[發明專利]一種基于硬件指紋相關性的數字圖像源拍攝設備識別方法

在審

• 申請號: 202010430937.8
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111861976A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 孫欽東;榮東柱;王艷;曹晗;張景鵬
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;H04N19/80;H04N5/232;G06T5/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 寧文濤

本發明公開了一種基于硬件指紋相關性的數字圖像源拍攝設備識別方法，首先針對于待判別的相機提取它的相機指紋，然后計算屬于和不屬于該相機的圖片和相機指紋的相關性描述值的集合，最后對于待檢測圖片進行假設檢驗，確定待檢測照片是否屬于該相機。本發明通過將源相機識別問題轉化為一個假設檢驗問題，在增加少量計算和存儲資源的情況之下，有效的提高了識別的準確度。

技術領域

本發明屬于數字被動取證領域，涉及一種基于硬件指紋相關性的數字圖像源拍攝設備識別方法。

背景技術

隨著科學技術的發展以及各類智能手機、數碼相機等移動設備的快速普及和廣泛應用，視頻、圖像也成為與文字、語音一樣承載信息的重要載體，融入到了日常工作、學習、生活中，是傳遞信息、證明客觀事實的有效工具。但是，頻繁出現的非法內容傳播、攝影作品版權糾紛、法庭數字取證、新聞與科研圖像造假等事件，為圖像和視頻的可信性，以及非法內容源頭追蹤帶來挑戰。因此鑒別數字圖像的硬件來源及圖像真實性與完整性，對確保公共秩序、打擊犯罪、維護司法公正和新聞誠信具有重要意義。

相機模型識別可分為主動與被動識別，主動識別是在圖像內容中插入標識符，而被動方法是指僅利用圖像和視頻的數字數據進行來源辨別。鑒于主動方法合成機制的可信度問題，近年來，越來越多的研究人員研究被動方法。其研究基礎如下：

相機成像過程復雜，光線聚焦在CCD或CMOS上，CCD或CMOS 完成光信號到信號的轉換，通過模/數轉換器將電信號轉換成數字信號，再通過數字信號處理將其轉換成數碼圖像。在相機成像過程中，傳感器會在所拍攝的任何圖像中殘留確定性偽像，即所謂的傳感器模式噪聲(Sensor Pattern Noise，SPN)，是數碼相機的固有特征，主要由光響應不均勻性(Photo Response Non-uniformity，PRNU)和固定模式噪聲(Fixed Pattern Noise，FPN)組成。即使在光照一致的條件下，由于CCD和CMOS成像傳感器的硅芯片中的制造缺陷和不均勻性，即使相同型號的傳感器，其感光單元的輸出值也會有差異，這便產生了 PRNU。PRNU對于單個傳感器而言是唯一的。

圖像、視頻的相機模型識別是指鑒別拍攝給定圖像的原始設備，鑒于PRNU在設備間的唯一性，PRNU可視為相機設備指紋，用于鑒別圖片、視頻的來源以及真實性。目前已有研究采用PRNU進行相機模型識別，研究表明基于PRNU的圖像來源取證對于確定拍攝特定圖像的設備行之有效。目前已有多種對于PRNU的提取算法，其基本思想是采集不同設備所拍攝的圖像，對這些圖像采用PRNU提取算法提取圖像指紋，再通過求取均值或最大似然估計等對設備指紋進行估計，再計算各個設備指紋與給定測試圖像之間的相關性，從而確定拍攝給定測試圖像的相機對象，傳統的閾值判別法只利用單一的相關特征進行判斷以及支持向量機、卷積神經網絡等機器學習方法，具有運算速度慢、資源需求量大、模型復雜等缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于硬件指紋相關性的數字圖像源拍攝設備識別方法，針對相機及其拍攝到的圖像，可以有效判斷這些圖像是否來源于特定的相機設備。

本發明采用的技術方案是：一種基于硬件指紋相關性的數字圖像源拍攝設備識別方法，該方法按照以下步驟實施：

首先針對于待判別的相機提取它的相機指紋，然后計算屬于和不屬于該相機的圖片和相機指紋的相關性描述值的集合，最后對于待檢測圖片進行假設檢驗，確定待檢測照片是否屬于該相機。

提取相機指紋的方法具體為：

首先通過該相機采集若干數據，將數據劃分為兩份：測試數據集和訓練數據集，圖片數目分別為n₁和n₂，應用低通濾波器和極大似然估計的方法從訓練數據集合中提取出該相機的相機指紋，本發明將相機指紋表示為K。

相關性描述值的確定方法為：