Restauración de imágenes digitales mediante una marca de agua basada en la transformada Wavelet Discreta

Abstract

Nowadays, digital images are one of the most common ways of expression, propagating rapidly and throughout the web. This type of digital content can be easily copied and modified by non-authorized users, which can lead to violating copyrights or even legal repercussions. Digital watermarks come as a solution for authenticating the pixels of an image, some of them even allowing to restore the tampered content of the image. This thesis presents an algorithm that inserts a fragile watermark in a gray-scale image, allowing to verify the content of the image and, in case of tampering, restoring a compressed version of the original image. This scheme divides the image in 8 x 8 blocks and compresses the image by blocks utilizing a Discrete Wavelet Transform sub-band, generating two different recovery sets from the compressed image information, giving place to redundancy. The watermark is made from the two recovery sets and a cryptographic hash, the latter being responsible for telling if the image was tampered or not. Additionally, the aforementioned scheme has a compression level as a parameter, taking values in {1, 2, 3}, corresponding to the levels of the Wavelet Transform in which a block can be compressed.

Hoy en día, las imágenes digitales son uno de los medios de expresión más comunes y se propagan rápida y ampliamente a través de internet. Este tipo de contenido digital puede ser copiado y modificado fácilmente por personas no autorizadas, lo cual puede llegar a causar problemas de violación a los derechos de autor o incluso tener implicaciones legales. Las marcas de agua digitales surgen como una solución para la autenticación de los pixeles de la imagen y algunas incluso permiten restaurar el contenido manipulado de la imagen. En esta tesis se presenta un algoritmo que inserta una marca de agua frágil en una imagen en escala de grises y permite verificar el contenido de la imagen, en caso de que haya sido manipulado, logra restaurar una versión comprimida de la imagen original. Este esquema divide la imagen en bloques de 8 x 8 y comprime la imagen por bloques utilizando una sub-banda de la Transformada Wavelet Discreta y a partir de la información de la imagen comprimida se generan dos conjuntos distintos de recuperación, esto da lugar a que se genere redundancia. La marca de agua se conforma de los dos conjuntos de recuperación generados y un hash criptográfico, este último es el que permite saber si la imagen fue manipulada o no. Además, dicho esquema tiene como parámetro el nivel de compresión, el cual toma valores en {1, 2, 3}, que son los niveles de la Transformada Wavelet en los que se puede comprimir un bloque.