基于人类视觉系统的图像感知哈希算法1
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2022-08-03
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基于人类视觉系统的图像感知哈希算法
张 慧
1
,张海滨
1
,李 琼
2
,牛夏牧
2
(
1. 哈尔滨工业大学深圳研究生院信息安全研究中心 ,广州深圳 518055;
2. 哈尔滨工业大学信息对抗研究所 ,黑龙江哈尔滨 150001
)
摘 要 : 图像感知哈希
(
Perceptual Hashing
)
是一门新兴技术 ,它通过对图像感知信息的简短摘要和基于摘要的
匹配 ,来支持图像的认证和识别 ,具有广泛的应用前景. 目前关于图像感知哈希的研究主要集中在图像特征的提取上 ,
但是特征的选择缺乏对人眼视觉特性的考虑. 本文从不同的侧面提出几种基于人类视觉系统的图像感知哈希算法. 通
过这几种算法之间和已有传统算法之间的测试比较 ,结果表明考虑了人眼视觉特性的图像感知哈希算法在鲁棒性和
区分性上能够得到提高 ,算法给出的感知距离度量更符合人的主观感受.
关键词 : 人类视觉系统
(
HVS
)
; 感知哈希 ; 图像认证 ; 图像质量评价
中图分类号 : TN911173 文献标识码 : A 文章编号 : 037222112
(
2008
)
12A2030205
Image Perceptual Hashing Based on Human Visual System
ZHANG Hui
1
,ZHANG Hai2bin
1
,LI Qiong
2
,NIU Xia2mu
2
(
1. Information Security Technology Research Center, Shenzhen Graduate School , Harbin Institute of Technology , Shenzhen , Guangdong 518055 , China;
2. Information Countermeasure Technology Institute , Harbin Iinstitute of Technolgy , Harbin , Heilongjiang 150001 , China
)
Abstract : As an emerging technology ,Image Perceptual Hashing
(
IPH
)
,is becoming a new hotspot and have broad potential
applications . Through extracting the digest of perceptual information of an image and matching based on the digest ,IPH supports the
identification and authentication of images. Currently ,the IPH algorithms in the literature are mainly focused on the image feature
extraction ,but they do not introduce sufficient perceptual factors. In this paper ,several new IPH algorithms based on HVS are pro2
posed. Experiments test and compare the proposed algorithms. The results suggest our methods take more perception information into
account and have better performance on robustness and discriminability.
Key words : human visual system
(
HVS
)
;perceptual hashing;image authentication;image quality assessment
1 引言
感知哈希通过对媒体感知内容和信息的提取 ,压缩
形成一个简短的摘要 ,用于记录或者标识媒体内容 ,或
者更进一步用于发现媒体内容遭受的篡改和/ 或篡改的
位置. 由于其广泛的应用前景 ,感知哈希正吸引着越来
越多的研究者. 虽然它与传统密码学意义上的哈希函数
(
Cryptographic Hash Function
)
有很多相似之处 ,比如单向
性 ,抗碰撞性等等 ,但它们之间存在着本质的区别 :
(
1
)
数据源 :传统密码学的哈希函数以信号的二进
制数据作为输入 ;而感知哈希关注的是人对信号的内容
感知.
(
2
)
鲁棒性 :传统密码学的哈希函数的单向性和抗
碰撞性要求它对输入的二进制数据比特变化敏感 ,也就
是说 ,即使输入数据的一位的比特变化 ,也会导致输出
产生明显的随机变化;而对于感知哈希 ,只要媒体的感
知内容不变 ,不论其存储格式如何 ,或者曾经遭受什么
内容保持操作 ,其哈希序列都应该保持不变或者在一个
指定的阈值之内变化.
图像感知哈希是感知哈希的一大分支 ,其特征提取
和编码阶段需要包含更多的视觉感知信息 ,以满足其鲁
棒性要求. 但是当前的图像感知哈希算法研究缺乏对人
类视觉特性的考虑 ,关注的特征还停留在图像灰度 ,特
征点等一般的图像特征上. 比如 ,Fridrich 利用图像 DCT
低频系数的不变性来获得图像信息的稳定编码
[1]
;而
Vishal Monga 等人提出的一组图像感知哈希算法分别利
用了图像的特征点
(
feature points
)
不变性
[2]
,图像线性操
作的矩阵不变性
(
matrix invariants
)
[3]
以及图像小波分解
得到的低通部分的灰度平均值
[4]
等. 这些特征信息一方
面反映了图像的感知特征 ,另一方面也使得基于它们的
收稿日期 :2008208225 ;修回日期 :2008212213
基金项目 :国家自然科学基金
(
No. 60832010 ,No. 60671064 ,No. 60703011
)
;国家 863 计划
(
No. 2007AA01Z458
)
;高等学校博士学科专项科研基金
(
No.
20070213047
)
第 12A 期
2008 年 12 月
电 子 学 报
ACTA ELECTRONICA SINICA
Vol. 36 No. 12A
Dec. 2008
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