Multimedia authentication using Electric Network Frequency
Creators: name: Καρανταΐδης, Γεώργιος Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Συχνότητα Ηλεκτρικού Δικτύου (ΣΗΔ)
Φασματική ανάλυση
Ρύθμιση παραμέτρων
Electric Network Frequency (ENF)
Spectral analysis
Parameter tuning

description: Electric Network Frequency (ENF) analysis provides useful forensic evidence for multimedia authentication, such as time determination or verification of audio and video recordings, authenticity inspection, and forgery detection. It is based on the extraction of ENF fluctuations, which occur around the nominal value in a random, non-periodic way, due to the differences between demanded and produced power load. Frequency fluctuations are compared to existing ground truth data obtained from the power grid during the same period. In this thesis, a systematic study of refined periodogram, refined filter-bank, and high-resolution spectral estimation methods is conducted for ENF extraction. A comparison is carried out between these spectral estimation techniques and the traditional method of Short-Time Fourier Transform, as well as other methods proposed in the literature, such as Maximum-Likelihood estimation, spectral estimation based on dynamic programming, etc. All parameters used through the entire process and the way they influence ENF estimation are thoroughly studied. A systematic study is also carried out in order to measure how each algorithm and raw signal filtering affect the computational time. The experiments demonstrate that the developed spectral estimation techniques provide accurate ENF extraction, achieving a matching accuracy, measured by the correlation-coefficient between the extracted ENF and the ground truth, which exceeds 99%.
description: Στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι η εξέταση, ανάλυση και αξιολόγηση του ελέγχου αυθεντικότητας πολυμέσων με τη χρήση της Συχνότητας Ηλεκτρικού Δικτύου (ΣΗΔ). Η ΣΗΔ στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι 60 Hz, ενώ στην Ευρώπη είναι 50 Hz. Οι τιμές της συχνότητας αυτής δεν είναι σταθερές, αλλά παρουσιάζουν μικρές διακυμάνσεις κατά τη διάρκεια του χρόνου. Οι μικρές αυτές αποκλίσεις οφείλονται στη στιγμιαία διαφορά μεταξύ της προσφοράς από τους παρόχους και της ζήτησης από τους καταναλωτές ηλεκτρικής ισχύος. Οι διακυμάνσεις της ΣΗΔ δεν παρουσιάζουν περιοδικότητα και συνεπώς δεν είναι δυνατό να προβλεφθούν. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με την ιδιότητά τους να παραμένουν σταθερές μέσα στο ίδιο ηλεκτρικό δίκτυο, καθιστούν τη ΣΗΔ ένα αποτελεσματικό μέσο ελέγχου αυθεντικότητας πολυμέσων. Στην εργασία παρουσιάζονται και αναλύονται εκτενώς η διαδικασία της προεπεξεργασίας των δεδομένων, η οποία παίζει καταλυτικό ρόλο στην αποτελεσματική εξαγωγή του σήματος της ΣΗΔ και η εφαρμογή μεθόδων φασματικής ανάλυσης για την εξαγωγή της ΣΗΔ και για τον έλεγχο αυθεντικότητας της υπό εξέταση καταγραφής. Επιπρόσθετα, παρουσιάζονται λεπτομερώς οι χρόνοι που χρειάστηκαν για την εξαγωγή της ΣΗΔ, για τα δύο είδη σημάτων που χρησιμοποιήθηκαν, της αρμονικής περί της οποίας φιλτραρίστηκε με ζωνοπερατό φίλτρο το υπό μελέτη σήμα, καθώς και του μεγέθους των επικαλυπτόμενων παραθύρων που χρησιμοποιήθηκαν. Τα πειράματα οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι οι παράμετροι και οι φασματικές μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν, πέτυχαν ακρίβειες στην εξαγωγή της ΣΗΔ που ξεπερνούν το 99% ως προς τον συντελεστή συσχέτισης.