Método y sistema de incorporación y de extracción de una marca de agua digital de imagen.

Un método para incorporar una marca de agua digital de imagen,

que comprende:

realizar una transformada de ondícula discreta, (DWT), en una imagen digital portadora original para obtener dosmatrices de coeficientes de frecuencia intermedia;

realizar, en primer lugar, una transformada de coseno discreta en una de las dos matrices de coeficientes de frecuenciaintermedia, realizar luego la transformada DWT y seleccionar, a continuación, una matriz de coeficientes de bajafrecuencia obtenida como una primera matriz de coeficientes de baja frecuencia;

realizar la transformada DWT en la otra de las dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia y seleccionar, acontinuación, una matriz de coeficientes de baja frecuencia obtenida a título de segunda matriz de coeficientes de bajafrecuencia y

ajustar la magnitud de un primer coeficiente de frecuencia y de un segundo coeficiente de frecuencia en las mismasposiciones de incorporación en la primera matriz de coeficientes de baja frecuencia y en la segunda matriz decoeficientes de baja frecuencia en conformidad con los valores de marca de agua a incorporarse en dichas posiciones deincorporación para hacer que una relación de magnitud entre dos coeficientes de baja frecuencia ajustados cumplan unarelación correspondiente entre un valor incorporado preestablecido y una relación de magnitud entre los dos coeficientesde baja frecuencia

Método y sistema de incorporación y de extracción de una marca de agua digital de imagen

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere al campo de la seguridad de datos informáticos y a la protección de los derechos de autor y más en particular, a un método y sistema para incorporar y extraer una marca de agua digital de imagen.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La técnica de la marca de agua digital se refiere al uso de la técnica de procesamiento de señales para incorporar una marca oculta en datos multimedia digitales y esta clase de marca suele ser invisible y solamente puede extraerse por intermedio de un lector o detector especializado. La información incorporada en el medio de soporte digital puede denominarse como la marca de agua digital solamente si la información incorporada en el medio de soporte digital presenta las dos propiedades básicas siguientes para ser capaz de denominarse como tal marca de agua digital:

(a) invisibilidad: la incorporación de la marca de agua digital en el medio de soporte digital no habrá de degradar la calidad de forma evidente y sin atraer la atención;

(b) robustez: la robustez significa que la marca de agua digital pueda mantener todavía la integridad o pueda identificarse, con exactitud, después de experimentar una diversidad de procesamientos de la señal de forma intencionada o no intencionada. El posible procesamiento de la señal incluye: ruido del canal, filtrado, conversión digital/analógica, conversión analógica/digital, re-muestreo, corte, desplazamiento, cambio de escala y codificación de compresión con pérdida, etc.

En las diversas técnicas actuales para incorporar y extraer la marca de agua, la marca de agua de dominio de transformada se convierte en la técnica de marca de agua más importante debido a la ventaja de que puede incorporar una gran cantidad de datos sin reducir la invisibilidad de la marca de agua. Dicha técnica suele basarse en las transformaciones de imágenes comunes y en las transformaciones parciales o completas y estas transformaciones incluyen la Transformada de Coseno Discreta (DCT) , Transformada de Ondícula Discreta (DWT) , Transformada de Fourier Discreta (DFT) , Descomposición de Valor Singular (SVD) y Transformada de Hadamard Discreta (DHT) , etc., en donde la transformada DCT, basada en el bloque, es una de las transformadas de más frecuente uso y el estándar de compresión de imagen fija JPEG basado también en la transformada DCT de bloque.

Una de las primitivas técnicas de marca de agua digital, basadas en la transformada DCT de bloque, consiste en que una llave electrónica selecciona aleatoriamente una pluralidad de bloques en una imagen y un elemento triple se cambia ligeramente en los coeficientes de frecuencia intermedia de los coeficientes del dominio de la frecuencia para ocultar información de secuencia binaria. La selección para codificar la componente de frecuencia intermedia tiene su motivo en que la codificación de alta frecuencia se deteriora con facilidad por una diversidad de métodos de procesamiento de señales y los cambios de la codificación de baja frecuencia son fácilmente perceptibles, puesto que la visión humana es muy sensible a las componentes de baja frecuencia. La técnica de la marca de agua digital es robusta para la compresión con pérdida y el filtrado de paso bajo.

