Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Urheberschutz durch digitale Wasserzeichen

13.07.2000


Völlig unauffällig sollen sie sein, gegen jeden Angriff gewappnet, für Unbefugte nicht zu entschlüsseln und aufnahmefähig für alle notwendigen Informationen: an Wasserzeichen in digitalen Dokumenten werden höhere Ansprüche gestellt als an die eingeprägten Muster im Papier von Geldscheinen, von denen sie den Namen übernommen haben. Doch sind Robustheit, Unbemerkbarkeit, kryptologische Sicherheit und ausreichend hohe Kapazität für solche digitalen Markierungen nicht vollständig miteinander vereinbar. Am Laboratorium für Nachrichtentechnik der Universität Erlangen-Nürnberg wird ein tragfähiger Kompromiß gesucht, der digitale Dokumente zufriedenstellend absichert.

Die digitale Darstellung von Text-, Audio-, Bild- und Videodokumenten hat sich in den vergangenen Jahren mehr und mehr durchgesetzt. Der Erfolg der digitalen Technologie ist vor allem auf die Möglichkeit zur effizienten Übertragung, Speicherung und Vervielfältigung ohne Qualitätseinbußen zurückzuführen. Allerdings bringt gerade die zuletzt genannte Eigenschaft schwerwiegende Probleme mit sich, da illegales Vervielfältigen von digitalen Dokumenten ebenso einfach ist.

Ein Ansatz, diesem Problem zu begegnen, besteht in dem Markieren der digitalen Dokumente, so daß Urheberrechte nachgewiesen oder illegale Verteilungswege zurückverfolgt werden können. Diese Markierung muß selbst nach Konvertierung der Datenformate oder Analog/Digital- bzw. Digital-Analog-Umsetzung noch nachweisbar sein.

Unmerkliche Veränderungen

Die meisten digitalen Dokumente können geringfügig verändert werden, ohne daß dies dem menschlichen Betrachter auffallen würde. Solche Veränderungen können die Formatierung von Testdokumenten, die Abtastwerte von Audiosignalen oder die Helligkeits- und Farbinformation von Bild- oder Videodaten betreffen. In Anlehnung an die Wasserzeichen in Banknoten wurde für das Einbringen der unbemerkbaren Veränderungen in digitale Dokumente der Begriff "Einbettung digitaler Wasserzeichen" geprägt.

In einem DFG-Projekt des Laboratoriums für Nachrichtentechnik sollen Verfahren zur Einbettung digitaler Wasserzeichen entwickelt und daraufhin überprüft werden, wie sie gegen Urheberrechtsverletzung bei digitalen Daten einsetzbar sind. Vor allem am Beispiel von Bild- und Videodaten soll gezeigt werden, daß diese Verfahren auch praktisch durchgeführt werden können. Die Leistungsfähigkeit der Algorithmen soll an der Unsichtbarkeit der Wasserzeichen, deren Robustheit und der Menge einbettbarer Information gemessen werden. Vor allem für die Einbettung von Wasserzeichen in Videodaten ist eine vertretbare Komplexität der Algorithmen zu beachten. Das Entwickeln von informationstheoretischen Grundlagen ist wichtig, um fundamentale Grenzen digitaler Wasserzeichen aufzeigen zu können.

In der Forschung führten Angriffe gegen Wasserzeichen jeweils zum Entwurf von Gegenmaßnahmen, so daß - vor allem seit 1995 - die Untersuchungsansätze ständig weiterentwickelt wurden. Bisher ist jedoch kein Verfahren bekannt, das alle wesentlichen Aspekte der digitalen Einbettung von Wasserzeichen gleichermaßen berücksichtigen kann. Die Qualität des Originals möglichst wenig zu verändern, die Wasserzeichen robust gegen Signalmanipulationen wie auch sicher im kryptologischen Sinne zu machen und die Informationskapazität so hoch zu halten, daß der Urheber eindeutig zu identifizieren und alle Kopien zu unterscheiden sind - diese Ziele erwiesen sich als teilweise widersprüchlich.

