Trong thế giới kỹ thuật số ngày nay, để có thể ngăn chặn hình ảnh, video và sách không bị sao chép và phân phối bất hợp pháp là một thách thức. Một kỹ thuật mới dựa trên ánh sáng giúp cho việc tạo ra hiệu ứng watermark an toàn, vô hình có thể sử dụng để phát hiện và truy tố hàng giả trở nên khả thi hơn.

"Trong nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi sử dụng một mô hình ánh sáng phức tạp, để làm hình mờ độc đáo," Yishi Shi từ Học viện Khoa học Đại học Trung Quốc cho biết,. "Các watermark vô hình được nhúng vào nội dung mà chúng tôi đang cố gắng để bảo vệ. Không thể cảm thấy là một trong những lợi thế quan trọng nhất của watermark quang học."

Trong tạp chí Optics Express của Hiệp hội Quang học, Shi và các đồng nghiệp báo cáo một phương pháp mới mã hóa các watermark quang học trong một bước duy nhất. Kỹ thuật mới này nhanh hơn và sử dụng một thiết lập quang học ít phức tạp hơn so với các phương pháp watermark quang học khác được theo đuổi trước đây. Kỹ thuật mới này cũng có thể được sử dụng để mã hóa dữ liệu quang học hoặc để che giấu thông tin trong ảnh.

Watermark khả thi

Phương pháp mới này được dựa trên một kỹ thuật gọi là SPE (single-shot ptychography encoding), sử dụng nhiều chùm ánh sáng chồng chéo lên nhau một phần để tạo ra một hình ảnh nhiễu xạ từ một vật thể phức tạp. Không giống như các phương pháp khác, SPE có thể mã hóa các watermark quang học chỉ với một lần tiếp xúc duy nhất mà không cần phải quét quang học. SPE cũng ít bị lỗi hơn so với các phương pháp khác và sử dụng một thiết lập quang học đơn giản hơn.

Bên cạnh việc thực hiện các mô phỏng số để thử nghiệm phương pháp của nình, các nhà nghiên cứu cũng thực hiện một thí nghiệm quang học cho thấy sự hữu ích của SPE. "Hầu hết các phương pháp watermark quang học mới chỉ được chứng minh với các mô phỏng," Shi cho biết. "Thí nghiệm của chúng tôi cho thấy rằng phương pháp của chúng tôi là phù hợp cho kỹ thuật watermark quang học khả thi."

Đối với thí nghiệm quang học, các nhà nghiên cứu sử dụng SPE để tạo watermark phức tạp bao gồm một hình ảnh nhiễu xạ của nhiều đốm nhỏ. Trước khi nhúng watermark vào một hình ảnh chủ, họ sử dụng kỹ thuật xử lý máy tính để loại bỏ bất kỳ dữ liệu nào bị lặp đi lặp lại và xáo trộn các hình ảnh nhiễu xạ, khiến cho việc nhúng watermark dễ dàng hơn và cải thiện mức độ an ninh. Kích thước điểm có thể giảm xuống chưa đến 10 micron, giúp ngăn ngừa sự biến đổi của hình ảnh chủ.

Khi một watermark được nhúng vào phương tiện truyền thông kỹ thuật số, thì có nhiều cách để phát hiện nó để kiểm tra tính xác thực. Nếu ai đó biết một watermark quang học đang hiện hữu, thì nó có thể được phát hiện bằng cách giải nén hình ảnh chủ ra khỏi ảnh watermark và sau đó sử dụng một chìa khóa an ninh đặc biệt và thuật toán khai thác. Đối với trường hợp có sự hiện diện của một hình mờ không rõ, thì có thể trích xuất hình mờ bằng phương pháp phát hiện dựa trên thuật toán.

Nâng độ phức tạp

Các nhà nghiên cứu đang tìm cách áp dụng SPE vào kỹ thuật watermark năng động, nghĩa là tạo ra các hình mờ từ các đối tượng thay đổi một cách nhanh chóng. Ví dụ như, các biến dị xảy ra trong một tế bào sinh học có thể được ghi lại và được sử dụng để tạo hình mờ đặc biệt. Họ cũng có kế hoạch sử dụng SPE cho watermark đa hình ảnh và thậm chí watermark 3D, đồng thời tìm cách nâng cao hơn nữa chất lượng hình ảnh của kỹ thuật SPE.