論文の概要: Bit-Level Triangular Content-Aware Permutation for Fragile Image Watermarking: Zero False Positive Rate, Single-Bit Sensitivity, and Arbitrary Dimension Support
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.14800v1
- Date: Fri, 14 Aug 2026 18:12:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-18 19:59:03.086684
- Title: Bit-Level Triangular Content-Aware Permutation for Fragile Image Watermarking: Zero False Positive Rate, Single-Bit Sensitivity, and Arbitrary Dimension Support
- Title（参考訳）: フラジイル画像透かしのためのビットレベル三角形コンテンツ認識置換:ゼロ偽陽性率、シングルビット感度、任意次元支援
- Abstract要約: 本稿では,セキュリティとローカライゼーションを向上する,次元に依存しないフレキシブルな透かしアルゴリズムを提案する。
中心となる革新は、内在的雪崩効果(TCA)によるコンテンツ依存の置換をビットプレーンレベルで適用し、ユニークなコンテンツ依存の透かしを生成することである。
18件の攻撃に対する50グレースケールと10カラーイメージの実験では、17件の攻撃に対してFPR=0%とFNR=0%が示された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.947788056001231
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: With the growth of digital document exchange, protecting image integrity against attacks such as Vector Quantization (VQ) and collage has become critical. Existing methods are vulnerable to these attacks and limited to fixed image dimensions. This paper presents a novel, dimension-agnostic, fragile watermarking algorithm that enhances security and tamper localization by replacing conventional hash functions with Triangular Content-Aware Permutation (TCA). The image is combined with key-based global noise and divided into blocks. The core innovation is applying content-dependent permutation with intrinsic avalanche effect (TCA) at the bit-plane level, generating a unique content-dependent watermark. For color images, a vertical sandwich transformation merges channels, preserving inter-channel dependency with only 1.62x time increase. The "remainder merging" strategy eliminates padding constraints. Experiments on 50 grayscale and 10 color images under 18 attacks show FPR=0% and FNR=0% for 17 attacks. Salt-and-pepper noise yields negligible FNR of 0.27% (grayscale) and 0.14% (color). Average PSNR is 51.14 dB (8-bit), 75.25 dB (12-bit), and 99.33 dB (16-bit). Embedding and extraction times are 1.61 s and 1.63 s, respectively. The algorithm achieves 100% accuracy against collage, VQ, copy-move, JPEG (quality 5-95), and geometric attacks, providing a secure solution for digital forensics, medical imaging, and legal document authentication.
- Abstract（参考訳）: デジタル文書交換の進展に伴い、ベクトル量子化(VQ)やコラージュなどの攻撃に対して画像の整合性を保護することが重要になっている。
既存の手法はこれらの攻撃に対して脆弱であり、固定画像次元に制限される。
本稿では,従来のハッシュ関数をTCA(Torangular Content-Aware Permutation)に置き換えることで,セキュリティとタンパーの局所化を向上する新しい,次元に依存しないフレキシブルな透かしアルゴリズムを提案する。
画像はキーベースのグローバルノイズと組み合わせられ、ブロックに分割される。
中心となる革新は、内在的雪崩効果(TCA)によるコンテンツ依存の置換をビットプレーンレベルで適用し、ユニークなコンテンツ依存の透かしを生成することである。
カラー画像では、垂直サンドイッチ変換がチャネルをマージし、チャンネル間の依存性をわずか1.62倍の時間で保持する。
リマインダーマージ(remainder merging)戦略は、パディング制約を取り除く。
18件の攻撃に対する50グレースケールと10カラーイメージの実験では、17件の攻撃に対してFPR=0%とFNR=0%が示された。
塩とペッパーのノイズは無視できるFNRが0.27%(グレイスケール)、0.14%(カラー)である。
平均PSNRは51.14 dB(8ビット)、75.25 dB(12ビット)、99.33 dB(16ビット)である。
埋め込み時間と抽出時間はそれぞれ1.61秒と1.63秒である。
このアルゴリズムは、コラージュ、VQ、コピー・ムーブ、JPEG(品質5-95)、幾何学的攻撃に対する100%の精度を達成する。
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