Phân tích đa phân giải xây dựng thuật toán giám định ảnh cho ảnh copy move tt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH KHẢ TÚ TÚ PHÂN TÍCH ĐA PHÂN GIẢI XÂY DỰNG THUẬT TOÁN GIÁM ĐỊNH ẢNH CHO ẢNH COPY-MOVE Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số chuyên ngành: 62520203 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH NĂM 2018 Cơng trình hoàn thành Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Người hướng dẫn khoa học 1: GS.TS Lê Tiến ThườngGS.TS Lê Tiến Thường Người hướng dẫn khoa học 2: TS.Hà Việt Uyên Synh S.Hà Việt Uyên Synh Phản biện độc lập 1: PGS.TS.Lê Thị Lan Phản biện độc lập 2: PGS.TS.Dương Anh Đức Phản biện 1: GS.TSKH.Nguyễn Ngọc San Phản biện 2: GS.TS Vũ Đình Thành Phản biện 3: PGS.TS.Nguyễn Hoàng Hải Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp vào lúc ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp HCM - Thư viện Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Các nghiên cứu cơng bố Tạp chí Khoa học Thuong Le-Tien, Tu Huynh-Kha, An Tran-Hong, Long Pham-Cong-Hoan, Nilanjan Dey, Marie Luong, “Combined Zernike Moment and Multiscale Analysis for Tamper Detection in Digital Images”, Informatica (An International Journal of Computing and Informatics), Vol.41, No.1, March 2017, ISSN: 0350-5596, indexed by Thomson Reuters (ESCI) and Scopus Tu Huynh-Kha, Thuong Le-Tien, Synh Ha-Viet-Uyen, Khoa Huynh-Van, Marie Luong, “A Robust Algorithm of Forgery Detection in Copy-Move and Spliced Images”, (IJACSA) International Journal of Advanced Computer Science and Applications, Vol 7, No 3, 2016, NY, USA, ISSN 2158-107X, indexed by Thomson Reuters (ESCI) and Web of Science Tu Huynh-Kha, Thuong Le-Tien, Synh Ha-Viet-Uyen, Khoa Huynh-Van, “Improving the Computational Cost for Copied Region Detection in Forensic Images, Journal Issue on Information and Communications Technology, Da Nang University, Vol.2, No.1 , 2016, ISSN: 1859-1531 (tạp chí thuộc danh mục tạp chí tính điểm theo quy định Hội đồng chức danh giáo sư nhà nước) Thuong Le-Tien, Tan Huynh-Ngoc, Tu Huynh-Kha, "The total error limits in duplicated image by Modifying the paremeters of Zernike Moments computation", International Journal of Automation and Control Engineering, Dec.2015, ISSN: 2301-3702, Engineering and Technology Publishing, USA Tien Vo-Minh, Thuong Le-Tien, Tu Huynh-Kha, and Marie Luong, "An embedded system implemented the multiresolution-based algorithm for forensic image detection," Scientific Journal of Saigon University, Vol.26, No.3, 2017, ISSN: 1859-3208 (tạp chí thuộc danh mục tạp chí tính điểm theo quy định Hội đồng chức danh giáo sư nhà nước) Chương sách (Book Chapter) Thuong Le-Tien, Tan Huynh-Ngoc, Tu Huynh-Kha, Marie Luong, "Zernike Moments-based approach for detecting duplicated image regions by a modified method to reduce geometrical and numerical error", book chapter, Springer 2015, http://link.springer.com/chapter/ 10.1007%2F978-3-319-21410-8_36, ISSN: 0302-9743, ISBN: 978-3-319-21409-2 (seleted paper from ICCSA, Canada 2015) Các nghiên cứu công bố Hội nghị Khoa học Tu Huynh-Kha, Thuong Le-Tien, Synh Ha-Viet-Uyen, Khoa Huynh-Van, Son Huynh-Thanh, “Develop an algorithm for image forensics using feature comparison and sharpness estimation”, The IEEE 2017 International Conference on Recent