利用圖像增強(qiáng)處理過(guò)程中直方圖變化規(guī)律檢驗(yàn)圖像真?zhèn)涡?/h1>
2014-04-24 01:43:34劉皓中國(guó)刑事警察學(xué)院
警察技術(shù) 2014年6期
劉皓 中國(guó)刑事警察學(xué)院
一、數(shù)字圖像直方圖概述
灰度直方圖是關(guān)于灰度級(jí)分布的函數(shù)，是對(duì)圖像中灰度級(jí)分布的統(tǒng)計(jì)?；叶戎狈綀D是將數(shù)字圖像中的所有像素，按照灰度值的大小，統(tǒng)計(jì)其所出現(xiàn)的頻度。直方圖可用于判斷圖像量化時(shí)數(shù)字化參數(shù)是否恰當(dāng)、在圖像的閥值分割技術(shù)中選取圖像邊界閥值、均衡化和規(guī)定化增強(qiáng)圖像等應(yīng)用領(lǐng)域。直方圖的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括：平均值、中間值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。在數(shù)字圖像處理過(guò)程中，正常情況下圖像直方圖是一條連續(xù)而平滑的曲線，當(dāng)對(duì)圖像進(jìn)行調(diào)整時(shí)，這條曲線就會(huì)發(fā)生變化，出現(xiàn)規(guī)則的不連續(xù)。
二、數(shù)字圖像增強(qiáng)
圖像增強(qiáng)是數(shù)字圖像處理的重要組成部分，傳統(tǒng)的圖像增強(qiáng)方法對(duì)于改善圖像質(zhì)量發(fā)揮了其重要作用。圖像增強(qiáng)方法基本可以分為空域圖像增強(qiáng)方法和頻域圖像增強(qiáng)方法兩大類，如圖1所示：
由于本文主要研究數(shù)字圖像處理前后圖像直方圖參數(shù)的變化，所以對(duì)圖像亮度調(diào)整，圖像對(duì)比度增強(qiáng)、圖像飽和度增強(qiáng)，調(diào)整圖像曝光度等直接對(duì)圖像直方圖操作的圖像增強(qiáng)方法不做細(xì)致研究，只研究圖像平滑和圖像銳化操作對(duì)圖像直方圖參數(shù)所產(chǎn)生的影響。
（一）平滑圖像增強(qiáng)
實(shí)際獲得的圖像一般都因受到某種干擾而含有噪聲。引起噪聲的原因有敏感元件的內(nèi)部噪聲、相片底片上感光材料的顆粒、傳輸通道的干擾及量化噪聲等。噪聲產(chǎn)生的原因決定了噪聲的分布特性及它和圖像信號(hào)的關(guān)系。根據(jù)噪聲服從的分布對(duì)其進(jìn)行分類，這時(shí)可以分為高斯噪聲、泊松噪聲和顆粒噪聲等。圖像平滑技術(shù)主要用于平滑圖像中的噪聲。平滑噪聲在空間域中進(jìn)行，其基本方法是求像素灰度的平均值或中值。為了既平滑噪聲又保護(hù)圖像信號(hào)，也有一些改進(jìn)的技術(shù)，比如在頻域中運(yùn)用低通濾波技術(shù)。由于噪聲的隨機(jī)性，它們對(duì)像素的影響將使得該像素的灰度與其鄰點(diǎn)的灰度顯著不同，常見(jiàn)的平滑圖像增強(qiáng)方法包括：線性濾波、中值濾波、自適應(yīng)濾波。
（二）銳化圖像增強(qiáng)
圖像在傳輸和轉(zhuǎn)換過(guò)程中，通常質(zhì)量都要降低，除了噪聲因素外，圖像一般都要變得模糊。這主要是因?yàn)閳D像的傳輸或轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的傳遞函數(shù)對(duì)高頻成分的衰減作用，造成圖像的細(xì)節(jié)輪廓不清晰。圖像銳化的作用就是補(bǔ)償圖像的輪廓，使圖像較清晰，實(shí)現(xiàn)方法包梯度算子和拉氏算子圖像銳化。
三、直方圖在圖像增強(qiáng)過(guò)程中的變化規(guī)律研究
本組實(shí)驗(yàn)主要研究原始圖像在增強(qiáng)過(guò)程中，包括圖像平滑和圖像銳化，圖像在被處理前后，直方圖參數(shù)所表現(xiàn)出來(lái)的變化現(xiàn)象，利用多組實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)出直方圖參數(shù)的變化規(guī)律。具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：
