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QUAN Weize

Détection d'images générées par ordinateur basée sur l'apprentissage profond

 

Directeur de thèse :     Denis PELLERIN

Co-encadrant :     Kai WANG

École doctorale : Electronique, electrotechnique, automatique, traitement du signal (EEATS)

Spécialité : Signal, image, parole, télécoms

Structure de rattachement : Autre

Établissement d'origine : Université de science et technologie de Chine

Financement(s) : bourse attribuée par un gouvernement étranger ; autres financements ; autres financements

 

Date d'entrée en thèse : 01/03/2018

Date de soutenance : 15/12/2020

 

Composition du jury :
Mme NI Rongrong, Professeure, Université Jiao Tong de Pékin, Rapporteuse
M. BAS Patrick, Directeur de Recherche CNRS, CRIStAL, Rapporteur
M. RETRAINT Florent, Professeur, Université de Technologie de Troyes, Institut Charles Delaunay, Examinateur
M. TU Changhe, Professeur, Université du Shandong, Examinateur
M. PELLERIN Denis, Professeur, Université Grenoble Alpes, GIPSA-lab, Directeur de thèse
M. ZHANG Xiaopeng, Professeur, Académie Chinoise des Sciences, Directeur de thèse
M. WANG Kai, Chargé de Recherche CNRS, GIPSA-lab, Co-encadrant de thèse (Invité)
M. YAN Dong-Ming, Professeur, Académie Chinoise des Sciences, Co-encadrant de thèse (Invité)

 

Résumé :
Avec les progrès des outils logiciels d'édition et de génération d'images, il est devenu plus facile de falsifier le contenu des images ou de créer de nouvelles images, même pour les novices. Ces images générées, telles que l'image de rendu photoréaliste et l'image colorisée, ont un réalisme visuel de haute qualité et peuvent potentiellement menacer de nombreuses applications importantes. Par exemple, les services judiciaires doivent vérifier que les images ne sont pas produites par la technologie de rendu infographique, les images colorisées peuvent amener les systèmes de reconnaissance / surveillance à produire des décisions incorrectes, etc. Par conséquent, la détection d'images générées par ordinateur a attiré une large attention dans la communauté de recherche en sécurité de multimédia. Dans cette thèse, nous étudions l'identification de différents types d'images générées par ordinateur, y compris l'image de rendu et l'image coloriée. Nous nous intéressons à identifier si une image est acquise par une caméra ou générée par un programme informatique. L'objectif principal est de concevoir un détecteur efficace, qui a une précision de classification élevée et une bonne capacité de généralisation. Nous considérons la construction de jeux de données, l'architecture du réseau de neurones profond, la méthode d'entraînement, la visualisation et la compréhension, pour les problèmes d'investigation légale des images considérés. Nos principales contributions sont : (1) une méthode de détection d'image colorisée basée sur l'insertion d'échantillons négatifs, (2) une méthode d'amélioration de la généralisation pour la détection d'image colorisée, (3) une méthode d'identification d'image naturelle et d'image de rendu basée sur le réseau neuronal convolutif, et (4) une méthode d'identification d'image de rendu basée sur l'amélioration de la diversité des caractéristiques et des échantillons contradictoires.
RÉSUME DE THÈSE (anglais) :
With the advances of image editing and generation software tools, it has become easier to tamper with the content of images or create new images, even for novices. These generated images, such as computer graphics (CG) image and colorized image (CI), have high-quality visual realism, and potentially throw huge threats to many important scenarios. For instance, the judicial departments need to verify that pictures are not produced by computer graphics rendering technology, colorized images can cause recognition/monitoring systems to produce incorrect decisions, and so on. Therefore, the detection of computer-generated images has attracted widespread attention in the multimedia security research community. In this thesis, we study the identification of different computer-generated images including CG image and CI, namely, identifying whether an image is acquired by a camera or generated by a computer program. The main objective is to design an efficient detector, which has high classification accuracy and good generalization capability. Specifically, we consider dataset construction, network architecture, training methodology, visualization and understanding, for the considered forensic problems. The main contributions are: (1) a colorized image detection method based on negative sample insertion, (2) a generalization method for colorized image detection, (3) a method for the identification of natural image (NI) and CG image based on CNN (Convolutional Neural Network), and (4) a CG image identification method based on the enhancement of feature diversity and adversarial samples.


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