Advances in Signal Processing, Telecommunications & Computing, Danang, Vietnam, Jan 2017, ISSN: 978-1-5090-2291-5 Thuong Le-Tien, Sinh Nguyen-Duc, Tu Huynh-Kha, “Blind Image Forgeries Detection using Detail Components from the Wavelet Transform”, the Seventh International Conference on the Applications Digital Information and Web Technologies, Keelung, Taiwan, Mar.29-31, 2016, ISBN: 978-1-61499-636-1 Thuong Le-Tien, Marie Luong, Tu Huynh-Kha, Long Pham-Cong-Hoan, An T.H, “Block Based Technique for Detecting Copy-Move Digital Image Forgeries: Wavelet Transform and Zernike Moments”, Proceedings of The Second International Conference on Electrical and Electronic Engineering, Telecommunication Engineering, and Mechatronics, Philippines, Feb.2016, ISBN: 978-1-941968-30-7 10 Tu Huynh-Kha, Thuong Le-Tien, Synh Ha-Viet-Uyen, Khoa Huynh-Van, Nga Ly-Tu, "Forgery Detection and Identification of the Original and Duplicate Region in Copy-Move Images", The International Symposium on Electrical and Electronics Engineering, HCMC, Vietnam, Oct 30, 2015 11 Tu Huynh-Kha, Thuong Le-Tien, Synh Ha-Viet-Uyen, Khoa Huynh-Van, "The Efficiency of Applying DWT and Feature Extraction into Copy-Move Images Detection", The IEEE 2015 International Conference on Advanced Technologies for Communications, HCMC, Vietnam, Oct 14-16 2015, ISSN: 2162-1020, ISBN: 978-1-4673-8372-1 12 Tu Huynh-Kha, Thuong Le-Tien, Khoa Huynh-Van, Sy Nguyen-Chi, "A survey on Image Forgery Detection Techniques", The 11th IEEE-RIVF International Conference on Computing and Communication Technologies", Can Tho, Vietnam, Jan 25-28 2015, ISBN: 978-1-4799-8043-7 13 Tu Huynh-Kha, Thuong Le-Tien, Ti Nguyen-Ti, Khoa Huynh-Van, "CopyMove Forgery Detection Techniques: A survey and New Approach", The Third Asian Conference on Information Systems 2014, Nha Trang, Vietnam, Dec 1-3 2014, ISBN: 978-4-88686-089-7 MỞ ĐẦU  Sự cần thiết nghiên cứu Trong giới ngày nay, ảnh số phổ biến đóng vai trị quan trọng; lẻ hình ảnh hút từ nhìn đầu tiên, trở thành chứng hữu ích hồ sơ pháp lý, chứng từ bảo hiểm, nghiên cứu khoa học xử lý ảnh số, lĩnh vực y sinh, …Tuy nhiên, trước phát triển nhanh chóng đa dạng cơng nghệ, hình ảnh nhìn thấy chưa ảnh thật Điều vấn đề quan tâm, đồng thời thử thách nhà nghiên cứu lĩnh vực xử lý ảnh, cụ thể giám định ảnh Các nghiên cứu giám định ảnh chia thành hai loại: chủ động thụ động Trong phương pháp chủ động, biết đến watermaking chữ ký số, thông tin ảnh gốc mã xác thực sử dụng để nhúng vào ảnh trước gửi biết trước Đối với phương pháp thụ động, dùng ảnh nhận để giám định, khơng cần thơng tin khác ảnh Nhóm nghiên cứu thụ động phát triển nhanh mạnh (như Hình 0.1); ảnh giả mạo nhiều thao tác, phổ biến Copy-Move Splicing Đối với Copy-Move, thông tin giả mạo thực ảnh Splicing, thông tin cắt ghép từ nhiều ảnh khác Hình 0.1 Các cơng bố khoa học giám định ảnh 15 năm qua đăng IEEE Science Direct Tính từ mười năm gần (như Hình 0.4), tốn Copy-Move cơng bố Sience Direct (màu đỏ) tăng tăng mạnh năm 2013 nhóm tăng trang IEEE (màu xanh dương) Xu hướng tăng (màu xanh cây) nhóm nghiên cứu ảnh Copy-Move cho thấy tính cấp thiết phổ biến cho dạng tốn Hình 0.4 Các cơng bố phát ảnh giả mạo Copy-Move mười năm gần IEEE Science Direct Mặc dù giám định ảnh nhu cầu cần thiết quan trọng, việc nghiên cứu