Учёные Корнелла изобрели «невидимую» метку для видео для защиты от подделок

Учёные Корнелльского университета разработали метод обнаружения поддельных видеороликов, созданных с помощью искусственного интеллекта, или подвергшихся манипуляциям. Технология, получившая название «шумовое кодирование освещения», встраивает невидимые водяные знаки в световые потоки. Каждый такой водяной знак содержит помеченную временной меткой версию исходной сцены при слегка изменённом освещении. При попытке подделки изменённые участки видео не будут соответствовать закодированным версиям, что моментально выявит факт манипуляции.

Система реализуется программным обеспечением для дисплеев или с помощью небольшого чипа, подключаемого к софитам. Встроенные данные выглядят как шум, поэтому обнаружить их без ключа декодирования крайне сложно. Этот подход использует информационную асимметрию, гарантируя, что создатели подделок не имеют доступа к уникальным встроенным данным, необходимым для создания убедительных подделок.

Исследователи протестировали свой метод на различных способах манипулирования видео, включая изменение исходного видео, композитинг и изменение скорости воспроизведения. Тестирование проводилось в различных условиях освещения, при разной степени сжатия видео, с учётом движения камеры, как в помещении, так и на улице. Во всех сценариях технология шумового кодирования освещения сохраняла свою эффективность, даже если изменения были слишком тонкими для восприятия человеком.

Для примера снято видео с двумя закодированными источниками света. Первый — светодиодная лампа, расположенная слева за кадром. Второй источник — крупный монитор, частично видимый справа. Оба ролика с идентичным ракурсом: один из них оригинальный, а на втором к исходному изображению добавили мягкую игрушку на столе с помощью видеомонтажа. В верхнем ряду сравнительных кадров — оригинальные стоп-кадры обоих видео. В нижнем — такие же кадры, но обработанные, чтобы выявить свет от каждого источника по отдельности. Добавленная на стол игрушка не отражает закодированный свет — на обработанном изображении она выглядит «плоско», так же отсутствуют тени. Кодовые изображения выявляют те тени, которые в обычном видео скрыты другим светом: тень от головы человека оказывается почти незаметна на стандартном кадре из-за общего освещения потолочным светом. В то же время, если рассматривать только вклад лампы (в соответствующем кодовом изображении), эта тень становится отчётливо видна. Для добавленных при монтаже объектов такие тени отсутствуют. Источник: Peter Michael, Zekun Hao, Serge Belongie, Abe Davis 📷

Даже если фальсификатор узнает метод декодирования, ему потребуется воспроизвести несколько версий видео, соответствующих коду. Каждая из них должна соответствовать скрытым паттернам – задача, значительно увеличивающая сложность создания убедительных видеоподделок. В отличие от методов проверки контрольных сумм, которые могут обнаружить изменения в файле, но не могут отличить безвредное сжатие от видеомонтажа или технологий цифровых водяных знаков, требующих контроля над записывающим оборудованием или исходным материалом, новая технология более практична.

Шумовое кодирование освещения может быть интегрировано в системы безопасности для защиты важных видеопотоков и снижения рисков кражи личных данных путём защиты видеозаписей от несанкционированных изменений.