Video Forensic for Web[1]

5/9/2018 Video Forensic for Web[1] - slidepdf.com

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Mobile Image Forensics:Metodologie

di Recupero ed Analisi

Sebastiano BattiatoDipartimento di Matematica e Informatica, Università di Catania

Image Processing LAB – http://iplab.dmi.unict.it

[email protected]

IISFA Forum – Maggio 2009

Sommario

• Introduzione

• Video Digitali

• Parametri di codifica• Casi di studio

• Approcci alternativi (avanzati)

• Conclusioni



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Imaging Devices



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Immagini Digitali

Video Digitali: fondamenti

• Un video digitale è costituito da una sequenza diimmagini statiche che vengono visualizzate insequenza con una certa frequenza temporale.

• Video come segnale discreto – Campionamento temporale della scena

– Ad ogni istante la scena è “fotografata”

• Sequenza video – Successione di istantanee

⇒ Fotogrammi (frame )



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Video Digitali: fondamentiPer poter tramettere o memorizzare dei filevideo è necessario definire degli standardriguardanti sia gli algoritmi dicodifica/decodifica dei flussi multimediali, siai protocolli necessari al loro trasferimento eal loro controllo sulla rete.

Video Digitali

• Risoluzione spaziale

• Risoluzione temporale (frame-rate)

• Formati di codifica• Encoder/Decoder (Codec)

• Motion Estimation



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Risoluzione SpazialeLa risoluzione spaziale si riferisce al numerospecifico di punti di informazione (pixel – PictureElement) di un’ immagine.

Risoluzione Spaziale



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Risoluzione dei formati

Mobile Imaging



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Risoluzione temporaleLa frequenza delle immagini, anche chiamataframe rate, è il numero di immagini per unità ditempo che vengono visualizzate.

Gli standard PAL (Europa, Asia, Australia, etc.) eSECAM (Francia, Russia, parti dell'Africa etc.)hanno 25 fps, mentre l'NTSC (USA, Canada,Giappone, etc.) ha 29.97 fps. La pellicola ha unaregistrazione ad un frame rate minore, 24fps.

Per raggiungere l'illusione di un' immagine inmovimento il frame rate minimo è di circa 10fotogrammi al secondo.

Interlacing

• Immagine divisa infield pari o dispari

• Si alternano i field

per metà temporispetto ai fps delfilmato

• Su monitor sinotanoartefatti, sultelevisorenon accade



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Interlacing e deinterlacing

Formati di Codifica

• Il "formato" è una sorta di scatola che contiene ilcodec e lo integra con il sistema.

• Il “codec” (COmpressore-DECompressore) è un

software che dice al computer con qualioperazioni matematiche deve manipolare leimmagini per comprimerle e quali eseguire pervisualizzare quelle compresse.

• I codec esistenti sono tantissimi al contrario deiformati.



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Formati di Codifica• Elenco dei principali formati:(.avi - .mpeg e

mpeg2 - .hdv - .mpeg4 o .divx - .wmv -.mov - .flv - .3gp - .asf - .flm - .real mediaaudio/video - .dv)

Video Standard



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Altri CodecVideo• Sorenson video - Quicktime – Real Video

Indeo video - Cinepack - Mpeg1 -Mpeg2 -Mpeg4 - H264 - DIVX e XVID

Motion Estimation (ME)

L'encoder individua tra i fotogrammi adiacenti (nel solofotogramma precedente, o nel precedente e nel successivo asecondadei casi) il blocco più simile (se non uguale).

Dopodichè viene associato al blocco su cui è stata effettuatal'analisi, un vettore di moto, cioè una coppia di numeri tipo(x,y) = (-1,4) che individuano sul piano ipotetico rappresentatodal fotogramma, il vettore di spostamento, che indica verso eentità dello spostamento del blocco passando dal fotogramma1 al fotogramma 2.



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Esempio• Vettori di moto

• Compensazione del moto (per blocchi)

Esempio



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• Differenza tra previsione e frame reale Esempio

• Errore di compensazione

Esempio



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Quality vs

BandwidthLight

Conditions

Power

Mobile Imaging

Major technical trade-offsand image quality consequences

• Blur (moving blur)

• Interferences due to fluorescentlighting

5. Lack of flashgun & longexposure time

• Blur

• Vignetting (& color vignetting)

• Distortion

4. Wide angle lens & few lenselements

• High sensitivity to noise3. Small size sensor & optics

• Rough demosaicing

• Ringing

• Aliasing

• Low quality exposure control

• Low color quality control

2. Low embedded imageprocessing capabilities

• Visible JPEG artifacts1. High compression rate



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Image enhancement/restoration

• Recuperare un maggior numero di informazioni

dall'analisi di un'immagine

Image Enhancement/Restoration• I problemi presentati possono essere in parte risolti

con tecniche di image processing.

• Vari tipi di elaborazioni:

– nel dominio dello spazio – nel dominio della frequenza

– nel dominio del tempo (es. informazioniprovenienti da più fotogrammi)

• Per ogni tipo di problema possono essere applicatediverse tecniche con differenti prestazioni,complessità e costo computazionale.