lĩnh vực Việt Nam hướng mới, hướng mở chưa quan tâm nhiều Các nghiên cứu tập trung bước đầu thông qua đề tài nghiên cứu sau đại học trường, viện, chưa có nhiều cơng bố nước đăng tải Trước tình hình đó, nhu cầu cải tiến, phát triển giải thuật giám định ảnh cho ảnh Copy-Move vô cấp thiết  Đặt vấn đề Trước nhu cầu cấp thiết việc phát triển giải thuật giám định ảnh, nhiều nghiên cứu thực năm gần Mặc dù kỹ thuật cơng bố giải số vấn đề đặt có giới hạn riêng, kỹ thuật liên quan phần lớn giải rời rạc cho loại ảnh khác Riêng ảnh giả hình thức Copy-Move, vấn đề đặt làm để có nhìn chung, tổng quát cách thức xử lý từ phương pháp cơng bố, tìm điểm chung để từ phát triển xây dựng phương pháp, thuật toán giải thuật nhằm cải thiện nghiên cứu trước cho kết tối ưu hơn, tầm ứng dụng rộng giải tốn hiệu Các giải thuật đưa phải có khả phát triển theo định hướng mở để khẳng định kết nghiên cứu khả thi, hợp lý, có đóng góp khoa học Cụ thể mục tiêu phân tích đa phân giải xây dựng thuật toán giám định ảnh Copy-Move, Luận án phải nắm bắt tình hình nghiên cứu tại, thể vai trò cần thiết đa phân giải ảnh Copy-Move; chọn lựa phương pháp đa phân giải cho phù hợp; tận dụng điểm mạnh đa phân giải vào việc xây dựng thuật toán riêng cho hiệu Mỗi ý tưởng đưa Luận án phải thể tính cần thiết, tính kết thực mang tính thuyết phục Các giải thuật nghiên cứu phải phát triển có sở, có liên quan với đóng góp làm rõ tiếp diễn vào trình thực nghiên cứu  Hướng giải vấn đề Từ vấn đề đặt ra, Luận án đưa hướng tiếp cận để giải vấn đề sau Tiến hành khảo sát kỹ thuật liên quan nhằm mục tiêu xây dựng mơ hình tổng qt, làm sở phát triển thuật tốn phù hợp Từ mơ hình xây dựng, đề xuất thuật toán sở chưa xét đến đa phân giải đạt hiệu định, giải toán cho ứng dụng cụ thể Từ định hướng mở rộng khả ứng dụng giải thuật ban đầu thông qua kết hợp đa phân giải Phân tích đa phân giải để thấy nhu cầu cần thiết, đề xuất giải thuật dùng đa phân giải kiến nghị phương pháp đa phân giải phù hợp cho nghiên cứu Ứng dụng đa phân giải, xét thành phần xấp xỉ Tận dụng vai trò đa phân giải cách kết hợp thành phần chứa tần số thấp tần số cao để cải tiến hiệu thuật toán, hướng tới xây dựng thuật toán tối ưu Trong thuật toán đưa ra, giải thuật thực cần xét đến thời gian xử lý, độ xác cân thời gian xử lý độ xác so với phương pháp cơng bố để chứng minh tính hiệu thuật tốn  Những đóng góp Luận án Luận án nghiên cứu đưa 06 thuật tốn cho ảnh Copy-Move; mục tiêu tìm vùng giống cách: tách dựa phân tích histogram; dựa vào Zernike moments (ZMs) với sai số hình học sai số số học cải tiến; ứng dụng đa phân giải wavelets curvelets giám định ảnh Copy-Move; phát vùng giống từ thành phần xấp xỉ LL1 DWT; so sánh đặc tính LL1 tính tốn độ sắc HH1 DWT; xác định thao tác giả mạo khôi phục vùng giả mạo Copy-Move; đồng thời đánh giá so sánh kết nghiên cứu đạt để tạo sở tham khảo cho nghiên cứu liên quan định hướng phát triển Thật vậy, nghiên cứu đưa có đóng góp riêng từ khía cạnh khác cho lĩnh vực giám định ảnh Copy-Move Luận án tập hợp kết 13 cơng trình nghiên cứu, 05 cơng trình đăng Tạp chí uy tín (02 Tạp chí indexed Thomson Reuters, Web of Science Scopus, 02 Tạp chí thuộc danh mục tính điểm Hội đồng học hàm, 01 Tạp chí quốc tế có phản biện), 01 chương sách 07 báo cáo khoa học trình bày Hội nghị khoa học quốc tế Ngồi đóng