数字图像原始性鉴别和篡改盲取证研究

数字图像盲取证是国际上近年倍受关注的多媒体信息安全前沿研究领域，是指取证方仅从得到的数字图像就可进行取证的崭新技术。本申请以面向司法证据支撑的数字媒体原始性鉴别和数字图像篡改伪造为背景，研究不依赖图像内容的数字图像媒体来源认证和数字图像篡改盲取证技术和方法。.研究的重点包括：针对媒体来源认证，从多空间数据特性角度研究成像过程和处理方法产生的数字媒体来源鉴别。针对数字图像伪造和篡改，研究典型的数字图像篡改伪造操作建模和参数估计的检测和定位方法。针对实用情况，研究对多种常见篡改伪造操作联合应用的检测取证技术。研究成果为数字图像取证提供应用基础理论和方法支持。

针对数字图像取证中的两个主要问题，即数字图像的来源鉴别和篡改伪造取证问题，研究了数字图像被动盲取证的基本理论和方法。课题组从数字图像的获取设备型号来源和获取设备个体来源两个层次研究了数字图像的来源鉴别问题，研究内容主要从三个方面入手：图像的硬件缺陷所导致的图像特性；软件算法所引入的统计特征；将整个成像系统看作一个整体来分析图像的宏观统计特征。针对数字图像伪造中常用的典型篡改操作，课题组从检测和定位两个角度出发，重点研究了同图内重要区域删除、增添；异图拼接的一般模型/机理以及检测和定位方法；常用润饰操作如锐化、模糊等的检测与定位，通过分析这些操作引入的图像数据统计特性变化，研究从获得的图像中对篡改模型进行参数估计；通过对不同参数进行辨别，进而提出篡改伪造基本操作的检测和定位分析方法。考虑到尽管检测单一的典型篡改伪造操作可以提供对篡改伪造图像取证的辅证，但是当多种典型篡改伪造操作联合的时候，往往其特性会相互干扰。课题组从篡改伪造与图像存储的操作域不同角度出发，着重分析了不同篡改伪造操作在JPEG压缩后的特性，利用JPEG压缩在篡改伪造图像中造成的灰度共生矩阵等特征变化，以及信息损失量的变化等，对多种篡改伪造操作联合的篡改图像进行了检测和定位，尤其针对典型的篡改伪造图像场景，即更换照片中人头像的情况，课题组提出了对感兴趣区域/图像显著性区域进行篡改伪造检测定位的理论和方法。. 本项目研究的意义和对学科未来的贡献在于，通过对数字图像篡改伪造检测的理论和方法研究，探索了数字图像获取设备的成像软硬件系统在图像数据中引入的特征以及其描述，掌握了单一/联合篡改伪造操作对图像不同域典型统计特征的变化规律，为进一步提高司法意义下的数字图像取证方法可靠性，研究开发实用取证技术打下了良好的理论和方法基础。