一种图像碎片恢复方法和装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102831585 A (43)申请公布日 2012.12.19 CN 102831585 A *CN102831585A* (21)申请号 201210277281.6 (22)申请日 2012.08.06 G06T 5/00(2006.01) (71)申请人 厦门市美亚柏科信息股份有限公司 地址 361008 福建省厦门市软件园二期观日 路 12 号 102-402 单元 (72)发明人 沈长达 钱镜洁 林艺滨 (74)专利代理机构 北京恒都律师事务所 11395 代理人 安筱琼 (54) 发明名称 一种图像碎片恢复方法和装置 (57) 摘要 本发明提供一种图像碎。

2、片恢复方法， 包括 ： 步 骤 1 ： 根据需要恢复的格式的图像所对应的头部 签名， 从待恢复的存储介质上获取图像的头部碎 片并组成头部碎片集合， 同时从所述待恢复的存 储介质上得到图像的非头部碎片集合 ； 步骤 2 ： 对 所述头部碎片集合中的每个头部碎片， 在所述非 头部碎片集合中为其匹配下一个非头部碎片， 并 将当前头部碎片与其下一个非头部碎片合并， 若 合并后所得到的文件是一个完整的图像文件， 则 输出所述完整的图像文件， 否则将合并后所得到 的文件作为一个新的头部碎片加入所述头部碎片 集合中。本发明提供的图像碎片恢复方案同时具 有恢复准确度高和恢复效率高的特点， 能够适用 于多种格式。

3、的图像碎片的恢复， 实用性强。 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 8 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 8 页 附图 5 页 1/3 页 2 1. 一种图像碎片恢复方法， 其特征在于， 该方法包括 ： 步骤 1 ： 根据需要恢复的格式的图像所对应的头部签名， 从待恢复的存储介质上获取 图像的头部碎片并组成头部碎片集合， 同时从所述待恢复的存储介质上得到图像的非头部 碎片集合 ； 步骤 2 ： 对所述头部碎片集合中的每个头部碎片， 在所述非头部碎片集合中为其匹配 下一个非头部碎片， 并将当前头部碎片与其下一。

4、个非头部碎片合并， 若合并后所得到的文 件是一个完整的图像文件， 则输出所述完整的图像文件， 否则将合并后所得到的文件作为 一个新的头部碎片加入所述头部碎片集合中。 2. 如权利要求 1 所述的一种图像碎片恢复方法， 其特征在于， 所述步骤 2 包括 ： 步骤 21 ： 判断所述头部碎片集合或所述非头部碎片集合是否为空集？若是， 则结束流 程 ； 否则， 继续执行步骤 22 ； 步骤 22 ： 在所述头部碎片集合中任取一个图像的头部碎片， 并将所取的头部碎片从所 述头部碎片集合中删除 ； 步骤 23 ： 判断所述非头部碎片集合中是否有对当前头部碎片而言未被选择过的非头 部碎片？若是， 则继续执。

5、行步骤 24， 否则返回执行步骤 21 ； 步骤 24 ： 在所述非头部碎片集合中选择一个对当前头部碎片而言未被选择过的、 且在 所述待恢复的存储介质上与当前头部碎片距离最近的非头部碎片 ； 步骤 25 ： 根据预定判断方法判断当前选择的非头部碎片是否是当前头部 碎片的下一个非头部碎片？若是， 则继续执行步骤 26， 否则返回执行步骤 23 ； 步骤 26 ： 将当前头部碎片与其下一个非头部碎片合并， 并将所述当前头部碎片的下一 个非头部碎片从所述非头部碎片集合中删除， 判断合并后所得到的文件是否为一个完整的 图像文件？若是， 则输出该图像文件， 并返回执行步骤 21 ； 否则， 将合并后所得。

6、到的文件作 为一个新的头部碎片加入所述头部碎片集合中， 并返回执行步骤 21。 3. 如权利要求 2 所述的一种图像碎片恢复方法， 其特征在于， 步骤 25 中所述预定判断 方法为 ： 将所述当前头部碎片和所述当前选择的非头部碎片结合解码， 获取所述当前头部碎片 的边缘像素集合以及当前选择的非头部碎片的边缘像素集合 ； 计算所述当前头部碎片的边缘像素集合中像素灰度值的数学期望 U1 和方差 1， 并计 算所述当前选择的非头部碎片的边缘像素集合中像素灰度值的数学期望 U2 和方差 2； 计算所述当前头部碎片的边缘像素集合中像素灰度值落在区间 (U1-1.961， U1+1.961) 中的概率， 。