1．用相機(jī)在室內(nèi)外，對(duì)不同對(duì)象采用相同分辨率，運(yùn)用全自動(dòng)拍照模式獲取實(shí)驗(yàn)素材50組（室內(nèi)、室外各25組）。
2．對(duì)實(shí)驗(yàn)素材通過(guò)Image-Pro Plus軟件進(jìn)行平滑和銳化，具體操作包括圖像中值濾波和銳化，比較分析圖像處理前后直方圖的參數(shù)變化規(guī)律。
3．根據(jù)直方圖參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，繪制直方圖平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的變化曲線。由于圖像增強(qiáng)操作對(duì)圖像直方圖參數(shù)變化的影響較小，為了更好的繪制變化曲線圖總結(jié)參數(shù)變化規(guī)律，本實(shí)驗(yàn)將變化前后的參數(shù)做差值，然后再擴(kuò)大100倍，根據(jù)差值的變化，繪制變化曲線。
4．統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
（一）圖像中值濾波操作結(jié)果分析
1．實(shí)驗(yàn)過(guò)程
應(yīng)用Image-Pro Plus軟件對(duì)50組實(shí)驗(yàn)素材應(yīng)用矩陣模板進(jìn)行中值濾波，之后再對(duì)處理后的圖像繼續(xù)進(jìn)行濾波，重復(fù)5次。此操作通過(guò)修改與周圍像素明顯不同的像素點(diǎn)的強(qiáng)度來(lái)平滑圖像。它是通過(guò)將整個(gè)鄰域像素強(qiáng)度的中值賦給中心點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，比較5次操作前后圖像直方圖變化結(jié)果。
2．實(shí)驗(yàn)結(jié)果
以室內(nèi)25張?jiān)紙D像為素材，中值濾波后直方圖平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2和圖3所示：
繪制室內(nèi)25張圖像在中值濾波前后直方圖平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的變化曲線如圖4所示：
按照同樣方法，繪制室外25張圖像在中值濾波前后直方圖平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的變化曲線如圖5所示：
3．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
（1）在對(duì)室內(nèi)和室外50組圖像中值濾波后，直方圖平均值呈規(guī)律性變化，對(duì)原始圖像第一次中值濾波后，圖像直方圖平均值小幅增加，再對(duì)濾波后圖像逐級(jí)進(jìn)行濾波后，平均值逐漸降低，而且減少幅度逐漸增加。
（2）直方圖標(biāo)準(zhǔn)偏差變化規(guī)律：在對(duì)原始圖像第一次濾波后，標(biāo)準(zhǔn)偏差沒(méi)有明顯的變化規(guī)律，小幅的增加和減少現(xiàn)象都有出現(xiàn)，但在對(duì)濾波后圖像進(jìn)行第二次濾波后，標(biāo)準(zhǔn)偏差都呈大幅度的減少趨勢(shì)，而且減少幅度逐漸增加。
（3）通過(guò)比較室內(nèi)和室外的曲線圖發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)外直方圖參數(shù)變化規(guī)律基本相同，曲線的走向一致，但是室外圖像直方圖參數(shù)變化范圍和曲線斜率變化明顯大于室內(nèi)。
（二）圖像銳化操作結(jié)果分析
按照?qǐng)D像平滑實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行操作，對(duì)圖像進(jìn)行銳化增強(qiáng)，所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
