55. Приховування даних в коефіцієнтах дискретного косинусного перетворення. Алгоритми вбудовування біта ЦВЗ.

55. Приховування даних в коефіцієнтах дискретного косинусного перетворення. Алгоритми вбудовування біта ЦВЗ.

Раніше ДКП застосовувалося до всього зображення в цілому.

На цей час контейнер розбивається на блоки розміром 8х8 пікселів. ДКП застосовується до кожного блоку, внаслідок чого одержують матриці коефіцієнтів ДКП, також розміром 8х8. Коефіцієнти позначаємо , де - номер блоку, - позиція коефіцієнта усередині блоку. Якщо блок сканується в зигзагоподібному порядку (JPEG), то коефіцієнти позначатимемо через . Коефіцієнт в лівому верхньому кутку  зазвичай називається DC-коефіцієнтом. Він містить інформацію про яскравість всього блоку. Решта коефіцієнтів називається АС-коефіцієнтами. Іноді виконується ДКП всього зображення, а не окремих блоків. Розглянемо деякі з алгоритмів вбудовування ЦВЗ в області ДКП.

А1. У даному алгоритмі в блок розміром 8х8 здійснюється вбудовування 1 біта ЦВЗ. Можливі дві реалізації алгоритму: псевдовипадково можуть вибиратися два або три коефіцієнти ДКП. Розглянемо варіант алгоритму з двома, а нижче, при описі наступного алгоритму – варіант з трьома вибраними коефіцієнтами.

Вбудовування інформації здійснюється таким чином: для передачі біта 0 добиваються того, щоб різниця абсолютних значень коефіцієнтів була б більшою деякої додатної величини, а для передачі біта 1 цю різницю роблять меншою деякої від’ємної величини:

            (20)

Таким чином, початкове зображення спотворюється за рахунок внесення змін до коефіцієнтів ДКП.

Для читання ЦВЗ в декодері виконується та ж процедура вибору коефіцієнтів, і рішення про переданий біт ухвалюється згідно правилу:

            (21)

56. Алгоритми вбудовування ЦВЗ в коефіцієнтах ДКП із використанням початкового зображення.

Під час виявлення ЦВЗ цей алгоритм вимагає наявності у детектора початкового зображення. Вбудовані дані моделюються дійсним випадковим процесом з нормальним розподілом, одиничною дисперсією і нульовим середнім. Для кожного коефіцієнта ДКП визначається значення порогу, перевищення якого може привести до деградації зображення. Цей поріг залежить від позиції коефіцієнта в матриці (тобто частотного діапазону, за який він відповідає). Крім того, поріг використовує властивості самого зображення: контраст і яскравість блоку.

Вбудовування здійснюється таким чином: якщо абсолютне значення коефіцієнта менше порогу, то він не змінюється. Інакше до нього додається добуток значення порогу і значення ЦВЗ.

При виявленні ЦВЗ спочатку коефіцієнти початкового зображення віднімаються від відповідних коефіцієнтів модифікованого зображення. Потім обчислюється коефіцієнт кореляції, і встановлюється факт наявності ЦВЗ

В даному алгоритмі декодеру ЦВЗ потрібне початкове зображення. Проте, декодер визначає не факт наявності ЦВЗ, а виділяє вбудовані дані. ЦВЗ –це чорно-біле зображення розміром удвічі меншим контейнера. Перед вбудовуванням із зображенням здійснюють випадкові перестановки. ЦВЗ вбудовується в середньочастотні коефіцієнти ДКП (четверта частина від загальної кількості). Ці коефіцієнти розташовані вздовж другої діагоналі матриці ДКП.

Для вбудовування біта ЦВЗ  в коефіцієнт  знаходиться знак різниці коефіцієнта поточного блоку і відповідного йому коефіцієнта з попереднього блоку

.                          (22)

Якщо треба вбудувати 1, коефіцієнт  змінюють так, щоб знак різниці став додатним, якщо 0 - тоді щоб знак став від’ємним.

Можливе покращення основного алгоритму. По-перше, замість значень коефіцієнтів використовуються їх абсолютні значення. По-друге, замість коефіцієнта з попереднього блоку використовується DC-коефіцієнт поточного блоку. Також береться під контроль процес квантування коефіцієнтів:

.           (23)