¡Ayúdenme a introducir la marca de agua digital!

La autenticación de información y las firmas digitales se pueden aplicar a la marca de agua digital.

Las marcas de agua tradicionales se utilizan para demostrar la legitimidad de los billetes o contenidos en papel, mientras que las marcas de agua digitales se utilizan para demostrar la propiedad y autenticidad de los productos digitales. Las marcas de agua digitales son información digital incorporada en productos digitales. Puede ser el número de serie del autor, logotipo de la empresa, texto con significado especial, etc.

Las marcas de agua digitales se utilizan principalmente para: impedir la copia ilegal (indirectamente), determinar la propiedad (autor, editor, distribuidor, usuario final legal), determinar la autenticidad e integridad de la obra (si está falsificada o manipulada). con), confirmar el destinatario, transmisión innegable, verificar pruebas judiciales, detección de falsificaciones, identificar la fuente y la versión de los documentos, patrullar la red para monitorear a los ladrones, etc.

Las marcas de agua tradicionales son visibles para el ojo humano, mientras que las marcas de agua digitales se pueden dividir en dos tipos: perceptibles e imperceptibles.

Las marcas de agua digitales perceptibles se utilizan principalmente para declarar la propiedad, los derechos de autor y el origen de los productos en el acto, y desempeñan un papel en la publicidad y la publicidad o las restricciones. Una marca de agua perceptible suele ser un patrón translúcido o de color claro discreto, por ejemplo, el logotipo translúcido de una estación de televisión insertado en la esquina durante un programa de televisión; Otro uso es difundir la obra en línea, por ejemplo, regalando primero una imagen de baja resolución con una marca de agua visible, que suele ser información sobre el propietario o vendedor, proporcionando pistas para encontrar el original de alta resolución, o pagando a compre la copia original en alta resolución. Antes de vender sus productos, algunas empresas, para promocionar sus productos en Internet, primero publican una marca de agua visible reversible. Después de pagar por ella, utilizan un software especial para eliminar la marca de agua visible y añadir una marca de agua invisible (editor, comunicador, usuario final y otra información). Las marcas de agua visibles también tienen otros usos, es decir, para ahorrar ancho de banda, espacio de almacenamiento y otras razones, las marcas de agua invisibles con subtítulos y subtítulos en varios idiomas se incrustan en VCD, DVD y otras copias de películas, y el hardware las resolverá en tiempo real. tiempo según sea necesario durante la reproducción. Marca de agua de texto en cada cuadro, mostrándolo así en la pantalla.

Las marcas de agua visibles en algunos productos reducen más o menos el valor ornamental de la obra, lo que hace que su uso sea relativamente restringido. El nivel de aplicación de marcas de agua imperceptibles es mayor y más difícil de crear.

La imperceptible marca de agua digital es como texto invisible en tecnología de tinta invisible, oculto en productos digitales. La existencia de marcas de agua se basa en el principio de no destruir el valor de apreciación y el valor de uso de los datos originales. Las marcas de agua digitales están incrustadas en la información protegida de cierta manera. Cuando ocurre una disputa de derechos de autor, las marcas de agua digitales se extraen mediante los algoritmos correspondientes para verificar la propiedad de los derechos de autor. La información protegida puede ser imágenes, sonidos, vídeos o documentos electrónicos ordinarios. Para aumentar la dificultad para los atacantes a la hora de eliminar marcas de agua, la mayoría de las soluciones de marcas de agua utilizan claves secretas al incrustar y extraer marcas de agua.

Figura 5.7 Incrustación y extracción de marcas de agua

Aunque la tecnología de marcas de agua digitales no puede prevenir la piratería, puede identificar si el objeto está protegido, monitorear la difusión de datos protegidos, identificar la autenticidad y Haga copias ilegales, resuelva disputas de derechos de autor y presente pruebas ante los tribunales.

El diseño de marcas de agua digitales debe considerar los siguientes aspectos:

Robustez: se refiere a la capacidad de la información protegida para resistir la pérdida de información oculta luego de ser sometida a ciertos cambios. Por ejemplo, ruido de canal durante la transmisión, operaciones de filtrado, remuestreo, compresión de codificación con pérdida, conversión D/A o A/D y transformación geométrica de imágenes (como traducción, escalado, rotación, recorte, etc.).

