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JPEG量化步长估计综述
2024年
随着JPEG(Joint Photographic Experts Group)格式的图片在网络存储和传输中的广泛应用,基于JPEG格式的篡改、拼接等恶意操作也层出不穷,利用JPEG图像特性的研究受到越来越多的关注。其中,JPEG图像特性与量化步长息息相关。如果,JPEG压缩后的图像以位图的形式进行保存,研究者无法直接获取到量化步长,从而无法有效地分析JPEG图像特性。因此,对于量化步长的估计在数字图像取证领域越来越受到关注。本文首先介绍了量化步长估计的研究背景,并将量化步长估计问题分成两类问题:单压缩图像的量化步长估计和重压缩图像的首次量化步长估计。其次,在经典的JPEG压缩模型基础上分别了给出了这两类问题的量化步长估计模型,并对每类问题的各种现有方法进行了详细介绍和梳理。随后,在相同实验环境下对经典算法进行了实验,并对经典算法进行了相应的分析与评价。实验结果表明:在单压缩图像的量化步长估计任务中,现有技术相对成熟并且部分算法估计准确率高于90%;但是,在对齐重压缩图像的首次量化步长估计任务中,现有方法仅能估计低频、中频的量化步长,并且当首次与第二次的压缩质量因子相近时,估计准确率较低;在非对齐重压缩图像的首次量化步长估计任务中,由于网格偏移会增加估计量化步长的困难,导致算法在非对齐重压缩上性能较差。最后,指出了量化步长估计中有待进一步解决的问题和发展趋势。
程鑫王金伟王昊罗向阳李晓龙朱国普朱国普
关键词:数字取证JPEG压缩
JPEG原图重构取证方法
2024年
数字图像已被广泛用于办理各类网上业务和作为司法证据。与此同时,利用流行的图像编辑软件,普通用户就可以对图像进行语义篡改而不留下视觉痕迹。因此,对数字图像的原始性和真实性进行辨识已成为迫切的应用需求。基于元数据的图像篡改取证方法因准确性高、计算量小而得到重视。然而,原图重构技术(例如应用MagicEXIF元数据编辑器)的出现使上述方法完全失效。针对这一问题,本文提出一种JPEG图像原图重构取证方法,用于检测图像是否受到重构攻击。通过分析原图重构的过程,以及重构前后图像的像素统计特征差异,本文对深度学习隐写分析模型SRNet(Steganalysis Residual Network)进行轻量化改进:裁剪其冗余的下采样层以减少参数,引入通道注意力机制以提高对关键特征的提取能力,并采用知识蒸馏的方法进一步提升模型的准确率。进一步地,通过分析重构对不同颜色分量的影响,采用YCbCr颜色分量作为模型输入,以提高检测性能。为测试算法的性能,我们收集了由不同品牌和型号的手机拍摄的图像数据,构建了大规模重构图像数据库。实验表明,本文提出的模型在参数量显著减少的情况下性能优于流行的模型,对512×512大小的图像可取得98%以上的检测正确率,且具有良好的跨设备泛化能力。同时,通过应用迁移学习,本文方法对不同版本的重构软件也具有较好的泛化性。
黎溢轩李昊东曾吉申黄瑞灵黄继武
关键词:图像取证轻量化模型
JPEG压缩的自适应图像隐写算法
2024年
现有的网络通信系统在传输图像时往往会对图像进行JPEG压缩以节约通信开销。然而,传统的图像隐写技术缺乏抗JPEG压缩的能力,系统对含密图像进行有损压缩后,容易导致秘密信息被破坏而无法被正确提取。因此,设计安全、鲁棒的图像隐写技术具有重要的实际应用价值。文中提出了一种抗JPEG压缩的自适应图像鲁棒隐写算法。首先,分析了JPEG压缩对载体图像造成的信息损失,确定了在JPEG压缩前后保持稳定的纹理特征作为秘密信息的鲁棒嵌入域。其次,以此为基础,提出了一种基于图像分块纹理特征自适应调整的秘密信息量化嵌入方法,将秘密信息嵌入到抗压缩变换能力较强的图像块纹理均值特征中。最后,利用错误反馈机制对生成的含密图像进行调整,直到秘密信息提取错误率达到期望值,最终生成抗JPEG压缩的鲁棒含密图像。在BossBase1.01图像库上进行对比实验,结果表明,文中提出的抗JPEG压缩鲁棒隐写方法在经过JPEG压缩后,具有较强的抗压缩性和抗检测性,并保持了较高的图像质量。相比传统最低位(least significant bit,LSB)隐写、基于Catalan变换的图像隐写(Catalan based Steganography,CBS)、基于神经网络的图像隐写FNNS(Fixed Neural NetworkSteganography)和基于自编码器的鲁棒图像隐写RoSteALS(Robust Steganography using Autoencoder Latent Space),所提算法有效地将JPEG压缩后含密图像信息提取的平均错误率分别降低了49.79%,49.73%,37.38%和38.85%,生成的含密图像视觉质量高于基于Catalan变换的图像隐写、FNNS隐写和RoSteALS隐写,并保持了较好的抗StegExpose隐写分析性能。
张静涵陈文
关键词:图像隐写JPEG压缩
适应性JPEG图像隐私保护方案
2024年
