Download miễn phí Khóa luận Nghiên cứu watermarking trên ảnh số và ứng dụng
MỤC LỤC
MỤC LỤC . vii
DANH SÁCH HÌNH . xii
DANH SÁCH BẢNG.xv
MỘT SỐTHUẬT NGỮ. xvii
Chương 1. TỔNG QUAN VỀWATERMARKING.1
1.1 Lịch sửwatermarking .1
1.2 Các tiêu chí cần có của một thuật toán watermarking mạnh mẽ.3
1.2.1 Tính bảo mật.3
1.2.2 Tính vô hình .4
1.2.3 Tính vô hình đối với thống kê .4
1.2.4 Tỉlệbit .4
1.2.5 Quá trình dò đáng tin cậy .5
1.2.6 Tính mạnh mẽ.5
1.2.7 Nhúng nhiều watermark .6
1.2.8 Blind/non-blind, public/private watermarking.6
1.2.9 Watermarking đọc được và dò được .7
1.2.10 Tính khả đảo và tính thuận nghịch của watermark .8
1.2.11 Tính có thểthay đổi tỉlệ(scalability) .9
1.3 Các ứng dụng của watermarking .10
1.3.1 Theo dõi phát sóng .10
1.3.2 Nhận ra người chủsởhữu .12
1.3.3 Bằng chứng vềquyền sởhữu .14
1.3.4 Lưu vết giao tác hay dấu vân tay.15
1.3.5 Xác nhận nội dung.16
1.3.6 Kiểm soát sao chép.18
Chương 2. CÁC MÔ HÌNH WATERMARKING.22
2.1 Mô hình dựa trên quan điểm xem watermarking nhưmột dạng truyền thông 22
2.1.1 Mô hình cơbản.22
2.1.2 Mô hình watermarking theo quan niệm truyền thông với thông tin phụ
ởbộtrung chuyển.24
2.1.3 Mô hình watermarking theo quan niệm truyền thông đa công .25
2.2 Mô hình dựa trên quan điểm hình học.27
2.2.1 Các phân phối và miền trong không gian đa phương tiện .27
2.2.2 Mô hình watermarking trong không gian nhúng.28
Chương 3. CÁC THUẬT TOÁN WATERMARKING .31
3.1 Phân loại .31
3.2 Các thuật toán theo dạng cộng.33
3.2.1 Dẫn nhập .33
3.2.2 Các vấn đềliên quan .36
3.2.3 Ví dụ: thuật toán Cox .39
3.3 Các thuật toán theo dạng lượng tửhóa .40
3.3.1 Dẫn nhập .40
3.3.2 Các vấn đềliên quan .42
3.3.3 Ví dụ: thuật toán Koch .50
Chương 4. WATERMARKING TRÊN MIỀN WAVELET.53
4.1 Dẫn nhập.53
4.2 Biến đổi wavelet .54
4.2.1 Phương pháp.54
4.2.2 Các đặc tính và các lợi thế.57
4.3 Các thuật toán ví dụ.61
4.3.1 Ví dụvềthuật toán non-blind.61
4.3.2 Ví dụvềthuật toán blind .69
Chương 5. WATERMARKING TRÊN ẢNH MÀU .73
5.1 Tổng quan vềcác thuật toán nhúng watermark trên ảnh màu .73
5.2 Các thuật toán ví dụ.75
5.2.1 Thuật toán nhúng watermark trên kênh xanh da trời (blue).75
5.2.2 Thuật toán nhúng watermark trên nhiều kênh.78
Chương 6. WATERMARK CÓ ĐỘAN TOÀN CAO VÀ TẤN
CÔNG WATERMARK .81
6.1 Các phương pháp tiếp cận nhằm tạo Watermark có độan toàn cao .81
6.1.1 Nhúng thừa, nhúng lặp .81
6.1.2 Mã hóa tán phổ.82
6.1.3 Nhúng trong các hệsốquan trọng cảm nhận được .83
6.1.4 Nhúng trong các hệsố được cho là mạnh mẽ.83
6.1.5 Đảo nhiễu trong bộdò .84
6.2 Một kiểu tấn công .84
6.2.1 Đặt vấn đề.84
6.2.2 Các cách giải quyết bài toán tác quyền khác nhau của các hệthống
watermarking khác nhau . .85
Chương 7. HỆTHỐNG WATERMARKING SERVICES
SYSTEM - WSS.89
7.1 Giới thiệu .89
7.1.1 Ứng dụng WMServer .89
7.1.2 Ứng dụng WMAppClient.90
7.1.3 Ứng dụng WMWebClient .91
7.2 Tiêu chuẩn của hệthống watermarking.91
7.3 Qui trình của hệthống WSS .92
7.3.1 Qui trình tổng quát .92
7.3.2 Qui trình hoạt động giữa WMWebClient và WMServer .92
7.3.3 Qui trình hoạt động giữa WMAppClient (Player) và WMServer.93
7.4 Phân tích qui trình của hệthống WSS .97
7.4.1 Các tiêu chuẩn mà hệthống đạt được .97
7.4.2 Một sốthuận lợi khi sửdụng hệthống WSS .99
7.5 Phạm vi áp dụng của hệthống WSS.100
7.5.1 Tranh chấp bản quyền .100
7.5.2 Phát hiện phân phối bất hợp pháp .101
7.5.3 Chứng thực nội dung.101
7.6 Đánh giá và kết luận .102
Chương 8. Phân tích và thiết kế.103
8.1 Các yêu cầu của hệthống WSS .103
8.1.1 Yêu cầu chức năng .103
8.1.2 Yêu cầu phi chức năng .105
8.2 Mô hình Use-Case .105
8.2.1 Lược đồUse-Case .105
8.2.2 Danh sách Actor .106
8.2.3 Danh sách các Use-Case chính .106
8.2.4 Đặc tảcác Use-Case chính .108
8.3 Thiết kếlớp và các sơ đồlớp.122
8.3.1 Danh sách các lớp chính trong hệthống .122
8.3.2 Các sơ đồlớp phân theo ứng dụng.127
8.3.3 Lược đồtuần tựcủa một sốUse-Case chính.131
8.4 Thiết kếdữliệu.135
8.4.1 Danh sách các bảng .135
8.4.2 Mối quan hệgiữa các bảng .136
8.4.3 Chi tiết các bảng .136
8.5 Thiết kếgiao diện .138
8.5.1 Các giao diện trong hệthống .138
8.5.2 Mô tảcác giao diện chính .139
Chương 9. CÀI ĐẶT VÀ THỬNGHIỆM.152
9.1 Công cụvà môi trường phát triển ứng dụng.152
9.2 Mô hình cài đặt .153
Chương 10. TỔNG KẾT.155
10.1 Kết luận .155
10.2 Hướng phát triển .156
TÀI LIỆU THAM KHẢO . xvii
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
n tính sử dụng xử lý tương quan (không có ý nghĩa nhiều với các hệsố có biên độ cao), trong trường hợp này, các hệ số có cường độ cao sẽ tác động
đến kết quả của quá trình dò tương tự như các hệ số có cường độ thấp.
3.3.2.3 Các phương pháp điều biến chỉ số lượng tử hóa (quantization index
modulation – QIM)
Một vài thuật toán watermarking đơn giản nhất, hoạt động trên miền không
gian và thay thế các bit kém quan trọng (lest significant bits – LSB) của các điểm
ảnh, cũng thuộc vào loại này. Tuy nhiên, các chiến lược lượng tử – và – thay thế
có nhiều tiến bộ hơn và cho phép watermarking an toàn hơn.
Như chúng ta đã thấy ở Hình - 9, thông điệp watermark m được điều biến
thích hợp và được thêm vào tín hiệu chủ x. Quá trình nhúng này có thể được biểu
KH
OA
C
NT
T –
Đ
H
KH
TN
45
diễn bằng hàm s(x,m). Tuy nhiên, ta có xem s(x,m) là một tập chọn hay toàn bộ
các hàm của x, có chỉ số là m. Để nhấn mạnh, ta có thể biểu diễn tập toàn bộ các
hàm của x có chỉ số m là s(x;m).
Do có ràng buộc về biến dạng và yêu cầu tính vô cảm trong ứng dụng
watermarking, nên tập s(x;m) cần được giới hạn (có tối thiểu tính cảm quan nhất)
xung quanh gần x cho tất cả các chỉ số m (tính xấp xỉ đồng đều). Yêu cầu về độ
an toàn này gợi ý là các điểm trong dãy của một hàm thuộc tập hàm toàn bộ nên
“cách xa” (phân biệt được bằng cảm quan) so với các điểm trong dãy của bất kỳ
hàm nào khác. Tối thiểu nhất là các dãy phải không được giao nhau, nếu không
sẽ không có cách nào xác định m từ s.
Các phép lượng tử, hay chuỗi các phép lượng tử, có thể được dùng làm các
hàm xấp xỉ đồng đều để nhúng thông tin watermark. Số giá trị có thể có của m
xác định số phép lượng tử cần có, m đóng vai trò là chỉ số lựa chọn phép lượng
tử được dùng để biểu diễn m. Ví dụ trong trường hợp m = 2 ta có phép lượng tử
nhị phân.
HHHHH5 minh họa quá trình nhúng thông tin QIM. Để nhúng một bit m, m
0 {1,2}, một điểm ảnh được ánh xạ vào điểm biểu diễn lại gần nhất tượng trưng
cho thông tin m.
KH
OA
C
NT
T –
Đ
H
KH
TN
46
Hình - 11: Điều biến chỉ số lượng tử hóa. Các điểm biểu diễn lại
được đánh dấu là x (nếu m=1) và là o (nếu m=2) và thuộc về hai
phép lượng tử khác nhau.
Khoảng cách dmin nhỏ nhất giữa các tập điểm biểu diễn lại của các phép
lượng tử khác nhau trong toàn bộ sẽ xác định độ an toàn của việcc nhúng.
||);();(||minmin
),
),(minjxsixsd jixxjiji ji
−= ≠ (3-9)
Bằng trực giác, khoảng cách tối thiểu đo được tổng số nhiễu mà hệ thống
có thể chịu đựng được.
3.3.2.4 Lượng tử hóa tán sắc (dithered quantization)
Phương pháp lượng tử hóa tán sắc có thể được coi như là một trường hợp
đặc biệt của QIM để ngăn chặn nhiễu tự có. Các phép lượng tử tán sắc là toàn bộ
KH
OA
C
NT
T –
Đ
H
KH
TN
47
những lượng tử mà các ô lượng tử hóa và các điểm biểu diễn lại của mỗi phép
lượng tử trong tập toàn bộ là các phiên bản khác được dịch từ vài phép lượng tử
cơ sở Q. Phép dịch này được cho bởi vector tán sắc (dither vector) d.
Lượng tử hóa tán sắc là một quá trình, trong đó vector tán sắc d có chiều dài
L được thêm vào đầu vào x trước khi lượng tử hóa. Đầu ra của quá trình lượng tử
trừ có công thức:
iiii ddxQs −+= )( với 0# i # L (3-10)
hay dùng ký hiệu giới thiệu ở mục trước:
)())(();( mdmdxQmxs −+= (3-11)
Ở đây, người ta chỉ quan tâm đến phép lượng tử vô hướng, đồng đều với
kích thước bước là ∆. Toàn bộ tập tán sắc nhị phân có thể được phát ra một cách
giả ngẫu nhiên nhờ vào việc chọn di(1) với phân phối đều trên [-∆/2, ∆/2] và
d2(2) được gán như sau:
≥∆−
<∆+=
0)1(2/
0)1(2/
2
ii
ii
dd
dd
d , 0 # i # L (3-12)
Lỗi lượng tử hóa tán sắc trừ (subtractive dither quantizaion – SDQE) không
phụ thuộc vào đầu vào lượng tử khi tín hiệu tán sắc d có phân phối đều trong
phạm vi một dãy nhị phân lượng tử hóa, di 0 [-∆/2, ∆/2], dẫn tới một độ lệch
bình phương kỳ vọng là e2 = ∆2/12.
