Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hệ thống thông tin: Nghiên cứu một số phương pháp phát hiện giả mạo trên dữ liệu đa phương tiện

Chia sẻ: Vivi Vivi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

87
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án "Nghiên cứu một số phương pháp phát hiện giả mạo trên dữ liệu đa phương tiện" thực hiện với mục tiêu nhằm nghiên cứu, đề xuất một số phƣơng pháp cho phép đảm bảo tính xác thực (phòng chống giả mạo) của ảnh số và phát hiện ảnh số giả mạo. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hệ thống thông tin: Nghiên cứu một số phương pháp phát hiện giả mạo trên dữ liệu đa phương tiện

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN ĐĂNG HIÊN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP PHÁT HIỆN GIẢ MẠO TRÊN DỮ LIỆU ĐA PHƢƠNG TIỆN Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 62 48 01 04 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN Hà Nội – 2015 Công trình đƣợc hoàn thành tại: Trƣờng Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Phạm Văn Ất PGS. TS. Trịnh Nhật Tiến Phản biện: .................................................................................................. ............................................................................................. Phản biện: .................................................................................................. ............................................................................................. Phản biện: .................................................................................................. ............................................................................................. Luận án sẽ đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án tiến sĩ họp tại .................................................................................................................. vào hồi giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thƣ viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Thƣ viện, Đại học Quốc gia Hà Nội MỤC LỤC MỤC LỤC.................................................................................................................................................... 1 PHẦN MỞ ĐẦU .......................................................................................................................................... 1 MỤC TIÊU, PHẠM VI NGHIÊN CỨU ........................................................................................................ 1 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN ........................................................................................................ 1 TỔ CHỨC CỦA LUẬN ÁN ....................................................................................................................... 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ẢNH GIẢ MẠO, PHÕNG CHỐNG VÀ PHÁT HIỆN GIẢ MẠO ẢNH, CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI MA TRẬN.......... ..................................................................................................... 4 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG................................................................................................................... 4 1.2 GIỚI THIỆU VÀ DẠNG ẢNH GIẢ MẠO .................................................................................... 4 1.2.1 Giới thiệu ......................................................................................................................... 4 1.2.2 Một số dạng ảnh giả mạo .................................................................................................. 4 1.3 PHƢƠNG PHÁP PHÒNG CHỐNG VÀ PHÁT HIỆN ẢNH GIẢ MẠO ......................................... 4 1.3.1 Phƣơng pháp chủ động ..................................................................................................... 4 1.3.1.1 Giới thiệu và phân loại thủy vân ................................................................................... 4 1.3.1.2 Tính chất của lƣợc đồ thủy vân ..................................................................................... 5 1.3.1.3 Ứng dụng của thủy vân ................................................................................................ 5 1.3.2 Phƣơng pháp thụ động ...................................................................................................... 5 1.4 MỘT SỐ PHÉP BIẾN ĐỔI MA TRẬN.......................................................................................... 5 1.5 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 .............................................................................................................. 5 CHƢƠNG 2. PHÕNG CHỐNG GIẢ MẠO ẢNH BẰNG KỸ THUẬT THỦY VÂN .............................. 