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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References
[1] Barni M., Effectiveness of exhaustive search and template matching against watermark desynchronization, IEEE Trans. on Signal Processing Letter, Vol. 12, No. 2, pp. 158-261, 2005. [ Links ]
]]>[2] Solachidis V. & I. Pitas I., Circularly symmetric watermark embedding in 2D DFT domain, IEEE Trans. on Image Processing, Vol. 10, No. 11, pp. 1741-1753, 2001. [ Links ]
[3] Ruanaidh J. O. & Pun T., Rotation, scale and translation invariant digital image watermarking, in Proceedings of International Conference on Image Processing, 1997, pp. 536-539. [ Links ]
[4] Kang X., Huang J., Shi Y. Q. & Lin Y., A DWT-DFT composite watermarking scheme robust to both affine transform and JPEG compression, IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol., Vol. 13, No. 8, pp. 776-786, 2003. [ Links ]
[5] Bas P., Chassery J. M. & Macq B., Geometrically invariant watermarking using feature points, IEEE Trans. on Image Processing, Vol. 11, No. 9, 2002, pp. 1014-1028, 2002. [ Links ]
[6] Dong P, Brankov J. B., Galatsanos N. P., Yang Y. & F. Davoine, Digital watermarking to geometric distortions, IEEE Trans. on Image Processing, Vol. 14, No. 12, pp. 2140-2150, 2005. [ Links ]
]]>[7] Cedillo M., Nakano M. & Perez-Meana H., A robust watermarking technique based on image normalization, Revista Facultad de Ingenieria Univ. Antioquia, Vol. 52, pp. 147-160, 2010. [ Links ]
[8] Coltuc D. & Bolon P., Robust watermarking by histogram specification, in Proceedings of International Conference on Signal Processing, 1999, pp. 236-239. [ Links ]
[9] Chareyron G., Macq B. & Tremeau A., Watermarking of color images based on segmentation of the XYZ color space, in Proceedings of CGIV European Conference on Color in Graphics, Imaging and Vision, Aachen, Germany, 2004, pp. 178-182. [ Links ]
[10] Roy S., & Chang E. C., Watermarking color histogram, in Proceedings of International Conference on Image Processing, 2004, pp. 2191-2194. [ Links ]
[11] Lin C. H., Chan D. Y., Su H. and Hsieh W. S., Histogram oriented watermarking algorithm: color image watermarking scheme robust against geometric attacks and signal processing, IEE Proceeding.-Vis. on Image Signal Processing Vol. 153, No. 4, pp. 483-492, 2006. [ Links ]
]]>[12] Ng N., Simple Pseudorandom Number Generator with Strengthened Double Encryption (Cilia), availble form http://enprint.iacr.org/2005/086.pdf [ Links ]
[13] Lee Y. L., Kim H.C. & Park H. W., Blocking effect reduction of JPEG images by signal adaptive filtering, IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 7, No. 2, 1998, pp. 229-234, 1998. [ Links ]
[14] Sheikh H. R. & Bovik A. C., Image information and visual quality, IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 15, No. 2, pp. 430-444, 2006. [ Links ]
[15] Chang H. and Chen H. H., Stochastic Color Interpolation for Digital Cameras, IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, Vol. 17, No. 8, pp. 964-973, 2007. [ Links ]
[16] Plataniotis K. N. & Venetsanopoulos A. N., Color Image Processing and Applications, Springer Verlag, Berlin, 2000. [ Links ]
[17] A. Sahoo A. & Singh M. P., Fuzzy Weighted Adaptive Linear Filter for Color Image Restoration Using Morphological Detectors, International Journal on Computer Science and Engineering, Vol. 1 No. 3, pp. 217-221, 2009. [ Links ]
[18] StirMark 4.0 available available from, http://www.petitcolas.net/fabien/watermarking/stirmark/ [ Links ] ]]>