1．在對(duì)室內(nèi)25組圖像銳化后，直方圖平均值呈先減小后增大的變化趨勢(shì)，對(duì)圖像分別第一次、第二次后，圖像直方圖平均值相應(yīng)減小，再進(jìn)行第三次銳化后圖像直方圖平均值曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，平均值開始逐漸增加。在對(duì)室外25組圖像進(jìn)行第一次和第二次銳化后，圖像平均值和室內(nèi)結(jié)果相符，都呈減小趨勢(shì)，但是在第三次銳化后，由于室外光線條件復(fù)雜，對(duì)圖像亮度變化影響較大，圖像直方圖曲線沒(méi)有明顯變化規(guī)律。
2．直方圖標(biāo)準(zhǔn)偏差變化規(guī)律，在對(duì)原始圖像銳化后，標(biāo)準(zhǔn)偏差呈現(xiàn)規(guī)律性變化，在室內(nèi)和室外標(biāo)準(zhǔn)偏差都是先增大后減小的變化趨勢(shì)，由于標(biāo)準(zhǔn)偏差指的是圖像中亮值間的偏差，其數(shù)值的大小，與圖像對(duì)比度的變化一致，如果圖像對(duì)比度小，反差不大，則標(biāo)準(zhǔn)偏差值低。對(duì)圖像進(jìn)行一次和兩次銳化后，增加了圖像的細(xì)節(jié)信息，使圖像邊緣輪廓更加明顯，所以圖像的對(duì)比度可以得到相應(yīng)的增強(qiáng)，但隨著銳化次數(shù)的增加，圖像大面積被細(xì)節(jié)化，對(duì)比度隨即減小，所以標(biāo)準(zhǔn)偏差呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。
3．同圖像中值濾波實(shí)驗(yàn)一致，室外由于光線的變化，圖像直方圖參數(shù)變化范圍和曲線斜率變化明顯大于室內(nèi)。
四、圖像增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試
1．實(shí)驗(yàn)步驟：一是確定圖像的敏感部分，如人物頭像、文字、物體連接處等細(xì)節(jié)；二是根據(jù)可疑部分的實(shí)際情況分別進(jìn)行中值濾波和銳化的圖像增強(qiáng)處理實(shí)驗(yàn)；三是查看圖像直方圖參數(shù)是否符合實(shí)驗(yàn)規(guī)律。
2．從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)里隨機(jī)選取5組原始圖像，利用PHOTOSHOP CS4對(duì)其進(jìn)行模糊、平滑、銳化等簡(jiǎn)單處理，對(duì)處理后圖像進(jìn)行中值濾波實(shí)驗(yàn)，所得平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示：
繪制5組測(cè)試圖像中值濾波前后直方圖平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差變化曲線如圖7所示：
從上圖曲線數(shù)據(jù)可知，對(duì)非原始圖像進(jìn)行圖像中值濾波實(shí)驗(yàn)，無(wú)論是直方圖平均值參數(shù)，還是標(biāo)準(zhǔn)偏差參數(shù)，都不符合實(shí)驗(yàn)規(guī)律，可判定，上述5組圖像為偽造圖像。
3．應(yīng)用PHOTOSHOP CS4軟件對(duì)原始數(shù)字圖像做常用的處理，如對(duì)兩張照片更換頭像，在處理過(guò)程中，一定對(duì)原始圖像進(jìn)行了平滑，模糊等操作，按照?qǐng)D像增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，對(duì)處理后的圖像進(jìn)行操作，統(tǒng)計(jì)直方圖參數(shù)，查看是否符合實(shí)驗(yàn)規(guī)律，從而判斷圖像真?zhèn)巍４龣z驗(yàn)圖像如圖8和圖9所示：
4．另外分別選取兩幅圖像頸部的懷疑被篡改的部分，并進(jìn)行灰度化，如圖10和圖11所示，按照?qǐng)D像增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)上述兩幅圖像進(jìn)行處理，所得圖像直方圖平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果如圖12所示：
