Алгоритм виявлення обробки цифрового зображення фільтром "Motion Blur"

Abstract

Цифрові зображення відіграють велику роль у житті сучасних людей, адже постійно використовуються у повсякденній діяльності, а також у засобах масової інформації, юриспруденції, політиці, мистецтві, медицині, науці. Простота та доступність програмного забезпечення для зміни цифрових зображень є однією з головних причин виникнення великої кількості фальсифікованих фото. Існуючі методи виявлення порушень цілісності цифрових зображень не є універсальними. Через це актуальним є пошук нових рішень цієї проблеми. Як показує практика та факти, відомі з відкритих джерел, розмиття є одним з програмних інструментів, який часто використовують для обробки цифрового зображення. Для розгляду у даній роботі обрано розмиття при відтворенні ефекту руху фільтром графічного редактора Adobe Photoshop «Motion blur». У відкритому друці не знайдено алгоритмів, які виявляють розмиття даного виду. Метою даної роботи є виявлення розмиття цифрового зображення фільтром «Motion blur» шляхом розробки алгоритму, заснованого на аналізі сингулярних чисел блоків матриці цифрового зображення. В роботі проведено огляд існуючих методів виявлення розмиття зображення; виявлено характерні особливості матриці цифрового зображення, які дозволять встановити наявність розмиття зазначеним фільтром. Розроблено алгоритм, який засновано на аналізі шести найменших сингулярних чисел блоків матриці цифрового зображення за червоним колірним каналом. Кількість сингулярних чисел для перевірки та вибір колірного каналу цифрового зображення обґрунтовано обчислювальним експериментом з використанням 600 зображень. Кількість помилок 1 роду розробленого алгоритму складає 1%, кількість помилок 2 роду – 2%. За допомогою розробленого алгоритму також за необхідності можна встановити кут розмиття з вірогідністю помилки 7,68%. Подальший напрямок досліджень націлено на вдосконалення виявлення обробки цифрового зображення різними фільтрами сучасних графічних редакторів.

Цифровые изображения играют большую роль в жизни современных людей, ведь постоянно используются в повседневной деятельности, а также в средствах массовой информации, юриспруденции, политике, искусстве, медицине, науке. Простота и доступность программного обеспечения для изменения цифровых изображений является одной из главных причин возникновения большого количества фальсифицированных фото. Существующие методы выявления нарушений целостности цифровых изображений не являются универсальными. Поэтому поиск новых решений этой проблемы является актуальным. Как показывает практика и факты, известные из открытых источников, размытие является одним из программных инструментов, который часто используют для обработки цифрового изображения. Для рассмотрения в данной работе выбрано размытие при создании эффекта движения фильтром графического редактора Adobe Photoshop «Motion blur». В открытой печати не найдено алгоритмов, которые выявляют размытие данного вида. Целью данной работы является выявление размытия цифрового изображения фильтром «Motion blur» путём разработки алгоритма, основанного на анализе сингулярных чисел блоков матрицы цифрового изображения. В работе проведен обзор существующих методов обнаружения размытия изображения; выявлены характерные особенности матрицы цифрового изображения, которые позволят установить наличие размытия указанным фильтром. Разработан алгоритм, который основан на анализе шести наименьших сингулярных чисел блоков матрицы цифрового изображения по красному цветовому каналу. Количество сингулярных чисел для проверки и выбор цветового канала цифрового изображения обосновано вычислительным экспериментом с использованием 600 изображений. Количество ошибок 1 рода разработанного алгоритма составляет 1%, количество ошибок 2 рода - 2%. С помощью разработанного алгоритма также при необходимости можно установить угол размытия с вероятностью ошибки 7,68%. Дальнейшее направление исследований нацелено на совершенствование обнаружения обработки цифрового изображения различными фильтрами современных графических редакторов.

Digital images play a big role in the lives of modern people, because they are constantly used in daily activities, as well as in mass media, jurisprudence, politics, art, medicine, science. Simplicity and accessibility of software for changing digital images is one of the main reasons for the appearance of a large number of falsified photos. Existing methods for detecting violations of the integrity of digital images are not universal. Therefore, the search for new solutions to this problem is urgent. As practice and facts from open source sources show, blur is one of the software tools that are often used to handle a digital image. For consideration in this work blur was chosen when creating the motion effect by the filter of the Adobe Photoshop graphic editor "Motion blur". In an open print, no algorithms are found that will detect blurring of this kind. The purpose of this work is to detect the blurring of the digital image with the Motion Blur filter by developing an algorithm based on the analysis of the singular numbers of the blocks of the digital image matrix. A review of existing methods for detecting blurred images is presented in the work; characteristic features of a digital image matrix are revealed which will allow to establish the presence of blur with the specified filter. The algorithm is developed, which is based on the analysis of the six smallest singular numbers of blocks of the matrix of a digital image on a red color channel. The number of singular numbers for verification and the choice of the color channel of a digital image is based on a computational experiment using 600 images. The number of errors of the first kind of the developed algorithm is 1%, the number of errors of the 2nd kind - 2%. With the help of the developed algorithm, you can also set the blur angle with a probability of error of 7.68%, if necessary. The further direction of research is aimed at improving the detection of digital image processing by various filters of modern graphic editors.