摘要:
现有的基于哈希的图像篡改检测算法主要依赖于传统手工设计的特征, 导致生成的取证哈希缺乏细节信息, 难以达到基于对象的篡改定位效果以及应对各种复杂的篡改类型. 针对这一问题, 本文提出了一种基于哈希学习的图像篡改检测模型. 该模型主要由两个模块组成: 哈希构建模块和篡改定位模块. 在哈希构建模块, 提出一种基于深度学习的多尺度特征提取与融合模块. 该模块不仅可以融合不同尺度的图像特征, 而且可以构造出紧凑又信息密集的图像哈希; 在篡改定位模块, 通过比较原始图像与篡改图像哈希值的差异, 可以得到粗糙的篡改区域定位效果. 为进一步提升定位精度, 模块采用了逐层融合哈希差异与多尺度特征的解码策略. 该策略将全局信息与局部细节进行有效结合, 从而提升了模型的鲁棒性及各种复杂篡改的适应性. 实验在3个数据集上与9种最新方法进行了对比. 在CASIAv1数据集中, 本文方案相比于性能第2的模型, F1值提高了10.7%; 在Columbia数据集中, F1值提高了1%; 在COVERAGE数据集中, F1值提高了17%. 为了进一步验证所提系统中各模块的有效性及其对篡改检测性能的贡献, 本文方案在CASIAv1数据集上进行了多项消融实验. 结果表明, 所提出的各个模块均显著提升了整体的篡改检测效果. 为了验证模型的鲁棒性, 本文方案在CASIAv1数据集中对图像进行了JPEG压缩、高斯模糊和高斯噪声的鲁棒性测试, 实验结果表明, 该方法在各种干扰下仍然保持了优异的鲁棒性. 实验结果表明, 所提出的基于深度学习与哈希的图像篡改定位模型在性能上明显优于已有的篡改检测方法, 并且在3个公开数据集上表现出较强的泛化能力.