[发明专利]一种基于感光器件噪声指纹的溯源系统

说明书

本发明公开了一种基于感光器件噪声指纹的溯源系统，属于图像被动取证技术领域，包括参考图像采集模块、参考图像PRNU降噪模块、均值计算模块、参考图像参考噪声值获取模块、待测图像提取模块、待测图像PRNU降噪模块、待测图像参考噪声值获取模块、阈值训练模块、相关系数计算模块和溯源判断模块；其中，参考图像PRNU降噪模块包括参考图像PRNU提取单元、参考图像PRNU滤波单元和残留噪声获取单元；本发明通过提取相机感光器件上的PRNU作为噪声指纹，并通过计算与待测图像的相关系数来进行溯源，大大降低了图像溯源难度，相较于图像主动取证技术，其应用领域更加广泛，使用更加灵活。

技术领域

本发明涉及图像被动取证技术领域，尤其涉及一种基于感光器 件噪声指纹的溯源系统。

背景技术

经检索，中国专利号CN102118249A公开了一种基于数字摘要和 数字签名的拍照取证方法，该发明属于数字图像主动取证技术，需 要事先嵌入额外信息来进行取证分析，因此实际应用效果不够理 想；感光器件噪声主要包括固定样本噪声(FPN)和光感应不均匀噪 声(PRNU)，FPN是由暗电流产生的是指无光的情况下像素之间的差 异是一种加性噪声，其作为溯源依据是不可取的；而PRNU是由成像 传感器中的硅元素的同质性、均匀性不一致和制造过程的不理想产 生的，其PRNU也包含两部分，一部分是低频缺陷，是由光学表面的不平整、反射和折射等原因造成，不是传感器的固有属性，也不宜 作为溯源依据，另一部分是像素不一致性(PNU)，是PRNU的主要组 成部分，由传感器的硬件缺陷和硅片的非均匀性引起的，不受温度 和湿度等影响，是数码照片来源认证的最优方式之一；目前，随着 数码设备和图像处理软件技术的快速发展，人们已可以很轻松地获 取和修改数字图像，这也导致图像篡改和图像伪造现象屡见不鲜； 因此发明出一种基于感光器件噪声指纹的溯源系统变得尤为重要。

现有的数字图像取证和溯源技术，需要事先向图像中嵌入数字 签名或数字摘要等额外信息来进行取证分析，其应用场景受到限 制，针对一些犯罪违法场景，无法提供帮助；为此，我们提出一种 基于感光器件噪声指纹的溯源系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一 种基于感光器件噪声指纹的溯源系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于感光器件噪声指纹的溯源系统，包括参考图像采集模 块、参考图像PRNU降噪模块、均值计算模块、参考图像参考噪声值 获取模块、待测图像提取模块、待测图像PRNU降噪模块、待测图像 参考噪声值获取模块、阈值训练模块、相关系数计算模块和溯源判 断模块；

其中，所述参考图像PRNU降噪模块包括参考图像PRNU提取单 元、参考图像PRNU滤波单元和残留噪声获取单元；所述参考图像采 集模块用于利用可疑相机采集大量相片，并将每张图像作为参考图 像I_k,其中K＝1,2，…，M；所述参考图像PRNU提取单元用于提取参考图像I_k中的PRNU；所述参考图像PRNU滤波单元用于利用维纳滤波 器对提取到的PRNU进行降噪处理，得到无噪图像F_k。

进一步地，所述参考图像PRNU降噪单元的具体降噪过程如下：

S1：给定某一图像I，计算其四级小波分解，得到每级小波分 解的水平细节分量h(i,j)、垂直细节分量v(i,j)及对角细节分量 d(i,j)；

S2：对每个子带小波系数四个不同尺度的W*W邻域N,W∈ {3,5,7,9},利用最大似然估计来计算其原始无噪图像小波系数的方 差，其公式如下：

然后，选择四个方差中的最小值最为最后的估计结果：

S3：利用维纳滤波器得到降噪后的小波系数：