
本發(fā)明涉及圖像數(shù)字取證
技術領域:
,更具體地,涉及一種基于方差的重壓縮jpeg圖像原始量化步長估計方法。
背景技術:
:近年來,計算機網(wǎng)絡、多媒體技術發(fā)展迅速,高清數(shù)碼相機、智能手機等廣泛普及。大量的圖像編輯軟件,如photoshop等,使得人們可以越來越容易的編輯、修改圖像。而在許多場合,例如司法、新聞出版、科學研究中,我們又急需保證圖像的完整性、真實性和可靠性,于是數(shù)字取證技術應運而生。如今人們最常使用的圖像格式為jpeg,而在篡改過程中,往往伴隨著圖像的二重壓縮。估計二重壓縮jpeg圖像的原始量化步長,對篡改檢測以及恢復圖像的操作歷史有重要的幫助?,F(xiàn)今的估計原始量化步長的方法,大多數(shù)都是基于jpeg圖像的二重壓縮效應(dq效應),當?shù)谝淮瘟炕介L大于第二次量化步長時,由于dq效應不夠明顯,導致算法的性能不是非常理想。大多數(shù)算法的作用范圍都局限在第一次量化步長小于第二次量化步長的情況下。技術實現(xiàn)要素:本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術所述的至少一種缺陷,提供一種基于方差的重壓縮jpeg圖像原始量化步長估計方法,能夠有效估計出重壓縮jpeg圖像的原始量化步長。在第一次量化步長小于和大于第二次量化步長的情況下,本發(fā)明都具有很好的準確性。為解決上述技術問題,本發(fā)明的技術方案如下:一種基于方差的重壓縮jpeg圖像原始量化步長估計方法,包括以下步驟:s1:偏置直方圖獲取:對于待檢測的jpeg圖像,提取其直方圖,并對提取的直方圖進行偏置,將直方圖分成不同的區(qū)域,不同區(qū)域給予不同的用于計算方差的權值,得到偏置直方圖h2;s2:方差計算:根據(jù)步驟s1得到的偏置后的直方圖,遍歷可能的值,計算得到對應的方差,形成的方差序列,所述方差序列具有周期性波動;s3:候選值選?。簩τ诓襟Es2中計算得到的方差序列,選取其中的極小值,作為第一次量化步長q1的候選值qc,將它們加入qc候選集s4:直方圖比較:對于步驟s3中計算得到的每個候選值,進行模擬二次量化,即先用對原始直方圖進行第一次量化,再用對一次量化后的直方圖進行第二次量化,從而得到相對應的對照直方圖,將對照直方圖與待測圖片提取出來的直方圖進行比較,最接近的直方圖對應的qc即為最終的q1估計值。在一種優(yōu)選的方案中,所述步驟s1中直方圖偏置的過程如下:用三個參數(shù){o1,o2,m}將直方圖分為四個不同的區(qū)域,分別為第一舍棄區(qū)域、輕權重區(qū)域、重權重區(qū)域和第二舍棄區(qū)域,對于不同的區(qū)域,對其中的dct系數(shù)賦予不同的權重用于計算方差值;由于圖像dct系數(shù)的直方圖是左右對稱的,所以以右半邊正半軸為例。橫坐標為[0,o1]和(m,+∞)的區(qū)域為分別為第一舍棄區(qū)域和第二舍棄區(qū)域,該區(qū)域的權重為0。橫坐標為(o1,o2)的區(qū)域為輕權重區(qū)域,該區(qū)域的權重為(0,o2-o1)。橫坐標為[o2,m]的區(qū)域為中權重區(qū)域,該區(qū)域的權重為o2-o1。參數(shù){o1,o2,m}的設定過程如下:m為直方圖中的值不為0的dct系數(shù)的個數(shù),{o1,o2}根據(jù)第二次量化步長q2選取。在一種優(yōu)選的方案中,所述步驟s2中,方差計算過程如下:對于s1中得到的偏置直方圖,遍歷所有可能的取值,設周期為w,計算直方圖中相隔距離為周期w的直方圖格子值的比值:其中,s為比值序列s(w)中的一個比值,u2為第二次量化后的dct系數(shù),從而得到比值序列s(w),由比值序列的方差得到方差序列:其中,ms為比值序列s中的元素個數(shù)。在一種優(yōu)選的方案中,所述步驟s4的模擬二次量化過程如下:先對待測圖像進行剪切,剪去其前四行和左邊四列的像素,提取其直方圖,得到原始未量化的dct系數(shù)直方圖;接下來分別用候選值對原始未量化的dct系數(shù)進行第一次量化,再用q2對此進行第二次量化,得到與候選值相對應的模擬二重量化的dct系數(shù)直方圖。在一種優(yōu)選的方案中,步驟s4中,直方圖比較公式如下:其中,代表最終得到的q1估計值,n代表直方圖中格子的個數(shù),h2(i)代表測試圖像的直方圖中的第i個格子的值,代表候選值qc的模擬二重量化的直方圖中的第i個格子的值。與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明技術方案的有益效果是:本發(fā)明提供一種基于方差的重壓縮jpeg圖像原始量化步長估計方法,首次使用了方差來估計圖像的原始量化步長。直方圖相隔一定周期的比值的方差序列具有周期性波動,此周期性波動與直方圖的周期性波動相對比更加明顯,估計原始量化步長的準確率更高。在第一次量化步長小于和大于第二次量化步長的情況下,本發(fā)明都具有很好的準確性。附圖說明圖1為基于方差的重壓縮jpeg圖像原始量化步長估計方法的流程圖。圖2為待檢測的圖像。圖3為區(qū)域劃分示意圖。圖4為本發(fā)明方法的得到的方差序列。圖5為圖像真實的量化步長表。圖6為本發(fā)明對該圖像的估計的量化步長表。具體實施方式附圖僅用于示例性說明,不能理解為對本專利的限制;為了更好說明本實施例,附圖某些部件會有省略、放大或縮小,并不代表實際產(chǎn)品的尺寸;對于本領域技術人員來說,附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步的說明。實施例1如圖1所示,一種基于方差的重壓縮jpeg圖像原始量化步長估計方法,包括以下步驟:s1:偏置直方圖獲?。簩τ诖龣z測的jpeg圖像,提取其直方圖,并對提取的直方圖進行偏置,將直方圖分成不同的區(qū)域,不同區(qū)域給予不同的用于計算方差的權值,得到偏置直方圖h2;s2:方差計算:根據(jù)步驟s1得到的偏置后的直方圖,遍歷可能的值,計算得到對應的方差,形成的方差序列,所述方差序列具有周期性波動;s3:候選值選?。簩τ诓襟Es2中計算得到的方差序列,選取其中的極小值,作為第一次量化步長q1的候選值qc,將它們加入qc候選集s4:直方圖比較:對于步驟s3中計算得到的每個候選值,進行模擬二次量化,即先用對原始直方圖進行第一次量化,再用對一次量化后的直方圖進行第二次量化,從而得到相對應的對照直方圖,將對照直方圖與待測圖片提取出來的直方圖進行比較,最接近的直方圖對應的qc即為最終的q1估計值。在具體實施過程中,所述步驟s1中直方圖偏置的過程如下:用三個參數(shù){o1,o2,m}將直方圖分為四個不同的區(qū)域,分別為第一舍棄區(qū)域、輕權重區(qū)域、重權重區(qū)域和第二舍棄區(qū)域,對于不同的區(qū)域,對其中的dct系數(shù)賦予不同的權重用于計算方差值;由于圖像dct系數(shù)的直方圖是左右對稱的,所以以右半邊正半軸為例。橫坐標為[0,o1]和(m,+oo)的區(qū)域為分別為第一舍棄區(qū)域和第二舍棄區(qū)域,該區(qū)域的權重為0。橫坐標為(o1,o2)的區(qū)域為輕權重區(qū)域,該區(qū)域的權重為(0,o2-o1)。橫坐標為[o2,m]的區(qū)域為中權重區(qū)域,該區(qū)域的權重為o2-o1。參數(shù){o1,o2,m}的設定過程如下:m為直方圖中的值不為0的dct系數(shù)的個數(shù),{o1,o2}根據(jù)第二次量化步長q2選取,具體如表1所示:表1q234567891011121314o1234354546543o2345678697754在具體實施過程中,所述步驟s2中,方差計算過程如下:對于s1中得到的偏置直方圖,遍歷所有可能的取值,設周期為w,計算直方圖中相隔距離為周期w的直方圖格子值的比值:其中,s為比值序列s(w)中的一個比值,u2為第二次量化后的dct系數(shù),從而得到比值序列s(w),由比值序列的方差得到方差序列:其中,ms為比值序列s中的元素個數(shù)。在具體實施過程中,所述步驟s4的模擬二次量化過程如下:先對待測圖像進行剪切,剪去其前四行和左邊四列的像素,提取其直方圖,得到原始未量化的dct系數(shù)直方圖;接下來分別用候選值對原始未量化的dct系數(shù)進行第一次量化,再用q2對此進行第二次量化,得到與候選值相對應的模擬二重量化的dct系數(shù)直方圖。在具體實施過程中,步驟s4中,直方圖比較公式如下:其中,代表最終得到的q1估計值,n代表直方圖中格子的個數(shù),h2(i)代表測試圖像的直方圖中的第i個格子的值,代表候選值qc的模擬二重量化的直方圖中的第i個格子的值。如圖2-5所示,該基于方差的重壓縮jpeg圖像原始量化步長估計方法的實驗效果。圖2為待檢測的圖像,該圖像的第一次質量因子為80,第二次質量因子為75。在8×8的dct頻率(1,2)上的第一次量化步長為3,第二次的量化步長為3,第二次量化步長為7。區(qū)域劃分示意圖如圖3所示。圖4為本發(fā)明方法的得到的方差序列,從圖中可以明顯地看出該方差序列存在以3為周期的周期性波動。從而得到第一次量化步長候選集{3,6,9,12}。通過直方圖比較后得到量化步長估計值為3。圖5為該圖像真實的量化步長表,圖6為本算法對該圖像的估計的量化步長表,從圖中可以明顯地看出本算法具有較高的估計準確性。相同或相似的標號對應相同或相似的部件;附圖中描述位置關系的用語僅用于示例性說明,不能理解為對本專利的限制;顯然,本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例,而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說,在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本發(fā)明權利要求的保護范圍之內。當前第1頁12