واترمارکینگ دیجیتال متناسب با سیستم بینایی انسان
چکیده
در سالهای اخیر با توسعه پرشتاب فناوریهای دیجیتال و گسترش ارتباطات کامپیوتری از طریق شبکه های دیجیتال پرسرعت، نیازهای جدیدی در رابطه با امنیت فضای تبادل اطلاعات احساس شده است. سادگی روش های کپی برداری از محصولات دیجیتال و امکان نشر غیر مجاز این محصولات از طریق شبکه های مختلف کامپیوتری، ضرورت اتخاذ راهکارهایی را برای محافظت از حقوق پدیدآورندگان و صاحبان محصولات دیجیتال بیش از پیش آشکار می سازد. یکی از موثرترین راه حل های ارائه شده برای این مشکل استفاده از روش های واترمارکینگ است. واترمارکینگ دیجیتال شامل روش هایی برای قرار دادن یکسری اطلاعات (واترمارک) داخل داده ی دیجیتال (تصویر، صوت، ویدئو و متن) می باشد. بطوریکه نتوان این اطلاعات را تغییر داد و یا از بین برد و در صورت دستکاری، داده ی دیجیتال بطور کامل غیر قابل استفاده شود. این اطلاعات برای اهداف سندیت و مالکیت داده ی دیجیتال قابل استخراج می باشد. دو نیازمندی اساسی در الگوریتم های واترمارکینگ یعنی مقاومت و کیفیت بصری تصویر واترمارک شده در دو جهت مخالف هم قرار دارند. از آنجاییکه کیفیت تصاویر واترمارک شده در نهایت توسط قدرت ادراک سیستم بینایی انسان سنجیده می شود لذا می توان از ویژگی های سیستم بینایی انسان (hvs) به عنوان ابزاری موثر برای ایجاد توازن بین این دو عامل بهره برد. در این پژوهش با بررسی عملکرد سیستم بینایی انسان و مدل های مختلف ارائه شده برای آن، چند روش واترمارکینگ مقاوم تصاویر پیشنهاد شد. در این روش ها از مدل های سیستم بینایی انسان به منظور افزایش مقاومت همراه با حفظ کیفیت بصری تصویر واترمارک شده، بهره گرفته شده است. یکی از روش ها در حوزه مکان بوده که در این روش ابتدا با استفاده از مدل سیستم بینایی قطعه هایی از تصویر برای جاسازی مناسب می باشد، انتخاب شد. برای انطباق بیشتر با سیستم بینایی، انرژی واترمارک درج شده در هر قطعه نیز متناسب با سیستم بینایی کنترل می شود. همچنین برای افزایش مقاومت نیز یک روش کد کردن واترمارک و جاسازی چند برابر آن استفاده شد. با بررسی روابط تبدیل رادون می توان به این نتیجه رسید که در این تبدیل یک پیکسل به یک ضریب خاصی بستگی نداشته بلکه به میانگین تعداد زیادی از ضرایب تبدیل بستگی دارد و اگر الگوریتم درج واترمارک در ضریب تبدیل رادون به گونه ایی باشد که تغییرات ضرایب بصورت تصادفی با میانگین صفر باشد در هنگام استخراج با جمع بستن ضرایب، جمع تغییرات صفر بوده و اثر تغییرات از بین می رود. به این ترتیب درج اطلاعات تغییر چندانی روی پیکسل های اصلی نداشته و کیفیت بصری تصویر حفظ می-شود. همچنین اگر بخشی از ضرایب تبدیل رادون حذف شود این اطلاعات مربوط به جاهای مختلف تصویر بوده و بخش پیوسته ایی از تصویر خراب نمی شود. به عبارت دیگر چنین الگوریتم هایی در برابر حملات برش و چرخش مقاوم می باشند. بر پایه گفته های فوق و با بهره گیری از خواص تبدیل های دیگر مثل تبدیل موجک، تبدیل کسینوسی و بردار مقادیر ویژه، چند روش متفاوت جاسازی در حوزه تبدیل رادون ارائه شد.