Fragile Watermarking for Image Authentication and Detecting Image Modification

영상 인증과 변형 검출을 위한 Fragile 워터마킹

  • Woo, Chan-Il (Dept. of Information and Communication Eng., Seoil University) ;
  • Jeon, Se-Gil (Korea Highway Corporation ETRI(Expressway and Transportation Research Institute))
  • 우찬일 (서일대학 정보통신과) ;
  • 전세길 (한국도로공사 도로교통연구원)
  • Received : 2009.05.11
  • Accepted : 2009.06.30
  • Published : 2009.06.30

Abstract

Digital watermarking is a technique to insert a visually imperceptible information into an image so that the information can be extracted for the purposes of ownership verification or authentication. And watermarking techniques can be classified as either fragile or robust. Robust watermarks are useful for copyright and ownership assertion purposes. They cannot be easily removed and should resist common image manipulation procedures such as rotation, scaling, cropping, etc. On the other hand, fragile watermarks are easily corrupted by any image processing procedure, it can detect any change to an image as well as localizing the areas that have been changed. In this paper, we propose a fragile watermarking algorithm using a special hierarchical structure for integrity verification of image and detection of manipulated location. In the proposed method, the image to be watermarked is divided into blocks in a multi-level hierarchy and calculating block digital signatures in this hierarchy. The proposed method thwarts the cut-and-paste attack and the experimental results to demonstrate the effectiveness of the proposed method.

디지털 워터마킹은 소유권 검증이나 인증을 목적으로 시각적으로 인지할 수 없는 정보를 영상에 삽입하는 기술로, 연성 워터마킹과 강인한 워터마킹으로 분류될 수 있다. 강인한 워터마크는 저작권과 소유권 주장을 위한 목적으로 유용하며 삽입된 워터마크는 쉽게 제거되지 않아야 하고 회전, 크기변환, 크롭핑 등과 같은 일반적인 영상처리에 견뎌내야 한다. 반면에 연성 워터마크는 어떠한 영상처리 과정에 의해서도 삽입된 워터마크는 쉽게 훼손되어야 하며, 영상의 사소한 변경뿐만 아니라 국부적으로 변경된 영역도 검출할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 계층구조를 이용하여 영상의 무결성 검증과 변형 위치를 검출할 수 있는 연성 워터마킹 방법을 제안한다. 제안 방법에서는 워터마크가 삽입되는 영상을 여러 레벨로 구성하여 각 레벨별로 영상을 여러 블록으로 나눈 후 각 블록에 대한 디지털 서명을 계산한다. 제안 방법은 cut-and-paste와 같은 공격에 강건하며, 실험 결과는 제안방법의 효율성을 나타내고 있다.

Keywords

References

  1. 박재연, 임재혁, 원치선, “MPEG-2 비트열에서의 인증 및 조작위치 검출을 위한 디지털 워터마킹 기법,” 전자공학회논문지 제40권 SP편 제2호, pp. 76-85, 9, 2003.
  2. 우찬일, 전세길, “국부적인 변형 검출을 위한 효율적인 워터마킹,” 전자공학회논문지 제43권 IE편 제2호, pp. 87-92, 6, 2006.
  3. L. Qian and K. Nahrstedt, "Watermarking Schemes and Protocols for Protecting Rightful Ownership and Customer's Rights," Pre-print, 1998.
  4. P.W.Wong, "A Public Key Watermark for Image Verification and Authentication," in Proc. IEEE Int. Canf. Image Processing, pp. 425-429, 1998.
  5. M.P.Queluz, "Content-based integrity protection of digital images." Proc. of SPIE, vol. 3657, Jan, pp. 85-93, 1999.
  6. C.C.Chien, K.C.Fan, and S.W.Wang, "A wavelet-based public key image authentication watermarking," Proc. of IEEE 37th Annual 2003 Int., pp. 321-324, 2003.
  7. Katzenbeisser, Petitcolas, Information Hiding techniques for steganography and digital watermarking. Artech House, 1999.
  8. M.U.Celik, G.Sharma, A.M.Tekalp, E.Saber, "Localized Lossless Authentication Watermark (LAW)," Proc. of SPIE-IS&T Electronic Imaging, Vol. 5020, pp. 689-698, 2003.
  9. 박창섭, 암호이론과 보안, 대영사, 1999.