A lossless digital image watermarking based on lifting wavelet transform

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K17744
• Research Institution: Sasebo National College of Technology
• Principal Investigator: 大浦 龍二 佐世保工業高等専門学校, 基幹教育科, 講師 (30781075)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 電子透かし / リフティングウェーブレット / コンテンツ保護 / 画像認証 / 画像復元

Outline of Annual Research Achievements

近年、画像編集ツールの普及により、画像構造の編集が極めて容易になった。そのような中、目に見える電子透かし情報によって、認証鍵をもつ使用権の取得者（ライセンシー）だけが、オリジナルコンテンツを利用することができれば、デジタルコンテンツの不正利用を防ぎ、万一、不正利用されても、著作権を主張できる。
本研究の目的は、『デジタルコンテンツに対する悪意のない改ざんに対しては、透かしの頑健性を以て、コンテンツの真正性を主張でき』、『悪意のある改ざんに対しては、透かしの脆さを以て、コンテンツの改ざんの有無と位置を特定できる』新たな電子透かし技術を研究・開発することである。
この目的を達成するため、本年度の計画としては、（４）透かし情報の構造的な変更の有無を判定できる電子透かし法へ改良する。（５）透かし情報を推定し、改ざん位置を特定するという２点を挙げた。
結果として、リフティングスキームと２重ツリー複素数離散ウェーブレット変換を組み合わせた電子透かし技術へ改良した。これにより、当初計画の（４）を達成した。今後は、この成果を基に、透かし情報を推定し、改ざん位置を特定する、区間演算の高速化技法によるリアルタイム処理と、学習型ウェーブレット変換により画像を復元する認証機能を備える、ロスレス電子透かし法の開発に挑む。そのためには、法的にも利用できる程度の高い精度（ほぼ１００％）で、ドライブレコーダや防犯カメラへ応用できるかを検証する必要がある。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度の目的は、（４）透かし情報の構造的な変更の有無を判定できる電子透かし法へ改良する。（５）透かし情報を推定し、改ざん位置を特定する、であった。これに対して、リフティングスキームと２重ツリー複素数離散ウェーブレット変換を組み合わせた電子透かし技術を改良した。この成果を基に、ドライブレコーダや防犯カメラなどで記録されたデジタルコンテンツの証拠能力（真正性）を保証するロスレス電子透かし法を開発するという、道筋を作れたが、（５）透かし情報を推定し、改ざん位置を特定する上で、認識精度の向上に予定以上の時間を費やしたため、やや遅れていると自己評価した。

Strategy for Future Research Activity

開発した電子透かし法を、ドライブレコーダや防犯カメラ、内視鏡画像システムなどに搭載する上で、（１）リアルタイムで実現可能な高速アルゴリズムが求められる。したがって、ウェーブレットによる学習理論であるリフティングスキームにより、計算コストを削減してリアルタイム処理可能な電子透かし法を構築する。（２）電子透かし技術によって原画像の使用を制限するが、認証鍵によりロスレス（オリジナルコンテンツを完全再現できる）電子透かし技術も求められる。よって、深層学習のような多層構造の考え方をリフティングスキームにも取り入れる。さらに研究成果を取りまとめ、査読付き国際会議で発表するととも
に、査読付き学術論文誌に投稿するなどして、成果を公表するように努める。

Causes of Carryover

コロナ禍で、予定していた旅費（学会参加，研究打合せ等）がオンラインとなり、発生しなかった。令和５年度は、コロナ禍による出張自粛も少なく、対面による学会発表や研究打合せが予定通りに行われ、当初計画していたように使用できると考えている。