Generalized improved spread spectrum watermarking robust against translation attacks

Abstract

Bu çalışmada GYS (geliştirilmiş yayılı spektrum) damgalama yönteminigöz önünde tutarak onun genelleştirilmiş bir biçimini ileri sürdük. `Genelleştirilmişgeliştirilmiş yayılı spektrum` (GGYS) yönteminde hem konakçı girişiminin iptaledilmesini, hem de belli bir toleransa kadar öteleme saldırılarına karşı gürbüzlüğübaşardık. Özellikle, damga ile konakçı sinyal arasındaki ilinti sadece gömme yapılankonumda değil, o noktanın önsel-tanımlanmış komşuluğunda da azaltıldı. Elde ettiğimizçatı, maliyet fonksiyonu damga üzerindeki konakçı girişimi, kısıtı da sonuçta oluşan`konakçı girişimini iptal eden dizi`nin (KGID) normu olan bir kısıtlı eniyileme problemineulaştı. Bu eniyileme problemi için kapalı yapıda analitik sonucu sağladık ve 1boyutlu sinyaller için etkinliğini deneysel sonuçlarla gösterdik.Ayrıca, gömülmüş ikili bilgiyi çözebilmek için üç farklı kodçözme yöntemi (arama/ilintileme, birleşik MAP ve odaklanmış MAP yöntemleri) ileri sürdük ve bu yöntemlerinkodçözme hata olasılığı bakımından başarımını çözümledik. Bu başarımlarla ilgiliolarak, birleşik MAP ve odaklanmış MAP kodçözücüleri için kapalı yapıda çözümlerve başarımları ile ilgili deneysel sonuçlar sağladık. Bundan başka, sunduğumuz arama/ilintileme yöntemi için analitik ve deneysel sonuçlar sağladık.

In this work, we consider the ISS (improved spread spectrum) watermarkingframework, and propose a generalized version of it, termed `generalized improvedspread spectrum` (GISS), where we achieve both host-interference cancelation and robustnessto `translation` attacks up to some tolerance. In particular, we reduce thecorrelation between the watermark and the host, not only at the embedding location,but also within an a-priori-defined neighborhood around it. We show that the resultingframework leads to a constrained quadratic optimization problem, where the costfunction and the constraint represent the amount of host interference on the watermarkand the norm of the resulting `host interference cancelation sequence` (HICS),respectively. We provide a closed-form analytical solution to this optimization problemand experimentally demonstrate its effectiveness for 1D signals.Also, we propose three different methods (search/correlation, joint MAP and focusedMAP methods) for the decoding of embedded binary information and analyzethe performances of these methods in terms of the probability of decoding error. Regardingthese performances, we provide closed-form solutions for focused MAP andjoint MAP detectors and experimental results of their performances. Moreover, forthe search/correlation decoding method that we introduce, we provide analytical andexperimental results regarding the performance.