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適用於區塊截短碼壓縮後影像的 竄改偵測技術 PowerPoint PPT Presentation


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Image Tamper Detection Schemes for BTC-compressed Images. 適用於區塊截短碼壓縮後影像的 竄改偵測技術. Outline. 簡介 竄改偵測 區塊截短碼 (Block Truncation Coding, BTC) 提出的方法 方法一 植基於位元圖修改的竄改偵測技術 方法二 植基於重建階修改的竄改偵測技術 結論. 簡介 - 竄改偵測. 簡介 - 區塊截短碼. a =. -. . b =. +. . =. =. =.

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適用於區塊截短碼壓縮後影像的 竄改偵測技術

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Presentation Transcript


5451895

Image Tamper Detection Schemes for

BTC-compressed Images

適用於區塊截短碼壓縮後影像的竄改偵測技術


Outline

Outline

  • 簡介

    • 竄改偵測

    • 區塊截短碼(Block Truncation Coding, BTC)

  • 提出的方法

    • 方法一

      • 植基於位元圖修改的竄改偵測技術

    • 方法二

      • 植基於重建階修改的竄改偵測技術

  • 結論


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簡介 - 竄改偵測


5451895

簡介 - 區塊截短碼

a =

b =

=

=

=

Delp, E. J., and Mitcell, O. R. “Image Compression Using Block Truncation Coding,” IEEE Transactions on Communications (27:9), 1979, pp. 1335-1342.

  • 區塊平均值與變異數保留區塊截短碼

    (Moment Preserving BTC, MPBTC)

    • 量化臨界值被設定為區塊的像素平均值

    • 若原始像素灰階值大於等於量化臨界值,則位元圖對應位元值設為1;否則設為0。

    • 位元圖對應值為1的像素會以重建階b取代;對應值為0的像素以重建階a取代。


Mpbtc

MPBTC

=122

  • a=91

  • b=145

(91, 145, (1110100011101100)2)

(a) 原始影像區塊

(b) 位元圖

(c) 重建影像區塊


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簡介 - 區塊截短碼

a =

  • 重建階a、b

  • b=

Lema, M. D., and Mitchell, O. R. “Absolute Moment Block Truncation Coding and Its Application to Color Image,” IEEE Transactions on Communications (32:10), 1984, pp. 1148-1157.

  • 動量絕對值區塊截短碼

    (Absolute Moment BTC, AMBTC)

    • 量化臨界值被設定為區塊的像素平均值。


Ambtc

AMBTC

=122

  • a=93

  • b=144

(93, 144, (1110100011101100)2)

(a) 原始影像區塊

(b) 位元圖

(c)重建影像區塊


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植基於位元圖修改的竄改偵測技術

方法一

  • 適用於任何經由BTC壓縮之影像

  • 藏入認證碼到壓縮碼的位元圖中

  • 將遭到竄改部分標示出來

  • 1.認證碼產生程序

  • 2.認證碼藏入程序

  • 3.竄改偵測程序


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1.認證碼產生程序

方法一

  • 亂數種子seed

  • 產生亂數值rv

  • 認證資料q

q = rv mod 2eb

seed = 126

rv= 19758

產生各別區塊長度eb位元的認證碼


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2.認證碼藏入程序

方法一

  • (a)分割成1群(b)分割成2群(c)分割成4群

將位元圖分割成eb群

將eb位元的認證碼藏入到位元圖


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2.認證碼藏入程序

方法一

0

parity

1

parity

位元圖

計算分群後各別群的同位值(parity)


2 example

2.藏入認證碼 - Example

ac1=1

q = (11)2

ac2=1

0

parity

1

1

parity

(a) 位元圖

(b) 位元圖中位置

不同群的鄰居個數


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3.竄改偵測程序

方法一

--------------------------------------------------------------------

eac1=1

parity

q = (11)2

相同?

eac2=1

parity

ep= (11)2

位元圖

使用與產生認證碼一樣的亂數種子seed

→ 亂數產生器產生亂數值rv

→ 亂數值rv轉換成認證碼q

q = rv mod 2eb


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Is ep = q?

