Исследование устойчивости цифровых водяных знаков-логотипов, внедряемых в статические изображения

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

В современных системах электронного документооборота, без которых немыслимо устойчивое развитие предприятий РФ, информация всегда представляется в сжатом виде, но чем более совершенными становятся методы сжатия, тем меньше остается возможностей для встраивания посторонней информации. Самым очевидным применением техники водяных знаков является защита авторских прав, а главным примером являются мультимедийные данные, банкноты и различные документы, которые изготавливаются из гербовой бумаги, то есть бумаги с нанесенными на нее изображениями.

Следствием этого применения водяных знаков является выявление правонарушений. Другим применением водяных знаков является возможность передачи с помощью них скрытой информации, причем это будет незаметно наблюдателю.

Отметим, что в наши дни техника водяных знаков применима к решению очень большого круга задач, связанных с кодированием информации различных форматов. Это может быть и текстовая информация, и графическая, видео и аудио, и даже трехмерные модели. В данном исследовании будет затронута проблема маркировки водяными знаками цифровых изображений в частотной области c помощью модификации коэффициентов вейвлет-преобразования. Как нам известно, каждая точка изображения в цветовой модели RGB задается 3 каналами: r, g и b, причем у черно-белого изображения значения для каждого канала равны.

Маркировка изображений водяными знаками происходит с помощью ортогонального преобразования и последующего внедрения в полученную частотную область изображения некоторой подписи. Обычно это тоже какое-то изображение, представляющее собой логотип компании, или текстовое сообщение, или последовательность псевдослучайных чисел, или даже отпечаток пальца собственника авторских прав. Внедрение водяного знака сопровождается появлением ошибок и искажений, суммарный вклад этих ошибок и искажений должен быть минимален. Для оценки достоверности извлечения водяного знака будем использовать коэффициент корреляции.

В ходе исследования будем производить атаки на изображение «Лена» с разрешением 512х512, с разбиением на 10 областей. Водяной знак представляет собой матрицу псевдослучайных чисел размером 32х32, встраиваемую в низкочастотную область. Проведем анализ устойчивости к различным атакам и вычислим значение метрик и коэффициента структурного подобия SSIM.

Как видно из полученных результатов, наибольшее значение SSIM=1 получается, если устойчив к данному виду атак. В данном случае встроенный и извлеченный водяные знаки полностью идентичны. В других случаях SSIM отличен от единицы, что говорит о повреждении данных, проявляется в различной степени.

Для наглядности построим графики зависимости корреляции водяных знаком от интенсивности атаки мозаикой.

водяной знак ортогональный маркировка

Рис. 1. - Зависимость корреляции водяных знаков от интенсивности атаки мозаикой

Как видно из графика, общий вид зависимости корреляции от степени интенсивности атак очевиден: чем выше степень атаки, тем меньше корреляция, но характер влияния различных атак может существенно отличаться. С увеличением количества пикселей в мозаике с 2 до 3, значение коэффициента корреляции резко падает, далее интенсивность изменений менее выражена. Данная закономерность схожа для всех методов, однако многие методы ведут себя несколько надежнее, чем метод Корви.

Во многих странах мира действуют различные ограничения на использование криптосредств, что существенно влияет на разработку и применение методов обеспечения информационной безопасности в системах электронного документооборота. Разработка подобных методов представляется чрезвычайно актуальной. Существует широкий класс систем, в которых применение традиционных методов не является предпочтительным, т.к. не обеспечивает аутентификацию мультимедийной информации, подвергающейся многократному преобразованию. Согласно экспериментальным данным и полученным закономерностям, аддитивный метод Корвина на основе вейвлет-преобразования ведет себя устойчивее ряда других методов и обеспечивает малую заметность, а при умеренных уровнях внешних воздействий обеспечивает необходимый уровень достоверности извлечения информации.

Размещено на Allbest.ru