Otras técnicas de marca de agua digital de la transformada DCT es dividir primero la imagen en 8x8 bloques no solapados, la obtención de los bloques de frecuencias constituidos por coeficientes de DCT después de dividir en bloques de DCT y la posterior selección aleatoria de una pluralidad de bloques de frecuencia y la incorporación de la señal de marca de agua en una pluralidad de coeficientes de DCT seleccionados bajo el control de la llave electrónica. El método cambia ligeramente los coeficientes de DCT seleccionados para satisfacer la relación específica con el fin de representar la información de un bit. Cuando se extrae la información de marca de agua, los mismos coeficientes de DCT se seleccionan y la información binaria se extrae en función de la relación entre los coeficientes.

Además de los métodos de dominio de transformada representativos antes citados, existe, además, una pluralidad de técnicas de marca de agua digital basadas en el dominio del algoritmo de las transformadas, siendo una parte considerable de estas técnicas la mejora y desarrollo de los métodos antes citados, en donde un método representativo es el propuesto por I. Podichuk y Zeng Wen-jun. El método está basado en la DCT o transformada de ondícula de imágenes fijas y los estudios correspondientes en donde la marca de agua digital proporcionada por el módulo del modelo de visión debe cargarse y el valor de la Diferencia Mínima Perceptible (JND) ser asequible (el límite superior de intensidad de la carga de la marca de agua) en cada posición y este método de la marca de agua es adaptativo. El documento WO 02/17214 A2 calcula la DWT de una imagen de portadora y modifica los valores relativos de algunos de sus coeficientes con el fin de incorporar una marca de agua.

Hasta la fecha, la mayor parte de las marcas de agua digitales basadas en el dominio de transformadas son marcas de agua privadas, en donde el medio de soporte digital original se necesita de tal modo que se pueda detectar las marcas de agua digitales y las marcas de agua privadas sólo pueden utilizarse como protección de los derechos de autor lo que limita, en gran medida, el margen de aplicación de las técnicas de marcas de agua digitales. Además, las técnicas de marcas de agua digitales existentes solamente utilizan una transformada única para incorporar las marcas de agua, lo que hace que se reduzca, en gran medida, la capacidad anti-ataque de las marcas de agua.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

El problema técnico a resolverse en la presente invención es dar a conocer un método y un sistema para incorporar y extraer una marca de agua digital de imagen, que se utilizan para la protección de los derechos de autor de imágenes digitales y también para ocultar los datos que requiere su ocultamiento y en consecuencia, este método y sistema puede ampliamente utilizarse en los campos de protección de los derechos de autor y de secreto de información.

Con el fin de resolver el problema técnico anterior, la presente invención da a conocer un método para incorporar una marca de agua digital de imagen y dicho método comprende:

realizar una transformada DWT sobre una imagen digital portadora original para obtener dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia;

en primer lugar, realizar una transformada DCT en una de las dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia, realizando luego la transformada DWT y a continuación, seleccionando una matriz de coeficientes de baja frecuencia obtenida como una primera matriz de coeficientes de baja frecuencia;

realizar la transformada DWT en otra matriz de coeficientes de frecuencia intermedia y luego, seleccionar una matriz de coeficientes de baja frecuencia obtenida como una segunda matriz de coeficientes de baja frecuencia y

ajustar la magnitud de un primer coeficiente de frecuencia y de un segundo coeficiente de frecuencia en varias posiciones de incorporación idénticas en la primera matriz de coeficientes de baja frecuencia y en la segunda matriz de coeficientes de baja frecuencia, en función de los valores de la marca de agua a incorporarse en dichas posiciones de incorporación para que una relación de magnitud entre dos coeficientes de baja frecuencia ajustados cumplan una relación correspondiente entre un valor incorporado preestablecido y una relación de magnitud entre los dos coeficientes de baja frecuencia.

