Please use this identifier to cite or link to this item: https://apothesis.eap.gr/jspui/handle/repo/40987
Title: Advanced techniques in digital watermarking and data hiding for still images
Other Titles: Εξελιγμένες τεχνικές ψηφιακής υδατογραφίας και απόκρυψης πληροφορίας σε ψηφιακές εικόνες
Authors: Ξένος, Μιχαήλ
Χρυσοχός, Ελευθέριος
science-technology
Σκόδρας, Αθανάσιος
Μπερμπερίδης, Κωνσταντίνος
Αναστασόπουλος, Βασίλειος
Δερματάς, Ευάγγελος
Φωτόπουλος, Σπυρίδων
Καμέας, Αχιλλέας
Keywords: Υδατογραφία
Υδατογράφημα
Χάος
Απόκρυψη δεδομένων
Στεγανογραφία
Επεξεργασία εικόνας
Issue Date: 2011
Publisher: Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο / Hellenic Open University
PhD Dissertation
Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο / Hellenic Open University
PhD Dissertation
Abstract: Η διατριβή έχει τίτλο «Εξελιγμένες τεχνικές ψηφιακής υδατογραφίας και απόκρυψης πληροφορίας σε ψηφιακές εικόνες» και ασχολείται με δυο συγγενή αλλά διακριτά πεδία έρευνας. Ενώ και στα δύο πεδία έρευνας κύριος στόχος είναι η εισαγωγή πληροφορίας σε ψηφιακές εικόνες, ειδοποιό διαφορά αποτελεί το αντικείμενο της εφαρμογής. Συγκεκριμένα στο πεδίο της απόκρυψης πληροφορίας, η ψηφιακή εικόνα δεν έχει ιδιαίτερη σημασία και είναι απλά φορέας ενός μηνύματος, ενώ κύριο στόχο αποτελεί η μετάδοση του μηνύματος χωρίς να γίνει αντιληπτή η παρουσία του. Αντίθετα στο πεδίο της ψηφιακής υδατογραφίας τόσο η εικόνα όσο και το μήνυμα το οποίο έχει ενσωματωθεί σε αυτήν είναι εξίσου σημαντικά και τα χαρακτηριστικά της μεθόδου υδατογράφησης διαφέρουν πολύ, ανάλογα με τις απαιτήσεις της εκάστοτε εφαρμογής. Τα παραπάνω πεδία έχουν αρκετά κοινά χαρακτηριστικά με αποτέλεσμα η έρευνα σε αυτά πολλές φορές να αλληλεπικαλύπτεται αφού συχνά χρησιμοποιούνται κοινά εργαλεία και τεχνικές. Αρχικά αναπτύχθηκε ένα πλήρως αντιστρεπτό και τυφλό σχήμα υδατογραφίας βασισμένο στην τροποποίηση του ιστογράμματος φωτεινότητας της εικόνας. Το ενσωματωμένο στην εικόνα υδατογράφημα είναι ανθεκτικό σε γεωμετρικές επιθέσεις αλλά αποδεικνύεται ευάλωτο απέναντι σε επιθέσεις συμπίεσης και επιθέσεις φίλτρων. Για την αντιμετώπιση των παραπάνω επιθέσεων η έρευνά μας στράφηκε στο πεδίο συχνοτήτων και το χάος. Αποτέλεσμα ήταν η ανάπτυξη ενός σχήματος υδατογραφίας που βασίζεται σε μια περιοδική χαοτική συνάρτηση για την εισαγωγή του υδατογραφήματος στην εικόνα και σε μια μέθοδο συσχετισμού για την ανίχνευση του υδατογραφήματος. Η προτεινόμενη μέθοδος αποδεικνύεται ιδιαίτερα ανθεκτική απέναντι σε επιθέσεις συμπίεσης και επιθέσεις φίλτρων, αλλά παρουσιάζεται μη ανθεκτική σε γεωμετρικές επιθέσεις. Ο σκοπός της έρευνας ήταν η ανάπτυξη ενός συστήματος υδατογράφησης με χαρακτηριστικά ανθεκτικότητας σε όλες τις κύριες επιθέσεις (γεωμετρικές, συμπίεσης και επιθέσεις φίλτρων) καθώς και η αντιμετώπιση του νέου πρωτοκόλλου συμπίεσης JPEG2000 το οποίο αναμένεται να αντικαταστήσει το ευρέως διαδεδομένο JPEG. Ο συνδυασμός των δύο προαναφερθέντων σχημάτων υδατογράφησης οδήγησε στην ανάπτυξη ενός υβριδικού σχήματος υδατογράφησης που συνδυάζει τις αρετές των δυο μεθόδων και εισάγει ένα υδατογράφημα στο πεδίο συχνοτήτων και ένα υδατογράφημα στο ιστόγραμμα φωτεινότητας της εικόνας. Το προτεινόμενο σχήμα υδατογράφησης αποδείχτηκε ανθεκτικό απέναντι σε επιθέσεις φίλτρων, συμπίεσης και γεωμετρικές επιθέσεις καθώς και σε επιθέσεις συμπίεσης με το νέο πρωτόκολλο συμπίεσης JPEG2000. Η έρευνα σε αντιστρεπτά συστήματα υδατογράφησης και συγκεκριμένα σε τεχνικές επέκτασης διαφοράς (Difference Expansion) οδήγησε σε ένα σχήμα απόκρυψης πληροφορίας το οποίο χρησιμοποιεί μια νέα μέθοδο επέκτασης διαφοράς που εισάγει δύο bit πληροφορίας σε κάθε τριάδα συντελεστών και μπορεί να εφαρμοστεί τόσο στο χωρικό πεδίο όσο και στο πεδίο συχνοτήτων. Το προτεινόμενο αντιστρεπτό σχήμα απόκρυψης πληροφορίας υπερτερεί σε υπολογιστικό κόστος, απόδοση συμπίεσης (bitrate) και ποιότητα εικόνας απέναντι στις άλλες μεθόδους επέκτασης διαφοράς σε τριάδες. Περαιτέρω έρευνα στο πεδίο απόκρυψης πληροφορίας οδήγησε σε έναν αλγόριθμο επέκτασης διαφοράς ο οποίος χρησιμοποιεί επικαλυπτόμενα ζεύγη συντελεστών (σε αντίθεση με τα μη επικαλυπτόμενα ζεύγη που χρησιμοποιούνταν μέχρι τώρα από τις παραδοσιακές τεχνικές επέκτασης διαφοράς) ο οποίος υπερτερεί των υπαρχόντων τεχνικών τόσο σε χωρητικότητα (capacity) όσο και σε ποιότητα εικόνας (PSNR).
URI: https://apothesis.eap.gr/handle/repo/40987
Appears in Collections:Διδακτορικές διατριβές Σ.Θ.Ε.Τ.

Files in This Item:
There are no files associated with this item.


Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.