Эксперименты по восстановлению СВЗ с художественных репродукций на бумажных носителях

М.В. Смирнов

Аннотация

Выполнены эксперименты по встраиванию и восстановлению цифровых голограмм Фурье скрытых водяных знаков (СВЗ) в обычные бумажные носители с помщью стандартной оргтехники. В качестве контейнеров СВЗ использовались художественные репродукции шедевров русской и советской художественной школы. Бумажными носителями служили листы формата A4 бумаги "KYM LUX CLASSIC"*). Устройство для печати - настольный лазерный принтер фирмы HP LaserJet 1022n, фоторегистратор - планшетный сканер Mustek Be@rPaw 2448 с оптическим разрешением 1200 x 2400 dpi . Встраивание осуществлялось в цветные и полутовые картинки-контейнеры.


Методика и теоритические аспекты изложены в работах "Голографический подход к встраиванию скрытых водяных знаков в фотографии"[1-5]. В настоящей работе представлены результаты экспериментов с бумажными носителями. Изображениями - контейнерами послужили художественные репродукции с разрешение 300 dpi. В качестве скрытых водяных знаков (СВЗ) использовался знак © и тестовый штрих-код, которые были оформлены в виде бинарных картинкок размером 32x32 и 96x96 пикселов, соответственно.
Исходная цветная репродукция - контейнер

Рис. 1. Исходная цветная репродукция - контейнер

Изображение контейнера с СВЗ после печати и сканирования

Рис. 2. Изображение контейнера с СВЗ "штрих-код" после печати и сканирования. Последовательность процедур печати и регистрации представляют собой воздействие тракта передачи на контейнер с СВЗ. Тракт передачи состоит из бумажного носителя и фоторегистратора. Оба элемента могут быть описаны частотно-контрастной характеристикой (ЧКХ, или ФПМ) и мощностью шума.

Увеличенный (200%) фрагмент изображения контейнера с СВЗ после печати и сканирования

Рис. 3. Увеличенный (масштаб 200%) фрагмент изображения (рис.2) контейнера с СВЗ после печати и сканирования

Восстановленная голограмма СВЗ в окне консоли программного приложения

Рис. 4. Восстановленная голограмма СВЗ в окне консоли программного приложения "Holographic Watermarking" (Borland C++)

Вариации восстановления СВЗ при коррекции масштабных искажений и произвольном выборе окна в изображении-контейнере с голограммой

Рис. 5a: Вариации восстановления СВЗ при коррекции масштабных искажений и произвольном выборе окна обработки в изображении-контейнере с голограммой на рис.2. Рис.5b: Аддитивное накопление случайных выборок обеспечивает повышение отношения сигнал/шум.

Изображение - контейнер с гистограммой полутонов

Рис. 6. Изображение - контейнер (рис2.) с "правильной" гистограммой полутонов. Наибольшие искажения СВЗ обусловлены произвольным изменением масштаба и угла поворота при фоторегистрации. В этом смысле планшетный сканер - идеальный вариант. Вместе с тем, при планшетном сканировании возможно смещение гистограммы полутонов в темную или светлую сторону. Последнее приводит к петере части голограммы и как следствие к ухудшению качества восстановления СВЗ.

*) Бумага для струйных и лазерных принтеров, белизна CIE 150(ISO/DIS 11475), плотность 80г/м2. 500 листов в пачке.

Литература:
  1. Смирнов М.В. Голографический подход к встраиванию скрытых водяных знаков в фотографии - Оптический журнал, том.72, №6, 2005
  2. M.V. Smirnov Holographic approach to embedding hidden watermarks in a photographic image - Journal of Optical Technology Vol. 72, Issue 6, pp. 464-468 (2005)
  3. Смирнов М.В. Аналоговая защита фотоносителей информации в электронных документах - Тезисы международного научно-практического семинара "Системы комплексной безопасности и физической защиты", Санкт-Петербург, 2013
  4. Смирнов М.В. Моделирование и визуализация голограмм Фурье, Френеля, Адамара
  5. Смирнов М.В. Результаты экспериментов встраивания скрытых водяных знаков в фотоизображения на бумажной и пластиковой основе
  6. Презентация DigiMarc 2005: Digital Watermarking Solution
© 2005

Статьи:
1. Программное обеспечение. Цифровая голография. Скрытые водяные знаки. Распознавание образов.
2. Инвариантная оценка сходства двух строковых переменных методом "Трех-Множеств"
3. On-line вычисление коэффициента Джаккарда (javascript)
4. Регистрация и восстановление цифровых голограмм в традиционных носителях информации на бумажной и пластиковой основе
5. Распределение вероятностей частоты поисковых запросов