[論文レビュー] Dual Watermarking Scheme with Encryption

R. Dhanalakshmi, K. Thaiyalnayaki|arXiv (Cornell University)|Feb 11, 2010

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 5被引用数 26

ひとこと要約

本稿では、離散ウェーブレット変換（DWT）、特異値分解（SVD）、およびロジスティック写像を用いたカオス暗号化を統合した二重水 Stamming方式を提案する。この方式は、画像に一次水 Stamming を埋め込み、その後に二次水 Stamming を一次水 Stamming に埋め込むことで、送信中の安全な伝送と歪み後でも信頼性の高い抽出を可能にする。

ABSTRACT

Digital Watermarking is used for copyright protection and authentication. In the proposed system, a Dual Watermarking Scheme based on DWT SVD with chaos encryption algorithm, will be developed to improve the robustness and protection along with security. DWT and SVD have been used as a mathematical tool to embed watermark in the image. Two watermarks are embedded in the host image. The secondary is embedded into primary watermark and the resultant watermarked image is encrypted using chaos based logistic map. This provides an efficient and secure way for image encryption and transmission. The watermarked image is decrypted and a reliable watermark extraction scheme is developed for the extraction of the primary as well as secondary watermark from the distorted image.

研究の動機と目的

• マルチメディアアプリケーションにおける、安全かつ耐性のあるデジタル画像の著作権保護の増大するニーズに対応すること。
• 単一水 Stamming 方式の限界を克服し、セキュリティと冗長性を向上させるために二重水 Stamming を導入すること。
• 水 Stamming と暗号化を統合し、送信中の水 Stamming データを保護すること。
• 送信後に歪みが加わった画像から、一次および二次水 Stamming の両方を信頼性高く抽出できることを保証すること。
• 人目で識別できない状態を維持しつつ、一般的な画像攻撃に対して耐性を高めること。

提案手法

• 一次水 Stamming は、選択されたサブバンドの特異値を活用して、DWT-SVD を用いてホスト画像に埋め込む。
• 二次水 Stamming は、最終埋め込みの前に一次水 Stamming に埋め込まれるため、階層的な水 Stamming 構造が形成される。
• 最終的な水 Stamming 画像に対して、ロジスティック写像を用いたカオスベースの暗号化アルゴリズムを適用し、送信中の機密性を確保する。
• 暗号化プロセスにより、水 Stamming 画像がランダムノイズと区別できなくなるため、セキュリティが強化される。
• 受信側では、同一のロジスティック写像を用いた復号化の後、逆方向のDWT-SVD操作により水 Stamming を抽出する。
• 本手法により、圧縮、クロッピング、ノイズ付加などの一般的な攻撃後でも、両方の水 Stamming が正確に抽出可能であることが保証される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 二重水 Stamming は、単一水 Stamming と比較して、デジタル画像の著作権保護におけるセキュリティと耐性をどのように向上させるか？
• RQ2 水 Stamming にカオスベースの暗号化を統合することで、送信中のデータ機密性はどの程度向上するか？
• RQ3 一次水 Stamming 内に二次水 Stamming を階層的に埋め込むことで、攻撃に対する耐性は向上するか？
• RQ4 画像の歪み後に、両方の水 Stamming を信頼性高く抽出できる性能はどの程度か？
• RQ5 DWT、SVD、およびロジスティック写像暗号化の組み合わせは、人目での識別性と計算効率にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 提案された二重水 Stamming 方式は、クロッピング、フィルタリング、圧縮などの一般的な画像攻撃に対して高い耐性を示した。
• カオスベースの暗号化の統合により、水 Stamming 画像のセキュリティが顕著に向上し、不正アクセスに対して耐性を持つようになった。
• 歪んだ画像から一次および二次水 Stamming が高精度で正常に抽出されたことから、抽出プロセスの信頼性が確認された。
• DWT および SVD の使用により、人間の観察者には識別できない水 Stamming を維持しつつ、強い埋め込み容量を確保した。
• 二次水 Stamming を一次水 Stamming に階層的に埋め込むことで、冗長性が向上し、システム全体の耐性が強化された。
• 実験結果から、本方式はセキュリティ、耐性、人目での識別性のバランスを達成しており、視覚的および定量的分析によって裏付けられた。