Tesis "Esquema de Marcado de Agua Digital Reversible Robusto a Reemplazo de Contenido para Imágenes Digitales"
Alumno: Dan Williams Robledo Cruz
Asesor: Dr. José Juan García Hernández
Sinodales: Dr. César Torres Huitzil y Dr. Wilfrido Gómez Flores.
Los esquemas de marcado de agua digital convencional tienen la capacidad de insertar información de manera oculta en una señal portadora; éstos deben cumplir con las siguientes propiedades: imperceptibilidad, robustez y carga útil. Uno de los inconvenientes de dichos esquemas se presenta en el proceso de extracción de la marca, produciendo una alteración irreversible en la imagen original, en la mayoría de las áreas de aplicación esto no es relevante; sin embargo, en el área médica y militar, estas modificaciones son inaceptables. Debido a esto, surge el esquema reversible frágil, el cual tiene la capacidad de poder recuperar la imagen original después del proceso de extracción, sólo si la imagen marcada no sufrió ninguna modificación. Por el contrario, si la imagen es comprometida, en la literatura existe otro esquema llamado reversible auto-recuperable, que a diferencia del esquema reversible frágil, posee la propiedad de robustez, permitiendo recuperar la imagen si ésta sufre alguna modificación al momento de la transmisión. Sin embargo, el esquema auto-recuperable no tiene espacio suficiente para insertar información oculta debido a que ocupan todo el espacio al insertar los datos de control necesarios para compensar ataques.
En este trabajo se propone un esquema de marcado de agua digital reversible y robusto a ataques de reemplazo de contenido, este esquema combina un algoritmo frágil con un algoritmo auto-recuperable utilizando un mecanismo de dos bloques.
- El primer bloque utiliza un algoritmo frágil para insertar información (marca de agua) y los datos de control para reconstruir la imagen original.
- El segundo bloque añade información para detectar las regiones que fueron modificadas y recuperar la imagen marcada en el bloque uno.
Los resultados obtenidos de la combinación de los dos algoritmos, para diferentes condiciones de robustez y carga útil, demuestran que es posible obtener un esquema reversible robusto a ataques de reemplazo de contenido. Además se investigó de manera experimental el comportamiento de la distorsión conjunta debido a la combinación de los dos algoritmos.
-------------------------------------------------
Digital conventional watermarking schemes have the ability to hide information into a host signal achieving the following properties: imperceptibility, robustness and payload. The main drawback of these schemes is the irrevesible modifications in the host signal. Although in most of the application areas these are not relevant, in medical and military areas these modifications are not allowed. Then, fragile reversible watermarking was created as solution; this approach has the capacity to restore the host image after the extraction process, only if the watermark image did not suffer any modification. On the other hand, if the image is compromised, in the literature there is another approach called reversible self-recovery which, unlike the fragile reversible scheme, has the property of robustness, allowing to recover the image if it suffers any modifications during transmission. Nevertheless, the self-recovery scheme uses all the payload space for control data required to signal recovery, thus there are not more space to insert hidden information.
However, the self-recovery doesn’t have enough space to insert hidden information as all the space is used for the control data required for signal recovering
This thesis proposes a digital robust reversible watermarking scheme, this scheme combines a fragile reversible algorithm with self-recovery algorithm using two stages.
- First stage uses a fragile algorithm to insert information (watermark) and control data to restore the host image.
- Second stage adds infomation to detect tampered regions and recover the watermarked image in first stage.
The results obtained from the combination of the algorithms under different conditions of robustness and payload, show that it is possible to achieve a reversible watermarking process robust to content replacement attacks. Furthermore, the behavior of the joint distortion due to the combination of the two groups of algorithms was studied.