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Security of Forensic Techniques for Digital Images

Nguyen, Hieu Cuong :
Security of Forensic Techniques for Digital Images.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2013)

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CuongNguyen_Dissertation_2013.pdf
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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Security of Forensic Techniques for Digital Images
Language: English
Abstract:

Digital images are used everywhere in modern life and mostly replace traditional photographs. At the same time, due to the popularity of image editing tools, digital images can be altered, often leaving no obvious evidence. Thus, evaluating image authenticity is indispensable. Image forensic techniques are used to detect forgeries in digital images in the absence of embedded watermarks or signatures. Nevertheless, some legitimate or illegitimate image post-processing operations can affect the quality of the forensic results. Therefore, the reliability of forensic techniques needs to be investigated. The reliability is understood in this case as the robustness against image post-processing operations or the security against deliberated attacks.

In this work, we first develop a general test framework, which is used to assess the effectiveness and security of image forensic techniques under common conditions. We design different evaluation metrics, image datasets, and several different image post-processing operations as a part of the framework.

Secondly, we build several image forensic tools based on selected algorithms for detecting copy-move forgeries, re-sampling artifacts, and manipulations in JPEG images. The effectiveness and robustness of the tools are evaluated by using the developed test framework.

Thirdly, for each selected technique, we develop several targeted attacks. The aim of targeted attacks against a forensic technique is to remove forensic evidence present in forged images. Subsequently, by using the test framework and the targeted attacks, we can thoroughly evaluate the security of the forensic technique. We show that image forensic techniques are often sensitive and can be defeated when their algorithms are publicly known. Finally, we develop new forensic techniques which achieve higher security in comparison with state-of-the-art forensic techniques.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Digitale Bilder werden überall im modernen Leben verwendet und ersetzen meist traditionelle Fotografien. Dabei können digitale Bilder oft ohne offensichtlich Beweise mit Hilfe von Bildverarbeitungwerkzeugen verändert werden. Deshalb ist die Überprüfung der Authentizität von Bildern unverzichtbar. Bildforensische Techniken werden verwendet, um Bildfälschungen in Abwesenheit von eingebetteten digitalen Wasserzeichen oder Signaturen zu erkennen. Dennoch können einige legitime oder illegitime Anwendungen der Bildnachbearbeitung die Qualität der bildforensischen Ergebnisse beeinflussen. Daher muss die Zuverlässigkeit forensischer Techniken untersucht werden. Die Zuverlässigkeit wird in diesem Fall als die Robustheit dieser gegen Operationen der Bildnachbearbeitung oder als die Sicherheit gegen zielgerichtete Angriffe verstanden. In dieser Arbeit, entwickeln wir zunächst ein allgemeines Testframework, welches verwendet wird, um die Robustheit und Sicherheit der forensischen Techniken unter gemeinsamen Bedingungen zu messen. Wir entwerfen Metriken zur Auswertung, Wahrnehmung, Bilddatenbank, und verschiedene Operationen der Bildnachbearbeitung als Teil des Rahmenprogramms. Zweitens erstellen wir mehrere forensische Werkzeuge auf Basis von ausgewählten forensischen Algorithmen zur Erkennung von Copy-Move (kopieren und verschieben) Fälschungen, Re-sampling der Bilder, und Manipulationen in JPEG Bildern. Die Leistung und Robustheit der forensische Werkzeuge werden mit dem entwickelten Testframework ausgewertet. Als Drittes, entwickeln wir für jede ausgewählte Technik mehrere zielgerichtete Angriffe. Das Ziel zielgerichteter Angriffe ist es, forensische Beweise in gefälschten Bildern zu entfernen. Anschließend, können wir mit Hilfe des Testframeworks und der zielgerichteten Angriffe die Sicherheit der forensischen Techniken sorgfältig prüfen. Wir zeigen, dass bildforensische Techniken oft anfällig sind und besiegt werden können wenn ihre Algorithmen öffentlich bekannt sind. Schließlich entwickeln wir neue forensische Verfahren, die im Vergleich mit modernsten forensischen Techniken eine höhere Sicherheit erreichen. German
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
Divisions: 20 Department of Computer Science > Security Engineering
Date Deposited: 30 Aug 2013 07:54
Last Modified: 30 Aug 2013 07:54
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-35876
Referees: Katzenbeisser, Prof.Dr. Stefan and Dittmann, Prof.Dr. Jana
Refereed: 15 August 2013
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3587
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