Digital watermarking
Een van de technische toepassingen om afbeeldingen op het internet te beschermen tegen onrechtmatig gebruik is het toevoegen van een digitaal watermerk. Een digitaal watermerk is een zichtbare of onzichtbare stempel
die op een afbeelding gedrukt wordt. Een onzichtbaar watermerk
wordt pas zichtbaar als de gemarkeerde afbeelding vergeleken wordt met de originele afbeelding. In het watermerk kan bepaalde informatie gecodeerd worden waarmee de originele bron, schepper, eigenaar en de voorgenomen recipiënt van de afbeelding geïdentificeerd kunnen worden. Het is belangrijk dat de afbeelding permanent en onveranderlijk met deze informatie gemarkeerd wordt zodat de persoon die de afbeelding onrechtmatig wil verspreiden het risico loopt om geïdentificeerd en aangeklaagd te worden.
Zoals hierboven werd genoemd bestaan er een duidelijk onderscheid tussen zichtbare en onzichtbare watermerken. Beide technieken zijn bedoeld om intellectueel eigendom op het internet te beschermen door diefstal tegen te gaan. Echter, ze proberen dit doel te bereiken op een andere manier. Zichtbare watermerken zijn te vergelijken met een verkeersbord waarop staat: verboden te parkeren
. Dit type watermerk is bedoeld om een potentiële dief af te schrikken voordat de misdaad gepleegd wordt. Onzichtbare watermerken zijn eerder te vergelijken met een camera die een dief filmt terwijl een misdaad gepleegd wordt. Dit type watermerk zorgt voor meer kans op een succesvolle vervolging evenals een afschrikking tegen het plegen van de misdaad.
Onderstaande tabel geeft een aantal primaire en secundaire voordelen weer van zichtbare en onzichtbare watermerken. Bron: Berghel et al.
| Doel | Validatie van voorgenomen ontvanger | Onmiskenbaar bewijs van verzending | Afschrikken van diefstal | Vermindering van commerciele waarde maar niet van nuttigheid | Ontmoedigen van onbevoegde duplicatie | Ontmoedigen van analoge duplicatie | Digitale authenticatie |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Zichtbaar | N.V.T. | N.V.T. | Primair | Primair | Primair | Primair | Secundair |
| Onzichtbaar | Primair | Primair | Primair | N.V.T. | Secundair | N.V.T. | Primair |
Om intellectueel eigendom op het internet zo goed mogelijk te kunnen beschermen noemen Berghel et al. een aantal eigenschappen waaraan een watermerk moet voldoen:
- Het moet lastig zijn om het watermerk te ontdekken en verwijderen zonder de originele afbeelding te beschadigen
- Het watermerk moet standaard beeldverwerkingsoperaties zoals scaling en color requantization overleven. Daarnaast moet het watermerk intact blijven na het uitvoeren van lossy compression techniques die gebruikt worden voor overdracht en opslag
- Een onzichtbaar watermerk moet zodanig onmerkbaar zijn dat het de kijkerservaring niet beïnvloedt
- Onzichtbare watermerken moeten zichtbaar gemaakt kunnen worden door personen die daar wettelijke bevoegdheid voor hebben om een succesvolle vervolging mogelijk te maken
Naast de bovengenoemde eigenschappen beargumenteren Ruanaidh et al. dat het watermerk geplaatst moet worden op het meest essentiële deel van de afbeelding. Ze doelen hier op de most perceptually significant components of an image
. Als de afbeelding bijvoorbeeld een persoon weergeeft, is het van belang dat het watermerk geplaatst over het gezicht van de persoon. De reden hiervoor is dat als een boosdoener het watermerk probeert te vernietigen, het meest essentiële deel van de afbeelding ook beschadigd raakt.
Belangrijk is om op te merken dat er nog geen door iedereen geaccepteerde beste manier is gevonden om digitale watermerken te realiseren. Er is altijd sprake van een trade-off tussen de verschillende eigenschappen van het watermerk. Deze zijn:
- Kwaliteit, zo min mogelijk visuele distorsie van de originele afbeelding
- Capaciteit, zo groot mogelijk gebied waarop het watermerk zich bevindt
- Robuustheid, zo goed mogelijk beschermd tegen modificaties van de afbeelding
Berghel et al. noemt een aantal methodes om een afbeelding te voorzien van een watermerk. De eerste en meest eenvoudige van deze methodes is het omdraaien van de laagste-order bit (van 1 naar 0 of andersom) van de gekozen pixels in een afbeelding. Deze methode werkt alleen als de afbeelding niet verder aangepast zal worden. Als deze methode gebruikt wordt zal een kleurbewerkingsoperatie het watermerk aanpassen en onbruikbaar maken.
Een meer robuuste manier om een watermerk toe te voegen is het plaatsen van een symbool bovenop een gebied van de afbeelding. Watermarkering volgens deze methode lijkt op de meer traditionele manier van een watermerk toevoegen op papier. Door een bepaalde waarde (genaamd: intensity
) toe te voegen aan de pixels van het gekozen gebied zal het watermerk geplaatst worden. Bij een hoge intensity van de operatie zal het watermerk zichtbaar worden terwijl een lage intensity zal zorgen voor een onzichtbaar watermerk. Er bestaat in dit geval een trade-off tussen zichtbaarheid en decodeerbaarheid. Hoewel deze methode meer robuust is dan de eerstgenoemde methode kan het watermerk nog steeds geëlimineerd worden door een simpele cropping operatie.
Een derde methode om een afbeelding te voorzien van een watermerk maakt gebruik van kleurscheidingstechnieken om het watermerk alleen in een bepaalde kleur te plaatsen. Dit zorgt ervoor dat het watermerk lastig zichtbaar is wanneer men kijkt naar een digitale versie maar gelijk zichtbaar wordt als de kleuren gescheiden worden tijdens het printen. Hierdoor wordt de afbeelding onbruikbaar voor iemand die de gemarkeerde afbeelding uitprint.
Er wordt op dit moment ontzettend veel onderzoek gedaan naar de beste manier om digitale content te beveiligen met behulp van een watermerk. Een voorbeeld van watermarking met behulp van het frequentiedomein wordt uitgewerkt in Echter, omdat dit onderzoek meer neigt naar het onderwerp van grafische beeldverwerking wat buiten de omvang van dit paper valt, zullen we dit onderwerp niet verder uitwerken.