góp dạng công bố khoa học khả ứng dụng, Luận án đóng góp vào đề tài nghiên cứu khoa học cấp Đại học Quốc gia cấp sở, Nghiên cứu sinh thành viên tham gia 01 đề tài nghiên cứu khoa học cấp Đại học Quốc Gia (Loại B) nghiệm thu đạt, chủ nhiệm 03 đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở nghiệm thu đạt  Cấu trúc Luận án Luận án trình bày quy trình triển khai thực nội dung nghiên cứu, bước có đề xuất đóng góp để cải tiến cho bước tiếp theo, kết nối với thành chuỗi nghiên cứu nhằm đáp ứng mục tiêu đề tài đặt Trong đó, phần Mở đầu Kết luận hai nội dung không đánh số chương, chương cấu trúc sau: Chương 1- “Tổng quan nghiên cứu liên quan đề xuất giải thuật nghiên cứu ban đầu”: giới thiệu tổng quan, khảo sát kỹ thuật công bố liên quan đến lĩnh vực giám định ảnh Copy-Move, từ nhận thấy số điểm chung giải thuật, phát triển sơ đồ tổng quát, đề xuất 02 giải thuật ban đầu chưa sử dụng đa phân giải, đánh giá kết định hướng cải tiến dùng đa phân giải Chương 2-“Phân tích đa phân giải thuật toán ứng dụng đa phân giải giám định ảnh Copy-Move”: giới thiệu hai phương pháp đa phân giải dùng wavelets curvelets, xây dựng giải thuật giám định ảnh CopyMove ban đầu ứng dụng wavelets curvelets; đánh giá so sánh chọn wavelets ứng viên phù hợp Từ đó, phát triển xây dựng 03 giải thuật dùng wavelets với vai trò đa phân giải để cải tiến thời gian tính tốn, đồng thời kết hợp với số phương pháp trích đặc tính tính tốn thành phần liên quan để cân độ xác thời gian tính tốn Các giải thuật nghiên cứu thông qua nhiều cách xử lý vấn đề tương ứng với yêu cầu khác phạm vi yêu cầu Luận án Chương 3-"Thuật toán xác định thao tác giả mạo khôi phục vùng giả mạo Copy-Move”: xây dựng giải thuật giải tốn cho ảnh Copy-Move mở rộng cho mộ số ảnh Splicing Một hệ thống nhúng dùng Raspberry Pi3B triển khai để thể khả ứng dụng thuật toán Tổng hợp nghiên cứu thực hiện, đánh giá so sánh, kết luận đóng góp khoa học Luận án tài liệu tham khảo trình bày phần Kết luận để làm thành cấu trúc hoàn chỉnh Luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI THUẬT NGHIÊN CỨU BAN ĐẦU Chương thực khảo sát liên quan đến đề tài (Hình 1.1), từ xây dựng mơ hình tổng qt cho nhóm giải thuật ảnh Copy-Move, đồng thời nhận thấy vấn đề tồn đề xuất 02 giải thuật nghiên cứu ban đầu tìm vùng giống sau tách dựa phân tích histogram dùng Zernike moments với thơng số cải tiến Hình 1.1 Sơ đồ phân loại phương pháp khảo sát Với chương tổng quan này, Luận án thực khảo sát kỹ thuật liên quan đến giám định ảnh Copy-Move 10 gần công bố IEEE để từ xây dựng mơ hình giám định ảnh Copy-Move tổng quát, làm sở để phát triển giải thuật cải tiến hiệu Việc phân loại thành nhóm phương pháp dựa vào khối ảnh, điểm ảnh kết hợp khối ảnh điểm ảnh định hướng rõ ràng giúp giải thuật triển khai phát triển phù hợp với mục tiêu cụ thể Luận án giới thiệu tập ảnh chuẩn sử dụng triển khai giải thuật đề xuất định hướng phát triển giải thuật dựa vào khối ảnh có xét đến góc xoay Thuật tốn cải tiến cách tính Zernike moments truyền thống không thông qua việc tăng số pixels ROI mà cịn hạn chế thay đổi kích thước ảnh khơi phục so với kích thước ảnh gốc Phương pháp dựa MZMs chứng minh giảm đáng kể hai sai số sai số hình học sai số số học khơi phục ảnh [50] Các kết thực nghiệm cho thấy tính hiệu việc phát vùng giả mạo cách tính