Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2021

Идентификатор DOI: 10.26583/bit.2021.4.07

Ключевые слова: steganography, digital watermark, polar harmonic transformations, intellectual property protection, image watermarking, стеганография, цифровой водяной знак, полярные гармонические преобразования, защита авторских прав, маркирование изображений

Аннотация: Необходимость разработки методов маркирования изображений стойким невидимым цифровым водяным знаком остается актуальной до сих пор. Это обуславливается тем, что существующие методы маркирования зачастую либо не обладают достаточной стойкостью к атакам, либо требуют значительных вычислительных затрат, либо подвержены накоплению погрешности при вычислении - так называемой вычислительной неустойчивости. В данной работе предлагается использование полярных гармонических преобразований в качестве базиса разработки стеганографического метода маркирования полноцветных изображений невидимым цифровым водяным знаком (ЦВЗ), устойчивым к различным воздействиям на изображение. В статье предлагается сравнительная оценка устойчивости цифрового водяного знака, внедренного в частотную область изображения различными методами. Предлагается метод маркирования изображения водяным знаком, включая алгоритмы встраивания и извлечения водяного знака, а также предлагаются варианты многократного маркирования: многократное встраивание и извлечение по правилу большинства, многократное встраивание и извлечение по правилу бо́льшего подобия, встраивание и извлечение фрагментов ЦВЗ. Кроме того, в работе приводятся экспериментальные результаты с оценкой характеристик метода, а именно: устойчивости к атакам, скорости работы для фиксированного размера области, максимального объема встраиваемой информации, проводилась посредством применения атак, использующихся в программе StirMark Benchmark 4. Предлагаемый в работе метод маркирования изображений оказывается устойчивым ко многим геометрическим атакам, JPEG-сжатию и иным атакам, обладает приемлемой скоростью встраивания водяного знака и не обладает вычислительной неустойчивостью. Разработанный метод может использоваться для маркирования растровых изображений формата JPEG с целью защиты авторских прав. The need for developing a robust image watermarking method remains relevant. This is caused by the fact that existing watermarking methods are either not robust enough to various types of attacks on images, or computationally complex, or they are subject to the so-called numerical instability, i.e., accumulation of errors. This paper proposes the use of polar harmonic transformations as the basis of the method for image watermarking, including algorithms for embedding and extracting a watermark, and methods for multiple marking are proposed: multiple embedding and extracting by majority rule, multiple embedding and extracting according to the rule of greater similarity, embedding and extracting fragments of a watermark. The performance characteristics, such as robustness to various attacks, embedding and extraction time for a fixed area size, and maximum size of watermark, are measured using attacks implemented in StirMark BenchMark 4. The proposed method has been proven to be robust to many types of geometric attacks, JPEG-compression and other attacks, to have a high embedding and extraction rate, and to be numerically stable. The proposed method can be used to watermark JPEG images for copyright protection.

Журнал: Безопасность информационных технологий

Выпуск журнала: Т. 28, № 4

Номера страниц: 90-103

ISSN журнала: 20747128

Место издания: Москва

Издатель: Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ, Министерство образования и науки Российской Федерации

• Шниперов Алексей Н. (ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»)
• Мельников Валерий А. (ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)