5．按照?qǐng)D像增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的直方圖參數(shù)變化規(guī)律，圖11的平均值參數(shù)變化與實(shí)驗(yàn)明顯不符合，可判斷圖11為偽造圖像。
五、結(jié)論
本論文通過(guò)百余張照片的千余組實(shí)驗(yàn)，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制相關(guān)的圖表，得出利用圖像增強(qiáng)處理過(guò)程中直方圖參數(shù)變化規(guī)律來(lái)判斷數(shù)字圖像真?zhèn)蔚臋z驗(yàn)方法結(jié)論。此規(guī)律可以作為一種輔助手段與別的檢測(cè)手段一起檢測(cè)圖像是否經(jīng)過(guò)了篡改。同時(shí)通過(guò)比較室內(nèi)和室外的曲線圖發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)外直方圖參數(shù)變化規(guī)律基本相同，曲線的走向一致，但由于室外光線條件變化復(fù)雜，室外圖像直方圖參數(shù)變化范圍和曲線斜率變化明顯大于室內(nèi)。
[1]夏良正,數(shù)字圖象處理[M]．南京:東南大學(xué)出版社, 1999.
[2]阮秋琦,數(shù)字圖像處理學(xué)[M]．北京: 電子工業(yè)出版社, 2001.
[3]張兆禮,趙春暉,梅曉丹,現(xiàn)代圖像處理技術(shù)[M]．北京: 人民郵電出版社, 2001.11.
[4]汪志云,黃夢(mèng)為等．基于直方圖的圖像增強(qiáng)及其MTALAB 實(shí)現(xiàn)明[J]．計(jì)算機(jī)工程與科學(xué), 2006,28(02).
[5]周琳娜．?dāng)?shù)字圖像盲取證技術(shù)研究[D]．北京郵電大學(xué), 2007.
[6]黃淑華,趙志巖．?dāng)?shù)字取證工具及應(yīng)用[J]．警察技術(shù), 2012(01).
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劉皓 中國(guó)刑事警察學(xué)院
一、數(shù)字圖像直方圖概述
灰度直方圖是關(guān)于灰度級(jí)分布的函數(shù)，是對(duì)圖像中灰度級(jí)分布的統(tǒng)計(jì)?；叶戎狈綀D是將數(shù)字圖像中的所有像素，按照灰度值的大小，統(tǒng)計(jì)其所出現(xiàn)的頻度。直方圖可用于判斷圖像量化時(shí)數(shù)字化參數(shù)是否恰當(dāng)、在圖像的閥值分割技術(shù)中選取圖像邊界閥值、均衡化和規(guī)定化增強(qiáng)圖像等應(yīng)用領(lǐng)域。直方圖的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括：平均值、中間值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。在數(shù)字圖像處理過(guò)程中，正常情況下圖像直方圖是一條連續(xù)而平滑的曲線，當(dāng)對(duì)圖像進(jìn)行調(diào)整時(shí)，這條曲線就會(huì)發(fā)生變化，出現(xiàn)規(guī)則的不連續(xù)。
二、數(shù)字圖像增強(qiáng)
圖像增強(qiáng)是數(shù)字圖像處理的重要組成部分，傳統(tǒng)的圖像增強(qiáng)方法對(duì)于改善圖像質(zhì)量發(fā)揮了其重要作用。圖像增強(qiáng)方法基本可以分為空域圖像增強(qiáng)方法和頻域圖像增強(qiáng)方法兩大類，如圖1所示：
由于本文主要研究數(shù)字圖像處理前后圖像直方圖參數(shù)的變化，所以對(duì)圖像亮度調(diào)整，圖像對(duì)比度增強(qiáng)、圖像飽和度增強(qiáng)，調(diào)整圖像曝光度等直接對(duì)圖像直方圖操作的圖像增強(qiáng)方法不做細(xì)致研究，只研究圖像平滑和圖像銳化操作對(duì)圖像直方圖參數(shù)所產(chǎn)生的影響。
（一）平滑圖像增強(qiáng)