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Fotogrammetria e Ricostruzione 3D

• Valutazione di dimensioni inuna scena tramite proporzionicon grandezze note.

• Analisi della dinamica di un

evento• Analisi di oggetti, luoghi,

volti ...

Miglioramento di Qualità



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Alcuni casi concreti• Caso 1: Video

Parametri di codifica

• Risoluzione 704*576 (interlacciato)

• Frame rate di codifica 25 frame/sec. Essendo lasequenza interlacciata cioè ogni frame della sequenzavideo contiene due tiles della sequenza reale, ovvero

due immagini visibili nelle righe pari e nelle righe dispari,l’effettivo frame rate interlacciato è di 25 tile persecondo, ovvero 12,5 frame per secondo.

• Bit/Rate (Livello di compressione):medio/basso

• Camera: Sony CCD 1/3”” digitale ()

• Note: La qualità del filmato è influenzata dal rumoreambientale dalla luminosità della scena (per certi versiappena sufficiente); inoltre il contrasto globale rende lascena abbastanza piatta.



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Informazioni aggiuntive

• File autocad della pista con

posizione fisica della telecamera



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Se ne deduce che:• Il motociclo subisce una chiara decelerazioneprincipalmente dovuta all’attrito con il terreno.Inoltre come evidenziato dalle informazioni delmodello 3D l’area di fuga presenta una lievependenza contraria alla direzione del moto. Lavelocità di impatto del motociclo è di circa 68Km/h.

• Dopo lo sbalzo dalla moto la massa del pilotaprocede sostanzialmente ad una velocitàpressoché uniforme di circa 80 Km/h.

• All’atto della caduta della moto sul terreno sinota un‘apparente aumento della velocitàistantanea dovuto probabilmente al moto roto-traslazionale di entrambi i corpi in movimento.

Casi (simulati)

• Bullismo

• Video 1

• Scippo:• Video1

• Video2



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Parametri di codifica• Risoluzione 352*288 (progressivo)

• Frame rate di codifica 15 frame/sec.

• Bit/Rate (Livello di compressione):medio/basso

• Camera: Nokia E65

• Note: La qualità del filmato è in generale dibuona qualità ma la risoluzione è notevolmenteridotta. La quantità di informazione per pixel èelevata. Risulta particolarmente difficile estrarre

informazioni dettagliate.

Applicazione della Super-Risoluzione

Super-Risoluzione ZoomSuper-Risoluzione+ Sharpen



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• Bit/Rate (Livello di compressione):medio/alto

• Camera: Nokia N95

• Note: La qualità del filmato è in generale di buonaqualità la risoluzione buona. La quantità di informazioneper pixel è ridotta. Risulta agevole estrarre informazionidettagliate. Non necessità di Super-Risoluzione.


Super-Risoluzione ZoomSuper-Risoluzione+ Sharpen



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• Bit/Rate (Livello di compressione): basso

• Camera: HTC_P3600

• Note: La qualità del filmato è in generale discarsa qualità la risoluzione è bassa. La quantitàdi informazione per pixel è elevata. Risultaestremamente difficile reperire qualsiasi

informazione utile. Il contributo delle Super-Risoluzione è ridotto.


Super-Risoluzione Zoom



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Ricerca delle Immagini via web

Ricerca delle Immagini via web

• Utilizzo di tecniche avanzate per la ricercaautomatica di immagini via TAG (ometadata).

• Siti come Flickr permettono di effettuarericerca di immagini utilizzando dettagliriguardanti particolari delle fotografie

• E’ possibile interrogare automaticamentedatabase online attraverso script.



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Altri approcci/possibilità• Deblurring (PSF e Motion)

• Frame Integration

• Correzione Prospettica

• Stabilizzazione

Software• AMPED Five

• dTective e ClearID di Ocean Systems

• Color Deconvolution

• LucisPro

• Ikena Reveal di MotionDSP• Video Focus di Salient Stills

• Impress di Imix

• Video Investigator di Cognitech

• StarWitness di SignalScape

• VideoAnalyst di Intergraph

• CrimeVision di Imagine Products



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Conclusioni

• Le tecniche di Image (video) Forensic costituisconosicuramente un ulteriore strumento di indagine adisposizione degli investigatori per poter estrarre ed inferire,utili informazioni dalle immagini (e dai video) digitali anchenel caso di dispositivi mobili.

• Per essere in grado di recuperare o di inferire delle evidenzedi prova è comunque necessaria una adeguata competenzaspecifica che richiede uno studio sistematico deifondamenti della teoria dell'elaborazione delle immagini

e dei video digitali. I software esistenti agevolano il lavorodegli investigatori ma non riescono per forza di cose adautomatizzare in maniera sistematica ed efficiente talioperazioni e richiedono l'ausilio di professionisti esperti.

Contatti

Per ulteriori dettagli o info si visiti il sito

Image Processing Lab

Università di Catania

www.dmi.unict.it/~iplab

Oppure email

[email protected]

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