I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   22 ,   N o .   2 M a y   2021 ,   pp .   84 2 ~ 856   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 22 .i 2 . pp 842 - 856             842       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   A   r o b u st   w a t e r m a r k   a l g o r i t h m   f o r   c o p y r i g h t   p r o t e c t i o n   b y   u si n g   5 - l e v e l   D W T   a n d   t w o   l o g o s       A l aa  R i s h e k   H o s h i 1 ,   N as h ar u d d i n   Zai n a l 2 ,   M ah am o d   I s mai l 3 ,   A b d   A l - R a z a k   T.   R ah e m 4   S al i m   M u h s i n   Wad i 5   1 , 2 ,3 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l ,   E l e c t r o ni c   a nd   S y s t e m s   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   K e b a ng s a a n   M a l a y s i a   ( U K M ) ,   M a l a y s i a   4 D e pa r t m e n t   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   T e c hni c a l   C o l l e g e ,   M i d dl e   T e c hni c a l   U n i v e r s i t y   ( M T U ) ,   I r a q   5 D e pa r t m e n t   C o m m uni c a t i o t e c hn i que s   E ng i ne e r i ng ,   A l - F ur a t   A l - A w s a t   T e c hn i c a l   U ni v e r s i t y   ( A T U ) ,   I r a q       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e O c t   22 ,   2020   R e v i s e M a 27,   20 21   A c c e pt e M a r   31,   202 1       R e c e nt   g r o w t a nd  de v e l o pm e n t   o f   i nt e r ne t   a nd  m u l t i m e d i a   t e c hno l o g i e s   ha v e   m a de   i t   s i g ni f i c a n t   t o   upl o a da t a ;   ho w e v e r ,   i t h i s   s i t u a t i o n,   t he   pr o t e c t i o o f   i n t e l l e c t ua l   p r o pe r t y   r i g ht s   h a s   b e c o m e   a   c r i t i c a l   i s s u e .   D i g i t a l   m e di a ,   i nc l u di ng   v i de o s ,   a ud i o s ,   a nd   i m a g e s   a r e   r e a d i l y   di s t r i bu t e d ,   r e p r o duc e d,   a nd  m a n i pu l a t e o v e r   t he s e   n e t w o r ks   t h a t   w i l l   b e   l o s t   c o p y r i g ht .   A l s o ,   t he   de v e l o pm e nt   o f   v a r i o us   da t a   m a n i pu l a t i o t o o l s   l i k e   P D F   c o nv e r t e r   a nd  pho t o s ho e di t o r   ha s   r e s ul t e i di g i t a l   da t a   c o p y r i g ht   i s s u e s .   S o ,   a   di g i t a l   w a t e r m a r k i ng   t e c hni qu e   h a s   e m e r g e a s   a n   e f f i c i e n t   t e c hni q ue   o f   pr o t e c t i ng   i n t e l l e c t ua l   p r o pe r t y   r i g ht s   by   pr ov i di ng   di g i t a l   d a t a   c o p y r i g ht   a ut h e n t i c a t i o a nd  p r o t e c t i o n.   I t hi s   t e c hni que ,   a   w a t e r m a r ke do c um e nt   w a s   i n t e g r a t e i n t o   e l e c t r o ni c   da t a   t o   pr e v e nt   un a u t ho r i z e a c c e s s .   I t hi s   pa pe r ,   A   r o bus t   w a t e r m a r a l g o r i t hm   ba s e o a   5 - l e v e l   D W T   a n t w o   l og  w a s   p r o po s e t o   e n ha nc e   t he   c o p y r i g h t   pr o t e c t i o o f   i m a g e s   i uns e c ur e d   m e di a .   O u r   l a b   r e s u l t s   v a l i da t e   t h a t   o ur   a l g o r i t hm   s c he m e   i s   r o bus t   a nd  f o r c e f ul   a g a i ns t   s e v e r a l   s e t s   o f   a t t a c ks ,   a nd  h i g h - qua l i t y   w a t e r m a r ke i m a g e   w a s   a c h i e v e d,   w he r e   t h e   a l g o r i t hm   w a s   a s s e s s e by   c o m put a t i o o f   m a n y   e v a l ua t i o m e t r i c s   s uc h   a s   P S N R ,   S N R ,   M A E ,   a n R M S E .   Ke y w or ds :   Co p y r i g h t   p r o t e c t i o n   D i s c r e t e   w a v e l e t   t ra n s f o r m s   F r e que n c y   do m a i n   In f o r m a t i o s e c ur i t y   W a t e rm a rki n g   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   A l a a   R i s h e H o s h i   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l ,   E l e c t r o ni c   a nd  S y s t e m s   E n gi n e e r i ng   U n i v e r s i t i   K e b a n gs a a M a l a y s i a   (U K M )   43600  U K M ,   43600   B a n gi ,   S e l a n go r,   M a l a y s i a   E m a i l :   p9873 5@ s i s w a . u km . e du. m y       1.   INT R O D U C TI O N     In  t h e   c u rr e n t   di g i t a l   w o r l d ,   t r a n s f e rr i ng  l a r ge   c h u n ks   o f   da t a   o v e r   t h e   i n t e rn e t - v i a   m u l t i pl e   hi e ra r c h i e s - h a s   m a de   i t   s i g ni f i c a n t l y   di ff i c ul t   t o   pr o t e c t   a n i de n t i fy   t h e   o w n e r s hi o f   di gi t a l   m e di a .   T h us ,   t h e   w a t e r m a r t e c hn i q ue   ha s   b e e n   i n t r o du c e a s   a   po t e nt i a l   s o l ut i o n   f o r   c o p y r i ght   p r o t e c t i o n,   a u t h o ri z a t i o n ,   i de nt i f i c a t i o n ,   a n o w n e r s hi [1] .   W i t t h e   h e l o f   di gi t a l   w a t e r m a r ki ng,   a   us e r   c a s e n hi s / h e r   pe r s o n a l   i n f o r m a t i o n   o n   t h e   i n t e rn e t   w i t h o ut   ge t t i n w o r ri e a bo ut   i t s   m a n i pul a t i o n   o r   di s c l o s ur e ,   w h e t h e uni n t e n t i o na l l y   o r   i n t e n t i o na l l y .   S ub s e que n t l y ,   di gi t a l   w a t e rm a rki n a l s o   h e l p s   i n   r e s i s t i ng  v a ri o us   di gi t a l   s e c ur i t y   c h a l l e n ge s   l i ke   i de n t i t y   t h e f t ,   f r a ud,   a n c o unt e rf e i t i ng   [ 2] .   M o r e o v e r ,   i t   c a b r i ng  s o c i a l   a n d   e c o n o m i c   b e n e f i t s   by   pr o t e c t i n t h e   pe r s o na l   a n c o l l e c t i ve   i n f o r m a t i o n   o f   us e r s .   I n   t h e   f i e l o f   m e di c a l   s c i e n c e ,   di gi t a l   w a t e rm a rki n ha s   m a j o r   s i g ni f i c a n c e ,   a s   i t   s a v e s   b a n dw i dt h   r e qu i r e m e n t s   a nd  s t o ra ge   s pa c e   w h i l e   e n s u r i ng  h i g h   c o n f i de nt i a l i t y   of   pa t i e nt   da t a .   