7、并计算所述当前选择的非头部碎片的边缘像素集合中像素灰度值 落在区间 (U2-1.962， U1+1.962) 中的概率 ； 判断所述当前头部碎片的边缘像素集合中像素灰度值落在区间 (U1-1.961， U1+1.961) 中的概率以及当前选择的非头部碎片的边缘像素集合中像素灰度值落在区间 (U2-1.962， U1+1.962) 中的概率是否同时大于等于 0.95 ？若是， 则将所述当前选择的 非头部碎片认为是当前头部碎片的下一个非头部碎片， 否则， 当前选择的非头部碎片不是 当前头部碎片的下一个非头部碎片。 4.如权利要求1至3任一项所述的一种图像碎片恢复方法， 其特征在于， 所述需要恢复 。

8、的格式的图像为 JPG 图像。 权 利 要 求 书 CN 102831585 A 2 2/3 页 3 5. 如权利要求 4 所述的一种图像碎片恢复方法， 其特征在于， 步骤 26 中所述判断合并 后所得到的文件是否为一个完整的图像文件， 包括 ： 判断合并后所得到的文件的最后两个 字节是否为 0xFFD9。 6. 如权利要求 5 所述的一种图像碎片恢复方法， 其特征在于， 所述步骤 1 包括 ： 步骤11 ： 根据JPG图像所对应的头部签名， 从待恢复的存储介质上搜索到N个具有JPG 头部签名的扇区 ； N 为大于等于 0 的整数 ； 步骤 12 ： 判断 N 是否为 0 ？若是， 则所述头部。

9、碎片集合为空集， 结束步骤 1 的流程， 继 续执行步骤 2 ； 否则， 令 i 1， j 1 ； 步骤 13 ： 获取第 i 个具有 JPG 头部签名的扇区中第 j 个段的段标志和段的大小 ； 步骤 14 ： 判断第 j 个段的段标志是否合法？若是， 则继续执行步骤 15 ； 否则跳至步骤 18 ； 步骤 15 ： 根据第 j 个段的大小， 跳转至第 (j+1) 个段的起始位置， 并继续执行步骤 16 ； 步骤 16 ： 令 j j+1， 读取第 j 个段的段标志和段的大小 ； 步骤17 ： 判断第j个段的段标志是否是0xFFDA？若否， 则返回执行步骤14 ； 若是， 则将 所述第 i 个。

10、具有 JPG 头部签名的扇区的第 1 个段到当前第 j 个段分别所处的若干个扇区按 顺序合并， 得到第i个图像的头部碎片， 将所述第i个图像的头部碎片加入所述头部碎片集 合中， 并继续执行步骤 18 ； 步骤 18 ： 判断 i 是否等于 N ？若是， 则将从所述待恢复的存储介质上得到的其他具有 图像数据但不具有JPG头部签名的扇区归为所述非头部碎片集合， 并结束步骤1的流程， 继 续执行步骤 2 ； 否则， 令 i i+1， 并返回执行步骤 13。 7. 一种图像碎片恢复装置， 其特征在于， 包括 ： 碎片获取模块， 用于根据需要恢复的格式的图像所对应的头部签名， 从待恢复的存储 介质上获取。

11、图像的头部碎片并组成头部碎片集合， 并从所述待恢复的存储介质上得到图像 的非头部碎片集合 ； 匹配模块， 用于对所述碎片获取模块得到的头部碎片集合中的每个头部碎片， 在所述 碎片获取模块得到的非头部碎片集合中为其匹配下一个非头部碎片， 并将当前头部碎片与 其下一个非头部碎片合并 ； 若合并后所得到的文件是一个完整的图像文件， 则所述下一非 头部碎片匹配模块输出所述完整的图像文件， 否则将合并后所得到的文件作为一个新的头 部碎片加入所述头部碎片集合中。 8. 如权利要求 7 所述的一种图像碎片恢复装置， 其特征在于， 所述匹配模块包括选择 模块、 解码模块、 计算模块、 判断模块和合并模块 ； 。

12、所述选择模块， 用于每次从所述头部碎片集合中选取一块头部碎片， 并在所述非头部 碎片集合中选择一个对当前头部碎片而言未被选择过的、 且在所述待恢复的存储介质上与 当前头部碎片距离最近的非头部碎片， 将所述当前头部碎片和当前选择的非头部碎片提供 给所述解码模块 ； 所述解码模块， 用于对所述选择模块提供的当前头部碎片和当前选择的非头部碎片结 合解码， 获取所述当前头部碎片的边缘像素集合以及当前选择的非头部碎片的边缘像素集 合后提供给所述计算模块 ； 所述计算模块， 用于计算所述解码模块提供的当前头部碎片的边缘像素集合中像素灰 权 利 要 求 书 CN 102831585 A 3 3/3 页 4 。

13、度值的数学期望 U1 和方差 1， 并计算所述解码模块提供的当前选择的非头部碎片的边缘 像素集合中像素灰度值的数学期望 U2 和方差 2； 并计算所述当前头部碎片的边缘像素集 合中像素灰度值落在区间 (U1-1.961， U1+1.961) 中的概率， 并计算所述当前选择的非 头部碎片的边缘像素集合中像素灰度值落在区间 (U2-1.962， U1+1.962) 中的概率 ； 所述判断模块， 用于判断所述计算模块计算出的当前头部碎片的边缘像素集合中像素 灰度值落在区间 (U1-1.961， U1+1.961) 中的概率以及当前选择的非头部碎片的边缘 像素集合中像素灰度值落在区间 (U2-1.96。

14、2， U1+1.962) 中的概率是否同时大于等于 0.95 ？若是， 则将所述当前选择的非头部碎片作为当前头部碎片的下一个非头部碎片， 并 将所述当前头部碎片与其下一个非头部碎片提供给合并模块 ； 所述合并模块， 用于将判断模块提供的当前头部碎片与其下一个非头部碎片合并， 并 输出合并后所得到的完整的图像文件， 或者将合并后所得到的非完整的图像文件文件作为 一个新的头部碎片加入所述头部碎片集合中。 权 利 要 求 书 CN 102831585 A 4 1/8 页 5 一种图像碎片恢复方法和装置 技术领域 0001 本发明属于信息安全与计算机应用技术领域， 尤其涉及一种基于可信度的图像碎 片恢。

15、复方法和装置。 背景技术 0002 传统的数据恢复依赖于文件系统的元信息， 如文件分配表、 目录结构等， 来恢复被 删除的文件， 但在很多情况， 这些元信息可能因为被覆盖或者人为操作而丢失， 这时传统的 恢复技术将恢复不出文件。因此， 近些年出现了一种不依赖于文件系统的、 在文件级别上 进行恢复的恢复技术， 即通过解析特定的文件格式来从存储介质中恢复出特定的文件的技 术。目前， 文件级别上的数据恢复比较流行的有 “头部 - 尾部” 恢复， 这种恢复技术很好的 解决了连续存储的文件的恢复， 但对于不连续存储的文件，“头部-尾部” 技术的恢复效果却 不尽人意。 0003 随着科学技术的发展， 经常。

16、需要从存储介质里面获取电子证据， 而图片作为最有 力的电子证据之一它的获取备受重视。其中， JPG 图片压缩格式作为最流行的图片格式之 一， 其碎片恢复技术自然是业内研究的重点。现有的 JPG 图像的碎片恢复技术主要依赖于 图像边沿像素的预测以及匹配， 目前主要的边沿像素匹配算法有 MOD、 MED 算法等， 这些算 法虽然简单， 但有的过分的关注于准确度而导致效率及低， 有的效率比较高但是准确度却 不高。 0004 综上所述， 需要提供一种准确度和效率都比较高的图像的碎片恢复技术。 发明内容 0005 本发明提供一种图像碎片恢复方法和装置， 用于解决现有的 JPG 图像碎片恢复技 术准确度和。

17、效率都比较低的问题。 本发明提供的图像碎片恢复方案同时具有恢复准确度高 和恢复效率高的特点， 而且恢复过程无需人工的介入， 自动化程度高， 能够适用于多种格式 的图像碎片的恢复， 具有很强的实用性。 0006 本发明提供一种图像碎片恢复方法， 包括 ： 0007 步骤 1 ： 根据需要恢复的格式的图像所对应的头部签名， 从待恢复的存储介质上 获取图像的头部碎片并组成头部碎片集合， 同时从所述待恢复的存储介质上得到图像的非 头部碎片集合 ； 0008 步骤 2 ： 对所述头部碎片集合中的每个头部碎片， 在所述非头部碎片集合中为其 匹配下一个非头部碎片， 并将当前头部碎片与其下一个非头部碎片合并，。

18、 若合并后所得到 的文件是一个完整的图像文件， 则输出所述完整的图像文件， 否则将合并后所得到的文件 作为一个新的头部碎片加入所述头部碎片集合中。 0009 优选地， 上述图像碎片恢复方法中， 所述步骤 2 进一步包括 ： 0010 步骤 21 ： 判断所述头部碎片集合或所述非头部碎片集合是否为空集？若是， 则结 束流程 ； 否则， 继续执行步骤 22 ； 说 明 书 CN 102831585 A 5 2/8 页 6 0011 步骤 22 ： 在所述头部碎片集合中任取一个图像的头部碎片， 并将所取的头部碎片 从所述头部碎片集合中删除 ； 0012 步骤 23 ： 判断所述非头部碎片集合中是否有。

19、对当前头部碎片而言未被选择过的 非头部碎片？若是， 则继续执行步骤 24， 否则返回执行步骤 21 ； 0013 步骤 24 ： 在所述非头部碎片集合中选择一个对当前头部碎片而言未被选择过的、 且在所述待恢复的存储介质上与当前头部碎片距离最近的非头部碎片 ； 0014 步骤 25 ： 根据预定判断方法判断当前选择的非头部碎片是否是当前头部碎片的 下一个非头部碎片？若是， 则继续执行步骤 26， 否则返回执行步骤 23 ； 0015 步骤 26 ： 将当前头部碎片与其下一个非头部碎片合并， 并将所述当前头部碎片的 下一个非头部碎片从所述非头部碎片集合中删除， 判断合并后所得到的文件是否为一个完 。

20、整的图像文件？若是， 则输出该图像文件， 并返回执行步骤 21 ； 否则， 将合并后所得到的文 件作为一个新的头部碎片加入所述头部碎片集合中， 并返回执行步骤 21。 0016 优选地， 上述图像碎片恢复方法中， 步骤 25 中所述预定判断方法为 ： 将所述当前 头部碎片和所述当前选择的非头部碎片结合解码， 获取所述当前头部碎片的边缘像素集合 以及当前选择的非头部碎片的边缘像素集合 ； 计算所述当前头部碎片的边缘像素集合中像 素灰度值的数学期望 U1 和方差 1， 并计算所述当前选择的非头部碎片的边缘像素集合中 像素灰度值的数学期望 U2 和方差 2； 计算所述当前头部碎片的边缘像素集合中像素。

21、灰度 值落在区间 (U1-1.961， U1+1.961) 中的概率， 并计算所述当前选择的非头部碎片的边 缘像素集合中像素灰度值落在区间 (U2-1.962， U1+1.962) 中的概率 ； 判断所述当前头 部碎片的边缘像素集合中像素灰度值落在区间 (U1-1.961， U1+1.961) 中的概率以及当 前选择的非头部碎片的边缘像素集合中像素灰度值落在区间 (U2-1.962， U1+1.962) 中 的概率是否同时大于等于 0.95 ？若是， 则将所述当前选择的非头部碎片认为是当前头部 碎片的下一个非头部碎片， 否则， 当前选择的非头部碎片不是当前头部碎片的下一个非头 部碎片。 001。

22、7 优选地， 上述图像碎片恢复方法中， 所述需要恢复的格式的图像为 JPG 图像。 0018 优选地， 当需要恢复的格式的图像为 JPG 图像时， 上述步骤 26 中所述判断合并后 所得到的文件是否为一个完整的图像文件， 包括 ： 判断合并后所得到的文件的最后两个字 节是否为 0xFFD9。 0019 优选地， 上述图像碎片恢复方法中， 所述步骤 1 包括 ： 0020 步骤 11 ： 根据 JPG 图像所对应的头部签名， 从待恢复的存储介质上搜索到 N 个具 有 JPG 头部签名的扇区 ； N 为大于等于 0 的整数 ； 0021 步骤12 ： 判断N是否为0？若是， 则所述头部碎片集合为空。

23、集， 结束步骤1的流程， 继续执行步骤 2 ； 否则， 令 i 1， j 1 ； 0022 步骤 13 ： 获取第 i 个具有 JPG 头部签名的扇区中第 j 个段的段标志和段的大小 ； 0023 步骤 14 ： 判断第 j 个段的段标志是否合法？若是， 则继续执行步骤 15 ； 否则跳至 步骤 18 ； 0024 步骤 15 ： 根据第 j 个段的大小， 跳转至第 (j+1) 个段的起始位置， 并继续执行步骤 16 ； 0025 步骤 16 ： 令 j j+1， 读取第 j 个段的段标志和段的大小 ； 说 明 书 CN 102831585 A 6 3/8 页 7 0026 步骤17 ： 判断。

24、第j个段的段标志是否是0xFFDA？若否， 则返回执行步骤14 ； 若是， 则将所述第 i 个具有 JPG 头部签名的扇区的第 1 个段到当前第 j 个段分别所处的若干个扇 区按顺序合并， 得到第i个图像的头部碎片， 将所述第i个图像的头部碎片加入所述头部碎 片集合中， 并继续执行步骤 18 ； 0027 步骤 18 ： 判断 i 是否等于 N ？若是， 则将从所述待恢复的存储介质上得到的其他 具有图像数据但不具有 JPG 头部签名的扇区归为所述非头部碎片集合， 并结束步骤 1 的流 程， 继续执行步骤 2 ； 否则， 令 i i+1， 并返回执行步骤 13。 0028 本发明提供的一种图像碎。