實(shí)際獲得的圖像一般都因受到某種干擾而含有噪聲。引起噪聲的原因有敏感元件的內(nèi)部噪聲、相片底片上感光材料的顆粒、傳輸通道的干擾及量化噪聲等。噪聲產(chǎn)生的原因決定了噪聲的分布特性及它和圖像信號(hào)的關(guān)系。根據(jù)噪聲服從的分布對(duì)其進(jìn)行分類，這時(shí)可以分為高斯噪聲、泊松噪聲和顆粒噪聲等。圖像平滑技術(shù)主要用于平滑圖像中的噪聲。平滑噪聲在空間域中進(jìn)行，其基本方法是求像素灰度的平均值或中值。為了既平滑噪聲又保護(hù)圖像信號(hào)，也有一些改進(jìn)的技術(shù)，比如在頻域中運(yùn)用低通濾波技術(shù)。由于噪聲的隨機(jī)性，它們對(duì)像素的影響將使得該像素的灰度與其鄰點(diǎn)的灰度顯著不同，常見(jiàn)的平滑圖像增強(qiáng)方法包括：線性濾波、中值濾波、自適應(yīng)濾波。
（二）銳化圖像增強(qiáng)
圖像在傳輸和轉(zhuǎn)換過(guò)程中，通常質(zhì)量都要降低，除了噪聲因素外，圖像一般都要變得模糊。這主要是因?yàn)閳D像的傳輸或轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的傳遞函數(shù)對(duì)高頻成分的衰減作用，造成圖像的細(xì)節(jié)輪廓不清晰。圖像銳化的作用就是補(bǔ)償圖像的輪廓，使圖像較清晰，實(shí)現(xiàn)方法包梯度算子和拉氏算子圖像銳化。
三、直方圖在圖像增強(qiáng)過(guò)程中的變化規(guī)律研究
本組實(shí)驗(yàn)主要研究原始圖像在增強(qiáng)過(guò)程中，包括圖像平滑和圖像銳化，圖像在被處理前后，直方圖參數(shù)所表現(xiàn)出來(lái)的變化現(xiàn)象，利用多組實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)出直方圖參數(shù)的變化規(guī)律。具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：
1．用相機(jī)在室內(nèi)外，對(duì)不同對(duì)象采用相同分辨率，運(yùn)用全自動(dòng)拍照模式獲取實(shí)驗(yàn)素材50組（室內(nèi)、室外各25組）。
2．對(duì)實(shí)驗(yàn)素材通過(guò)Image-Pro Plus軟件進(jìn)行平滑和銳化，具體操作包括圖像中值濾波和銳化，比較分析圖像處理前后直方圖的參數(shù)變化規(guī)律。
3．根據(jù)直方圖參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，繪制直方圖平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的變化曲線。由于圖像增強(qiáng)操作對(duì)圖像直方圖參數(shù)變化的影響較小，為了更好的繪制變化曲線圖總結(jié)參數(shù)變化規(guī)律，本實(shí)驗(yàn)將變化前后的參數(shù)做差值，然后再擴(kuò)大100倍，根據(jù)差值的變化，繪制變化曲線。
4．統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
（一）圖像中值濾波操作結(jié)果分析
1．實(shí)驗(yàn)過(guò)程
應(yīng)用Image-Pro Plus軟件對(duì)50組實(shí)驗(yàn)素材應(yīng)用矩陣模板進(jìn)行中值濾波，之后再對(duì)處理后的圖像繼續(xù)進(jìn)行濾波，重復(fù)5次。此操作通過(guò)修改與周圍像素明顯不同的像素點(diǎn)的強(qiáng)度來(lái)平滑圖像。它是通過(guò)將整個(gè)鄰域像素強(qiáng)度的中值賦給中心點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，比較5次操作前后圖像直方圖變化結(jié)果。
2．實(shí)驗(yàn)結(jié)果
以室內(nèi)25張?jiān)紙D像為素材，中值濾波后直方圖平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2和圖3所示：