I n   t h i s   re ga r d ,   di gi t a l   w a t e r m a r ki ng  y i e l ds   s e v e r a l   s o c i a l   a n e c o n o m i c   b e n e f i t s   l i ke   m a i n t a i ni n g   t h e   c o n f i de n t i a l i t y   of  pa t i e n t ' s   m e di c a l   i m a ge s   i . e . ,   t h e i o r g a n s ,   w h i l e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   r obus t   w at e r m ar k   a l gor i t hm   f o r   c op y r i gh t   pr ot e c t i on   by   us i ng  5 - l e v e l   D W T   ( A l aa  R i s h e k   H os hi )   843   e l i m i na t i n a n y   a f t e r - e ffe c t s   of   r e c o r d’s   t a m pe ri n t ha t   c oul po t e n t i a l l y   r i s a n   i n di v i du a l ’s   l i f e   due   t w r o n di a g n o s i s   [3] .   A dd i t i o na l l y ,   di g i t a l   w a t e r m a r k i n a l s o   h e l ps   i n   e n s u r i ng  a   h i g l e v e l   o f   n a t i o n a l   de fe n s e - s e c ur i t y   a n d   s o c i a l - e c o n o m i c   de v e l o pm e n t   o f   v e c t o r   m a p s .   I t   i s   do n e   b y   pr o t e c t i n g   ge o s pa t i a l   i n f o r m a t i o n   b y   pr e ve n t i ng  m a l i c i o us   t a m pe r i ng  a nd  u n a ut h o ri z e c o p y   of   di gi t a l   da t a   [ 4] .   T h us ,   w i t t h e   h e l of   di gi t a l   w a t e r m a r k i n s c h e m e s ,   l e gi t i m a t e   us e r s   o c o p y r i ght   o w n e r s   c a n   dy n a m i c a l l y   t ra c e   t h e   c i r c ul a t i o a n t r a n s m i s s i o n   o f   di gi t a l   p r o duc t s   t hr o ug h   c o n c e a l e w a t e rm a rk  i n f o rm a t i o n;   h e n c e ,   e n s u r i n g ,   t h e   i nt e g r i t y   of   di gi t a l   i n f o rm a t i o n .     M o r e ov e r ,   w i t h   t h e   a v a i l a b i l i t y   of   v a r i o us   i m a ge   p r o c e s s i n t o o l s   l i ke   P D F   c o n v e r t e r s   a nd  ph o t o s h o e di t o r s ,   o r di na r y   pe o pl e   c a n   e a s i l y   m o di fy   t h e   c o n t e nt s   o f   t h e   i m a ge   w h i c h   f urt h e l e a ds   t o   c o p y r i gh t   di s pu t e   [5] .   H ow e ve r ,   w i t h   t h e   i n t r o duc t i o n   o f   d i gi t a l   w a t e rm a r k i n s c h e m e s ,   us e r s   c a n   a dd r e s s   c o p y r i gh t   p r o t e c t i o n   c h a l l e n ge s .   F o r   c o p y r i g h t   p r o t e c t i o n,   di g i t a l   w a t e r m a r ki ng  s a t i s f i e s   t w o   c r uc i a l   c o n di t i o n s ,   i . e .   i m pe r c e pt i b i l i t y ,   a n d   r o b us t n e s s   [6] ,   [7 ] .   H e r e ,   i m pe r c e pt i b i l i t y   i n di c a t e s   t h a t   t h e   w a t e r m a r ke d   i m a ge   qua l i t y   c a nn o t   b e   e a s i l y   i n f l ue n c e d.   T h i s   m e a n s   t ha t   t h e   n a ke e y e s   c a nn o t   s po t   t h e   t ra c e s   of  w a t e r m a r e m b e ddi n g .   R o b us t n e s s ,   h o w e v e r ,   i n di c a t e s   h i g p r o t e c t i o n   a ga i n s t   di s t o r t e a t t a c ks ;   t h e r e by ,   m a k i n di gi t a l   w a t e r m a r k i n e xc e l l e n t   f o r   c o p y r i ght   p r o t e c t i o n .   A l s o ,   t h e   m o s t   p r o m i n e n t   a pp l i c a t i o n   o di gi t a l   w a t e rm a r k i n i s   t h e   p r o t e c t i o n   o f   di gi t a l   i m a ge s   fr o m   m a ni pul a t i o n   a nd  i l l e ga l   c o p y i n g.   D i g i t a l   w a t e r m a r ki ng  e m b e ds   i n f o r m a t i o n   i n   t h e   f i l e s   w h i l e   pr o v i di n da t a   t ha t   c a n   f ur t h e r   b e   us e fo r   a ut h e n t i c a t i o n.   A s   a   r e s ul t ,   i t   r e duc e s   t h e   r i s o f   i n f o r m a t i o n   b e i n c o pi e un l e s s   i n s t r uc t e by   t h e   a ut h o ri z e pe r s o nn e l   [8] ,   [9] .   T h e   c o p y   pr o t e c t i o n   a ppl i c a t i o n   i s   b a s e o n   t h e   t hr e s h o l c o rr e l a t i o n   b e t w e e n   a   ps e udo r a n do m   s e que n c e   a n a e xt r a c t e v e c t o r .   A s   t h e   pr o b a b i l i t y   t hr e s h o l de c r e a s e s ,   t h e   r o b us t n e s s   i n c r e a s e s   w h i c f urt h e l e a ds   t o   t h e   p r e v e n t i o n   o f   una u t h o r i z e c o p y i n o f   t h e   f i l e s .     T h i s   pa pe r   a i m s   t o   a c c o m pl i s h,   c ha r a c t e r i z e   a n u n de r s t a nd   t h e   c urr e n t   t e c hn i que s   t ha t   a r e   ut i l i z e i n   w a t e rm a r ki ng,   t o   p r o po s e   a   n e w   a l go ri t hm   f o r   p r e v e n t i n g   t h e   i n t e l l e c t ua l   p r o pe r t y   r i g h t s   o f   i m a ge s   o n   un s e c ur e m e di a ,   a n t o   e v a l ua t e   t h e   s ugge s t i o n   a l go ri t hm   b y   a ppl y i n di f f e r e n t   a t t a c t e c hn i que s ,   t h e   r e s t   o t h i s   a r t i c l e   i s   s t r uc t u r e a s   f o l l o w s .   S e c t i o n   i n v e s t i ga t e s   t he   r e l e v a nt   l i t e r a t u r e   r e v i e w   r e l a t e t o   o ur  f i e l o i n t e r e s t .   S e c t i o n   3   di s c us s e s   t h e   c h a l l e n ge s   a n l i m i t a t i o n s   o f   di gi t a l   w a t e r m a r k i n g ,   w h i l e   S e c t i o n   i l l u m i na t e s   t h e   pr o po s e a l go r i t hm   f o r   b o t h   e m be dde a n e xt ra c t   pr o c e s s i n g .   S e c t i o n   pr e s e n t s   r e s ul t   a n d   di s c us s i o n   w h e r e   h um a n   v i s ua l   qua l i t y   t e s t e a n d ,   a nd  m a n y   pe r fo r m a n c e   e v a l ua t i o n   m e t r i c s   w e r e   a ppl i e s uc h   a s   P S N R ,   S N R ,   M A E ,   a n R M S E   t o   e v a l ua t e   t h e   qua l i t y   of   t h e   pr o po s e a l go r i t hm ,   i n   a ddi t i o n   t o   t h e   t e s t   o f   a   s e t   o f   a t t a c ks   a nd  e xt ra c t i o n   a f t e a t t a c ks   w e r e   a l s o   p r e s e nt e d.   F i n a l l y ,   S e c t i o n   6   c o n c l ude s   t h e   pa pe r.       2.   LI TER A TU R R EV I EW   In  t h e   l i t e r a t u r e ,   t h e   r o b us t   w a t e r m a rki ng  s c h e m e s   a r e   c ha r a c t e r i z e i n t o   t w o   c a t e go r i e s   t h a t   i n c l ude   s pa t i a l   a n f r e que n c y   do m a i n   s c h e m e s .   