3.竄改偵測程序

方法一

No

Yes

flag= 1

flag = 0

Generate the tampered block

初步竄改偵測是利用同位值概念,可能會造成無法完全偵測出竄改的情況,所以再利用多回合處理來改善偵測錯誤的部分。


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3.竄改偵測程序

方法一

eb=1

eb=2

eb=3

eb=4

初步竄改偵測


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3.竄改偵測程序

方法一

  • (a)上及下(b)左及右(c) 左上及右下(d) 右上及左下

Round 5

eb=1

Round 3

Round 4

Round 2

Round 1

多回合處理偵測程序


5451895

實驗數據

方法一

  • AMBTC壓縮技術的重建影像品質


5451895

實驗數據

方法一

  • 所提出方法藏入認證資料後的影像品質,

  • 當區塊大小設定為4×4


5451895

實驗數據

方法一

測試影像

竄改影像

eb=2

初步偵測

多回合處理偵測

邊緣未偵測出的區塊


5451895

實驗數據

方法一

  • 偵測竄改正確率


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植基於重建階修改的竄改偵測技術

方法二

  • 適用於任何經由BTC壓縮之影像

  • 認證碼藏入壓縮碼的重建階a、b的差值

  • 將遭到竄改部分標示出來

  • 1.認證碼產生程序

  • 2.認證碼藏入程序

  • 3.竄改偵測程序


5451895

1.認證碼產生程序

方法二

  • 亂數種子seed

  • 產生亂數值rv

  • 認證資料q

q = rv mod 2eb

seed = 126

rv= 19758

產生各別區塊長度eb位元的認證碼


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2.認證碼藏入程序

方法二

diff = b - a

p = diff mod 2eb

  • 將認證碼q藏到壓縮碼(a, b, BM) 的重建階a與重建階b的差值

    • p = q

    • p ≠ q,修改重建階b → b’


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2.認證碼藏入程序

方法二

range = b’ - a

  • 進一步對重建階a、b進行位移,使得影像品質失真程度降低

    • 如果diff - range

      • 大於0 → 往右位移

      • 小於0 → 往左位移


2 example1

2.藏入認證碼 - Example

認證位元長度 eb=3

認證碼 q=3

127

119

100

119

121

0

a

255

b

p≠q

diff = 121 - 100 = 21

p = 21 % 23 = 5

計算差值的同位值(parity)


2 example2

2.藏入認證碼 - Example

range = 119 - 100 = 19

>0

diff - range = 21 - 19

100

119

a

101

120

b

0

255

將重建階a、b位移


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3.竄改偵測程序

方法二

  • 亂數種子seed

  • 產生亂數值rv

  • 認證資料q

--------------------------------------------------------------------

q = 3

120

101

b

0

a

255

diff’ = 120 - 101 = 19

ep= 19 % 23 = 3

使用與產生認證碼一樣的亂數種子seed

q = rv mod 2eb


5451895

Is ep = q?

3.竄改偵測程序

方法二

No

Yes

flag= 1

flag = 0

Generate the tampered block

初步竄改偵測是利用同位值概念,可能會造成無法完全偵測出竄改的情況,所以再利用多回合處理來改善偵測錯誤的部分。


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3.竄改偵測程序

方法二

eb=1

eb=2

eb=3

eb=4

初步竄改偵測


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3.竄改偵測程序

方法二

  • (a)上及下(b)左及右(c) 左上及右下(d) 右上及左下

eb=1

Round 4

Round 3

Round 2

Round 1

多回合處理偵測程序


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實驗數據

方法二

  • AMBTC壓縮技術的重建影像品質


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實驗數據

方法二

  • 所提出方法不進行位移藏入認證資料後的影像品質,當區塊大小設定為4×4


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實驗數據

方法二

  • 所提出方法藏入認證資料後的影像品質,

  • 當區塊大小設定為4×4


5451895

實驗數據

方法二

測試影像

竄改影像

eb=2

初步偵測

多回合處理偵測

邊緣未偵測出的區塊


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實驗數據

方法二

  • 偵測竄改正確率


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結論

適用於以區塊截短碼為基礎的灰階/彩色影像壓縮技術

可自行選擇藏入的認證碼長度


Thank you for your listening

Thank you for your listening.


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