MARCA D'ÁGUA DIGITAL: INSERÇÃO NO DOMÍNIO DA FREQUÊNCIA E ATAQUE

MARCA D’ÁGUA DIGITAL: INSERÇÃO NO DOMÍNIO

DA FREQUÊNCIA E ATAQUE

Vinícius Borges Pires*, 1 e Célia A. Zorzo Barcelos2

1 Departamento de Matemática, Universidade Federal de Goiás - Campus de Catalão.

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2 Departamento de Matemática, Universidade Federal de Goiás - Campus de Catalão.

FACOM, Universidade Federal de Uberlândia - UFU.

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Resumo: Este trabalho apresenta os principais conceitos envolvendo marca d’água digital invisível e robusta amplamente utilizada para garantir direitos autorais, proteção de propriedade e manutenção de integridade de mídias digitais. É descrito um algoritmo de inserção e extração de marca d’água em imagens, baseado na transformada discreta do co-seno. Os principais tipos de processamentos que são usados em dados marcados como formas de ataque, são analisados mostrando a robustez da técnica.

Palavras-Chave: Marca D’Água Robusta, Direitos Autorais, Inserção, DCT e Ataque.

1. INTRODUÇÃO

Nos últimos anos o uso da informação em formato digital tem aumentado rapidamente. O principal propulsor deste aumento foi o surgimento da internet, que trouxe ao homem inúmeras vantagens como à possibilidade de trocas de grandes quantidades de informações. Porém este surgimento também nos gerou alguns problemas e desafios, como a dificuldade de desenvolver técnicas eficazes que garanta direitos autorais, proteção de propriedade e manutenção de integridade. Técnicas de criptografias convencionais permitem somente a validação usando a chave e fornecem pouca proteção contra pirataria quando cópias piratas são confrontadas com as cópias originais.

Com o objetivo de minimizar ou até mesmo de solucionar estes problemas, surgiram, em meados de 90, as primeiras propostas para a inserção de marca d’água em conteúdos digitais que complementa o processo de criptografia.

Com o intuito de proteger uma imagem ou dados digitais geralmente são usadas as marcas d’água robustas que é basicamente um código identificador que se insere em uma imagem digital. No caso de marca d’água robusta, a mesma deve permanecer na imagem mesmo após algum tipo de processamento (ataques) sobre a imagem marcada. Este código identificador (Marca d’Água) poderá ser recuperado, ou seja, extraído da imagem marcada pelo proprietário, para que ele possa reconhecer e provar quem é o verdadeiro proprietário da imagem (Martínez et all, 2000 e Mohanty, 1999).

Diferente da marca d’água em papel, a marca d’água digital pode ser dividida em visível e invisível. A marca d’água visível é geralmente usada apenas para impedir que uma imagem marcada seja usada sem a licença do proprietário e como sinal de advertência. A marca d’água invisível é usada principalmente para garantir direitos autorais ou autenticidade de dados digitais. Neste trabalho abordamos com maior ênfase a marca d’água invisível usada em imagens, por ser mais robusta a ataques.

Criar técnicas para marca d’água robusta é um dos grandes desafios visto sua grande importância na autenticação e segurança de dados.

2. CONCEITOS BÁSICOS DE MARCAS D’ÁGUA DIGITAIS

Definição. Uma marca d’água digital é essencialmente uma mensagem, visualmente imperceptível, contida numa imagem digital que se pretende proteger. A imagem que contém a marca d’água é determinada como imagem marcada.

Uma marca d’água digital, idealmente, deve satisfazer várias propriedades para ser efetivamente útil, tais como;

 Não ser obstrutiva: A marca d’água deve ser perceptivamente invisível quando inserida e sua presença não deve interferir na qualidade da imagem original.

 Robusta: A marca d’água deve ser difícil (idealmente impossível) de ser removida sem que a imagem original seja danificada, e em particular deve ser robusta a ataques como processamento comum de imagens, distorções geométricas, etc;

 Recuperação: A marca d'água deve ser visualmente significativa quando extraída;

 Segurança: A marca d'água deve ser detectável somente por pessoas autorizadas. Pessoas não autorizadas não deveriam ser capazes de ler, alterar ou apagar a marca d’água;

Na pratica, criar técnicas de marca d’água para satisfazer todas estas propriedades é um dos grandes desafios e até hoje não é um problema totalmente resolvido. Geralmente, os algoritmos de marcas d’água restringem-se em alguns poucos destes requisitos.

3. MARCA D’ÁGUA INVISÍVEL

A pesquisa na área de marca d’água tem priorizado o estudo de técnicas de marca d’água invisível, devido à sua maior resistência a ataques e ao grande campo de aplicação para tal método.

A presença desta marca, que passa despercebida à visão humana, só pode ser detectada em uma imagem por algoritmos específicos de extração ou de um detector de marca d’água.

A Fig. (1), abaixo é um exemplo de imagem marcada com um sistema de marca d’água invisível.

(a) (b) (c)

Figura 1. (a) Imagem Original; (b) Marca D’Água; (c) Imagem Marcada.

4. MARCA D’ÁGUA INVISÍVEL ROBUSTA

Uma marca d’água robusta deve ser difícil (idealmente impossível) de ser removida de uma imagem marcada. A tentativa de remover ou destruir a marca d’água robusta nela inserida deve resultar na degradação da qualidade da imagem marcada antes que a marca seja destruída. Desta forma, mesmo que o atacante consiga removê-las ou destruí-las, a imagem resultante tornaria inútil, ou perderia seu valor comercial.

Idealmente as marcas robustas são projetadas para resistirem à maioria dos procedimentos de manipulação de imagens (Kim, 2003). Particularmente, uma boa marca d’água deve ser robusta a ataques como, por exemplo:

Processamento comum de imagens – a marca d’água deve poder ser recuperada após operações como: realce