基于光照方向不一致性的图像盲取证方法.ppt
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1、基于光照方向不一致性的图像盲取证方法指导教师:李昕学生:李颜(09720961)2010.4.16背景知识 数字图像真实性鉴别技术是确保数字图像信息安全的一种新的有效手段。图像篡改可归结为对图像对象的增、删、改操作,一般是将图像中的对象或背景与另一幅图像的背景或对象相结合,以造成某种假象,或删除图像的某一部分对象或背景隐藏重要目标。这些操作通常会破坏自然图像的光照一致性,并且图像篡改很难使光照效果和定向的光源相匹配(例如晴天的太阳、室内的电灯等),因此可根据图像中场景光照的不一致性,对数字图像进行盲鉴别。数码相机和数字打印扫描设备的急剧增长和快速普及,使人们比以往任何时候更能接触到大量照片、图
2、片,并比以往任何时候都更加偏爱照片、图片,“数字照片时代”或“数字图片时代”己经到来。与此同时越来越多的图像处理和编辑软件如Photoshop,ACDSee,iPhoto等的广泛使用,使得修改、编辑以及存储数码照片变得越来越简单和有趣。然而,当我们的视觉和听觉在尽情地享受着现代多媒体技术及数字传输技术带来的愉悦,当我们在毫无限制地任意编辑、修改、拷贝和散布数字音乐、图像、视频时,我们是曾想过这些数字媒体原创者的版权和经济利益如何得到保护?我们所听到和看到数字媒体是完整、真实、可信?主动取证与被动盲取证 数字图像主动取证即数字水印技术,数字水印是利用数字作品中普遍存在的冗余数据和随机性把版权信息
3、嵌入在数字作品本身中,从而起到保护数字产品版权或完整性的一种技术。数字图像被动盲取证技术是指在没有嵌入水印的前提下检测图像从拍摄以后是否经过了篡改。图像篡改破坏了自然图像的光照一致性,为了保证图像内容的安全性,提出一种基于光照方向一致性的图像盲鉴别方法鉴别图像真伪。该方法根据图像的实际强度与计算强度间的误差函数以及适合不同光源模式的约束条件,估计不同光源模式下图像的光照方向。通过分析图像中不同对象或对象与背景之间的光照方向是否一致,判断图像是否被篡改。总体思想 从一幅图像中手动选取感兴趣的对象或背景作为待检测图像,根据Lambert光照模型,做一些使问题简化的假设,由像素点处的平面法线及图像中
4、像素点的强度可得到关于光照方向的误差函数,使误差函数取得最小值的光照方向即为所求。数字图像盲取证基本框架 图像盲取证方法分类 光照模型此模型假设光线在空间所有方向的反射强度均相同当一个表面表现为朗伯(Lambert)反射时,观察者在任何一个方向观察到的反射亮度都相同,即物体表面的亮度与观察角度无关根据Lambert模型,一个理想漫射物体表面上反射出的漫反射光的强度同入射光与物体表面法向之间夹角的余弦成正比,再将环境光所产生的光强度计算在内,可得到完整的图像强度表达式:基础算法 把相机拍摄的三维图像简化为二维平面,只考虑光照方向的Lx和Ly两个分量 根据图所示,图像中的整个景物表面具有相同的漫反
5、射率,为满足条件,可以把整个图像分成k个小平面,每个小平面包含P个像素点,并且每个小平面具有相同的漫反射率,所以每个小平面的漫反射率kd可取单位值,然后单独估计每个小平面的光照方向L i,最后再把这些光照方向融合到一起,得到最终的光照方向。测得图像中任一像素点的强度Id(x,y),并由一个像素点的平面法线和此像素点到光源的方向向量计算出该像素点的一个强度值,由此得到测量强度和计算强度之间的误差函数,且这个误差函数是以光照方向L 为变量的。无限光源模式的图像盲取证方法相邻小平面的光线是平行的,k个小平面光源方向的方位是均等的,即L i 和L i-1之间的差值非常小(趋于零)。在式表示的二次误差函
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