기존 기술대비 정확도 대폭 향상, 영상 위•변조 분쟁 도움 기대
[대전=뉴스봄] 육군영 기자 = 최근 영상기술의 발전으로 인해 영상조작을 이용한 범죄가 증가하면서 CCTV 등 영상편집 여부와 관련된 분쟁이 크게 증가하고 있다.
13일 국내 연구팀은 영상 내 변형 영역을 정밀 탐지하는 인공지능 엔진을 기반으로 위변조 탐지 소프트웨어 ‘카이캐치(KaiCatch) 2.1’을 개발했다고 밝혔다.
개발된 카이캐치 소프트웨어는 안드로이드 기반 휴대폰의 구글 플레이스토어에서 ‘카이캐치’를 검색해 앱을 다운로드 받아 설치한 후, 영상 이미지들을 카이캐치에 업로드하면 위변조 여부를 간단하게 테스트해 볼 수 있다.
KAIST에 따르면 카이캐치는 이미지, 영상뿐만 아니라 CCTV 비디오 변형 여부도 확인할 수 있으며 기존 기술대비 정밀도와 정확도가 크게 높아졌다.
카이캐치는 `이상(異常) 유형 분석 엔진'과 `이상(異常) 영역 추정 엔진' 두 개의 인공지능 엔진으로 구성된다.
이상유형 분석엔진은 블러링, 노이즈, 크기 변화, 명암 대비 변화, 모핑, 리샘플링 등을 필수 변이로 정의해 이를 탐지하며 `이상 영역 추정 엔진'은 이미지 짜깁기, 잘라 붙이기, 복사 붙이기, 복사 이동 등을 탐지한다.
특히 이상영역 추정 엔진은 이번에 최초로 도입된 엔진으로 색상 정보와 주파수 정보를 함께 활용해 정밀도(precision)와 재현율(recall)을 크게 향상시켜 변형 영역을 컬러 스케일로 표현해 해당 영역의 이상 유무와 위변조 여부를 명확하게 판별했다.
연구팀은 이번 연구에서 영상 생성 시 발생하는 흔적과 압축 시 발생하는 흔적 신호들을 함께 분석하기 위해 색상 정보와 주파수 정보를 모두 활용하는 접근 방법을 학계 처음으로 제시했다.
또 이러한 방법론을 설계 구현하기 위해 주파수 정보를 하나의 분할 네트워크에서 직접 입력으로 받아들이는 방식의 ‘압축 왜곡신호 탐지 네트워크(Compression Artifact Tracing Network, 이하 CAT-Net)’을 학계 최초로 개발하고 기존 기법들과 비교해 탐지 성능이 크게 뛰어남을 입증했다.
카이캐치 2.1을 개발한 이흥규 교수는 "비디오는 MP4 파일 포맷이, 그리고 영상 이미지는 JPEG 이미지들이 일반인들이 널리 사용한다는 점에서 해당 포맷을 주 개발 대상으로 삼았다”면서 “최근 CCTV 비디오 편집 여부에 대한 분쟁이 많아 크게 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”고 답했다.
이번 연구는 제1 저자로 참여한 KAIST 전기및전자공학부 권명준 박사, 그리고 김창익 교수, 남승훈 박사, 유인재 박사 등과 공동으로 수행됐으며, `스프링거 네이처(Springer Nature)'에서 발간하는 컴퓨터 비전 분야 톱 국제저널인 `국제 컴퓨터 비전 저널(International Journal of Computer Vision, IF 7.410)'에 2022년 5월 25일 字 온라인판에 게재됐다. (논문명 : Learning JPEG Compression Artifacts for Image Manipulation Detection and Localization)