25、片恢复装置， 包括 ： 碎片获取模块， 用于根据需要恢复的 格式的图像所对应的头部签名， 从待恢复的存储介质上获取图像的头部碎片并组成头部碎 片集合， 并从所述待恢复的存储介质上得到图像的非头部碎片集合 ； 匹配模块， 用于对所述 碎片获取模块得到的头部碎片集合中的每个头部碎片， 在所述碎片获取模块得到的非头部 碎片集合中为其匹配下一个非头部碎片， 并将当前头部碎片与其下一个非头部碎片合并 ； 若合并后所得到的文件是一个完整的图像文件， 则所述下一非头部碎片匹配模块输出所述 完整的图像文件， 否则将合并后所得到的文件作为一个新的头部碎片加入所述头部碎片集 合中。 0029 优选地， 所述匹配模。

26、块包括选择模块、 解码模块、 计算模块、 判断模块和合并模 块 ； 0030 所述选择模块用于每次从所述头部碎片集合中选取一块头部碎片， 并在所述非头 部碎片集合中选择一个对当前头部碎片而言未被选择过的、 且在所述待恢复的存储介质上 与当前头部碎片距离最近的非头部碎片， 将所述当前头部碎片和当前选择的非头部碎片提 供给所述解码模块 ； 0031 所述解码模块用于对所述选择模块提供的当前头部碎片和当前选择的非头部碎 片结合解码， 获取所述当前头部碎片的边缘像素集合以及当前选择的非头部碎片的边缘像 素集合后提供给所述计算模块 ； 0032 所述计算模块用于计算所述解码模块提供的当前头部碎片的边缘像。

27、素集合中像 素灰度值的数学期望 U1 和方差 1， 并计算所述解码模块提供的当前选择的非头部碎片的 边缘像素集合中像素灰度值的数学期望 U2 和方差 2； 并计算所述当前头部碎片的边缘像 素集合中像素灰度值落在区间 (U1-1.961， U1+1.961) 中的概率， 并计算所述当前选择 的非头部碎片的边缘像素集合中像素灰度值落在区间 (U2-1.962， U1+1.962) 中的概 率 ； 0033 所述判断模块用于判断所述计算模块计算出的当前头部碎片的边缘像素集合中 像素灰度值落在区间 (U1-1.961， U1+1.961) 中的概率以及当前选择的非头部碎片的边 缘像素集合中像素灰度值落。

28、在区间 (U2 一 1.962， U1+1.962) 中的概率是否同时大于等 于 0.95 ？若是， 则将所述当前选择的非头部碎片作为当前头部碎片的下一个非头部碎片， 并将所述当前头部碎片与其下一个非头部碎片提供给合并模块 ； 0034 所述合并模块用于将判断模块提供的当前头部碎片与其下一个非头部碎片合并， 并输出合并后所得到的完整的图像文件， 或者将合并后所得到的非完整的图像文件文件作 为一个新的头部碎片加入所述头部碎片集合中。 0035 本发明创造性的把概率理论应用于图像碎片恢复过程中， 提出了一种将置信度作 说 明 书 CN 102831585 A 7 4/8 页 8 为图像碎片恢复过程。

29、中边沿像素匹配衡量标准的图像碎片恢复方案， 该方案具有恢复准确 度高和恢复效率高的特点， 此外， 恢复过程无需人工的介入， 能够自动的获取头部碎片并通 过置信度度来选择适合下一个碎片， 从而恢复出图片。该方法不仅特别适用于 JPG 格式的 图像碎片的恢复， 同时也适用其他格式图片的碎片恢复， 具有很强的通用性。 附图说明 0036 图 1 是本发明实施例提供的一种图像碎片恢复方法流程图 ； 0037 图 2 是图 1 所示方法中步骤 2 的详细流程图 ； 0038 图 3 是图 2 中 S25 的详细判断方法流程图 ； 0039 图 4 是当需要恢复的图像为 JPG 格式的图像时图 1 中步骤。

30、 1 的详细流程图 ； 0040 图 5 是本发明实施例提供的一种图像碎片恢复装置结构示意图 ； 0041 图 6 是图 5 中匹配模块 52 的详细结构示意图 ； 0042 图 7A 为采用本发明实施例提供的图像碎片恢复方案对 dfrws2007 图像碎片进行 恢复的结果 ； 0043 图 7B 是采用软件 Adroit Recovery 对与图 7A 所采用的同样的 dfrws2007 图像碎 片进行恢复的结果。 具体实施方式 0044 本发明实施例提供一种图像碎片恢复方法， 如图 1 所示， 该方法包括以下步骤 ： 0045 步骤 1 ： 根据需要恢复的格式的图像所对应的头部签名， 从待。

31、恢复的存储介质上 获取具有所述头部签名的图像的头部碎片并组成头部碎片集合 H， 同时从待恢复的存储介 质上得到图像的非头部碎片集合 S ； 0046 步骤 2 ： 对头部碎片集合 H 中的每个头部碎片 Hi， 在非头部碎片集合 S 中为其匹配 下一个非头部碎片 Sj， 并将当前头部碎片 Hi与其下一个非头部碎片 Sj合并， 若合并后所得 到的文件是一个完整的图像文件， 则输出该图像文件， 否则将合并后所得到的文件作为一 个新的头部碎片加入所述头部碎片集合中。 0047 由于几乎所有格式的图像数据的头部总是会有其对应的头部签名， 图像的尾部会 有图像的结束标识， 因此上述步骤 1 中可根据需要恢。

