面向凭证的计算机生成文本-数据图像主动取证方法研究

The modern information management is an efficient measure for tackling the faked voucher. The voucher digitizing and the adopted digital anti-fake and authentication technology are the key parts of modern information management. Combined the character of digital image, this project proposes a new concept of the computer-generated text-data image (CGTDI) from the point of view of voucher-digitizing application. To address the anti-fake and authentication requirement of digital-voucher, this project will research the digital image active-forensics methods of the CGTDI. The main research content includes the following four aspects. (1) The concept, model and characteristic analysis of the CGTDI are researched; (2) Giving consideration to the low-distortion and small file-size, the information hiding methods are studied for the CGTDI; (3) the methods of generating watermark data with variable capacity are researched for the CGTDI based on the classification code; (4) the tamper detection and tamper recovery methods and their performance are studied based on the CGTDI characteristic. Based on the research, the simulation platform of the CGTDI generation and authentication for a given voucher is designed and realized, which is used to verify the security, validity and suitability of the watermarked CGTDI generated by the proposed image active-forensics methods and perfect the conception and meaning of the CGTDI by the multiple simulation experiments. The research of this project is beneficial exploration for the practical applications of the digital image active-forensics technique.

现代信息化管理是打击证件、发票等凭证造假的有效手段，而纸质凭证数字化及其防伪认证是信息化管理的关键环节。为此，本项目结合数字图像的特征，从"纸质凭证数字化"的应用角度提出"计算机生成文本-数据图像"的新概念，针对凭证数字化防伪认证的需求，展开适合于文本-数据图像的主动取证方法研究。主要研究内容包括：(1) 文本-数据图像概念、建模和特征分析；(2) 兼顾失真度和文件长度的文本-数据图像信息隐藏方法；(3) 基于分类编码的文本-数据图像变容量水印生成；(4) 基于文本-数据图像特征的篡改检测与篡改恢复算法设计与性能分析。在此基础上，构建特定凭证的文本-数据图像生成与认证系统仿真平台，分析验证基于主动取证算法生成含认证信息文本-数据图像的安全性、有效性和适用性，完善计算机生成文本-数据图像的概念和内涵。本项目研究是数字图像主动取证技术走向实际应用的有益探索。

随着互联网、云计算等技术的发展，网络空间已成为人们生活环境的重要组成部分。物理生活空间的各种重要证件、票据等凭证的数字化管理及其防伪认证是网络空间必须解决的关键问题。本课题针对网络空间中凭证数字化及其防伪认证需求，展开纸质凭证数字化、不同格式的数据隐藏方法、低码率恢复水印编码、篡改检测与恢复性能分析等数字图像主动取证关键技术进行了深入研究。项目立项以来，课题组按照研究计划有序执行，通过4年的探索研究完成成果如下。(1) 兼顾信息冗余和文件大小，提出了基于块分类的PNG电子发票图像认证水印算法、定位PDF电子发票篡改的主动取证算法、用于JPGE、GIF等压缩文本-数据图像的多重篡改检测与重要信息自恢复的认证水印算法； (2) 提出了基于重要块二值编码、块分类编码的文本-数据图像自适应变长恢复水印编码方法、提出了基于方向特征、子空间投影等单帧图像超分辨重建的超低码率变长恢复水印编码方法，以缓解恢复水印容量与篡改恢复质量之间的矛盾；(3) 课题组研究发现，多描述编码与数字图像修复技术相结合，能有效缓解一致篡改与恢复质量之间的矛盾；提出了基于颜色-梯度、4方向特征、Curvelet方向特征等多种图像修复算法和基于多描述编码的图像自恢复水印算法。(4) 针对项目研究过程中发现的数字凭证云存储管理和隐私保护等新问题，开展了加密域可逆信息隐藏和目标检测等项目拓展研究。本项目按计划完成了全部研究内容，达到了预期研究目标。项目的具体成果主要以学术论文与发明专利形式呈现，发表标注本项目资助的学术论文34篇，其中期刊论文27篇，会议论文7篇，SCI收录13篇(含3篇IEEE国际顶级期刊论文)，EI收录32篇；申请国家发明专利6件，其中5件已获发明专利授权；培养博士毕业生2人，硕士毕业生14人。