НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o253.pdf (1272.70Кб)

УДК 004.056

Россия,  Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики

Одним из эффективных средств защиты авторских прав на мультимедийную продукцию (в частности, на неподвижные изображения) является цифровое маркирование. Цифровое маркирование представляет собой процесс встраивания невидимого человеческим глазом цифрового водяного знака в объект защиты. Однако существует достаточно большое количество вредоносных воздействий, способных уничтожить встроенный в неподвижное изображение водяной знак. Наиболее распространенной атакой является JPEG-сжатие, что обусловлено эффективностью данного формата сжатия и его большой распространенностью в сети Интернет.
В настоящей статье представлен новый алгоритм, являющийся модификацией алгоритма Elham. Алгоритм цифрового маркирования неподвижных изображений осуществляет внедрение водяного знака в частотные коэффициенты дискретного преобразования Адамара выбранных блоков изображения. Выбор блоков изображения для встраивания цифрового водяного знака осуществляется на основе заданного порога энтропии пикселов. Выбор низкочастотных коэффициентов для встраивания осуществляется на основе сравнения значений коэффициентов дискретного косинусного преобразования с заданными пороговыми значениями, зависящими от произведения встраиваемого коэффициента водяного знака на коэффициент изменения.
Детально проанализирована устойчивость нового алгоритма к сжатию JPEG, зашумлению, фильтрации, изменению цвета и размера. Исследование алгоритма заключается в сравнении внешнего вида извлеченного из поврежденного изображения водяного знака с внедренным логотипом. Дополнительно проанализирована способность алгоритма к встраиванию водяного знака с минимальным уровнем искажений изображения. Установлено, что новый алгоритм по сравнению исходным алгоритмом Elham показал полную устойчивость к сжатию JPEG, а также улучшенную робастность к  зашумлению, изменению яркости и эквализаци гистограммы.
Разработанный алгоритм может быть использован для защиты авторских прав на неподвижные изображения. Дальнейшие исследования будут направлены на изучение влияния использования блоков контейнера разных размеров для встраивания цифрового водяного знака на стойкость и незаметность скрываемой информации.

1. Грибунин В.Г., Оков И.Н., Туринцев В.И. Цифровая стеганография. М.: СОЛОН-Пресс, 2002. 272 с.
2. Koch E., Zhao J. Towards Robust and Hidden Image Copyright Labeling // IEEE Workshop on Nonlinear Signal and Image Processing. Greece, Halkidiki, 1995. P. 123–132.
3. Fridrich J. Combining Low-Frequency and Spread Spectrum Watermarking // Proc. of the SPIE. Vol. 3456. Conference on Mathematics of Data/Image Coding, Compression and Encryption. 1998. P. 2-12. DOI:10.1117/12.330355
4. Илюшечкин Е.А. Некоторые способы повышения устойчивости цифровых водяных знаков к искажающим воздействиям // Вестник Омского университета. 2013. № 4. С. 217-220 .
5. Xie L.H., Arce G.R. A Class of Authentication Digital Watermarks for Secure Multimedia Communication // IEEE Transaction on Image Processing. 2001. Vol. 10, no. 11. Р . 1754-1764. DOI: 10.1109/83.967402
6. Цзянь Ван. Исследование устойчивости цифровых водяных знаков-логотипов, внедряемых в статические изображения: автореф. дис. … канд. техн. наук. СПб., 2010. 20 с.
7. Батура В.А., Тропченко А.Ю. Сравнительный анализ эффективности использования ортогональных преобразований в частотных алгоритмах маркирования цифровых изображений // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2014. № 6 (94). С . 106-112.
8. Maity S.P., Kundu M.K. Perceptually adaptive spread transform image watermarking scheme using Hadamard transform // Information Sciences. 2011. Vol. 181, no. 3. P. 450-465. DOI: 10.1016/j.ins.2010.09.029
9. Maity S.P., Kundu M.K. DHT domain digital watermarking with low loss in image informations // AEU-International Journal of Electronics and Communications. 2010. Vol. 64, iss. 3. P. 243-257. DOI: 10.1016/j.aeue.2008.10.004
10. Saryazdi S., Nezamabadi-pour H. A Blind Digital Watermark in Hadamard Domain // International Journal of Computer, Information Science and Engineering. 2007. Vol. 1. P. 664-667.
11. Разинков Е.В., Латыпов Р.Х. Встраивание цифрового водяного знака в изображение с использованием комплексного преобразования Адамара // Вторая международная научная конференция по проблемам безопасности и противодействия терроризму (Москва, МГУ им. М . В . Ломоносова , 25–26 октября 2006 г .): матер . М .: МЦНМО , 2006. С. 281-285.
12. Zhang Y., Lu Z.M., Zhao D.N. A blind Image Watermarking Scheme Using Fast Hadamard Transform // Information Technology Journal. 2010. Vol. 9, no. 7. P. 1369-1375.
13. Latif A. A Watermarking Scheme Based on the Parametric Slant-Hadamard Transform // Journal of Information Hiding and Multimedia Signal Processing. 2011. Vol. 2, no. 4. P. 377-389.
14. Md. Iqbal Hasan Sarker, Mohammad Ibrahim Khan. An Efficient Image Watermarking Scheme Using BFS Technique Based on Hadamard Transform // Smart Computing Review. 2013. Vol. 3, no. 5. P. 298-308. DOI: 10.6029/smartcr.2013.05.001
15. Bhatnagar G., Raman B. Robust Watermarking in Multiresolution Walsh-Hadamard Transform // 2009 IEEE International Advance Computing Conference (IACC’ 2009). IEEE Publ., 2009. P. 894-899. DOI: 10.1109/IADCC.2009.4809134
16. Shabanali Fami E., Samavi S., Rezaee Kaviani H., Molaei Radani Z. Adaptive Watermarking in Hadamard Transform Coefficients of Textured Image Blocks // 16th International Symposium on Artificial Intelligence and Signal Processing (AISP) . 2012. Vol. 181. P. 503-507.
17. Коханович Г.Ф. Пузыренко А.Ю. Компьютерная стеганография. Теория и практика. М.: МК-Пресс, 2006. 288 с.
18. Батура В.А., Тропченко А.Ю. Эффективность алгоритмов маркирования цифровых изображений в частотной области на основе дискретного преобразования Адамара // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2014. Т. 57 , № 4. С. 7-11 .
19. Явна Д.В., Бабенко В.В. Психофизиологически обоснованный метод оценки количества информации в изображении // Инженерный вестник Дона. 2014. № 4. Режим доступа:http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2014/2678 (дата обращения 01.06.2015).