)的PRNU特征 信號(hào)，實(shí)現(xiàn)更為簡(jiǎn)單，具有更高的檢測(cè)精度。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下方案.一種數(shù)碼照片的數(shù)字變焦倍數(shù)檢測(cè)方 法，具體步驟如下1.將欲檢測(cè)的數(shù)碼照片轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間，得到其中的亮度分量Y{i，j}，i e [1， Μ], j e [1，N]；2.對(duì)亮度分量YU，j}進(jìn)行拉普拉斯濾波；3.對(duì)濾波結(jié)果取絕對(duì)值按水平方向求均值，得到向量U;4.上述向量U的長(zhǎng)度為N，在其末尾插補(bǔ)零值，使U的長(zhǎng)度為二的整數(shù)冪值，從而 得到向量V;5.對(duì)V做離散傅立葉變換，計(jì)算幅度譜P= Iogltl (1+1DFT (V) |)，畫出歸一化的頻 率-幅度譜圖；6.通過檢測(cè)頻率_幅度譜圖中峰值所對(duì)應(yīng)的頻率，確定照片的數(shù)字變焦倍數(shù)。上述第六步驟的具體方法是在頻率_幅度譜圖中，從頻率值1/16到1/2查找 局部峰值得到候選峰值及對(duì)應(yīng)頻率集合{Pp(k)，fp(k)}，剔除集合中頻率為1/8士0.01、 2/8士0.01、3/8士0.01的元素，若集合為空則判定照片的數(shù)字變焦倍數(shù)為1，即沒有經(jīng)過數(shù) 字變焦；否則取其中最大峰值對(duì)應(yīng)的頻率fint，計(jì)算l/(l_fint)或者l/fint得到照片的數(shù)字 變焦倍數(shù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)本發(fā) 明不受數(shù)字相機(jī)的JPEG壓縮存儲(chǔ)質(zhì)量因子的影響，完全不依賴照片的EXIF信息和原始數(shù) 碼相機(jī)的PRNU特征信號(hào)，實(shí)現(xiàn)更為簡(jiǎn)單，具有更高的檢測(cè)精度。


圖1是數(shù)字變焦示意圖；圖2是本發(fā)明檢測(cè)框圖；圖3是實(shí)施例產(chǎn)生的頻率_幅度譜圖。具體實(shí)施方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下如圖2所示，本實(shí)施例給出一種檢測(cè)數(shù)碼照片的數(shù)字變焦倍數(shù)的方法。對(duì)可能經(jīng) 由數(shù)字變焦拍攝得到的數(shù)碼照片，首先將其轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間后，將其中的亮度分量進(jìn)行 拉普拉斯濾波，對(duì)濾波結(jié)果取絕對(duì)值按水平方向求均值后得到一個(gè)向量，在該向量末尾補(bǔ) 零使其長(zhǎng)度為二的整數(shù)冪值從而得到向量V，然后對(duì)V做離散傅立葉變換，計(jì)算幅度譜P = Iog10(1+|DFT(V) I)，畫出歸一化的頻率-幅度譜圖，通過檢測(cè)頻率-幅度譜圖中峰值所對(duì)應(yīng) 的頻率，可確定照片的數(shù)字變焦倍數(shù)。本發(fā)明的具體操作步驟如下1.按公式1將待測(cè)數(shù)碼照片(大小=2304X3072，相機(jī)型號(hào)=Canon PowerShotA560,數(shù)字變焦倍數(shù)1. 9)轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間，得到其中的亮度分量Y{i，j}， i e [1,2304], j e [1,3072]
2.對(duì)Y進(jìn)行拉普拉斯濾波得到L {i，j}, i e [1,2304], j e [1，3072]，其中拉普 拉斯算子掩模為