32、复的格式的图像所对应的头部签名， 从待恢复的存储介质上获取到该种格式的图像的头部碎片。显然， 若待恢复的存储介质上 原存储有多张该种格式的图像， 则步骤 1 中可获取到多个该种格式的图像的头部碎片， 将 获取到的所有头部碎片组成头部碎片集合 H， 同时将不具有需要恢复的格式的图像所对应 的头部签名特征的其他图像碎片归入非头部碎片集合 S 中。随后按照步骤 2 所述方法， 为 每个头部碎片匹配到下一个非头部碎片， 最终得到每个头部碎片所对应的完整图像文件并 输出。 0048 以下为方便说明， 以当前应用最为广泛的 JPG 格式的图像恢复为例， 结合各附图， 具体说明本发明具体实施方式。 值得说明。

33、的是， 本领域技术人员可以采用相同的原理， 将下 面实施例中所说明的所有对于恢复 JPG 格式图像的技术特征简单替换为恢复其他格式图 像的技术方案， 这些方案也在于本发明所请求保护的范围之内。 0049 为方便说明， 在此先对 JPG 格式的图像文件结构进行简要说明 ： JPG 图像文件主要 说 明 书 CN 102831585 A 8 5/8 页 9 段组成， 广义上可以分为数据段和非数据段。数据段主要存储像素信息， 非数据段主要存 储解码数据段所需要的一些信息， 一个完整的 JPG 图像文件主要包括的各种段的一般顺序 为 ： 文件头 SOI( 对应段标志为 0xFFD8)、 定义交换格式和。

34、图像识别信息 APP( 对应段标志为 0xFFEn)、 扫描行开始标志 SOS( 对应段标志为 0xFFDA)、 压缩数据、 文件尾 EOI( 对应段标志 为 0xFFD9) 等。其中， SOI、 APP、 EOI 等为非数据段， 本发明提供的方案是在图像文件非数据 段完整的基础上进行的， 因为非数据段都比较小， 在大多数的情况下 JPG 文件的非数据是 不会产生碎片的。 0050 图 2 为图 1 所示方法中步骤 2 的详细流程图， 包括 ： 0051 S21 ： 判断头部碎片集合 H 或非头部碎片集合 S 是否为空集？若是， 则结束流程 ； 否则， 继续执行 S22。 0052 S22 ：。

35、 在头部碎片集合 H 中任取一个图像的头部碎片 Hi， 并将所取的头部碎片 Hi从 头部碎片集合 H 中删除。 0053 S23 ： 判断非头部碎片集合 S 中是否有对当前头部碎片 Hi而言未被选择过的非头 部碎片？若是， 则继续执行 S24， 否则返回执行 S21。 0054 S24 ： 在非头部碎片集合 S 中选择一个对当前头部碎片 Hi而言未被选择过的、 且在 待恢复的存储介质上与当前头部碎片 Hi距离最近的非头部碎片 Sk。 0055 S25 ： 根据预定判断方法判断当前选择的非头部碎片 Sk是否是当前头部碎片 Hi的 下一个非头部碎片 Sj？若是， 则继续执行 S26， 否则返回执行。

36、 S23。 0056 S26 ： 将当前头部碎片 Hi与其下一个非头部碎片 Sj( 即当前选择的 Sk) 合并， 并将 当前头部碎片 Hi的下一个非头部碎片 Sj从所述非头部碎片集合 S 中删除。 0057 S27 ： 根据需要恢复的格式的图像所对应的尾部标识判断当前头部碎片 Hi与其下 一个非头部碎片 Sj合并后所得到的文件是否为一个完整的图像文件？若是， 则执行 S28 ； 否则， 跳至执行 S29。 0058 较佳地， 若需要恢复的为JPG格式的图像， 则S26中将当前头部碎片与其下一个非 头部碎片合并后， S27判断合并后所得到的文件的最后两个字节是否是0xFFD9(EOI标识)， 若。

37、是， 则证明合并后所得到的文件是一个完整的 JPG 图像文件。 0059 S28 ： 输出当前头部碎片Hi与其下一个非头部碎片Sj合并后所得到的图像文件， 并 返回执行 S21。 0060 S29 ： 将当前头部碎片 Hi与其下一个非头部碎片 Sj合并后所得到的文件作为一个 新的头部碎片 Hi加入头部碎片集合 H 中， 并返回执行 S21。 0061 图 3 为图 2 中 S25 的详细判断方法流程图， 具体包括 ： 0062 S31 ： 将当前头部碎片Hi和当前选择的非头部碎片Sk结合解码， 获取当前头部碎片 Hi的边缘像素集合 P1 以及当前选择的非头部碎片 Sk的边缘像素集合 P2。其中。

