Razlike

Slijede razlike između dviju inačica stranice.

--- racfor_wiki:tehnike_za_watermarking_video_zapisa [2021/01/17 17:19]
bkukic [Uvod]
+++ racfor_wiki:tehnike_za_watermarking_video_zapisa [2024/12/05 12:24] (trenutno)
@@ Redak 11: / Redak 11: @@
 ===== Sigurnosni zahtjevi watermarking algoritama =====
-Priroda algoritama za watermarking videozapisa te razlike među njima uvelike će se razlikovati upravo po zadovoljavanju određenih sigurnosnih zahtjeva na njihov rad. Postoje situacije u kojima kvalitetno zadovoljavanje jednog zahtjeva rezultira padom kvalitete zadovoljavanja drugog, stoga je kod izrade algoritma za watermarking videozapisa vrlo bitno odabrati koje, i u kojoj mjeri, će zahtjeve algoritam zadovoljavati. Neki od glavnih zahtjeva video watermarking algoritama su:
+Priroda algoritama za watermarking videozapisa te razlike među njima uvelike će se razlikovati upravo po zadovoljavanju određenih sigurnosnih zahtjeva na njihov rad. Postoje situacije u kojima kvalitetno zadovoljavanje jednog zahtjeva rezultira padom kvalitete zadovoljavanja drugog, stoga je kod izrade algoritma za watermarking videozapisa vrlo bitno odabrati koje, i u kojoj mjeri, će zahtjeve algoritam zadovoljavati. Neki od glavnih zahtjeva video watermarking algoritama su po [1]:
   - vjernost
@@ Redak 33: / Redak 33: @@
 ==== Korištenje ključa ====
-Sigurnost algoritma za watermarking videozapisa povećava se korištenjem tajnog ključa zajedno s kriptografskim tehnikama koje automatski povećavaju otpornost watermarking sustava na zloćudne napade.
+Sigurnost algoritma za watermarking videozapisa povećava se korištenjem tajnog ključa s kriptografskim tehnikama koje automatski povećavaju otpornost watermarking sustava na zloćudne napade.
 ==== Brzina ====
-Pojavom sve učinkovitijeg hardvera na kojem se watermarking algoritmi izvode, zahtjev na brzinu pao je u drugi plan, ali ovaj zahtjev još uvijek naglašava bitnost jednostavnijih i ne pretjerano zahtjevnih algoritama naspram onih računalno zahtijevnih kako bi se oni što brže izvodili i na mikrokontrolerima.
+Pojavom sve učinkovitijeg hardvera na kojem se watermarking algoritmi izvode, zahtjev na brzinu pao je u drugi plan, ali ovaj zahtjev još uvijek naglašava bitnost jednostavnijih i ne pretjerano zahtjevnih algoritama naspram onih računalno zahtjevnih kako bi se oni što brže izvodili i na mikrokontrolerima.
