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大 连 理 工 大 学 孔 祥 维 kongxw @ dlut 2010.8.19

ＣＣＦ－ＡＤＬ 国内数字图像取证研究现状. 大 连 理 工 大 学 孔 祥 维 kongxw @ dlut.edu.cn 2010.8.19. 一 为什么要研究数字图像取证. 二 数字图像来源取证. 三 数字图像篡改检测. 四　 对图像操作的检测. 五 打印文本取证. 六 问题和挑战. 数字时代. 为什么要研究数字图像取证？. 现 在. 过去. 未来. 数字图像取证 迫在眉睫. 照片伪造和摄影有几乎相同的历史. 为什么要研究数字图像取证？. 2003 年， 《 洛衫矶时报 》 解雇了 25 年从业经历的摄影记者布赖恩沃斯基。.

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大 连 理 工 大 学 孔 祥 维 kongxw @ dlut 2010.8.19

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Presentation Transcript

  1. ＣＣＦ－ＡＤＬ 国内数字图像取证研究现状 大 连 理 工 大 学孔 祥 维kongxw @ dlut.edu.cn2010.8.19

  2. 一为什么要研究数字图像取证 二数字图像来源取证 三数字图像篡改检测 四　对图像操作的检测 五打印文本取证 六问题和挑战

  3. 数字时代 为什么要研究数字图像取证？ 现在 过去 未来 数字图像取证 迫在眉睫 照片伪造和摄影有几乎相同的历史

  4. 为什么要研究数字图像取证？ 2003年，《洛衫矶时报》解雇了25年从业经历的摄影记者布赖恩沃斯基。

  5. 2008年7月伊朗发射火箭照片造假 为什么要研究数字图像取证？ 造假图片 事后公布的新图片

  6. 为什么要研究数字图像取证？ 2005年韩国科学家黄禹锡被指干细胞图像造假 采样拼合 完全重合

  7. 为什么要研究数字图像取证？ 2005年5月23日爆破当天发表的新闻图片 金奖作品 2006年，第二届中国国际新闻摄影比赛“华赛”金奖作品《中国农村城市化改革第一爆》为接片作品。

  8. 华赛金奖图片 为什么要研究数字图像取证？

  9. 2010年“人与水”国际摄影大赛 为什么要研究数字图像取证？ 任世琛拍摄的原图 剽窃作品

  10. 2010年第23届全国摄影艺术展览金奖作品涉嫌造假2010年第23届全国摄影艺术展览金奖作品涉嫌造假 为什么要研究数字图像取证？ 原始图像照片 造假作品照片

  11. 新闻 政治 为什么要研究数字图像取证？ 现在 过去 未来 社会 军事 科学… 眼见不一定为实！！

  12. 二. 数字图像来源取证 1. 数码相机图像来源取证 2. 手机图像来源取证 3. 计算机生成图像检测

  13. 数码相机图像来源取证 崔夏荣,苏光大,基于模式噪声的数字图像来源鉴别，光电子.激光,2007,18(10):1239-1243. • 核心思想 • 提取图像样本噪声-相机输出的残留噪声 • 相机参考模式噪声-PNU噪声 • 建立样本模型，判断其相关性 1.如果已有某种相机图片，就可以不接触相机本身. 2.适用于所有相机，无需接触CCD原始输出信号. 优点 限制 要求不同相机图像尺寸相同或剪切成相同尺寸

  14. 图像的相机来源取证 • 郭晓鸣,王波,孔祥维,周琳娜,相机模式噪声特征的数字图像来源认证方法,CIHW2010 • 提取模式噪声特征采用SVM分类的方法，不求相关. • 三种品牌八部相机平均检测正确率为97.7%。 1.不同相机图像尺寸可不同。 2.比其他现有来源取证方法检测率高。 优点： 限制： 同一相机的图像尺寸要求相同

  15. 图像的相机来源取证 王波,孔祥维,尤新刚,付海燕，基于协方差矩阵CFA插值盲检测方法,电子与信息学报,2009,20(4):517-520. 王波, 孔祥维, 尤新刚, 付海燕,利用协方差矩阵检测CFA插值的相机来源鉴别方法,光电子.激光,2009,31(5):1175-1179. 王波,孔祥维,付海燕，联合OC-SVM和MC-SVM的图像来源取证方法.计算机研究与发展.2009,46(9):1456-1461. Bo Wang,Xiangwei Kong,Xingang You.DeterminingDigital Image Origin Using One-Class and Multi-Class Support Vector Machines. Fifth Annual IFIP WG 11.9 International Conference on Digital Forensics. 1.通过像素点集合的统计互相关性,用统计分析的方法提高了 对CFA系数的估计准确率. 2.克服了多类分类器扩充性差的问题. 优点:

  16. 二. 数字图像来源取证 1. 数码相机图像来源取证 2.手机图像来源取证 3. 计算机生成图像检测

  17. 图像的手机来源取证 • 孙雪辉,董莉莎,王波,孔祥维,尤新刚,多特征的手机图像来源取证 • 核心思想： • 提取高阶小波特征、图像质量特征、图像颜色特征 • CFA插值引入像素间相关性提取CFA插值系数特征 • 通过SFFS特征优选后进行SVM分类 • 4.八部手机平均正确率:95.75%

  18. 二. 数字图像来源取证 1. 数码相机图像来源取证 2. 手机图像来源取证 3. 计算机生成图像检测

  19. 计算机生成图像检测 Dongmei Chen,Jianhua Li,Shilin Wang, Shenghong Li, Identifying computer generated and digital camera images using fractional lower order moments.Industrial Electronics and Applications,2009:230–235. • 核心思想： • 建立 alpha-stable分布模型，用于识别真实图像的小波分解系数在模型中提取部分低维特征集，表征计算机生成图像和相机拍摄图像的小波系数特征的非高斯性。 • 利用SVM分类器对图像分类。

  20. 计算机生成图像检测 相机拍摄图片 计算机生成图片

  21. 计算机生成图像检测 1.张震,康吉全,平西建,任远,用图像质量评价量实现的真 实图像和计算机生成图像的鉴别方法,测绘科学技术学报,2008,25(5):355-358. 2.张震,边玉琨,平西建,康吉全,基于统计量的计算机图 形检测模型,计算机工程,2009,35(15):173-175. 3.张震,任远,平西建,基于插值算法的真实图像与计算机 生成图像鉴别.2009,26(4):288-291.

  22. 三. 数字图像篡改检测 1. 利用相关匹配进行同图篡改检测 2. 利用变换域统计特征进行篡改检测 3. 异图拼接检测

  23. 同图篡改检测 Zhang Ting,Wang Rang-ding,Copy-move Forgery DetectionBased on SVD in Digital Image.IEEE onConferences Image and Signal Processing,2009:1-5. • 核心思想 • 利用奇异值分解提取SVD特征 • 对线性、几何变换和噪声具有鲁棒性 原图 篡改图 检测结果

  24. 同图篡改检测 原图 篡改图 采样率0.8 采样率1.2 旋转90° 旋转180°

  25. 同图篡改检测 康晓兵,魏生民,基于TSVD的图像复制区域伪造检测算法. 计算机应用研究,2008.12,25(12):3741-3743. • 核心思想 • 利用截尾奇异值分解提取SVD特征 • 对线性、几何变换和噪声具有鲁棒性 TSVD分解与变换 检测定位 提取图像子块 相似性匹配检测

  26. 同图篡改检测 原始图像 篡改图像 无修饰检测结果 高斯模糊 高斯噪声+JPEG压缩 高斯模糊+JPEG压缩

  27. 同图篡改检测 李生红,张爱新,郑燕双,朱彤,金波,基于SIFT的图像复制 遮盖篡改检测技术.解放军理工大学学报(自然科学版), 2009.8,10(4):339-343. • 核心思想 • 利用SIFT特性匹配算法 • 能够抵抗旋转、缩放、亮度调剂、对比度调节、模糊、噪声操作 原图 篡改图 检测结果

  28. 同图篡改检测 缩放 噪声 模糊 旋转+缩放 旋转+对比度+噪声 旋转+缩放+亮度+噪声+模糊

  29. 同图篡改检测 康晓兵,魏生民,傅里叶_梅林变换的图像复制篡改检测. 计算机工程与应用,2008:30-35. • 核心思想 • 利用傅里叶梅林变换提取几何不变特征，进行余弦相关系数匹配 • 能够抵抗噪声、模糊滤波和JPEG压缩并具有旋转、平移和缩放不变性

  30. 同图篡改检测

  31. 同图篡改检测 大连理工大学王哲利用SIFT匹配算法进行区域定位，应用于2009 检测效果：

  32. 同图篡改检测 大连理工大学孙雪辉利用FMT算法进行区域检测 检测效果：

  33. 三. 数字图像篡改检测 1. 利用相关匹配进行同图篡改检测 2. 利用不同变换域统计特征进行篡改检测 3. 异图拼接检测

  34. 利用不同变换域统计特征进行篡改检测 Jing Zhang,Yun Zhao,Yuting Su,Anew approach merging markov and DCT features for image splicing detection.Intelligent Computing and Intelligent Systems,2009.Volume (4):390-394. • 核心思想 • 对待测图像进行分块，对子图像块进行DCT变换后提取其马尔可夫特征和DCT特征，利用特征融合的思想对拼接图像进行检测。 • 特征维数少，最高准确率可达91.5%。 • 对JPEG重压缩具有鲁棒性。