Vom Video zum Bild

Am Laboratorium für Nachrichtentechnik wurde in den vergangenen Jahren verschiedenste Projekte zur Videoverarbeitung durchgeführt. Die ersten Arbeiten zu digitalen Wasserzeichen waren deshalb auf Videosequenzen beschränkt. Ein vollständiges System zur Einbettung in MPEG-kodierte Videodaten wurde entwickelt und untersucht.

Mit dem Ende der ersten und dem Beginn der zweiten Projektphase ist der Schwerpunkt zu theoretischen Untersuchungen verschoben worden, wobei deren Ergebnisse exemplarisch an Bilddaten überprüft werden. Vor allem die Robustheit von Wasserzeichen gegenüber Angriffen durch additives Rauschen, lineare Filterung und skalare Quantisierung wurde bzw. wird eingehend untersucht. In Zukunft sind Untersuchungen zur Robustheit gegenüber nichtlinearen Schätzverfahren und Vektorquantisierungen geplant.

Zudem ist es wünschenswert, Aussagen über die maximal einbettbare Wasserzeicheninformation in Abhängigkeit vom Originalsignal treffen zu können. Es ist offensichtlich, daß unsichtbare, robuste Wasserzeichen nicht in ein vollständig weißes Bild einzubetten sind. Allgemein ist eine vergleichbare Aussage jedoch längst nicht so einfach zu treffen. Aus diesem Grund untersucht die Gruppe derzeit unter den Annahme statistischer Modelle für die Originaldaten die maximal mögliche Informationsmenge, die in digitale Wasserzeichen eingebracht werden kann.

Schließlich sind auch noch Systemaspekte für verschiedene Anwendungen von digitalen Wasserzeichen zu untersuchen. Dazu zählt unter anderem die Entwicklung eines kryptologisch sicheren Protokolls zum Nachweis von Urheberrechten mit Hilfe von digitalen Wasserzeichen.

Das Projekt wird von der DFG im Rahmen des Schwerpunktprogramms "Verteilte Verarbeitung und Vermittlung Digitaler Dokumente" gefördert. Innerhalb dieses Programms bestehen Kooperationen mit dem Computer Chemie Center der Universität Erlangen-Nürnberg und mit dem Lehrstuhl für Praktische Informatik IV der Universität Mannheim. Die ersten Arbeiten zu digitalen Wasserzeichen am Laboratorium für Nachrichtentechnik führte Dr. Frank Hartung durch. Derzeit wird das Projekt von Dipl.-Ing. Joachim Eggers und Dr. Jonathan Su bearbeitet. Mit Beginn der zweiten Projektphase hat die Projektleitung von Prof. Dr. Bernd Girod zu Prof. Dr. Johannes Huber gewechselt.

Kontakt:
Dipl.-Ing. Joachim Eggers, Laboratorium für Nachrichtentechnik


Cauerstr. 7/NT, 91058 Erlangen
Tel.: 9131/85 -27103, Fax: 09131/85 -28919
E-Mail: eggers@LNT.de

Weitere Informationen finden Sie im WWW:

Gertraud Pickel |

Weitere Berichte zu: Laboratorium Nachrichtentechnik Videodaten Wasserzeichen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix
18.09.2017 | FOKUS - Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme

nachricht KATWARN warnt auch in Fremdsprachen
14.09.2017 | FOKUS - Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Im Focus: Quantensensoren entschlüsseln magnetische Ordnung in neuartigem Halbleitermaterial

Physiker konnte erstmals eine spiralförmige magnetische Ordnung in einem multiferroischen Material abbilden. Diese gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Datenspeicher. Der Nachweis gelang den Forschern mit selbst entwickelten Quantensensoren, die elektromagnetische Felder im Nanometerbereich analysieren können und an der Universität Basel entwickelt wurden. Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel sowie der Universität Montpellier und Forschern der Universität Paris-Saclay wurden in der Zeitschrift «Nature» veröffentlicht.

Multiferroika sind Materialien, die gleichzeitig auf elektrische wie auch auf magnetische Felder reagieren. Die beiden Eigenschaften kommen für gewöhnlich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungen

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungen

Zwei Grad wärmer – und dann?

19.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zentraler Schalter der Immunabwehr gefunden

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Materialchemie für Hochleistungsbatterien

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie