NAU Harvester System
Theoretical foundations for the method of separating the clone from the prototype in a digital image
Наукові журнали Національного Авіаційного Університету
View Archive Info| Field | Value | |
| Title |
Theoretical foundations for the method of separating the clone from the prototype in a digital image
Теоретические основы метода отделение клона от прообраза в цифровом изображении Теоретичні основи методу відокремлення клону від прообразу в цифровому зображенні |
|
| Creator |
Кобозєва, Алла Анатоліївна; Одеський національний політехнічний університет, Україна
Бобок, Іван Ігорович; Одеський національний політехнічний університет, Україна |
|
| Subject |
Information security
digital image; integrity violation; cloning; clone; prototype; separation of the clone from the prototype; block; distinctive outskirt УДК 004.056.5 (045) Информационная безопасность цифровое изображение; нарушение целостности; клонирование; клон; прообраз; отделение клона от прообраза; блок; отличительная окрестность УДК 004.056.5 (045) Інформаційна безпека цифрове зображення; порушення цілісності; клонування; клон; прообраз; відокремлення клону від прообразу; блок; відмітний окіл УДК 004.056.5 (045) |
|
| Description |
If digital images, digital video are used for an unattractive purpose, then unauthorized violations of their integrity can lead to negative consequences for an individual, for society as a whole. Therefore, the task of detecting the violation of the integrity of information content, in particular, digital images, which are considered in the work, is extremely relevant. Cloning is most often used for unauthorized changes of digital images. Cloning is the process by which a part of the image (prototype) is copied and transferred to its other area. So the clone is formed. The problem of separating the clone from the prototype is the most difficult. If the clone and the prototype are processed equally or not processed at all, then this problem does not have a satisfactory solution at this moment. The solution of such a problem will make it possible to increase the informative value of the results of cloning detection. The existing methods for solving this problem use, as a rule, the technology of digital watermarks. The introduction of a digital watermark into an image allows you to monitor the process of its subsequent unauthorized changes, but it breaks the integrity of the image. The aim of the work is to develop the theoretical foundations for the method of separating the clone from the prototype. This method should not use digital watermark technology. It must be effective under conditions where the clone and the prototype are treated identically. Theoretical bases use a block-oriented approach. A quantitative parameter is found in the work, which makes it possible to effectively separate the clone region from the prototype. This parameter is the norm of the distinctive neighborhood of the clone/prototype. A distinctive neighborhood is a square matrix of small size. Elements of this matrix reflect the difference of the clone/prototype block from the neighboring blocks in the image. The maximum efficiency of separating the clone from the prototype is achieved when the radius of the distinctive neighborhood is 1. The results of the computational experiment are presented.The errors do not exceed 5,5% for a 32*32 pixel block in conditions of saving a cloned image in lossless format (Tif), as well as with losses (Jpeg) with different quality factors. The errors do not exceed 7,5% in conditions of complex disturbances.
Наиболее широко используемым программным инструментом при неавторизованных изменениях цифровых изображений (ЦИ) остается клонирование, при котором часть ЦИ (прообраз) копируется и переносится в другую его область, образуя клон. Наиболее сложной и практически не имеющей на сегодняшний день удовлетворительного решения остается задача отделения клона от прообраза (определения, какая именно из предварительно выявленных областей является клоном (прообразом)) в условиях их одинаковой обработки или при ее отсутствии, что на практике часто имеет место, например, в случае малых размеров прообраза. Решение такой задачи позволит повысить в целом информативность результатов выявления клонирования. Существующие методы для решения этой задачи используют, как правило, технологию цифровых водяных знаков, внедрение которых в ЦИ позволяют контролировать процесс его последующих несанкционированных изменений, однако нарушая при этом целостность ЦИ. Целью работы является разработка теоретических основ метода отделения клона от прообраза, обеспечивающих его эффективную работу без использования технологии цифровых водяных знаков, в условиях отсутствия отличий в последующей обработке клона и прообраза. При разработке используется блоковоориентированный подход. Найден количественный параметр – норма отличительной окрестности клона/прообраза, представляющей из себя квадратную матрицу малого размера, элементы которой отражают отличие блока клона/прообраза от блоков-соседей. Найденный параметр позволяет эффективно отделять область клона от прообраза. Показано, что максимальная эффективность отделения достигается в случае отличительной окрестности радиуса 1. Для блока 32*32 пикселя ошибки не превосходят 5,5%. Приведены результаты вычислительного эксперимента. Найпоширенішим програмним інструментом при неавторизованих змінах цифрових зображень (ЦЗ) залишається клонування, при якому частина ЦЗ (прообраз) копіюється й переноситься в іншу його область, утворюючи клон. Найбільш складною та такою, що практично не має на сьогоднішній день задовільного рішення залишається задача відокремлення клону від прообразу (визначення, яка саме з виявлених спочатку областей є клоном, а яка прообразом) в умовах їх однакової обробки або при її відсутності, що на практиці часто має місце, наприклад, у випадку малих розмірів прообразу. Рішення такої задачі дозволить підвищити в цілому інформативність результатів виявлення клонування. Існуючі методи для рішення цієї задачі використовують, як правило, технологію цифрових водяних знаків, вбудовування яких у ЦЗ дозволяє контролювати процес його наступних змін, однак порушує при цьому цілісність ЦЗ. Метою роботи є розробка теоретичних основ методу відокремлення клону від прообразу, що забезпечать його ефективну роботу без використання технології цифрових водяних знаків в умовах відсутності відмінностей у наступній обробці клону й прообразу. При розробці використовується блоково орієнтований підхід. Знайдений кількісний параметр - норма відмітного околу клону/прообразу, що представляє квадратну матрицю малого розміру, елементи якої відображають відмінність блоку клону/прообразу від блоків-сусідів. Знайдений параметр дозволяє ефективно відокремлювати область клону від прообразу. Показано, що максимальна ефективність відокремлення досягається у випадку відмітного околу радіуса 1. Для блоку 32*32 пікселя помилки не перевищують 5,5%. Наведені результати обчислювального експерименту. |
|
| Publisher |
National Aviation University
|
|
| Contributor |
—
— — |
|
| Date |
2018-05-24
|
|
| Type |
—
— — |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/Infosecurity/article/view/12341
10.18372/2225-5036.24.12341 |
|
| Source |
Безпека інформації; Том 24, № 1 (2018); 49-55
Безопасность информации; Том 24, № 1 (2018); 49-55 Ukrainian Scientific Journal of Information Security; Том 24, № 1 (2018); 49-55 |
|
| Language |
ru
|
|
| Relation |
http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/Infosecurity/article/downloadSuppFile/12341/33114
|
|