ITACA - Rapporto di valutazione su vantaggi e svantaggi delle diverse classi di tecniche di watermarking invisibile in relazione agli scopi del progetto

This report contains three separate documents: state of the art in digital watermarking; assessment of two different methods for robust and invisible watermarking; experiments on the method chosen for project ITACA. These three parts have been archived as confidential reports 2013-PR-005, 2013-PR-004, and 2014-PR-001, respectively, in the ISTI-CNR publication management system. The coarsest classification of watermarking includes space-domain and transformed-domain methods. ITACA's need to watermark multi-channel images also entails a choice of a specific algorithm that maintains robustness and transparency in both the entire data cube and any part thereof, depending on the intended use of the data. After a general assessment, two methods have been selected that are suitable for ITACA, one working in the space domain and one working in the singular vector domain. After the first experiments, the algorithm in the space domain has been chosen to be examined more in depth. The result of this further study is an algorithm that has already been proposed in the literature, slightly modified to be used at ITACA's purposes of color/multispectral data images. The extraction procedure, in particular, does not rely on ICA techniques.

Il presente documento consiste di tre parti indipendenti: la prima è uno stato dell'arte sul watermarking digitale invisibile e robusto, compilato nella fase iniziale dei lavori del WP6 e successivamente aggiornato; la seconda parte riporta la descrizione e una prima sperimentazione su due algoritmi particolari, appartenenti a due diverse classi, selezionati dalla letteratura e adattati alle esigenze del progetto; la terza parte, infine, contiene un approfondimento di sperimentazione sull'algoritmo scelto per la definitiva implementazione durante il meeting di progetto del 9-10 settembre 2013. Le tre parti sono state registrate separatamente come rapporti riservati nell'archivio dell'ISTI-CNR, con le sigle, rispettivamente, 2013-PR-005, 2013-PR-004, e 2014-PR-001. I relativi riferimenti incrociati nel presente testo si riferiscono a questi tre rapporti, dotati ognuno della sua bibliografia. La più generale classificazione degli algoritmi di watermarking comprende le due grandi classi degli algoritmi operanti nel dominio dell'immagine e degli algoritmi operanti in un dominio trasformato. L'esigenza di marcare immagini multicanale induce poi ad adottare strategie specifiche a seconda delle caratteristiche di robustezza e trasparenza che si vogliono dare al watermarking e dell'uso che si vuole fare dell'immagine, e/o dei suoi singoli canali. A seguito dello studio generale, sono stati selezionati due algoritmi, uno nel dominio dello spazio e uno nel dominio dei vettori singolari delle immagini da marcare. Tali algoritmi sono stati implementati e sperimentati a fronte delle esigenze di ITACA. I risultati di questa sperimentazione hanno spinto a privilegiare l'algoritmo nel dominio spaziale e proseguire la sperimentazione valutandone la robustezza a fronte di ulteriori attacchi di tipo geometrico e sviluppando una strategia per la marcatura di immagini multicanale. Il risultato è un'algoritmo ispirato ad uno già proposto in letteratura, ma esteso a immagini multispettrali di dimensioni arbitrarie e con un numero qualsiasi di canali. La fase di estrazione è stata realizzata senza ricorrere a tecniche ICA, come originalmente proposto.