디지털 도메인에서 이미지나 비디오의 수정 및 합성은 매우 용이하다. 경우에 따라 주어진 이미지나 비디오가 진품인지를 확인해야 하는데, 전문가들의 경우 눈으로도 확인 할 수 있는 길이 있지만 그리 쉬운 것은 아니다. 게다가 손상된 부분을 정확히 찾아 복구해야 하는 일은 전문가에게도 불가능한 일이다. 이러한 응용분야에 적용할 수 있는 것이 연성 워터마킹(Fragile Watermarking) 기술로 원본이 어떠한 형태로든 변형된 경우 워터마크(Watermark)를 검출 할 수 없게 하는 방법이다. 즉, 워터마크가 검출 되었다는 것은 워터마크가 삽입된 후 아무 손상이 가지 않은 독착성(originality)이라 할 수 있을 것이다. 실제 응용분야에서 JPEG과 같은 손실 압축은 종종 허용 또는 필요함으로 인증방법은 이미지 Shifting, Cropping, Filtering 그리고 Replacement 등의 악의적인 변형과 구분되어야 한다. 따라서 제안하는 알고리즘은 JPEG 압축에는 강인한 이미지 인증을 보이며, 다른 악의적인 변형에는 워터마크가 쉽게 깨지는 Fragile Watermarking 알고리즘을 구현한다.
In this paper, we analyze a recently proposed semi-fragile watermarking scheme based on local binary pattern (LBP) operators, and note that it has a fundamental flaw in the design. In this work, a binary watermark is embedded into image blocks by modifying the neighborhood pixels according to the LBP pattern. However, different image blocks might have the same LBP pattern, which can lead to false detection in watermark extraction process. In other words, one can modify the host image intentionally without affecting its watermark message. In addition, there is no encryption process before watermark embedding, which brings another potential security problem. To illustrate its weakness, two special copy-paste attacks are proposed in this paper, and several experiments are conducted to prove the effectiveness of these attacks. To solve these problems, an improved semi-fragile watermarking based on LBP operators is presented. In watermark embedding process, the central pixel value of each block is taken into account and Arnold transform is adopted to guarantee the security of watermark. Experimental results show that the improved watermarking scheme can overcome the above defects and locate the tampered region effectively.
Digital watermarking of multimedia data is a very active research area that has enjoyed a considerable amount of attention in recent years. In this paper, we propose an algorithm for embedding/detecting a fragile watermark in MPEG-4 compressed video domain (Simple and Advance Simple Profiles). The watermark bits are put directly into Huffman VLC-codespace of quantized DCT domain. The advantage of watermark embedding into the compressed domain is the significant savings for a real-time implementation as it does not require a full decoding operation. The watermark embedding does not change the video file size. The algorithm demonstrates high watermarking capacity, thereby providing reliable foolproof authentication. The results of experimental testing demonstrate that watermark embedding preserves the video quality. Watermark detection is performed without using the original video.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제8권12호
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pp.4568-4587
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2014
Authentication of videos and images based on the content is becoming an important problem in information security. Unfortunately, previous studies lack the consideration of Kerckhoffs's principle in order to achieve this (i.e., a cryptosystem should be secure even if everything about the system, except the key, is public knowledge). In this paper, a solution to the problem of finding a relationship between a frame's index and its content is proposed based on the creative utilization of a robust manifold feature. The proposed solution is based on a novel semi-fragile watermarking scheme for H.264/AVC video content authentication. At first, the input I-frame is partitioned for feature extraction and watermark embedding. This is followed by the temporal feature extraction using the Isometric Mapping algorithm. The frame index is included in the feature to produce the temporal watermark. In order to improve security, the spatial watermark will be encrypted together with the temporal watermark. Finally, the resultant watermark is embedded into the Discrete Cosine Transform coefficients in the diagonal positions. At the receiver side, after watermark extraction and decryption, temporal tampering is detected through a mismatch between the frame index extracted from the temporal watermark and the observed frame index. Next, the feature is regenerate through temporal feature regeneration, and compared with the extracted feature. It is judged through the comparison whether the extracted temporal watermark is similar to that of the original watermarked video. Additionally, for spatial authentication, the tampered areas are located via the comparison between extracted and regenerated spatial features. Experimental results show that the proposed method is sensitive to intentional malicious attacks and modifications, whereas it is robust to legitimate manipulations, such as certain level of lossy compression, channel noise, Gaussian filtering and brightness adjustment. Through a comparison between the extracted frame index and the current frame index, the temporal tempering is identified. With the proposed scheme, a solution to the Kerckhoffs's principle problem is specified.
디지털 워터마킹은 워터마크의 성질에 따라 강성 워터마킹(robust watermarking)과 연성 워터마킹(fragile watermarking)으로 분류할 수 있다. 강성 워터마킹은 저작권 보호를 위한 기법이고, 연성 워터마킹은 데이터의 인증/무결성을 위한 기법으로 데이터의 진위를 확인하는 수단으로 이용할 수 있다. 일반적으로 연성 워터마킹은 영상을 변조하거나 위조하였을 때 이전에 삽입되어 있던 워터마크를 검출할 수 없게 되면 영상이 변조나 위조되었다고 판단한다. 영상의 화소 값은 비트의 조합으로 구성되므로 영상의 변조는 비트의 변경을 의미한다고 할 수 있다 따라서, 본 논문에서는 상위 비트 플레인(bit plane)과 하위 비트 플레인의 변조를 판단하기 위해 2개의 워터마크를 삽입하는 연성 워터마킹을 제안한다. 실험결과, 영상에 삽입된 워터마크는 시각적으로 영상 내에서 확인할 수 없으며. 영상에 변조를 가하였을 때 변조의 위치를 확인할 수 있었다.
