[發明專利]防止和識別圖像篡改的圖像編碼方法

無效

• 申請號: 200710132812.1
• 申請日: 2007-10-08
• 公開（公告）號: CN101409813A
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發明（設計）人: 陳誠
• 申請（專利權）人: 陳誠
• 主分類號: H04N5/913
• 分類號: H04N5/913;G06T1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域：

本發明涉及一種防止和識別圖像篡改的圖像編碼方法，用于數字圖像的認證，即對數字 圖像的真實性進行驗證，并將篡改后的圖像恢復到原始圖像。

背景技術：

近年來，隨著計算機技術和圖像處理技術的發展，特別是一些尖端的圖像處理軟件如 Adobe公司出品的功能強大的Photoshop圖像處理軟件，結果導致制造與真實圖像難以區分 的偽造圖像變得非常容易，特別是隨著因特網的普及，大量的偽造圖像在網上迅速傳播，給 我們的社會產生嚴重的影響，另外，在一些應用如新聞圖片、電子商務圖片以及法庭證據圖 片等，人們需要確切知道所接收或使用的圖片是否真實可信，因此，需要有效的方法去防止 和識別圖像篡改。

目前，常用的防止和識別圖像篡改的方法是數字水印技術，數字水印技術的基本原理是 將某些重要信息嵌入到目標圖像中，嵌入時基于一些感知準則，使嵌入水印后的目標數據的 改變不被感知。基本的方法是使用一個嵌入器，向媒體嵌入察覺不到的水印，利用解碼器來 探測是否有水印，如果有，將它譯碼輸出，從而檢測出圖像是否被篡改，以及被篡改的位置， 但數字水印在嵌入的過程中，通常或多或少改變了原始圖像的數據，而且即使能準確定位篡 改位置，要將篡改圖像完全恢復到原始圖像較難，特別是篡改較多的情況下更難以恢復。

另一種新興的識別圖像篡改的方法不需要在圖像中嵌入水印，該方法基于如下的假定： 圖像篡改常常改變視覺上無法觀測到的自然圖像一些潛在的統計特性。通過檢測圖像統計特 性的改變從而識別出圖像的篡改，在這方面的研究以Hany?farid教授(Department?of Computer?Science，Dartmouth?College)最為著名，研究了基于色差理論以及雙JPEG圖像 壓縮統計特性等檢測方法。與數字水印相比，該方法不需要對原圖像進行任何操作，但因為 數字圖像在將連續圖像數字化的過程中，通常會產生噪聲，而且圖像壓縮的過程中通常是有 損壓縮，也會改變圖像的統計特性，壓縮的方法也多種多樣，如以前的JPEG采用離散余弦 (DCT)變換而JPEG2000則采用小波變換，不同的壓縮方法導致圖像統計特性的變化也不一 樣，因此，造成統計特性改變的原因多種多樣，要完全準確檢測篡改非常困難。另外，該方 法只能檢測出圖像篡改，卻不能將篡改后的圖像恢復到原始圖像。

上述兩種方法除了不能精確恢復出原始圖像外，還有一個共同的缺點就是通常不允許對 圖像作一些可以接受的操作，比如亮度調整，對比度調整等不改變圖像內容的操作，因為這 些操作都將被視作對圖像的篡改，但往往這些常用的操作又是必須的。

發明內容：

本發明的目的是提供一種防止和識別圖像篡改的圖像編碼方法，該方法允許對圖像作任 何的操作，不僅能精確檢測出圖像篡改的位置，而且能將篡改圖像精確恢復為原始圖像。

本發明解決其技術問題，所采用的技術方案包括如下步驟：

(1)加密原始圖像編碼。通過密鑰加密原始圖像編碼，從而保證原始圖像的安全性和真實 性。

(2)對加密后的數據進行循環冗余校驗編碼(CRC)，以防止對加密數據的惡意攻擊和篡改。

(3)對原始圖像編碼的加密數據和循環冗余校驗編碼通過密鑰進行置亂加密，并附加到顯 示圖像編碼(不加密的圖像編碼)之后，從而將安全真實的原始圖像的信息保存在圖 像中以防止和識別圖像篡改，這樣，圖像編碼就由兩部份組成：顯示圖像編碼和原始 圖像編碼。顯示圖像編碼可以是任意形式的圖像壓縮編碼，允許對顯示圖像進行任何 形式的操作，但原始圖像編碼被加密保存，不允許被篡改。

(4)通過對圖像中加密的原始圖像編碼進行解密，將原始圖像與顯示圖像進行對比，便可 以直接發現對原始圖像所作的改動，從而方便人們判斷出對原始圖像所作的修改是否 影響到圖像內容的真實性，并可將篡改圖像精確恢復為原始圖像。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本發明將原始圖像編碼加密并包含于圖像編碼之中，將篡改圖像與原始圖像進行直接 對比，可以精確定位篡改的位置，并能將篡改圖像精確恢復為原始圖像。

2、在對原始圖像加密的過程中，除了直接用密鑰對原始圖像編碼進行編碼外，還對加密 后的數據進行循環冗余校驗編碼以防止對加密數據的惡意篡改，從而保證了原始圖像 的安全性和真實性。