一种物流回单图像篡改自动检测方法及系统与流程
本发明涉及图像处理与物流信息审核，尤其涉及一种物流回单图像篡改自动检测方法及系统。
背景技术：
1、物流回单通常由移动终端拍摄或扫描后上传，图像中同时包含表格线、固定印刷标签、货物名称、货物数量、签收日期、手写签名及印章等具有不同图像结构的内容。受拍摄角度、光照分布、失焦、运动模糊、图像噪声及压缩处理影响，同一物流回单图像中的多个区域可能产生具有相关性的边缘衰减、纹理变化和字符形态变化；局部覆盖、替换、拼接或擦除操作则主要在被修改区域及其边界产生局部不一致。
2、印度专利in421433b公开了一种用于检测文档图像中的篡改的方法和系统，通过分析文档图像的图像质量确定预处理方式，并按照预定义文档本体划分关注区域，对各关注区域进行篡改检测。该技术方案还能够为关注区域分配权重，并根据加权结果判断文档图像是否存在篡改。
3、专利公开号为cn116935200a、名称为“面向审计的图像篡改检测方法、系统、设备及存储介质”的中国专利公开了利用局部二值模式提取纹理特征、利用边缘检测算子提取边缘强度并通过分类模型进行图像筛查的技术方案。文献“amulti-modalarchitecturefordocumentforgerydetection”公开了利用光学字符识别结果分析字体替换的技术方案。论文“基于文字边缘失真特征的翻拍图像篡改定位”公开了根据文字边缘失真进行篡改定位的技术方案。
4、现有方案通常分别提取关注区域的图像特征，或者将不同图像特征直接输入分类模型或评分模型。在移动拍摄条件下，拍摄质量变化可能同时改变多个区域的边缘、纹理及字符形态特征，而物流回单中的印刷字符、表格线、签名和印章对同一图像特征的响应方式并不相同。若缺少对拍摄扰动与局部编辑扰动的区分，以及不同检测证据之间的空间验证关系，拍摄质量变化可能进入篡改评分，孤立的特征异常也可能被直接作为篡改依据。
5、因此，需要解决的技术问题是：如何在物流回单图像存在拍摄质量变化且不同业务字段具有不同图像结构的情况下，区分拍摄扰动与局部篡改扰动，并形成具有空间关联性和复核关系的篡改检测依据。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种物流回单图像篡改自动检测方法及系统，以解决拍摄质量变化容易干扰局部篡改识别，以及不同图像特征之间缺少空间验证关系的问题。
2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
3、第一方面，本发明提供一种物流回单图像篡改自动检测方法，包括：
4、获取待检测的物流回单图像并进行预处理，将预处理后的物流回单图像配准至回单版式模板的标准坐标空间。所述回单版式模板包括业务字段区域、稳定参照区域、字段检测规则和拍摄扰动标定关系；所述字段检测规则记载各业务字段区域适用的特征类型、空间关联条件和区域特征权重。
5、从所述稳定参照区域提取拍摄质量特征，根据所述拍摄质量特征生成待检测的物流回单图像的拍摄扰动状态。
6、针对每个业务字段区域，根据所述字段检测规则从边缘结构特征响应、字符形态特征响应和局部纹理特征响应中提取两类实际特征响应；根据所述拍摄扰动标定关系和所述拍摄扰动状态生成所述两类实际特征响应各自的期望特征响应；将所述实际特征响应与所述期望特征响应进行比较，得到两类局部残差异常图。
7、将所述两类局部残差异常图映射至所述标准坐标空间，按照所述空间关联条件形成候选篡改区域。
8、确定围绕所述候选篡改区域的外围参照带，在相同拍摄扰动状态下比较所述候选篡改区域与所述外围参照带的残差异常量。当所述候选篡改区域的残差异常量超过候选阈值且所述外围参照带的残差异常量未超过参照阈值时，保留经复核的候选篡改区域。
9、根据所述区域特征权重和经复核的候选篡改区域生成篡改嫌疑得分，并输出篡改判定结果、区域位置及异常证据类型。
10、进一步地，所述回单版式模板的构建包括：采集经确认未篡改且分别处于不同光照、清晰度、压缩程度和拍摄角度条件下的物流回单样本图像；将所述物流回单样本图像配准至同一标准坐标空间；标注业务字段区域和稳定参照区域；分别提取各样本图像的拍摄扰动状态和业务字段区域的实际特征响应；建立拍摄扰动状态、业务字段区域位置与期望特征响应之间的拍摄扰动标定关系；根据业务字段的图像结构确定适用的特征类型、空间关联条件和区域特征权重。