I n   t h i s   r e s e a r c h,   w e   w i l l   c o n c e n t r a t e   o n   a   f r e que n c y   do m a i n   a n w i l l   e xpl a i i t   i de t a i l   i t h e   n e xt   pa ra g r a p h s .     2. 1 .       F r e q u e n c d o m ai n   U n l i ke   t h e   s pa t i a l   do m a i n ,   f r e que n c y   d o m a i n   s c h e m e s   ge n e r a l l y   e n a b l e   m o r e   r o b us t n e s s   a ga i n s t   m ul t i p l e   a t t a c ks   a nd  m a ke   i t   m o r e   di f f i c ul t   f o r   i m a ge s   t o   be   pe r c e i v e d.   T hi s   i s   b e c a us e ,   i t hi s   s c h e m e ,   t h e   w a t e r m a r i s   e m b e dde w i t h i t h e   o r i g i n a l   i m a ge ' s   t r a n s f o rm e c o e ff i c i e n t   by   t ra di ng  o f f   i m pe r c e pt i b i l i t y   [1] .   M o r e o v e r ,   i t s   c o m put a t i o na l   c a pa c i t y   a n d a t a   h i di n a b i l i t y   a r e   m o r e   t ha n   t h e   s pa t i a l   do m a i n;   h e n c e ,   m a k i n g   i t   m o r e   p r e f e r a b l e .   S o m e   o f   t h e   t e c hni que s   o f   f r e que n c y   do m a i a r e   d i s c us s e b e l ow :     2. 1 . 1.   D i s c r e te   c o s i n e   tr an s fo r m   (D C T)   D i s c r e t e   c os i n e   t r a n s f o r m   (D C T i s   t h e   m o s t   po pul a r   t y pe   of   f r e que n c y   d o m a i n   t ra n s f o r m a t i o n   t ha t   di v i de s   a   di gi t a l   i m a ge   i n t o   t h e   c o s i n e   a n s i n e   f r e que n c i e s ,   ha v i ng  di s t i n c t   a m pl i t ude s   [10] ,   [11] .   D ue   t o   t h i s   c a pa b i l i t y ,   D CT   i s   hi g hl y   f a vo r e i n   t h e   da t a   c o m p r e s s i o f i e l a nd  pa t t e rn   r e c o gn i t i o n.   M o r e o ve r ,   D C T   t r a n s f o r m s   t h e   d i gi t a l   i m a ge ,   us i ng  f o ur i e r   t r a n s f o r m a t i o n,   i nt o   e a s y   s e gm e n t s   o f   f r e que n c i e s   [12] .   T h e   a l go ri t hm   t h e n   s p l i t s   t h e   i m a ge   i nt o   8x8   n o n - o v e r l a p pi n g   b l o c ks   w h i c h   a r e   f urt h e us e f o r   e m b e ddi n t h e   s e c r e t   i n f o r m a t i o n   i nt o   t h e   c o e ff i c i e n t s   o f   t h e   i m a ge .   T hi s   a l l o w s   D CT   t o   r e p r e s e nt   d a t a   i n   f r e que n c y   s pa c e   i n s t e a o f   i n   t h e   a m pl i t ude   s pa c e .   T h i s   a b i l i t y   m a ke s   D CT   m o r e   r o b us t   a g a i n s t   d i f f e r e n t   d i gi t a l   i m a ge   pr o c e s s i n o pe ra t i o n s ,   s uc a s   c o n t ra s t   a dj us t m e nt s ,   b r i g ht n e s s ,   a n f i l t e ri n g .   H ow e ve r ,   t h e y   a r e   n o t   o n l y   di f f i c ul t   t o   i m pl e m e n t   b ut   a l s o   c o m put a t i o na l l y   e xpe n s i ve   [13] .   M o r e ove r ,   t h e y   a r e   v ul n e r a b l e   a ga i n s t   ge o m e t r i c   a t t a c ks ,   i n c l udi ng  c r o ppi ng,   s c a l i n g ,   a n r o t a t i o n.   R e ga r d l e s s   of   i t s   l i m i t a t i o n s ,   D C T   e xpr e s s e s   f i n i t e   da t a   po i n t   s e que n c e s   a t   o s c i l l a t i n f r e que n c i e s ,   w hi c h   m a ke s   i t   h i g hl y   e ff e c t i v e   i n   di f f e r e n t   a pp l i c a t i o n s   l i ke   di gi t a l   s i g na l   p r o c e s s i n g,   r e duc i ng  n e t w o r b a n dw i dt h,   a n f i n d i n s o l ut i o n s   o f   pa r t i a l   di f f e r e n t i a l   e qua t i o n s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   22 ,   N o .   2 M a y   202 1   :     842   -   85 6   844   2. 1 . 2.   D i s c r e te   w av e l e t r an s fo r m s   (D WT)   D i s c r e t e   w a v e l e t   t ra n s f o r m s   (D W T )   i s   a   w i de l y   us e d,   m o de rn   t e c hn o l o g y   t ha t   f a c i l i t a t e s   d i f fe r e nt   o pe r a t i o n s   l i ke   w a t e rm a r k i n g ,   i m a ge   c o m pr e s s i o n,   a n d i g i t a l   s i g na l   p r o c e s s i n g.   H ow e ve r ,   b e c a us e   of   i t s   e xc e l l e n t   m ul t i r e s o l ut i o a nd  s p a t i a l   l o c a l i z a t i o c ha ra c t e ri s t i c s ,   D W T   i s   w i de l y   be e n   ut i l i z e i n   di g i t a l   w a t e r m a r ki ng   [14] ,   [15] .   M o r e o v e r ,   i t   i s   a n   e f f i c i e n t   m a t h e m a t i c a l   t o o l   t ha t   i s   o pt i m u m   f o r   t h e   h i e r a r c h i c a l   de c o m po s i n o f   di gi t a l   i m a ge s .   A t   e a c h   l e v e l ,   t h e   de c o m po s i t i o n   o f   i m a ge s   t a ke s   pl a c e   i n t o   f o ur   s ub - b r a n ds :   t hr e e   h i g h - f r e que n c y   s ub - b r a n ds ,   n a m e l y   H H ,   L H ,   a n H L ,   a nd  o n e   l ow - f r e que n c y   s u b - b r a nd  (L L s e e   F i gu r e   [1 ] .   T h e   hi g h - f r e que n c y   pa r t s   a r e   us e f o r   di g i t a l   w a t e r m a r ki ng  w hi l e   t h e   l o w - f r e que n c y   pa r t   p l a y s   a   c r i t i c a l   r o l e   i n   t h e   e xt r a c t i o n   o f   t h e   w a t e rm a rk.   A c c o r di n g l y ,   D W T   i n c o r po r a t e s   w a ve l e t   f i l t e r s   t ha t   c o nt a i f l o a t i n g - po i nt   c o e ff i c i e n t s .   T h e s e   w a ve l e t s   a r e   c r e a t e by   t r a n s l a t i o n s   a nd  di l a t i o n s   o f   a   f i xe m o t h e r   w a v e l e t   f un c t i o n.   A s   a   r e s ul t ,   t h e   w a v e l e t s   pr o v i de   bo t h   s pa t i a l   a n f r e que n c y   de s c r i p t i o n   o f   a n   i m a ge .   T h e   i m po rt a n c e   o f   w a v e l e t   de c o m po s i t i o n   r e s t s   upo n   i t s   c a p a b i l i t y   t o   de c o m po s e   t h e   i m a ge   m a t r i a t   a   dy n a m i c   s c a l e   [16] .   D ue   t o   t hi s   a b i l i t y ,   D W T   i s   e xc e l l e n t   f o r   m u l t i r e s o l ut i o n   a n a l y s i s   t h a t   ha s   c o m pa t i b i l i t y   w i t c o m pr e s s i o n   s t a nda r ds   a n d   e n e r gy   c o m pr e s s i o n   c h a ra c t e ri s t i c s   [17] .   T h i s   m a ke s   D W T   g r e a t   a ga i n s t   c o m pr e s s i o n   a n n o i s e   a t t a c ks .           F i gu r e   1 .   D e c o m po s i t i o n   l e v e l s   of   D W T   [10]       2. 1 . 3.   D i s c r e te   fo u r i e r   tr an s fo r m   (D F T)   In   t h e   w a t e rm a r ki ng  s c h e m e ,   di s c r e t e   fo ur i e r   t r a n s f o r m s   (D F T i s   r o t a t i o n   r e s i s t a nt   a n t ra n s l a t i o i n v a ri a nt   t ha t   m a ke s   i t   s t r o n a g a i n s t   ge o m e t r i c   a t t a c ks ,   s u c h   a s   t r a n s l a t i o n,   c r o ppi n g ,   r o t a t i o n,   a n s c a l i ng   [13] .   It   p r o v i de s   f r e que n c y   c o m po n e nt s   by   t r a n s f o r m i n g   a   c o n t i n uo us   f un c t i o n.   D ue   t o   i t s   t r a n s l a t i o n   i n v a ri a n c e   a t t ri b ut e ,   s pa t i a l   s hi f t s   of   t h e   d i gi t a l   i m a ge   o n l y   i m pa c t   t h e   p h a s e   r e p r e s e n t a t i o n   a n n o t   t h e   m a g ni t u de   r e p r e s e n t a t i o n   o t h e   i m a ge .   M o r e o ve r ,   s i n c e   D F T   i s   a   s c a l i n g ,   t ra n s l a t i o n ,   a nd  r o t a t i o n   i n v a r i a n t ,   i t   c a b e   ut i l i z e t o   r e c o ve r   f r o m   ge o m e t ri c   di s t o r t i o n s ,   u nl i ke   D W T   a n d   D CT   [10] .   D e s pi t e   i t s   v a ri o us   b e n e f i t s ,   D F T ' s   i m pl e m e nt a t i o i s   hi g hl y   c o m pl e a n r e qui r e s   h i g c o m put i ng  c o s t .   T h e s e   f e a t u r e s   m a ke   i t   a n   u n f a v o r a b l e   o p t i o n,   c o m pa r e t o   D C T   a n d   D W T .         3.   C H A LLEN G ES   A N D   LI M I TA TI O N S   O F   D I G I TA L   W A TER M A R K I N G   T h e r e   a r e   m ul t i p l e   t e c h ni c a l   c h a l l e n ge s   a n l i m i t a t i o n s   i n   di g i t a l   w a t e rm a rki n r e s e a r c h.   T h e   i m pe r c e pt i b i l i t y   a n r o b us t n e s s   t ra de - o ff   m a ke s   t h e   r e s e a r c ve r y   i n t e r e s t i n g .   T o   ob t a i n   i m pe r c e pt i b i l i t y ,   t h e   w a t e r m a r s h o ul b e   i nt e g r a t e i n t o   t h e   o ri gi na l   s i g na l ' s   h i gh - f r e que n c y   c o m po n e n t s   [18] .   O n   t h e   c o n t ra r y ,   t h e   w a t e r m a rk  s h o ul b e   a dde t o   t h e   l ow - f r e que n c y   c o m pon e n t s   o t h e   o r i gi na l   s i g n a l   t o   ob t a i n   r o b us t n e s s .   T h e r e by ,   t h e   w a t e rm a r ki n t e c hn i que   c a n   b e   s uc c e s s f ul   i f   t h e   o r i gi n a l   s i g na l ' s   l o w - f r e que n c y   c o m po n e n t s   a r e   ut i l i z e a s   t h e   h o s t   f o r   w a t e r m a r i n s e r t i o n.   Co n s i de r i ng  t h i s   a s pe c t ,   t h e r e   a r e   m u l t i pl e   t e c hn i c a l   l i m i t a t i o n s   a n c ha l l e n ge s   r e l a t e t o   di gi t a l   w a t e rm a r ki ng,   i n c l udi ng   pro pe r t i e s   of   a   v i s ua l   s i gna l   a n t h e   hum a n   v i s ua l   s y s t e m   (H V S ).     3. 1 .       P r o p e r t i e s   o v i s u al   s i gn al   S i n c e   v i de o s   a n d   i m a ge s   a r e   v i s ua l   s i g na l s ,   i t   i s   e s s e n t i a l   t o   c o m pr e h e nd  t h e   r e s po n s e   o f   v i s ua l   s i g n a l s   s o   t ha t   n e w   a n o pt i m u m   w a y s   c o ul b e   di s c ove r e t o   h i de   i n f o r m a t i o n .   Co m m o n l y ,   v i s ua l   s i g n a l s   a r e   r e c o gn i z e a s   s pa c e   a n t i m e   v e r s us   i n t e n s i t y   of   v i de o   s c e n e s   a n s pa c e   di s pl a y s   v e r s us   i n t e n s i t y   o i m a ge   i n f o r m a t i o n   a n a m p l i t ude   pl o t s .   T h e s e   t y p e s   of  w a ve fo r m s   c a n   r e v e a l   c r i t i c a l   i n f o r m a t i o n   r e ga rdi n g   t h e   a t t r i b ut e s   o f   t h e   s i g na l s ,   w hi c c o ul po t e n t i a l l y   e n da n ge r   t h e   r o b us t n e s s   o f   t h e   w a t e r m a r k   [19] .   A l t h o ug h   w a t e r m a r ks   c a n   b e   e m b e dd e i n   i rr e l e v a n t   v i s ua l   p a r t s   o f   t h e   di gi t a l   i m a ge   t o   e n ha n c e   t h e   w a t e rm a r k   i n v i n c i b i l i t y ,   t h e   r o b us t n e s s   i s   n e ga t i v e l y   a ff e c t e d.   S o m e   of  t h e   v i s ua l   s i g n a l   p r o pe r t i e s   a r e   n o n - s t a t i o n a r y   a n pe r i o di c i t y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   r obus t   w at e r m ar k   a l gor i t hm   f o r   c op y r i gh t   pr ot e c t i on   by   us i ng  5 - l e v e l   D W T   ( A l aa  R i s h e k   H os hi )   845   3. 1 . 1.   N o n - s tati o n ar y   T h e   n o n - s t a t i o na r y   pr o pe r t y   of   t h e   di g i t a l   w a t e r m a r k i n s c he m e   i s   c o m m o n   t o   a l l   s i g na l s .   V i de o   o r   i m a ge   s i g n a l s   i n c o r po ra t e   r i c h   s e gm e n t s   o f   s l ow l y   o r   f l a t l y   a l t e ri n i nt e n s i t y ,   i n   a dd i t i o n   t o   t e xt u r e a nd  e dge s   r e gi o n s .   W hi l e   i t   i s   c r uc i a l   t o   pr e s e r v e   e dge s   fo r   s us t a i ni n t h e   pe r c e pt u a l   qu a l i t y ,   t h e   t e xt u r e r e gi o n s ,   h o w e ve r ,   n e e t o   be   s ki l l f ul l y   ut i l i z e t o   a c c um ul a t e   a ddi t i o na l   i n f o r m a t i o n .   I n   a ddi t i o n   t o   t h i s ,   t h e   e s t i m a t i o pr o b l e m   c o n c e r n i ng  n o i s e   f r a m e w o r fo r   n o n - s t a t i o n a r y   n o i s e   i s   m o r e   c h a l l e n gi ng  [20] .   T h i s   i s   b e c a us e   t h e   pa r a m e t e r s   o ught   t o   b e   a pp r o xi m a t e i n   s m a l l   p a t c h e s .   F urt h e r m o r e ,   due   t o   t h e   a b s e n c e   of   s t a t i s t i c a l l y   a ut h e n t i c   a nd  r e l i a b l e   i n f o r m a t i o n ,   t h e   m a j o r i t y   of   t h e   k n o w n   di g i t a l   w a t e r m a r k i n t e c hni que s   ge n e ra t e   a nd  ov e r e s t i m a t e   v a l ue s   of   n o i s e   v a r i a n c e s ,   pa rt i c ul a r l y   fo r   i m a ge   r e gi o n s   ha v i ng  e dge s   a n t e xt u r e r e gi o n s .   