Vodoznaky

Digital watermarking

Vodoznak je metoda na ochránění digitálního díla před kopírováním (typicky obrázek, video, zvuk) zanesením nadbytečné informace přímo do digitálních dat, pomocí které je možné identifikovat skutečného autora.

• Musí být nedílnou součástí obrazu, nikoliv metadata
• Může být viditelný / neviditelný
• Musí být odolné vůči manipulaci s daty (komprese, přeformátování, změna měřítka, rotace apod.) při ochraně integrity musí být naopak těmito operacemi vodoznaky porušeny

• Autorská práva, ochrana proti kopírování (nuntá implementace na kopírovacích zařízeních)
• Autentizace dat
• Vyhledávání informací
• Steganografie – záměrné skrytí informací do jiných dat (vizuálna kryptografia)

• Šifrování informací pomocí privátního a veřejného klíče (privátním klíčem zakódovat, pomocí veřejného klíče odkódovat)

• Viditelné – záměrně znehodnocují kvalitu dat volně distribuované snímky – označení autora, obtížně odstranitelné, vhodná kombinace s neviditelným vodoznakem (zabránění podvržení)
• Neviditelné – uživatel jejich přítomnost ve sledovaném díle při běžném použití nerozpozná

• Podle metody vložení
  • V časové oblasti (přímá aplikace v obraze)
  • Ve frekvenční oblasti (modifikace koef. DCT, FFT při kompresi, změně spektra apod.)
• Typ vkládaných dat
  • Binární data
  • Obraz (logo)

• Křehké vodoznaky – při transformaci se znehodnotí (ochrana integrity, pokud je zachována, víme, že je obrázek netransformovaný)
• Robustní vodoznaky – odolný vůči transformacím a změně formátu (autorská práva)
  • Privátní – při detekci musíme mít originální data
  • Veřejné – není nutný přístup k originálům

Metody založené na znalosti algoritmu vložení vodoznaku

• Vložení šumu
• Opakovaná aplikace běžných operací, jakou jsou komprese, filtrování, změna měřítka, rotace, …
• Rozložit na kvanta bloků a pak je znova složit
  • Hrubou silou – možnost vyzkoušet všechny kombinace
  • Vložení dalšího vodoznaku – lze detekovat oba vodoznaky
  • Konspirace „uživatelů“– zprůměrováním několika kopií lze vodoznak odstranit

• LSB modulace – Zakódování vodoznaku do nejméně významných bitů (LSB) jednotlivých pixelů obrázku. Tato modifikace není visuálně téměř rozpoznatelná. Metoda není robustní, vodoznak lze snadno odstranit (např. zašuměním nejnižšího bitu).
• Modifikace koeficientů DCT – Tato modifikace je mnohem robustnější a změny hodnot jsou méně viditelné ve výsledném obrazu. Opakování vodzoznaku pro zvýšení odolnosti vůči ořezání.
• Zakódování vodoznaku do Y kanálu – Vložení do barevného obrázku. konverze barevného modelu RGB – YUV. Odolnější vůči modifikaci barev a kompresi.
• Metoda disjunktních množin – Použití jako autentizační vodoznak (detekce změn v díle).
• Vizuální kryptografie – vyANDovaním dvou zdánlivě zašuměných obrázků získáme zakódovaný obraz
• MD5 – umožňuje dekekovat změnu pixelů na úrovni bloků, použití jako autentizační vodoznak (detekce změn v díle)
  1. Rozdělení obrázku po blocích 8 × 8 pixelů
  2. LSB bity odstraněny
  3. Vypočítá se MD5 a výsledek se zkombinuje s binárním obrazem vodoznaku a uloží do LSB

Jako vodoznak sa do nahrávky přidáva šum, který není uchem zachytitelný.

Sjednocuje oba přístupy (pro obraz i zvuk), může sa tedy přidat viditelný vodoznak do obrazu, nebo neviditelný/neslyšitelný jako šum do zvuku.

Modifikace parametrů zobrazeného textu, posunutí řádků nahoru/dolů, posunutí slova – střídání délky mezer mezi slovy, kódování v písmenech – např. prodloužení horní vodorovné čáry v pismenu t.