PICSI

Techniques de tatouages fragiles

Tatouage fragile

Une des premières méthodes proposées date de 1997 et agit par modification des bits de poids faible des pixels de l'image. On sait en effet que ces bits sont très sensibles aux manipulations. Ainsi, [30] encode un logo binaire dans ces bits de poids faible, et la décision quant à l'authenticité de l'image s'effectue par rapport au logo qu'on sait y avoir caché. Cette méthode souffre cependant du fait que les relations testées au niveau de chaque pixel ont 50% de chances d'être vérifiées naturellement. La sécurité de cette technique a été évaluée dans [10] et une amélioration a été proposée dans [9]. Cependant, notons que si l'attaquant dispose du dispositif d'authentification qui retourne une réponse binaire pour chaque pixel, ce procédé reste vulnérable.
  Une autre proposition, beaucoup plus élaborée et reposant sur la combinaison d'outils de traitement du signal et cryptographiques (hachage et chiffrement) a été publiée dans [27]. Cette technique (dont il existe une version symétrique et une version asymétrique) offre un bon comportement face à l'attaque par collage de Holliman et Memon [13] (l'attaquant, disposant d'un ensemble d'images authentiques protégées par le même logo et la même clé, cherche à estimer le contenu d'une image originale à partir du collage d'autres blocs authentiques pris dans un dictionnaire - ce qui s'apparente au procédé de quantification vectorielle présent dans les algorithmes de compression). D'autres travaux se sont particulièrement focalisés sur la résistance à cette attaque : [5,2].
  Dans le but d'améliorer le comportement des techniques d'authentification et d'intégrité, une autre approche a été étudiée : l'authentification hiérarchique. On utilise pour cela une représentation hiérarchique de l'image, ce qui rend les blocs de pixels dépendants les uns des autres. Une adaptation de la méthode précédente a été proposée pour cette approche : [4].
  Enfin, notons que [8] propose un schéma d'authentification pour des portions de l'image, qui permet de localiser les régions altérées et de détecter si le contenu provient du montage de morceaux d'images. Cette méthode offre une très bonne résistance face aux attaques possibles.
  Plus récemment, on peut citer la proposition asymétrique et fragile présentée dans [16] pour les images fixes.

Tatouage semi-fragile

Une solution, élaborée en 1998 puis améliorée [18,23] et connue sous le nom de SARI, reste transparente vis-à-vis d'une compression JPEG, et permet de reconstruire partiellement les parties altérées de l'image. Elle tire parti des propriétés d'invariance des coefficients de la DCT (utilisés lors de la compression JPEG) vis-à-vis d'une quantification scalaire.
  Une autre solution reposant sur la transformée en ondelettes est présentée dans [19], et on trouve dans [24] la description d'un système récent dédié aux images codées au format JPEG2000. On peut également citer les travaux récents [1,3] pour les images fixes.
  Certaines techniques reposent également sur l'insertion de données provenant elles-mêmes du document, et constituent donc également un tatouage semi-robuste. On peut par exemple citer [28] ou encore  [12,25] (qui traitent de la vidéo).
  Concernant l'audio, on peut citer [26].

Tatouage hybride : robuste et fragile 

Certains articles proposent des schémas incluant une technique de tatouage robuste, pour la protection du droit d'auteur par exemple, et une méthode d'authentification par tatouage fragile [7,22].

Hachage perceptif  

Une synthèse des solutions proposées pour le hachage perceptif d'images est présentée dans [20]. L'idée est de trouver des transformations, projections, donnant des informations pertinentes sur le contenu visuel de l'image ; ces données peuvent ensuite être annexées au document ou cachées dedans (de manière invisible). En plus des références citées dans cet article général, on peut signaler les travaux récents de [29,14,15,17,21,6]. Notons que ce type de hachage peut également être utilisé dans l'élaboration de procédés de tatouage classiques, comme par exemple dans [11].

References

[1] O. Altun, G. Sharma, M. Celik, and M. Bocko. Semifragile hierarchical watermarking in a set theoretic framework. In IEEE ICIP'05. IEEE.

[2] P. Barreto, H. Kim, and V. Rijmen. Toward a secure public-key blockwise fragile authentication wateramrking. In IEE Proceedings on Vision, Image and Signal Processing, volume 149, pages 57-62. IEE, 2002.

[3] J.-P. Boyer, P. Duhamel, and J. Blanc-Talon. Game-theoretic analysis of a semi-fragile watermarking scheme based on scs. In IEEE ICIP'05. IEEE.

[4] M. Celik, G. Sharma, E. Saber, and A. Tekalp. Hierarchical watermarking for secure image authentication with improved localization and security. IEEE Transactions on Image Processing, 11(6):585-595, 2002.

[5] D. Coppersmith, F. Mintzer, C. Tresser, C. Wu, and M. Yeung. Fragile imperceptible digital watermark with privacy control. In Proc. SPIE, Security and Watermarking of Multimedia Contents I, volume 3657, pages 79-84. SPIE, 1999.

