Título

Reversible watermarking scheme with watermark and signal robustness for audio

Autor

Alejandra Menendez-Ortiz

Colaborador

CLAUDIA FEREGRINO URIBE (Asesor de tesis)

JOSE JUAN GARCIA HERNANDEZ (Asesor de tesis)

Nivel de Acceso

Acceso Abierto

Resumen o descripción

In recent years, Internet use has increased the unauthorized distribution of multimedia

content and digital watermarking is a means to protect these contents from illegal

actions. However, conventional watermarking produces distortions to the watermarked

signals that cannot be counteracted, which are not acceptable for applications in the

medical or military field. Reversible watermarking schemes (RWS) allow to counteract

such distortions; although they are fragile, which means that any modification to the

watermarked signals will cause the loss of the embedded watermarks as well as the

original signal.

In this doctoral research, a reversible watermarking scheme with watermark and

signal robustness is proposed. It is a contribution to the state of the art because

there are no such schemes in the literature. A framework is proposed to address

this problem, that was validated through experimental results with images and audio

signals, and it is an abstract construction to solve the research problem. It was assumed

that since the framework proved to be effective for images, it could be followed in the

same way to propose a solution for audio signals.

The framework consists of two stages, namely a fragile reversible one and a selfrecovery

one. The fragile reversible stage allows the insertion of the watermark and

the self-recovery one inserts control information that allows the restoration after the

watermarked signals have been attacked with content replacement. To implement the

framework for audio signals, a reversible watermarking scheme and a self-recovery

scheme had to be proposed. The self-recovery scheme is a contribution to the state of

the art because, to the best of our knowledge, the scheme proposed is the first effort

for this type of media.

The reversible watermarking scheme for audio signals uses the auditory masking

properties of the signals to determine the frequencies where embedding of the watermark

will cause unnoticeable distortions. Moreover, the strategy from the reversible

watermarking scheme proposed was also included in the self-recovery scheme proposed,

and it allowed the insertion of the control information that was required for

perfect restoration of the signals after content replacement was applied. With perfect

restoration, the framework could be completed and tested for audio signals.

En años recientes, el uso de Internet ha incrementado la distribución no autorizada de

contenido multimedia y las marcas de agua digitales han sido utilizadas para proteger

estos contenidos de acciones ilegales. Sin embargo, los esquemas convencionales

producen distorsiones sobre las señales marcadas que no pueden ser contrarrestadas,

lo cual no es aceptable para aplicaciones en los campos médicos y militares. Los

esquemas de marcas de agua reversibles (RWS, por sus siglas en inglés) permiten

contrarestar estas distortiones, aunque son frágiles, lo que significa que cualquier

modificación a las señales marcadas causará la pérdida de las marcas insertadas así

como de las señales originales.

En esta investigación doctoral, se propone un esquema reversible de marcas de

agua con robustez de la marca y de la señal. Es una contribución al estado del arte

porque tales esquemas no existen en la literatura. Se propone un marco conceptual

para abordar el problema, éste fue validado a través de resultados experimentales con

imágenes y señales de audio, y éste es una abstracción para resolver el problema de

investigación. Se partió de la suposición que, dado que el marco conceptual demostró

ser efectivo para imágenes, éste podría utilizarse de la misma manera para una solución

en señales de audio.

El marco conceptual consiste en dos etapas, una frágil reversible y otra autorecuperable;

la etapa frágil reversible permite insertar la marca de agua y la etapa autorecuperable

inserta información de control que permite la restauración después que las

señales marcadas han sido atacadas con reemplazo de contenido. Para implementar el

marco para señales de audio, un esquema reversible de marcas agua y un esquema

auto-recuperable para señales de audio tuvieron que ser propuestos. El esquema

auto-recuperable es una contribución al estado del arte, dado que éste es el primer

esquema de este tipo para señales de audio.

El esquema reversible de marcas de agua para señales de audio utiliza las propiedades

de enmascaramiento auditivo para determinar las frecuencias donde la inserción de

la marca produce distorsiones que no son notorias. Aún más, la estrategia usada

por el esquema reversible de marcas de agua también fue incluida en el esquema

auto-recuperable propuesto, misma que permitió la inserción de la información de

control requerida para la restauración perfecta de las señales después que el ataque de

reemplazo de contenido.

Editor

Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica

Fecha de publicación

4 de junio de 2017

Tipo de publicación

Tesis de doctorado

Versión de la publicación

Versión aceptada

Formato

application/pdf

Idioma

Inglés

Audiencia

Estudiantes

Investigadores

Público en general

Sugerencia de citación

Menéndez-Ortiz MA

Repositorio Orígen

Repositorio Institucional del INAOE

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