Удосконалення методу відокремлення клону від прообразу в цифровому зображенні

Abstract

Клонування залишається на сьогоднішній день одним з найбільш широко й часто використовуваних при фальсифікаціях цифрових зображень (ЦЗ) програмних інструментів. Розв'язанню задачі виявлення результатів клонування приділяється багато уваги, однак питання визначення, яка з виявлених попередньо областей ЦЗ є клоном, а яка прообразом, залишається актуальним. У роботі запропоноване вдосконалення методу відокремлення клону від прообразу, розробленого авторами раніше, ефективного в умовах відсутності будь-якої обробки клонованого ЦЗ. Метою вдосконалення є підвищення інформативності результатів виявлення клонування в ЦЗ шляхом забезпечення ефективної роботи відповідного методу в умовах додаткових збурних дій, зокрема, в умовах стиску з втратами клонованого зображення. Удосконалення методу забезпечується за рахунок виявлення й фіксації моменту стрибка значення модуля різниці норм відмітних околів відповідних блоків клону й прообразу, який має місце при досягненні цими блоками границь реальних областей клону й прообразу. У момент фіксації стрибка клону відповідає блок, норма відмітного околу якого більше. Процес фіксації стрибка відбувається для декількох (максимально 8) пар відповідних блоків, що виходять на границі клону й прообразу. Остаточний висновок робиться з врахуванням того, яка з виявлених областей визначалася як клон/прообраз більшу кількість разів. Результати проведеного обчислювального експерименту говорять про ефективність алгоритмічної реалізації запропонованого методу в умовах наявності додаткових збурних дій на клоноване ЦЗ.

Клонирование остается на сегодняшний день одним из наиболее широко и часто используемых при фальсификациях цифровых изображений (ЦИ) программных инструментов. Решению задачи выявления результатов клонирования уделяется много внимания, однако вопрос определения, какая из выявленных предварительно областей ЦИ является клоном, а какая прообразом, остается актуальным. В работе предложено усовершенствование метода отделения клона от прообраза, разработанного авторами ранее, эффективного в условиях отсутствия какой-либо обработки клонированного ЦИ. Целью усовершенствования является повышение информативности результатов выявления клонирования в ЦИ путем обеспечения эффективной работы соответствующего метода в условиях дополнительных возмущающих воздействий, в частности, в условиях сжатия с потерями клонированного изображения. Усовершенствование метода обеспечивается за счет выявления и фиксации момента скачка значения модуля разности норм отличительных окрестностей соответствующих блоков клона и прообраза, который имеет место при достижении этими блоками границ реальных областей клона и прообраза. В момент фиксации скачка клону отвечает блок, норма отличительной окрестности которого больше. Процесс фиксации скачка происходит для нескольких (максимально 8) пар соответствующих блоков, выходящих на границу клона и прообраза. Окончательный вывод делается с учетом того, какая из выявленных областей определялась как клон/прообраз большее количество раз. Результаты проведенного вычислительного эксперимента говорят об эффективности алгоритмической реализации предложенного метода в условиях наличия дополнительных возмущающих воздействий на клонированное ЦИ.

One of the widely and often used for falsifications of digital images of software tools remains cloning. Today much attention is paid to the task of revealing cloning, but the question of determining which of the identified areas of the image is a clone/prototype remains. There are different approaches that are used to solve this problem. One of the main approaches is the use of digital watermark technology. But embedding of digital watermarks in the image violates its integrity. It is undesirable. Another approach is to search for the results of the post-processing of the clone, which differs from the processing of the prototype. But in the case when the clone/prototype are small, clone postprocessing is often absent. This makes the methods of this group incompetent in this case. Previously the authors developed a method for separating the clone from the prototype in the absence of additional processing of the cloned digital image. This article proposes an improvement of this method. The goal of the improvement is to increase the informative value of cloning detection results in a digital image. The improved method is effective in conditions of additional perturbing effects, in particular, compression with losses of the cloned image. This method does not use digital watermark technology. Improvement of the method is provided by detecting and fixing the moment of the jump in the value of the modulus of the difference in the norms of the distinctive neighborhoods of the corresponding clone and prototype blocks. The distinctive neighborhood of the block B is (2k + 1)*(2k + 1)-matrix. Elements of this matrix reflect the difference of B from the image blocks, which are from B at a distance not exceeding k. This jump takes place when these blocks reach the boundaries of the real regions of the clone and the prototype. At the moment of fixing the jump, the clone is answered by a block whose norm of a distinctive neighborhood is larger. The process of fixing the jump occurs for several (max. 8) pairs of corresponding blocks. The final conclusion is made taking into account which of the identified areas was defined as a clone/prototype more times. The results of the computational experiment indicate the effectiveness of the proposed method in the presence of additional perturbing effects on the cloned digital image.