ELABORAÇÃO DE REFERENCIAL TEÓRICO PARA VERIFICAÇÃO DE ADULTERAÇÕES DO TIPO CÓPIA E COLA EM FOTOGRAFIAS DIGITAIS.

Transcrição

1 ELABORAÇÃO DE REFERENCIAL TEÓRICO PARA VERIFICAÇÃO DE ADULTERAÇÕES DO TIPO CÓPIA E COLA EM FOTOGRAFIAS DIGITAIS. Ana Elisa Schmidt; Tiago TORRESANI Orientadora IFC-Camboriú; Aluno do Curso de Tecnologia em Sistemas para Internet e Bolsista de Iniciação Científica fomentada pelo Edital Nº 106/GDG/IFC-CAM/2015. Introdução Em meio a grande demanda por tecnologia existente em nossos dias, também aumenta o número de problemas existentes: Os chamados crimes cibernéticos, como furto de senhas, arquivos e informações confidenciais vêm se tornando cada vez mais populosos na web, diante de uma realidade durante o ano de 2015 com mais de notificações de incidentes de fraude, ataques e até mesmo invasão em servidores web, segundo informações do Centro de Estudos, Respostas e Tratamentos de Incidentes de Segurança - CERT.br (2016), grupo responsável pela análise e resposta de incidentes envolvendo redes conectadas a internet brasileira. Além de roubos de arquivos e informações, outro incidente identificado não somente via web como também em meios físicos, tem sido a falsificação e adulteração de informações, onde podemos destacar o grande volume de imagens adulteradas digitalmente e então vinculadas em meios digitais e físicos como revistas, jornais impressos e online, e páginas de noticias, gerando logo após sua veiculação muitas duvidas, constrangimentos e por vezes escondendo ou alterando informações preciosas. Tendo em mente o problema acima citado, este projeto de pesquisa tem como foco investigar técnicas de PDI - Processamento Digital de Imagens (Solomon e Breckon, 2011), buscando auxilio de áreas como a Computação Forense (Eleutério e Machado, 2011) para realizar a detecção de adulterações em fotografias digitais, identificando então se uma imagem foi alterada digitalmente através da técnica de cópia e cola (Goldenstein et al, 2010). Material e Métodos Quanto aos procedimentos utilizados para realização do projeto de pesquisa em questão, o mesmo se utilizou de vasta pesquisa bibliográfica, inclusive em línguas estrangeiras, visto que o objeto de pesquisa deste projeto ainda não é pesquisado em grande escala no território nacional. Foram pesquisados temas relevantes para o projeto

2 como fotografia digital, computação forense, técnicas de processamento digital de imagens, e técnicas de adulteração, a fim de chegar a um veredito sobre técnicas capazes de detectar alterações em fotografias digitais. Os passos elencados foram seguidos para elaboração deste projeto: i) pesquisa bibliográfica referente a técnicas de processamento digital de imagens e análises forenses; ii) análise e seleção de técnicas de PDI capazes de detectar a ação de adulteração através de cópia e cola de imagens; iii) análise de complexidade para a implementação das técnicas selecionadas, bem como dos resultados gerados pelas técnicas de detecção escolhidas; iv) criação do protótipo das telas de um software capaz de detectar alterações em fotografias digitais. Resultados e discussão Grande esforço tem sido atribuído em busca de soluções para problemas de adulteração de imagens, em especial, pela área de Computação Forense, responsável por encontrar ações ligadas a crimes virtuais identificando como ocorrem, com que tipo de equipamentos, e quem foram os autores dos mesmos, apresentando laudos com validade probatória em juízo (Eleutério e Machado, 2011). Juntamente com a Computação Forense, a área de PDI Processamento Digital de Imagens, tem sido de grande auxilio no combate e procura de soluções relacionadas a adulterações fotográficas. Quando falamos em PDI juntamente de fotografias, estamos falando diretamente de manipulações que podem ser executadas em fotografias digitais, tais como realces de fotografias, alterações de cor, contraste, nitidez, ou até mesmo alterações que exigem mais técnica, como a cópia e cola de partes da imagem, composições de imagem, entre outras. Durante as pesquisas e estudos relacionados a técnicas de adulteração existentes, duas muito conhecidas acabaram sendo o centro das atenções, devido a sua facilidade de implementação e posteriormente, dificuldade de detecção: As técnicas de Splicing e Cloning (Goldenstein et al. 2010), convencionalmente também chamadas de Copy-Paste (Cópia-Cola) utilizam-se de uma ou mais imagens para formar uma única composição, seja juntando vários pedaços de imagens separadas, ou copiando e colando objetos e/ou pessoas de uma única imagem, escondendo cenas, ou até mesmo duplicando objetos existentes na imagem, como podemos ver na Figura 1.