6 2.1 KỸ THUẬT THỦY VÂN VÀ PHÒNG CHỐNG GIẢ MẠO ẢNH ................................................. 6 2.2 ĐỀ XUẤT THUẬT TOÁN ĐIỀU CHỈNH CỘNG GIẢI BÀI TOÁN NMF VÀ XÂY DỰNG LƢỢC ĐỒ THỦY VÂN ............................................................................................................................ 6 2.2.1 Điều chỉnh một phần tử của W .......................................................................................... 6 2.2.2 Điều chỉnh một phần tử của H........................................................................................... 7 2.2.3 Thuật toán đề xuất (Ký hiệu aNMF) .................................................................................. 7 2.2.3.1 Điều chỉnh ma trận W và H .......................................................................................... 7 2.2.3.2 Thuật toán aNMF giải bài toán NMF ............................................................................ 8 2.2.4 Xây dựng lƣợc đồ thủy vân sử thuật toán aNMF ............................................................... 8 2.2.4.1 Thuật toán nhúng thủy vân ........................................................................................... 8 2.2.4.2 Thuật toán trích thủy vân .............................................................................................. 8 2.3 ĐỀ XUẤT LƢỢC ĐỒ THỦY VÂN SỬ DỤNG PHÂN TÍCH QR .................................................. 9 2.3.1 Đề xuất lƣợc đồ thủy vân sử dụng phân tích QR ................................................................ 9 2.3.1.1 Lƣợc đồ thủy vân QR-1 ................................................................................................ 9 2.3.1.2 Lƣợc đồ thủy vân QR-N ..............................................................................................10 2.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ............................................................................................................ 10 CHƢƠNG 3. PHÁT HIỆN ẢNH GIẢ MẠO DẠNG CẮT/DÁN ................................................................. 11 3.1 ẢNH GIẢ MẠO DẠNG CẮT/DÁN VÀ MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP PHÁT HIỆN ....................... 11 3.1.1 Ảnh giả mạo dạng cắt/dán ................................................................................................11 3.1.2 Phân loại các phƣơng pháp phát hiện ...............................................................................11 3.1.2.1 Phƣơng pháp đối sánh chính xác .................................................................................11 3.1.2.2 Phƣơng pháp đối sánh bền vững ..................................................................................11 3.2 ĐỀ XUẤT PHƢƠNG PHÁP DỰA TRÊN PHÉP BIẾN ĐỔI DCT ............................................... 11 3.2.1 Thuật toán phát hiện ........................................................................................................11 3.3 ĐỀ XUẤT PHÉP BIẾN ĐỔI DWT VÀ XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP PHÁT HIỆN .................. 14 3.3.1 Đề xuất xây dựng phép biến đổi DWT động .....................................................................14 3.3.2 Ứng dụng xây dựng thuật toán phát hiện ..........................................................................15 3.4 PHƢƠNG PHÁP DỰA TRÊN PHÉP THỪA SỐ HÓA MA TRẬN KHÔNG ÂM NMF ............... 17 3.5 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ............................................................................................................ 18 CHƢƠNG 4. PHÁT HIỆN ẢNH GIẢ MẠO DẠNG GHÉP ẢNH............................................................... 19 4.1 PHÁT HIỆN ẢNH GIẢ MẠO DẠNG GHÉP ẢNH DỰA TRÊN TÍNH CHẤT CỦA PHÉP LẤY MẪU LẠI TRÊN ẢNH ................................................................................................................ 19 4.1.1 Tính chất của phép lấy mẫu tăng trên ảnh .........................................................................19 4.1.1.1 Lấy mẫu lại tín hiệu.....................................................................................................19 4.1.1.2 Lấy mẫu lại trên ảnh ....................................................................................................19 4.1.1.3 Tính chất của phép lấy mẫu tăng trên ảnh ....................................................................19 4.1.2 Đề xuất phƣơng pháp phát hiện ảnh giả mạo bằng phép biến đổi hiệu ..............................19 4.1.2.1 Xây dựng phép biến đổi hiệu trên ma trận điểm ảnh ....................................................19 4.1.2.2 Đề xuát phƣơng pháp phát hiện ảnh giả mạo dựa trên phép biến đổi hiệu (ký hiệu BĐH)................. .......................................................................................................................20 4.1.3 Đề xuát phƣơng pháp dựa trên lọc thông cao của phép biến đổi DWT ..............................20 4.1.3.1 Phép biến đổi DWT .....................................................................................................20 4.1.3.2 Đề xuất phƣơng pháp giảm độ phức tạp tính toán (ký hiệu LTC) .................................21 4.2 PHÁT HIỆN GIẢ MẠO ẢNH DẠNG GHÉP ẢNH CÓ NGUỒN GỐC JPEG .............................. 