Projeto de marca d’água digital do tipo frágil para nuvens de pontos 3D baseado em processamento de sinais sobre grafos
Arquivos
Data
2023-09-20
Autores
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Resumo
Applications based on 3D models have been constantly gaining prominence due to their higher
fidelity and real-world applicability. To achieve this, it is necessary to seek more suitable
alternatives for data acquisition, encoding, representation, visualization, and protection. Given
the importance of signal processing in preserving the integrity and authenticity of point clouds,
there arises a need for advanced approaches that ensure the security and protection of this data.
In this context, research and development of a digital watermarking project based on graph
signal processing have emerged. This approach aims not only to enhance the protection of this
data but also to identify any unwanted and malicious modifications that may occur. To this end,
this work presents the creation of a fragile watermarking method for 3D point clouds with the
intention of evaluating both its robustness against attacks and its effectiveness. Furthermore,
we seek to implement a practical solution that allows the application of this digital watermark
directly to 3D point clouds, with the purpose of preserving their integrity and authenticity,
protecting them against possible unwanted or malicious modifications. In this way, a literature
review is conducted, followed by simulations using databases of real models, using graph signal
processing tools (GSP), applying the graph Fourier transform (GFT) technique. The databases
used for the simulations were extracted from various research sources, including Oxford
RobotCar, KITTI, NuScenes, among others. The metrics responsible for evaluating the
performance of the proposed technique are Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR), Root Mean
Squared Error (RMSE), and Bit Error Ratio (BER). As a result, it is observed that the proposed
digital watermarking method shows satisfactory results in terms of robustness against attacks
and preservation of the quality of 3D data. The experiments have demonstrated the feasibility
and efficiency of implementing the digital watermark in 3D point clouds. Therefore, it is
concluded that the use of a digital watermark based on graph signal processing is a promising
solution to ensure the security and authenticity of 3D data in various applications.
Descrição
As aplicações baseadas em modelos 3D vêm se destacando constantemente devido à sua maior
fidelidade e aplicação em objetos do mundo real, para isso, é preciso buscar alternativas mais
adequadas para efetuar a obtenção, codificação, representação, visualização e proteção dos
dados estudados. Em vista da importância do processamento de sinais para preservar a
integridade e autenticidade de nuvens de pontos, surge a necessidade de abordagens avançadas
que assegurem a segurança e proteção desses dados. Nesse contexto, surge a pesquisa e o
desenvolvimento de um projeto de marca d'água digital baseado em processamento de sinais
sobre grafos. Essa abordagem visa não apenas aprimorar a proteção desses dados, mas também
identificar quaisquer modificações indesejadas e maliciosas que possam ocorrer. Para tanto,
este trabalho apresenta a criação de um método de geração de marca d'água do tipo frágil para
nuvens de pontos 3D com o intuito de avaliar tanto a robustez contra ataques quanto a eficácia
desse método. Além disso, busca-se implementar uma solução prática que permita a aplicação
dessa marca d'água digital diretamente nas nuvens de pontos 3D, com o propósito de preservar
sua integridade e autenticidade, protegendo-as contra possíveis modificações indesejadas ou
maliciosas. Dessa forma, é realizada revisão da literatura e logo em seguida simulações
utilizando bancos de dados de modelos reais, utilizando ferramentas de processamento de sinais
sobre grafos (GSP, em inglês graph signal processing), aplicando a técnica de transformada de
Fourier sobre grafos (GFT, em inglês graph Fourier transform). As bases de dados utilizadas
para as simulações foram extraídas de diversas fontes de pesquisas, sendo alguns deles: Oxford
RobotCar, KITTI, NuScenes, entre outros. As métricas responsáveis por avaliar o desempenho
da técnica proposta são: Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR), Root Mean Squared Error
(RMSE) e Bit Error Ratio (BER). Diante disso, verifica-se que o método de marca d'água digital
proposto apresenta resultados satisfatórios em termos de robustez contra ataques e preservação
da qualidade dos dados 3D. Os experimentos demonstraram a viabilidade e a eficiência da
implementação da marca d'água digital em nuvens de pontos 3D. Portanto, conclui-se que a
utilização de marca d'água digital baseada em processamento de sinais sobre grafos é uma
solução promissora para garantir a segurança e a autenticidade de dados 3D em diversas
aplicações.
Palavras-chave
Marca d'água digital, Nuvem de pontos 3D, Processamentos de sinais sobre grafos, Segurança de dados
Referência
SILVA, João Victor da. Projeto de marca d’água digital do tipo frágil para nuvens de pontos 3D baseado em processamento de sinais sobre grafos. 2023. 48 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Eletrônica) - Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Universidade Federal Rural de Pernambuco. 2023.