  35. 利用不同变换域统计特征进行篡改检测 于振华,金波,璐艺,李生红,基于马尔科夫和HHT的图像拼 接盲检测,信息安全与通信保密,2010:107-112. • 核心思想 • 通过计算DCT域上的马尔可夫转移概率矩阵并对图像进行Hilbert-Huang分析，并通过分析相关系数矩阵的分析两者的相关性进行特征融合，实现拼接图像的盲检测。 DCT域马尔科夫模型98维特征 Hilbert-Huang变换32维特征 SVM

  36. 利用不同变换域统计特征进行篡改检测 李寿弟,赵峰,张爱新,李生红,蔡立明,一种改进的图像拼 接检测算法,信息安全与通信保密,2010:76-78. • 核心思想 • 提取图像的纹理特征和马尔可夫特征来表征拼接操作在图像相关性以及纹理一致性带来的影响。 • 利用了特征降维来实现图像的拼接检测。 DCT域马尔科夫特征98维 小波变换纹理特征80维 SVM

  37. 利用不同变换域统计特征进行篡改检测 大连理工大学 孔祥维，董丽莎 一种利用GLCM特征的篡改图像鲁棒定位方法.(发明专利 ) 检测结果 原始图像 篡改图像

  38. 三. 数字图像篡改检测 1. 利用相关匹配进行同图篡改检测 2. 利用不同变换域统计特征进行篡改检测 3. 异图拼接检测

  39. 异图拼接检测 PinZhang,XiangweiKong,Detecting Image Tampering Using Feature Fusion,2009 ARSI. 拼接会造成图像边缘的不连续性增加

  40. 异图拼接检测 Wang Bo, Kong Xiangwei, Elisa Bertino, Fu Haiyan, Exposing Copy-Paste-Blur Forgeries Based on Color Coherence. The Chinese Journal of Electronics.2009, 18(3):487-490. 王波,孔祥维,尤新刚, 利用色彩一致性的数字伪造图像取证方法， 第23届计算机信息安全大会，2008.

  41. 三. 对图像操作的检测 1. 图像重压缩检测 2. 图像重采样检测 3. 图像模糊操作检测 4. 图像锐化操作检测

  42. 图像重压缩操作检测 Jing Zhang,Haiying Wang,Yuting Su,Detection of Double-Compression in JPEG2000 Images. Intelligent Information Technology Application, 2008:418-421. • 核心思想 • 根据JPEG2000和重压缩中离散小波变换子带系数直方图存在统计差异 • 经过重压缩后，图像的离散小波变换子带系数直方图频谱存在多个峰值和谷值 离散小波变换子带直方图 提取峰值谷值信息 JPEG2000压缩图像 设定阈值并判决 FFT

  43. 图像重压缩操作检测 JPEG2000压缩图像离散小波变换5HL子带系数直方图及其频谱 重压缩图像离散小波变换5HL子带系数直方图及其频谱

  44. 图像重压缩操作检测 李晟,张新鹏,利用JPEG压缩特性的合成图像检测,应用科 学学报,2008,26(3):281-287. • 核心思想 • 将图像分成若干子块，根据待测图像与其重压缩图差的直方图存在不对称性，判断图像是否经过篡改，并能定位篡改区域。 合成图像与正常二次压缩图像子块失真程度直方图

  45. 图像重压缩操作检测 原始图像Q=60 原始图像Q=80 合成图像Q=90 检测结果 优点：算法简单并可实现区域定位 限制：要求篡改图像背景简单

  46. 图像重压缩操作检测 大连理工大学 孔祥维，郭一平一种基于图像信息损失量的BMP图像压缩历史检测方法，发明专利 对数字图像原图估计后获得未压缩图像的估计信息量 以各位置0系数比例来量化检测是否具有压缩的历史

  47. 图像重压缩操作检测 Weiqi Luo, Jiwu Huang, Guoping Qiu, JPEG Error Analysis and Its Applications to Digital Image Forensics. IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION FORENSICS AND SECURITY, VOL. 5, NO. 3, SEPTEMBER 2010:480-491. • 核心思想 • 分析JPEG图像压缩及重压缩产生的数据失真特点，判断BMP图像是否有压缩历史，并估计量化表。

  48. 四. 对图像操作的检测 1. 图像重压缩检测 2. 图像重采样检测 3. 图像模糊操作检测 4. 图像锐化操作检测

  49. 朱秀明,姚秋明,宣国荣,童学锋,施云庆,基于EM 算法的数字取证中图像重采样检测. 核心思想 利用EM算法聚类分析 能够有效检测未压缩图像的缩放和旋转 图像重采样操作检测 不能检测JPEG压缩图像 限制

  50. 图像重采样操作检测 郝丽,孔祥维,郭云彪,DCT域AC系数统计特性的图像重采样检测。信息安全与通信保密,2009. • 核心思想 • 利用Benford法则检测重采样 • 能够检测JPEG压缩图像的旋转和缩放

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