22 4.2.1 Dạng ảnh giả mạo ............................................................................................................22 4.2.2 Cơ sở lý thuyết ................................................................................................................23 4.2.3 Phƣơng pháp phát hiện ....................................................................................................24 4.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG 4 ............................................................................................................ 25 KẾT LUẬN ................................................................................................................................................ 26 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ...................... 27 PHẦN MỞ ĐẦU Ngày nay, ảnh số là phƣơng tiện truyền thông đƣợc sử dụng rộng rãi, đóng vai trò quan trọng trong đời sống con ngƣời, có tác động đến xã hội, tham gia vào các quá trình pháp lý và kinh tế nhƣ: làm bằng chứng trong điều tra, xử án, bảo hiểm, gian lận khoa học, v.v…. Hơn nữa, với sự phổ biến của máy ảnh kỹ thuật số và các phần mềm chỉnh sửa (Photoshop, GIMP, 3D Max), dẫn đến ảnh số có thể dễ dàng đƣợc chỉnh sửa mà không cần đến các kiến thức chuyên gia, và việc chỉnh sửa hầu nhƣ không để lại dấu vết mà mắt thƣờng có thể nhận biết đƣợc. Kết quả là, khi những hình ảnh bị chỉnh sửa đƣợc sử dụng cho mục đích xấu, nó có thể dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng. Để giải quyết vấn đề này và trả lời câu hỏi ảnh có độ tin cậy bao nhiêu, ảnh nào là thật, ảnh nào là giả, thì các kỹ thuật xác thực đƣợc phát triển chẳng hạn nhƣ phƣơng pháp chủ động (active method) nhúng dấu thủy vân hay chữ ký số vào trong ảnh, ngƣợc lại phƣơng pháp thụ động (passive method) dựa vào các đặc điểm, tính chất của ảnh giúp phát hiện bị chỉnh sửa mà không cần dấu thủy vân hay chữ ký số đƣợc nhúng vào trƣớc đó. Mục tiêu, phạm vi nghiên cứu Mục tiêu của luận án là nghiên cứu, đề xuất một số phƣơng pháp cho phép đảm bảo tính xác thực (phòng chống giả mạo) của ảnh số và phát hiện ảnh số giả mạo. Việc phòng chống và phát hiện giả mạo trên ảnh số hiện nay có rất nhiều hƣớng khác nhau. Vì vậy, phạm vi nghiên cứu của luận án đƣợc tập trung vào các phƣơng pháp chính sau đây:  Phƣơng pháp chủ đông: Phòng chống giả mạo ảnh số bằng kỹ thuật thủy vân số.  Phƣơng pháp thụ động: Phát hiện ảnh giả mạo dạng cắt/dán và dạng ghép ảnh. Những đóng góp của luận án Để xây dựng các phƣơng pháp với mục tiêu nhƣ trên, luận án tập trung nghiên cứu sâu các công cụ toán học là các phép biến đổi ma trận DCT, DFT, DWT, NMF, SVD, QR,..., từ đó xây dựng các phép biến đổi mới làm cơ sở để cải tiến, đề xuất các phƣơng pháp chủ động và thụ động trong việc phòng chống và phát hiện giả mạo ảnh, (đến nay hƣớng nghiên cứu này vẫn thu hút nhiều sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới, chẳng hạn nhƣ [17,26,45,46,63,87,88]). Luận án đã đạt đƣợc một số kết quả, đóng góp một phần vào lĩnh vực nghiên cứu, cụ thể nhƣ sau:  Nghiên cứu các phép biến đổi ma trận DCT, DWT, NMF, SVD, QR,... làm cơ sở để xây dựng các phƣơng pháp phòng chống và phát hiện giả mạo ảnh. + Đề xuất thuật toán điều chỉnh cộng cho bài toán thừa số hóa ma trận không âm NMF. Thuật toán đề xuất có ƣu điểm độ phức tạp tính toán thấp và tốc độ hội tụ nhanh hơn. Kết quả đƣợc đăng tài trong kỷ yếu hội thảo lần thứ 16 Asia Pacific Symposium on Intelligent and Evolutionary Systems tại đại học Kyoto, Nhật Bản, năm 2012. Và đƣợc chọn vào số đặc biệt đƣợc đăng lại trong tạp chí New Mathematics and Nature Computing (Scopus index), năm 2015. + Đề xuất phép biến đổi DWT động, phép biến đổi mới này có khả năng tập trung năng lƣợng của ảnh cao hơn vào các phần tử thuộc góc phần tƣ thứ nhất. Các phƣơng pháp phát hiện giả mạo dạng cắt/dán sử dụng phƣơng pháp này để xây dựng các đặc trƣng so sánh sẽ cho hiệu quả phát hiện tốt hơn. Kết quả đƣợc đăng trong Kỷ yếu hội thảo quốc gia lần thứ 7 Nghiên cứu cơ bản và ứng dụng công nghệ thông tin – FAIR, năm 2014. Các phép biến đổi NMF, DWT động này đƣợc dùng để xây dựng lƣợc đồ thủy vân bán dễ vỡ cho phòng chống giả mạo ảnh và phƣơng pháp phát hiện ảnh giả mạo dạng cắt/dán, ghép ảnh.  Nghiên cứu thủy vân bán dễ vỡ phòng chống giả mạo ảnh. 1