一種模糊退化數(shù)字圖像在司法中的復(fù)原取證方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種模糊退化數(shù)字圖像在司法中的復(fù)原取證方法，更具體的說(shuō)，尤其 設(shè)及一種可有效消除圖像由于運(yùn)動(dòng)、拍攝環(huán)境惡劣和分辨率低所導(dǎo)致的圖形模糊的模糊退 化數(shù)字圖像在司法中的復(fù)原取證方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)字圖像內(nèi)容取證技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)數(shù)字圖像的統(tǒng)計(jì)特性的分析來(lái)判斷圖像內(nèi) 容的準(zhǔn)確性、完整性和原始性。各種圖像都有可能是經(jīng)過(guò)一種或者多種篡改W后的圖像，雖 然他們不能被人的視覺(jué)直接感知，但是各種篡改不可避免地會(huì)改變圖像的某些數(shù)據(jù)特性。 運(yùn)用科學(xué)、合理的圖像處理手段來(lái)檢測(cè)出該種人為篡改所造成的數(shù)據(jù)特性的改變，是數(shù)字 圖像取證的關(guān)鍵。
[0003] 在司法審查中，經(jīng)常遇到該樣的情況，所提供的數(shù)字圖像模糊不清，不足W對(duì)所佐 證的內(nèi)容提供充實(shí)的證據(jù)，此時(shí)，就需要對(duì)模糊退化的圖像進(jìn)行還原處理，使之成為司法過(guò) 程中的有效證據(jù)。概括來(lái)說(shuō)，造成圖像模糊退化的原因主要有=類；（1) 一是由于拍攝環(huán)境 惡劣巧日大雨、大霧、大雪或者霧霸）所造成的圖像模糊不清；（2)二是由于圖像采集設(shè)備分 辨率低所造成的圖像精細(xì)度不夠；（3)=是由于圖像采集設(shè)備與采集對(duì)象之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 所造成的圖像模糊不清。
[0004] 對(duì)于第一類情形，如果圖像中的關(guān)鍵目標(biāo)模糊不清，則不能觀察清楚圖像的細(xì)節(jié)， 無(wú)法提供令人信服的有用信息，造成圖像的證明力度不夠。對(duì)于第二類情形，分辨率低下的 數(shù)字圖像所能顯示的感興趣目標(biāo)的細(xì)節(jié)有限，如不能將圖像中關(guān)鍵物體通過(guò)科學(xué)的手段清 晰地顯示出來(lái)，則可能造成了本來(lái)囊括了有效證明內(nèi)容的圖像而失去應(yīng)用的作用。在有些 情況下，對(duì)方為了使本來(lái)清晰可辨的圖像失去作為證據(jù)的作用，可能會(huì)人為地降低圖像的 分辨率，W使違法或犯罪證據(jù)無(wú)法獲取，該種情況下，對(duì)于分辨率低下的數(shù)字圖像的清晰還 原也十分重要。對(duì)于第=類情形，由于在數(shù)字圖像采集的瞬間，物體或圖像采集設(shè)備發(fā)生突 然的抖動(dòng)或快速運(yùn)動(dòng)，則就造成了運(yùn)動(dòng)模糊或離焦模糊的數(shù)字圖像，將運(yùn)動(dòng)模糊或離焦模 糊的圖像清晰化，也是數(shù)字圖像取證的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了克服上述技術(shù)問(wèn)題的缺點(diǎn)，提供了一種模糊退化數(shù)字圖像在司法中的 復(fù)原取證方法。
[0006] 本發(fā)明的模糊退化數(shù)字圖像在司法中的復(fù)原取證方法，其特別之處在于，通過(guò)W 下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)；a).運(yùn)動(dòng)或離焦模糊的判斷，對(duì)于待清晰化的模糊退化數(shù)字圖像，首先人為 地判斷其是否存在運(yùn)動(dòng)模糊或離焦模糊，如果存在，則執(zhí)行步驟b);如果不存在，則執(zhí)行步 驟C) ;b).運(yùn)動(dòng)或離焦模糊的清晰化，對(duì)于待清晰化的數(shù)字圖像，采用公式（1)對(duì)其進(jìn)行清 晰化處理： / 知 y)=硝/{不 >，)]牛地，乂） (1) /'(?T，y)為對(duì)原始圖像/(xj)的一個(gè)估計(jì)，刮/^礎(chǔ)為圖像的退化函數(shù)，弓k>，)為圖 像的加性噪聲；刮/(x，W]和巧(：^，如獲取的越準(zhǔn)確，/'(x，y)就越接近/(x，y);刮/(x，>d由 模糊運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度確定；利用獲取的模糊運(yùn)動(dòng)方向和長(zhǎng)度對(duì)圖像進(jìn)行清晰化處理， 并將模糊圖像的加性噪聲去除，W獲取清晰圖像；執(zhí)行步驟C) ;c).