コンヴォルションニューラルネットワークとウェーブレット複合体による幾何学的な攻撃
C Lakshmi1, C Nithya1, R Sivaraman2
1School of Electrical & Electronics Engineering, SASTRA Deemed University, Thanjavur, 613 401, India.
Scientific reports
|August 26, 2025
まとめ
この研究では,電子ガバナンスにおけるセキュアな認証のために,ディスクリート・ウェーブレット・トランスフォーマー (DWT) を使用した新しい3層のイメージ・ウォーターマーク技術が導入されています. この方法は暗号化されたロゴと所有者アイデンティティを埋め込み,コンボリューションニューラルネットワーク (CNN) の復元で高い強度と透明性を示しています.
科学分野:
- デジタルウォーターマーク
- 情報セキュリティ
- 画像処理
背景:
- 電子ガバナンスシステムには 銀行,医療,保険などの 強力な所有者識別が必要です.
- 伝統的なウォーターマーク方法では,ペイロード容量,強度,知覚の透明性のバランスを取ることが困難です.
- 認証はデジタル環境における安全なデータ交換に不可欠です.
研究 の 目的:
- 変換領域で新しい3層の特徴依存の画像ウォーターマークスキームを提案する.
- デジタル・エ-ガバナンス・アプリケーションのセキュリティと認証を強化する.
- 高いペイロード容量,知覚の透明性,および様々な攻撃に対する強度を達成します.
主な方法:
- ディスクレート波形変換 (DWT) を使用した3層のウォーターマーク方法が開発されました.
- 暗号化されたロゴの単数値,テキスト署名の算数コード,および所有者アイデンティティの実行長さのコードは,異なるDWT分解レベルに埋め込まれました.
- 機能抽出とデータ圧縮技術が埋め込みに使用されました.
- コンボリューションニューラルネットワーク (CNN) は,カバー画像の可逆性およびウォーターマーク抽出に使用されました.
- ガウス音,塩と胡の音,回転,刈り込みなどの攻撃がシミュレートされました.
主要な成果:
- 提案されたスキームは,構造的類似度指数 (SSIM) と標準化相関 (NC) が統一に近づくことで,高い認識の透明性を達成しました.
- 各種の攻撃に対する強度が示され,ピーク信号対ノイズ比 (PSNR) は約44dBであった.
- 高いSSIM (>0.99) とNC (~1.0) 値は,感知の透明性と堅実性の強化を確認した.
- 攻撃後の最小のビットエラー率は, 信頼性の高い水印の回復を示しています.
- カバー画像の回復中に低平均平方エラー (MSE) が達成されました.
結論:
- 開発されたDWTベースのウォーターマークスキームは,高い認識の透明性と堅牢性を維持しながら,効果的に重いペイロードを埋め込みます.
- CNNの統合は,さまざまな攻撃に対するスキームの回復力を大幅に高め,正確な画像の復元に役立ちます.
- このアプローチは,電子ガバナンスやその他の繊細なデジタルアプリケーションにおける安全な認証のための有望な解決策を提供します.
関連する概念動画
Convolution: Math, Graphics, and Discrete Signals
399
In any LTI (Linear Time-Invariant) system, the convolution of two signals is denoted using a convolution operator, assuming all initial conditions are zero. The convolution integral can be divided into two parts: the zero-input or natural response and the zero-state or forced response, with t0 indicating the initial time.
To simplify the convolution integral, it is assumed that both the input signal and impulse response are zero for negative time values. The graphical convolution process...
To simplify the convolution integral, it is assumed that both the input signal and impulse response are zero for negative time values. The graphical convolution process...
399
Convolution Properties I
236
Convolution computations can be simplified by utilizing their inherent properties.
The commutative property reveals that the input and the impulse response of an LTI (Linear Time-Invariant) system can be interchanged without affecting the output:
The commutative property reveals that the input and the impulse response of an LTI (Linear Time-Invariant) system can be interchanged without affecting the output:
236
Convolution Properties II
281
The important convolution properties include width, area, differentiation, and integration properties.
The width property indicates that if the durations of input signals are T1 and T2, then the width of the output response equals the sum of both durations, irrespective of the shapes of the two functions. For instance, convolving two rectangular pulses with durations of 2 seconds and 1 second results in a function with a width of 3 seconds.
The area property asserts that the area under the...
The width property indicates that if the durations of input signals are T1 and T2, then the width of the output response equals the sum of both durations, irrespective of the shapes of the two functions. For instance, convolving two rectangular pulses with durations of 2 seconds and 1 second results in a function with a width of 3 seconds.
The area property asserts that the area under the...
281
Deconvolution
251
Deconvolution, also known as inverse filtering, is the process of extracting the impulse response from known input and output signals. This technique is vital in scenarios where the system's characteristics are unknown, and they must be inferred from the observable signals.
Deconvolution involves several mathematical techniques to derive the impulse response. One common approach is polynomial division. In this method, the input and output sequences are treated as coefficients of...
Deconvolution involves several mathematical techniques to derive the impulse response. One common approach is polynomial division. In this method, the input and output sequences are treated as coefficients of...
251
Interference and Superposition of Waves
5.5K
When two waves of the same nature occur in the same region simultaneously, they result in interference. Interference of waves implies that the net effect of the waves is the sum of the individual waves' effects. However, it does not imply that the individual waves affect the propagation of other waves.
Interference occurs in mechanical waves, such as sound waves, waves on a string, and surface water waves. Mechanical waves correspond to the physical displacement of particles. Hence,...
Interference occurs in mechanical waves, such as sound waves, waves on a string, and surface water waves. Mechanical waves correspond to the physical displacement of particles. Hence,...
5.5K
Masking and Demasking Agents
2.7K
EDTA titrations may necessitate masking and demasking agents to temporarily protect a particular metal ion in a mixture from the EDTA reaction. These agents facilitate the sequential analysis of the metal ions by forming stable complexes with some—but not all—metal ions during certain steps.
There are many masking agents, such as cyanide, fluoride, triethanolamine, thiourea, and 2,3-bis(sulfanyl)propan-1-ol (formerly 2,3-dimercapto-1-propanol), with the masking agent chosen based on...
There are many masking agents, such as cyanide, fluoride, triethanolamine, thiourea, and 2,3-bis(sulfanyl)propan-1-ol (formerly 2,3-dimercapto-1-propanol), with the masking agent chosen based on...
2.7K