El método anterior para incorporar la marca de agua digital de imagen puede presentar, además, las características siguientes:

después de realizar la transformada DWT sobre la imagen digital portadora original, las dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia obtenidas son una matriz de coeficientes de frecuencia intermedia horizontal (LH1) y una matriz de coeficientes de frecuencia intermedia vertical (HL1) .

El método anterior para incorporar la marca de agua digital de imagen puede presentar, además, las características siguientes:

antes de la etapa de ajustar la magnitud del primer coeficiente de frecuencia y del segundo coeficiente de frecuencia en función de los valores de la marca de agua a incorporarse en dichas posiciones de incorporación, el método comprende además:

las operaciones de cifrado y/o encriptación de la marca de agua.

Con el fin de resolver el problema técnico anterior, la presente invención da a conocer, además,... [Seguir leyendo]

1. Un método para incorporar una marca de agua digital de imagen, que comprende:

realizar una transformada de ondícula discreta, (DWT) , en una imagen digital portadora original para obtener dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia;

realizar, en primer lugar, una transformada de coseno discreta en una de las dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia, realizar luego la transformada DWT y seleccionar, a continuación, una matriz de coeficientes de baja frecuencia obtenida como una primera matriz de coeficientes de baja frecuencia;

realizar la transformada DWT en la otra de las dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia y seleccionar, a continuación, una matriz de coeficientes de baja frecuencia obtenida a título de segunda matriz de coeficientes de baja frecuencia y

ajustar la magnitud de un primer coeficiente de frecuencia y de un segundo coeficiente de frecuencia en las mismas posiciones de incorporación en la primera matriz de coeficientes de baja frecuencia y en la segunda matriz de coeficientes de baja frecuencia en conformidad con los valores de marca de agua a incorporarse en dichas posiciones de incorporación para hacer que una relación de magnitud entre dos coeficientes de baja frecuencia ajustados cumplan una relación correspondiente entre un valor incorporado preestablecido y una relación de magnitud entre los dos coeficientes de baja frecuencia.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en donde después de haber realizado la transformada DWT en la imagen digital portadora original, las dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia obtenidas son una matriz de coeficientes de frecuencia intermedia horizontal y una matriz de coeficientes de frecuencia intermedia vertical.

3. El método según la reivindicación 1, en donde antes de la etapa de ajuste de la magnitud del primer coeficiente de frecuencia y del segundo coeficiente de frecuencia en conformidad con los valores de marca de agua a incorporarse en dichas posiciones de incorporación, comprendiendo el método además:

el cifrado y/o encriptación de la marca de agua.

4. Un sistema para incorporar una marca de agua digital de imagen, que comprende un módulo de procesamiento de transformada matricial, un módulo de memorización y un módulo de procesamiento de incorporación de marca de agua, en donde:

el módulo de procesamiento de transformada matricial está configurado para: realizar una transformada de ondícula discreta, (DWT) , en una imagen digital portadora original para obtener dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia; realizar, en primer lugar, una transformada de coseno discreta en una de las dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia, realizar a continuación la transformada DWT y a continuación, seleccionar una matriz de coeficientes de baja frecuencia obtenida a título de primera matriz de coeficientes de baja frecuencia; realizar la transformada DWT en la otra de las dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia y a continuación, seleccionar una matriz de coeficientes de baja frecuencia obtenida a título de segunda matriz de coeficientes de baja frecuencia; el módulo de memorización está configurado para: memorizar una relación correspondiente entre un valor incorporado preestablecido y una relación de magnitud entre un primer coeficiente de baja frecuencia y un segundo coeficiente de baja frecuencia obtenidos después de la transformación por el módulo de procesamiento de transformada matricial;

