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資訊隱藏:離散小波轉換 | Laplace's Lab

資訊隱藏:離散小波轉換

單純以LSB的方式嵌入秘密資訊的方式雖簡單又易實現,但載體影像卻難以抵抗各種攻擊。所以接續上篇來寫能抵抗破壞的數位浮水印,只修過一學期相關課程的菜雞我呢,雖然在寫課程作業期間也找了論文來輔助參考,但也算不上系統性的學習相關知識,想從艱困的預算中編列購買相關書籍來研讀的費用啊 😶

維基百科對數位浮水印的描述:

數位浮水印,是指將特定的資訊嵌入數字訊號中,數位訊號可能是音訊、圖片或是影片等。若要拷貝有數位浮水印的訊號,所嵌入的資訊也會一併被拷貝。數位浮水印可分為浮現式和隱藏式兩種,前者是可被看見的浮水印(visible watermarking),其所包含的資訊可在觀看圖片或影片時同時被看見。一般來說,浮現式的浮水印通常包含著作權擁有者的名稱或標誌。電視台在畫面角落所放置的標誌,也是浮現式浮水印的一種。

隱藏式的浮水印是以數位資料的方式加入音訊、圖片或影片中,但在一般的狀況下無法被看見。隱藏式浮水印的重要應用之一是保護著作權,期望能藉此避免或阻止數位媒體未經授權的複製和拷貝。隱寫術(Steganography)也是數位浮水印的一種應用,雙方可利用隱藏在數位訊號中的資訊進行溝通。數位相片中的註釋資料能記錄相片拍攝的時間、使用的光圈和快門,甚至是相機的廠牌等資訊,這也是數位浮水印的應用之一。某些檔案格式可以包含這些稱為「metadata」的額外資訊。

而數位浮水印的嵌入方式,除了空間域,還有頻率域,也就是將影像轉換至頻率域再進行嵌入。高頻訊號較不易為人眼所察覺,低頻訊號較能抵抗攻擊,在嵌入時可視需求作取捨。

我以一階哈爾小波轉換來進行測試,影像將被分割為LL、HL、LH、HH四個頻帶,其中LL即為能量最為集中的低頻帶,人類視覺對此部分的變化較靈敏。然後將浮水印分割為上下兩個部分,上半部在空間域進行嵌入,下半部則嵌入頻率域的HH頻帶,來看對攻擊的抵抗能力。

空間域嵌入、頻率域嵌入和還原結果⬇︎

將影像去除中央128x128的區域後的還原結果⬇︎

將影像去除中央二個方框區域後的還原結果⬇︎

可以明顯的看出,將影像去除128x128的區域後,嵌入於空間域的浮水印只剩渣  🤣   而去除方框區域後的浮水印還原結果也能看到白色框線的粗細對比。真的蠻有趣的啊😲

*原始碼連結:Github
*測試影像來源:unsplash

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