基于感知內(nèi)容的人臉圖像認(rèn)證技術(shù)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(yīng)用。然而數(shù)字圖像處理技術(shù)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(lǐng)域，這使得針對人臉圖像的認(rèn)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(yīng)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(rèn)證和加密手段很難滿足其應(yīng)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(rèn)證本質(zhì)上關(guān)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(rèn)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(yīng)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(shù)路線，提出了一組能夠?qū)崿F(xiàn)不同方式和粒度的人臉圖像認(rèn)證及

3、篡改感知內(nèi)容恢復(fù)算法，為進一步增強人臉圖像應(yīng)用系統(tǒng)的安全性和靈活性，提出了一種基于感知內(nèi)容的人臉圖像分級加密方法，并將其應(yīng)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(xué)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(jié)構(gòu)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(xì)胞的感受特性的算法模擬，達到了較好的魯棒性和感知內(nèi)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(xué)到多媒體領(lǐng)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(rèn)證算法：基于結(jié)構(gòu)略圖的人臉圖像魯棒Hash認(rèn)證算法、基于統(tǒng)計特征的人臉圖像魯棒Hash認(rèn)證算法和基于感知點的人臉圖像魯棒Hash認(rèn)證算法，

5、針對不同的應(yīng)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(rèn)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(nèi)容認(rèn)證技術(shù)，提出了利用魯棒水印進行圖像認(rèn)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(rèn)證方法。提出了一種基于魯棒水印的人臉圖像認(rèn)證技術(shù)，把基于Gabor特征的結(jié)構(gòu)略圖做為水印信息嵌入圖像中，利用結(jié)構(gòu)略圖對內(nèi)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(gòu)造了一個可以抵抗

6、惡意篡改的魯棒人臉圖像認(rèn)證方案；進而提出了一種結(jié)合魯棒水印和半脆弱水印的多重水印認(rèn)證算法，將反映人臉圖像幾何結(jié)構(gòu)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(jié)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(nèi)容恢復(fù)技術(shù)與人臉圖像感知內(nèi)容分級加密技術(shù)，提出了一種基于整數(shù)小波分解的人臉圖像篡改恢復(fù)算法，結(jié)合多重水印模型，實現(xiàn)了人臉圖像內(nèi)容的篡改定位與恢復(fù)；針對人臉圖像分級