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07 - Deteccao de Copia e Colagem

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Prof. Dr. Anderson Rocha
anderson.rocha@ic.unicamp.br
http://www.ic.unicamp.br/~rocha
Reasoning for Complex Data (RECOD) Lab.
Institute of Computing, Unicamp
Av. Albert Einstein, 1251 - Cidade Universitária
CEP 13083-970 • Campinas/SP - Brasil 
Análise Forense de
Documentos Digitais
Detecção de 
Cópia-colagem em 
Imagens Digitais
Organização
A. Rocha, 2012 – Análise Forense de Documentos Digitais 4
Organização
‣ Motivação
‣ Introdução
‣ Técnicas de Manipulação
‣ Cópia-colagem
‣ Detecção de Cópia-colagem
‣ Estado da Arte
A. Rocha, 2012 – Análise Forense de Documentos Digitais
Motivação
A. Rocha, 2012 – Análise Forense de Documentos Digitais 6
Motivação
‣ É simples enganar observadores e espectadores 
utilizando imagens manipuladas digitalmente
‣ Pode-se formar falsas opiniões e criar situações que não 
condizem com a realidade
Introdução
A. Rocha, 2012 – Análise Forense de Documentos Digitais
Introdução
‣ Facilidade na manipulação de imagens digitais por meio de 
ferramentas de software:
• Adobe Photoshop
• GIMP 
• etc.
‣ Tipos de manipulação:
• Melhoria da Imagem
• Manipulação Intencional
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A. Rocha, 2012 – Análise Forense de Documentos Digitais
Introdução
‣ Facilidade na manipulação de imagens digitais por meio de 
ferramentas de software:
• Adobe Photoshop
• GIMP 
• etc.
‣ Tipos de manipulação:
• Melhoria da Imagem
• Manipulação Intencional
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A. Rocha, 2012 – Análise Forense de Documentos Digitais
Técnicas de 
Manipulação
A. Rocha, 2012 – Análise Forense de Documentos Digitais
Técnicas de Manipulação
‣ Composição
‣ Ajuste Fino de Bordas
‣ Casamento de Padrões de Iluminação
‣ Realce de Nitidez
‣ Geração em Computador
‣ Cópia-colagem
‣ Retoque e Conciliação
‣ Técnicas modernas de manipulação
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Técnicas de Manipulação
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Técnicas de Manipulação
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Técnicas de Manipulação
‣ Composição
‣ Ajuste Fino de Bordas
‣ Casamento de Padrões de Iluminação
‣ Realce de Nitidez
‣ Geração em Computador
‣ Cópia-colagem (Clonagem)
‣ Retoque e Conciliação
‣ Técnicas modernas de manipulação
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A. Rocha, 2012 – Análise Forense de Documentos Digitais
Cópia-colagem
A. Rocha, 2012 – Análise Forense de Documentos Digitais
Cópia-colagem
‣ Consiste na cópia de segmentos da imagem e colagem destes 
em outras regiões da mesma imagem
‣ Objetiva mascarar detalhes da imagem
‣ Segmentos são, geralmente, texturas como:
• Folhagem
• Areia
• Céu azul e nuvens 
• etc.
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Cópia-colagem
‣ Na prática, são usadas várias estratégias para enganar nossa 
visão e tornar a imagem convincente:
• Suavização de bordas
• Operações geométricas
• Retoque e conciliação
• Casamento de iluminação
• Compressão JPEG
• Ruídos aditivos
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A. Rocha, 2012 – Análise Forense de Documentos Digitais
Desafios na Detecção
‣ É comum que se faça alguns ajustes nos segmentos 
copiados antes de colá-los na nova região ou mesmo na 
imagem como um todo.
‣ Conferem maior grau de realismo à clonagem.
‣ Tornam a identificação da clonagem mais difícil (visualmente 
e computacionalmente).
‣ Alteram valores, quantidades e posições dos pixels em 
comparação com o segmento inicial.
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A. Rocha, 2012 – Análise Forense de Documentos Digitais
Rotação
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Escala
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Espelhamento Horizontal
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Espelhamento Vertical
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Suavização
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Operações globais
‣ A imagem pode ser armazenada em um formato de 
compressão com perdas, tal como JPEG.
‣ Ruídos Aditivos Gaussianos podem ser inseridos.
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A. Rocha, 2012 – Análise Forense de Documentos Digitais
Detecção de 
Cópia-colagem
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Detecção de Cópia-colagem
‣ 1. Comparar cada par de pixels da imagem
• Complexidade exponencial no número de pixels
• Devemos considerar a semelhança entre segmentos
‣ 2. Comparar blocos de pixels
• Diminui a quantidade de computações efetuadas
• Flexibilidade para encontrar regiões similares
• Método mais utilizado, com muitas variações e adaptações
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Detecção de Cópia-colagem
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Estado da Arte
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Estado da Arte
‣ Detecção de Manipulações de Cópia-colagem em Imagens 
Digitais [Fridrich et al. 2003]
‣ Expondo Manipulações Digitais por meio de Detecção de 
Regiões Duplicadas em Imagens [Popescu e Farid 2004]
‣ Detectando Duplicação de Regiões de Imagens Utilizando 
Características SIFT [Pan e Lyu 2010]
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A. Rocha, 2012 – Análise Forense de Documentos Digitais
Estado da Arte
‣ Detecção de Manipulações de Cópia-colagem em Imagens 
Digitais [Fridrich et al. 2003]
‣ Expondo Manipulações Digitais por meio de Detecção de 
Regiões Duplicadas em Imagens [Popescu e Farid 2004]
‣ Detectando Duplicação de Regiões de Imagens Utilizando 
Características SIFT [Pan e Lyu 2010]
‣ Abordagem de Votação e Análise Multiescala de regiões de 
pontos de interesse para detecção de cópia-colagem [Silva e 
Rocha, 2012]
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A. Rocha, 2012 – Análise Forense de Documentos Digitais
Detecção de Manipulações de Cópia-
colagem em Imagens Digitais
[Fridrich et al. 2003]
‣ Propõem 3 métodos para detecção:
• Busca Exaustiva
• Autocorrelação
• Casamento de Blocos
‣ Casamento Exato
‣ Casamento Aproximado (Robusto)
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Casamento Exato
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Casamento Aproximado
‣ Detecção de regiões semelhantes na imagem
‣ Uso da Transformada Discreta do Cosseno (DCT)
‣ DCT é aplicada em cada bloco previamente à 
ordenação lexicográfica
‣ Objetiva diminuir a variabilidade ocasionada por 
operações de pós-processamento
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Casamento Aproximado
‣ A posição de cada bloco é dada pela coordenada do 
pixel do canto superior esquerdo
‣ Para cada bloco idêntico, o algoritmo calcula o vetor de 
deslocamento em valores absolutos
‣ Utilização de um contador para esses vetores
‣ Um limiar T determina o tamanho mínimo da região 
clonada que o algoritmo pode identificar
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Casamento Aproximado
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Casamento Aproximado
‣ Blocos de tamanho fixo 16 x 16
• Blocos maiores possuem maior variabilidade nos 
coeficientes DCT
‣ Um fator Q é usado na quantização dos coeficientes DCT
‣ Matriz de quantização usada:
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