Dönüşüm tabanlı sağlam görüntü damgalama yöntemlerinin geliştirilmesi
Development of transform-based robust image watermarking methods
Yazar: ÖMER FARUK SARITAŞ
Danışman: DOÇ. DR. SERKAN ÖZTÜRK
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Ayrık kosinüs dönüşüm = Discrate cosine transform ; Bilgi güvenliği = Information security ; Damgalama = Watermarking ; Sayısal filigran = Digital watermark ; Sayısal görüntü işleme = Digital image processing ; Telif hakları = Copyrights

Özet:
Son yıllarda dijital görüntülerin kullanımı ve dağıtımı hızla artmaktadır. Bu artışla birlikte dijital görüntüler kolaylıkla çoğaltılabilmekte ve manipüle edilebilmektedir. Bu nedenle, dijital görüntülerin telif hakkının korunması önemli bir konu haline gelmiştir. Bu tez çalışmasında,  renkli görüntülerin telif hakkının korunması için dönüşüm uzayı tabanlı dört farklı sağlam görüntü damgalama yöntemleri önerilmektedir. Önerilen ilk yöntem, renk kanalı çoğullama yaklaşımına dayanan Ayrık Dalgacık Dönüşümü (ADD) tabanlı görüntü damgalama yöntemidir. Bu yöntemde,  damganın sağlamlığını ve algılanamazlığını artırmak için bir renk kanalı çoğullanıp görüntü boyutu büyütülerek ikili damga gizlenmektedir. Önerilen ikinci yöntem, Tamsayı Dalgacık Dönüşümü (TDD), Ayrık Kosinüs Dönüşümü (AKD) ve Tekil Değer Ayrışımı (TDA) tabanlı görüntü damgalama yöntemidir. Bu yöntemde, TDD uygulanmış renkli görüntünün kırmızı renk kanalı 8×8 bloklara ayrılır. Gri seviye damganın 8 bitlik bir piksel değeri,  8×8 TDA bloğunun diyagonal matris değerleri toplamı kullanılarak  8×8 AKD bloğunun bir orta bant katsayısı  değiştirilerek  gizlenmektedir. Önerilen üçüncü yöntem,  orijinal görüntüye ihtiyaç duymayan, Contourlet Dönüşümü (CD), AKD ve TDA tabanlı görüntü damgalama yöntemidir. Gri seviye damganın 8 bitlik üç piksel değeri,  8×8 TDA bloğunun diyagonal matris değerleri toplamı kullanılarak  8×8 AKD bloğunun üç orta bant katsayısı  değiştirilerek  gizlenmektedir. Son yöntem ise,  orijinal görüntüye ihtiyaç duymayan,  CD ve AKD tabanlı görüntü damgalama yöntemidir. Bu yöntemde, renkli damganın 24 bitlik bir piksel değeri, DC katsayısının doğal logaritması kullanılarak 8×8 AKD bloğunun üç orta bant katsayısı değiştirilerek gizlenmektedir. Önerilen yöntemlerle damgalanmış görüntülerin saldırılara karşı sağlam oldukları ve yüksek algılanamazlığa sahip oldukları deneysel çalışmalarla gösterilmiştir.

Abstract:
In recent years, the use and distribution of digital images have been increasing rapidly. With this increase, digital images can be easily duplicated and manipulated. Therefore, copyright protection of digital images has become an important issue. In this thesis, four different robust image watermarking methods based on the transform domain are proposed for copyright protection of color images. The first proposed method is the Discrete Wavelet Transform (DWT) based image watermarking method based on the color channel multiplexing approach. In this method, the binary watermark is embedded with a color channel multiplexing approach by increasing the image size to obtain high  robustness and imperceptibility of the watermark. The second proposed method is Integer Wavelet Transform (IWT), Discrete Cosine Transform (DCT), and Singular Value Decomposition (SVD) based image watermarking method. In this method, the red color channel of the IWT applied color image is divided into 8×8 blocks. An 8-bit pixel value of the gray level watermark is embedded by changing a middle band coefficient of the 8×8 DCT block using the sum of the diagonal matrix values of the 8×8 SVD block. The third proposed method is the Contourlet Transform (CT), DCT, and SVD-based blind image watermarking method. The three 8-bit pixel values of the gray level watermark are embedded by changing the three middle band coefficients of the 8×8 DCT block using the sum of the diagonal matrix values of the 8×8 SVD block. The last method is the CT and DCT-based blind image watermarking method. In this method, a 24-bit pixel value of the color watermark is embedded by changing the three middle band coefficients of the 8×8 DCT block using the natural logarithm of the DC coefficient. It has been shown in experimental studies that the images which are watermarked by the proposed methods are robust against attacks and have high imperceptibility.