Zernike Moments cao phương pháp khác [52] Tuy nhiên, số lượng pixels ánh xạ vào vòng tròn đơn vị tăng lên, làm tăng độ xác trích đặc tính vùng ảnh; mặt khác lại gia tăng độ phức tạp tính tốn Do đó, kết hợp đa phân giải để giảm kích thước ảnh MZMs để cân độ xác độ phức tạp đưa hướng nghiên cứu Ngoài kết đạt cho giải thuật, số kết thử nghiệm cho tập ảnh trích từ Phụ Lục 3.1 đánh giá độ xác thời gian xử lý trung bình 02 giải thuật đề nghị so sánh với giải thuật liên quan biểu diễn Bảng 1.6 Vì hai giải thuật đề xuất thực ảnh kiểm chứng không qua biến đổi, nên số phương pháp bật không qua biến đổi sử dụng để đánh giá so sánh với hai giải thuật đề xuất bao gồm: HU , KPCA, PCA, ZMs truyền thống Thông số đánh giá xét đến thời gian xử lý độ xác Bảng 1.1 Đánh giá so sánh 02 giải thuật đề xuất từ tập ảnh Phụ lục 3.1 10 Trong Chương 1, Luận án thực khảo sát nghiên cứu liên quan đến giám định ảnh Copy-Move, phân loại nhóm giải thuật dựa vào điểm chung, qua xây dựng sơ đồ tổng quát làm sở để phát triển giải thuật Copy-Move Hai giải thuật đề xuất từ hai thuật tốn: giám định ảnh Copy-Move cách tìm vùng giống sau tách dựa phân tích histogram dùng Zernike Moments (ZMs) với sai số hình học sai số số học cải tiến Giải thuật sử dụng trường hợp ảnh Copy-Move có phân bố đồng thao tác chép túy dịch chuyển giải thuật thứ hai giải ảnh Copy-Move có bố cục có xét đến thao tác xoay Mặc dù hai có giới hạn riêng, đạt mục tiêu toán đưa xác định vùng chép với độ xác định Các nội dung nghiên cứu khảo sát 02 thuật toán đề xuất Chương đánh giá phản biện thông qua 04 công bố khoa học Hội nghị khoa học tạp chí khoa học [4, 43, 50, 52] Tuy nhiên giải thuật 1, ảnh có kích thước lớn, việc tiềm kiếm khối giống toàn ảnh tốn nhiều thời gian, ảnh có bố cục đồng thơng tin tìm kiếm tồn ảnh có nhiều thơng tin dư thừa Tương tự vấn đề giải thuật 2, số lượng pixels ánh xạ vào tròn đơn vị để biểu diễn đặc tính tăng lên, độ xác tăng lên độ phức tạp tính tốn tăng theo Vì hướng phát triển từ kết nghiên cứu ban đầu xem xét ứng dụng đa phân giải vào giải thuật giám định ảnh, nhằm giảm độ phức tạp tính tốn thời gian xử lý Việc kết hợp đa phân giải với trích đặc tính để cân thời gian xử lý độ xác hướng nghiên cứu đưa 11 CHƯƠNG PHÂN TÍCH ĐA PHÂN GIẢI VÀ CÁC THUẬT TOÁN ỨNG DỤNG ĐA PHÂN GIẢI TRONG GIÁM ĐỊNH ẢNH COPY-MOVE Với ý tưởng đề xuất ứng dụng đa phân giải để phát triển giải thuật giám định ảnh nhằm tối ưu độ phức tạp tính tốn tìm kiếm đối tượng giống dải thành phần cần thiết thay tìm kiếm tồn ảnh Vấn đề đặt cho giai đoạn sử dụng đa phân giải cách nào, cách tận dụng hiệu đa phân giải Dựa vấn đề phân tích, từ lý thuyết đa phân giải wavelets biến thể wavelets, Luận án đề xuất wavelets curvelets hai ứng viên cho phân tích giám định ảnh Thuật tốn giám định ảnh có ứng dụng đa phân giải xây dựng từ đó, đánh giá so sánh phù hợp, đề xuất wavelets Haar ứng viên có ưu cho giám định ảnh Copy-Move Với DWT mức 1, việc trích đặc tính dùng MZMs thành phần LL1 gia tăng độ xác so với giải thuật liên quan, đồng thời cải tiến thời gian tính tốn việc tìm kiếm vùng giống thành phần LL1 Khi vùng chép phát hiện, việc phân biệt vùng gốc vùng chép từ tính tốn độ sắc xác định Để tận dụng cách hiệu thành phần biến đổi DWT mức 1, Luận án tiếp tục đề xuất thuật toán kết hợp thành phần LL1 HH1 trích đặc tính