بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله یک روش کور و شکننده برای پنهان نگاری تصاویر باینری ارائه شده است. در روش پیشنهادی ابتدا پیکسل های کاندید برای درج واترمارک در تصویر میزبان انتخاب و سپس مقادیر آن ها براساس پیکسل های مجاور غیر کاندید تخمین زده می شود. در انتها واترمارک در مقادیر تخمینی درج می گردد. نتایج عملی، کارایی مناسب و ظرفیت بالاتر روش پیشنهادی در مقایسه با روش های کور باینری موجود را تأیید می کنند.
واژه های کلیدی:واترمارکینگ دیجیتال ، پنهان نگاری ، واترمارکینگ کور، قوانین درج و استخراج واترمارک
-1 مقدمه
با توسعه فناوری اطلاعات و شبکه های گسترده دیجیتال مانند شبکه های اینترنت، مشکلات جدیدی از قبیل کپی برداری غیرمجاز و ادعای مالکیت جعلی سندهای دیجیتالی به وجود آمده است. برای حل این مشکل ایده ی واترمارکینگ دیجیتال پیشنهاد شده است. واترمارکینگ دیجیتال تکنیکی است که اطلاعات دیجیتال به صورت پنهانی در تصویر مورد نظر جاسازی می شوند و از اطلاعات آن برای تشخیص هویت تصویر اصلی استفاده می شود.لذا با تعاریف گفته شده مزایا و فواید واترمارکینگ بر کسی پوشیده نیست [1] که با توجه به این فواید این تکنیک امروزه مورد توجه بسیار قرار گرفته است. واترمارکینگ در نحوه ی جاسازی به 3 حالت صورت میگیرد: مقاوم - : - Robust در برابر حملات سخت مقاومت می کند مانند چرخش و فیلترینگ و.... شکننده - : - Fragile واترمارکینگ شکننده تغییرات غیرمجاز را می تواند آشکار کند حتی کوچکترین تغییرات می تواند آشکار شود.
نیمه شکننده - : - Semi-fragile این روش به صورت همزمان تغییرات غیرمجاز را آشکار میکند اما تغییرات مجاز را می گذراند. حساسیت واترمارکینگ در روش شکننده و نیمه شکننده به گونه ای است که تغییرات غیر مجاز را آشکار می کند این امر باعث شده این روش برای تصاویر باینری بیشتر مورد استفاده قرارگیرد[2]،.[3] بسته به کاربرد، درهنگام استخراج واترمارک، تصویر اصلی ممکن است مورد نیاز باشد اما در بعضی دیگر از روش ها برای استخراج تصویر واترمارک، نیاز به تصویر اصلی نیست که به این روش ها واترمارکینگ کور گفته میشود. از آنجا که در روش کور نیاز به تصویر اصلی نیست این روش کاربرد بیشتری برای واترمارکینگ تصاویر دارد[4]،.[5]برای تصویر های رنگی وخاکستری معمولأ واترمارک دربیت های پایین - - LSB اضافه می شود.اغلب کارهای پیشنهادی روی تصاویر رنگی و خاکستری می باشند زیرا پیکسل های این تصاویر رنج بیشتری برای ایجاد تغییرات دارند.[6]-[7]
متأسفانه برای واترمارکینگ تصاویر باینری نمی توان مانند تصاویر رنگی وخاکستری عمل کرد زیرا هرپیکسل فقط یک بیت دارد یعنی فقط یکی از دو حالت 0 ویا 1 را می گیرد بنابراین پنهان کردن اطلاعات در تصویر باینری کار بسیار دشواری است. به طور کلی برای واترمارکینگ تصاویر باینری نیاز است بحث شود، کجا اطلاعات در تصویر جاسازی شود تا مخفیانه باشد. اطلاعات در 2 حوزه پنهان نگاری می شوند: حوزه مکان - Spatial domain - حوزه تبدیل . - transform domain - در پیشنهاد روش های واترمارکینگ تصاویر باینری به موارد زیر باید توجه بسیار کرد: - 1 ظرفیت بیت های درج شده - 2امنیت روش واترمارک - 3کیفیت تصویر ازنظر بینایی - 4پایین بودن پیچیدگی و محاسبات. این موارد همگی از اهمیت زیادی برای روش های پیشنهادی در واترمارکینگ تصاویر باینری برخوردارند.[8]
در حوزه تبدیل کارهایی که انجام می گیرد برای تصاویر باینری، ابتدا روی تصویر عمل بلورینگ انجام می گیرد، برای این کار از یک فیلترپایین گذر گوسی استفاده می شود و بعد از عمل بلورینگ تصویر به حوزه تبدیل می رود-[9] .[10] درحوزه تبدیل واترمارک از نظرامنیت قوی تر است اماهمان گونه که مشخص می باشد پیچیدگی و محاسبات دراین روش بسیار است. درحوزه مکان به طور مستقیم مقدارپیکسل ها را برای جاسازی تغییرمی دهیم. بیشتر روش های پیشنهادی برای تصاویر باینری دراین حوزه صورت می گیرد. کیم در[11]با وارد کردن یک بیت در هربلاک باعث می شود تعداد پیکسل های سفید در آن بلاک فرد یازوج شود واز این روش برای درج استفاده می شود. ماکسن چاک[12] برای واترمارکینگ از تنظیم فاصله بین خطوط وکلمات و حتی کاراکترها استفاده می کند.