0 1 0" 3.對(duì)濾波結(jié)果L取絕對(duì)值按水平方向求均值，即 4.上述向量U的長(zhǎng)度為3072，在其末尾插補(bǔ)1024個(gè)零，使U的長(zhǎng)度為2的整數(shù)冪 值，即4096，從而得到向量V。5.對(duì)V作離散傅立葉變換(Discrete Fourier Transform，DFT)，計(jì)算幅度譜P =Iog10(1+|DFT(V) |)，畫出歸一化的頻率-幅度譜圖如圖3所示(因?yàn)閷?duì)稱僅畫出左半部 分)。6.在上述頻率-幅度譜圖中，從頻率值1/16到1/2查找局部峰值得到候選峰 值及對(duì)應(yīng)頻率集合{(2. 5013，0. 12524)，(2. 7033,0. 25024), (2. 7942,0. 37524), (2.435， 0.47388)}。這里我們假設(shè)數(shù)字變焦倍數(shù)不超過16倍(目前數(shù)碼相機(jī)的數(shù)字變焦倍數(shù)一般 在6倍左右)，另外由于頻譜對(duì)稱，對(duì)半查找即可。候選峰值的條件是其值與其鄰域中值濾 波的均值之比大于閾值T ( 一般情況下可設(shè)中濾波窗口寬度為7，閾值T為2)。剔除集合中 頻率為1/8士0. 01、2/8士0. 01、3/8士0. 01 (圖3中用叉號(hào)標(biāo)注)的元素后，若集合為空則判 定照片的數(shù)字變焦倍數(shù)為1，即沒有經(jīng)過數(shù)字變焦；否則取其中最大峰值對(duì)應(yīng)的頻率fint = 0. 47388 (圖3中用三角形標(biāo)注)，按公式4計(jì)算得到照片的數(shù)字變焦倍數(shù)為1. 9007或者 2. 1102
考慮到該款相機(jī)的數(shù)字變焦倍數(shù)設(shè)置中不可能出現(xiàn)2. 11倍數(shù)，因此可確定該照 片的數(shù)字變焦倍數(shù)約為1.9，與實(shí)際設(shè)定值一致。
權(quán)利要求
一種數(shù)碼照片的數(shù)字變焦倍數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于，具體步驟如下(1)將欲檢測(cè)的數(shù)碼照片轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間，得到其中的亮度分量Y{i，j}，i∈[1，M]，j∈[1，N]；(2)對(duì)亮度分量Y{i，j}進(jìn)行拉普拉斯濾波；(3)對(duì)濾波結(jié)果取絕對(duì)值按水平方向求均值，得到向量U；(4)上述向量U的長(zhǎng)度為N，在其末尾插補(bǔ)零值，使U的長(zhǎng)度為二的整數(shù)冪值，從而得到向量V；(5)對(duì)V做離散傅立葉變換，計(jì)算幅度譜P＝log10(1+|DFT(V)|)，畫出歸一化的頻率-幅度譜圖；(6)通過檢測(cè)頻率-幅度譜圖中峰值所對(duì)應(yīng)的頻率，確定照片的數(shù)字變焦倍數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)碼照片的數(shù)字變焦倍數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于上述第六 步驟的具體方法是在頻率_幅度譜圖中，從頻率值1/16到1/2查找局部峰值得到候選峰 值及對(duì)應(yīng)頻率集合{Pp(k)，fp(k)}，剔除集合中頻率為1/8士0.01、2/8士0.01、3/8士0.01的 元素，若集合為空則判定照片的數(shù)字變焦倍數(shù)為1，即沒有經(jīng)過數(shù)字變焦；否則取其中最大 峰值對(duì)應(yīng)的頻率fint，計(jì)算l/(l_fint)或者l/fint得到照片的數(shù)字變焦倍數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)碼照片的數(shù)字變焦倍數(shù)檢測(cè)方法，首先將欲檢測(cè)的數(shù)碼照片轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間后，將其中的亮度分量進(jìn)行拉普拉斯濾波，對(duì)濾波結(jié)果取絕對(duì)值按水平方向求均值后得到一個(gè)向量，在該向量末尾補(bǔ)零使其長(zhǎng)度為2的整數(shù)冪值從而得到向量V，然后對(duì)V做離散傅立葉變換，計(jì)算幅度譜P＝log10(1+|DFT(V)|)，畫出歸一化的頻率-幅度譜圖，通過檢測(cè)頻率-幅度譜圖中峰值所對(duì)應(yīng)的頻率，可確定照片的數(shù)字變焦倍數(shù)。本發(fā)明不受數(shù)字相機(jī)的JPEG壓縮存儲(chǔ)質(zhì)量因子的影響，完全不依賴照片的EXIF信息和原始數(shù)碼相機(jī)的PRNU特征信號(hào)，實(shí)現(xiàn)更為簡(jiǎn)單，具有更高的檢測(cè)精度。
文檔編號(hào)G06T7/00GK101882310SQ201010196650
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者魏為民 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院