繪制室內(nèi)25張圖像在中值濾波前后直方圖平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的變化曲線如圖4所示：
按照同樣方法，繪制室外25張圖像在中值濾波前后直方圖平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的變化曲線如圖5所示：
3．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
（1）在對(duì)室內(nèi)和室外50組圖像中值濾波后，直方圖平均值呈規(guī)律性變化，對(duì)原始圖像第一次中值濾波后，圖像直方圖平均值小幅增加，再對(duì)濾波后圖像逐級(jí)進(jìn)行濾波后，平均值逐漸降低，而且減少幅度逐漸增加。
（2）直方圖標(biāo)準(zhǔn)偏差變化規(guī)律：在對(duì)原始圖像第一次濾波后，標(biāo)準(zhǔn)偏差沒(méi)有明顯的變化規(guī)律，小幅的增加和減少現(xiàn)象都有出現(xiàn)，但在對(duì)濾波后圖像進(jìn)行第二次濾波后，標(biāo)準(zhǔn)偏差都呈大幅度的減少趨勢(shì)，而且減少幅度逐漸增加。
（3）通過(guò)比較室內(nèi)和室外的曲線圖發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)外直方圖參數(shù)變化規(guī)律基本相同，曲線的走向一致，但是室外圖像直方圖參數(shù)變化范圍和曲線斜率變化明顯大于室內(nèi)。
（二）圖像銳化操作結(jié)果分析
按照?qǐng)D像平滑實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行操作，對(duì)圖像進(jìn)行銳化增強(qiáng)，所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
1．在對(duì)室內(nèi)25組圖像銳化后，直方圖平均值呈先減小后增大的變化趨勢(shì)，對(duì)圖像分別第一次、第二次后，圖像直方圖平均值相應(yīng)減小，再進(jìn)行第三次銳化后圖像直方圖平均值曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，平均值開始逐漸增加。在對(duì)室外25組圖像進(jìn)行第一次和第二次銳化后，圖像平均值和室內(nèi)結(jié)果相符，都呈減小趨勢(shì)，但是在第三次銳化后，由于室外光線條件復(fù)雜，對(duì)圖像亮度變化影響較大，圖像直方圖曲線沒(méi)有明顯變化規(guī)律。
2．直方圖標(biāo)準(zhǔn)偏差變化規(guī)律，在對(duì)原始圖像銳化后，標(biāo)準(zhǔn)偏差呈現(xiàn)規(guī)律性變化，在室內(nèi)和室外標(biāo)準(zhǔn)偏差都是先增大后減小的變化趨勢(shì)，由于標(biāo)準(zhǔn)偏差指的是圖像中亮值間的偏差，其數(shù)值的大小，與圖像對(duì)比度的變化一致，如果圖像對(duì)比度小，反差不大，則標(biāo)準(zhǔn)偏差值低。對(duì)圖像進(jìn)行一次和兩次銳化后，增加了圖像的細(xì)節(jié)信息，使圖像邊緣輪廓更加明顯，所以圖像的對(duì)比度可以得到相應(yīng)的增強(qiáng)，但隨著銳化次數(shù)的增加，圖像大面積被細(xì)節(jié)化，對(duì)比度隨即減小，所以標(biāo)準(zhǔn)偏差呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。
3．同圖像中值濾波實(shí)驗(yàn)一致，室外由于光線的變化，圖像直方圖參數(shù)變化范圍和曲線斜率變化明顯大于室內(nèi)。
四、圖像增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試
1．實(shí)驗(yàn)步驟：一是確定圖像的敏感部分，如人物頭像、文字、物體連接處等細(xì)節(jié)；二是根據(jù)可疑部分的實(shí)際情況分別進(jìn)行中值濾波和銳化的圖像增強(qiáng)處理實(shí)驗(yàn)；三是查看圖像直方圖參數(shù)是否符合實(shí)驗(yàn)規(guī)律。
