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信息安全碩士論文開(kāi)題報(bào)告范文
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論文題目：包含模糊操作的圖像操作鏈的研究
一、選題背景
二十一世紀(jì)邁入第十五個(gè)歲首，電子科技與信息技術(shù)依舊持續(xù)飛速發(fā)展，信息的傳播與分享變的前所未有的便捷與高效，數(shù)字圖像作為其中重要的一部分，無(wú)可避免的參與到高速的信息傳動(dòng)中，從而催生了更復(fù)雜的信任問(wèn)題與更隱蔽的安全隱患。有研究表明，在人類接收的全部信息中，視覺(jué)信息的比重占據(jù)60%以上。信息源比重上的優(yōu)勢(shì)，加之?dāng)?shù)字圖像作為視覺(jué)信息，相對(duì)更直觀生動(dòng)的特點(diǎn)，致使圖像信息相比于其他信息而言，更容易博取信息接受者的信任與認(rèn)同。一項(xiàng)互聯(lián)網(wǎng)上的調(diào)查顯示，相比于簡(jiǎn)單的文字報(bào)道，與主題內(nèi)容相符的圖像新聞信息，會(huì)使人們對(duì)于新聞內(nèi)容的主觀信任程度高出四成或更多。利用人們這種信任取向而制造出的新聞造假事件屢見(jiàn)不鮮，正從反面佐證了這一論調(diào)。2005年“華賽”金獎(jiǎng)造假事件，2007年沸沸揚(yáng)揚(yáng)的“周老虎”事件(圖等等都或多或少的反映出數(shù)字圖像篡改給人們帶來(lái)的信任困局。
而圖像在信息交流體系中的地位越來(lái)越為人們所承認(rèn)，更催生了數(shù)字圖像處理軟件的蓬勃發(fā)展。專業(yè)的數(shù)字圖像處理軟件得到更廣泛的普及與拓展，如Adobe與Corel;而簡(jiǎn)易的輕型圖像處理軟件更是以百花齊放的姿態(tài)出現(xiàn)在人們的視野中，如美圖秀秀、光影魔術(shù)手等。利用編輯軟件對(duì)圖像進(jìn)行處理逐漸變成了一件稀松平常的事。這一方面使得圖像的美化潤(rùn)色變得便捷容易，另一方面卻使得更多參與信息流動(dòng)環(huán)境中的數(shù)字圖像陷入“有圖無(wú)真相”的趟她境地。新聞、攝影、學(xué)術(shù)甚至軍事等方面的多個(gè)案例已從事實(shí)上證明了數(shù)字圖像篡改可能造成的巨大負(fù)面影響。數(shù)字圖像取證技術(shù)正是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生并逐漸發(fā)展起來(lái)的。數(shù)字圖像取證技術(shù)是通過(guò)圖像統(tǒng)計(jì)特征分析等技術(shù)手段來(lái)判斷數(shù)字圖像內(nèi)容的真實(shí)性、完整性和原始性的一門(mén)計(jì)算機(jī)取證科學(xué)。由鑒證方式的差異性，我們可以將其分為主動(dòng)取證與被動(dòng)取證兩個(gè)方面。主動(dòng)取證主要包括數(shù)字水印和隱寫(xiě)術(shù)，它主要通過(guò)在發(fā)送方將標(biāo)識(shí)信息直接或間接的嵌入數(shù)字圖像載體，并于接收方檢測(cè)這些標(biāo)識(shí)信息來(lái)保證圖像安全或判定圖像的原始性。主動(dòng)取證要求待測(cè)圖像必須事先添加水印信息，并且水印信息能夠被接收方檢測(cè)并提取;但水印添加對(duì)圖像載體有一定要求，操作中很有可能造成載體圖像的內(nèi)容變化，這些都為研究成果的技術(shù)實(shí)現(xiàn)增添了難度。
二、研究目的和意義
單一操作檢測(cè)由于針對(duì)性較強(qiáng)，許多操作已經(jīng)能夠通過(guò)當(dāng)前提出的檢測(cè)算法，得出令人滿意的檢測(cè)結(jié)果;然而由于此類研究需要確定篡改操作類別，各研究子方向之間缺乏交流與聯(lián)系，實(shí)際應(yīng)用意義也相對(duì)較受局限。相比之下，圖像融合檢測(cè)則是針對(duì)傳統(tǒng)惡意數(shù)字圖像篡改的一個(gè)研究方向。之前提到的新聞造假事件所應(yīng)用的操作即多以拼貼為主，因而此類研究非常具有實(shí)用意義;但單圖源拼貼檢測(cè)尚無(wú)法有效分辨源圖塊與復(fù)制圖塊，多圖源的拼貼檢測(cè)成效則相對(duì)有限。不依賴篡改形式的篡改檢測(cè)是圖像取證未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)的分支，是能夠融合前兩類研究的發(fā)展方向，學(xué)界普遍對(duì)其有著較強(qiáng)的預(yù)期;目前此類研究的發(fā)展相對(duì)前兩類較為滯后，已有的研究成果多數(shù)對(duì)待測(cè)圖像有著較為具體的拍攝條件要求，這在很大程度上削弱了研究的實(shí)用性和適用性。
