В НИУ ВШЭ создали незаметный, но устойчивый цифровой водяной знак
Ученые Вышки разработали алгоритм для защиты цифровых изображений, который может значительно повысить безопасность мультимедийных данных в интернете. Алгоритм встраивает в изображения незаметные для глаза человека водяные знаки, которые способны выдерживать различные атаки.
Результаты исследования опубликованы в журнале Computers and Electrical Engineering. С развитием интернета, социальных сетей и нейросетей защита авторских прав на цифровой контент становится все более сложной. Публикация изображений онлайн делает их уязвимыми для незаконного копирования и распространения: видимые водяные знаки либо обрезаются, либо удаляются. Одним из вариантов защиты авторских прав стала технология водяных знаков, которые встраивают в изображение таким образом, что они остаются невидимыми для человеческого глаза, но могут быть извлечены при необходимости для доказательства авторских прав.
Анна Мельман и Олег Евсютин, сотрудники кафедры информационной безопасности киберфизических систем МИЭМ НИУ ВШЭ, предложили новый алгоритм создания цифрового водяного знака, состоящий из нескольких этапов. Сначала изображение разбивается на блоки размером 8×8 пикселей, к которым применяется дискретное косинусное преобразование (DCT).
Алгоритм преобразует значения пикселей в частотный спектр, что позволяет выделить важные особенности изображения и отделить их от шума. Затем водяной знак встраивается путем изменения коэффициентов в среднечастотной области блока так, чтобы сделать сумму абсолютных значений одной половины коэффициентов больше или меньше суммы абсолютных значений другой половины коэффициентов в зависимости от бита встраиваемой информации.
Представьте, что изображение — это большой шкаф с полками, заполненными книгами (пикселями) с разными цветными обложками, расположенными в хаотичном порядке. Алгоритм сортирует книги по яркости обложек от самых ярких к самым тусклым. Затем он встраивает в шкаф необходимый нам водяной знак. Логика его встраивания следующая: нужно поменять книги на центральной полке (среднечастотной области блока) так, чтобы яркость на одной половине полки стала больше или меньше яркости обложек в другой половине. Книги меняются местами в зависимости от того, встраиваем ли мы 0 либо 1. Изменения настолько незначительны, что человек их не заметит. Алгоритм же понимает, как изменилось расположение книг на центральной полке, и извлекает зашифрованную информацию.
Основное преимущество метода заключается в балансе между незаметностью и устойчивостью водяного знака, который достигается благодаря применению современного оптимизатора на основе градиентного спуска (GBO). GBO используется для нахождения такого вектора изменений коэффициентов, который обеспечивает минимальное искажение изображения и высокую устойчивость водяного знака. Этот оптимизатор сочетает в себе преимущества градиентных методов и метаэвристических подходов, обеспечивая быстрое и эффективное решение задачи. В отличие от других методов, GBO использует правило градиентного поиска и оператор локального избегания, что позволяет ему избегать локальных минимумов и находить более точные решения.
«Мы нашли способ встраивания информации, который минимально искажает изображение, но при этом обеспечивает высокую устойчивость к типичным атакам, таким как сжатие, изменение яркости, контраста, обрезка и другие», — говорит Олег Евсютин, один из авторов исследования.
Экспериментальные результаты показали высокую эффективность предложенного алгоритма по таким показателям, как незаметность и устойчивость к атакам. В частности, водяной знак оставался видимым даже после изменения яркости и контраста, а также применения различных фильтров. «Наша работа открывает новые возможности для защиты цифровых изображений, особенно в условиях, когда важно сохранить высокое качество изображения при его публикации в интернете», — отмечает Анна Мельман.
Исследователи планируют изучить возможности применения алгоритма для различных типов цифровых данных и условий использования. В будущем такие методы могут стать основой для создания надежных систем защиты авторских прав в интернете, обеспечивая безопасность и сохранность цифрового контента.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно