Эффект двойного квантования и его использование для доказательства подлинности цифрового изображения

Определение наличия фотомонтажа для изображения на сегодняшний день является актуальной проблемой с точки зрения защиты информации.

Высокие темпы развития технических средств обработки и генерации цифрового изображения (ЦИ) и доступность программного обеспечения для его редактирования открывают широкие возможности для внесения несанкционированных изменений в ЦИ, а цифровым водяным знаком защищены далеко не все ЦИ.

Как правило, большинство современных ЦИ хранятся в формат JPEG с потерями, а большинство фальсификаций сводится к замещению некоторой области ЦИ на область другого ЦИ. После такого изменения полученное изображение сохраняется, как правило, снова в формате JPEG, что приводит к обязательному повторному квантованию коэффициентов дискретного косинусного преобразования (ДКП) [1] измененного ЦИ. Один из наиболее распространенных методов, который используется для определения наличия фотомонтажа в ЦИ, основан на исследовании эффекта двойного квантования коэффициентов дискретного косинусного преобразования матрицы изображения [2–4].

В открытой печати на данный момент не были сформулированы достаточные условия проявления эффекта двойного квантования в виде периодически возникающих пиков и впадин на гистограмме коэффициентов ДКП дважды квантованного изображения. Целью данной работы является определение достаточного условия для проявления эффекта двойного квантования.

Для этого необходимо установить соответствие между гистограммами коэффициентов ДКП матрицы ЦИ до первого и после второго квантования без восстановления и причину возникновения незаполненных столбцов в гистограмме коэффициентов ДКП матрицы ЦИ после второго квантования без восстановления.

В данной работе сформулировано достаточное условие возникновения нулевых значений гистограммы коэффициентов ДКП матрицы дважды квантованного изображения.

Цель работы достигнута. Результаты работы являются важными для создания математически обоснованного практического метода для определения и локализации фальсификации ЦИ, основанного на использовании эффекта двойного квантования.

Литература:
1. Гонсалес Р. Цифровая обработка изображений Гонсалес Р., Вудс Р. – М.: Техносфера, 2005. – 1072 с.
2. He J., Lin Z., Wang L., Tang X. Detecting Doctored JPEG Images Via DCT Coefficient Analysis // ECCV(3) 2006: 423-435.
3. Fridrich J., Goljan M., Du M. Invertible authentication // In SPIE, Security and Watermarking of Multimedia Contents. — 2001.
4. Popescu A. C., Farid H. Exposing digital forgeries by detecting traces of re-sampling // IEEE Trans. Signal Process. — 2005. – Vol. 53(2). – P. 758-767.