談談PRNU 光響應非均勻性


  PRNU,Photo Response Non-Uniformity,中文譯為光響應非均勻性。整體上來說,PRNU是相機SPN(Sensor Pattern Noise,SPN)的一種。SPN一般認為有兩種, 一種就是我們講的PRNU,另一種叫做DSNU(Dark Signal Non uniformity),也就是暗電流。

  PRNU是由於“the non homohomogeneity that is  naturally present in the silicon in sensors”【1】。也就是在傳感器制造過程中,感光元件(CMOS/CCD)上的硅的薄厚不同造成的。我們可以這么理解:在相同的光條件下,感光元件的每個像素塊的表現並不是完全相同的。通常來說,每個不同的相機的PRNU都是不同的,就像人類的指紋一樣。因此早在2006年就有人提出可以使用模式噪聲來做源相機檢測,一些富有建設性的工作被發表在IEEE TIFS上。

  PRNU在經過之后相機的一些處理(如gamma correction等等)和其他噪聲的添加之后,PRNU仍然存在,很難被消除。雖然難以消除,但是PRNU被糅合在一些圖像處理過程中產生的其他噪聲中,是一個很弱的信號。這就給PRNU的提取帶來了很大困難。

  由於PRNU的特性,PRNU可以應用到很多方向上。主要的應用方向是兩種:第一種是圖像來源檢測(Image Origin Identification),這一領域中主要的應用是圖像來源檢測和源相機驗證。前者的主要目標是,通過一張或者一組圖片,在可疑的相機中檢測出照片的源相機。后者的目標是檢測圖片是否由特定的相機拍攝。這在公安和司法上有很大的用途。第二種PRNU的應用方向是圖像偽造檢測(Image Forgery Detection),PRNU可以被當做一種用來檢測圖像偽造的水印。因為一些偽造的圖像例如復制或者移動等方法會改變圖像的特征PRNU,可以利用這一特性來檢測圖像是否經過偽造。

  有時間再寫一下PRNU的提取方法,要是編輯器能支持latex,估計能更得快一點(笑)。

  唯一的一個引用:Mustafa Al-Ani and Fouad Khelifi  “On the SPN Estimation in Image Forensics: A Systematic Empirical Evaluation” IEEE Transaction on Information Forensics and Security, VOL.12 NO.5, MAY 2017

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