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Un algoritmo di watermarking digitale per la protezione di immagini di Beni Culturali CNR Roma 15 /11/2006 IDS srl – Informatica distribuita e software.

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Presentazione sul tema: "Un algoritmo di watermarking digitale per la protezione di immagini di Beni Culturali CNR Roma 15 /11/2006 IDS srl – Informatica distribuita e software."— Transcript della presentazione:

1 Un algoritmo di watermarking digitale per la protezione di immagini di Beni Culturali CNR Roma 15 /11/2006 IDS srl – Informatica distribuita e software - Messina UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI MESSINA Dipartimento di Matematica Santa Agreste, Guido Andaloro, Nuccio Castorina, Salvatore Giovinazzo, Daniela Prestipino, Luigia Puccio

2 2 CNR Roma 15 /11/2006 uno dei metodi per la protezione del copyright, che nellultimo decennio sta riscontrando molto interesse Watermarking è Il watermark è invisibile per il sistema visivo umano Basically, invisible watermarking for digital image consists of singing an image with a signature or copyright message such that the message is secretly embedded in the image S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

3 3 CNR Roma 15 /11/2006 Classificazione degli algoritmi di watermarking A) Metodi basati sul dominio sapaziale che modificano direttamente alcuni bit dellimmagine R.C. van Schyndel, A.Z. Tirkel, C.F. Oborne (1994) Least Significant Bit (LSB) Caronni (1995) W. Bender, D. Grul, N. Morimoto (1995) Texture block coding T. Kascalis, I. Pitas (1996) … S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

4 4 CNR Roma 15 /11/2006 Classificazione degli algoritmi di watermarking B) Metodi basati sul dominio delle frequenze che modificano alcuni coefficienti della trasformata dellimmagine FT, DCT, DWT, MDWT, … E.Koch, J. Zhao (1996) I.J. Cox, J. Kiliam, T.Lighton, T. Shamoon (1997) … A.Piva, M. Barni, F. Bartolini, V. Cappellini (1998) (2001) J. Ohnishi, K. Matsui (1996) D. Kundur, D. Hatzinakos (1997) M. Corvi, G. Nicchiotti (1997) S. Giovinazzo, L. Puccio (2001) … S. Agreste, L.Puccio, A. Vocaturo (2006) DWT MDWT S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

5 5 CNR Roma 15 /11/2006 Un algoritmo di watermarking ha2 fasi: Inserimento I (immagine originale) + W (watermark) = I w(immagine watermarkata) Immagine originale Immagine watermarkata S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

6 6 CNR Roma 15 /11/2006 Rilevamento W(watermark rilrvato) = I W – I ; Simil(W, W) < W = W Simil = funzione di verosimiglianza Metodi Privati o non Ciechi: D(I W,I)=W Metodi Pubblici o Ciechi: D(I W )=W S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

7 7 CNR Roma 15 /11/2006 Watermark deve essere robusto agli attacchi An attack is any signal modification, intentional or otherwise, which is applied to marked signal and which effects the reliability of the extracted watermark Filtering Compression: JPEG, wavelet, … Geometrical distortions: rotation, size reduction, cropping, … Data format modification StirMark … S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

8 8 Benchmark of robustness of principal commercial algorithms S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

9 9 L'attività di Ricerca sul Watermarking digitale è stata sviluppata nell'ambito del Contratto di ricerca industriale tra UNIME e IDS: Algoritmi per la sicurezza informatica: con campi di applicazione al software, alle banche dati multimediali e alle reti L'algoritmo di watermarking è stato usato su un insieme di immagini digitali costituenti la galleria on-line di immagini del servizio BEWEB (http://www.chiesacattolica.it/beweb), pubblicate da IDS per la Conferenza Episcopale Italiana (CEI). BEWEB è la vetrina sul Web degli Inventari dei beni storico-artistici, realizzati a partire dal 1997 nelle 225 Diocesi italiane. Le immagini watermarkate su BEWEB, alla data odierna, sono piu di S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

