近年来,随着多媒体技术的飞速发展,各种功能强大、使用便捷的图像处理软件被广泛使用,编辑和篡改图像已经变得很普遍。JPEG压缩作为目前主流的图像压缩标准,大量图像会以JPEG格式存储。在现实情况中,篡改者大多会使用图像编辑软件对图像进行操作然后再保存为JPEG格式,所以非对齐JPEG重压缩在图像篡改中非常常见。基于这样的事实,非对齐JPEG重压缩检测在数字取证领域引起了极大的关注。虽然对于非对齐JPEG重压缩的检测已经取得了一定的进展和成功,但大多数技术是在灰度域或单一彩色通道中实现的,导致了彩色图像特征在通道相关性和色彩等信息的丢失。这些技术的设计也只适用于估计整个图像的压缩历史,忽略了相对较小的重压缩区域。此外,当第一次压缩质量因子(QF1)大于第二次质量因子(QF2)时,现有方法无法有效检测第一次JPEG压缩产生的块效应。针对这些情况,本文对其进行了深入的研究,主要研究内容如下:(1)针对彩色图像特征信息缺失以及块效应检测问题,本文提出了一种基于球坐标系幅值-幅角特征的非对齐JPEG重压缩检测方法。在方法中,首先使用球坐标将三种颜色通道(RGB)进行组合,并构成一个幅值和两个幅角,从而充分利用了彩色图像信息和通道之间的相关性。然后提出优化像素差异用来检测给定的JPEG图像,由此产生的统计差异可以在QF1>QF2时,依旧能够很好地表征第一次压缩的块效应。最终,在幅值和幅角上得到了一个新的特征集即幅值-幅角特征,用于判别给定的图像是否被篡改。通过大量实验表明,该方法优于大部分现有方法。(2)针对小尺寸彩色图像的重压缩检测问题,本文提出了一种基于四元数离散余弦变换(QDCT)域改进马尔可夫模型的非对齐JPEG重压缩检测方法。首先将重构后的彩色图像映射到QDCT域,然后针对四元数马尔科夫的转移概率矩阵提出了一种新的特征选择方法,从而改进马尔科夫模型并且得到了马尔可夫幅值特征和马尔可夫幅角特征,这些特征不仅可以捕获块QDCT系数之间的块内相关性,而且可以提高实时计算效率。最终,该方法在小尺寸彩色图像即像素为64×64上实现了非对齐JPEG重压缩检测,检测结果依然优于现有方法。