基于感知內容的人臉圖像認證技術研究.pdf

1、人臉圖像是數(shù)字圖像的一個重要子集，在社會生產(chǎn)生活的許多方面都有著廣泛而重要的應用。然而數(shù)字圖像處理技術的進步給人臉圖像帶來的諸多安全問題已經(jīng)影響到公共安全等許多重要領域，這使得針對人臉圖像的認證成為一個亟待解決的問題。
　　人臉圖像的安全問題主要在于人臉圖像在應用過程中的真實性、完整性的保證以及傳輸過程中必要的保密性，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)認證和加密手段很難滿足其應用需求。人臉圖像作為視覺信息的載體，其信息更多的以人類視覺感知系統(tǒng)所接受的感知

2、信息的形式被傳遞、接收和評價，人臉圖像認證本質上關注的是圖像所傳達的感知信息而非圖像載體本身，因此如何定義、描述、提取人臉圖像的感知信息，并且利用感知特征實現(xiàn)不同形式、不同粒度的人臉圖像認證，是解決目前人臉圖像安全問題的一種有效途徑。
　　本文從人類視覺感知系統(tǒng)的原理和特性出發(fā)，探討了人臉圖像感知特征的數(shù)字化表達方式及相應的魯棒提取算法，進而分別從魯棒Hash和數(shù)字水印兩條技術路線，提出了一組能夠實現(xiàn)不同方式和粒度的人臉圖像認證及

3、篡改感知內容恢復算法，為進一步增強人臉圖像應用系統(tǒng)的安全性和靈活性，提出了一種基于感知內容的人臉圖像分級加密方法，并將其應用在人臉圖像安全傳輸系統(tǒng)。
　　本文的主要研究工作和創(chuàng)新點在于：
　　(1)通過對人類視覺感知系統(tǒng)中選擇注意機制和感受野的層次、疊加特性等特性及其數(shù)學描述及模型的分析，提出了一組適合計算機處理的人臉圖像感知特征表示方法，及兩種感知特征提取算法：基于多尺度框架的感知點提取算法和基于Gabor函數(shù)的結構略圖提

4、取算法，分別實現(xiàn)了對人類視覺感知系統(tǒng)中心型感受野及其初級疊加的感受特性、視皮層簡單細胞的感受特性的算法模擬，達到了較好的魯棒性和感知內容描述性；
　　(2)從數(shù)據(jù)集合映射的角度探討了Hash概念從密碼學到多媒體領域中的發(fā)展和變革，歸納了圖像魯棒Hash的典型模型。提出了三種人臉圖像魯棒Hash認證算法：基于結構略圖的人臉圖像魯棒Hash認證算法、基于統(tǒng)計特征的人臉圖像魯棒Hash認證算法和基于感知點的人臉圖像魯棒Hash認證算法，

5、針對不同的應用需求，實現(xiàn)了基于閾值匹配和精確匹配兩種模式的人臉圖像認證，以及像素塊和扇形區(qū)域兩種形式的篡改定位；
　　(3)研究了基于數(shù)字水印的人臉圖像感知內容認證技術，提出了利用魯棒水印進行圖像認證和利用多重水印實現(xiàn)語義層次篡改提示的人臉圖像認證方法。提出了一種基于魯棒水印的人臉圖像認證技術，把基于Gabor特征的結構略圖做為水印信息嵌入圖像中，利用結構略圖對內容變化的察覺能力和魯棒水印對信息的隱藏和攜帶能力，構造了一個可以抵抗

6、惡意篡改的魯棒人臉圖像認證方案；進而提出了一種結合魯棒水印和半脆弱水印的多重水印認證算法，將反映人臉圖像幾何結構信息的特征點嵌入魯棒水印，并利用半脆弱水印的定位能力發(fā)現(xiàn)篡改位置，最后結合這兩方面的信息實現(xiàn)了語義層的人臉圖像篡改提示；
　　(4)研究了受篡改人臉圖像的感知內容恢復技術與人臉圖像感知內容分級加密技術，提出了一種基于整數(shù)小波分解的人臉圖像篡改恢復算法，結合多重水印模型，實現(xiàn)了人臉圖像內容的篡改定位與恢復；針對人臉圖像分級