Методы и алгоритмы встраивания цифровых водяных знаков повышенной устойчивости к внешним воздействиям на изображение-контейнер

• Автор: Трегулов, Тимур Саидович
• Шифр специальности: 05.13.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 92 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВ ПОСТРОЕНИЯ СТЕГОАЛГОРИТМОВ И

ОБЗОР ПОПУЛЯРНЫХ РЕШЕНИЙ

1Л Введение в предметную область

1.2 Требования, предъявляемые к системам встраивания ЦВЗ

1.3 Типы ЦВЗ

1.4 Области применения ЦВЗ

1.5 Типы стегоконтейнеров

1.6 Использование цифровых изображений как контейнера для встраивания

1.7 Методы и алгоритмы цифровой стеганографии
1.8 Встраивание ЦВЗ в изображения форматов сжатия с потерями JPEG и JPEG 2
1.8.1 Изображения в формате сжатия с потерями
1.8.2 Встраивание ЦВЗ в область ДКП при формате JPEG
1.8.3 Встраивание ЦВЗ в область ДВП при формате JPEG 2000
1.8.4 Обзор алгоритмов встраивания ЦВЗ в область ДВП
Выводы по главе
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ЦВЗ К ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ
2.1 Влияние сжатия с потерями на изображение
2.2 Другие внешние воздействия на изображения
2.3 Параметры алгоритма, влияющие на стойкость к внешним воздействиям
2.4 Оценка скрытности внедрения
2.5 Оценка пропускной способности изображения-контейнера
2.6 Оценка устойчивости встроенной информации к внешним воздействиям
2.7 Экспериментальные результаты анализа устойчивости ЦВЗ к внешним
воздействиям на изображение-контейнер
Выводы по главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ЦВЗ К ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ НА ИЗОБРАЖЕНИЕ-КОНТЕЙНЕР
3.1 Исследование цепи кодирования JPEG 2000 для возможности встраивания ЦВЗ
3.2 Потеря информации при квантовании для JPEG 2
3.3 Алгоритм встраивания ЦВЗ во время стадии квантования
3.4 Алгоритм считывания ЦВЗ из изображения
3.5 Анализ устойчивости ЦВЗ к внешним воздействиям на изображение-контейнер
3.6 Методы повышения устойчивости ЦВЗ к внешним воздействиям на изображение-контейнер
3.6.1 Повышение коэффициента силы встраивания
3.6.2 Выбор фильтров при ДВП
3.6.3 Выбор уровня вейвлет разложения
3.6.4 Применение методики повышения устойчивости для созданного алгоритма
3.7 Экспериментальные результаты анализа устойчивости ЦВЗ при использовании созданных методов
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ДКП - дискретное косинусное преобразование
ДВП - дискретное вейвлет преобразование
ПКЛ - преобразование Карунена-Лоева
ПФ - преобразование Фурье
ЦВЗ - цифровой водяной знак
СЧЗ - Система человеческого зрения
ASCII - American Standard Code for Information Interchange -американский стандартный код для обмена информацией
JPEG 2000 - стандарт сжатия с потерями для полноцветных изображений на основе алгоритма дискретного вейвлет преобразования
ROI - Этап обработки выделяемых регионов, где производится произвольный доступ к кодовому потоку. Этот этап может быть подключён в схеме кодирования JPEG 2
ЕВСОТ - Этап вложенного блочного кодирования с оптимизированным усечением цепи кодирования JPEG 2
RGB - основная палитра, используемая в программировании и компьютерной графике (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий)

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ЦВЗ К ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ 2Л Влияние сжатия с потерями на изображение
Цифровые изображения со встроенным ЦВЗ могут быть подвергнуты преднамеренным изменениям или случайным помехам. Как было указано в прошлой главе, обычно изображения выкладываются в компьютерных сетях в форматах сжатия с потерями. Поэтому нужно предусмотреть, чтобы встраиваемый ЦВЗ был стоек к подобному сжатию. В результате искажений при встраивании, воздействия случайных и преднамеренных помех передачи, а также погрешностей при извлечении восстановленное получателем сообщение будет отличаться от оригинала, и полученный контейнер будет отличаться от исходного. Также контейнер обязательно будет искажаться при встраивании скрываемого сообщения. При сохранении изображения в формате JPEG или JPEG 2000 указывается параметр качества, задаваемый в некоторых условных единицах, например, от 1 до 100 или от 1 до 10. Большее число обычно соответствует лучшему качеству. Малое число соответствует более сильному сжатию. На рисунке 2.1 показаны исходное растровое изображение большого размера, далее сжатое по алгоритму JPEG 2000 и по алгоритму JPEG с одинаковым коэффициентом качества.
Рисунок 2.1 - Исходное растровое изображение, сжатое по JPEG 2000 и JPEG
Первое изображение обладает объёмом в Змегабайта, на втором и третьем объём уменьшен до 150 кб. При этом если внимательней посмотреть на третье изображение в формате JPEG, то можно увидеть видимые невооружённым глазом артефакты в виде решёток 8x8. Третье изображение, сжатое по алгоритму JPEG