N o n - s t a t i o na r y   pr o pe r t y   i s   i nh e r e n t   i m u l t i pl e   i m a ge   f o r m a t i o s y s t e m s   l i ke   m a ri t i m e   ra d a r s   a nd  s i de - l o o k   ra da i m a gi n g .   T hus ,   f o r   p r a c t i c a l   de - n o i s i n g,   i t   i s   i m po r t a n t   t o   ob t a i n   a c c ura t e   n o i s e   v a r i a n c e   e s t i m a t e s .       3. 1 . 2.   P e r i o d i c i t y   T h e r e   e xi s t   f r a m e - to - f r a m e   a n l i n e - to - l i n e   pe ri o di c i t y   i n   v i de o   a n i m a ge   s i gna l s .   T h e y   a r e   n o t   e n t i r e l y   p e r i o di c ,   b ut   t h e r e   i s   a   r e du n da n c y   b e t w e e n   t he   l i n e s   a n f r a m e s   t h a t   n o t a b l y   e xi s t .   T h e s e   r e du n d a n c i e s   a r e   o f t e n   e xpl o i t e i n   a l m o s t   e v e r y   c o m pr e s s i o n   s c h e m e .   M o r e o v e r ,   i t   i s   unde ni a b l e   t ha t   d i gi t a l   w a t e r m a r ki ng  i s   us ua l l y   h e uri s t i c - b a s e a n pe r i o di c   [21] .   T h e   l i m i t a t i o n   o f   s uc h   a   w a t e rm a rki n s c h e m e   i s   i t s   ri gi d n e s s ,   c o n c e rni n t h e   d a t a   de l a y   f r e q ue n c y   a s   w e l l   a s   da t a   a rr i v a l .       3. 2 .       P r o p e r t i e s   o h u m an   v i s u al   s ys te m   ( H V S )   T h e   s uc c e s s   a n f o un d a t i o n   o f   a n y   di gi t a l   w a t e r m a r k i n t e c hni que   de pe nd  o t h e   e f f i c i e n t   u t i l i z a t i o of   t h e   hum a n   v i s ua l   s y s t e m   (H V S ).   It   c a b e   a r gue t ha t   i m pe r c e pt i b i l i t y   a n d   r o b us t n e s s   a r e   t w o   c o n f l i c t i n g   di gi t a l   w a t e rm a r k i n c h a l l e n ge s   a n l a c o f   e f f i c i e n t   us e   of   H V S   s y s t e m s   c a n   s i g ni f i c a n t l y   e n da n ge r   t h e   s e c ur i t y   of   w a t e r m a r k i n s c h e m e s   [22] .   O n e   s uc h   c h a l l e n g e   of   di gi t a l   w a t e r m a r k i n i s   t e x t u r e   s e n s i t i v i t y .   T h e   b a c kgr o un t e x t u r e   s e r v e s   a s   t h e   fo un da t i o n   f o r   t h e   v i s i b i l i t y   o di s t o r t i o n .   If   t h e   b a c kgr o u n t e xt u r e   i s   s t r o n a nd  c o n c e n t ra t e d ,   t h e   v i s i b i l i t y   di s t o r t i o n   w i l l   b e   l o w .   A l s o ,   i n   a   s t r o ng  t e xt u r e i m a ge   b l o c k,   t h e   e n e r gy   f a v o r s   e v e n   di s t r i b ut i o n   w i t h i n   D CT   c o e f f i c i e n t s .   O t h e   o t h e r   h a nd,   i n   a   f l a t - f e a t u r e i m a ge   po rt i o n,   t h e   e n e rgy   i s   i n t e n s i v e   o n   c o m po n e n t s   t ha t   ha v e   a   l o w e r   f r e que n c y .   T h i s   m e a n s   t ha t   m o r e   w a t e rm a r s i g na l s   c a b e   a dde t o   s t r o n g   t e xt u r e d   r e gi o n s .     3. 3 .       Br i gh tn e s s   s e n s i ti v i ty   In   t h e   p r e s e n c e   of  b a c kgr o unds   ha v i ng  a   di f f e r e n t   l e v e l   of   i n t e n s i t y ,   t h e   hum a n   e y e   i s   s e n s i t i v e   i n   di s c e rn i n a   l o w - i n t e n s i t y   s i gna l .   A s   t h e   i nt e n s i t y   l e v e l   of   t h e   s urr o u n di n r e g i o n   i n c r e a s e s ,   t h e   r e l a t i v e   i n t e n s i t y   pr e s e n t   i n   t h e   d a r a r e a s   i s   l o w e r e d,   w h i l e   t h e   s e n s i t i v i t y   i n   a r e a s ,   ha v i n a   l i g h t   b a c kg r o und  i n c r e a s e   [23] .   W h e n   t h e   m e a n   n o i s e   s qua r e   v a l ue   i s   i de n t i c a l   t o   t h a t   of   t h e   b a c kgr o un d,   t h e   n o i s e   s qua r e   i n c l i n e s   t o   b e   v i s i b l e ,   a   b a c kgr o un h a v i n a   m i d - g r e y   fe a t ur e .   T h i s   m e a n s   t ha t   a t   l o w - i n t e n s i t y   l e v e l s ,   t h e   h u m a e y e   ha s   a   hi g l e v e l   o f   s e n s i t i v i t y ,   w h i l e   a t   h i g h - i nt e ns i t y   l e v e l s   t h e   s e n s i t i v i t y   i s   r e l a t i v e l y   l ow e r .         4.   TH E   P R O P O S ED   A L G O R I TH M     In   t h i s   r e s e a r c h ,   t h e   p r o po s e a l go r i t hm   i s   b a s e o n   t h e   5 - l e v e l   D W T   w a t e r m a r k i n t e c hn i q ue   w h i c ut i l i z e s   t ra n s l a t i o n   a n w a v e l e t   fe a t u r e s   of   t h e   w a v e l e t   do m a i n   a t   di f f e r e n t   l e v e l s .   T h e   f i r s t   l o go   i s   r e c o m m e n de t o   b e   e m be dde i n   t hr e e   l o c a t i o n s   (L H 2,   H L 2,   a n H H 2).   S i m i l a rl y ,   i t   i s   s ugge s t e t h a t   s e c o n da r y   w a t e r m a r ks   s h o ul d   b e   e m be dde i n   t hr e e   l o c a t i o n s   (L L 1,   L L 3,   a n L L 5).   T h e   e m b e ddi n w a t e r m a r ki ng  s c h e m e   i s   de pi c t e i n   t h e   p r o po s e d   w a t e rm a r k i n a l go ri t hm ,   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   2.   T h e   w a t e r m a r i m a ge   i s   s i z e a t   512x5 12  a n d   t h e   h o s t   i m a ge   s i z e   i s   a l s o   ke pt   a t   5 12x512 .       4. 1 .      P r o p o s e d   al go r i th m e m b e d d e d   p r o c e s s e s     A s s um e   w e   h a v e   a   h o s t   i m a ge   H i ( i , j )   ( 512× 512)   t hi s   h o s t   i m a ge   c o n s i de r e a s   a   c o ve r   h o s t   i m a ge a n a s s um e   t ha t   w e   h a v e   a   l o go  i m a ge   L i 1( i , j )   ( 512× 512)   a s   a   f i r s t   l o go   i m a ge   a n L i 2( i , j ) ( 512× 512)   a s   a   s e c o n l o go   i m a ge ,   t h e   f i r s t   p r o c e s s   i s   t o   o b t a i n   t h e   i m a g e   W i 1( i , j ) ( 512× 512)   w h e r e   D W T   w a t e rm a r k i n g   a ppl y   a n f i r s t   l o go   w h e r e   e m b e dde i n   c e r t a i n   l o c a t i o n - b a s e i n   o ur   s ugge s t i o n   a l go ri t hm   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   2,   t hi s   w i l l   r e s ul t i ng  o ur   f i r s t   w a t e rm a r ke i m a ge   W i 1( i , j ) ,   t h e   s a m e   p r o c e dur e   c a n   b e   fo l l ow e t ob t a i n   t h e   s e c o n w a t e r m a r ke i m a ge   W i 2( i , j )   a s   w e l l .   