Steganography and digital watermarking are the tasks of hiding recoverable data in image pixels. Deep neural network (DNN) based image steganography and watermarking techniques are quickly replacing traditional hand-engineered pipelines. DNN based watermarking techniques have drastically improved the message capacity, imperceptibility and robustness of the embedded watermarks. However, this improvement comes at the cost of increased computational overhead of the watermark encoder neural network. In this work, we design the first accelerator platform FastStamp to perform DNN based steganography and digital watermarking of images on hardware. We first propose a parameter efficient DNN model for embedding recoverable bit-strings in image pixels. Our proposed model can match the success metrics of prior state-of-the-art DNN based watermarking methods while being significantly faster and lighter in terms of memory footprint. We then design an FPGA based accelerator framework to further improve the model throughput and power consumption by leveraging data parallelism and customized computation paths. FastStamp allows embedding hardware signatures into images to establish media authenticity and ownership of digital media. Our best design achieves 68 times faster inference as compared to GPU implementations of prior DNN based watermark encoder while consuming less power.


翻译:图像像素中隐藏可恢复数据的任务在于求取和数字水标记。深神经网络(DNN)基于图像摄像和水标记技术正在迅速取代传统的手工工程管道。基于DNN的水标记技术大大提高了嵌入水标记的信息能力、不易感知性和稳健性。然而,这一改进是以增加水标记编码神经网络的计算管理费为代价的。在此工作中,我们设计了第一个加速器平台FastStamp,以进行基于DNN的硬件图像Stegraphy和数字水标记。我们首先提出了将可恢复的位字符串嵌入图像像素中的参数高效 DNNN 模型。我们提议的模型可以匹配先前基于DNNN的水标记的状态方法的成功度标度,同时在记忆足迹方面大大加快和轻度。我们随后设计了一个基于加速器的加速器框架,以便通过利用数据平行和定制的计算路径来进一步改进模型和电源消耗。快速SpastSamp允许在图像中嵌入可回收的G硬文件,同时在基于数字格式的媒体设计上建立更快的版本。

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