Indetectabilidad (ocultamiento): significa que el portador oculto tiene las mismas propiedades que el portador original. Por ejemplo, tiene una distribución estadística consistente del ruido, etc., por lo que a los interceptores ilegales les resulta difícil juzgar si hay información oculta.

Transparencia: significa que después de una serie de procesamientos encubiertos, los datos originales no tienen una degradación evidente de la calidad.

Seguridad: Se requiere que el algoritmo de ocultación sea altamente resistente a ataques (manipulación, falsificación, eliminación de marcas de agua) para que la información oculta no sea destruida. Si la marca de agua no se pierde debido a la conversión del formato del archivo, personas no autorizadas no podrán detectarla.

Autorrecuperación: debido a ciertas operaciones o transformaciones, los datos originales pueden sufrir graves daños. Si solo se dejan los datos fragmentados, la señal oculta aún se puede recuperar y el proceso de recuperación no requiere el original. datos, esto es autosimilitud.

Capacidad de marca de agua: Existe una contradicción entre capacidad de marca de agua y robustez. El aumento de la capacidad de las marcas de agua provocará una disminución de la robustez y afectará a la ocultación. Para resistir varias transformaciones, las marcas de agua generalmente deben agregarse varias veces en una determinada disposición. Cuando la capacidad de la marca de agua es grande, es necesario reducir el número de repeticiones y una mala solidez dará como resultado resultados de detección poco confiables.

La tecnología de marca de agua digital tiene muchas clasificaciones.

Según sus funciones, se pueden dividir en marcas de agua robustas y marcas de agua frágiles. El primero se utiliza principalmente para firmar la información de derechos de autor del autor en obras digitales, y la marca de agua incrustada debe poder soportar procesos de edición comunes y compresión con pérdida; el segundo se utiliza principalmente para proteger la integridad y determinar si la señal ha sido manipulada.

Según el portador de la marca de agua, se puede dividir en marca de agua de imagen, marca de agua de video, marca de agua de audio, marca de agua de texto y marca de agua de impresión.

Según el método de detección, se puede dividir en marca de agua clara y marca de agua ciega. La tecnología que requiere datos originales durante el proceso de detección se llama marca de agua clara, que es muy robusta; la tecnología que no requiere datos originales durante el proceso de detección se llama marca de agua ciega.

Según el contenido, se puede dividir en marcas de agua de contenido y marcas de agua de logotipo. La marca de agua del contenido significa que las personas aún pueden juzgar el contenido sintiendo después de que la marca de agua es destruida por un ataque. La marca de agua significa juzgar si hay un logotipo de marca de agua en la señal mediante la detección.

Según el propósito, se pueden dividir en marcas de agua de protección de derechos de autor, marcas de agua de recordatorio de manipulación, marcas de agua antifalsificación de billetes, marcas de agua de logotipos ocultos, marcas de agua digitales impresas, etc.

El contenido de las marcas de agua digitales puede ser cualquier información representativa, como imágenes, texto, números, símbolos, etc. Para facilitar la ocultación de las marcas de agua, cuanto más pequeña sea la marca, mejor. Es una mejor opción utilizar texto como información de marca de agua, lo que no solo ahorra espacio sino que también le permite leer su significado directamente. Las marcas de agua digitales se utilizan principalmente en la protección de derechos de autor, reconocimiento de huellas dactilares, títulos y anotaciones, recordatorios de manipulación, control de uso y otros campos.

Protección de derechos de autor: es decir, el propietario de un medio digital puede utilizar la clave para generar una marca de agua, incrustarla en los datos originales y luego publicar públicamente la versión con marca de agua de su trabajo. Los medios digitales incluyen productos de audio y video, radio digital, DVD, MP3, etc. Cuando una obra es pirateada o se produce una disputa sobre derechos de autor, el propietario puede obtener la señal de la marca de agua de la versión pirateada o con marca de agua de la obra como base para proteger sus derechos e intereses.

Seguimiento de derechos de autor: para evitar la producción y difusión de copias no autorizadas, los productores pueden incrustar diferentes ID de usuario o números de serie como diferentes marcas de agua en copias legales de la obra, llamadas huellas digitales. El propósito de esto es identificar la copia de distribución de los datos a través de la información del usuario autorizado y monitorear y rastrear copias ilegales durante el uso. Una vez que se descubre una copia no autorizada, se puede determinar su origen basándose en las huellas dactilares recuperadas de la copia.