dùng MZMs để đạt kết giám định cân độ xác thời gian xử lý Cấu trúc trình bày Chương biểu diễn Hình 2.1 Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc trình bày Chương 12 Giải thuật biểu diễn sử dụng wavelets curvelets với kết trình bày chi tiết Luận án, wavelets đánh giá chiếm ưu ứng dụng với vai trò đa phân giải vào giám định ảnh CopyMove Kết chứng minh đa phân giải giúp cải thiện thời gian xử lý giải thuật Bên cạnh đó, wavelets Haar với vai trị đa phân giải nhận định hiệu mang tính cải tiến cho giải thuật phát vùng giả mạo Copy-Move kết hợp đa phân giải trích đặc tính khối với kích thước 16x16, phát triển thuật toán nghiên cứu Luận án Hình 2.2 Lưu đồ giải thuật phương pháp đề xuất sử dụng DWT/FDCT 13 Tiếp nối kết nghiên cứu ban đầu việc ứng dụng đa phân giải dùng DWT hướng tiếp cận để phát triển giải thuật giám định ảnh Copy-Move đề xuất trên, để cải tiến độ xác trích đặc tính, nội dung trình bày thuật tốn phát vùng giả mạo hình thức Copy-Move ảnh cách kết hợp biến đổi DWT với vai trị đa phân giải trích đặc tính dùng Zernike moments có thơng số cải tiến (MZMs) mà đó, số pixels dùng cho trính đặc tính nhiều so với ZMs truyền thống [61] sử dụng thuật toán Bên cạnh đó, hai vùng ảnh giống phát chép, việc xác định vùng gốc vùng chép thực Thật vậy, nghiên cứu khảo sát gần [62-67] nghiên cứu thực Chương 1, ảnh giả mạo Copy-Move phát có vùng giống xác định chép, chưa xác định vùng giống đâu vùng gốc đâu vùng giả mạo Với mục tiêu phân biệt vùng gốc vùng chép sau phát khối giống từ thành phần xấp xỉ, độ sắc nét đối tượng xác định để phân biệt vùng gốc vùng chép Đây ý tưởng nghiên cứu xét kết hợp thành phần xấp xỉ thành phần tần số cao góc độ khác Ảnh kiểm chứng trước tiên xác định có thao tác giả mạo hay khơng vùng gốc chép phân biệt Lưu đồ giải thuật phát vùng giống từ thành phần xấp xỉ biến đổi DWT mức biểu diễn Hình 2.18 Khi hai vùng ảnh phát chép nhau, vùng có độ sắc cao xác định vùng gốc, vùng lại vùng chép Thật vậy, hai vùng xác nhận giống nhau, vùng cắt dán, nội dung làm trơn để khó phát với nội dung xung quanh nơi cần ghép nối giữ nguyên độ sắc vùng gốc độ sắc nét khơng cịn giữ ban đầu Một số kết phát giả mạo xác định vùng gốc vùng chép biểu diễn Hình 2.25 Bảng 2.6 Một số kết cho ảnh khác minh họa nhiều Luận án 14 Hình 2.3 Lưu đồ giải thuật phát vùng giống từ thành phần xấp xỉ biến đổi DWT mức 15 Hình 2.4 Một số kết thử nghiệm phát giả mạo từ giải thuật đề xuất 4; (a),(b),(c),(d) Ảnh kiểm chứng; (a1),(b1),(c1),(d1) Phát thao tác chép ảnh tương ứng (a),(b),(c),(d) Bảng 2.1 Tính toán độ sắc xác định vùng gốc vùng cắt dán ảnh phát giả mạo Copy-Move Hình 2.25 (a1),(b1),(c1) (d1) Giải thuật phát vùng cắt dán ảnh Copy-Move dùng DWT mức Zernike moments có thơng số cải tiến Việc xử lý thành phần xấp xỉ LL1 biến đổi DWT thay xử lý trực tiếp ảnh gốc giảm thời gian tính tốn [60] Bên cạnh đó, tính tốn MZMs cách co vùng ROI vào mơ hình cho vịng trịn đơn vị bao phủ khối vng ảnh cải tiến độ xác trích đặc tính [68] Giải thuật thực so sánh với số phương pháp liên quan độ 16 xác thời gian xử lý Bên cạnh đó, việc xác định vùng gốc vùng chép ảnh dựa giá trị độ sắc nét hai vùng chứng minh hiệu [70] Tuy nhiên, giải thuật sử dụng thành phần xấp xỉ, việc phát triển giải thuật tận dụng thành phần lại nâng cao độ xác giúp cân thời gian