38、， 不属于同 一个碎片解码所得的且在图片上的位置是相邻的两个像素点为边沿像素。 此步骤可通过现 有的解码方法以及现有的边缘像素获取方法实现， 不再多做描述。 0063 S32 ： 计算当前头部碎片的边缘像素集合 P1 中像素灰度值的数学期望 U1 和方差 1， 并计算当前选择的非头部碎片的边缘像素集合 P2 中像素灰度值的数学期望 U2 和方差 2。 0064 S33 ： 计算当前头部碎片的边缘像素集合 P1 中像素灰度值落在区间 (U1 一 说 明 书 CN 102831585 A 9 6/8 页 10 1.961， U1+1.961) 中的概率 F1， 并计算当前选择的非头部碎片的边缘像素。

39、集合 P2 中像 素灰度值落在区间 (U2-1.962， U1+1.962) 中的概率 F2。 0065 S34 ： 判断 F1 和 F2 是否同时大于等于 0.95 ？若是， 则继续执行 S26， 否则， 当前选 择的非头部碎片 Sk不是当前头部碎片 Hi的下一个非头部碎片 Sj， 返回执行 S23。 0066 由于 JPG 图像的颜色模型采用 YCrCb 颜色空间模型， 而人眼对于灰度 (Y) 比较敏 感， 因此在计算像素的匹配程度的时候本发明实施例只采用 Y 颜色分量进行计算。图 3 所 示流程中， 当前头部碎片的边缘像素集合 P1 和当前选择的非头部碎片的边缘像素集合 P2 中像素灰度。

40、的数学期望 U( 平均灰度 ) 和方差 2的计算公式为 ： 0067 a 1， 2 (1) 0068 ， a 1， 2 (2) 0069 式 (1) 和式 (2) 中， n 为边缘像素集合 P1、 P2 各自包含的元素个数。由于在一幅 图像中， 相邻两个像素之间的差异是很小的， 而边沿像素的分布近似于随机分布， 因此在 这个前提下可认为 P1、 P2 属于同一种分布， 由概率论的知识可知标准正态分布处于区间 (-1.96， +1.96) 之中的点的概率为 95， 因此本发明实施例采用标准正态分布的置信区间 作为 P1、 P2 所对应的像素是否是相邻像素的评价标准， 即若 P1、 P2 同时满足。

41、 ： P1 中像素灰 度值落在区间 (U1-1.961， U1+1.961) 中的概率 F1 0.95， 且 P2 中像素灰度值落在区 间(U2-1.962， U1+1.962)中的概率F20.95， 则可认为当前选择的非头部碎片Sk是当 前头部碎片 Hi的下一个碎片 Sj。 0070 值得说明的是， 由于颜色空间是可以互换的， 因此图 3 所提供的用于判断当前选 择的非头部碎片 Sk是否是当前头部碎片 Hi的下一个非头部碎片的 Sj的判断方法不仅适用 于JPG图像的恢复过程中相邻碎片的判断， 还适用于对于采用其他颜色空间模型(非YCrCb 颜色空间模型 ) 的图像的恢复过程中相邻像素的判断。。

42、 0071 优选地， 当需要恢复的图像为 JPG 格式的图像时， 图 1 所示方法中步骤 1 的具体实 施方式如图 4 所示， 包括 ： 0072 S41 ： 根据 JPG 图像所对应的头部签名， 从待恢复的存储介质上搜索到 N 个具有 JPG 头部签名的扇区 ； N 为大于等于 0 的整数。 0073 其中， 由于 JPG 格式的图像文件的前两个字节固定为 0xFFD8， 三四字节有 9 种 形式分别为 ： 0xFFE0、 0xFFE1、 0xFFE2、 0xFFE8、 0xFFEB、 0xFFEE、 0xFFFE、 0xFFC4、 0XFFDB， 因 此， 此步骤在待恢复的存储介质上搜索头。

43、部签名为一二字节为 0xFFD8 且三四字节为 0xFFE0、 0xFFE1、 0xFFE2、 0xFFE8、 0xFFEB、 0xFFEE、 0xFFFE、 0xFFC4、 0XFFDB 中的任一种形式 的扇区， 即可在待恢复的存储介质上所搜索到 N 个 JPG 图像的头部碎片的头部。 0074 S42 ： 判断N是否为0？若是， 则执行S413， 否则， 令i1， j1， 并继续执行S43。 0075 S413 ： 令头部碎片集合为空集， 结束步骤 1 的流程。 0076 S43 ： 获取第 i 个具有所述 JPG 头部签名的扇区中第 j 个段的段标志和段的大小。 0077 例如 ： 若 。