Título y anotación: El título y la anotación de la obra están incrustados en la obra en forma de marca de agua. Esta anotación implícita no requiere ancho de banda adicional y no se pierde fácilmente. Por ejemplo, ocultar fechas, longitudes y latitudes en imágenes de teledetección y otra información.

Consejo sobre manipulación: cuando se utilizan obras digitales en medicina forense, medicina, periodismo y comercio, a menudo es necesario determinar si su contenido ha sido manipulado, falsificado o tratado especialmente. Para hacer esto, generalmente puedes dividir la imagen original en múltiples bloques independientes y luego agregar una marca de agua diferente a cada bloque. La integridad del trabajo también se puede determinar detectando la señal de marca de agua en cada bloque de datos. A diferencia de otras marcas de agua, esta marca de agua debe ser frágil y no requiere datos sin procesar para detectar la señal de la marca de agua.

Control de uso: un ejemplo típico de esta aplicación es el sistema de protección de copia de DVD, que agrega información de marca de agua a los datos del DVD para que el reproductor de DVD pueda determinar los datos del DVD detectando la información de la marca de agua en los datos del DVD. licitud y replicabilidad. Esto protege los intereses comerciales del fabricante.

Los algoritmos típicos de marcas de agua digitales incluyen los siguientes.

Algoritmo de dominio espacial: este algoritmo primero ingresa la clave en el generador de secuencia m para generar una señal de marca de agua, y luego organiza la señal de marca de agua en una señal de marca de agua bidimensional y presiona el punto de píxel al más bajo. El bit de la fecha del bit de píxel menos significativo (LSB: bits menos significativos) se incrusta en la imagen original uno por uno. Esto asegura que la marca de agua incrustada sea invisible. Sin embargo, debido al uso de píxeles no importantes de la imagen, el algoritmo tiene poca solidez. La información de la marca de agua se destruye fácilmente mediante filtrado, cuantificación de la imagen, distorsión geométrica y otras operaciones, por lo que la robustez no es suficiente.

Algoritmo de marca de agua de texto: incrusta marcas de agua cambiando ligeramente el espaciado entre caracteres, el interlineado o agregando o eliminando características de los caracteres como los subrayados.

O agregue una marca de agua a nivel simbólico o semántico, por ejemplo, reemplazando "grande" por "grande" en el texto.

Algoritmo de marca de agua basado en el cambio de las propiedades estadísticas de los datos de la imagen: el algoritmo Patchwork primero selecciona aleatoriamente N píxeles, luego aumenta el brillo de un píxel aumentando el brillo del par de píxeles y disminuye el brillo del otro. píxel en consecuencia. De esta manera, el brillo medio de toda la imagen permanece sin cambios. Al ajustar adecuadamente los parámetros, el método Patchwork puede soportar la compresión JPEG, el filtrado FIR y el recorte de imágenes, pero la cantidad de información incorporada en este método es limitada.

Algoritmo en el dominio de la frecuencia: Utiliza el fenómeno de enmascaramiento de frecuencia según el cual una señal puede enmascarar otra señal más débil. Se puede incrustar una gran cantidad de bits en el espacio del dominio de frecuencia de la imagen sin causar una degradación perceptible. Al elegir cambiar los componentes de frecuencia media o baja (eliminando el componente de CC) para agregar marcas de agua, la robustez se puede mejorar enormemente. . La tecnología de marca de agua en el dominio de la frecuencia puede utilizar métodos de transformación comunes, como la transformada de coseno discreta, la transformada wavelet y la transformada de Fourier. Sus ventajas son que tiene un buen efecto de ocultación y el ojo humano no puede detectar la diferencia con la imagen original; adopta un control de clave para que sólo aquellos que conocen la clave de camuflaje puedan descifrarla; puede resistir eficazmente la codificación de corte y compresión con pérdida; JEPG; la imagen de la marca de agua puede ser una imagen en escala de grises. Sin embargo, las operaciones de ocultar y extraer información en este tipo de algoritmo son relativamente complejas y la cantidad de información oculta no puede ser muy grande.