xử lý Giải thuật phát triển giải thuật giám định ảnh Copy-Move hiệu dựa thành phần xấp xỉ Tuy nhiên, thao tác cắt dán xuất ảnh dù có tinh vi vùng cắt dán để lại dấu vết, dấu vết thể dạng cạnh, biên ghép nối, biểu diễn dải tần số cao sau qua biến đổi DWT mức Phát triển từ kết nghiên cứu đạt giải thuật trước, phần đưa phương pháp phát giả mạo cho ảnh Copy-Move dùng so sánh đặc tính để tìm phần tương tự tính tốn độ sắc nét để giới hạn cạnh nghi ngờ [57] với mục tiêu cải thiện độ xác Trong bước xác định tìm vùng giống nhau, phân tích DWT mức với vai trị đa phân giải, sử dụng để giới hạn độ phức tạp tính tốn, với phương pháp hình thái học áp dụng để biểu diễn vùng chép Từ kết nghiên cứu cho giải thuật 3, kích thước khối 16x16 thích hợp so sánh đặc tính để tìm đối tượng chép ảnh Copy-Move Vì thế, giải thuật đề xuất (Hình 2.28), việc so sánh đặc tính tính tốn độ sắc thực khối nhỏ 16x16 phân chia xếp chồng thành phần xấp xỉ LL1 thành phần tần số cao HH1 Việc tìm kiếm khối tương tự từ việc so sánh vectors đặc tính biểu diễn Zernike moments cải tiến (MZMs) tính tốn độ sắc cạnh thành phần HH1 xác định đối tượng chép ảnh Các vùng chép có đặc tính tương tự với vùng ảnh độ sắc biên cắt dán cao độ sắc cạnh vốn có ảnh Sự kết hợp thành phần tần số thấp thành phần tần số cao cải tiến độ tin cậy giải thuật Các vùng nghi ngờ tơ màu phương pháp opening closing lý thuyết hình thái học thực toán tử “AND” với ảnh kiểm chứng ban đầu Với giải pháp phát 17 vùng giống cắt dán hay chất ban đầu vốn có Hình 2.5 Lưu đồ giải thuật 18 ảnh điểm nghiên cứu Kết đánh giá so sánh với giải thuật liên quan Bảng 2.7, kết mơ hình ảnh trình bày Luận án Bảng 2.7 Kết so sánh mức pixel (%) Độ xác, recall giá trị trung bình của P, r từ ảnh thực mô Phương pháp P r F ZMs [11] 91.89 88.17 90.47 DCT [27] 89.96 85.45 87.65 92.25 86.12 86.12 93.07 92.15 92.61 8z affine transformation information [13] and color Phương pháp đề xuất Ngoài kết đạt cho giải thuật, số kết thử nghiệm cho tập ảnh trích từ Phụ Lục 3.1 đánh giá độ xác thời gian xử lý trung bình 03 giải thuật đề nghị so sánh với giải thuật liên quan biểu diễn Hình 2.31 Hình 2.6 Đánh giá so sánh theo F thời gian tính tốn giải thuật 19 CHƯƠNG THUẬT TOÁN XÁC ĐỊNH THAO TÁC GIẢ MẠO VÀ KHÔI PHỤC VÙNG GIẢ MẠO DO COPY-MOVE Chương trình bày giải thuật xây dựng để phát giả mạo cho ảnh Copy-Move, Splicing cho hai thao tác ảnh Đa phân giải với vai trị hạn chế độ phức tạp tính tốn (như phân tích phần 2.3.1.2.1) sử dụng để tìm kiếm liệu có thao tác giả mạo ảnh hay không Thật vậy, cách áp dụng DWT mức 1, cạnh sắc, dấu vết thao tác cắt dán, thông tin có tần số cao biểu diễn dải LL1, HL1 HH1 Khi đó, thành phần cạnh nghi ngờ xác định dựa vào giá trị ngưỡng xác định trước Phương pháp hình thái học dạng giãn nở (dilation) áp dụng để xây dựng lại hồn chỉnh vị trí cạnh cắt dán Trong trường hợp khơng có hình dạng hoàn chỉnh tạo thành từ cạnh khơi phục, khơng có đường biên bật lên, ảnh xác định khơng có giả mạo Đối với trường hợp giả mạo, vùng biên đó, hình thành vùng nghi ngờ tìm kiếm vùng khác ảnh tương tự vùng nghi ngờ ảnh xác nhận ảnh Copy-Move, ngược lại ảnh Splicing Việc tìm kiếm xem có hay khơng vùng có đặc tính xác định dựa vào đặc tính khối ảnh dùng phương pháp khác biệt chuyển động (Run Difference Method-RDM) [75] để trích đặc tính