Аннотация:
В работе представлены новые алгоритмы генерации, встраивания и извлечения стойкого цифрового водяного знака в гиперспектральные изображения дистанционного зондирования Земли. Предлагаемый алгоритм генерации ЦВЗ предполагает генерацию двумерного шумоподобного изображения (шаблона встраивания), кодирующего ЦВЗ, на основе пароля (секретного ключа) пользователя. Предложенные алгоритмы обладают рядом преимуществ по сравнению с существующими аналогами. В частности, предложенный алгоритм генерации шаблонов встраивания на основе пароля обеспечивает высокую устойчивость встроенного цифрового водяного знака к атакам прямого перебора ключа (сложность атаки подбора ключа составляет 10 в 14 степени попыток извлечения по сравнению с 10 в 4 – 10 в 5 степени попытками для существующих аналогов).

Ключевые слова :
цифровой водяной знак, стеганографическая стойкость, стеганографическая атака, информированный детектор ЦВЗ.

Цитирование:
Митекин, В.А. Алгоритм генерации стойкого цифрового водяного знака для защиты гиперспектральных изображений дистанционного зондирования Земли // Компьютерная оптика. – 2015. – Т. 39, № 5. – С. 808-817. – DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-5-808-817.

Литература:

1. Lin, E.T. Temporal synchronization in video watermarking / E.T. Lin, E.J. Delp // IEEE Transactions on Signal Processing. – 2004. – Vol. 52(10). – P. 3007-3022.
2. Delannay, D. Digital watermarking algorithms robust against loss of synchronization. PhD Thesis / D. Delannay. – Louvain: Universite catholique de Louvain, 2004.
3. Doërr, G. Security pitfalls of frame-by-frame approaches to video watermarking / G. Doërr, J.L. Dugelay // IEEE Transactions on Signal Processing. – 2004. – Vol. 52(10). – P. 2955-2964.
4. Pavel, G. Embedding, Extraction and Detection of Digital Watermark in Spectral Images: PhD Thesis / G. Pavel. – Lappeenranta: Lappeenranta University of Technology, 2005.
5. Bianchi, T. Secure watermarking for multimedia content protection: A review of its benefits and open issues / T. Bianchi, A. Piva // IEEE Signal Processing Magazine. – 2013. – Vol. 30(2). – P. 87-96.
6. Cox, I.J. Secure spread spectrum watermarking for multimedia / I.J. Cox, J. Kilian, F.T. Leighton, T. Shamoon // IEEE Transactions on Image Processing. – 1997. – Vol. 6(12). – P. 1673-1687.
7. Hartung, F. Digital watermarking of raw and compressed video / F. Hartung, B. Girod // Proceedings of SPIE. – 1996. – Vol. 2952. – P. 205-213.
8. Hartung, F. Copyright protection in video delivery networks by watermarking of pre-compressed video / F. Hartung, B. Girod // Lecture Notes in Computer Science. – 1997. – Vol. 1242 – P. 423-436.
9. Hartung, F. Fast public-key watermarking of compressed video / F. Hartung, B. Girod // IEEE International Conference on Image Processing. – 1997. – Vol. 1. – P. 528-531.
10. Hartung, F. Digital watermarking of MPEG-2 coded video in the bitstream domain / F. Hartung, B. Girod // IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing. – 1997. – Vol. 4. – P. 2621-2624.
11. Hartung, F. Watermarking of uncompressed and compressed video / F. Hartung., B. Girod // Signal processing. – 1998. – Vol. 66(3). – P. 283-301.
12. Tirkel, A.Z. A unique watermark for every image / A.Z. Tirkel, T.E. Hall // IEEE Multimedia. – 2001. – Vol. 8(4). – P. 30-37.
13. van Schyndel, R.G. Key independent watermark detection / R.G. van Schyndel, A.Z. Tirkel, I.D. Svalbe // IEEE International Conference on Multimedia Computing and Systems, –1999. – Vol. 1. – P. 580-585.
14. van Schyndel, R.G. Spread-Spectrum Digital Watermarking Concepts and Higher Dimensional Array Constructions / R.G. van Schyndel, A.Z. Tirkel, I.D. Svalbe, T.E. Hall, C.F. Osborne // First International Online Symposium on Electronics Engineering. – 2000.
15. Van Schyndel, R.G. Algebraic construction of a new class of quasi-orthogonal arrays for steganography / R.G. Van Schyndel, A.Z. Tirkel, I.D. Svalbe, T.E. Hall, C.F. Osborne // Proceedings of SPIE. – 1999. – Vol. 3657. – P. 354-364.
16. Chen, L. Communication system security / L. Chen, G. Gong. – CRC press, 2012. – 750 p.
17. Mitekin, V.A. A new method for high-capacity information hiding in video robust against temporal desynchronization / V.A. Mitekin, V.A. Fedoseev // Seventh International Conference on Machine Vision (ICMV 2014), 94451A (February 12, 2015). Proceedings of SPIE9445. – 2015. – Vol. 9445. – 7p. – doi:10.1117/12.2180550.
18. Tsai, D.M. Fast normalized cross correlation for defect detection / D.M. Tsai, C.T. Lin // Pattern Recognition Letters. – 2003. – Vol. 24(15). – P. 2625-2631.
19. Mitekin, V.A. A new watermarking sequence generation algorithm for collision-free digital watermarking / V.A. Mitekin, E.I. Timbay // Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing (IIH-MSP), 2012 Eighth International Conference on. – 2012. – P. 256-260.
20. Moreno, O. New families of arrays in two dimensions for watermarking applications / O. Moreno, A.Z. Tirkel, U. Parampalli, R.G. Van Schyndel // Electronics letters. – 2010. – Vol. 46(22). – P. 1500-1502.
21. Seo, J.S. Design of template in the autocorrelation domain / J.S. Seo, C.D. Yoo // Proceedings of SPIE. –2002. – Vol. 4675. – P. 305-312.
22. Omrani, R. New constructions and bounds for 2-D optical orthogonal codes / R. Omrani, P. Elia, P.V. Kumar // Lecture Notes in Computer Science. – 2005. – Vol. 3485 – P. 389-395.
23. Bitan, S. Constructions for optimal constant weight cyclically permutable codes and difference families / S. Bitan, T. Etzion // IEEE Transactions on Information Theory. – 1995. – Vol. 41(1). – P. 77-87.
24. Ponomarenko, N. On between-coefficient contrast masking of DCT basis functions / N. Ponomarenko, F. Silvestri, K. Egiazarian, M. Carli, J. Astola, V. Lukin // Proceedings of the Third International Workshop on Video Processing and Quality Metrics for Consumer Electronnics. – 2007. – Vol. 4. – 4 p.
25. Hsu, C.T. DCT-based watermarking for video / C.T. Hsu, J.L. Wu // IEEE Transactions on Consumer Electronics. – 1998. – Vol. 44(1). – P. 206-216.
26. Preda, R.O. A robust digital watermarking scheme for video copyright protection in the wavelet domain / R.O. Preda, D.N. Vizireanu // Measurement. – 2010. – Vol. 43(10). – P. 1720-1726.

---

© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332 56 22, Fax: +7 (846) 332 56 20