Sabit görüntüler ve video işaretleri için ayrık dalgacık dönüşümü ayrık kosinüs dönüşümü tabanlı sayısal damgalama yöntemi
Discrete wavelet transform discrete cossine transform based digital watermarking scheme for still images and video signals
Yazar: SERKAN EMEK
Danışman: PROF. DR. METİN YÜCEL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Son yirmi otuz yıldır sayısal teknolojideki hızlı gelişmemenin ardından çoklu ortam ağlarındasayısal verilerin iletimi oldukça hızlanmış ve kolaylaşmıştır. Kablolu ve kablosuz ağlar içinyüksek hızlı internetin yaygınlaşması ve oldukça uygun fiyatlı ve yaygın sayısal kayıt vesaklama cihazlarının ortaya çıkması, sayısal verilerin kopyalanmasını, iletimini ve dağıtımınızahmetsiz bir hale getirmiştir. Bunun sonucu olarak, çoklu ortam verileri için güvenilir vesağlam bir kopyalama koruma yöntemi ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Sayısal damgalamayöntemlerinde, görülmeyen ve duyulmayan bir miktar veri sayısal çoklu ortam verilerininiçerisine gömülür. Bu amaçla yerleştirilen veri damga olarak adlandırılır ve telif haklarıbilgisini taşır. Sayısal damgalama yöntemleri, telif haklarının korunması, parmak izi takibi,kopyalama koruması, yayın izleme, veri doğrulama, veri gizleme amaçlarla kullanılabilir.Damgalama algoritmalarının bir çok farklı karakteristiği olmasına karşın etkili bir damgalamaiçin görünmezlik-duyulmazlık, dayanıklılık, güvenlik ve damga yükü en önemli temelkarakteristiklerdir.Bu çalışmada, ADD'den sonra AKD uygulayarak, insan görüş sistemiyle uyumlu bir şekildedaha iyi fark edilmezlik ve işaret işleme saldırıları karşısında daha iyi dayanıklılık sağlayanyeni bir sayısal damgalama yöntemi sunulmaktadır. Damgalama yönteminin dayanaklılığıdamga enerjisinin artırılması ile geliştirilir. İnsan gözü tarafından fark edilmeden damgaenerjisinin bölgesel olarak artırılması insan görüş sisteminin özelliklerinin kullanılması ilemümkündür. İnsan görüş sisteminin işlemsel olarak etkili bir frekans modeli ADDkullanılarak elde edilir. Bu yolla ADD kullanılarak fark edilmezlik geliştirilmektedir. AKDise yöntemin sinyal işleme saldırıları karşısında daynıklılığını artırmaktadır.Damgalama işlemine asıl görüntüye ADD uygulayarak başlanmış arkasından ADD altbantlarına AKD uygulanmışıtr. Yöntem ilk önce literatürde sık kullanılan sabit görüntülereuygulanmış, sonra MPEG-2 ve MPEG-4 video dizileri için genelleştirilmiştir. Fakat yöntemADD kullanımından dolayı ADD tabanlı JPEG2000 gibi sabit görüntü sıkıştırma standardı veMPEG-4, Dirac gibi video sıkıştırma standartları için daha uygundur. Deneysel incelemeler,yöntemin fark edilmezlik ve dayanıklılık performansının iyi olduğunu göstermiştir. Bu amaçlaStirmak 3.1 karşılaştırmalı sınama sistemi kullanılmıştır.Anahtar Kelimeler: Kopyalama koruma, ADD, AKD, sayısal damgalama, sabit görütüdamgalama, video damgalamaTez Jürisi1. Prof. Metin YÜCEL (Danışman) Kabul Tarihi: 27/03/20062. Prof. Dr. Melih Pazarcı Sayfa Sayısı : 893. Prof. Dr. Fikret GÜRGEN4. Dç.Dr. Tülay YILDIRIM5. Yrd. Dç. Dr. Ünal KÜÇÜK

Abstract:
There has been an explosion in the use and distribution of multimedia content because of therapid development of information technologies for multimedia services. The success of theInternet, cost-effective and popular digital recording and storage devices, and the promise ofhigher bandwidth and quality of services for both wired and wireless networks have made itpossible to easily create, replicate, transmit, and distribute digital content. Consequently, thishas led to a strong demand for reliable and secure copyright protection techniques formultimedia data. In digital watermarking methods, invisible or inaudible data is embedded tomultimedia content. The hidden data for such purposes is called a watermark and it containscopyright information. Digital watermarking methods can be used for copyright protection,fingerprint trace, copy protection, broadcast monitoring, data authentication and data hidingpurposes. Although watermarking algorithms have different characteristic feature,imperceptibility, robustness, security, and payload are most important features for effectivewatermarking.In this work, we propose a new digital watermark method using the DWT prior to the DCT toprovide better imperceptibility in harmony with the human visual system, and higherrobustness against signal processing attacks. The robustness is improved by the achievedability to increase the energy of the watermark. The energy is increased locally by exploitingthe properties of the HVS such that the human eye will not notice it. DWT is used as acomputationally efficient version of the frequency models for HVS. In this way,imperceptibility is also improved due to the DWT. DCT is also improved robustness againstto signal processing attacks.We start the watermarking process by applying the DWT to the original image, andsubsequently applying the DCT to the DWT sub-bands. Firstly, we apply the method to stillimages that are most used in the literature, then generalize for MPEG-2 and MPEG-4 videostreams. But the method is most suitable for DWT based system such as JPEG2000 stillimage compression standart and MPEG-4, Dirac video compression standarts due to usage ofDWT. Experimental evaluations show that imperceptibility and robustness performance ofmethod is good. For this purpose, we use Stirmark 3.1 benchmark tools.Keywords: Copy protection, DWT, DCT, digital watermarking, still image watermarking,video watermarking,Thesis Jury1. Prof. Metin YÜCEL (Superviser) Acceptance Date: 27/03/20062. Prof. Dr. Melih Pazarcı Page Number : 893. Prof. Dr. Fikret GÜRGEN4. Assoc. Prof. Dr. Tülay YILDIRIM5. Asst. Prof Dr. Ünal KÜÇÜK