Как надежно записать в изображение скрытую информацию?

Question

[Алексей Лауд]

Стоит задача сделать так, чтобы если с социального сайта кто-то зарегистрированный сохранит изображение и выложит его где-то ещё (в случае, если персона, которой принадлежит изображение, против), можно было по выложенному файлу понять, кто нарушает правила.

На npm есть несколько библиотек для стеганографии, но я пока не понимаю, насколько это надежный метод. Изображение может подвергаться ресайзам и изменению формата на других сервисах.

Comments

[Роман]

Вам необходимо готовое решение или мысли по реализации?

[Алексей Лауд]

Роман, скорее мысли/варианты, решение может и не существовать в готовом виде, если его возможно сделать, уже хорошо будет.

[Роман]

1. генерация идентификационного токена: ID пользователя, которому было показана данная конкретная копия изображения + присвоенный вами id самого изображения. Чем короче (в битах) будет токен тем проще его внедрить с гарантией возможности последующего считывания с незаконных копий. По сути тут речь идет о балансе между размером токена и гарантией его прочтения.
2. защита от ресайза: закладывать информационные еденицы (биты) не в пиксели, а в сектора. например квадраты со стороной N, где каждый пиксель внутри такого квадрата дублирует информационную единицу (бит)
3. защита от кропа: избыточность добавляется не только за счет использования секторов, но и за счет повторения информации токена в других частях изображения. Необходимо сразу оценить то как именно может быть обрезано изображение и разместить как минимум 1 полную копию токена в области которая может быть обрезана с наименьшей вероятностью
4. защита от смены форматов: для внесения информации использовать не просто замену пикселей по принципу четная величина канала -1, нечетная-0 а более сложные алгоритмы, подверженные меньшему влиянию от шума. Например завязанные на какую либо статистическую характеристику всего объема пикселей входящих в сектор.
5. чтение информации: полностью зависит от выбранного вами способа внесения информации и его реализации. Для упрощения считывания можно несколько областей сделать опорными, тесть их относительное расположение и внесенная в них информация во всех изображениях одна и та же. далее в проверяемом изображении будет необходимо найти эти опорные сектора и в зависимости от их размера и расположения (могут меняется при кропе и ресайзе) вычислить положение информационных секторов, после чего произвести их чтение.
6. проверка: желательно чтобы была возможность чтения нескольких копий идентификационного токена. Сравнив их вы получите возможность убедится что чтение произведено без ошибок. Далее вы просто берете из токена ID изображения и ID пользователя получая тем самым информацию что и кем было украдено.

PS: предложенный вариант всего лишь один из возможных и придуман на вскидку, просто для того чтобы показать возможное направление реализации вашей задачи.

PPS: теоретически можно попробовать реализовать некоторую сверточную искусственную нейронную сеть (ИНС). Произвести ее обучение на большом объеме картинок, каждая из которых подготовлена в множестве вариантов обрезок, ресайзов, смен форматов и токенов. При обучении на вход такой ИНС необходимо будет подавать эти, подготовленные картинки, на выходе должно проверятся соответствие действующему токену. Далее реверс такой ИНС и подача на ее входы даст некую битовую маску, при наложении которой на изображение в него будет внесен токен. а использование прямой (не реверсной) ИНС позволит получить токен с копии фото поданной на вход. Одним из плюсов ИНС в данной задаче будет ее высокая помехоустойчивость (конечно при правильном обучении и внутренней архитектуре самой ИНС). Минусом будет достаточно большой размер ИНС.

Answer 1

[xmoonlight]

Странные правила: персона сама выложила фотку в доступ, где другие её могут просматривать, а потом она внезапно стала против того, что её фотка появилась на стороннем ресурсе, и проблемы - вдруг стали ваши и Вы хотите сдать того, кто это сделал, тому, кто сам это сделал возможным.
Не находите это, по-меньшей мере, странным?!

Ответ в "лоб": это возможно с вероятностью 50%.
Т.к. всё зависит от методов преобразования изображения: применение трассировки (в вектор) с последующим растрированием не оставит Вам никаких шансов.

Comments

[Алексей Лауд]

Странным не нахожу. Есть множество ситуаций, когда персона хочет публиковать что-то для ограниченного круга лиц, и не хочет, чтобы контент выходил за эти границы.

[xmoonlight]

Алексей Казаков, Персона опубликовала для ограниченного круга лиц - значит она им полностью доверяет. А то, что они могут опубликовать это на стороннем сайте - очевидно заранее и это проблемы персоны (защита прав и т.д.), но никак не ваши.

