V dnešní době jsou digitální snímky silným a široce rozšířeným komunikačním médiem a mají zásadní vliv na náš život. V posledních letech příchod cenově dostupných a vysoce výkonných osobních počítačů a více přátelské rozhraní mezi člověkem a počítačem způsobují jednoduchou tvorbu falzifikátů digitálních fotografií. Tyto obrazy často bývají nerozeznatelné od pravých fotografií. Proto existence spolehlivého systému pro ověření pravosti obrazu je v dnešní době velmi potřebná. V této dizertační práci se budeme zabývat detekcí falzifikátů digitálních fotografií pasivními (slepými) metodami ověřování pravosti. Tato technika ověřování pravostí ke své práci nepotřebuje mít žádné apriorní znalosti o snímku, používá jen obrazovou funkci. V této práci nabídneme několik slepých způsobů detekce falešných snímků. Konkrétně se budeme zabývat detekcí převzorkování, duplikovaných oblastí a inkonzistence šumu v obrazu. Všechny tyto metody pracují bez použití watermarku či digitálního podpisu. Naším hlavním cílem je minimalizovat možnosti úspešného používání zfalšovaných digitálních snímků.

Analyticky ukážeme, že interpolované signály, obsahují specifické detekovatelné periodické vlastnosti. Dále představíme efektivní slepou metodu, která dokáže detekovat v digitálním signálu a jeho derivacích stopy po převzorkování a interpolace. Když jsou ve fotomontáži dva či více snímků nakombinované navzájem, k vytvoření jednoho kvalitního padělku, jsou skoro vždy potřebné geometrické transformace jako je změna rozměru či rotace. Tyto operace jsou obvykle založeny na převzorkování a interpolaci. Proto, nabízená metoda může být efektivní ve snižování úspešného zneužívání tohoto typu padělku.

(a) Testovaný obrázek (žralok na levé straně je zvětšený). (d) Výstup navrhnuté metody pro detekci převzorkování aplikované na označenou oblast v (b). Zde pozorujeme typický výstup metody pro převzorkované obrazy. (e) Výstup navrhnuté metody na označenou oblast v (c). Zde pozorujeme typický výstup metody pro nepřevzorkované obrazy.

Dále, dizertační práce nabízí novou efektivní metodu pro detekci a lokalizaci duplikovaných oblastí v digitálním snímku. Duplikované oblasti se často vytvářejí při snaze maskovat důležitou informaci, která je reprezentována obrazem pomocí jiné části stejného obrazu. Metoda je založena především na momentových invariantech, transformaci podle hlavních komponent a kd-stromu. Nabízí robustnou detekci i při přitomností lokálních degradací jako jsou rozmazání, šum, změna kontrastu a ztrátova komprese JPEG. Tyto degradace způsobjí, že duplikované regiony nejsou identické.

(a) Originální obraz. (b) Manipulovaný obraz. (c) Výstup navrhnuté metody pro detekci duplikovaných oblastí.

Jelikož nejběžnější způsob pro maskování stop při vytvoření falzifikátů je přidávání šumu do obrazu, disertační práce též nabízí metodu pro detekci inkonzistence šumu v digitálním snímku. Nabízená metoda provádí segmentaci analyzovaného obrazu na základě lokálního odhadu rozptylu šumu. Metoda je založena na waveletové transformaci.

(a) Originální obraz. (b) Manipulovaný obraz. (c) Oblast obsahující aditivní šum. (d) Výstup navrhnuté metody pro detekci inkonzistence šumu v obrazu.

Pro každou ze zmíněných metod, kde jejich matematický základ je vysvětlen, praktické otázky implementace jsou analyzovány a jejich silné a slabé stránky popsány. Získané výsledky vždy jsou prezentovány na několika reálných příkladech a predikovány systematickými kvantitativními experimenty.