判斷是否存在拍攝條件 所限的模糊，判斷待清晰化的圖像是否存在由于拍攝條件惡劣所造成的圖像模糊，如果存 在，則執(zhí)行步驟d);如果不存在，則執(zhí)行步驟e) ;d).模糊圖像的清晰化處理，設(shè)待處理圖像 中像素點(diǎn)k^)的R、G、B值分別為古，y)、、啦，_>')，圖像中所有像素點(diǎn)的R、G、B值的 取值范圍分別為(巧，氣）、(呂1，酌）、(句，，〇《中心2《巧5,0《.氣<.氣《255,0《巧〇2《255， 利用公式（2)對(duì)其進(jìn)行清晰化處理：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種模糊退化數(shù)字圖像在司法中的復(fù)原取證方法，其特征在于，通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí) 現(xiàn)： a) .運(yùn)動(dòng)或離焦模糊的判斷，對(duì)于待清晰化的模糊退化數(shù)字圖像，首先人為地判斷其是 否存在運(yùn)動(dòng)模糊或離焦模糊，如果存在，則執(zhí)行步驟b);如果不存在，則執(zhí)行步驟c); b) .運(yùn)動(dòng)或離焦模糊的清晰化，對(duì)于待清晰化的數(shù)字圖像，采用公式（1)對(duì)其進(jìn)行清晰 化處理：
/Uj)為對(duì)原始圖像的一個(gè)估計(jì)，為圖像的退化函數(shù)，為圖 像的加性噪聲；AT[/(u)]和獲取的越準(zhǔn)確，就越接近/(x, ;AT[/(x由 模糊運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度確定； 利用獲取的模糊運(yùn)動(dòng)方向和長(zhǎng)度對(duì)圖像進(jìn)行清晰化處理，并將模糊圖像的加性噪聲去 除，以獲取清晰圖像；執(zhí)行步驟c); c) .判斷是否存在拍攝條件所限的模糊，判斷待清晰化的圖像是否存在由于拍攝條件 惡劣所造成的圖像模糊，如果存在，則執(zhí)行步驟d);如果不存在，則執(zhí)行步驟e); d) .模糊圖像的清晰化處理，設(shè)待處理圖像中像素點(diǎn)的R、G、B值分別為、 ，圖像中所有像素點(diǎn)的R、G、B值的取值范圍分別為(rM)、、仏為）， 0彡ri<r2彡255,0彡彡255,0彡^<6彡255,利用公式（2)對(duì)其進(jìn)行清晰化處理：
利用求取的值來(lái)替換像素點(diǎn)的R、G、B值，S卩可實(shí)現(xiàn)對(duì)圖 形的清晰化處理；其中，;執(zhí)行步驟e); e) .分辨率低下模糊的判斷，人為判斷是否存在由于圖像分辨率較低所導(dǎo)致的圖像模 糊不清的情形，如果沒(méi)有，則執(zhí)行步驟g);如果存在，則執(zhí)行步驟f); f) .低分辨率圖像的清晰化處理，通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)： f_l).多幅低分辨率圖像的獲取，如果待清晰化的圖像為視頻幀圖像，通過(guò)對(duì)視頻幀的 處理，獲取多幅畫(huà)面一致的低分辨率圖像；如果待清晰化的圖像為單幅數(shù)字圖像，則采用插 值法獲取多幅畫(huà)面一致的低分辨率圖像；設(shè)獲取的低分辨率圖像的數(shù)量為N個(gè)； f_2).圖像的超分辨率重建，依據(jù)步驟f_l)中所獲取的N個(gè)低分辨率圖像，采用去模 糊、降噪的超分辨率圖像重建方法，獲取模糊圖像的超分辨率圖像；執(zhí)行步驟g); g) .圖形處理完畢，模糊退化數(shù)字圖形的復(fù)原處理完畢，對(duì)于存在運(yùn)動(dòng)或離焦模糊、拍 攝條件惡劣所造成的圖像模糊、分辨率低下所造成的圖像模糊均可消除，最后獲取的圖像 為原始模糊圖像科學(xué)、合理的復(fù)原圖像，其顯示的細(xì)節(jié)內(nèi)容可作為證據(jù)使用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模糊退化數(shù)字圖像在司法中的復(fù)原取證方法，其特征在于： 步驟b)中所述的運(yùn)動(dòng)或離焦模糊的清晰化過(guò)程通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)： b_l).圖像的差分運(yùn)算，采用基于旋轉(zhuǎn)差分算子的運(yùn)動(dòng)模糊方向來(lái)估計(jì)模糊圖像的運(yùn) 動(dòng)方向，將差分算子與模糊圖像采用公式（3 )進(jìn)行線性卷積運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)模糊圖像的差分運(yùn) 算，
