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 Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne
20.07.2018 | Universität Rostock

nachricht Maschinelles Lernen: Neue Methode ermöglicht genaue Extrapolation
13.07.2018 | Institute of Science and Technology Austria

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics