[发明专利]一种数字图像篡改检测定位和自恢复的方法

说明书

本发明提出一种数字图像篡改检测定位和自恢复的方法，先通过原始图像产生并自嵌入恢复水印，形成第一水印图像,再通过第一水印图像产生并自嵌入验证水印，获得第二水印图像；在验证与自恢复阶段通过待测图像获取验证水印和恢复水印；根据所述验证水印、恢复水印和预设的规则对所述待测图像进行篡改检测定位和自恢复，实现了高精度的图像篡改定位和高品质的恢复图像。

技术领域

本发明涉及数字水印领域，特别涉及一种数字图像篡改检测定位和自恢复的方法。

背景技术

在2018年，Shehab等人提出了基于奇异值分解的方案，以实现图像篡改检测与自恢复能力。该方法大致可以分为两个过程：水印生成与嵌入和水印提取与数字图像验证恢复。该方法的水印生成与嵌入流程图如图1所示，水印提取与数字图像验证恢复流程图如图2所示。

水印生成与嵌入的过程：

(1)验证水印生成：

1)图像切割。将原始图像I切成4*4大小的块，记为B。

2)像素置位。将B中所有像素的2LSBs置0。LSB：最低有效位(Least significantbit)。

3)矩阵分解。将置位后的B实施奇异值分解(SVD)，得到一个对角矩阵M。

4)特征提取。由M计算并提取特征值，作为B对应的水印。该水印为12比特。

(2)恢复水印生成：

1)图像切割。将灰度图像I切成4*4大小的块，记为B。

2)块切割。将B进一步切割成4个2*2的块。

3)计算平均值。计算每个2*2块的像素平均值。

4)恢复水印生成。提取每个2*2块的平均值的5MSB作为该块的恢复水印，每个B共4个块，因此共有20比特的恢复水印。MSB：最高有效位(Most significant bit)。

(3)水印嵌入：

1)水印串接。对于每个4*4块B，将生成的12比特的验证水印和20比特的恢复水印串接起来，形成32比特的水印信息。

2)水印位置变换。以块为单位，利用Arnold变换将水印置乱。例如，将块A提取的水印变换至B的位置，B的水印变换至C的位置，依次类推。(也就是说，B的水印是嵌入在C中，目的是为了：即使将来B原来的位置被破坏了，它也可以从C中的恢复回来，因为把B的恢复信息藏到了C中)。

3)水印嵌入。假设B的水印已置乱至C的位置。那么，C共有16个像素，每个像素的2LSBs用于水印嵌入，共有32比特。将B的32比特的水印信息按顺序嵌入到C中像素的2LSBs中。

4)完成水印嵌入，得到水印图像II。

水印提取与数字图像验证恢复的过程：

(1)水印提取：

1)图像切割。将灰度图像I切成4*4大小的块，记为C。

2)水印提取。将C中每个像素的2LSBs按顺序提取出来，串接成32比特水印信息。其中，前12比特是验证水印，后20比特是恢复水印。

3)图像反置乱。根据反Arnold变换，将C提取的水印变换至B的位置。即，实际上C中提取的水印信息是原始B产生水印信息。

(2)图像验证：

1)图像切割。将灰度图像I切成4*4大小的块，记为B。

2)像素置位。将B中所有像素的2LSBs置0。LSB：最低有效位(Least significantbit)。