11、进一步地，所述预处理及配准包括：对物流回单图像进行灰度校正、噪声抑制和旋转校正；提取表格交点、外框角点和固定印刷标签轮廓作为配准锚点；根据配准锚点计算空间变换关系；根据完成空间变换后的配准锚点与模板锚点之间的位置差异生成配准残差。当所述配准残差超过配准阈值时，排除失配锚点并重新计算空间变换关系；重新计算后的配准残差仍超过所述配准阈值时，输出图像质量异常结果并终止篡改检测。
12、进一步地，所述拍摄质量特征包括亮度分布特征、边缘扩展特征、高频噪声特征和压缩块边界特征。根据各稳定参照区域在标准坐标空间中的位置，对各稳定参照区域的拍摄质量特征进行异常值排除和空间插值，生成亮度扰动分布、模糊扰动分布、噪声扰动分布和压缩扰动分布，构成所述拍摄扰动状态。
13、进一步地，所述字段检测规则包括：针对货物名称区域、货物数量区域和签收日期区域，选取边缘结构特征响应和字符形态特征响应；针对签收人签名区域和印章区域，选取边缘结构特征响应和局部纹理特征响应；分别为所选取的两类特征记载空间关联条件和区域特征权重。
14、进一步地，所述边缘结构特征响应根据模板记载的预期边缘路径和预期边缘方向，对实际边缘的断裂位置、方向偏差和位置偏差进行表征；所述字符形态特征响应根据光学字符识别获得的字符位置，对字符的笔画宽度、字符高度、字符宽度和长宽比进行表征；所述局部纹理特征响应通过对业务字段区域进行分块并比较相邻区块的纹理特征向量进行表征。
15、进一步地，所述空间关联条件包括：将两类局部残差异常图分别进行异常区域分割；计算两类异常区域的重叠面积比例和边界距离；当所述重叠面积比例不低于重叠阈值且所述边界距离不超过距离阈值时，将两类异常区域的共同覆盖区域以及与所述共同覆盖区域连续的异常边界区域确定为候选篡改区域。
16、进一步地，所述外围参照带通过沿候选篡改区域边界向外扩展形成，并排除候选篡改区域以及不属于当前业务字段区域的图像部分。对所述外围参照带采用与候选篡改区域相同的拍摄扰动状态和特征处理方式。当候选篡改区域的残差异常量超过候选阈值且外围参照带的残差异常量未超过参照阈值时，保留候选篡改区域；当候选篡改区域和外围参照带的残差异常量均超过各自阈值时，将所述候选篡改区域记为拍摄质量异常区域并从篡改候选结果中排除。
17、进一步地，根据经复核的候选篡改区域的残差异常量、区域面积、两类异常区域的重叠面积比例和区域特征权重生成区域嫌疑分数；聚合各业务字段区域的区域嫌疑分数，得到物流回单图像的篡改嫌疑得分；输出篡改判定结果、候选篡改区域在标准坐标空间中的位置、所属业务字段及参与判定的异常证据类型。
18、第二方面，本发明提供一种物流回单图像篡改自动检测系统，包括：
19、图像获取与预处理模块，用于获取待检测的物流回单图像并进行预处理；
20、模板存储与配准模块，用于存储回单版式模板，将预处理后的物流回单图像配准至所述回单版式模板的标准坐标空间，并输出业务字段区域和稳定参照区域；
21、拍摄扰动估计模块，用于从稳定参照区域提取拍摄质量特征，生成拍摄扰动状态；
22、残差异常生成模块，用于按照字段检测规则提取业务字段区域的实际特征响应，根据拍摄扰动标定关系和拍摄扰动状态生成期望特征响应，并生成局部残差异常图；
23、空间关联模块，用于将不同检测机理的局部残差异常图映射至标准坐标空间，并按照空间关联条件形成候选篡改区域；
24、复核与输出模块，用于确定候选篡改区域的外围参照带，根据候选篡改区域和外围参照带的残差异常量复核候选篡改区域，生成篡改嫌疑得分，并输出篡改判定结果、区域位置及异常证据类型。
25、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。
26、本发明通过稳定参照区域获取当前物流回单图像的拍摄扰动状态，并根据拍摄扰动状态生成业务字段区域的期望特征响应，使后续检测所使用的局部残差异常图表示实际特征响应相对于当前拍摄条件下期望响应的差异，从而减少由光照、模糊、噪声和压缩变化共同引起的特征变化直接进入篡改检测结果。
27、本发明通过字段检测规则使不同图像结构的业务字段使用不同的特征组合，避免将与当前业务字段结构无关的特征统一加入评分。
28、本发明将不同检测机理获得的局部残差异常图映射至同一标准坐标空间，并通过异常区域的重叠关系和边界关系形成候选篡改区域，使多类检测证据之间形成空间约束关系。
29、本发明利用候选篡改区域的外围参照带进行复核。当候选篡改区域及其外围区域同时受到拍摄质量变化影响时，将对应区域从篡改候选结果中排除；当异常集中于候选篡改区域时，保留所述候选篡改区域，由此形成可定位、可复核的检测结果。