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数字图像取证的关键技术研究

朱艳玲  
【摘要】:随着互联网的快速发展以及数码相机等低价数字化图像拍摄设备的迅速普及,人们既可以通过网络接触到大量的数字照片和数字图片,也可以通过数码相机等拍摄设备非常容易地生成数字照片。“照片”造假事件的不断涌现彻底颠覆了人们“眼见为实”的传统观念,造成了政治、文化、新闻和科学真实性等方面的负面影响,因此,数字图像篡改鉴定问题受到了相关人士的广泛关注并成为当前一个亟待解决的关键科学问题。开展这一课题研究,对规范媒体图像、确保科学成果的真实性具有十分广泛而深远的科学意义,对确保公共信任秩序、打击犯罪、维护司法公正具有十分重要的政治意义。 本文详细探讨了数字图像盲取证技术的研究背景、研究意义、国内外的研究现状和现存问题,系统分析了现有的数字图像取证的系统框架和数字图像盲取证的关键技术,利用数理统计、模式识别等方法重点研究了篡改前后图像的不变特征和部分统计特征的改变情况,并据此提出了一种基于图像不变矩的篡改取证新方法和一种改进的基于双重JPEG压缩特征的篡改取证技术。本文所取得的具体研究成果和技术创新如下: 第一,在研究常见的篡改手段、美国哥伦比亚大学Shih-Fu Chang研究团体提出的图像取证系统基本架构以及周琳娜提出的数字图像取证系统架构的基础上,提出了一个更全面、更完善的数字图像取证的系统架构,该系统架构包括常见的篡改手段、常见的篡改检测技术和标准的篡改图像数据库三个部分。 第二,在研究Radon变换和解析Fourier-Mellin变换的定义和性质以及常见的几种不变矩的基础上,提出了一种基于Radon和解析Fourier-Mellin变换的不变矩的数字图像盲取证新方法,给出了使用该方法进行取证的具体步骤,并分析了其可行性。 第三,在研究Jessica Fridrich基于压缩前后DCT系数分布的变化情况提出的检测双重JPEG压缩的方法和Hany Farid提出的寻找JPEG Ghosts的检测双重JPEG压缩的方法的基础上,基于分块检测和滑块检测的思想提出了一种改进的基于双重JPEG压缩特征的篡改取证技术,该取证方法解决了现有的双重JPEG检测技术不能检测两次JPEG压缩时DCT变换分块未对齐情况下的篡改问题,加快了检测速度,提高了检测的可用性和检测精度。 最后,在总结本文研究成果的基础上,对数字取证技术未来的研究方向进行了分析。


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