Thuật toán dưới đây sẽ minh họa lượng tử tán sắc của việc giải mã, cũng
như cách phát ra vector tán sắc nêu trên:
Thuật toán điều biến tán sắc
double quantize (double value, double delta)
KH
OA
C
NT
T –
Đ
H
KH
TN
48
{
int q = floor(value/delta);
return((value-delta*q)<=(delta*(q+1)-value) ? delta*q : delta*(q+1);
}
void dm_quantize_vector (double x[], double dither[], double delta, int n)
{
for (int i = 0; i < n; i++)
x = quantize (x + dither , delta) – dither;
}
double dm_distance (double y[], double dither[], double delta, int n)
{
double sum = 0;
for (int i = 0; i < n; i++)
sum+=sqr(y- (quantize (y + dither, delta)-dither));
return sum;
}
int decode_vector (double y[], double **dither, double delta, int n)
{
return(dm_distance (y,dither[0],delta,n) <
dm_distance (y,dither[1],delta,n)?0:1;
}
void generate_dither (double **dither, double delta, int n)
KH
OA
C
NT
T –
Đ
H
KH
TN
49
{
for (int i = 0; i < n; i++)
{
dither[0]=ranf() * delta – (delta / 2.0);
dither[1]=dither[0]+(dither[0]<0.0)?(delta/2.0)
-delta/2.0); }
}
3.3.2.5 Điều biến tán sắc phân bố biến đổi (spread - transform dither
modulation – STDM)
Phương pháp điều biến này có thể được dùng để chuyển đổi một mô hình
watermarking phổ rộng sẵn có sang một mô hình dựa trên chiến lược lượng tử
hóa – và – thay thế. Điều này có thể làm được bằng cách thay thế đơn giản phép
cộng với một hàm lượng tử hóa. Các hệ thống phổ rộng có một công thức nhúng
dạng,
s(x,m) = x + a(m) . u (3-12)
trong đó u là một vetor giả ngẫu nghiên được bình thường hóa.
Công thức nhúng trên có thể được viết lại dưới dạng
s(x,m) = ).~()).(~( uxxumax −++ (3-13)
với x~ là phép chiếu của ảnh x lên vector phân bố u, x~ = x . u
Lúc này, phép cộng:
s(x,m) = x~ + a(m) (3-14)
có thể được thay thế bằng phép lượng tử hóa
s~ = Q( x~ + d(m)) – dm (3-15)
Công thức nhúng cuối cùng của mô hình STDM là:
KH
OA
C
NT
T –
Đ
H
KH
TN
50
s(x;m) = (Q( x~ + d(m)) – d(m)) . u + (x – x~ . u)
(3-16)
3.3.3 Ví dụ: thuật toán Koch
Đây là một thuật toán điển hình về mô hình watermaking theo chiến lược
lượng tử hóa – và – thay thế.
Tác giả Thuật toán này được phát triển bởi Eckhard Koch và
Jilian Zhao tại viện Fraunhofer Institude for Computer
Graphic, Darmstadt, Đức [12]
Watermark Là một chuỗi các giá trị nhị phân, wi 0 {0,1}
Lựa chọn hệ số Đề nghị khối hệ số DCT 8 x 8 giả ngẫu nhiên. Trong
phạm vi mỗi khối bi , 2 hệ số từ dãy tần trung bình được
chọn ngẫu nhiên trở lại (xem hình dưới). Trong những
mở rộng của mô hình cơ bản này, vài khối hay vài cặp
bị loại dựa trên tiêu chuẩn vô hình và an toàn của
watermark .
KH
OA
C
NT
T –
Đ
H
KH
TN
51
Mô hình watermarking cơ bản của Koch hoạt động
trên các khối hệ số DCT 8 x 8 và tính toán cặp hệ số để
nhúng một bit thông tin watermark
Nhúng Đầu tiên, mỗi khối được lượng tử hóa bằng ma trận
lượng tử hóa JPEG và hệ số lượng tử hóa Q. Sau đó, đặt
fb là khối hệ số DCT 8 x 8 và fb(m1,n1), fb(m2,n2) là các hệ
số được chọn trong khối này. Độ khác nhau tuy