el módulo de procesamiento de incorporación de marca de agua está configurado para: ajustar la magnitud del primer coeficiente de frecuencia y del segundo coeficiente de frecuencia en las mismas posiciones de incorporación en la primera matriz de coeficientes de baja frecuencia y en la segunda matriz de coeficientes de baja frecuencia en conformidad con los valores de marca de agua a incorporar en dichas posiciones de incorporación para hacer que una relación de magnitud entre dos coeficientes de baja frecuencia ajustados cumplan la relación correspondiente entre el valor incorporado preestablecido y la relación de magnitud entre los dos coeficientes de baja frecuencia en el módulo de memorización.

5. El sistema según la reivindicación 4, en donde:

el módulo de procesamiento de incorporación de marca de agua está también configurado para: realizar un cifrado y/o encriptación de la marca de agua antes de ajustar la magnitud del primer coeficiente de baja frecuencia y del segundo coeficiente de baja frecuencia en conformidad con los valores de marca de agua a incorporar en dichas posiciones de incorporación.

6. Un método para extraer una marca de agua digital de imagen, que comprende:

realizar una transformada de ondícula discreta, DWT, en una imagen con marca de agua incorporada para obtener dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia; realizar, en primer lugar, una transformada de coseno discreta en una de las dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia, realizar, a continuación, la transformada DWT y seleccionar luego una matriz de coeficientes de baja frecuencia obtenida a título de primera matriz de coeficientes de baja frecuencia;

realizar la transformada DWT en la otra de las dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia y seleccionar una matriz de coeficientes de baja frecuencia obtenida a título de segunda matriz de coeficientes de baja frecuencia y comparar la magnitud entre un primer coeficiente de baja frecuencia y un segundo coeficiente de baja frecuencia en las mismas posiciones en la primera matriz de coeficientes de baja frecuencia y en la segunda matriz de coeficientes de baja frecuencia y hacer coincidir la relación de magnitud obtenida entre el primer coeficiente de baja frecuencia y el segundo coeficiente de baja frecuencia con una relación correspondiente entre un valor incorporado preestablecido y una relación de magnitud entre los dos coeficientes de baja frecuencia para obtener un valor incorporado en cada posición de incorporación, de modo que se obtenga una imagen de marca de agua digital incorporada.

7. El método según la reivindicación 6, en donde:

después de realizar la transformada DWT en la imagen con marca de agua incorporada, las dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia obtenidas son una matriz de coeficientes de frecuencia intermedia horizontal y una matriz de coeficientes de frecuencia intermedia vertical.

8. El método según la reivindicación 7, que comprende, además:

si la marca de agua es objeto de cifrado y/o encriptación en el momento de la incorporación de la marca de agua, reclasificar y/o desencriptar la imagen de la marca de agua digital incorporada después de obtener la imagen de la marca de agua digital incorporada.

9. Un sistema para extraer una marca de agua digital de imagen, que comprende un módulo de procesamiento de transformada matricial, un módulo de memorización y un módulo de procesamiento de extracción de marca de agua, en donde:

el módulo de procesamiento de transformada matricial está configurado para: realizar una transformada de ondícula discreta, DWT en una imagen incorporada con una marca de agua para obtener dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia; realizar, en primer lugar, una transformada de coseno discreta en una de las dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia, realizar a continuación la transformada DWT y seleccionar luego una matriz de coeficientes de baja frecuencia obtenida a título de primera matriz de coeficientes de baja frecuencia; realizar la transformada DWT en la otra de las dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia y seleccionar luego una matriz de coeficientes de baja frecuencia obtenida a título de segunda matriz de coeficientes de baja frecuencia;

estando el módulo de memorización configurado para: memorizar una relación correspondiente entre un valor

