安卓 - 相机指纹PRNU(VCAM detector)

该文章纯理论,不知是否可行,只是道听途说,因为本人并非图形或人工智能专业也从未接触过这个行业,也从未从事过取证,证伪有关的工作,仅为技术研究用途...

虚拟摄像头的技术最开始为注入到应用,但是这个很快就随着安全对抗的上升导致被检测干的死的不能再死了...后面出现了两个流派,第一个是hook摄像机系统服务注入虚假的视频第二种是做了一个假的HAL(注入或者自实现虚拟输入设备)...

光响应非均匀性(Photo-Response Non-Uniformity, PRNU)作为一种源于图像传感器物理特性的独特“指纹”,已成为数字图像取证领域中进行源设备识别(Source Camera Identification, SCI)的基石技术。理解其物理来源、标准分析流程以及技术演进脉络,对于构建能够有效检测虚拟摄像头及伪造视频流的先进系统至关重要。本章将深入剖析PRNU技术的基础理论,追溯其关键实现方法的演进,并为后续章节中探讨的高级应用和移动端部署挑战奠定坚实的理论基础。

一个典型的PRNU分析流程包含三个核心阶段:从图像中提取噪声残差利用多张图像生成参考指纹以及将待测图像的噪声与参考指纹进行比对验证

http://dde.binghamton.edu/download/camera_fingerprint/

现代PRNU分析的实践根源可以追溯到M. Goljan和J. Fridrich在宾汉姆顿大学的开创性研究及其发布的MATLAB代码库 。他们的工作不仅确立了上述的核心分析流程,还引入了一个至关重要的步骤:去除“非唯一性伪影”(Non-Unique Artifacts, NUA)。这些伪影是源于相机内部处理(如彩色插值、JPEG压缩)所产生的系统性模式,它们并非传感器独有,而是特定相机型号或软件共有的。如果不加以去除,这些NUA会严重干扰PCE计算,导致错误的匹配。Goljan等人提出的解决方案是在离散傅里叶变换(DFT)域中使用维纳滤波器(Wiener filter)来抑制这些周期性模式,这一步骤极大地提升了PRNU指纹的纯净度和识别的准确性。

随着Python在科研领域的普及,米兰理工大学(Politecnico di Milano)的ISPL实验室开发了polimi-ispl/prnu-python项目,它是对宾汉姆顿大学原始MATLAB实现的一个关键Python移植 。该项目忠实地复现了包括NUA去除在内的核心算法,并将其封装成易于使用的Python库。这极大地降低了研究人员和开发者使用PRNU技术的门槛,并使其成为后续许多开源项目和商业应用的基础。

ernestbies/Camera-Fingerprint-PRNU项目是polimi-ispl/prnu-python 技术应用的Java语言的案例。

移动端应用

PRNU分析流程中的每一步都涉及计算密集型操作,这些操作在桌面级处理器上可能只需几秒钟,但在移动SoC上则可能需要数十秒甚至数分钟。

PRNU分析需要同时在内存中处理多个高分辨率的图像或视频帧。例如,要处理一张1200万像素(4000x3000)的彩色图像,如果以32位浮点数格式存储,仅一张图像的噪声残差就需要 4000 * 3000 * 4 字节,约48MB的内存。在生成参考指纹或处理视频时,内存需求会成倍增加。

综合来看,一个为移动端优化的、强大的PRNU分析系统,不太可能依赖单一的“银弹”算法。更现实的路径是构建一个算法优化的组合策略。例如,一个可行的方案是:

  1. 使用基于分块的策略来处理视频帧。

  2. 对每个分块,采用CAGIF或一个经过极致优化的轻量级InvDN变体来快速提取噪声残差。

  3. 对提取出的每个噪声残差,应用一个频域增强模块来提纯PRNU信号。

  4. 最后,汇总所有分块的匹配结果,做出最终的判断。

这种多管齐下的方法,将架构策略(分块)、核心算法选择(CAGIF/InvDN)和后处理增强(频域滤波)结合起来,共同致力于在满足移动端严苛资源限制的同时,实现可靠的检测性能。

参考文献

  • https://signal.ejournal.org.cn/fileXHCL/journal/article/xhcl/HTML/2020/9/2020-9-1582.html

  • https://patentimages.storage.googleapis.com/4d/37/12/cac2a9f2f4ce68/CN108154080A.pdf

  • https://github.com/ernestbies/Camera-Fingerprint-PRNU

  • https://github.com/sim-pez/prnu

  • https://github.com/polimi-ispl/prnu-python

  • https://arxiv.org/abs/2201.11737

  • https://www.researchgate.net/publication/224205182_Defending_Against_Fingerprint-Copy_Attack_in_Sensor-Based_Camera_Identification

  • https://www.researchgate.net/publication/387598736_Lightweight_Photo-Response_Non-Uniformity_Fingerprint_Extraction_Algorithm_Based_on_an_Invertible_Denoising_Network

  • https://www.techscience.com/csse/v36n1/40893/html