由于JPEG图像格式是一种高压缩率图像格式,JPEG图像中的隐私保护方案不仅需要保护隐私区域的内容,同时要控制文件的大小。另外,JPEG图像中包含隐私信息的区域,即感兴趣区域(ROI),往往只占整个图像的一部分。仅对ROI进行保护有助于控制文件的大小。基于此,提出了一种适应性JPEG图像隐私保护方案。利用人脸检测等方法从JPEG图像中提取隐私区域,使用基于块的适应性可逆修改算法对隐私区域进行保护,用可逆信息隐藏方法将复原所需的信息嵌入图像。上述隐私保护过程采用了可逆的算法,合法的被授权者可以完全恢复经过所提方案隐私保护后的区域。由于引入了可变的参数,可以选择合适的参数以适应不同的实际需求,并达到最优效果。对多个ROI重叠的复杂情形进行了讨论并提出了解决方案。在峰值信噪比(PSNR,peak signal-to-noise ratio)和文件膨胀率等指标下,通过实验探索了不同参数对方案性能的影响并找到了推荐的参数组合。实验结果表明,在合适的参数下,所提方案在隐私保护、文件膨胀率等方面中的表现优于已有方案。
文泓鑫胡飞俞能海
关键词:JPEG图像隐私保护可逆信息隐藏人脸识别
一种新的基于STC编码的JPEG图像隐写方法
2024年
本文结合STC隐写编码,提出了一种新的针对JPEG图像的隐写方法。在采用STC隐写编码提高嵌入效率的同时,通过控制低频部分用于信息嵌入的绝对值为1的DCT系数比例来保持DCT系数直方图统计特性。实验结果表明,本文提出的新方法与Jsteg方法、F5方法相比,不仅可以实现更大的信息隐藏容量和更高的嵌入效率,而且隐秘图像具有更好的图像质量和抗直方图统计分析能力。
钟理权鲁国鹏何美霖叶学义
关键词:隐写JPEG
探究Snapseed对JPEG图像的Exif信息和原始性的影响
2024年
为探究Snapseed图像处理软件对JPEG图像的Exif信息和原始性的潜在影响,本文以JPEG图像为研究对象,利用Snapseed软件对图像进行处理,通过使用HashMyFiles、MagicExif元数据编辑器、Opanda PowerExif 1.2及WinHex等工具提取图像处理前后的MD5值进行数据完整性校验,同时,利用工具记录图像处理前后的详细Exif信息并检查分析潜在的数据变化。实验结果表明,Snapseed软件导致JPEG图像的Exif信息和原始性发生了根本性的变化,包括部分原始信息被修改或删除、MD5值改变等。因此,在当前Snapseed软件在日常生活中使用频繁的情况下,需要关注其在司法鉴定和数字图像取证等领域中的应用。要确保重要照片原始性和元数据信息不被改变,首先,保留原始文件,不对图像做导入–导出、编辑操作;其次,确认拍摄信息;最后,考虑写入数字签名,以确保照片的原始性不被改变。In this paper, to investigate the potential effects of Snapseed image processing software on Exif information and originality of JPEG images, JPEG images were taken as the research object, and the images were processed using Snapseed software, and the MD5 values before and after image processing were extracted for data integrity checking by using tools such as HashMyFiles, MagicExif metadata editor, Opanda PowerExif 1.2 and WinHex, and at the same time, the tools were used to record the detailed Exif information before and after image processing and check and analyze the potential data changes. The experimental results show that the Snapseed software leads to fundamental changes in the Exif information and originality of JPEG images, including the modification or deletion of some of the original information and changes in the MD5 value. Therefore, in the current situation where Snapseed software is frequently used in daily life, it is necessary to pay attention to its application in the fields of forensics and digital image forensics, etc. Wanting to make sure tha
李娟红成晓康
关键词:EXIF信息
基于JPEG图像的模块化可逆信息隐藏方法被引量:1
2024年
当前的可逆信息隐藏方法为了寻求更好的嵌入性能,通常会基于给定的图像内容对修改模式和嵌入参数作出自适应的调整。然而,通过细化自适应程度或扩大解空间来寻找更优解时,会造成计算复杂度高、时间成本难以承受等问题。为此,提出了一种适用于JPEG图像的模块化可逆嵌入方法来提高自适应寻优的效率。通过比较不同情况下最优解的嵌入性能,对原有的解空间进行优化、筛选,从而生成一个适用于不同图像的通用修改模式集合。每一个修改模式被定义为在多直方图修改框架下的最优嵌入点集合。在嵌入时,为给定的图像内容自适应地从预设的解集中选定合适的修改模式。实验在USC-SIPI数据集上与五个具有代表性的方法进行了比较。相比于同类算法,所提算法可将峰值信噪比提升0.03~1.81 dB。对于文件大小扩展,所提算法的性能结果可比两个经典方法分别减少12.4%和5.1%。实验结果表明,相比于主流经典方法,该方法在含密图像质量和文件大小扩展方面有更好的性能表现,并能以较低的计算复杂度取得与最近的高效方法相近的自适应嵌入效果。
