Modulbeschreibung

Die Studierenden

• kennen die Geschichte, den Life-Cycle, die Anwendungen und die Anforderungen des „Digital Watermarkings“. (K1)
• kennen die aktuellen, state-of-the-Art-Technologien für Digtales Watermarking von Bilddaten und können diese bezüglich der Dimensionen Komplexität, Sicherheit, Robustheit und Speicherbedarf einordnen. (K1)
• kennen die Technologien (embeddings) des Digital Watermarkings: (i) spread spectrum (ii) quantization und (iii) amplitude modulation. (K1)
• können für die wichtigsten Anwendungen auf Bilddaten verschiedene Watermarking-Technologien implementieren und vergleichen. (K3)
• wissen, was ein Hash-Code ist und können die gängigen Hash-Codes für Bilddaten in Python implementieren. (K3)

Einleitung:

Ein digitales Wasserzeichen ist eine Art Markierung, die verdeckt in ein rauscharmes Signal wie Audio-, Video- oder Bilddaten eingebettet ist. Es wird typischerweise verwendet, um die Inhaberschaft des Urheberrechts eines solchen Signals zu identifizieren. "Watermarking" ist der Prozess des Versteckens digitaler Informationen in einem Trägersignal; die versteckten Informationen sollten, müssen aber nicht, eine Beziehung zum Trägersignal enthalten. Digitale Wasserzeichen können verwendet werden, um die Authentizität oder Integrität des Trägersignals zu verifizieren oder die Identität der Eigentümer zu zeigen. Es wird prominent zur Verfolgung von Urheberrechtsverletzungen und zur Authentifizierung von Banknoten eingesetzt.
Herkömmliche Wasserzeichen können auf sichtbare Medien (wie Bilder oder Videos) aufgebracht werden, während beim digitalen Wasserzeichen das Signal aus Audio, Bildern, Video, Texten oder 3D-Modellen bestehen kann. Ein Signal kann gleichzeitig mehrere verschiedene Wasserzeichen tragen. Im Gegensatz zu Metadaten, die dem Trägersignal hinzugefügt werden, verändert ein digitales Wasserzeichen nicht die Größe des Trägersignals.
Die benötigten Eigenschaften eines digitalen Wasserzeichens hängen von dem Anwendungsfall ab, in dem es eingesetzt wird. Für die Kennzeichnung von Mediendateien mit Copyright-Informationen muss ein digitales Wasserzeichen eher robust gegenüber Modifikationen sein, die auf das Trägersignal angewendet werden können. Wenn stattdessen die Integrität sichergestellt werden muss, würde ein empfindliches Wasserzeichen verwendet werden. Leider sind Hashing-Algorithmen, die auf robusten und invarianten Merkmalen basieren, nicht gut für Mikrostrukturen geeignet, die recht einheitlich sind und keine kantenähnlichen Merkmale, hervorstechende Punkte usw. besitzen.

Lerninhalte:

• Applications and Properties (Cox, ch. 2)
• Classification based on Characteristics (Shih, ch. 2)
• Mathematical Preliminaries (Shih, ch. 3)
  o Least Significant Bit Substitution
  o Discrete Fourier and Cosine Transform
  o Discrete Wavelet Transform
• Digital Watermarking Fundamentals (Shih, ch. 4)
  o Spatial domain
  o Frequency domain
• Robust Watermarking (Cox, ch. 9)
• Robust High Capacity Watermarking (RHC algorithm, Shih, ch. 9)