Answer 2

[Иван Корюков]

Никак. Вы сами ответили на свой вопрос - другие сервисы, да и сам человек, который скачал фото, могут делать с этим файлом всё что угодно - резать теги, сжимать, изменять размер и формат.
Любая скрытая информация может быть потеряна.

Comments

[Роман]

Вы конечно правы, но если задать некоторые граничные условия того, что могут сделать с изображением на других сервисах, то некоторый, не очень большой объем информации в изображение вложить можно (с гарантией что при выполнении описанных граничных условий возможных преобразований исходного изображения вложенная информация не будет потеряна).

PS: хоть объем информации и не очень велик, его вполне хватит для того чтобы сохранить некий идентификационный токен

PPS: но опять же, если сервис, крадущий изображение знает о наличии такого токена и способе его внедрения в изображение, то всегда сможет от него избавится.

[Иван Корюков]

Роман Стеганография по сути своей незаметная и добавляет "шум" на изображение. Любое действие, которое хоть немного меняет пиксели сразу же превратит информацию в реальный шум. Если закодировать информацию более надёжно, то её станет заметно, а тут уже и до водяных знаков недалеко.

[xmoonlight]

Иван Корюков, Вы ошибаетесь. Роман - знает о чём говорит!

[Роман]

xmoonlight, спасибо за поддержку.
Иван Корюков, существует множество способов внедрения информации, в том числе и дающих некоторую гарантию на защиту от шумов, помех, предумышленных изменений. В своем комментарии я прежде всего опирался на те из них, которые вкладывают информацию с некоторой избыточностью, отсюда и небольшие объемы добавляемой информации а также некоторый уровень защиты от ее потери при кропах, ресайзах, и невысоких уровнях сжатия при смене форматов (те самые граничные условия про которые я говорил).

[xmoonlight]

Роман, думаю, что надо повысить твой левел: даю на водку наводку: Множество Мандельброта :)

[Роман]

xmoonlight, это только один из возможных способов внедрения информации с избыточностью. По факту можно просто бить изображение на сегменты заданной формы и размера (чем площадь сегмента больше тем выше избыточность и вероятность воспроизвести внедренную последовательность но меньше объем информации) с последующим вычислением внедренных информационных единиц с использованием методов статистики. Например:
- оценки матожидания и/или дисперсии и/или моментов более высокого порядка
- оценки величины корреляции точек в предполагаемой площади сектора.
- да хоть с использованием кластерного анализа (естественно модифицированного под задачу и способ внедрения информации :)

Иван Корюков, для того чтобы такая информация была менее заметна в результирующем изображении можно использовать специальные карты замены цветов (палитры), ориентированные на недостатки человеческого зрения.

[xmoonlight]

Роман, по факту, ничего разбивать не нужно: я же не зря дал наводку...
Про 3 твоих примера - это всё значительнее проще того уровня, что я дал в наводке. Просто "погрузись" и всё станет понятно.

[Роман]

xmoonlight, ночь на дворе, завтра воткнусь :)
Вот еще один вариантик: теоретически можно попробовать реализовать некоторую сверточную искусственную нейронную сеть (ИНС). Произвести ее обучение на большом объеме картинок, каждая из которых подготовлена в множестве вариантов обрезок, ресайзов, смен форматов и токенов. При обучении на вход такой ИНС необходимо будет подавать эти, подготовленные картинки, на выходе должно проверятся соответствие действующему токену. Далее реверс такой ИНС и подача на ее входы даст некую битовую маску, при наложении которой на изображение в него будет внесен токен. а использование прямой (не реверсной) ИНС позволит получить токен с копии фото поданной на вход. Одним из плюсов ИНС в данной задаче будет ее высокая помехоустойчивость (конечно при правильном обучении и внутренней архитектуре самой ИНС). Минусом будет достаточно большой размер ИНС.

[Роман]

xmoonlight, нарыл где разжевали:)
www.i2r.ru/static/567/out_19447.shtml

статей море, читать завтра.
https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-metod...
www.nestego.ru/2012/08/blog-post.html
https://elibrary.ru/item.asp?id=26598836
https://habr.com/post/187402/

[xmoonlight]

Роман, это адский оверворк, который сожрёт и время, и ресурсы.
Лучше - дождаться завтра ;)

[xmoonlight]

Роман, по линку - это прошлый век!)
Лучше - завтра смари по моей наводке и начинай с википедии (только не просто читай, но и понимай ещё...).

[Роман]

xmoonlight, это просто какой то выверт мозга, даже не уверен что осилю:)

PS: сбежал к подушке.