1.一种细粒度图像拼接区域检测方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1、对于大小为W×H的图像Im,令ImR,ImG,ImB分别表示R,G,B三个颜色通道;
步骤2、取证特征提取;
步骤3、拼接区域检测。
2.根据权利要求1所述的一种细粒度图像拼接区域检测方法,其特征在于,所述步骤1具体如下:步骤1.1、CFA插值系数的估计;
步骤1.2、无效块的剔除;
步骤1.3、重建RGB三通道。
3.根据权利要求2所述的一种细粒度图像拼接区域检测方法,其特征在于,所述步骤
1.1具体如下:
将图像ImG分成尺寸为τ×τ的非重叠块,得到 个图像块,令第u个图像块ImGu为:
其中,W和H分别表示图像ImG的长和宽,在不同尺寸τ×τ的分割块下,当尺寸为16×16时,拼接区域边缘更清晰,γ的值最大,因此取τ=16;
为了估计ImGu的CFA插值系数,假设所选择的插值邻域大小为(2l+1)×(2l+1),则建立如下的线性插值模型:其中,cGu,cRu和cBu分别表示绿色、红色、蓝色通道的CFA插值系数,ImGu,ImRu和ImBu分别表示绿色、红色、蓝色分量;
在图像块ImGu中,需插值的像素点的个数为ω=(τ×τ)/2,并可将(2)式改写为:其中, 表示图像块ImGu中,第t个待插值像素点的灰度值, 表示图像块ImGu中待插值像素点的(2l+1)×(2l+1)邻域内第q个像素点的CFA插值系数, 表示图像块ImGu中第t2
个待插值像素点的(2l+1)×(2l+1)邻域内第q个像素点的灰度值,其中,q=1,2,…,(2l+1) -
1,t=1,2,…,ω; 的定义与 类似, 的定义与 类似, 的定义与 类似;
为了便于描述,将(3)式表示为:
其中, 其余符号类似;
随之采用协方差矩阵估计ImGu的插值系数,得到:假设三个颜色通道相互独立,并令i=(2l+1)2-1,将(5)式变形为:最终,图像块ImGu中的CFA插值系数估计如下:
4.根据权利要求3所述的一种细粒度图像拼接区域检测方法,其特征在于,所述步骤
1.2具体如下:
将(7)式简写为如下形式:
由(8)式可知,当且仅当矩阵DGu为非奇异矩阵时,插值系数CGu才有解;为此,可计算DGu的行列式|DGu|,并定义如下规则:
5.根据权利要求4所述的一种细粒度图像拼接区域检测方法,其特征在于,所述步骤
1.3具体如下:
令l=1,利用所有有效图像块插值系数CGu的平均值构建矩阵SG如下:其中,m为有效图像块的个数,通过矩阵SG重建绿色通道Im′G如下:Im′G=ImG*SG (11)
同理,也可得到重建后的R,B通道为Im′R,Im′B。
6.根据权利要求5所述的一种细粒度图像拼接区域检测方法,其特征在于,所述步骤2具体如下:步骤2.1、利用拉普拉斯算子Lap对经过所述步骤1重建后的三通道Im′R、Im′G、Im′B、以及原始三通道ImR、ImG、ImB分别进行卷积处理:步骤2.2、令
步骤2.3、则Im'=abs(Im1-Im2)为所提取的取证特征。
7.根据权利要求6所述的一种细粒度图像拼接区域检测方法,其特征在于,所述步骤3具体如下:步骤3.1、粗粒度拼接区域检测:
对所述步骤2得到的取证特征Im'进行二值化处理,在此基础上同时进行形态学操作,得到粗粒度拼接区域的检测结果Imcu:Imcu=imdilate(Im',SE) (13)其中,SE为结构元素,imdilate(·)表示形态学操作;
步骤3.2、进一步进行细粒度拼接区域检测;
步骤3.3、采用超像素分割算法平滑细粒度定位结果边缘。
8.根据权利要求7所述的一种细粒度图像拼接区域检测方法,其特征在于,所述步骤
3.2具体如下:
步骤3.2.1、纹理强度特征提取:
将Imcu分成尺寸为κ×κ的不重叠块,κ=τ=16,设 为每个粗粒度块,对每个块进行拉普拉斯算子卷积处理:X′y=Xy*Lap (14)