T he r e fo r e ,   t h e   s u m m a t i o o f   W i 1 ( i , j )   a n W i 2( i , j )   r e s ul t i n g   i n   o u r   f i na l   w a t e r m a r ke i m a ge   W i ( i , j )   f o l l ow i n g   m a t h e m a t i c a l   ( 1), ( 2),   a nd  (3)   c a n   r e p r e s e n t   t h e   e qua t i o n s   us e i n   t h e   e m b e ddi n p r o c e s s .        1   ( , )   =    ( , )   +    1 ( , )   (1)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   22 ,   N o .   2 M a y   202 1   :     842   -   85 6   846    2   ( , )   =    ( , )   +    2 ( , )   (2)      ( , )   =   (  1   ( , )   +    2   ( , )   /   2   (3)     4. 2 .       P r o p o s e d   al go r i th m e x tr ac t i o n   p r o c e s s e s   A s s um e   w e   h a v e   bo t h   h o s t   i m a ge   H i ( i , j )   ( 512× 512) ,   a n w a t e r m a r ke i m a ge   W i ( i , j )   t h e n   w e   c a e xe c ut e   a   s ub t r a c t i o n   o pe ra t i o n   a m o n h o s t   i m a ge   H i ( i , j )   a n d   t h e   w a t e r m a r ki ng  i m a ge   W i ( i , j )   t h e n   a ppl y   a   c e r t a i n   s ub - b a n ds   e xt ra c t i o n   b a s e o n   t h e   l o c a t i o n   t ha t   us e i n   o ur   s ugge s t i o n   a l go r i t hm   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   2,   A f t e r   t hi s   pr o c e s s ,   w e   c a n   o b t a i n   t h e   f i r s t   l o go   i m a ge   W i 1 ( i , j )   a n s e c o n l o go  i m a ge   W i 2( i , j ) ,   fo l l ow i n g   m a t h e m a t i c a l   (4 a n d   (5)   c a n   r e p r e s e nt   t h e   e qua t i o n s   us e i n   t h e   e xt r a c t i o p r o c e s s .   O ur   l a b o r a t o r y   e xpe r i m e n t   i m p l e m e nt e o ut   by   us i n M A T L A B   c o de   a n o ur   s u gge s t i o n   a l go r i t h m s   s h o w n   i n   F i gu r e   3,   t hi s   c o d e   w a s   a c c o m pl i s h e ut i l i z i ng   us i n a   s t r uc t u r e o n e   w e l l   f r a gm e n t   c o de   t gua r a nt e e   t h e   qua l i t y   a n e f fe c t i ve n e s s   of   t h e   c o de   p e r f o r m a n c e s .   F i gu r e   s h o w s   t h e   ov e r a l l   w o r pr o c e dur e   of   t h e   s ugge s t e a l go r i t h m s   f o r   b o t h   t h e   e m b e dde a n e xt ra c t i o n   p r o c e s s ,   w h i l e   F i gu r e   s h o w s   t h e   e n t i r e   pr o c e s s   a l o n g   w i t h   a   s e t   o f   a t t a c ks   t ha t   w e r e   a ppl i e d,   i a ddi t i o n   t o   t h e   e v a l u a t i o n   p r o c e s s .      1 ( , )   =    ( , )      ( , )   (4)      2 ( , )   =    ( , )      ( , )   (5)             F i gu r e   2 .   E m b e dde a n d   e xt ra c t i o p r o c e s s   i p r o po s e a l go ri t hm   E m b e d d e d   W I n   ( LL 1 , LL a n d   LL 5 ) 2 - Le v e l I D W T W a t e r m a r k e d I m a g e C o m p u t e 5 L - D W T E x t r a c t W a t e r m a r k W a t e r m a r k e d I m a g e W a t e r m a r k E m b e d d e d   W i n   ( LH 2 , HL a n d   H H 2 W a t e r m a r k R e a d   h o s t   i m a g e D W T   P r o c e ss - Le v e l I D W T s u m a t i o n R e a d   h o s t   i m a g e C o m p u t e 5 L - D W T O r i g i n a l W a t e r m a r k A L A A   2020 E m b ed d ed   P r o c es s E x t r a c t i o n   P r o c e s s U s i n g   M a t l a b   Im a g p r o c es s i n g   t o o l s   b o x   t o   w r i t D ed i c a t ed   a l g o r i t h m S t a r t E n d Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   r obus t   w at e r m ar k   a l gor i t hm   f o r   c op y r i gh t   pr ot e c t i on   by   us i ng  5 - l e v e l   D W T   ( A l aa  R i s h e k   H os hi )   847       F i gu r e   3 .   P r o po s e a l go ri t hm   s c h e m e       5.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   5. 1 .       Ex p e r i m e n tal   r e s u l ts h u m an   v i s u al   q u al i ty    T h e   pe r f o r m a n c e   o t h e   p r o po s e w a t e r m a r k i n s c h e m e   i s   e xa m i n e by   p e r f o r m i n m ul t i p l e   e xpe r i m e nt s   o di f f e r e n t   g r a y s c a l e   i m a ge s ,   e a c h   ha v i ng  a   s i z e   o f   512x512 .   T h e s e   gr e y s c a l e   t e s t   i m a ge s   i n c l ude   gi rl f a c e ,   L e n a ,   M u ha m m a A l i ,   pe r m ,   a n d   t h u m b n a i l ,   T a b l e   de m o n s t ra t e s   e i ght   t e s t   i m a ge s   t o ge t h e r   w i t h   w a t e r m a r ke i m a ge s .   B e s i de s ,   T a b l e   a l s o   de m o n s t r a t e s   t h e   l o go s   us e d,   w h i l e   F i gu r e   pr e s e nt s   t h e   de c o m po s i t i o n   a n po s i t i o o f   t w o   w a t e r m a rks   i gi rl f a c e   c ov e r   i m a ge .           5 D W T   a n d   2 D W T   F or   T w L og 5 D W T   e m b e d d e d 5 - I D W T   M S E   -   P S N R Log   W L og   W R e a d   C o v e r A t t a c k E x t r a c t i on   P h a s e P h a s e L e v e l   D W T   ( s u b   b a n d ) L e v e l   D W T ( 20  s u b   b a n d ) L e v e l   D W T ( 20  s u b   b a n d ) I m p or t C ov e r   I m a g e I m p or t Lo g I m p or t L og E m b e d d e d   W i n   ( LH 2 , HL a n d   H H 2 S t a r t   L oo p W ( S i z e ) E m b e d d e d   W I n   ( LL 1 , LL a n d   L L 5 ) S t a r t   L oo p W ( S i z e ) E n d   o f   e m b e d d e d   p r o c e s s   2 E n d   o f   e m b e d d e d   p r o c e s s   1 S a v e   ( LH 2 , HL a n d   HH 2 S a v e   ( LL 1 , LL a n d   L L 5 ) L e v e l   I D W T L e v e l   I D W T S a v e   W a t e r m a r k e d   I m a g e   A p p l y   10  a t t a c k G a u s s i a n Fi lt e r c r o p p i n g s c a l i n g r ota t e e q u a l i z a t i i n t e n s i t y   G e m m a c om p r e s s N oi s e R e a d   a tt a c k   I m a g e R e a d   W a t e r m a r k e d   I m a g e R e a d   W 2 R e a d   W 1 A p p l y   E x t r a c t i on   P r oc e s s D i s p l a y   ( LH 2 , HH a n d   H H 2 D i s p l a y   ( LL 1 , LL a n d   L L 5 ) R e a d   a tt a c k   I m a g e R e a d   W a t e r m a r k e d   I m a g e P S N R   A f t e r   A t t a c k R e a d   H os t   I m a g e R e a d   W a t e r m a r k e d   I m a g e P S N R   A f t e r   W a t e r m a r k i ng A l aa   2 0 2 0 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   22 ,   N o .   