44、S41 中搜索到 N(N 1) 个具有 JPG 图像头部签名的扇区， 则此步骤中读 取搜索到的具有 JPG 头部签名的第 1 个扇区的前 6 个字节， 由于 JPG 图像文件的 1、 2 字节 为 JPG 图像开始标记代码， 3、 4 字节为第 1 段的段标志， 5、 6 字节为第 1 段的段大小， 因此， 此步骤中获取到第 1 个扇区的第 1 个段的段标志和段大小。 说 明 书 CN 102831585 A 10 7/8 页 11 0078 S44 ： 判断当前第 j 个段的段标志是否合法？若是， 则继续执行 S45 ； 否则跳至 S49。此步骤中， 段标志的合法性是指当前段的段标志是否是 。

45、0xFFE0、 0xFFE1、 0xFFE2、 0xFFE8、 0xFFEB、 0xFFEE、 0xFFFE、 0xFFC4、 0XFFDB 中的任一种形式， 如果段标志合法， 则代表 当前段是 JPG 图像的头部碎片中的一部分。 0079 S45 ： 根据第 j 个段的大小， 跳转至第 (j+1) 个段的起始位置， 并继续执行 S46。 0080 其中， 第 (j+1) 个段的起始位置 2+ 第 j 个段的起始位置 + 第 j 个段的大小。 例如 ： 若上一步骤 S44 中读取到的第 1 个段的大小为 10( 即第 1 个段的数据长度为 10)， 且第 1 个段的起始位置为 3( 由于当前扇。

46、区的头两个字节为 SOI)， 则第 2 个段的起始位置 为 ： 2+3+10 15， 即第 2 个段的第 1 个字节位于当前扇区的第 15 个字节处， 后面的第 3、 第 4， .， 第 j 个段的位置也类似计算。 0081 S46 ： 令 j j+1， 读取第 j 个段的段标志和段的大小。 0082 S47 ： 判断第j个段的段标志是否是0xFFDA？若否， 则返回执行S44 ； 若是， 则继续 执行 S48。 0083 S48 ： 将第 i 个具有 JPG 头部签名的扇区的第 1 个段到当前第 j 个段所处的若干个 扇区按顺序合并， 得到第i个图像的头部碎片， 将所述第i个图像的头部碎片加。

47、入所述头部 碎片集合中。 0084 例如， 若执行到 S47 时， j 4， 且第 i 个具有 JPG 头部签名的扇区中的第 1 个段到 当前第 4 段一共占据了 3 个扇区 ： 第 i 个头部签名和第 1 段占据了待恢复的存储介质的第 M 个扇区， 第 2-3 段占据了待恢复的存储介质的第 L 个扇区， 第 4 段占据了待恢复的存储介 质的第 K 个扇区， 则此步骤将待恢复的存储介质的第 M、 L、 K 个扇区的数据顺序合并得到第 i 个 JPG 图像的头部碎片。 0085 S49 ： 判断 i 是否等于 N ？若是， 则执行 S410， 否则， 跳至执行 S411。 0086 S410 ：。

48、 将从所述待恢复的存储介质上得到的其他具有图像数据但不具有 JPG 头部 签名的扇区归为所述非头部碎片集合， 并结束步骤 1 的流程， 继续执行步骤 2。 0087 S411 ： 令 i i+1， 并返回执行 S43。 0088 对应于本发明实施例提供的一种图像碎片恢复方法， 本发明实施例还提供一种图 像碎片恢复装置， 如图 5 所示， 包括碎片获取模块 51 和匹配模块 52。 0089 其中， 碎片获取模块 51 用于根据需要恢复的格式的图像所对应的头部签名， 从待 恢复的存储介质上获取图像的头部碎片并组成头部碎片集合， 并从所述待恢复的存储介质 上得到图像的非头部碎片集合。 0090 匹。

49、配模块 52 用于对碎片获取模块 51 得到的头部碎片集合中的每个头部碎片， 在 碎片获取模块 51 得到的非头部碎片集合中为其匹配下一个非头部碎片， 并将当前头部碎 片与其下一个非头部碎片合并 ； 若合并后所得到的文件是一个完整的图像文件， 则所述下 一非头部碎片匹配模块输出所述完整的图像文件， 否则将合并后所得到的文件作为一个新 的头部碎片加入所述头部碎片集合中。 0091 图 6 所示为图 5 中匹配模块 52 的详细结构示意图， 如图 6 所示 ： 匹配模块 52 包括 选择模块 521、 解码模块 522、 计算模块 523、 判断模块 524 和合并模块 525。 0092 其中， 选择模块521用于每次从碎片获取模块51。