[論文レビュー] Effect of Embedding Watermark on Compression of the Digital Images

Deepak Aggarwal, Kanwalvir Singh Dhindsa|arXiv (Cornell University)|Feb 21, 2010

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、デジタル画像の圧縮効率および耐性性に水 Stamper 集約が与える影響を調査する。本稿では、DCT に基づく圧縮と水 Stamper を組み合わせたハイブリッド手法を提案し、水 Stamper の埋め込みが未圧縮画像サイズを増加させるが、帯域制限のあるチャネルを介した伝送中にネットワーク由来の歪みに対して耐性を高めることを示している。

ABSTRACT

Image Compression plays a very important role in image processing especially when we are to send the image on the internet. The threat to the information on the internet increases and image is no exception. Generally the image is sent on the internet as the compressed image to optimally use the bandwidth of the network. But as we are on the network, at any intermediate level the image can be changed intentionally or unintentionally. To make sure that the correct image is being delivered at the other end we embed the water mark to the image. The watermarked image is then compressed and sent on the network. When the image is decompressed at the other end we can extract the watermark and make sure that the image is the same that was sent by the other end. Though watermarking the image increases the size of the uncompressed image but that has to done to achieve the high degree of robustness i.e. how an image sustains the attacks on it. The present paper is an attempt to make transmission of the images secure from the intermediate attacks by applying the generally used compression transforms.

研究の動機と目的

• インターネット伝送中の画像改ざんの増加する脅威に対処し、データ整合性を保証すること。
• 水 Stamper による画像サイズの増加とネットワーク攻撃に対する耐性向上のトレードオフを分析すること。
• DCT などの標準的な画像圧縮技術と併用した場合の水 Stamper の性能を評価すること。
• 圧縮および再圧縮のサイクル後に、信頼性のある画像再構築および水 Stamper の抽出を保証すること。

提案手法

• JPEG や類似フォーマットで標準的である、画像圧縮に離散コサイン変換（DCT）を用いる。
• 画像の DCT コエフィシェントにデジタル水 Stamper を埋め込み、真正性および整合性を保証する。
• 帯域制限のあるネットワークを介した伝送前に、水 Stamper を埋め込んだ画像を圧縮する。
• 受信側では逆方向のプロセスを実行する：画像を復元し、埋め込まれた水 Stamper を抽出して整合性を検証する。
• 標準的な指標を用いて、圧縮後の画像品質および水 Stamper 検出可能性の低下を分析する。
• 同一の圧縮条件下で、水 Stamper を埋め込んだ画像と埋め込まない画像の性能を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 水 Stamper の埋め込みは、デジタル画像の圧縮比およびファイルサイズにどのように影響するか？
• RQ2 圧縮および再圧縮後に、水 Stamper の埋め込みが画像品質にどの程度悪影響を及ぼすか？
• RQ3 ネットワーク伝送中の圧縮に起因する歪みに対して、埋め込まれた水 Stamper はどの程度耐性を示すか？
• RQ4 標準的な圧縮および再圧縮サイクルの後でも、水 Stamper を信頼性高く抽出できるか？
• RQ5 水 Stamper と圧縮を併用する際の、画像の忠実度とセキュリティの耐性強度のトレードオフは何か？

主な発見

• 水 Stamper の埋め込みにより未圧縮画像サイズが増加するが、耐性性の向上という観点からこれは不可避なトレードオフである。
• 圧縮および再圧縮後でも水 Stamper は検出可能であり、標準的な圧縮攻撃に対して耐性があることが確認された。
• 本手法は、画像品質を許容範囲に保ちつつ、伝送中のデータ整合性を確保できる。
• 圧縮により水 Stamper の抽出プロセスが著しく損なわれないため、両技術の有効な共存が示された。
• DCT に基づく圧縮と水 Stamper の組み合わせは、帯域制限のあるネットワークを介した安全な画像伝送の有効な解決策を提供する。
• 本研究は、水 Stamper の導入が、標準圧縮技術の効率性を損なわせることなく、送信画像に対する信頼性を高めることを確認した。