НОВЫЙ АЛГОРИТМ НАНЕСЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ВОДЯНЫХ ЗНАКОВ ДЛЯ АУТЕНТИФИКАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ВЕКТОРНОГО КВАНТОВАНИЯ

摘要

В статье предложен новый алгоритм нанесения скрытых водяных знаков с использованием метода векторного квантования VQ (vector quantization) для аутентификации содержания изображений. На первом этапе, используя свойства индексов вектора квантованного изображения, с помощью ключа встраивается проверочный защитный водяной знак. На втором этапе, с помощью модифицированного метода индексного ключа MIKB (modified index key based) встраивается полухрупкий водяной знак. Защитный водяной знак и VQ повышают безопасность системы, обеспечивая ее двойную защиту. Полухрупкий водяной знак используется при аутентификации полученного изображения. Слепое извлечение водяного знака осуществляется независимо в два последовательных этапа, т.е. в порядке нанесения. Кроме того, для количественной классификации случайных или намеренных воздействий, которая в настоящее время не выполняется, предложен метод количественного порога с использованием кластеров соседних пикселей. Существующие методы используют качественный подход к идентификации случайных или преднамеренных воздействий. Скрытность изображения водяного знака в среднем составляет 41 дБ, а также существует возможность обнаружения и определения расположения искажений с очень высокой чувствительностью. Проведено сравнение представленного алгоритма с существующими. Эффективность работы предложенного алгоритма проверена для различных реальных изображений. В сравнении с существующими алгоритмами представленный алгоритм позволяет отличать умышленные искажения от непреднамеренных изменений содержания изображения. При этом разработанный алгоритм позволяет точно локализовать измененные несанкционированным образом области.%In this paper a new invisible watermarking algorithm using vector quantization approach (VQ) for image content authentication application is proposed. In the first stage, robust verification watermark is embedded using properties of indices of vector quantized image using key based approach. While in the second stage, the semi-fragile watermark is embedded by using modified index key based (MIKB) method. Robust watermark and VQ enhances the security of the system by providing double protection to designed system. While semi-fragile watermark helps in authenticating the received image. Blind extraction of the watermark is done independently in two successive steps i.e. in the order of embedding. Further to classify an attack into quantitatively as incidental or intentional which at present is not being followed, a quantitative threshold approach using pixel neighborhood clustering is suggested. While the existing methods employ the qualitative approach of identifying incidental or intentional attacks. Imperceptibility of watermarked image is 41 dB (average), and it is also possible to detect and locate tamper with very high sensitivity. The present scheme is compared with existing algorithms, and it outperforms in distinguishing malicious tampering from content preserving changes, and tampered regions are localized accurately, the performance of proposed system being tested on various practical images.