 ==== Kapacitet ====
@@ Redak 57: / Redak 57: @@
 ===== Pregled algoritama za watermarking videozapisa =====
-Algoritama za watermarking videozapisa te njihovih glavnih podjela u literaturi ima jako puno. Ove se podjele većinom vrše na temelju glavnih funkcionalnosti pojedinog algoritma, točnije u kojoj funkcionalnoj domeni i kojim pristupom algoritam pristupa rješavanju problema watermarkinga videozapisa. U ovom je poglavlju prikazana generalna podjela algoritama ovisno o njihovoj domeni djelovanja te je u svakoj domeni ukratko opisano nekoliko algoritama takve funkcionalnosti. Watermarking algoritmi, u ovoj podjeli, zastupljeni su u 3 glavne kategorije:
+Algoritama za watermarking videozapisa te njihovih glavnih podjela u literaturi ima jako puno. Ove se podjele većinom vrše na temelju glavnih funkcionalnosti pojedinog algoritma, točnije u kojoj funkcionalnoj domeni i kojim pristupom algoritam pristupa rješavanju problema watermarkinga videozapisa. U ovom je poglavlju prikazana generalna podjela algoritama ovisno o njihovoj domeni djelovanja te je u svakoj domeni ukratko opisano nekoliko algoritama takve funkcionalnosti. Watermarking algoritmi, u ovoj podjeli, zastupljeni su u 3 glavne kategorije [1]:
   - prostorna domena
@@ Redak 64: / Redak 64: @@
 ==== Prostorna domena ====
-Watermarking algoritmi ove domene su uglavnom jednostavni i make kompleksnosti i oni se većinom fokusiraju na izmjenu komponenata boje i svjetline videozapisa. Dok su algoritmi ove domene brzi i jednostavni, oni su vrlo ograničeni kod borbe protiv zloćudnih napada uklanjanja watermarking oznake ili pokušaja njene izmjene. Budući da ovi algoritmi većinom sinkronizirano mijenjaju komponente čitave slike, one postaju podložne napadima desinkronizacije. Prostorna domena također zanemaruje onu temporalnu pa su videozapisi watermarkani ovim algoritmima podložni i manipulacijama kroz njihovu temporalnu dimenziju. Zanemarivanje vremenske dimenzije videozapisa također otežava i optimizaciju watermarking algoritama. U nastavku je navedeno nekoliko watermarking tehnika prostorne domene.
+Watermarking algoritmi ove domene su uglavnom jednostavni i male kompleksnosti i oni se većinom fokusiraju na izmjenu komponenata boje i svjetline videozapisa. Dok su algoritmi ove domene brzi i jednostavni, oni su vrlo ograničeni kod borbe protiv zloćudnih napada uklanjanja watermarking oznake ili pokušaja njene izmjene. Budući da ovi algoritmi većinom sinkronizirano mijenjaju komponente čitave slike, one postaju podložne napadima desinkronizacije. Prostorna domena također zanemaruje onu temporalnu pa su videozapisi watermarkani ovim algoritmima podložni i manipulacijama kroz njihovu temporalnu dimenziju. Zanemarivanje vremenske dimenzije videozapisa također otežava i optimizaciju watermarking algoritama. U nastavku je navedeno nekoliko watermarking tehnika prostorne domene.
 === Izmjena najnižeg bita (eng. Least significant bit - LSB) ===
@@ Redak 72: / Redak 72: @@
 === Tehnike temeljene na korelaciji ===
-U ovoj se tehnici koristi nasumično, uniformno generirani šum koji se ugrađuje u videozapis tako što on mijenja svjetlinu piksela ovsino o jačini watermarkinga. Za detekciju watermarking oznake potreban je ključ kako bi se rekonstruirao pseudo nasumičan šum. Watermarking oznaka detektirana je kada se rekonstruirani signal poklapa s primljenim videozapisom u dovoljno velikoj količini određenoj granicom podudaranja ili korelacije.
+U ovoj se tehnici koristi nasumično, uniformno generirani šum koji se ugrađuje u videozapis tako što on mijenja svjetlinu piksela ovisno o jačini watermarkinga. Za detekciju watermarking oznake potreban je ključ kako bi se rekonstruirao pseudo nasumičan šum. Watermarking oznaka detektirana je kada se rekonstruirani signal poklapa s primljenim videozapisom u dovoljno velikoj količini određenoj granicom podudaranja ili korelacije.
