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適用於區塊截短碼壓縮後影像的 竄改偵測技術

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

  1. 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

  2. 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

  3. 簡介 - 竄改偵測

  4. 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。

  5. 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

  6. 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。

  7. 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

  8. 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

  9. 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

  10. 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

  11. 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)

  12. 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

  13. 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

  14. 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。

  15. 3.竄改偵測程序 方法一 eb=1 eb=2 eb=3 eb=4 初步竄改偵測

  16. 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

  17. 實驗數據 方法一 • AMBTC壓縮技術的重建影像品質

  18. 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

  19. 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

  20. 實驗數據 方法一 • 偵測竄改正確率

  21. 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

  22. 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

  23. 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’

  24. 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

  25. 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)

  26. 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

  27. 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

  28. 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。

  29. 3.竄改偵測程序 方法二 eb=1 eb=2 eb=3 eb=4 初步竄改偵測

  30. 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

  31. 實驗數據 方法二 • AMBTC壓縮技術的重建影像品質

  32. 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

  33. 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

  34. 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

  35. 實驗數據 方法二 • 偵測竄改正確率

  36. 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

  37. Thank you for your listening.

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