^ **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 | ==== Analysis of Image Reconstruction Schemes Based on Self-Embedding and Digital Watermarking ==== //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: - Możliwe jest modelowanie problemu rekonstrukcji treści obrazów cyfrowych jako komunikację poprzez kanał wymazujący. - Uzyskany w ten sposób model pozwala na teoretyczną analizę warunków poprawnej rekonstrukcji, a także związanych z tym kompromisów. - Algorytm samo-rekonstrukcji obrazów oparty na zaproponowanym modelu uzyskuje lepsze wyniki niż istniejące alternatywne rozwiązania. - Wysoka jakość rekonstrukcji jest możliwa do uzyskania nawet w przypadku rozległych zmian w obrazie. 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** {{{:2013:pkorus:autoreferat_korus_reva.pdf|tutaj}}. ---- ==== Ważniejsze publikacje dokotoranta ==== - Paweł Korus, Wojciech Szmuc, and Andrzej Dziech. A scheme for censorship of sensitive image content with high-quality reconstruction ability. In Proc. of IEEE International Conference on Multimedia and Expo, Singapore, 2010. doi: 10.1109/ICME.2010.5583410 - Paweł Korus, Lucjan Janowski, and Piotr Romaniak. Automatic quality control of digital image content reconstruction schemes. In Proc. of IEEE International Conference on Multimedia and Expo, Barcelona, 2011. doi:10.1109/ICME.2011.6011872 - Paweł Korus and Andrzej Dziech. A novel approach to adaptive image authentication. In Proc. of IEEE International Conference on Image Processing, Brussels, 2011. doi: 10.1109/ICIP.2011.6116243 - Paweł Korus, Jarosław Białas, Piotr Olech, and Andrzej Dziech. A high-capacity annotation watermarking scheme. In Multimedia Communications, Services and Security, volume 149 of Communications in Computer and Information Science, pages 1–9. Springer Berlin Heidelberg, 2011. ISBN978-3-642-21512-4. doi: 10.1007/978-3-642-21512-4_1 - Paweł Korus, Jarosław Białas, and Andrzej Dziech. A new approach to high-capacity annotation watermarking based on digital fountain codes. Multimedia Tools and Applications, pages 1–19, 2012. ISSN 1380-7501. doi: 10.1007/s11042-011-0986-8 - Paweł Korus and Andrzej Dziech. Reconfigurable self-embedding with high quality restoration under extensive tampering. In Proc. of IEEE International Conference on Image Processing, Orlando, FL, 2012. doi:10.1109/ICIP.2012.6467329 - Paweł Korus and Andrzej Dziech. Efficient method for content reconstructionwith self-embedding. IEEE Transactions on Image Processing, 22(3):1134–1147, March 2013. doi: 10.1109/TIP.2012.2227769 ---- ==== Uzasadnienie wyróżnienia pracy ==== 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".