Détection statistique pour la criminalistique des images numériques

Statistical detection for digital image forensics

• Auteur / Autrice : Tong Qiao
• Direction : Florent Retraint
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optimisation et Sûreté des Systèmes
• Date : Soutenance le 25/04/2016
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
• Partenaire(s) de recherche : Organisme gouvernemental étranger : China Scholarship Council
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Delaunay / ICD
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Morain-Nicolier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florent Retraint, Frédéric Morain-Nicolier, Patrick Bas, William Puech, Rémi Cogranne, Than Hai Thai
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Bas, William Puech

Mots clés

Mots clés contrôlés

Estimation de paramètres

Tests d'hypothèses (statistique)

Modèles mathématiques

Traitement d'images

Criminalistique

Mots clés libres

Criminalistique

Traitement d'images

Modèles mathématiques

Tests d'hypothèses (statistique)

Estimation de paramètres

Forensic sciences

Image processing

Mathematical models

Statistical hypothesis testing

Parameter estimation

Résumé

Le XXIème siècle étant le siècle du passage au tout numérique, les médias digitaux jouent un rôle de plus en plus important. Les logiciels sophistiqués de retouche d’images se sont démocratisés et permettent de diffuser facilement des images falsifiées. Ceci pose un problème sociétal puisqu’il s’agit de savoir si ce que l’on voit a été manipulé. Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la criminalistique des images. Trois problèmes sont abordés : l'identification de l'origine d'une image, la détection d'informations cachées dans une image et la détection d'un exemple falsification : le rééchantillonnage. Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de la théorie de la décision statistique et proposent la construction de détecteurs permettant de respecter une contrainte sur la probabilité de fausse alarme. Afin d'atteindre une performance de détection élevée, il est proposé d'exploiter les propriétés des images naturelles en modélisant les principales étapes de la chaîne d'acquisition d'un appareil photographique. La méthodologie, tout au long de ce manuscrit, consiste à étudier le détecteur optimal donné par le test du rapport de vraisemblance dans le contexte idéal où tous les paramètres du modèle sont connus. Lorsque des paramètres du modèle sont inconnus, ces derniers sont estimés afin de construire le test du rapport de vraisemblance généralisé dont les performances statistiques sont analytiquement établies. De nombreuses expérimentations sur des images simulées et réelles permettent de souligner la pertinence de l'approche proposée

The remarkable evolution of information technologies and digital imaging technology in the past decades allow digital images to be ubiquitous. The tampering of these images has become an unavoidable reality, especially in the field of cybercrime. The credibility and trustworthiness of digital images have been eroded, resulting in important consequences in terms of political, economic, and social issues. To restore the trust to digital images, the field of digital forensics was born. Three important problems are addressed in this thesis: image origin identification, detection of hidden information in a digital image and an example of tampering image detection : the resampling. The goal is to develop a statistical decision approach as reliable as possible that allows to guarantee a prescribed false alarm probability. To this end, the approach involves designing a statistical test within the framework of hypothesis testing theory based on a parametric model that characterizes physical and statistical properties of natural images. This model is developed by studying the image processing pipeline of a digital camera. As part of this work, the difficulty of the presence of unknown parameters is addressed using statistical estimation, making the application of statistical tests straightforward in practice. Numerical experiments on simulated and real images have highlighted the relevance of the proposed approach