DZIEKAN i RADA WYDZIAŁU INFORMATYKI, ELEKTRONIKI I TELEKOMUNIKACJI AKADEMII GÓRNICZO-HUTNICZEJ im. ST. STASZICA W KRAKOWIE |
---|
zapraszają na publiczą dyskusję nad rozprawą doktorską mgr inż. Pawła Korusa |
Analysis of Image Reconstruction Schemes Based on Self-Embedding and Digital Watermarking |
Dyskusja odbędzie się 2 lipca 2013 roku o godz. 12:30 w sali 3.27C w pawilonie D-17, ul. Kawiory 21, 30-059 Kraków |
PROMOTOR: Prof. zw. dr hab. inż. Andrzej Dziech, Akademia Górniczo-Hutnicza |
RECENZENCI: Prof. zw. dr hab. inż. Andrzej Czyżewski, Politechnika Gdańska |
Prof. zw. dr hab. inż. Zdzisław Papir, Akademia Górniczo-Hutnicza |
Z rozprawą doktorską i opiniami recenzentów można się zapoznać w Czytelni Biblioteki Głównej AGH, al. Mickiewicza 30 |
mgr inż. Paweł Korus
Promotor: prof. dr hab. inż. Andrzej Dziech (AGH) Dyscyplina: Telekomunikacja
Niniejsza rozprawa dotyczy problemu rekonstrukcji oraz uwierzytelniania obrazów cyfrowych. W dobie coraz bardziej powszechnych, w znacznym stopniu zautomatyzowanych narzędzi do retuszu zdjęć, wykonanie przekonywującej modyfikacji ich treści leży w zasięgu ręki przeciętnych użytkowników. Zdjęcia cyfrowe są także obecnie coraz częściej stosowane jako materiał dowodowy. Z powyższych względów tematyka badania ich autentyczności jest obecnie nadzwyczaj aktualna. Potwierdzają to liczne publikacja naukowe, a także szereg komercyjnych produktów dysponujących wspomnianą funkcjonalnością.
Tematem przewodnim rozprawy jest zastosowanie techniki cyfrowych znaków wodnych celem umożliwienia nie tylko lokalizacji złośliwych zmian w obrazie, ale przede wszystkim rekonstrukcji pierwotnego wyglądu zmodyfikowanych fragmentów. Odbywa się to poprzez zapisanie w cyfrowym znaku wodnym informacji referencyjnej, która opisuje oryginalny wygląd obrazu. Dedykowany dekoder jest w stanie, na podstawie analizy tych informacji, przywrócić przybliżoną wersję autentycznej treści. Opisane zastosowanie cyfrowych znaków wodnych nosi nazwę samo-rekonstrukcji (ang. self-recovery lub self-embedding).
Głównym celem pracy było wykazanie analogii pomiędzy wspomnianym problemem rekonstrukcji obrazu a komunikacją przez kanał z wymazywaniem, oraz zaproponowanie teoretycznego modelu pozwalającego na analizę zachowania oraz osiągalnych granic poprawnej pracy algorytmów samo-rekonstrukcji. Na podstawie zaproponowanego modelu opracowano referencyjny algorytm samo-rekonstrukcji, który posłużył do eksperymentalnej weryfikacji poprawności wyników teoretycznych, oraz do porównania osiągalnej efektywności proponowanego podejścia z alternatywnymi sposobami opisanymi w literaturze światowej.
W pracy sformułowano następującą tezę:
W ramach przeprowadzonych badań dokonano teoretycznej analizy problemu, oraz wyprowadzono wzory opisujące granice możliwości rekonstrukcji dla różnych konfiguracji procesu. Wprowadzono pojęcie zapotrzebowanie rekonstrukcji, które opisuje zależność pomiędzy zniszczoną powierzchnią obrazu a ilością potrzebnej informacji referencyjnej. Analiza zachowania zapotrzebowania rekonstrukcji pozwala na dokładne wyznaczenie granic możliwości poprawnego odtworzenia treści. Dotyczy to także systemów adaptacyjnych, w których jakość rekonstrukcji wybierana jest indywidualnie dla każdego z bloków obrazu. Wynikiem przeprowadzonej analizy jest także obserwacja, że wbrew powszechnie panującemu przekonaniu, wprowadzenie dodatkowych poziomów o niższej jakości nie musi prowadzić do polepszenia zdolności do odtworzenia obrazu.
Na podstawie zaproponowanego modelu, opracowano również mechanizm adaptacyjnej samo-rekonstrukcji, zdolny do gwarantowania zadanego poziomu jakości odtworzonej treści oraz zadanego poziomu odporności na zmiany obrazu. W tym celu opracowano algorytm automatycznego wyznaczania przyporządkowania poziomów jakości do bloków obrazu, którego zadaniem jest maksymalizacja jakości obrazu przy spełnieniu podanych wymagań. Ze względu na potrzebę przygotowania informacji referencyjnej o różnej jakości dla różnorodnych treści, zaproponowano także formalny sposób wyznaczania alokacji bitów strumienia referencyjnego.
Rozprawa zawiera również wyczerpującą ocena efektywności najlepszych rozwiązań opisanych w literaturze światowej. Testy przeprowadzono w tych samych warunkach testowych, dla porównywalnych konfiguracji rozważonych algorytmów. Uzyskane wyniki bezsprzecznie wskazują na korzyści wynikające z zastosowanie proponowanego podejścia. Jest to szczególnie widoczne w przypadku znaczących zmian w obrazie. Opracowany algorytm referencyjny pozwala na rekonstrukcję o wysokiej jakości (średnio 36.4 dB wg. miary PSNR) nawet gdy aż do 50% obrazu ulegnie zniszczeniu.
Dłuższa wersja autoreferatu tutaj.
Tematyka rozprawy pana Pawła Korusa jest ważna i aktualna, ponieważ zagadnieniami związanymi z zabezpieczaniem, rekonstrukcją i transmisją obrazu wizyjnego zajmują się obecnie liczne zespoły naukowe i posiada ona konkretne, niezwykle istotne, zastosowania praktyczne. Wartość wyników rozprawy jest znaczna, szczególnie, jeśli się weźmie pod uwagę uogólnienia teoretyczne dokonane przez Autora i opracowane systemy rekonstrukcji obrazów cyfrowych, przewyższające najlepsze rozwiązania opisane w literaturze.
Ponadto, wynik analizy dorobku publikacyjnego Autora skłania do sformułowania wniosku o wyróżnienie rozprawy, ponieważ wśród jego 14 współautorskich publikacji znajdują się dwie publikacje w wysokiej rangi czasopismach z listy JCR, których pan P. Korus jest pierwszym autorem, w tym artykuł w czołowym czasopiśmie dziedzinowym „IEEE Transactions on Image Processing”.