Görüntü sahteciliği tespiti için özgün kırılgan damgalama yöntemlerinin geliştirilmesi
Development of novel fragile watermarking methods for image forgery detection
Yazar: ERTUĞRUL GÜL
Danışman: DOÇ. DR. SERKAN ÖZTÜRK
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Damgalama = Watermarking ; Sayısal görüntü işleme = Digital image processing

Özet:
Bilgisayar teknolojilerinin hızla gelişmesiyle birlikte, görüntü düzenleme araçları kullanılarak görüntüler üzerinde kurcalama, kesme, yok etme ve değiştirme gibi sahtecilik işlemleri kolaylıkla yapılabilmektedir. Bu yüzden görüntüler üzerinde yapılan sahteciliklerin tespiti önemli bir sorun haline gelmiştir.
Bu tez çalışmasında, görüntüler üzerinde yapılan kurcalama, değiştirme ve yok etme gibi sahtecilikleri tespit etmek için beş farklı görüntü sahteciliği tespiti yöntemi önerilmektedir. Önerilen ilk yöntem, görüntü bütünlüğünü korumak ve kurcalanmış bölgeleri tespit etmek için geliştirilen özet fonksiyonu ve blok tabanlı kırılgan damgalama yöntemidir. Önerilen ikinci yöntem, kurcalanmış bölgelerin tespiti ve onarılması için kullanılan kendinden gömülü kırılgan damgalama yöntemidir. Bu yöntemde, kurcalama tesadüfü probleminden kaçınmak için blok ve bit haritalama bir arada kullanılmaktadır. Önerilen üçüncü yöntem, \%75'e kadar kurcalanmış görüntüleri başarıyla kurtarabilmek için geliştirilen üçlü kurtarma bilgisi gömme tabanlı kendinden gömülü kırılgan damgalama yöntemidir. Önerilen dördüncü yöntem, kurcalama tespitini pikseller üzerinde gerçekleştiren, piksel bazlı kimlik doğrulama tabanlı kendinden gömülü kırılgan damgalama yöntemidir. Son yöntem ise, görüntülere uygulanan saldırı çeşitlerini ve saldırı bölgelerini tespit etmek için önerilen ön eğitimli Evrişimli Sinir Ağı (ESA) destekli görüntü sahtecilik tespiti yöntemidir. Geliştirilen yöntemler, literatürdeki yöntemler ile karşılaştırılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Görüntü sahteciliği tespiti, sayısal görüntü damgalama, kendinden gömülü kırılgan damgalama, bilgi güvenliği, görüntü işleme

Abstract:
With the rapid development of computer technologies, forgery operations such as tampering, cropping, destroying and modification can be easily performed on images using image editing tools. Therefore, the image forgery detection has become an important issue.
In this thesis, five different image forgery detection methods are proposed to detect forgeries such as tampering, modification and destruction on images. The first proposed method is the hash function and block-based fragile watermarking method developed to protect image integrity and detect tampered regions. The second proposed method is the self-embedded fragile watermarking method used to detection and recovery of the tampered areas. In this method, both block and bit mapping are used to avoid the tamper coincidence problem. The third proposed method is the triple recovery information embedding based self-embedding fragile watermaking method developed to successfully recover up to 75\% tampering rated images. The proposed fourth method is the pixel-wise authentication based self-embedding fragile watermarking method that performs tamper detection on pixels. The last method is the pre-trained Convolutional Neural Network (ESA) supported image forgery detection method, which is proposed to detect the types and regions of attacks applied to images. The proposed methods were compared with the related work.

Keywords: Image forgery detection, digital image watermarking, self-embedding fragile watermarking, information security, image processing