3 Figura 1: Imagem sem alterações à esquerda, e a mesma imagem com alterações através da técnica de cópia e cola a direita (Torresani, 2015). Efetuando estudos sobre o assunto, bem como técnicas existentes que podem auxiliar no descobrimento de adulterações em imagens, foram identificadas duas técnicas capazes de auxiliar no problema a ser atacado neste artigo, as técnicas de Fridrich et al (2003), e a técnica de Li et al (2008). A técnica de Fridrich et al (2003) tem como objetivo identificar adulterações em imagens através de uma técnica chamada busca exaustiva (Exhaustive search). Podendo ser considerada a técnica mais óbvia e mais fácil de ser implementada, o objetivo da mesma é definir um tamanho de bloco de pixels padrão (BxB), que será comparado com todos os outros blocos existentes na imagem, e assim por diante. Um problema encontrado na técnica acima, é que ela é capaz somente de identificar operações de cópia e cola dentro de uma mesma imagem: Como a busca é realizada procurando similaridades dentro da imagem, se uma pequena parte de uma imagem B for extraída, e colada em uma imagem A, não será encontrada cópia alguma, validando, portanto, a imagem como verdadeiro quando na verdade ela contém elementos da imagem B. Vale lembrar que quando implementada em conjunto com técnicas mais complexas, a técnica de Fridrich et al pode ser de grande utilidade, pois é capaz de realizar o mapeamento da imagem como um todo, podendo ser de grande eficiência quando dado junto à técnica um determinado conjunto de regras. A técnica de Li et al, essa, escolhida para dar continuidade no projeto de pesquisa vinculado a este artigo, trata o problema de uma maneira diferente. Segundo Li et al (2008), toda vez que uma imagem é copiada e colada, a mesma carrega junto a si algumas características capazes de serem identificadas caso haja alterações na imagem.

4 Primeiramente, cada imagem possui um GRID DCT, este, identificado por linhas horizontais e verticais, como demonstrado na Figura 2. Este grid tem como função principal dividir a imagem em pequenos blocos, sendo o mesmo copiado juntamente com as partes da imagem que é levada a outro local, ou a uma segunda imagem. Figura 2: Imagem original à esquerda, e a imagem alterada juntamente com o grid fora do seu local original à direita (Li et al, 2008). Quando um objeto é colado na imagem original, o grid é colado junto, tendo então uma quebra na sequência do grid dct relacionado à imagem original, sendo possível a partir disso, identificar se houve alguma adulteração. O método de Li et al apresenta algumas vantagens quando comparado ao método anterior, destacados: a) A necessidade de menor poder de processamento sem dúvida é uma das que mais se destaca, pois o algoritmo proposto pode ser processado em computadores pessoais, não sendo necessário um supercomputador capaz de efetuar o processamento; b) a possibilidade de detectar alterações realizadas através de cópia e cola partindo de imagens externas a imagem principal, visto que ao adicionar algum elemento à cena, a sequência do grid também sofre alterações; c) possibilidade de utilização em imagens do tipo JPEG, hoje, um dos tipos de arquivos mais difundidos do mundo, sendo amplamente utilizados em tablets, câmeras e smartphones. Conclusão A atual pesquisa teve o objetivo cumprido ao realizar a pesquisa bibliográfica e encontrar técnicas capazes de detectar alterações em fotografias digitais, chegando à conclusão entre as duas técnicas estudadas, que a técnica de Li et al se torna mais eficaz quanto a processamento e agilidade na execução. Apesar de todos os pontos positivos da técnica de Li et al, a mesma se trata até o presente momento de um estado da arte, ou seja, apenas um estudo provando que caso a mesma seja implementada, atingirá o objetivo proposto.

5 Como proposta para continuação deste projeto, fica a possibilidade de implementação da técnica de Fridrich et al, juntamente com outras técnicas capazes de estabelecer outros padrões na imagem, a fim de diminuir o tempo de processamento necessário para chegar a um resultado. A comunidade acadêmica ainda tem muito a acrescentar quando o assunto é computação forense e detecção digital, portanto, longos estudos ainda devem vir pela frente, tanto da comunidade nacional, quanto internacionalmente, trazendo novas técnicas e soluções para problemas do dia a dia como o apresentando neste artigo. Referências CERT.br, Centro de Estudos, Resposta e Tratamento de Incidentes de Segurança no Brasil. Estatísticas de Incidentes Reportados ao CERT.br Disponível em: Acesso em 08 out ELEUTÉRIO, Pedro MS; MACHADO, Márcio P. Desvendando a Computação Forense. São Paulo: Editora Novatec, p. 16. FRIDRICH, Jessica; SOUKAL, Lucas; LUKAS, Jan. Detection of Copy-Move Forgery in Digital Imagens Disponível em: Acesso em 05 set GOLDENSTEIN, Siome; ROCHA, Anderson. CSI: Análise Forense de Documentos Digitais. In: MEIRA, Wagner; CARVALHO, André. Atualizações em Informática Rio de Janeiro: Editora PUC-Rio, p LI, Weihai; Yuan, YUAN; YU, Nenghai. Detecting copy-paste forgery of JPG image via block artifact grid extraction Disponível em: Acesso em 10 set SCHMIDT, Ana Elisa; TORRESANI, Tiago. Análise e investigação forense em fotografias digitais: Uma análise parcial Disponível em: INVESTIGA%C3%87%C3%83O-FORENSE-EM-FOTOGRAFIAS-DIGITAIS-UMA- AN%C3%81LISE-PARCIAL.pdf. Acesso em 16 Jun SOLOMON, Chris; BRECKON, Toby. Fundamentals of Digital Image Processing: A Practical Approach with Examples in Matlab. Chichester, UK: Wiley-Blackwell p. 344.