 ==== Frekvencijska domena ====
@@ Redak 93: / Redak 93: @@
 ==== Kompresijska domena ====
-Ideja povezivanja kompresijskih metoda s metodama watermarkinga videozapisa dovela je do pojavljivanja tehnika koje koriste MPEG-2 ili MPEG-4 strukture kodiranja kao glavnih dijelova ovog postupka. Ove su tehnike dobre kod obrađivanja signala u stvarnom vremenu baš zato jer se oslanjaju na metode tih načina kodiranja videozapisa. Tehnike koje koristi primjerice koristi MPEG-2 kodiranje uklanjaju nepotrebne vremenske podatke iz videozapisa koristeći dvosmjerno predviđanje, kao i uklanjanje nepotrebnih prostornih podataka korištenjem statističkih metoda. Problemi ovih metoda nastaju kod ponovne kompresije videozapisa, kao i kod njegova pretvaranja iz ovih kompresijskih formata u neke druge u kojima ne vrijede metode koje se u navedenim formatima koriste. Jedna varijanta korištenja MPEG-2 komprimiranog videozapisa u svrhu watermakinga videozapisa izvedena je na način da je ostvaren algoritam koji ima sposobnost razlikovati zloćudne napade od običnog video procesiranja. Metoda prvo rastavlja video na pojedine slike te iz njih izvlači vektore značajki koje će se ponašati kao watermarking oznake koje će se ugrađivati u video. Autentifikacija se zatim provodi usporedbom primljenih slika videozapisa i watermarking oznake u obliku vektora značajki.
+Ideja povezivanja kompresijskih metoda s metodama watermarkinga videozapisa dovela je do pojavljivanja tehnika koje koriste MPEG-2 ili MPEG-4 strukture kodiranja kao glavnih dijelova ovog postupka. Ove su tehnike dobre kod obrađivanja signala u stvarnom vremenu baš zato što se oslanjaju na metode tih načina kodiranja videozapisa. Tehnike koje koristi primjerice koristi MPEG-2 kodiranje uklanjaju nepotrebne vremenske podatke iz videozapisa koristeći dvosmjerno predviđanje, kao i uklanjanje nepotrebnih prostornih podataka korištenjem statističkih metoda. Problemi ovih metoda nastaju kod ponovne kompresije videozapisa, kao i kod njegova pretvaranja iz ovih kompresijskih formata u neke druge u kojima ne vrijede metode koje se u navedenim formatima koriste. Jedna varijanta korištenja MPEG-2 komprimiranog videozapisa u svrhu watermakinga videozapisa izvedena je na način da je ostvaren algoritam koji ima sposobnost razlikovati zloćudne napade od običnog video procesiranja. Metoda prvo rastavlja video na pojedine slike te iz njih izvlači vektore značajki koje će se ponašati kao watermarking oznake koje će se ugrađivati u video. Autentifikacija se zatim provodi usporedbom primljenih slika videozapisa i watermarking oznake u obliku vektora značajki.
 ===== Usporedba algoritama za watermarking video zapisa =====
-U ovom su poglavlju ispitana 3 različita algoritma te su uspoređeni njihovi rezultati. Ispitivanje se vršilo na istom setu podataka kako bi svaki algoritam imao iste preduvjete prije početka svog watermarking rada. U [2] je opisan postupak watermarkinga putem DCT metode, gdje se na videozapisu primjenjivala optimizacija rojem čestica (eng. Particle swarm optimization - PSO). Ta se metoda primjenjivala na populaciju od 50 i 100 čestica te s iteracijama od1 do 150. Ovakva konfiguracija dala je rezultate za kvalitetu rekonstrukcije u obliku prosječnog PSNR (Peak signal-to-noise ratio) iznosa od 40.4dB. Rezultati bez primjene optimizacije rojem čestica upućuju na malo nižu kvalitetu rekonstrukcije u obliku PSNR-a od 39.02dB. Zapažen je i odnos faktora razmjene između robusnosti i nevidljivosti watermarkinga te PSNR mjerila - što se robusnost algoritma za watermarking videozapisa povećava, povećava se i PSNR rezultat tog algoritma. U [3], algoritam je koristio domenu MPEG kompresije te je na taj način postigao rezultat PSNR-a od 49.66dB te je postigao vrijednost bit error rate od 5.35 za kvantizacijski korak od 4%, dok je za kvantizacijski korak od 8% postigao bit error rate od 4.76 te 3.01 za korak od 12%, što pokazuje da se povećanjem kvantizacijske skale smanjuje učestalost bitovnih pogreška te je i pokazano da je bitovna pogreška veća u duljim videozapisima. Algoritam korišten u [4] oslanjao se na primjenu DWT transformacije kod watermarkinga videozapisa te je prosječni PSNR na 100 okvira videozapisa iznosio 39.0693dB. Performanse ovog algoritma također su testirane nakon napada na integritet videozapisa gama korekcije s faktorom 0.5, 2 i 4 te su nakon toga PSMR-ovi iznosili 14.399dB, 15.817dB i 11.304dB. Tablica na slici 1 pokazuje algoritam za watermarking videozapisa koji se oslanja na MPEG kodiranje ima bolju performansu od onih koji se oslanjaju na DCT i DWT, ali formatiranje videozapisa u neki drugi format uvelike bi narušilo njegovu kvalitetu što doprinosi njegovoj fragilnosti. DSW metoda daleko je robusnija jer koristi različite razine detalja kako bi ugradila watermarking oznaku u videozapis, ali ovdje opet dolazi do narušavanja idealne slike videozapisa.
+U ovom je poglavlju predstavljena analiza 3 različita algoritma po [1] te su uspoređeni njihovi rezultati. Ispitivanje se vršilo na istom setu podataka kako bi svaki algoritam imao iste preduvjete prije početka svog watermarking rada. U [2] je opisan postupak watermarkinga putem DCT metode, gdje se na videozapisu primjenjivala optimizacija rojem čestica (eng. Particle swarm optimization - PSO). Ta se metoda primjenjivala na populaciju od 50 i 100 čestica te s iteracijama od1 do 150. Ovakva konfiguracija dala je rezultate za kvalitetu rekonstrukcije u obliku prosječnog PSNR (Peak signal-to-noise ratio) iznosa od 40.4dB. Rezultati bez primjene optimizacije rojem čestica upućuju na malo nižu kvalitetu rekonstrukcije u obliku PSNR-a od 39.02dB. Zapažen je i odnos faktora razmjene između robusnosti i nevidljivosti watermarkinga te PSNR mjerila - što se robusnost algoritma za watermarking videozapisa povećava, povećava se i PSNR rezultat tog algoritma. U [3], algoritam je koristio domenu MPEG kompresije te je na taj način postigao rezultat PSNR-a od 49.66dB te je postigao vrijednost bit error rate od 5.35 za kvantizacijski korak od 4%, dok je za kvantizacijski korak od 8% postigao bit error rate od 4.76 te 3.01 za korak od 12%, što pokazuje da se povećanjem kvantizacijske skale smanjuje učestalost bitovnih pogreška te je i pokazano da je bitovna pogreška veća u duljim videozapisima. Algoritam korišten u [4] oslanjao se na primjenu DWT transformacije kod watermarkinga videozapisa te je prosječni PSNR na 100 okvira videozapisa iznosio 39.0693dB. Performanse ovog algoritma također su testirane nakon napada na integritet videozapisa gama korekcije s faktorom 0.5, 2 i 4 te su nakon toga PSNR-ovi iznosili 14.399dB, 15.817dB i 11.304dB. Tablica na slici 1 pokazuje algoritam za watermarking videozapisa koji se oslanja na MPEG kodiranje ima bolju performansu od onih koji se oslanjaju na DCT i DWT, ali formatiranje videozapisa u neki drugi format uvelike bi narušilo njegovu kvalitetu što doprinosi njegovoj fragilnosti. DSW metoda daleko je robusnija jer koristi različite razine detalja kako bi ugradila watermarking oznaku u videozapis, ali ovdje opet dolazi do narušavanja idealne slike videozapisa.
