Professori Tapio Seppänen, tohtorikoulutettava Anu Pramila ja tekniikan tohtori Anja Keskinarkaus tekevät johtavaa digitaalisten vesileimojen tutkimusta Oulun yliopistossa.

Viikon 41 tiedejulkaisu: Vesileiman havaitseminen digitaalisesta materiaalista

Latasitko juuri kuvan verkosta, jonka tallensit omalle koneellesi? Jos tarkoitukseksi oli käyttää kuvaa omanasi, niin mieti uudestaan. Vaikka silmäsi eivät havaitse vesileimaa kuvassa, se ei tarkoita, etteikö sellaista juuri lataamassasi kuvassa ole. Vesileimat voivat olla näkymättömiä ja täynnä tarpeellista informaatiota. Mutta miten sellaisen voi havaita, mitä silmä ei näe?

Tiede  | 

Teksti Heli Paaso-Rantala

Kuvat Heli Paaso-Rantala

Digitaalisten vesileimojen teknologiaa tutkivat Oulun yliopistossa  tohtorikoulutettava Anu Pramila,  tekniikan tohtori Anja Keskinarkaus sekä  professori Tapio Seppänen. Tutkimusryhmä on julkaissut aiheesta tuoreen artikkelin, joka muodostaa osan Pramilan väitöskirjasta. Artikkelia oli tekemässä myös konenäön tutkimusryhmän tohtorikoulutettava Valtteri Takala.

Mutta mikä tarkalleen ottaen on vesileima? Sellaisia on saattanut nähdä valokuvissa ja kuulla musiikin keskellä joitakin vuosia sitten. Aiemmin vesileimoja on käytetty etenkin turvallisuuden takaamiseen, mutta nykyään niillä on myös muita sovelluksia, kuten hyödyllisen informaation jakaminen. Vesileimat ovat silmin ja korvin havaitsemattomia piilotietoja datassa. Se ei silti tarkoita, etteikö niitä ole olemassa.

”Esimerkiksi kuvakatalogiin voi olla piilotettuna informaatiota vesileiman avulla. Vesileima voi johdattaa vaikka verkkosivulle tai kertoa muuta tietoa tuotteesta”, Tapio Seppänen avaa.

Artikkelissa nelikko tutkii digitaalisten vesileimojen havaitsemista tulostetusta kuvasta. Vesileimoja määrittelee yleensä kolme asiaa: kestävyys, aistein havaitsemattomuus ja kapasiteetti. Pramila, Keskinarkaus, Takala ja Seppänen keskittyvät omassa tutkimuksessaan vesileiman kestävyyteen ja etenkin print-cam –menetelmän kestävyyteen. Ongelmana vesileimojen havaitsemisessa on usein liian epätarkka kuva, joka on otettu vielä huonosta kuvakulmasta. Tutkimus kohdistuukin siihen, millä tavoin epätarkasta kuvasta on mahdollista muodostaa laskennallisin keinoin tarpeeksi tarkka kuva niin, että kuvasta pystyy havaitsemaan siihen piilotetun vesileiman.

Vesileiman havaitsemisen apuna he käyttävät tavallista kameraa, jolla otetaan valokuvia tulostetusta kuvasta eri kuvakulmista sekä eri resoluutioita hyödyntämällä.  Tätä menetelmää kutsutaan print-cam –menetelmäksi. Tutkimusryhmän kehittämässä uudessa menetelmässä digitaalisella kameralla otetaan automaattisesti sarja eri etäisyyksille tarkennettuja kuvia, joista tietokoneohjelma muodostaa uuden kuvan kokoamalla tarkkoja kohtia yhteen. Vesileima saadaan sen jälkeen poimittua tarkasta kuvasta paremmalla luotettavuudella kuin alkuperäisistä kuvista. Menetelmä mahdollistaa tulosteiden kuvaamisen vapaalla kädellä ilman tarkkaa kameran kohdistamista ja tarkentamista. Vesileimoja pystyy poimimaan vaikkapa seinälle ripustetusta posterista ilman, että tähdätään tarkasti kohdetta kohtisuorassa asennossa. Myös kuvakatalogien kuvaaminen vapaalla kädellä ilman tarkkaa kameran asennon asettelua on mahdollista.

Artikkelin mukaan tutkijat ottivat kuvan, johon laittoivat näkymättömän vesileiman, tulostivat sen paperille ja siitä tuli noin 6×6 sentin kokoinen kuva. Kuva laitettiin seinälle, ja testaaminen aloitettiin niin, että kameralla kuvattiin aluksi kohtisuoraan valokuvaa, josta he muuttivat pikkuhiljaa kuvakulmaa aina 70 asteeseen saakka. Myös kuvan resoluutiota suurennettiin vähitellen. Tutkijoita ei yllättänyt, että vesileima on kestävämpi mitä vahvemmin sen upottaa painotuotteeseen.

”Jos ajatellaan, että kuva on seinällä ja siitä ottavat kuvan 150 senttinen ja  kaksimetrinen koripalloilija, kuvakulmat ovat täysin erit, mutta tällä menetelmällä sillä ei ole merkitystä, mistä kuvakulmasta kuvan ottaa. Vesileima on silti kuvasta havaittavissa kehitetyllä algoritmilla”, Pramila toteaa.

Pramila, Keskinarkaus ja Seppänen eivät näe syytä, miksei jokin yritys voisi ottaa jo tässä vaiheessa menetelmää käyttöön, ja helpottaa vesileiman havaitsemista.

”Tai miksei joku suunnittelisi kännykkään sovellusta, joka havaitsee vesileimat kuvatuista kohteista”, Seppänen pohtii.

Pramila, Keskinarkaus ja Seppänen ovat työstäneet jo jatkotutkimusta, joka lähtee tämän vuoden puolella vertaisarvioitavaksi. Työn sarkaa digitaalisten vesileimojen kanssa riittää varmasti vielä tulevaisuudessa.

Tutkimuksen julkaisi: Multimedia tools and applications.

Julkaistu 11.10.2016

Heli Paaso-Rantala

Oulun yliopiston tiedeviestinnän opiskelija, joka ei aina pysy mukana maailman menossa.

Lue seuraavaksi

“Jos sanani ovat totta, ruumiini ei mätäne” – Kirkkohaudat raottavat entisajan elämän salaisuuksia

Sampo Marski

Tiede

23.10.2018

Tulevaisuuden odotukset vaikuttavat ihmisen hyvinvointiin – Oululaistutkimus auttaa ymmärtämään syitä näköalattomuuden taustalla

Sampo Marski

Tiede

9.10.2018

Erkki Koiso-Kanttilan katu 1
2T-ovi, 1.krs
90570 Oulu

toimitus@oyy.fi
+358 40 526 7821