Algoritmo de dominio comprimido: realiza detección y extracción de marcas de agua directamente en datos de dominio comprimido. Se agrega una señal de marca de agua al flujo de datos que representa los cuadros de video. El flujo de datos MPEG-2 se puede dividir en 3 partes: información del encabezado de datos, vectores de movimiento (para compensación de movimiento) y bloques de señales codificadas DCT. Este algoritmo solo cambia los bloques de señales codificadas DCT. En primer lugar, cada código Huffman de entrada en el bloque de datos codificado DCT se decodifica y se cuantifica inversamente para obtener un coeficiente DCT del bloque de datos actual; en segundo lugar, se le suma el coeficiente de transformación del bloque de señal de marca de agua correspondiente para obtener la superposición de marca de agua. Luego, los coeficientes se vuelven a cuantificar y se codifican con Huffman, y la nueva palabra de código de Huffman n1 se compara con la palabra de código original n0 sin el coeficiente de marca de agua. La palabra de código con marca de agua se transmite solo cuando n1 no es mayor que n0; de lo contrario, las palabras de código originales se transmiten a. asegúrese de que la velocidad de bits del flujo de datos de vídeo no aumente. La introducción de la señal de marca de agua en este método es una señal de error que causará degradación. El esquema de codificación basado en la compensación de movimiento se propagará y acumulará errores. Para resolver este problema, el algoritmo utiliza un esquema de compensación de deriva para compensar la distorsión visual. causado por la introducción de la señal de marca de agua.

Algoritmo NEC: Este algoritmo fue propuesto por COX y otros del Laboratorio NEC y ocupa una posición importante en los algoritmos de marcas de agua digitales. COX cree que la señal de marca de agua debería integrarse en la parte más importante de los datos fuente para la percepción humana. COX cree que la señal de marca de agua debería estar integrada en la parte más importante de los datos fuente para la percepción humana. En el espacio del espectro, esta parte importante es el componente de baja frecuencia. De esta forma, el atacante inevitablemente provocará una grave disminución en la calidad de la imagen en el proceso de destrucción de la marca de agua. La señal de marca de agua debe consistir en una secuencia de números reales aleatorios independientes e idénticamente distribuidos con distribución gaussiana. Esto hace que la marca de agua sea más resistente a los ataques conjuntos de copias múltiples. El método de implementación es: primero use la clave como semilla para generar una secuencia pseudoaleatoria, que tiene una distribución gaussiana N (0, 1). La clave generalmente se compone del código de identificación del autor y el valor hash de la imagen. y luego realiza DCT en toda la imagen Transforma, modula (superpone) los 1000 coeficientes DCT más grandes en la imagen excepto el componente de corriente continua (DC) con una secuencia gaussiana pseudoaleatoria. El algoritmo es robusto, seguro y transparente.

Algoritmo del modelo fisiológico: El modelo fisiológico humano incluye el sistema visual humano HVS (HumanVisualSystem) y el sistema auditivo humano HAS. La idea básica de utilizar el modelo visual es utilizar la descripción JND (Just Noticeable Difference) derivada del modelo visual para determinar la intensidad máxima de la señal de marca de agua digital que puede tolerar cada parte de la imagen. La idea básica de utilizar el modelo visual es utilizar la descripción JND (Just Noticeable Difference) derivada del modelo visual para determinar la intensidad máxima de la señal de marca de agua digital que se puede tolerar en cada parte de la imagen, evitando así daños. a la calidad visual. En otras palabras, se utiliza un modelo visual para determinar la máscara de modulación asociada con la imagen, que luego se usa para insertar la marca de agua. Este método tiene buena transparencia y robustez al mismo tiempo.

Las marcas de agua digitales desempeñan un papel irremplazable en el marcado de derechos de autor, marcas ocultas e indicaciones de manipulación, lucha contra la falsificación de datos, etc., y generarán enormes ganancias comerciales en los campos del comercio, las finanzas, el consumo militar y personal. Los esfuerzos de investigación en esta área han avanzado mucho desde 1995. A medida que la tecnología de marcas de agua digitales se vuelva cada vez más madura, la tecnología de marcas de agua digitales desempeñará un papel cada vez más importante en el comercio electrónico, el vídeo a la carta, la educación a distancia y la formación a distancia.