 {{ :racfor_wiki:watermark.png?400 |}}
-Slika 1: Usporedba rezultata watermarking algoritama
+Slika 1: Usporedba rezultata watermarking algoritama [1]
 ===== Zaključak =====
-Budući da se sve više komunikacije odvija preko internetskih kanala, i to u mnogim slučajevima putem raznih video sadržaja, pojavljuju se i problemi falsificiranja i manipuliranja tog sadržaja, a uz to i potreba za očuvanje integriranosti i autentičnosti informacija nekog video sadržaja. Watermarking se pokazao kao koristan alat u borbi protiv upravo ovih problema i to u mnoštvu svojih implementacija od kojih svaka ima svoju zadaću u očuvanju sigurnosti komunikacije i prenošenja informacija. U ovom su radu nabrojani i ukratko upisani zahtjevi koje bi dobar algoritam trebao imati te je napravljena temeljna podjela tih algoritama ovisno o domeni na koju se njihova implementacija oslanja. Ovom se analizo može doći do zaključka da ne postoji savršen algoritam (eng. "no silver bullet") koji će u potpunosti zadovoljavati sve zahtjeve. Neki su algoritmi, primjerice, vrlo robusni u svom radu ali u zamjenu žrtvuju svoju neopažljivost ljudskom oku i obrnuto. Algoritmi za watermarking videozapisa frekvencijske domene su tako otporniji na modifikacije videozapisa poput kompresije s gubitkom, rotacije, dodavanja šuma, izrezivanja i slično, ali su računalno zahtjevne operacije. Prostorne su metode zato puno vrže i jednostavnije, ali fragilne po pitanju otpornosti na razne zloćudne napade. Primjena tehnika za watermarking videozapisa povećavati će se i još više jer se informacije sve više prenose putem multimedijskog sadržaja, a u svrhu optimiziranja tih tehnika sve se više počinje koristiti i umjetna inteligencija, koja svojim razvojem automatski povlači i optimiziranost tehnika za watermarking videozapisa.
+Budući da se sve više komunikacije odvija preko internetskih kanala, i to u mnogim slučajevima putem raznih video sadržaja, pojavljuju se i problemi falsificiranja i manipuliranja tog sadržaja, a uz to i potreba za očuvanje integriranosti i autentičnosti informacija nekog video sadržaja. Watermarking se pokazao kao koristan alat u borbi protiv upravo ovih problema i to u mnoštvu svojih implementacija od kojih svaka ima svoju zadaću u očuvanju sigurnosti komunikacije i prenošenja informacija. U ovom su radu nabrojani i ukratko upisani zahtjevi koje bi dobar algoritam trebao imati te je napravljena temeljna podjela tih algoritama ovisno o domeni na koju se njihova implementacija oslanja. Ovom se analizom može doći do zaključka da ne postoji savršen algoritam (eng. "no silver bullet") koji će u potpunosti zadovoljavati sve zahtjeve. Neki su algoritmi, primjerice, vrlo robusni u svom radu ali u zamjenu žrtvuju svoju neopažljivost ljudskom oku i obrnuto. Algoritmi za watermarking videozapisa frekvencijske domene su tako otporniji na modifikacije videozapisa poput kompresije s gubitkom, rotacije, dodavanja šuma, izrezivanja i slično, ali su računalno zahtjevne operacije. Prostorne su metode zato puno vrže i jednostavnije, ali fragilne po pitanju otpornosti na razne zloćudne napade. Primjena tehnika za watermarking videozapisa povećavat će se i još više jer se informacije sve više prenose putem multimedijskog sadržaja, a u svrhu optimiziranja tih tehnika sve se više počinje koristiti i umjetna inteligencija, koja svojim razvojem automatski povlači i optimiziranost tehnika za watermarking videozapisa.
 ===== Literatura =====

racfor_wiki/tehnike_za_watermarking_video_zapisa.1610903958.txt.gz · Zadnja izmjena: 2024/12/05 12:23 (vanjsko uređivanje)