Metody wykrywania manipulacji na fotografiach cyfrowych Michał Idzik Informatyka 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

Proponowane rozwiązania? Prof. Hany Farid: 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 Liu Weiqing- „Qinghai-Tibet Railway opening green passageway for wild animals” Proponowane rozwiązania? Prof. Hany Farid: Określenie rodzaju manipulacji Analiza manipulacji i wyznaczenie właściwości statystycznych lub geometrycznych, które narusza modyfikacja Napisanie algorytmu, badającego te niespójności

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

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

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

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)

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)

Prezentację można znaleźć pod adresem: http://student.agh.edu.pl/~idzik/mownit/B_idzik_michal.pptx Bibliografia: „Na tropach fałszywych pikseli”- Hany Farid, 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) „Exposing Digital Forgeries by Detecting Duplicated Image Regions” Alin C. Popescu i Hany Farid (http://www.cs.dartmouth.edu/farid/publications/tr04.pdf) „Exposing Digital Forgeries in Color Filter Array Interpolated Images”, Alin C. Popescu i Hany Farid (http://www.cs.dartmouth.edu/farid/publications/sp05a.pdf) Strona internetowa prof. Hany’ego Farida: http://www.cs.darthmouth.edu/farid