基於圖像內容和稀疏表達的圖像認證算法研究

《基於圖像內容和稀疏表達的圖像認證算法研究》是依託浙江大學，由胡浩基擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於圖像內容和稀疏表達的圖像認證算法研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：胡浩基
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

本項目以稀疏表達理論為數學工具，探討其在圖像真實性認證方面的具體套用。提出圖像真實性認證是滿足圖像空間唯一性、安全性、對常規圖像操作具有穩健性、對惡意篡改具有脆弱性四項基本要求的特殊圖像壓縮方式。探討了如何運用稀疏表達構建基於圖像內容的認證水印計算模型，從而實現認證系統的上述基本需求。研究的主要思路是運用測量矩陣將圖像特徵矢量投影為一個低維隨機矢量。在圖像特徵矢量的變化具有稀疏性的假設下，通過投影的低維隨機矢量的變化反推圖像特徵矢量的變化，從而實現對惡意篡改區域的定位。本項目在測量矩陣構建方面有較大創新性，根據圖像認證具體的套用需求從理論上探討稀疏表達的測量矩陣滿足的性質，並結合這些性質構建測量矩陣。通過本項目研究，可以完善稀疏表達在套用方面的理論基礎，解決圖像真實性認證領域的研究難題，促進圖像真實性認證技術的實際套用

結題摘要

稀疏表達是近年來圖像處理領域的有力數學工具。基本思想是將信號表達為最稀疏的基的加權和，將常規的平方項最佳化問題轉變為模1的最佳化問題。近年來，國內外對稀疏表達套用的研究主要集中於圖像識別領域。在本項目中，我們利用稀疏表達這一數學工具，在圖像分割和圖像認證領域進行了深入研究，獲得了一系列研究成果。 首先，我們研究了圖像的特徵矢量提取，提出了圖像特徵提取的軟直方圖局部二值模式ASLBP（adaptive soft histogram local binary pattern），從大規模圖片中學習LBP特徵運算元的判決面，運用Fisher判別率FDR得出能量函式。受SIFT算法思想啟發，開發了描述三維格線突出點的三維特徵運算元，基於此特徵運算元，提出了抗剪下攻擊的三維格線的數字水印算法。同時，我們也將人體聲紋作為數字水印的特徵加入人臉圖像中，實現了聲紋在圖像中的隱秘傳輸以及基於人臉和聲紋的多模態識別。其次，我們在稀疏表達用於圖像分割方面進行了深入的研究，我們將稀疏表達的模1項引入圖像分割的最佳化問題中，並結合研究內容1的特徵提取技術，開創性的提出了基於稀疏表達的圖像分割框架，獲得了比傳統方法優異的研究成果。最後，我們進行了基於圖像內容和稀疏表達的圖像認證算法研究，提取LBP和頻譜分量作為特徵矢量，構建稀疏表達的測量矩陣並利用隨機矢量檢測被篡改部分。實驗表明，所提出的方法在鑑別篡改方面有著較好的表現。項目進行過程中，總計發表SCI論文2篇，EI論文5篇，國際會議特邀報告一次，申請國家發明專利兩項。