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Tech análise de pixels em fraudes digitais

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Técnicas de adulterar imagens digitais

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Tech análise de pixels em fraudes digitais

  1. 1. Agenda Motivação Revisão (Percepção, Formação e Qualidade da Imagem Digital) Processamento da Imagem Digital Forense Digital Formatos de Imagens Conclusões
  2. 2. Motivação Acesso facilitado às máquinas fotográficas digitais Disponibilidade do Photoshop ou programas semelhantes (Ex: GIMP, com licença GNU) Uma fotografia alterada pode incriminar inocentes, libertar culpados ou criar dúvidas
  3. 3. Milésimo gol A conquista da Luade Pelé 1969 Festival de Woodstock George Smith e William Boyle Charge Coupled Device – Bell Labs
  4. 4. Percepção da Imagem  Observador  Objeto Luz Refletida  Luz Observador (Câmera) Fonte de Luz Luz Incidente Modelo (Objeto)
  5. 5. Cubo de Cores 256 tonalidades Verde Amarelo Ciano Branco Preto Vermelho Azul Magenta
  6. 6. Percepção das Cores Mixagem Aditiva de Cores Vermelho + Verde = Amarelo Verde + Azul = Ciano Azul + Vermelho = Magenta Vermelho+Verde+Azul = Branco Mixagem Subtrativa de Cores Ciano + Magenta = Azul Magenta + Amarelo = Vermelho Amarelo + Ciano = Verde Ciano+Magenta+Amarelo = Preto
  7. 7. Formação da Imagem Matriz de Sensores Fótons Cavidades
  8. 8. Espectro de Ondas de Luz em nm Vermelho (Red): Ondas Longas Verde (Green): Ondas Médias Azul (Blue): Ondas Curtas
  9. 9. Formação da Imagem Filtros de Cores Fótons Cavidades
  10. 10. Captura da Imagem
  11. 11. Processamentoda Imagem Foto Original* Look Up Table
  12. 12. Manipulação de Imagens Análise de pixels (anomalias estatísticas nos componentes básicos da imagem) Formato (correlações estatísticas introduzidas por esquemas de compressão com perdas) Câmera (nuances produzidas por lentes, sensores e processamento pós-captura) Características físicas (anomalias entre objetos, luz incidente e a câmera) Geometria (medidas dos objetos e a sua posição relativa à câmera)
  13. 13. Técnicas para Detectar Fraudes Clonagem Rearranjo Combinação Estatísticas
  14. 14. Clonagem Copiar e colar: porções da imagem utilizadas para ocultar uma pessoa ou objeto Partes clonadas com qualquer tamanho e forma Especificações Mínimas: • Detectar a correspondência aproximada de pequenos segmentos imagem • Tempo de processamento razoável • Componente forjado é uma estrutura lógica
  15. 15. Clonagem
  16. 16. Rearranjo Câmeras digitais utilizam sensores, filtros e processos de interpolação para obter imagens RGB Interpolações introduzem correlações específicas que são descontinuadas quando uma imagem é manipulada
  17. 17. Rearranjo (Duplicação)A interpolação é realizada em uma função x(t)com tamanho m representando os pixels daimagem original para obter uma funçãoy(t), com tamanho 2m: y(2i-1) = x(i) para i=1,...,m (valores ímpares) y(2i) = 0,5x(i) + 0,5x(i+1) (valores pares)Os pixels interpolados podem ser expressosexclusivamente em termos da figura duplicada: y(2i) = 0,5y(2i-1) + 0,5y(2i+1)
  18. 18. Combinação Manipulação de fotografias por composição digital de partes de dois ou mais originais em uma única imagem As bordas entre as regiões combinadas podem ser imperceptíveis visualmente, mas corrompem as relações entre os valores estatísticos da imagem
  19. 19. Combinação
  20. 20. Estatísticas Uma imagem nxn com pixels de 8 bits pode ter 256nxn combinações diferentes Com n=10 pixels, existe a possibilidade de 10240 imagens diferentes É improvável que este número absurdo de possibilidades tenha condições de representar imagens com algum significado e isto sugere que fotografias contenham propriedades estatísticas específicas
  21. 21. Formatos de Imagens Uma regra básica de um trabalho investigativo é preservar a evidência De acordo com esta premissa, esquemas de compressão de imagens com perdas podem ser prejudiciais para uma análise forense O irônico é que propriedades exclusivas de uma compressão com perdas podem ser indícios de manipulações em imagens digitais
  22. 22. Formatos de Imagens Os fornecedores configuram seus produtos (câmeras) para obter um balanço entre qualidade e taxas de compressão de acordo com suas conveniências comerciais O formato JPEG permite flexibilidade em relação à economia de espaço para armazenamento Esta característica pode individualizar um fabricante/modelo
  23. 23. Compressão JPEG A imagem RGB é convertida para o espaço YUV (luminância/crominância) As matrizes de crominância (U e V) são reduzidas na taxa de 2:1; Os canais são particionados em blocos de 8x8 pixels e centrados no valor médio [-128, 127] Os blocos são convertidos para o espaço de frequências usando uma DCT bidimensional; Dependendo da frequência, cada coeficiente DCT (c) é reduzido por um fator q (c/q)
  24. 24. Perdas por Compressão 100% 80% 60% 40% 20% 10% 5% 1%
  25. 25. Conclusões Com a abundância e qualidade da oferta de software gráfico a manipulação de imagens é um processo fácil, rápido e difícil de ser detectado Com os recursos atuais, o que visualmente aparece em uma fotografia é irrelevante As técnicas que permitem a manipulação de fotografias crescem com a mesma intensidade dos esforços para inibir esta prática
  26. 26. Conclusões Uma imagem modificada por computador, em uma visão realista, tem um padrão estatístico de pixels totalmente diferente das fotografias criadas em uma câmera
  27. 27. Carlos Alberto GoldaniTecnologia da Informaçãogoldani@live.ca

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