A lossless digital image watermarking based on lifting wavelet transform

2023 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, 准教授 (30781075)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: ウェーブレット変換 / 区間演算 / 改ざん検知 / ロスレス電子透かし / 画像の真正性 / 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、（６）区間演算が電子透かし法へもたらす効果を解析する。（７）リアルタイムで実現可能な高速アルゴリズムを開発する。（８）認証鍵の作成とオリジナルコンテンツを復元（ロスレスの実現）するという３点を挙げた。
結果として、（６）について、実験的にだけではなく、数学的に解明し、区間演算に基づくウェーブレット変換について、理論構築できたことにより、当初計画の（６）を達成した。今後は、この成果を基に、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、画像生成ＡＩなどへの応用についても検証する必要がある。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

本年度の目的は、（６）区間演算が電子透かし法へもたらす効果を解析する。（７）リアルタイムで実現可能な高速アルゴリズムの開発する。（８）認証鍵の作成とオリジナルコンテンツを復元（ロスレスの実現）する、であった。これに対して、（６）については、実験的にだけではなく、数学的に解明し、区間演算に基づくウェーブレット変換について、理論構築できた。この成果を基に、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を開発するという、道筋は作れたが、（７）リアルタイムで実現可能な高速アルゴリズムの開発する上で、高速アルゴリズムの構築に、予定以上に時間を費やしたため、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、画像生成ＡＩなどへ応用する上で、（１）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

コロナ禍における令和３年度、令和４年度における研究の遅れにより、追試や実験データの収集に留まり、論文執筆にまで至らず、国際会議参加料や論文投稿料として使用できなかった。令和６年度に論文執筆し、投稿することや、学会発表などに参加して成果の公表を行うことを計画しており、当初計画していたように使用できると考えている。