基于语义分割的图像篡改盲取证技术研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xdt1973
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
人耳识别作为一种很有发展潜力的生物特征识别技术,已经受到越来越多的国内外研究人员的关注,与二维人耳图像相比,三维人耳数据包含信息更多,鲁棒性更好。而且三维重建技术应用前景非常广泛,其在身份认证、医学和AR、VR上都有重大意义,所以本文对耳朵三维重建进行了研究。以往对三维人耳重建的研究很少,而且仅有的耳朵三维建模方法几乎都要依靠手动标注特征点和人工干预,本文首次提出了基于模板匹配的耳朵三维重建方法,
学位
机械臂作为目前阶段在机器人及其相关技术领域中应用最为广泛的自动化机械装置,自上世纪问世以来,在国内外一直发展迅速。机械臂本身结构上不断有改进,在驱动、传感器、执行器上也有越来越多的发展和选择。此外,随着控制科学的进步,传统控制方法之外,也不断涌现出新的控制算法,机械臂轨迹跟踪控制在控制策略的选择上也有了更多的尝试。本文选用高斯过程回归算法,对机械臂系统的系统辨识与轨迹跟踪控制问题进行了相关研究。论
学位
近年来,多智能体系统分布式协调控制问题得到了相关领域研究者的广泛关注. 一致性问题是多智能体系统协调控制领域的基本问题.关于一致性的研究,经过多年的钻研,研究者们已经取得了丰硕的研究成果.然而该领域仍然存在许多有待解决的问题,如不匹配受扰多智能体系统主动抗干扰一致性控制设计问题、不确定非线性多智能体系统的一致性控制设计问题等. 本文针对上述几类典型问题以及高阶多智能体系统有限时间分布式优化问题进行
工业过程大都具有非线性、时滞、耦合等特征,并受外界干扰等影响。由于这些特征及影响的存在,常会导致控制系统超调量增大,调节时间变长,从而使系统的过渡过程变坏,稳定性降低,极易引起闭环系统的不稳定。如何克服这些问题,对系统进行有效的控制成为了控制理论领域与工程领域研究的重点。由于非线性和时滞等特性的存在,一方面难以得到系统精确的数学模型,另一方面线性系统相关的研究成果很难直接应用到非线性系统中。近年来
近十多年来,社交媒体所伴随而来的快速增长的用户量以及每天产生的海量数据,已经成为目前最为重要而广泛的公共课题。Facebook已经拥有1000亿图像数据并且还在以每月超过25亿新图像速度增长。日益剧增的社交媒体图像数据正迫切需求更加行之有效的机器学习技术来对海量数据进行表达、分析和理解,从而能够帮助更好的实现基于互联网的管理、搜索、和社交系统的设计。亲属关系是社交媒体中最主要的人际关系之一。近年来
学位
随着大数据时代的来临,多源信息融合已经发展成为信息决策系统的关键技术之一。然而,由于传感器设备的物理局限性、系统运行的不确定性,甚至是环境的未知动态干扰等问题,导致多粒度信息融合问题日益成为信息融合研究的一大挑战。针对信息融合的理论研究是解决多粒度信息融合问题的有效途径,本文以DSmT(Dezert-Smarandache Theory)为理论框架,以穿戴式人体传感器网络(WBSNs,Wearab
学位
时间序列数据广泛存在于各个应用领域,其预测一直是研究的热点问题。时间序列预测方法的核心就是从数据序列中挖掘出变化规律,并对将来的数据做出估计。随着数据挖掘和机器学习方法的迅速发展,时间序列的预测方法也越来越多,越来越先进。然而每一组时间序列数据都有其独特的变化规律,因此预测方法不具有通用性。针对每类时间序列数据集的特点采用相应的数据处理和预测方法,可以提高预测精度。风速和辐照度时间序列是新能源领域
学位
贝叶斯网络作为一种经典的机器学习算法,具有直观的模型,计算简便,被逐渐应用于数据挖掘的研究中。从贝叶斯网络学习的方向来看,分为结构学习和参数学习,本文主要针对后者进行研究。从学习的目的性来看,分为生成学习和判别学习。在实际分类过程中,由于生成学习与分类目标不一致,导致分类精度下降。为了解决分类精度下降的问题,近年来对判别学习的研究逐渐增加。但判别学习的计算过程较为复杂,处理复杂贝叶斯网络时学习效率
四旋翼无人机因其结构轻巧,造价低廉,灵活性高等优点,已经在国防、商业和农业领域有所应用。为了进一步推广四旋翼无人机的应用,使其更加可靠地给人们的生活带来便利,如何设计高效的路径规划算法和提高轨迹跟踪的精确性是需要重点考虑的两个核心问题。因此本文将从这个角度切入,着重研究了四旋翼无人机动力学模型的建立、基于RRT的路径规划算法、基于干扰观测器补偿的反步轨迹跟踪控制、基于范数优化的迭代学习控制方法。论
学位
图像超分辨率(Super Resolution,SR)是指通过算法提升图像分辨率以突破硬件限制的技术,具有良好的应用前景。近年来,压缩感知和稀疏表示理论在图像去噪,图像重建,图像压缩等领域取得了广泛关注,基于稀疏表示的SR技术相较于传统基于重建等方法具有重建质量高,鲁棒性强等优势。针对上述背景,本文对基于稀疏表示的图像SR重建关键技术展开研究,主要工作及创新点如下:首先,本文阐述了稀疏表示理论基础
学位