2．從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)里隨機(jī)選取5組原始圖像，利用PHOTOSHOP CS4對(duì)其進(jìn)行模糊、平滑、銳化等簡(jiǎn)單處理，對(duì)處理后圖像進(jìn)行中值濾波實(shí)驗(yàn)，所得平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示：
繪制5組測(cè)試圖像中值濾波前后直方圖平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差變化曲線如圖7所示：
從上圖曲線數(shù)據(jù)可知，對(duì)非原始圖像進(jìn)行圖像中值濾波實(shí)驗(yàn)，無(wú)論是直方圖平均值參數(shù)，還是標(biāo)準(zhǔn)偏差參數(shù)，都不符合實(shí)驗(yàn)規(guī)律，可判定，上述5組圖像為偽造圖像。
3．應(yīng)用PHOTOSHOP CS4軟件對(duì)原始數(shù)字圖像做常用的處理，如對(duì)兩張照片更換頭像，在處理過(guò)程中，一定對(duì)原始圖像進(jìn)行了平滑，模糊等操作，按照?qǐng)D像增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，對(duì)處理后的圖像進(jìn)行操作，統(tǒng)計(jì)直方圖參數(shù)，查看是否符合實(shí)驗(yàn)規(guī)律，從而判斷圖像真?zhèn)巍４龣z驗(yàn)圖像如圖8和圖9所示：
4．另外分別選取兩幅圖像頸部的懷疑被篡改的部分，并進(jìn)行灰度化，如圖10和圖11所示，按照?qǐng)D像增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)上述兩幅圖像進(jìn)行處理，所得圖像直方圖平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果如圖12所示：
5．按照?qǐng)D像增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的直方圖參數(shù)變化規(guī)律，圖11的平均值參數(shù)變化與實(shí)驗(yàn)明顯不符合，可判斷圖11為偽造圖像。
五、結(jié)論
本論文通過(guò)百余張照片的千余組實(shí)驗(yàn)，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制相關(guān)的圖表，得出利用圖像增強(qiáng)處理過(guò)程中直方圖參數(shù)變化規(guī)律來(lái)判斷數(shù)字圖像真?zhèn)蔚臋z驗(yàn)方法結(jié)論。此規(guī)律可以作為一種輔助手段與別的檢測(cè)手段一起檢測(cè)圖像是否經(jīng)過(guò)了篡改。同時(shí)通過(guò)比較室內(nèi)和室外的曲線圖發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)外直方圖參數(shù)變化規(guī)律基本相同，曲線的走向一致，但由于室外光線條件變化復(fù)雜，室外圖像直方圖參數(shù)變化范圍和曲線斜率變化明顯大于室內(nèi)。
[1]夏良正,數(shù)字圖象處理[M]．南京:東南大學(xué)出版社, 1999.
[2]阮秋琦,數(shù)字圖像處理學(xué)[M]．北京: 電子工業(yè)出版社, 2001.
[3]張兆禮,趙春暉,梅曉丹,現(xiàn)代圖像處理技術(shù)[M]．北京: 人民郵電出版社, 2001.11.
[4]汪志云,黃夢(mèng)為等．基于直方圖的圖像增強(qiáng)及其MTALAB 實(shí)現(xiàn)明[J]．計(jì)算機(jī)工程與科學(xué), 2006,28(02).
[5]周琳娜．?dāng)?shù)字圖像盲取證技術(shù)研究[D]．北京郵電大學(xué), 2007.
[6]黃淑華,趙志巖．?dāng)?shù)字取證工具及應(yīng)用[J]．警察技術(shù), 2012(01).
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