在此基础上,计算X′y的协方差矩阵Ay为:对协方差矩阵Ay进行奇异值分解,具体如下:其中, 为单位矩阵,T(1)>T(2)>…>T(s),用奇异值T(1),T(2),…,T(s)之和反映每个粗粒度块的纹理强度特征,并将其定义为:fy=T(1)+T(2)+…+T(s) (17)其中,fy表示第y个粗粒度块的纹理强度特征;
步骤3.2.2、区分可疑拼接块:
用大津法对纹理强度数据集 进行分类,如果图像块被分为两个集合Ψ1和Ψ2,定义:
其中,number(Ψ1),number(Ψ2)分别表示集合Ψ1和Ψ2中元素的数目,RSplicing,ROrginal分别表示拼接区域和原始区域;
步骤3.2.3、去除误检块:
为了去除误检测,定义:若一个图像块的四邻域全为可疑拼接块,则定义该块为可疑拼接块,若一个图像块的四邻域全为原始块,则定义该块为原始块,即对于一个图像块Yα,β,步骤3.2.4、合并可疑拼接区域:首先,利用图像块的邻域标记方法,逐行扫描所有粗粒度块,寻找式(19)中检测结果的可疑拼接连通区域,直至将所有可疑拼接图像块标记完,假设共有δ个标签,即就有δ个可疑拼接连通区域,可将其记为:Γ={Γ1,Γ2,…,Γδ};
然后,计算任意两个连通区域Γv、Γu中,像素点Qvχ和Quξ的之间的欧式距离Divχ,uξ:其中,(XXvχ,YYvχ)表示连通区域Γv中,第χ个像素点Qvχ的位置坐标;(XXuξ,YYuξ)表示连通区域Γu中,第ξ个像素点Quξ的位置坐标;
最后,定义如下规则对可疑拼接区域进行合并:其中,th为合并阈值,将哥伦比亚数据库中的图像作为测试图像,设置一系列的合并参数th0∈{20,40,60,…,200},令拼接像素为阳性样本,原始像素为阴性样本,并计算在不同参数下的假阴性率(FNR)和假阳性率(FPR),由于当th0=100时,FNR和FPR的值均比较合理,因此th=100,将可疑拼接区域合并的结果记为Imhe;
步骤3.2.5、精确定位:
对Imhe进行孔洞填充:
Imtian=imfill(Imhe,'holes') (22)其中,imfill(·)表示孔洞填充函数;
在此基础上,使用步骤3.2.4中的图像区域标记方法标记Imtian,假设共有θ个连通区域,并将其记为P1,P2,…,Pθ;定义P=argmax Area(P1,P2,…,Pθ)为拼接区域,其中,Area(·)表示计算连通区域面积的函数,并将最终的细粒度拼接区域定位结果记为Imzui。
9.根据权利要求8所述的一种细粒度图像拼接区域检测方法,其特征在于,所述步骤
3.2.4利用图像块的邻域标记方法,逐行扫描所有粗粒度块,寻找式(19)中检测结果的可疑拼接连通区域,具体步骤如下:令深色表示要标记的可疑拼接图像块,从第一行开始逐行扫描每一行的每个可疑拼接图像块,第一行有两个区域,其位置分别记为[2,6]和[9],分别给它们标记区域标签为1,2;
接着扫描第二行,也有两个区域,所包含的可疑拼接图像块的位置分别为:[5],[9],但它们分别与上一行的两个区域邻接,所以沿用上一行的区域标签,即1和2;第三行有两个区域[5,9]和[13,14],因为[5,9]与上一行的两个区域都有邻接,所以把之前的两个区域合并为一个区域,标记为两者中最小的标签号,即1;[13,14]为新产生的独立区域,所以赋予新的标号2,对每一行进行上述过程。
10.根据权利要求8所述的一种细粒度图像拼接区域检测方法,其特征在于,所述步骤
3.3具体如下:
步骤3.3.1、找到细粒度定位结果Imzui中,包含可疑拼接区域的最小矩形边界;
步骤3.3.2、将最小矩形区域映射到测试图像中,并对测试图像中的最小矩形区域进行超像素分割;
步骤3.3.3、将步骤3.3.2得到的超像素分割结果映射到Imzui的小矩形区域中,并将此超像素块集合记为:E={E1,E2,…,Ez},其中,z为超像素块的个数;
步骤3.3.4、计算超像素块En(n=1,2,…,z)中,可疑拼接像素个数占总像素个数比重εn:步骤3.3.5由于在连通区域合并时,会产生大量的误检,因此,定义如下规则:即得到最终的图像拼接区域检测结果。