The discrete wavelet transform (DWT) has good multi-resolution decomposition characteristic and its low frequency component contains the basic information of an image. Based on this, a fragile watermarking using the local binary pattern (LBP) and DWT is proposed for image authentication. In this method, the LBP pattern of low frequency wavelet coefficients is adopted as a feature watermark, and it is inserted into the least significant bit (LSB) of the maximum pixel value in each block of host image. To guarantee the safety of the proposed algorithm, the logistic map is applied to encrypt the watermark. In addition, the locations of the maximum pixel values are stored in advance, which will be used to extract watermark on the receiving side. Due to the use of DWT, the watermarked image generated by the proposed scheme has high visual quality. Compared with other state-of-the-art watermarking methods, experimental results manifest that the proposed algorithm not only has lower watermark payloads, but also achieves good performance in tamper identification and localization for various attacks.
This paper proposes a novel watermarking method to discover the tampers and localize it in digital image. The image which is to be used to generate a watermark is first wavelet decomposed and the edge feature from the sub bands of high frequency coefficients are retrieved to generate a watermark (Edge Feature Image) and which is to be embed on the cover image. Before embedding the watermark, the pixels of cover image are disordered through the Arnold Transform and this helps to upgrade the security of the watermark. The embedding of generated edge feature image is done only on the Least Significant Bit (LSB) of the cover image. The invisibleness and robustness of the proposed method is computed using Peak-Signal to Noise Ratio (PSNR) and Normalized Correlation (NC) and it proves that the proposed method delivers good results and the proposed method also detects and localizes the tampers efficiently. The invisibleness of proposed method is compared with the existing method and it proves that the proposed method is better.
디지털 영상의 인증과 무결성을 위한 워터마킹은 fragile 워터마킹을 기반으로 하고 있으며, 워터마크가 삽입된 영상에 대해 삽입된 워터마크와 조작에 의해 변형된 워터마크를 비교함으로써 영상의 변형 여부를 검출할 수 있다. 따라서 스케일링이나 필터링과 같은 영상처리에 의한 변형이 발생할 경우 영상의 인증과 무결성을 위한 워터마크는 쉽게 제거되어야 한다. 본 논문에서는 디지털 영상에 대하여 효과적인 변형 검출 방법을 제안한다. 제안 방법에서는 원 영상을 중첩되지 않은 $2{\times}2$ 크기의 블록으로 나누어 각 블록의 하위 2개의 LSB에 워터마크를 삽입하며, 워터마크 삽입으로 인한 영상의 왜곡은 사람의 눈으로 인지할 수 없다. 그리고 워터마크 추출 과정을 통해 워터마크가 삽입된 영상이 변형 되었는지의 여부를 결정할 수 있으며, 실험 결과는 제안 방법의 효율성을 나타내고 있다.
소프트웨어의 발전으로 인해 디지털 컨텐츠에 대한 복사, 변경이 손쉽게 일반인들에 의해서도 가능하게 되어 컨텐츠의 제작자는 소유권 수장이나 내용의 변질에 대한 인증과 검증을 필요로 하게 되었다. 변질검증(Fragile) 워터마킹 기법은 워터마크가 삽입된 영상의 변질 및 훼손 여부를 판별할 수 있지만, 고의적이지 않은 표준화된 영상압축 등에서도 워터마크가 사라지는 문제점이 있다. 본 논문에서 JPEG 압축과 같은 영상처리에서는 강인하지만 변질에는 약한 Semi-Fragile 워터마킹 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 블록간의 상관관계를 이용하여 워터마크를 생성하고, DCT(Discrete Cosine Transform)수행 후에 계수 값들의 양자화를 이용하여 HVS(Human Visual System)에 둔감한 부분의 계수 값에 삽입하는 방법을 제안하였다. 실험결과 공간영역 상에서 미세한 변화에도 변질여부의 검출 정도가 뛰어났으며, 변질된 부분을 블록별로 검출할 수 있어 공간상의 어떤 위치의 픽셀들이 변화하였는지를 시각적으로 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 기존의 픽셀 기반 방식과 블록 기반 방식의 개념을 도입하여 영상의 인증과 무결성을 위한 새로운 블록 연성 워터마킹을 제안하였다. 제안 방식은 원 영상의 각 픽셀과 해당 블록의 정보로 LUT(Look Up Table)을 선택하여 원 영상을 이진화 한 값과 워터마크를 비교하여 원 영상을 수정하면서 워터마크를 삽입하였다. 그 결과 기존 방식의 약점으로 지적된 collage 공격 등을 방지하면서도 워터마크된 영상에서 워터마크인 이진로고를 추출하여 시각적으로 편리하게 소유권 확인과 변조 위치를 적셀 단위 또는 블록 단위로 검출할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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