本文的研究也將圍繞數(shù)字圖像操作鏈取證這個(gè)主題展幵。操作鏈?zhǔn)莻�(gè)新興的研究概念。從概念提出到如今不過(guò)兩年時(shí)間，但因其概念本身的實(shí)用意義及提出的適時(shí)性，已經(jīng)逐漸受到學(xué)界各方的廣泛關(guān)注與參與，至今已有數(shù)個(gè)研究小組在跟進(jìn)此方面的研究，并有相關(guān)成果發(fā)表于會(huì)議及期刊上。操作鏈相關(guān)研究最初的雛形，出現(xiàn)于一項(xiàng)歐洲研究項(xiàng)目REWIND[2]中。該項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容中包含一個(gè)取證分析框架的開(kāi)發(fā)，該框架旨在揭示信息處理操作鏈中，全部操作實(shí)施的拓?fù)漤樞�。�?xiàng)目中關(guān)于取證分析框架的構(gòu)想，實(shí)現(xiàn)了從原始圖像庫(kù)建模實(shí)現(xiàn)不依賴篡改形式的篡改檢測(cè)，到多篡改操作內(nèi)部聯(lián)系研究的過(guò)渡。
三、本文研究涉及的主要理論
操作鏈這個(gè)概念則是由西班牙維戈大學(xué)以PedroComesana為核心的研究小組于2012年提出的。PedroComesana在于當(dāng)年發(fā)表的文獻(xiàn)中，討論并提出了關(guān)于未來(lái)操作鏈的研究中可能存在的關(guān)鍵問(wèn)題的自身看法：一是，對(duì)于一種指定操作，在給定的圖像內(nèi)容中檢測(cè)到的相應(yīng)痕跡達(dá)到什么程度，可以確定圖像被實(shí)施過(guò)該操作?二是，在圖像中檢測(cè)處理操作鏈的成功可能性有多大?研究通過(guò)假設(shè)檢驗(yàn)思想和信息論中相對(duì)熵原理兩個(gè)角度，從理論上推導(dǎo)了利用已有的單操作篡改檢測(cè)算法，檢測(cè)圖像操作鏈的理論可能性，并構(gòu)建三種以量化和JPEG壓縮為主的操作鏈假設(shè)場(chǎng)景來(lái)證實(shí)了提出的理論性分析。而PedroComesana研究小組在其后發(fā)表的文獻(xiàn)中也繼續(xù)了這一討論主題，并構(gòu)建了更多指定操作鏈場(chǎng)景用于實(shí)驗(yàn)分析。在PedroComesana所探討的操作鏈研究架構(gòu)中，主要通過(guò)操作鏈中操作種類識(shí)別和操作間拓?fù)湫虻拇_定兩方面的檢測(cè)準(zhǔn)確率，來(lái)評(píng)判操作鏈檢測(cè)成功的可能性。其中，對(duì)于操作鏈的操作種類檢測(cè)主要基于之前已發(fā)表的對(duì)應(yīng)取操作檢測(cè)算法，而操作序的確定則是通過(guò)算法檢測(cè)到的特征強(qiáng)度來(lái)確定的。沿用上述PedroComesana所提出的研究思路，諶志鵬等發(fā)表了山重采樣、中值濾波、對(duì)比度增強(qiáng)等操作組成的操作鏈的取證研究。然而，檢測(cè)強(qiáng)度畢竟不是一種能夠科學(xué)定量的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于某些操作的檢測(cè)算法而言，特征并不能以強(qiáng)度度量。因此之后的研究中，針對(duì)操作序檢測(cè)的獨(dú)立特征被提出。MatthewCStamm等16]在檢測(cè)對(duì)比度增強(qiáng)與縮放組成的二元操作鏈的研究中，采用了K.J.Riu等人提出的直方圖缺值特征檢測(cè)對(duì)比度增強(qiáng)操作，采用M.Kirchner提出的圖像預(yù)測(cè)誤差評(píng)價(jià)法檢測(cè)縮放操作，并提出一類直方圖差異特征，用以單獨(dú)識(shí)別對(duì)比度增強(qiáng)先于縮放操作的操作序。
