Подход к извлечению робастного водяного знака из изображений, содержащих текст

Информатика и автоматизация (Труды СПИИРАН). 2018. Т. 5. № 60. С. 128–155.

Козачок А. В., Копылов С. А., Мещеряков Р. В., Евсютин О. О., Туан Л. М.

В настоящей статье представлен подход к извлечению робастного водяного знака из изображений, содержащих текст. Извлечение данных основано на разработаном подходе к внедрению робастного водяного знака в текстовые данные, отличающегося устойчивостью к преобразованию текстовых данных в формат изображения. Проведен сравнительный анализ существующих подходов к стеганографическому внедрению информации в текстовые данные, определены их достоинства и недостатки. Обоснован выбор группы методов стеганографического внедрения информации, основанных на форматировании текста. В качестве алгоритма встраивания выбран подход на основе изменения величины межстрочных интервалов. Приведены блок-схема и описание разработанного алгоритма встраивания информации в текстовые данные. Осуществлена экспериментальная оценка емкости встраивания и границ перцептивной невидимости встроенных данных. На основе существующих ограничений разработан подход к извлечению встроенной информации из изображений, содержащих робастный водяной знак. Базовым в процедуре извлечения встроенной информации выбрано преобразование Радона, позволяющее извлекать значения величин межстрочных интервалов. Для выделения значений битов встроенной информации был выбран подход на основе разделения смеси нормальных распределений, поскольку полученное распределение является бимодальным. Экспериментально установлены границы применимости, а также дана оценка робастности разработанного подхода встраивания к осуществлению различных преобразований. Определены следующие параметры робастности разработанного подхода к осуществлению преобразований: поворот изображения, содержащего встроенные данные на любой угол, масштабирование изображения с множителем масштабирования не превыщающим 1,5; преобразование в любой формат растрового изображения; применение медианного фильтра к изображению с пределом ядра свертки не более 9, гауссовского фильтра размытия -- с пределом показателя размытия не более 8 и усредненного фильтра с пределом ядра свертки не более 5.

Ключевые слова: защита информации, цифровой водяной знак, information security, Radon transform, Преобразование Радона, Text steganography, digital watermarking, separation of mixture distribution, текстовая стеганография, разделение смеси распределений