[6] C. De Roover, C. De Vleeschouwer, F. Lefèbvre, and B. Macq. Robust video hashing based on radial projections of key frames. IEEE Transactions on Signal Processing, 53(10):4020-4037, 2005.

[7] F. Deguillaume, S. Voloshynovskiy, and T. Pun. Secure hybrid robust watermarking resistant against tampering and copy-attack. Signal Processing, 83(10):2133-2170, 2003.

[8] J. Fridrich. Security of fragile authentication watermarks with localization. In IS&T/SPIE International Symposium on Electronic Imaging 2002, volume 4675 of Proceedings of the SPIE, pages 691-700. SPIE, 2002.

[9] J. Fridrich, M. Goljan, and A. Bzldoza. New fragile authentication watermark for images. In IEEE ICIP'00, volume 1, pages 446-449, 2000.

[10] J. Fridrich, M. Goljan, and N. Memon. Further attacks on yeung-mintzer fragile watermarking scheme. In Proc. SPIE, Security and Watermarking of Multimedia Contents II, volume 3971, pages 428-437. SPIE, 2000.

[11] Ö. Harmanci, M. Kucukgoz, and M. Mihçak. Temporal synchronization of watermarked video using image hashing. In IS&T/SPIE International Symposium on Electronic Imaging 2005, volume 5681 of Proceedings of the SPIE, pages 370-380. SPIE, 2005. Security, Steganography, and Watermarking of Multimedia Contents VII.

[12] d. He, Q. Sun, and Q. Tian. A semi-fragile object based video authentication system. In International Symposium on Circuits and Systems - ISCAS'03, volume 3, pages 814-817. IEEE, 2003.

[13] M. Holliman and N. Memon. Counterfeiting attacks on oblivious block-wise independent invisible wateramrk schemes. IEEE Transactions on Image Processing, 9(3):432-441, 2000.

[14] C.-Y. Hsu and C.-S. Lu. Geometric distortion-resilient image hashing system and its application scalability. In Workshop on multimedia and security 2004, pages 81-92. ACM Press, 2004.

[15] C. Kailasanathan, R. Naini, and P. Ogunbona. Compression tolerant DCT based image hash. In Distributed computing systems workshops 2003, pages 562-567. IEEE, 2003.

[16] H. Kim. A new public-key authentication watermarking for binary document images resistant to parity attacks. In IEEE ICIP'05. IEEE.

[17] S. Kozat, R. Venkatesan, and M. Mihcak. Robust perceptual image hashing via matrx invariants. In IEEE ICIP'04, volume 5, pages 3443-3446. IEEE, 2004.

[18] C.-Y. Lin and S.-F. Chang. A robust image authentication method distinguishing JPEG compression from malicious manipulations. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 11(2):153-168, 2001.

[19] C.-S. Lu and H.-Y. M. Liao. Structural digital signature for image authentication: an incidental distortion resistant scheme. IEEE Transactions on Multimedia, 5(2):161-173, 2003.

[20] E. McCarthy, F. Balado, G. Silvestre, and N. Hurley. A framework for soft hashing and its application to robust image hashing. In IEEE ICIP'04, volume 1, pages 397-400. IEEE, 2004.

[21] V. Monga and B. Evans. Robust perceptual image hashing using distributed coding. In Digital Signal Processing Workshop - DSPWS 2004, volume 1, pages 677-680. IEEE, 2004.

[22] G. Qiu, P. Marziliano, A. Ho, D. He, and Q. Sun. A hybrid watermarking scheme for h.264/avc video. In International Conference on Pattern Recognition - ICPR'04, volume 4, pages 865 - 868. IEEE, 2004.

[23] R. Radhakrishnan and N. Memon. On the security of the digest function in the SARI image authentication system. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 12(11):1030-1033, 2002.

[24] S.-F. Sun, Q. nad Chang. A secure and robust digital signature scheme for PEG2000 image authentication, IEEE Transactions on Multimedia, 7(3)/480-494, 2005.

[25] S. Thiemert, H. Sahbi, and M. Steinebach. Applying interest operators in semi-fragile video watermarking. In IS&T/SPIE International Symposium on Electronic Imaging 2005, volume 5681 of Proceedings of the SPIE, pages 353-362. SPIE, 2005. Security, Steganography, and Watermarking of Multimedia Contents VII.

[26] R. Tu and J. Zhao. A novel semi-fragile audio watermarking scheme. In IEEE International Workshop on Haptic, Audio and Visual Environments and Their Applications - HAVE'03, pages 89-94. IEEE, 2003.

[27] P. Wong and N. Memon. Secret and public key image watermarking schemes for image authentication and ownerschip verification. IEEE Transactions on Image Processing, 10(10):1593-1601, 2001.

[28] C. Wu. On the design of content-based multimedia authentication systems. IEEE Transactions on Multimedia, 4(3):385-393, 2002.

[29] S. Yang and C. Chen. Robust image hashing based on SPIHT. In Information Technology: Research and Education - ITRE 2005, pages 110-114. IEEE, 2005.

[30] M. Yeung and F. Mintzer. An invisible watermarking technique for image verification. In IEEE ICIP'97, pages 680-683. IEEE, 1997.