2 M a y   202 1   :     842   -   85 6   848   T a b l e   1 .   H o s t   i m a ge s   t o ge t h e w i t h   w a t e r m a r ke i m a ge s   a nd  w a t e r m a r l o go   us e d   Co v e r e d   i m a g e   W a t e r m a rk e d   i m a g e   L o g o   1   L o g o   2                                                   F i gu r e   4 .   D e c o m po s i t i o n   a n d   po s i t i o o f   t wo   w a t e r m a r i gi rl f a c e   c o ve r   i m a ge   f o r   h u m a v i s ua l   o b s e r v a t i o n       5. 2 .       Ex p e r i m e n tal   r e s u l ts afte r   ap p l y   s e t   o atta c k s     F o r   t e s t i ng  t h e   pe r f o r m a n c e   a n r o b us t n e s s   o t h e   pr o po s e d   de s i gn ,   o u r   w a t e r m a r ke i m a ge s   w e r e   t e s t e t hr o ug h   t h e   a pp l i c a t i o o f   di ff e r e n t   t y pe s   of   a t t a c ks ,   u s i ng  M A T L A B .   T h e s e   a t t a c ks   i n c l u de   G a us s i a n,   f i l t e r i ng,   c r o ppi ng,   r o t a t i ng,   e qua l i z a t i o n,   r e s i z i n g,   ga m m a ,   i n t e n s i t y ,   H o s t r 75 ,   a nd  n o i s e   a t t a c k.   T h e   a t t a c pa r a m e t e r s   a nd  a t t a c ke i m a ge s   f o r   gi rl f a c e ,   L e n a ,   a n d   pe r m G   a r e   s h o w n   i T a b l e s   2   a n d   3 ,   r e s pe c t i v e l y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   r obus t   w at e r m ar k   a l gor i t hm   f o r   c op y r i gh t   pr ot e c t i on   by   us i ng  5 - l e v e l   D W T   ( A l aa  R i s h e k   H os hi )   849   F r o m   t h e   v a l ue s   ob t a i n e a b o ve ,   w e   c a n   c o n c l ude   t ha t   t h e   a l go ri t hm   us e w a s   g oo i n   r e pe l l i n g   v a r i o us   t y p e s   of   a t t a c ks ,   a l t h o ug h   t h e   di s t o r t i o n   r e s ul t s   o bt a i n e i n   t h e   r o t a t e   t e s t ,   a nd  t h e   i m a ge   qua l i t y   ob t a i n e r e m a i n s   go o fo r   v i s ua l   o b s e r v a t i o n       T a b l e   2 .   W a t e rm a rke d - a f t e a t t a c ke i m a ge s   a n d   pa ra m e t e r s   G i rl f a c e   N o :   N a m e   P a ra m e t e r s   Re s u l t   I m a g e   1.   W a t e r m a rk e d   i m a g e   2   L o g o     2.     G a u s s i a n   M e a n   =   0     V a ri a n c e   =   0 . 0 0 1     3.   F i l t e r   W i n d o w   S i z e     =   3 × 3     4.   Cro p   O n   b o t h   s i d e s     5.   Ro t a t e   5 1 2 × 2 5 6     6.   E q u a l   20°       G i rl f a c e   N o :   N a m e   P a ra m e t e r s   Re s u l t   I m a g e   7.   Re s i z e A F T   A u t o m a t i c     8.   G a m m a   [l = 0   h = 0 . 8   [b = 0   t = 1 ]     9.   In t e n s i t y   1 . 5     10.   H o s t r7 5   Q   =   7 5                   11.   N o i s e   0 . 0 2           5. 3 .       Ex p e r i m e n tal   r e s u l ts i m age   q u al i ty  e v al u ati o n     T o   e xa m i n e   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   w a t e rm a r ke i m a ge s ,   t h e   p r e s e n t   s t udy   c o n s i de r e s o m e   qua l i t y   m e a s u r e s ,   i n c l ud i n S N R ,   P S N R ,   R M S E ,   a n M A E .   A dd i t i o n a l l y ,   J ' s   pl ugi n   w a s   us e t o   a na l y z e   t h e   qua l i t y   of   t h e   i m a ge s .   T hi s   pl ug i n   us e t h e   t e s t   i m a ge   T i   ( a, b)   t o   c o m pa r e   i t   w i t h   t h e   r e f e r e n c e   i m a ge   R i   ( a, b) .   T h e   t w s e l e c t e i m a ge s   s h o ul b e   i de n t i c a l   h a v i n t h e   s i z e   o [ na,   nb ] .   T h e   c a l c ul a t i o n   o f   S N R ,   P S N R ,   R M S E ,   a n M A E   i s   g i v e n   a s :         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   22 ,   N o .   2 M a y   202 1   :     842   -   85 6   850   T a b l e   3 .   P a ra m e t e r s   a n d   a t t a c ke i m a ge s   f o r   l e n a   L e n a   N o :   N a m e   P a ra m e t e r s   Re s u l t   I m a g e   1.   W a t e r m a rk e d   i m a g e   2   L o g o     2.   G a u s s i a n   M e a n   =   0     3.   F i l t e r   V a ri a n c e   =   0 . 0 0 1     4.   Cro p   W i n d o w   S i z e     5.   Ro t a t e   =   3 × 3     6.   E q u a l   O n   b o t h   s i d e s       L e n a   N o :   N a m e   P a ra m e t e r s   Re s u l t   I m a g e   7.   Re s i z e A F T   A u t o m a t i c     8.   G a m m a   [l = 0   h = 0 . 8 ]     9.   In t e n s i t y   [b = 0   t = 1 ]     10.   H o s t r7 5   1 . 5     11.   N o i s e   Q   =   7 5           5. 3 . 1.   S i gn a l   to   n o i s e   r at i o   (S N R )   S i g n a l   t o   n o i s e   r a t i o   (S N R i s   r e s po n s i b l e   f o r   c a l c ul a t i n t h e   i m a g i n s e n s i t i v i t y   [24] .   T h i s   i n d i c a t e s   t h a t   t h e   s t r e ngt o f   t h e   s i g na l   i s   r e l a t i v e   t o   t h e   n o i s e   i t h e   b a c kgr o un d .   M a t h e m a t i c a l l y ,   i t   c a b e   e xpr e s s e d   a s   t h e   f o l l ow i n m a t h e m a t i c a l   ( 6) :     = 10 . 10     [ [  ( , ) ] 2  1 0  1 0 [  ( , )    ( , ) ] 2  1 0  1 0 ]   (6)     5. 3 . 2.   P e a k   s i gn al   to   n o i s e   r ati o   (P S N R )   P S N m e a s ur e s   t h e   l e ve l   of  de gr a da t i o n   of   t h e   e m b e dd e i m a ge   i n   a c c o r da n c e   w i t h   t h e   h o s t   i m a ge   [14] .   T hi s   i s   a c h i e v e by   t a ki n g   t h e   ra t i o   o f   m a xi m u m   s i g na l   po w e r   a n c o rr u pt i o n   n o i s e   po w e r .   M a t h e m a t i c a l l y ,   P S N R   c a b e   c a l c ul a t e d   a s   t h e   f o l l o w i n m a t h e m a t i c a l   (7) :      = 10 . 10   [   (  ( , ) ) 2 1   [  ( , )  ( , ) ] 2  1 0  1 0 ]   (7)     5. 3 . 3.   R o o m e an   s q u ar e   e r r o r   (R M S E)   Ro o t   m e a n   s qu a r e   e rr o r   (R M S E c o m pa r e s   t w o   m e s h e s   [25] .   