Giải thuật áp dụng đa phân giải kết hợp thao tác hình thái học để phát cạnh sắc RDM để trích đặc tính mơ Matlab với hiệu cao không ảnh giả mạo Copy-Move Splicing mà cịn thực ảnh giả gồm hai thao tác Một hệ thống nhúng với Raspberry Pi3 B triển khai để chứng minh tính hiệu khả ứng dụng giải thuật Lưu đồ giải thuật phát có cắt dán xác định thao tác trình bày Hình 3.2 Hình 3.3 Kết mơ từ giải thuật đề xuất biểu diễn Hình 3.4, Hình 3.5 Bảng 3.1 Một số kết phát vùng chép mức pixels, thông số tính trung bình cho ảnh từ Phụ Lục 3.1 để đánh giá so sánh giải thuật đề xuất trình bày chi tiết Luận án 20 Hình 3.1 Lưu đồ giải thuật cho giai đoạn phát thao tác cắt dán 21 Hình 3.2 Lưu đồ giải thuật giai đoạn xác định thao tác giả mạo ảnh 22 Hình 3.3 Một số kết với ảnh Splicing Splicing CopyMove chụp tự dùng Photoshop Hình 3.4 Một số kết thử nghiệm; (a),(b) Ảnh Copy-Move từ benchmark; (c) Ảnh Splicing Photoshop; (d) Ảnh bao gồm CopyMove Splicing Photoshop Bảng 3.1 Kết phát ảnh Copy-Move mức ảnh (%) trường hợp ảnh Copy-Move vị trí nhiều vị trí 23 KẾT LUẬN Luận án thực với mục tiêu đặt ứng dụng phân tích đa phân giải để xây dựng thuật toán giám định ảnh hiệu Để thực nhiệm vụ đó, định hướng hình thành yêu cầu thật rõ ràng chặt chẽ bao gồm: khảo sát tình hình nghiên cứu liên quan lĩnh vực để có nhìn tổng qt, từ xây dựng giải thuật ban đầu, làm sở tiến tới thực đề xuất thuật toán cụ thể đáp ứng yêu cầu đặt Với thuật toán đề xuất, kết kiểm chứng phải chứng minh tính khả thi, hiệu quả, tính cải tiến góc độ ứng dụng Bên cạnh đó, Luận án thực phân tích đánh giá so sánh 06 thuật tốn đề xuất góc độ độ xác thời gian xử lý Kết trình bày Luận án tổng hợp 13 cơng trình nghiên cứu, có 05 cơng trình đăng Tạp chí (02 tạp chí quốc tế indexed Thomson Reuters (ESCI) Scopus, 01 tạp chí quốc tế có phản biện, 02 tạp chí thuộc danh mục tính điểm học hàm), 01 Chương sách 07 cơng bố khoa học Hội nghị khoa học quốc tế uy tín Bên cạnh đó, số nội dung Luận án đóng góp vào 03 đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở (đã nghiệm thu) 01 đề tài cấp Đại học Quốc gia Loại B (đã nghiệm thu) trình thực Luận án Luận án đề xuất hướng nghiên cứu phát triển như: nghiên cứu phát triển ngưỡng động tùy theo thông tin bố cục ảnh xét đến; nghiên cứu thuật tốn cho vùng ảnh chép có thay đổi tỉ lệ ảnh Copy-Move dựa vào điểm ảnh point-based nâng cao độ xác khơi phục vùng giả mạo; thực hệ thống nhúng triển khai giải thuật đề nghị, tạo mơ hình phần cứng hồn chỉnh để chứng minh tính hiệu tính ứng dụng giải thuật; phát triển giải thuật hiệu cho ảnh Copy-Move có can thiệp nhiều thao tác chép, đánh giá so sánh bao quát dựa kết tổng hợp từ 2007 đến 2017 khảo sát công bố năm 2018 [77] 24 ... xuất 02 giải thuật ban đầu chưa sử dụng đa phân giải, đánh giá kết định hướng cải tiến dùng đa phân giải Chương 2-? ?Phân tích đa phân giải thuật toán ứng dụng đa phân giải giám định ảnh Copy- Move? ??:... đưa 11 CHƯƠNG PHÂN TÍCH ĐA PHÂN GIẢI VÀ CÁC THUẬT TỐN ỨNG DỤNG ĐA PHÂN GIẢI TRONG GIÁM ĐỊNH ẢNH COPY- MOVE Với ý tưởng đề xuất ứng dụng đa phân giải để phát triển giải thuật giám định ảnh nhằm tối... viên cho phân tích giám định ảnh Thuật toán giám định ảnh có ứng dụng đa phân giải xây dựng từ đó, đánh giá so sánh phù hợp, đề xuất wavelets Haar ứng viên có ưu cho giám định ảnh Copy- Move Với