incorporado preestablecido y una relación de magnitud entre un primer coeficiente de baja frecuencia y un segundo coeficiente de baja frecuencia obtenidos después de la transformación por el módulo de procesamiento de transformada matricial;

el módulo de procesamiento de extracción de marca de agua está configurado para: comparar una relación de magnitud

entre el primer coeficiente de baja frecuencia y el segundo coeficiente de baja frecuencia en las mismas posiciones en la primera matriz de coeficientes de baja frecuencia y la segunda matriz de coeficientes de baja frecuencia y hacer coincidir una relación de magnitud obtenida entre el primer coeficiente de baja frecuencia y el segundo coeficiente de baja frecuencia con la relación correspondiente entre el valor incorporado preestablecido y la relación de magnitud entre los dos coeficientes de baja frecuencia en el módulo de memorización para obtener un valor incorporado en cada posición 50 de incorporación, de manera que se obtenga una imagen de la marca de agua digital incorporada.

10. El sistema según la reivindicación 9, en donde el módulo de procesamiento de extracción de marca de agua está también configurado para: reclasificar y/o desencriptar 55 la marca de agua después de obtener la imagen de la marca de agua digital incorporada.

Inicio Realizar la transformada DWT en la imagen digital portadora original Xpara obtener dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia LH1 y HL1

Realizar la transformada DCT en la matriz de coeficientes de frecuencia intermedia horizontal LH1 para adquirir la matriz LH1_DCT, realizarluego la DWT en la matriz LH1_DCT y seleccionar la matriz decoeficientes de baja frecuencia LH1_DCT_LL2 adquirida después de la transformada como la primera matriz de coeficientes de baja frecuencia Realizar la DWT en la matriz de coeficientes de frecuencia intermedia vertical HL1 y seleccionar la matriz de coeficientes de baja frecuenciaHL1_LL2 adquirida después de la transformada como la segunda matriz de coeficientes de baja frecuencia Ajustar la magnitud de dos coeficientes de baja frecuencia en diversas posiciones (x, y) de incorporación idénticas en función de lo valores dela marca de agua a incorporarse en las mismas posiciones deincorporación (x, y) en la primera matriz de coeficientes de bajafrecuencia LH1_DCT_LL2 y la segunda matriz de coeficientes de baja frecuencia HL1_LL2, para hacer que la relación entre dos coeficientesde baja frecuencia ajustados cumplan la relación correspondienteentre el valor incorporado preestablecido y la relación de magnitud de los dos coeficientes de baja frecuencia Fin

Inicio Realizar la transformada DWT en la imagen incorporada de marca deagua Y para obtener dos matrices de coeficientes de frecuencia intermedia LH1_Y y HL1_Y

Realizar la transformada DCT en la matriz de coeficientes de frecuencia intermedia horizontal LH1_Y para adquirir la matriz LH1_DCT_Y, realizar luego la DWT en la matriz LH1_DCT_Y y seleccionar la matrizde coeficientes de baja frecuencia LH1_DCT_LL2_Y adquirida después de la transformada como la primera matriz de coeficientes de baja frecuencia Realizar la DWT en la matriz de coeficientes de frecuencia intermedia vertical HL1_Y y seleccionar la matriz de coeficientes de bajafrecuencia HL1_LL2_Y adquirida después de la transformada como la segunda matriz de coeficientes de baja frecuencia Comparar la magnitud de los dos coeficientes de baja frecuencia encada posición de incorporación (x, y) idéntica en la primera matriz decoeficientes de baja frecuencia LH1_DCT_LL2_Y y la segunda matrizde coeficientes de baja frecuencia HL1_LL2_Y y hacer coincidir larelación de magnitud adquirida por la comparación con lacorrespondiente relación entre el valor incorporado preestablecido y la relación de magnitud de los dos coeficientes de baja frecuencia paraadquirir el valor incorporado en cada posición de incorporación (x, y) , con el fin de adquirir la imagen de marca de agua digital W incorporada Fin