M a t h e m a t i c a l l y ,   i t   c a n   b e   e xpr e s s e a s   t h e   f o l l ow i n m a t h e m a t i c a l   (8) :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   r obus t   w at e r m ar k   a l gor i t hm   f o r   c op y r i gh t   pr ot e c t i on   by   us i ng  5 - l e v e l   D W T   ( A l aa  R i s h e k   H os hi )   851   =   1 [  ( , )  ( , ) ] 2 1 0 1 0   (8)     5. 3 . 4.   M e an   ab s o l u te   e r r o r   ( M A E)   M e a n   a b s o l ut e   e r r o r   (M A E c a l c ul a t e s   t h e   a v e r a ge   e rr o m a g ni t ude .   M a t h e m a t i c a l l y ,   i t   c a n   b e   r e p r e s e n t e d   a s   t h e   f o l l ow i n g   m a t h e m a t i c a l   (9) :     =   1 [  ( , )  ( , ) ] 1 0 1 0   (9)     In  t h e   e xpe r i m e nt ,   v a r i o us   s t a nda r h o s t   i m a ge s ,   s uc h   a s   g i r l f a c e ,   L e n a ,   M u h a m m a d   A l i ,   pe rm G ,   a n t h u m b na i l G   w e r e   t a ke n   t o   t e s t   t h e   pr o po s e d   w a t e rm a r k e t e c h n i que .   A ddi t i o na l l y ,   11  t y p e s   of   di ff e r e n t   a t t a c ks   w e r e   a l s o   a ppl i e t o   e xa m i n e   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   s c h e m e .   O n c e   t h e   w a t e rm a r k i n p r o c e s s   w a s   c o m pl e t e d,   S N R ,   P S N R ,   R M S E ,   a nd  M A E   w e r e   c a l c ul a t e d   a s   s h o w n   i n   T a b l e   4(a a n (b ),   T a b l e   5( a a nd  (b ),   T a b l e   6( a a n d   (b ).   S N R   a n d   P S N R   t e s t   r e s ul t   s h o w   v e r y   goo a n d   h i g h   v a l ue   w hi c h   m e a n   t h a t   o u r   s ugge s t i o n   a l go r i t hm   us e i s   r o b us t   t o   p r e s e r v e   i m a ge   qu a l i t y   w h e r e   o ur   h o s t   i m a ge   (g i r l f a c e w a s   us e a s   a   r e f e r e n c e   f o r   t e s t   m e c ha n i s m .         T a b l e   4   (a ) .   G i r l f a c e   c ov e r   i m a ge   g i rl f a c e   C o v e I m a g e   u s e d   a s   a   r e fe r e n c e   i m a g e   Re f . Im a g e   T e s t   I m a g e   S N ( d B)   P S N R   (d B)   RM S E   M A E   g i rl f a c e . p n g   W a t e r m a rk e d i m a g e . p n g   6 1 . 9 6 0   6 8 . 4 3 1   0 . 0 7 8   0 . 0 0 6   g i rl f a c e . p n g   G a u s s i a n . p n g   2 1 . 9 9 6   2 8 . 4 6 7   7 . 8 0 8   6 . 1 4 4   g i rl f a c e . p n g   F i l t e r . p n g   2 4 . 8 6 2   3 1 . 3 3 3   5 . 6 1 4   2 . 8 5 8   g i rl f a c e . p n g   c r o p . p n g   4 . 8 5 6   1 1 . 3 2 7   5 6 . 1 8 2   2 6 . 7 7 5   g i rl f a c e . p n g   Re s i z e A F T . p n g   2 5 . 4 6 8   3 1 . 9 3 9   5 . 2 3 6   2 . 8 6 1   g i rl f a c e . p n g   Ro t a t e . p n g   3 . 4 0 1   9 . 8 7 2   6 6 . 4 2 6   4 7 . 1 4 2   g i rl f a c e . p n g   E q u a l . p n g   5 . 7 6 5   1 2 . 2 3 6   5 0 . 5 9 7   4 4 . 0 6 6   g i rl f a c e . p n g   In t e n s i t y . p n g   1 2 . 0 1 6   1 8 . 4 8 7   2 4 . 6 3 7   2 0 . 9 8 0   g i rl f a c e . p n g   G a m m a . p n g   1 0 . 0 4 2   1 6 . 5 1 3   3 0 . 9 2 5   2 8 . 2 7 3   g i rl f a c e . p n g   h o s t r7 5 .   p n g   3 0 . 2 9 7   3 6 . 7 6 8   3 . 0 0 2   2 . 0 6 3   g i rl f a c e . p n g   N o i s e . p n g   1 3 . 7 2 3   2 0 . 1 9 4   2 0 . 2 4 2   2 . 5 2 6       T a b l e   4   (b ).   G i rl f a c e   w a t e r m a r ke i m a ge   g i rl f a c e   w a t e r m a rk e d   i m a g e   u s e d   a s   a   r e fe re n c e   i m a g e   Re f . Im a g e   T e s t   I m a g e   S N ( d B)   P S N R   (d B)   RM S E   M A E   W a t e r m a rk e d i m a g e . p n g   G a u s s i a n . p n g   2 1 . 9 9 7   2 8 . 4 6 8   7 . 8 0 8   6 . 1 4 4   W a t e r m a rk e d i m a g e . p n g   F i l t e r . p n g   2 4 . 8 6 2   3 1 . 3 3 2   5 . 6 1 4   2 . 8 5 8   W a t e r m a rk e d i m a g e . p n g   c r o p . p n g   4 . 8 5 6   1 1 . 3 2 7   5 6 . 1 8 4   2 6 . 7 7 1   W a t e r m a rk e d i m a g e . p n g   Re s i z e A F T . p n g   2 5 . 4 6 8   3 1 . 9 3 9   5 . 2 3 6   2 . 8 6 1   W a t e r m a rk e d i m a g e . p n g   Ro t a t e . p n g   3 . 4 0 2   9 . 8 7 2   6 6 . 4 2 6   4 7 . 1 4 2   W a t e r m a rk e d i m a g e . p n g   E q u a l . p n g   5 . 7 6 7   1 2 . 2 3 7   5 0 . 5 9 1   4 4 . 0 6 0   W a t e r m a rk e d i m a g e . p n g   In t e n s i t y . p n g   1 2 . 0 1 8   1 8 . 4 8 9   2 4 . 6 3 1   2 0 . 9 7 4   W a t e r m a rk e d i m a g e . p n g   G a m m a . p n g   1 0 . 0 4 1   1 6 . 5 1 1   3 0 . 9 3 0   2 8 . 2 7 9   W a t e r m a rk e d i m a g e . p n g   h o s t r7 5 . p n g   3 0 . 2 9 9   3 6 . 7 7 0   3 . 0 0 2   2 . 0 6 2   W a t e r m a rk e d i m a g e . p n g   N o i s e . p n g   1 3 . 7 2 3   2 0 . 1 9 4   2 0 . 2 4 2   2 . 5 2 0       S N R   a n P S N R   t e s t   r e s ul t   s h o w   ve r y   goo a n hi g h   v a l ue   w h i c h   m e a n   t h a t   o ur   s ugge s t i o n   a l go r i t h m   us e i s   r o b us t   t o   pr e s e r v e   i m a ge   qua l i t y   a ga i n s t   a   d i f fe r e nt   t y p e   of   a t t a c ks   w h e r e   o u r   w a t e rm a rke i m a ge   (gi r l f a c e w a s   us e a s   a   r e f e r e n c e   f o r   t e s t   m e c h a ni s m .   S N R   a n e s pe c i a l l y   P S N R   t e s t   r e s ul t   s h o w   t h e   e xc e l l e n t   a nd  h i g v a l ue   w h i c h   m e a n   t ha t   o u r   s ugge s t i o n   a l go r i t hm   us e i s   r o b us t   t o   pr e s e r v e   i m a ge   qua l i t y   w h e r e   o ur   h o s t   i m a ge   (L e na w a s   us e a s   a   r e f e r e n c e   fo r   t e s t   m e c h a ni s m .   W e   m a y   s e e   s o m e   l ow   v a l ue s   h e r e ,   b ut   t h e y   a r e   s t i l l   go o f o r   f e n di n g   o ff   a t t a c ks .   S N R   a n P S N R   t e s t   r e s ul t   s h o w   ve r y   goo a n hi g h   v a l ue   w h i c h   m e a n   t h a t   o ur   s ugge s t i o n   a l go r i t h m   us e i s   r o b us t   t o   pr e s e r v e   i m a ge   qua l i t y   a ga i n s t   a   d i f fe r e nt   t y p e   of   a t t a c ks   w h e r e   o u r   w a t e rm a rke i m a ge   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.