由于操作鏈本身可以看作由操作實(shí)施次序所聯(lián)結(jié)的獨(dú)立單操作處理組成，操作歷史又可以看作由相互獨(dú)立的操作鏈和單操作處理依次序稱合最終形成的，故此種檢測(cè)思路顯然能夠充分利用當(dāng)前已發(fā)表的單處理操作研究成果，并利于取證研究由單操作處理經(jīng)操作鏈，向更全面的操作歷史逐步延展和推進(jìn)，從而最終排除單操作檢測(cè)間差異性的影響，構(gòu)建一個(gè)無(wú)差適用的圖像操作歷史分析體系。但應(yīng)用已有檢測(cè)方法對(duì)算法提出的特征有一定魯棒性要求，并不能適用于所有種類的操作鏈研究。所以，之后發(fā)表的操作鏈檢測(cè)算法中，陸續(xù)提出了以操作鏈整體作用痕跡為特征的檢測(cè)思路，李劍諱等人在對(duì)比度增強(qiáng)結(jié)合線裁剪操作的操作鏈檢測(cè)工作中，提出直方圖零值缺口特征和插線長(zhǎng)度數(shù)量比例特征。這兩組特征標(biāo)識(shí)了兩種操作共同作用的處理痕跡，并對(duì)操作序差異有識(shí)別效果。
四、本文研究的主要內(nèi)容
論文組織結(jié)構(gòu)如下：第一章為引言，在介紹數(shù)字圖像取證課題的應(yīng)用背景基礎(chǔ)上，探討了圖像操作鏈研究的意義與現(xiàn)狀，并簡(jiǎn)要描述本文研究?jī)?nèi)容與組織結(jié)構(gòu)。第二章對(duì)當(dāng)前主流的圖像處理手段進(jìn)行分類介紹，通過(guò)分析各類圖像篡改技術(shù)的應(yīng)用范圍、研究狀況與存在問(wèn)題，對(duì)實(shí)際應(yīng)用中操作組合的形成模式與構(gòu)造特點(diǎn)進(jìn)行闡述，從而明確本文所研究的操作鏈構(gòu)成。第三章主要介紹了模糊操作檢測(cè)的相關(guān)內(nèi)容。首先講解了模糊操作的基本概念和相關(guān)數(shù)學(xué)模型，然后在區(qū)分模糊處理應(yīng)用場(chǎng)景的基礎(chǔ)上引入了當(dāng)前各類模糊操作檢測(cè)算法，并分析了當(dāng)前研究中存在的問(wèn)題與操作鏈中模糊操作檢測(cè)可能存在的難點(diǎn)。第四章提出了基于NSCT域特性的模糊與銳化二元操作鏈檢測(cè)算法。本章提出了三組NSCT域特征用于用于檢測(cè)圖像的處理痕跡，并設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)對(duì)算法的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。第五章提出了針對(duì)模糊與添加噪聲組成的操作鏈的取證算法。研究中提出了NSCT域方向一致性特征與空域鄰域像素差異性特征，并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。第六章對(duì)本文的研究?jī)?nèi)容做出了總結(jié)，并對(duì)未來(lái)研究進(jìn)行了展望。
五、寫(xiě)作提綱
致謝5-6
摘要6-7
ABSTRACT7
序言9-12
1引言12-17
2數(shù)字圖像篡改技術(shù)17-26
2.1主流圖像篡改手段17-23
2.2操作鏈的構(gòu)造23-24
2.3本章小結(jié)24-26
3模糊操作檢測(cè)26-34
3.1圖像模糊處理26-27
3.2圖像處理的應(yīng)用27-29
3.3模糊處理檢測(cè)的研究現(xiàn)狀29-32
3.4存在問(wèn)題及研究拓展32-33
3.5本章小結(jié)33-34
4模糊與銳化構(gòu)成的二元操作鏈取證34-49
4.1模糊銳化操作鏈的研究意義34-36
4.2圖像的CONTOURLET域特性分析36-40
4.3特征分析與提取算法40-46
4.4實(shí)驗(yàn)與分析46-48
4.5本章小結(jié)48-49
5模糊與添加噪聲構(gòu)成的二元操作鏈取證49-61
5.1模糊加噪操作鏈的研究意義49-51
5.2空域像素鄰域差異性分析51-55
5.3特征分析與提取算法55-58
5.4實(shí)驗(yàn)與分析58-60
5.5本章小結(jié)60-61
6結(jié)論61-63
6.1論文工作總結(jié)61
6.2未來(lái)工作展望61-63
參考文獻(xiàn)63-66
六、目前已經(jīng)閱讀的主要文獻(xiàn)
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