Cropping Resilient Watermarking Based on Histogram Modification

 

M. Cedillo-Hernandez¹, M. Nakano-Miyatake², F. Garcia-Ugalde¹, H. Perez-Meana*²

 

¹ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional Autónoma de México México, D. F., México.

² Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Culhuacan Instituto Politécnico Nacional México, D. F., México. *hmperezm@ipn.mx.

 

ABSTRACT

This paper proposes a watermarking scheme robust against most common geometric and signal processing operations, for applications that require an accurate detection of the owner watermark even if the digital image suffers intentional and non-intentional attacks. The proposed scheme is based on two modifications introduced in two 2D histograms. In the first modification a selected region of a 2D histogram, composed by red and green (R-G) color components, is modified according to the watermark bit sequence; while in the second modification another 2D histogram, composed by blue (B) and filtered red (R) components, is partitioned into several blocks to embed the watermark data bits. The experimental results show fairly good robustness against several geometric distortions, common signal processing operations and some quite aggressive combined attacks. A watermark robustness comparison with the related works and an analysis of the embedding method from the watermark robustness point of view are provided, in order to explain the robustness improvement of the proposed algorithm, especially against rotation and cropping attacks. The ROC curves also provided to show the desirable detection performance of the proposed method. Comparisons with the previously reported methods, based on different techniques, are also provided.

Keywords: Copyright protection, Digital watermarking, Cropping attack, Geometric distortions, RGB color model.

 

RESUMEN

En este artículo se propone un esquema de marca de agua robusto contra operaciones de tipo geométrico así como de procesamiento avanzado de señales, orientado a aplicaciones que requieren una detección precisa de la marca de agua aun cuando la imagen sufre de ataques intencionales o no intencionales. El esquema propuesto se basa en un par de modificaciones introducidas en dos histogramas bidimensionales. En la primera de ellas, una región seleccionada de un histograma bidimensional, conformado por las componentes de color rojo y verde (R-G), se modifica de acuerdo a la secuencia de marca de agua; mientras que en la segunda modificación, otro histograma bidimensional compuesto por la componente azul (B) y una versión filtrada de la componente de color rojo (R) es particionado en varios bloques para insertar los bits de la marca de agua. Los resultados experimentales muestran una buena robustez ante diversas distorsiones geométricas, operaciones de procesamiento avanzado de señales y algunos ataques combinados algo agresivos. La robustez de la marca de agua obtenida del algoritmo propuesto y de otros trabajos relacionados, así como un análisis del método de inserción desde el punto de vista de robustez, correspondiente al método propuesto en este trabajo, son proporcionados para explicar la mejoría en la robustez del algoritmo propuesto contra ataques de rotación y recorte. Las curvas ROC también se proporcionan para mostrar las características de operación deseables del método propuesto, así como los resultados de comparación del método propuesto con otros esquemas propuestos previamente en la literatura, los cuales emplean técnicas de inserción y detección diferentes a la propuesta en este trabajo.

 

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