In de digitale wereld van vandaag kan het een uitdaging zijn om te voorkomen dat foto's, video's en boeken niet illegaal worden gekopieerd en verspreid. Een nieuwe op licht gebaseerde techniek maakt het praktischer om veilige, onzichtbare watermerken die kunnen worden gebruikt om namaak op te sporen en te vervolgen.

"Bij ons onderzoek we gebruiken een complex lichtpatroon, of diffractiepatroon, als een uniek watermerk, " zei Yishi Shi, van de Universiteit van de Chinese Academie van Wetenschappen, China. "Het onzichtbare watermerk is ingebed in de inhoud die we proberen te beschermen. Onwaarneembaarheid is een van de belangrijkste voordelen van optische watermerken."

In het tijdschrift The Optical Society Optica Express , Shi en collega's rapporteren een nieuwe aanpak die het optische watermerk in één stap codeert. De nieuwe techniek is sneller en maakt gebruik van een minder complexe optische opstelling dan andere benaderingen van optische watermerken die eerder werden nagestreefd. De nieuwe techniek kan ook worden gebruikt om gegevens optisch te versleutelen of om informatie in afbeeldingen te verbergen.

Praktisch watermerken

De nieuwe methode is gebaseerd op een techniek die single-shot ptychography encoding (SPE) wordt genoemd en die meerdere gedeeltelijk overlappende lichtstralen gebruikt om een ​​diffractiepatroon van een complex object te genereren. In tegenstelling tot andere methoden, SPE kan het optische watermerk coderen in een enkele opname zonder mechanisch scannen. SPE is ook minder foutgevoelig dan andere methoden en maakt gebruik van een eenvoudigere optische opstelling.

Naast het uitvoeren van numerieke simulaties om hun methode te testen, de onderzoekers voerden een optisch experiment uit dat het nut van SPE aantoonde. "De meeste methoden voor optische watermerken zijn alleen aangetoond met simulaties, " zei Shi. "Ons experiment toont aan dat onze methode geschikt is voor praktische optische watermerken."

Voor het optische experiment, de onderzoekers gebruikten SPE om een ​​complex watermerk te maken dat bestaat uit een diffractiepatroon van meerdere kleine stippen. Voordat u het watermerk in een hostafbeelding insluit, ze gebruikten computerverwerking om herhaalde gegevens te verwijderen en het diffractiepatroon te vervormen, waardoor het gemakkelijker wordt om het watermerk in te sluiten en de beveiliging ervan verder te verbeteren. De spotgrootte kan worden verkleind tot kleiner dan 10 micron, die degradatie van het hostbeeld helpt voorkomen.

Zodra een watermerk is ingebed in digitale media, er zijn meerdere manieren om het te detecteren om te controleren op authenticiteit. Als iemand weet dat er een optisch watermerk aanwezig is, het kan worden gedetecteerd door de hostafbeelding af te trekken van de afbeelding met watermerk en vervolgens een speciale beveiligingssleutel en extractiealgoritme te gebruiken. Voor gevallen waarin de aanwezigheid van een watermerk onbekend is, het watermerk kan worden geëxtraheerd met behulp van bestaande op algoritmen gebaseerde detectiemethoden.

De complexiteit verhogen

De onderzoekers werken nu aan het toepassen van SPE op dynamische watermerken, waarmee watermerken worden gemaakt van objecten die snel veranderen. Bijvoorbeeld, de variaties die optreden binnen een biologische cel kunnen worden vastgelegd en gebruikt om een ​​speciaal watermerk te creëren. Ze zijn ook van plan SPE te gebruiken voor watermerken met meerdere afbeeldingen en zelfs 3D-watermerken, terwijl we ook werken aan het verder verbeteren van de beeldkwaliteit van single-shot ptychografie.