[논문 리뷰] Secure Watermarking Scheme for Color Image Using Intensity of Pixel and LSB Substitution

Nagaraj V. Dharwadkar, B. B. Amberker|ArXiv.org|2009. 12. 19.

Advanced Steganography and Watermarking Techniques참고 문헌 1인용 수 15

한 줄 요약

이 논문은 픽셀 강도 기반의 LSB 치환을 이용한 눈에 보이지 않는 블라인드 워터마킹 기법을 제안한다. 픽셀 강도에 따라 동적으로 매 픽셀당 변동 가능한 비트 수를 삽입하고, 기밀 키를 통해 워터마크를 보호함으로써 높은 용량(커버 이미지 크기와 동일한 수준)과 압축, 노이즈, 자르기와 같은 일반적인 이미지 공격에 대한 강건성을 달성한다.

ABSTRACT

In this paper a novel spatial domain LSB based watermarking scheme for color Images is proposed. The proposed scheme is of type blind and invisible watermarking. Our scheme introduces the concept of storing variable number of bits in each pixel based on the actual color value of pixel. Equal or higher the color value of channels with respect to intensity of pixel stores higher number of watermark bits. The Red, Green and Blue channel of the color image has been used for watermark embedding. The watermark is embedded into selected channels of pixel. The proposed method supports high watermark embedding capacity, which is equivalent to the size of cover image. The security of watermark is preserved by permuting the watermark bits using secret key. The proposed scheme is found robust to various image processing operations such as image compression, blurring, salt and pepper noise, filtering and cropping.

연구 동기 및 목표

• 고용량을 유지하면서도 시각적 품질을 해치지 않는 컬러 이미지용 안전하고 블라인드이자 눈에 보이지 않는 워터마킹 기법을 개발하는 것.
• 고정된 비트 삽입 방식의 한계를 해결하기 위해 색상 채널 강도에 따라 매 픽셀당 워터마크 비트 수를 동적으로 조절하는 것.
• 삽입 전 기밀 키를 사용해 워터마크 비트를 순열함으로써 보안성을 향상시키는 것.
• 압축, 노이즈, 자르기와 같은 일반적인 이미지 처리 공격에 대한 강건성을 확보하는 것.
• 원본 커버 이미지 크기와 동일한 삽입 용량을 달성하는 것.

제안 방법

• 기법은 컬러 이미지의 빨강, 초록, 파랑(RGB) 채널을 사용해 워터마크 삽입을 수행한다.
• 매 픽셀당 삽입되는 비트 수는 색상 채널의 강도에 따라 결정되며, 높은 강도 값일수록 더 많은 비트를 저장할 수 있다.
• 기밀 키를 사용해 워터마크 비트를 순열한 후 삽입하여 보안성을 향상시킨다.
• 강도 임계값에 따라 선택적으로 특정 채널에만 LSB 치환을 적용한다.
• 워터마크는 공간 도메인에 삽입되어 시각적 품질을 유지하며 블라인드 추출이 가능하다.
• 기존 기법에 비해 높은 삽입 용량을 지원하며, 커버 이미지 크기와 동일한 용량을 달성한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 시각적 품질이 저하되지 않도록 공간 도메인 워터마킹에서 삽입 용량을 어떻게 최대화할 수 있는가?
• RQ2 강도 기반의 동적 비트 할당 방식이 용량과 눈에 보이지 않는 성능 향상에 기여하는가?
• RQ3 기밀 키 기반 순열이 무단 탐지로부터 워터마크를 보호하는 데 얼마나 효과적인가?
• RQ4 제안된 기법이 일반적인 이미지 처리 작업에 대해 어느 정도 강건한가?
• RQ5 블라인드 워터마킹 기법이 컬러 이미지에서 고용량을 달성하면서도 은밀성을 유지할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 기법은 커버 이미지 크기와 동일한 삽입 용량을 달성하여 높은 데이터 삽입 효율성을 확보한다.
• 압축, 흐림, 소금과胡椒 노이즈, 필터링, 자르기 공격에 대해 강건성이 입증된다.
• 강도 기반의 변동 비트 할당 방식을 사용함으로써 삽입 효율성이 향상되고 시각적 품질이 유지된다.
• 기밀 키 기반의 워터마크 비트 순열이 무단 추출에 대한 보안성을 크게 향상시킨다.
• 기법은 블라인드 방식이므로 원본 커버 이미지 없이도 워터마크를 추출할 수 있다.
• 시각적 평가 및 인지 평가 결과 워터마크가 눈에 보이지 않음을 확인할 수 있었다.