 |
47. Вбудовування ЦВЗ із використанням RGB- кодування.
|
|
|
|
46 Алгоритм нульдерева для стискання зображень.
. Кодери, що використовують структуру нульдерева, поєднують облік структури коефіцієнтів з сумісним кодуванням нулів, внаслідок чого виходить ефективний алгоритм стискання.
В алгоритмі нульдерева застосовується деревовидна структура даних для опису вейвлет-коефіцієнтів (рис. 8).
рис. 8. Залежності між коефіцієнтами вейвлет-перетворення зображення, що використовуються в алгоритмі нуль-дерева.
Така структура виходить в результаті застосування двоканального роздільного вейвлет-перетворення. Кореневий вузол дерева представляє коефіцієнт масштабуючої функції в НЧ області і має трьох нащадків. Вузли дерева відповідають вейвлет-коефіцієнтам масштабу, що дорівнює їх висоті в дереві. Кожен з вузлів має чотирьох нащадків, відповідних вейвлет-коефіцієнтам наступного рівня і того ж просторового розташування. Низом дерева є листові вузли, що не мають нащадків.
Для кожного з коефіцієнтів в НЧ області існує три таких дерева, що відповідають трьом порядкам фільтрації.
Квантування нульдеревом використовує спостереження, що якщо коефіцієнт малий, то його нащадки в дереві часто теж малі. Це пояснюється тим, що значущі коефіцієнти виникають поблизу контурів і текстур, які локальні. Це є різновид прогнозу. Можна припустити, що якщо який-небудь коефіцієнт незначущий, то всі його нащадки також будуть незначущими. Дерево або піддерево, яке містить тільки незначущі коефіцієнти, називається нульдеревом.
47. Вбудовування ЦВЗ із використанням RGB- кодування.
Нехай зображення має RGB-кодування. Вбудовування виконується в канал синього кольору, оскільки до синього кольору система людського зору найменш чутлива. Розглянемо алгоритм передачі одного біта секретної інформації.
|
|
|
Нехай 
- вбудовуваний біт, 
- контейнер, 
- псевдовипадкова позиція, в якій відбувається вбудовування. Секретний біт вбудовується в канал синього кольору шляхом модифікації яскравості 
:
, (10)
де 
- константа, що визначає енергію вбудованого сигналу. Її величина залежить від призначення схеми. Чим вона більша, тим вища робастність вкладення, але тим сильніша його помітність.
Вилучення біта одержувачем здійснюється без наявності у нього початкового зображення, тобто всліпу. Для цього виконується прогноз значення початкового, немодифікованого піксела на основі значень сусідніх. Для одержання оцінки піксела можна використовувати значення декількох пікселів, розташованих в тому ж стовпці і тому ж рядку. Використовується «хрест» пікселів розміром 7х7. Оцінка 
визначається з виразу
, (11)
де 
- кількість пікселів зверху (знизу, зліва, справа) від оціненого піксела 
. Оскільки в процесі вбудовування ЦВЗ кожен біт був повторений 
разів, то отримаємо оцінок одного біта ЦВЗ. Секретний біт знаходиться після усереднення різниці оцінки піксела і його реального значення
. (12)
Знак цієї різниці визначає значення вбудованого біта.
48. Алгоритм вбудовування ЦВЗ, представленого рядком біт.
ЦВЗ є рядком біт. Для підвищення завадостійкості застосовується код БЧХ. Вбудовування здійснюється за рахунок модифікації яскравості блоку 8х8 пікселів.
Процес вбудовування здійснюється в три етапи.
1) Класифікація, або розділення пікселів усередині блоку на дві групи з приблизно однорідними яскравостями.
2) Розбиття кожної групи на категорії, що визначаються даною сіткою.
3) Модифікація середніх значень яскравості кожної категорії в кожній групі.
|
|
|
Розглянемо кожен з цих етапів.
1) При класифікації виділяються два типи блоків: блоки з «шумовим контрастом» (рис. 9(а)) і блоки з різко вираженими перепадами яскравості (рис. 9(б)).
|
а) б) рис. 9. Два типи блоків: а) з нечітким контрастом, б) з яскраво вираженим контрастом |
У блоках другого типу зони з яскравістю, що відрізняється, не обов'язково повинні розташовуватися впритул, не обов'язково повинні містити рівну кількість пікселів. Більш того, деякі піксели взагалі можуть не належати жодній зоні. У блоках першого типу класифікація ускладнена.
Для виконання класифікації значення яскравості сортуються за збільшенням (рис. 10(а) і (б)). Далі знаходиться точка, в якій нахил дотичної до одержаної кривої максимальний ( 
). Ця точка є межею, що розділяє дві зони, якщо нахил більше деякого порогу. Інакше піксели діляться між зонами порівну.
|
а) б) рис. 10. Відсортовані значення яскравості блоків |
2) Для сортування пікселів за категоріями на блоки накладаються маски, які різні для кожної зони і кожного блоку. Призначення масок полягає в забезпеченні секретності вбудовування. Приклад масок для двох зон наведений на рис. 11(а) і (б).
|
а) б) рис. 10. Приклад використаних масок |
3) Модифікація. Множина пікселів виявилася розділеною на п'ять підмножин: дві зони *, дві категорії +, і піксели, які не належать жодній зоні (для блоків першого типу). Позначимо середнє значення яскравості для пікселів двох зон і категорій 
. Відомо, що 
, 
. Вбудовування біта ЦВЗ 
здійснюється за наступним правилом:
(13)
Також необхідно забезпечити рівність значень яскравості в кожній зоні:
і 
. (14)
Для досягнення цього яскравість всіх пікселів однієї зони змінюється однаково. Наприклад, для зони 1, категорії А ця зміна дорівнює 
.
Алгоритм витягання ЦВЗ є зворотним до алгоритму вбудовування. При цьому обчислюються середні значення яскравостей і знаходяться різниці
(15)
|
|
|
|
|
|