其中，/kW表示原始模糊圖像，表示方向差分算子，表示被差分算子 作用后的差分結(jié)果； b-2).運(yùn)動(dòng)方向的確定，令5按照6 =〇及5%1°，15°，...，18『的順序依次變化，并求出相應(yīng) 的，并按照公式（4)求出每個(gè)中像素絕對(duì)值的和：
在運(yùn)算的過(guò)程中，如果滿足不等式（5)的&出現(xiàn)，
則使A具有極小值的角度值即為模糊圖像的運(yùn)動(dòng)方向，設(shè)運(yùn)動(dòng)方向?yàn)? =馬； b-3).運(yùn)動(dòng)模糊參數(shù)的求取，采用模糊圖像點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)參數(shù)估計(jì)方法來(lái)估計(jì)運(yùn)動(dòng)模糊 圖像的運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度； 采用公式（6)求取運(yùn)動(dòng)模糊參數(shù)彥：
A為初始模數(shù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，A.3為運(yùn)動(dòng)步長(zhǎng)，D為搜索次數(shù)，1 <D; b_4).獲取再次模糊圖像，利用模糊參數(shù)蘆對(duì)原始模糊圖像模糊處理得到再次 模糊的圖像/"(U)，通過(guò)公式（7)進(jìn)行求?。?br>b-5).模糊運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度的確定，計(jì)算誤差4/k/)= ||/k.F)-/tu)||，使A/kJ具有最 小值的P即為模糊運(yùn)動(dòng)步長(zhǎng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模糊退化數(shù)字圖像在司法中的復(fù)原取證方法，其特征在 于：步驟b)中加性噪聲的去除通過(guò)均值濾波法、中值濾波法或者頻域低通濾波法來(lái) 實(shí)現(xiàn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模糊退化數(shù)字圖像在司法中的復(fù)原取證方法，其特征在 于：步驟d)中，如果所獲取的圖像為灰度值圖像，設(shè)像素點(diǎn)(x,兄)的灰度值為iKu)，圖像 中所有像素的灰度值范圍為，0 <巧<巧< 255 ;則模糊圖像的清晰化處理通過(guò)公式 (8)來(lái)實(shí)現(xiàn)：
利用求取的值來(lái)替換像素點(diǎn)ky)的值，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的清晰化處 理；其中，巧。
【專利摘要】本發(fā)明的模糊退化數(shù)字圖像在司法中的復(fù)原取證方法，包括：a).運(yùn)動(dòng)或離焦模糊的判斷；b).采用公式 進(jìn)行清晰化處理；c).判斷是否存在拍攝條件所限的模糊；d).模糊圖像的清晰化處理；e).分辨率低下模糊的判斷；f).采用去模糊、降噪的超分辨率圖像重建方法，獲取模糊圖像的超分辨率圖像；執(zhí)行步驟g)；g).圖形處理完畢，獲取的圖像為原始模糊圖像科學(xué)、合理的復(fù)原圖像。本發(fā)明的模糊退化數(shù)字圖像在司法中的復(fù)原取證方法，可將存在運(yùn)動(dòng)或離焦模糊、拍攝條件惡劣所造成的圖像模糊、分辨率低下所造成的圖像模糊消除，科學(xué)、合理地實(shí)現(xiàn)了原始模糊圖像的逼真還原，不存在圖像篡改行為，為圖像作為司法依據(jù)提供了強(qiáng)有力的保障。
【IPC分類】G06T5-00, G06T7-20
【公開(kāi)號(hào)】CN104616257
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510037693
【發(fā)明人】黃惠芬, 鄭曉勢(shì), 常玉紅, 王志紅, 賀永會(huì)
【申請(qǐng)人】山東省計(jì)算中心（國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心）, 黃惠芬
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日