JPEG压缩检测关键技术研究

Digital image forensics, also called passive image authentication, is a new research direction of image security. JPEG compression is the most popular image compression standard used in different kinds of imaging devices and image-editing software. So the forensic research related to JPEG compression has received extensive attention. But this type of research is still in its initial stage, and some of its key problems have not been adequately addressed. This project mainly studies the theories, methods, and key techniques of JPEG compression detection for its application in image forensics. Based on the intensive study, we enrich the basic theories and methods, including the modeling and analysis of JPEG compression process, the extraction and recognition of the image features applied in JPEG compression detection. Then we develop techniques for detecting JPEG compression in bitmaps based on hierarchical clustering, for detecting double JPEG compression and estimating its primary quantization steps based on factor histogram, for detecting double JPEG compression with the same quantization matrix based on the analysis of rounding and truncation errors, for detecting non-aligned double JPEG compression based on dictionary learning, and so on, which might provide technical support to create a trustworthy environment for the uses and transmissions of digital images.

数字图像取证，也称为图像被动认证，是图像安全领域的一个新的研究方向。在各种图像成像设备和编辑软件中，JPEG压缩是当前应用最为广泛的图像压缩标准。因此，涉及JPEG压缩的图像取证研究受到了普遍关注。但这方面的研究仍处于起步阶段，有些关键问题还未得到有效解决。面向图像取证应用，本项目主要研究JPEG压缩检测的理论、方法与关键技术。通过深入研究，完善和发展包括JPEG压缩建模与分析、用于JPEG压缩检测的图像特征提取与识别在内的基本理论与方法。在此基础上，重点研究和开发基于层次聚类的JPEG压缩位图量化步长估计框架、基于因数直方图的对齐双重JPEG压缩检测和首压量化步长估计技术、基于取整和截断误差分析的相同压缩参数下双重JPEG压缩检测技术、基于字典学习的非对齐双重JPEG压缩检测技术等，为创造数字图像使用与传播的可信环境提供技术支持。

数字图像取证，也称为图像被动认证，是图像安全领域的一个新的研究方向。在各种图像成像设备和编辑软件中，JPEG压缩是当前应用最为广泛的图像压缩标准。因此，涉及JPEG压缩的图像取证研究受到了普遍关注。但这方面的研究仍处于起步阶段，有些关键问题还未得到有效解决。面向图像取证应用，本项目主要研究了JPEG压缩检测的理论、方法与关键技术。通过深入研究，给出了JPEG压缩对图像局部方差影响的理论分析，在分析JPEG双量化模型的基础上定义了因数直方图，提出了基于聚类的JPEG解压位图量化步长估计框架、基于因数直方图的双重JPEG压缩检测和首压量化步长估计方法。此外，还研究了其它相关取证技术，提出了基于卷积神经网络的图像重采样检测与参数估计方法、基于三值编码的图像锐化检测方法、基于二维自回归模型的中值滤波检测方法等。以上所提方法将为创造数字图像使用与传播的可信环境提供技术支持。