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합성·조작된 이미지, 쉽고 빠르게 찾아낸다!

[앵커]
장원석앵커는 직접 찍은 사진 많이 수정해보셨나요?

[앵커]
그렇죠. 사진을 찍었을 때 점이나 흉터를 없애거나 재미로 얼굴모양을 좀 바꿔보기도 하고요.

[앵커]
그렇죠. 이렇게 포토샵과 같은 사진 편집 프로그램으로 수정한 사진은 물론, 합성하거나 조작한 사진까지 쉽게 판별해낼 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했는데요, 오늘 '줌 인 피플'에서 자세히 알아보겠습니다.

[앵커]
연구를 주도한 카이스트 전산학과 이흥규 교수, 자리에 함께 해주셨습니다.

교수님, 안녕하세요?

교수님께서 주로 연구하고 계신 분야가 ‘디지털 포렌식’이라고 들었습니다.

우리가 과학수사에 쓰이는 ‘포렌식’은 좀 익숙한데요, ‘디지털 포렌식’도 비슷한 개념인가요?

[인터뷰]
'디지털 포렌식' 기술은 컴퓨터 하드디스크나 휴대폰 저장 장치를 분석하여 암호화되어 있거나 지워버린 데이터들을 탐지하는 기술을 말합니다. 멀티미디어 포렌식은 디지털 포렌식 기술 중 하나의 별도 분야로서 영상, 동영상 또는 음성 데이터에서의 위·변조탐지 기술이라고 보시면 됩니다.

'디지털 워터 마킹'이 원래 제 전공입니다. '디지털 워터 마킹'이란 디지털 영상, 디지털 음악 등에 사람의 눈에 안 보이거나 귀로 들리지 않는 정보를 삽입하여 추후 문제 발생 시 삽입된 워터마크를 탐지하여 문제를 해결하는 기법입니다. 2000년대 후반 디지털워터 마킹을 종이나 유가증권 등에 적용하는 연구 의뢰를 받아 수년간 기술을 개발하였는데 결과는 매우 좋았습니다.

그런데 연구를 진행하다 보니 디지털 콘텐츠나 종이 같은 아날로그 콘텐츠에 워터마크 삽입 대신 있는 그대로의 상태에서 위·변조를 탐지할 수 없을까 하는 생각이 들어 영상 포렌식 분야를 연구하게 되었습니다.

[앵커]
그렇다면 '영상 포렌식’은 구체적으로 우리 삶에 어떻게 활용되고 있나요?

[인터뷰]
앵커 분도 잘 아시다시피 이제는 모든 콘텐츠들이 디지털화되어 생산, 관리, 유통되고 있습니다. 그중에서 사람들에 가장 큰 파급력이 있는 콘텐츠가 바로 영상이나 동영상입니다. 한 장의 사진이 사회에 큰 영향을 주는 것을 가끔 볼 수 있습니다.

디지털 영상을 사용하는 분야들, 예를 들면 의료, 국방, 과학, 문화, 예술, 저널리즘 등 모든 분야에서 사진 영상이나 동영상은 매우 중요한 콘텐츠입니다. 최근 SNS 트렌드도 텍스트 위주에서 사진, 동영상 중심의 SNS로 변모하고 있습니다. 따라서 사진 영상들을 사용하는 모든 분야에서는 항상 영상 훼손에 의한 심각한 문제가 제기될 수 있는 상황입니다.

따라서 이번에 저희가 개발한 기술이 영상 위·변조 탐지의 최종 기술은 아닐지라도 중간 단계에 해당하는 중요한 기술이라고 할 수 있습니다. 모두가 안심하고 믿고, 신뢰할 수 있는 사회문화를 위해 꼭 필요한 사회 안전 기술 중 하나라고 말씀드릴 수 있습니다.

[앵커]
이와 함께 최근 조작한 사진을 쉽게 알아낼 수 있는 기술을 개발하셨다고 발표하셨는데요, 어떤 프로그램인가요?

[인터뷰]
이번에 지난 3년 이상 연구 개발한 영상 및 동영상 위·변조 탐지 기술 중 정지 영상 부문만 웹 서비스 프로그램으로 개발하여 공개하게 되었습니다. 동영상은 기술 신뢰도가 다소 낮고 탐지 시간도 많이 걸려 공개 서비스로는 부적합하다고 생각하였습니다.

잘 알시겠지만 포토숍 등을 사용하여 보면 영상을 변경할 수 있는 방법들은 헤아릴 수 없이 많습니다. 이를 크게 분류하면 전체 변형과 국부 변형이 있습니다. 이번에 개발한 프로그램에서는 전체 변형에서는 영상 전체가 재압축 되었는지, 해상도가 변경되었는지 등을 검사하며 국부변형에서는 사진 내 복사-붙여넣기, 다른 사진에서 부분 영상을 가져오는 짜깁기, 그리고 영상 내 색조 변경, 블러링 등 리터치(re-touch) 여부를 판정합니다.

