Metody wykrywania manipulacji na fotografiach cyfrowych

1. Metody wykrywania manipulacji na fotografiach cyfrowych Michał IdzikInformatyka EAIE Plan prezentacji: Ekspertyza zdjęć cyfrowych jako nowa dziedzina nauki Wykorzystanie właściwości światła w procesie weryfikacji Problem klonowania Badanie korelacji pikseli w matrycy filtrów barwnych

2. Dlaczego potrzebujemy zaawansowanych technik ekspertyzy zdjęć cyfrowych? • Ciągły postęp technologii obróbki zdjęć cyfrowych • Fałszerstwa na dużą skalę: kultura, polityka, odkrycia naukowe • Potrzeba wiarygodnych dowodów w kryminalistyce • Oszustwa niedostrzegalne ludzkim okiem LiuWeiqing- „Qinghai-Tibet Railway opening green passageway for wild animals” • Proponowane rozwiązania?Prof. HanyFarid: • Określenie rodzaju manipulacji • Analiza manipulacji i wyznaczenie właściwości statystycznych lub geometrycznych, które narusza modyfikacja • Napisanie algorytmu, badającego te niespójności

3. Wyznaczanie źródła światła • Wykorzystanie zależności ilości padającego światła od położenia jego źródła: gradacja oświetlenia • Znalezienie punktów, dla których można wyznaczyć lokalną orientację powierzchni (kontur) • Pomiar jasności i położenia dla różnych punktów konturu • Analiza wyników i wyznaczenie przybliżonego źródła światła Zastosowanie: • Podejrzenie o montaż kilku fotografii • Odpowiednio duża ilość oświetlonych konturów

4. Wyszukiwanie sklonowanych obszarów Problem: efektywne porównywanie obszarów obrazu Proponowany algorytm: • Podziel obraz na obszary 6x6 pikseli • Dla każdego obszaru oblicz wielkość charakteryzującą jego kolor • Posortuj otrzymane wyniki i wybierz powtarzające się wartości. Pozostałe odrzuć. • Powiększ wybrane obszary • Dla każdego zbioru identycznych obszarów wykonaj kroki 2-5

5. Wyszukiwanie sklonowanych obszarów Zastosowanie: • Fotografie z dużą ilością szczegółów • Podejrzenie o usunięcie ze zdjęcia pewnych elementów

6. Badanie korelacji pikseli w matrycy filtrów barwnych Matryca filtrów barwnych (CFA): • Najczęściej matryca Bayera • Umieszczana w aparacie przed przetwornikiem obrazu • Umożliwia rejestrowanie natężenia światła w zakresie widma danej barwy • Każdy piksel reprezentuje tylko jeden z trzech kolorów (czerwony, zielony niebieski)

7. Badanie korelacji pikseli w matrycy filtrów barwnych Demozaikowanie: • Aby dostać pełny obraz, matryca rozdzielana jest na trzy macierze (po jednej dla każdego koloru), a brakujące wartości uzupełniane przez procesor aparatu • Uzupełnianie polega na interpolacji sąsiednich pól (różne algorytmy) • Jeśli znany jest model aparatu, można przeprowadzić symulację, polegającą na porównaniu korelacji między sąsiadującymi pikselami podejrzanego obrazu, a korelacjami charakterystycznymi dla aparatu • Jeśli na jakimś obszarze korelacje wyraźnie się różnią, najprawdopodobniej w tym miejscu nastąpiła manipulacja Zastosowanie: • Metoda uniwersalna • Działa tylko dla oryginalnego obrazu (odbitka wykazuje inne korelacje, a każda modyfikacja np. zmiana rozmiaru, kompresja JPG może spowodować całkowity zanik korelacji)

8. Prezentację można znaleźć pod adresem: http://student.agh.edu.pl/~idzik/mownit/B_idzik_michal.pptx Bibliografia: • „Na tropach fałszywych pikseli”- HanyFarid, Świat Nauki, nr 7 (208), lipiec 2008, wyd. Prószyński Media 2008; • „Lighting and Optical Tools for Image Forensics”, Micah K. Johnson; (http://www.cs.dartmouth.edu/farid/publications/mkjthesis07.pdf) • „ExposingDigital Forgeriesby DetectingDuplicated Image Regions” Alin C. PopescuiHanyFarid(http://www.cs.dartmouth.edu/farid/publications/tr04.pdf) • „Exposing Digital Forgeries in Color Filter Array Interpolated Images”, Alin C. PopescuiHanyFarid(http://www.cs.dartmouth.edu/farid/publications/sp05a.pdf) • Strona internetowa prof. Hany’egoFarida:http://www.cs.darthmouth.edu/farid