61. Квантування. Модель стегосистеми, що не вимагає наявності початкового сигналу в декодері.

61. Квантування. Модель стегосистеми, що не вимагає наявності початкового сигналу в декодері.

Принципи вбудовування інформації з використанням квантування. Дизеризовані пристрої квантування.

Квантування - це процес зіставлення великої (можливо і нескінченної) множини значень з деякою скінченною множиною чисел. При цьому відбувається зменшення об'єму інформації за рахунок її спотворення. Квантування використовується в алгоритмах стиснення з втратами. Розрізняють скалярне і векторне квантування. При векторному квантуванні, на відміну від скалярного, відбувається відображення не окремо взятого відліку, а їх сукупності (вектора). Векторне квантування ефективніше скалярного за степенем стискання, проте більш складне.

В кодері пристрою квантування вся область значень початкової множини ділиться на інтервали, і в кожному інтервалі вибирається число що його представляє. Це число є кодовим словом пристрою квантування і зазвичай буває центром інтервалу квантування. Множина кодових слів називається книгою пристрою квантування. Всі значення з даного інтервалу замінюються в кодері на відповідне кодове слово. У декодері прийнятому числу зіставляється деяке значення. Інтервал квантування називають кроком квантування.

Вбудовування інформації із застосуванням квантування відноситься до нелінійних методів.

Модель стегосистеми, що не вимагає наявності початкового сигналу в декодері представлена на рис. 15.

Передане повідомлення  має обмежену енергію для виконання вимоги його непомітності. Завадами є початковий сигнал і ще одна завада гауса – шум обробки (квантування). Кодеру початковий сигнал відомий, декодер повинен витягувати ЦВЗ  без знання обох складових завад.

Інформація, як правило, вбудовується в спектральну область зображення. Якщо при цьому використовуються лінійні методи, то вбудовування ЦВЗ проводять в середні смуги частот. Це пояснюється тим, що енергія зображення зосереджена, в основному, в низькочастотній (НЧ) області. Отже, в детекторі ЦВЗ в цій області спостерігається сильний шум самого сигналу. У високочастотних (ВЧ) областях велику величину має шум обробки, наприклад, стискання. На відміну від лінійних, нелінійні схеми вбудовування інформації можуть використовувати НЧ області, оскільки потужність вбудованого ЦВЗ не залежить від амплітуди коефіцієнтів. Це пояснюється тим, що в нелінійних алгоритмах приховування не використовується кореляційний детектор, коефіцієнти малої і великої амплітуди обробляються однаково.

Як показано на рис. 15, вбудований ЦВЗ  певним чином модулюється і додається до початкового сигналу, внаслідок чого виходить заповнений контейнер . Цей контейнер може розглядатися і як ансамбль функцій від x, проіндексованих по m, тобто . Ці функції мають такі властивості:

- кожна з них повинна бути близька, візуально невідрізняльна від ;

- точки однієї функції повинні знаходитися на достатній відстані від точок іншої функції, щоб забезпечити можливість робастного детектування ЦВЗ.

62. Принцип вбудовування інформації із застосуванням модуляції індексу квантування.

Такими функціями може бути сімейство пристроїв квантування. Кількість можливих  визначає необхідну кількість пристроїв квантування; індекс  визначає використаний пристрій квантування для представлення ЦВЗ . Для випадку  отримуємо бінарний пристрій квантування. На рис. 16 показано принцип вбудовування інформації із застосуванням модуляції індексу квантування (МІК). Для вбудовування біта, точка зображення відображається в одне з навколишніх кодових слів. Мінімальна відстань між кодовими словами різних пристроїв квантування визначає робастність схеми ЦВЗ.