ژائو در مقاله[15]برای پنهان نگاری در بلاک ها نسبت پیکسل های سیاه را درمقابل پیکسل های سفید باید کوچک تر یا بزرگ تر از 1 شود. مین وو در[13] ابتدا پیکسل هایی که قابل تغییر می باشند - با تغییر آن ها در تصویر از نظر بینایی تصویر دچار مشکل نمی شود. - مشخص می کند و برای درج از اینپیکسل ها استفاده می کند. برای اینکه این روش ظرفیت درج را افزایش دهد و همچنین امنیت را بالا ببرد پیکسل های قابل تغییر را بر می زنند - .[14] - Shuffleدر روش [16]نویسنده برای جاسازی از تغییر دادن نمونه های مات شدگی استفاده کرده. در بعضی از روش ها برای واترمارکینگ تصویر ابتدا واترمارک یا اطلاعاتی که می خواهد درج شود به صورت یک کد رمز می شوند بعد بااستفاده از روش های معمول این کد جاسازی می شود.[17],[18]
روش های دیگری نیز پیشنهاد شده اند که بعد از عملیات واترمارکینگ تصویر، سعی براین داشته اند که کیفیت تصویر واترمارک شده را بهبود ببخشند .[19] سریزدی و همکاران در مقاله [20] برای درج اطلاعات ابتدا تصویر را به بلاک های 2x2 تقسیم می کند سپس یک ماسک روی تصویر قرارمی گیرد و براساس حالت های قرارگرفن 4 پیکسل همسایگی، آخرین پیکسل در بلاک های 2x2 را تخمین می زند شکل ماسک به گونه ای است که 3پیکسل بالا ویک پیکسل سمت چپ فقط به عنوان همسایگی چک می گردد یعنی از همه طرف همسایگی های پیکسل مورد نظر، چک نمی شود این کار ممکن است باعث گردد که به هنگام درج با تغییر پیکسل مورد نظر تصویر واترمارک شده از نظر بینایی تخریب شود مثلا در بین پیکسل های سیاه یک پیکسل سفید درج گردد.
اگر بتوان برای روش تخمین با بیشترین رخداد به گونه ای عمل شود که پیکسل مورد نظر برای درج از نوع پیکسل های قابل تغییر باشد - Flippable - مطابق [13] آنگاه از نظر بینایی تصویر واترمارک شده کیفیت قابل قبولی خواهد داشت. در این مقاله به منظور افزایش ظرفیت مقاله قبلی [20] روشی جدید جهت واترمارکینگ کور و شکننده تصاویر باینری ارئه می شود.ساختار مقاله بدین شرح است: فصل بعدی اختصاص به معرفی روش پیشنهادی دارد و در فصل 3 به ارائه نتایج عملی می پردازیم و نهایتا در فصل 4 جمع بندی روش پیشنهادی را خواهیم داشت.
-2 روش پیشنهادی
به دلیل خاصیت طبیعی تصاویر می دانیم که، بین پیکسل ها و نواحی هم جوارکه کنار هم قرارمی گیرند همبستگی وجود دارد. بنابراین می توان هر پیکسل را توسط پیکسل های مجاور آن پیکسل، تخمین زد. در روش پیشنهادی نیز از این خاصیت تصویر استفاده شده است و هر پیکسل توسط پیکسل های مجاور تخمین زده می شود و در مرحله درج