영상 또는 사진 위·변조 탐지 기법에 대하여 간단히 설명드리면 탐지 기법에는 크게 4가지 방법이 있습니다. 첫째는 사진 영상 내의 각 픽셀들의 통계적인 특성의 이상 현상을 탐지하는 기법입니다. 두 번째는 영상 압축시 발생하는 통계적 특성의 무결성 검증을 통한 조작 탐지 방식입니다. 세 번째는 사진에 남겨진 촬영 카메라 컬러 필터나 CCD 소자 들이 영상에 남긴 흔적들의 무결성을 살펴보는 방법이며 마지막 네 번째 방식은 사물과 빛 그리고 카메라 사이의 기하학적 관계를 살펴보는 방법입니다.

본 프로그램은 앞의 세 가지 방법을 사용하여 구현하였으며 현재 네 번째 방법에 의한 탐지 기법도 개발 중에 있습니다.

[앵커]
잘 알려진 사진 중에 이 프로그램을 통해서 조작된 부분을 밝혀낸 사례가 있다면, 소개해주시죠.

[인터뷰]
현재까지 잘 알려진 조작 사진들은 모두 일반 신문이나 잡지 등에 게재된 사진들이고 해상도도 매우 떨어져 이번 프로그램으로 조작 여부를 판정하기가 어려웠습니다. 그중 해상도가 어느 정도 확보되어 조작 여부를 판별할 수 있는 것이 2008년 이란 혁명수비대가 운영하는 웹사이트에서 공개한 2장의 미사일 발사 사진입니다. 해상도가 일정 수준을 유지하여 본 프로그램에서도 그 위·변조가 탐지되었습니다.

[앵커]
그렇다면 기존의 이미지 판독 기술과 비교해서 이 프로그램이 가진 장점은 무엇인가요?

[인터뷰]
우선 현재까지의 연구들이 모두 특정 조건에서 극히 제한된 형태의 위변조만을 탐지하는 알고리즘 제시 수준이었던 것에 반해 본 프로그램은 영상 위·변조 탐지를 위한 체계적이고 통합적인 프로그램이라는 점입니다. 향후 체계적인 위·변조 탐지가 가능합니다.

현재 영상 위·변조 탐지 서비스로 나와 있는 프로그램은 미국 Hany Farid 연구팀에서 공개한 프로그램이 비교 대상으로 유일합니다. 기존 프로그램은 전체 변형에 대하여 ‘조작이 의심된다’ 정도의 결과만을 제공합니다. 그러나 이번에 저희가 공개한 프로그램은 조작의 가능성, 조작의 유형, 그리고 조작 영역까지 추정하여 분석 결과를 제공합니다. 그러나 웹을 통한 결과 제공의 신속성을 가지기 위하여 이번에 공개한 웹 서비스 프로그램은 PC 버전에 비하면 탐지율 등의 성능을 다소 낮추어 1M bytes 영상의 경우 1분 이내 결과를 제공하도록 조정하였습니다.

[앵커]
이 프로그램을 활용해 CCTV 영상의 조작도 밝혀낼 수는 없을까요?

[인터뷰]
이번에 공개한 이미지 위·변조 탐지 프로그램은 디지털 사진이나 디지털 영상을 대상으로 합니다. 신문 등의 일반 매체에 게재된 사진들도 디지털카메라를 사용하여 다시 사진을 찍어 위·변조 여부를 판단할 수 있는 기능은 차기 2.0 버전의 프로그램에서는 제공이 가능 할 것으로 생각합니다.

CCTV나 스마트폰 등으로 촬영한 동영상 위·변조 탐지도 근본적으로는 같은 탐지 원리들을 사용하지만 동영상이기 때문에 시간이 많이 걸리는 등의 이유로 이번 공개에서는 제외하였습니다.

[앵커]
끝으로 교수님처럼 ‘디지털 포렌식’ 분야를 희망하는 예비 과학도에게 바라는 점이 있다면 한 말씀 전해주시죠.

[인터뷰]
우리가 사는 사회가 첨단화, 지능화, 네트워크화 되면서 각종 디지털 영상들의 사용과 유통이 급격히 증가하고 있습니다. 이에 따라 멀티미디어 포렌식 분야는 향후 그 중요도가 더욱 커질 것입니다. 그러나 이 분야 연구는 시청자들이 듣는 것 만큼 재미있지는 않습니다. 특히 통계학이나 영상처리, 컴퓨터 비전 등 여러 분야의 심도 있는 전문 지식이 필요합니다. 따라서 기초적인 여러 학문분야 공부가 필수적입니다. 그래도 우선 이러한 연구를 재미있어 하는 것이 제일 중요하겠지요. 영상 위·변조 분야 연구를 특히 재미있어하는 사람들에게 적극적으로 권장하고 싶습니다.

[앵커]
말씀해주신 것처럼 아직까지 이미지 편집 기술에 비해 위·변조 여부를 판독할 수 있는 기술에 대한 관심과 연구가 많이 부족한 상황인데요, 이번에 개발된 기술을 바탕으로 사진은 물론 동영상 조작 여부를 손쉽게 탐지할 수 있는 기술이 계속해서 발전했으면 좋겠습니다.

지금까지 카이스트 전산학과 이흥규 교수와 함께 이야기 나눴습니다.

교수님, 감사합니다.
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