10 10 CNR Roma 15 /11/2006 Risultati - Pubblicazioni scientifiche - Utilizzo su BEWEB (www.chiesacattolica.it/beweb) per il watermarking delle immagini dei beni culturali ecclesiastici pubblicati su Internet - Utilizzo nellambito del progetto Ecumene, in particolare per il watermaking delle immagini del prototipo del Portale Ecumene (http://prototipo.ecumene.it) S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

11 11 CNR Roma 15 /11/2006 Il progetto Ecumene © S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

12 12 CNR Roma 15 /11/2006 Il portale Ecumene per la fruizione integrata di beni culturali eterogenei Profilazione utenti Gestore Operatore Fruitore Esperto Visitatore Accessibilità Multicanalità Community Forum Chat Domande agli esperti Ricerca (semplice, guidata, avanzata) Opere darte Archivi Architetture Beni Librari Enti, Persone, Famiglie Aree Amministrative Luoghi e Cronologie Percorsi Tematici Modelli 3D Immagini con watermark e-commerce S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

13 13 Le immagini storico-artistiche considerate, che sono un sottoinsieme di quelle appartenenti alle 225 Diocesi italiane, sono state prodotte da differenti autori, sparsi su tutto il territorio nazionale. Esse si differenziano sia nella metodologia dei diversi processi di produzione, sia per le condizioni di luce e soggetto che per dimensione. Tali differenze hanno fornito una casistica complessa e variegata. Per cui si è potuto testare lalgoritmo su un campione ricco ed eterogeneo LE IMMAGINI CNR Roma 15 /11/2006 S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

14 14 Matrice delle differenze Dopo memorizzazione in JPEG I algoritmo di watermarking digitale Chiave dinserimento caratterizzata da: Livello di decomposizione Funzione base Wavelet Riga della matrice dei coefficienti wavelet Funzioni wavelet utilizzate: Daubechies 2, 3 Symlet 3 Biorthogonal 1.3 Spazio di colore RGB Spazio trattato per linserimento del marchio: Verde Livelli di decomposizione >= 5 Marchio dinserimento interferenza numerica statica WM 1.0 S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

15 15 CNR Roma 15 /11/2006 Differenza tra le immagini DWT SymletBiorthogonal S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

16 16 CNR Roma 15 /11/2006 Image B Wavelet: Daubechies 3 Prima JPEG Dopo JPEG S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

17 17 CNR Roma 15 /11/2006 Wavelet: Biorthogonal 1.3 Image C Prima JPEG Dopo JPEG S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

18 18 CNR Roma 15 /11/2006 Wavelet: Symlet 3 Prima JPEG Dopo JPEG Image D S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

19 19 Set of 29 test images CNR Roma 15 /11/2006 S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

20 20 CNR Roma 15 /11/2006 Immagine originale L'immagine deve avere dimensioni opportune per l'applicazione della DWT S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

21 21 CNR Roma 15 /11/2006 Size file.jpg 884 Kb RGB dimension 1775x932x3 S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

22 22 CNR Roma 15 /11/2006 Buona distribuzione del watermark: Algoritmo a Blocchi S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

23 23 WM 2.0 Chiave dinserimento caratterizzata da: Livello di decomposizione watermark dipende dalle caratteristiche dellimmagine Funzioni wavelet utilizzate: Daubechies 4 Fase di pre-processing valutazione dinamica area ove inserire il watermark Spazio di colore HSV, V Livelli di decomposizione <4 Fase di sincronizzazione nel rilevamento CNR Roma 15 /11/2006 S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio

24 24 Algoritmo di watermarking per le immagini digitali a colori : invisibile, non cieco basato su wavelet. Nel rispetto dei requisisti fondamentali di un processo di watermark esso risulta: Robusto 88% non invertibile, impercettibile, con bassa percentuale di falsi positivi con assenza di falsi negativi WM 2.0 CNR Roma 15 /11/2006 S. Agreste, G. Andaloro, N. Castorina, S. Giovinazzo, D. Prestipino, L. Puccio


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