Модифікація алгоритму виявлення штучного підвищення різкості цифрового зображення

Abstract

Сучасні проблеми захисту інформації змінюються разом з розвитком інформаційних технологій. Рівень кіберзлочинності з кожним роком стає все вищим у всьому світі. Часто атакам кіберзлочинців піддаються цифрові файли різних форматів. Одна з основних задач сучасного захисту інформації – виявлення порушень цілісності цифрових сигналів, зокрема, цифрових зображень. Виявлення обробки цифрового зображення наразі є актуальною задачею через збільшення випадків порушення цілісності важливих документів. Цифрові зображення майже завжди оброблюють фільтрами графічних редакторів. Один з популярних фільтрів – підвищення різкості. У відкритому друці знайдено єдиний алгоритм виявлення штучного підвищення різкості. Існуючий алгоритм засновано на аналізі близьких пар кольорів цифрового зображення у відношенні до загальної кількості пар кольорів матриці цифрового зображення. Виявлено порогове значення, зважаючи на яке певне відношення цих показників свідчить про наявність чи відсутність підвищення різкості. Проте його основний недолік – велика кількість помилок першого та другого роду. У даній роботі досліджено вплив розбиття матриці зображення на квадратні блоки різного розміру на ефективність виявлення підвищення різкості. В якості фільтру різкості обрано інструмент графічного редактора Adobe Photoshop «Інтелектуальна різкість» через його широку популярність. На основі проведеного дослідження виконано модифікацію існуючого алгоритму. Дана модифікація дозволила зменшити кількість помилок 1 роду на 12 %, та 2 роду на 4 %, що в результаті складає 40 % помилок 2 роду та 14 % помилок 1 роду. Також в роботі запропоновано можливі подальші варіанти розвиту та вдосконалення процесу виявлення зазначеної обробки, а саме дослідження впливу модифікації формули близьких пар кольорів на ефективність алгоритму.

Современные проблемы защиты информации меняются вместе с развитием информационных технологий. Уровень киберпреступности с каждым годом становится все выше во всем мире. Часто атакам киберпреступников подвергаются цифровые файлы различных форматов. Одна из основных задач современной защиты информации – выявление нарушений целостности цифровых сигналов, в частности, цифровых изображений. Выявление обработки цифрового изображения в настоящее время является актуальной задачей из-за увеличения случаев нарушения целостности важных документов. Цифровые изображения почти всегда обрабатывают фильтрами графических редакторов. Один из популярных фильтров – повышение резкости. В открытой печати найден единственный алгоритм выявления искусственного повышения резкости. Существующий алгоритм основан на анализе близких пар цветов цифрового изображения в отношении к общему количеству пар цветов матрицы цифрового изображения. Выявлено пороговое значение, учитывая которое определенное отношение этих показателей свидетельствует о наличии или отсутствии повышения резкости. Однако его основной недостаток – большое количество ошибок первого и второго рода. В данной работе исследовано влияние разбиение матрицы изображения на квадратные блоки разного размера на эффективность обнаружения повышения резкости. В качестве фильтра резкости выбран инструмент графического редактора Adobe Photoshop «Интеллектуальная резкость» из-за его широкой популярности. На основе проведенного исследования выполнена модификация алгоритма. Данная модификация позволила уменьшить количество ошибок 1 рода на 12 % и 2 рода на 4 %, что в результате составляет 40% ошибок 2 рода и 14 % ошибок 1 рода. Также в работе предложены возможные дальнейшие варианты развития и совершенствования процесса выявления указанной обработки, а именно исследование влияния модификации формулы близких пар цветов на эффективность алгоритма.

Modern information protection issues are changing with the development of information technology. Every year, the level of cybercrime is getting higher everywhere. Often cybercriminals are exposed to digital files of various formats. One of the main tasks of modern information security is the detection of violations of the integrity of digital signals, in particular, digital imaging. Detection of digital image processing is currently a topical task due to the increased incidence of integrity of important documents. Digital images are almost always processed by the filters of graphic editors. One of the popular filters is the sharpening. In the open edition, a single algorithm for detecting artificial sharpening was found. The existing algorithm is based on the analysis of close pairs of colors of a digital image in relation to the total number of pairs of colors of the matrix of a digital image. Threshold value is detected, considering what certain ratio of these indicators indicates presence or absence of sharpening. However, his main disadvantage is a large number of errors of the first and second kind. In this paper, the influence of the partition of the image matrix on square blocks of different sizes on the effectiveness of detecting sharpening is investigated. As a sharpening filter, Adobe Photoshop's Intelligent Sharpness tool is chosen because of its wide-ranging popularity. On the basis of the conducted research modification of the algorithm was performed. This modification made it possible to reduce the number of errors of the 1st kind by 12 %, and the 2 genera by 4%, which results in 40 % of errors of the second kind and 14 % of errors of the 1st genus. Also, possible further variants of development and improvement of the process of detection of the indicated processing, namely, the study of the influence of the modification of the formula of close pairs of colors on the efficiency of the algorithm, are proposed in the work.