张成欧博廖鑫
关键词:可逆信息隐藏JPEG图像时间复杂度
基于LSB的JPEG灰度图像可逆信息隐藏方法
2024年
使用修改量化表等常规JPEG图像可逆信息隐藏方法,难以对抗格式转换造成的秘密信息丢失,例如,当JPEG转为PNG格式后再转回JPEG时,许多常规JPEG图像可逆信息隐藏方法都会失效。因此,探索了一种针对DCT量化前区块像素的改写模式,并利用LSB的思路将秘密信息嵌入JPEG灰度图像中。为了保证图片大小在隐写后的增加量在可控范围内,采用了先压缩控制图片大小再嵌入秘密信息的方式,确保了秘密信息能够被完整提取。结果表明,当嵌入8×8区块中靠近低频区域时,针对[0,0]或[1,1]或[2,2]单个位置的改写,与针对([0,0],[1,1])或([0,0],[2,2])2个位置的改写。与原始原图相比,最终得到的载密图片PSNR值均在50以上,SSIM值均在0.99以上,说明嵌入后的载密图片与原始图片相似程度很高,肉眼难以辨别。
肖丽丽宋赫轩林辉王端
关键词:可逆信息隐藏JPEG图像灰度图像
用于解码JPEG图像的方法和JPEG图像解码器
本发明公开了一种用于解码JPEG图像的方法,其特征在于,包括:获取JPEG图像数据;对JPEG图像数据进行熵解码、反量化、二维逆离散余弦(IDCT)变换及颜色转换,以得到解码的RGB图像数据,其中二维IDCT变换包括:对...
侯海彦
Restoration of the JPEG Maximum Lossy Compressed Face Images with Hourglass Block-GAN
2024年
In the context of high compression rates applied to Joint Photographic Experts Group(JPEG)images through lossy compression techniques,image-blocking artifacts may manifest.This necessitates the restoration of the image to its original quality.The challenge lies in regenerating significantly compressed images into a state in which these become identifiable.Therefore,this study focuses on the restoration of JPEG images subjected to substantial degradation caused by maximum lossy compression using Generative Adversarial Networks(GAN).The generator in this network is based on theU-Net architecture.It features a newhourglass structure that preserves the characteristics of the deep layers.In addition,the network incorporates two loss functions to generate natural and high-quality images:Low Frequency(LF)loss and High Frequency(HF)loss.HF loss uses a pretrained VGG-16 network and is configured using a specific layer that best represents features.This can enhance the performance in the high-frequency region.In contrast,LF loss is used to handle the low-frequency region.The two loss functions facilitate the generation of images by the generator,which can mislead the discriminator while accurately generating high-and low-frequency regions.Consequently,by removing the blocking effects frommaximum lossy compressed images,images inwhich identities could be recognized are generated.This study represents a significant improvement over previous research in terms of the image resolution performance.
Jongwook SiSungyoung Kim
关键词:JPEGRESTORATIONGAN