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数字图像篡改盲取证算法,凭借其不依赖于任何先验信息,仅根据图像本身的信息对图像进行真实性、完整性检测,成为图像取证领域主要研究方向之一。篡改图像由于篡改场景各式各样,篡改对象五花八门,篡改区域没有固定的形状、纹理等特征,因此图像篡改盲取证的难度较大。而现有数字图像盲取证算法大多采用基于图像块训练的方式,效率低下,检测方式固化且对于篡改区域定位问题没有很好解决。因此,本文从语义分割角度出发,将篡改图像检测问题转变为篡改区域分割问题,以提高数字图像篡改盲取证算法的定位精度。本文算法的主要研究工作如下:
首先,本文提出了基于篡改区域轮廓分割的图像篡改盲取证算法。该算法通过多步马尔可夫特征、图像信息熵与差分激励三种特征的融合,更好地表征图像局部特征,并将融合的特征送入 Real_Adaboost 分类器进行训练,以输出每个像素属于篡改区域轮廓线的概率。为进一步提升篡改区域轮廓线分割效果,该算法采用条件随机场(CRF)进行后处理,以获得每个像素的最佳类别。实验结果表明,该方法相较于传统的基于手工设计特征的盲取证算法,在篡改区域定位上更加准确。
再次,本文提出了基于Attention网络的图像篡改区域定位算法。该方法采用语义分割中常用的编码-解码实验框架,并采用通道、空间注意力机制对特征信息进行关注。为进一步融合篡改区域分割所需要的上文信息与局部信息,本文采用特征金字塔注意机制与全局注意上采样模块,多尺度地获取图像特征信息与捕捉上文语义信息,进一步提升篡改区域分割效果。实验结果表明,该算法与现有基于深度学习算法相比,定位效果有一定提升。
最后,本文提出了基于检测-分割网络的图像篡改盲取证算法。该算法在前文研究基础上,进一步探究将目标检测与语义分割融合进一个网络中,用先检测、再分割的思路解决图像篡改定位问题。该算法采用Mask R-CNN网络结构,新增一条自下而上的路径实现特征融合,并在RPN训练阶段,采用Focal Loss损失函数以解决正负样本不平衡问题。此外,还采用新的非极大值抑制算法 Soft-NMS 提高检测召回率。实验结果表明,相较于目前已有的算法,该算法达到state of art 效果。
首先,本文提出了基于篡改区域轮廓分割的图像篡改盲取证算法。该算法通过多步马尔可夫特征、图像信息熵与差分激励三种特征的融合,更好地表征图像局部特征,并将融合的特征送入 Real_Adaboost 分类器进行训练,以输出每个像素属于篡改区域轮廓线的概率。为进一步提升篡改区域轮廓线分割效果,该算法采用条件随机场(CRF)进行后处理,以获得每个像素的最佳类别。实验结果表明,该方法相较于传统的基于手工设计特征的盲取证算法,在篡改区域定位上更加准确。
再次,本文提出了基于Attention网络的图像篡改区域定位算法。该方法采用语义分割中常用的编码-解码实验框架,并采用通道、空间注意力机制对特征信息进行关注。为进一步融合篡改区域分割所需要的上文信息与局部信息,本文采用特征金字塔注意机制与全局注意上采样模块,多尺度地获取图像特征信息与捕捉上文语义信息,进一步提升篡改区域分割效果。实验结果表明,该算法与现有基于深度学习算法相比,定位效果有一定提升。
最后,本文提出了基于检测-分割网络的图像篡改盲取证算法。该算法在前文研究基础上,进一步探究将目标检测与语义分割融合进一个网络中,用先检测、再分割的思路解决图像篡改定位问题。该算法采用Mask R-CNN网络结构,新增一条自下而上的路径实现特征融合,并在RPN训练阶段,采用Focal Loss损失函数以解决正负样本不平衡问题。此外,还采用新的非极大值抑制算法 Soft-NMS 提高检测召回率。实验结果表明,相较于目前已有的算法,该算法达到state of art 效果。