• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
9 июля
НИУ ВШЭ
2
413

В НИУ ВШЭ создали незаметный, но устойчивый цифровой водяной знак

4.5

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.

Сверху — изображение без встроенного водяного знака, снизу — с водяным знаком / © Anna Melman et al., Computers and Electrical Engineering

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.

Процесс встраивания водяных знаков в изображение / © Anna Melman et al., Computers and Electrical Engineering

«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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» — один из крупнейших и самых востребованных вузов России. В университете учится 54 тысячи студентов и работает почти 4,5 тысячи учёных и преподавателей. НИУ ВШЭ ведёт фундаментальные и прикладные исследования в области социально-экономических, гуманитарных, юридических, инженерных, компьютерных, физико-математических наук, а также креативных индустрий. В университете действуют 47 центров превосходства, или международных лабораторий. Вышка объединяет ведущих мировых исследователей в области изучения мозга, нейротехнологий, биоинформатики и искусственного интеллекта. Университет входит в первую группу программы «Приоритет-2030» в направлении «Исследовательское лидерство». Кампусы НИУ ВШЭ расположены в четырех городах — Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде и Перми, а также в цифровом пространстве — «Вышка Онлайн».
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 20:04
Юлия Трепалина

Для профилактики алкоголизма среди молодежи важно не только понимать, что побуждает употреблять спиртное, но и знать, почему молодые люди могут отказываться от выпивки. Более десятка таких причин в недавнем исследовании привели ученые из Соединенных Штатов. Комплексный учет мотивов позволит предупреждать развитие пагубной привычки, отметили специалисты.

Вчера, 11:39
Александр Березин

Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

Вчера, 17:59
Татьяна

Аппарат «Кассини», работавший на орбите Сатурна с 2004 по 2017 год, детально картировал его крупнейший спутник — Титан. Выяснилось, что ближе к полярным областям на поверхности есть моря и озера с жидкими углеводородами, куда впадают пополняемые атмосферными осадками реки. По мере изучения этой информации у исследователей возникло все больше вопросов. Каков состав жидкости и что определило очертания береговых линий? Воспользовавшись данными радарной съемки, американские ученые уточнили состав морей Кракена, Лигеи и Пунги и описали свойства их поверхностей.

Позавчера, 18:00
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

13 июля
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария
Иван Колупаев
1 неделя назад
-
0
+
Повсеместно в инете используются алгоритмы сжатия (.jpg, .png и т.п.) с потерями. И при первом же сохранении такого файла вся эта стройная математика улетит в трубу. Даже не надо натравливать нейросетку на удаление таких водяных знаков. Впрочем для изображений и прочего авторского контента действует правило - если нельзя подтвердить покупку, значит украдено. То есть по умолчанию любое изображение считается несвободным если не заявлено иное. По мне так подобная защита совершенно бесполезна и лишь добавляет в изображение ненужный мусор.
PotatOS gladosovich
1 неделя назад
-
0
+
Боже мой, годы назад в пиксельное изображение догадались встраивать компьютерные вирусы и зашифрованные сообщения, в векторную графику целые миры, которые видны только при масштабировании. Они защитили лишний мусор на изображении дополнительным мусором, и думают что люди это гуано не обойдут. Вода дырочку найдёт, ребятки
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно