HEVC videoları için yüksek kapasiteli ve yüksek verimli veri gizleme yöntemlerinin geliştirilmesi ve uygulanması
Development and implementation of high-capacity and high-efficiency data hiding methods for HEVC videos
Yazar: MEHMET ZEKİ KONYAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SITKI ÖZTÜRK
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Bilgi güvenliği = Information security ; Sayısal video sıkıştırma = Digital video compression

Özet:
Bilgi güvenliğinin bir parçası olan veri gizleme, sahiplik bilgisi kontrolü, içerik koruması, telif hakları ihlalinin tespiti, görünmez ve güvenli haberleşme, gibi çeşitli ihtiyaçlar için kullanılan önemli bir bilim dalıdır. Günümüzde, video kullanımın yaygınlaşmasıyla, en verimli video kodlama yöntemi olan HEVC videolarının veri gizlemede kullanımını arttırmıştır. HEVC videolarında farklı aşamalarda veri gizlenmekte olup, en sık kullanılan yerler çerçeve-içi kuantalanmış dönüşüm katsayıların bulunduğu bloklardır. Veri gizleme, taşıyıcı nesneye gizli mesaj olarak bilinen bir işaretinin eklenmesi işlemidir. Dolayısıyla, HEVC veri gizleme yöntemlerinde en önemli problemler, gizleme kapasitelerinin düşük kalması ve çerçeve-içi blokları kullanan yöntemlerde veri gizlenen bloğun komşu bloklara hata yaymasıdır. 
Bu tez çalışmasında HEVC video çerçevelerindeki 4×4 artıklık bloklarına farklı yöntemlerle veri gizlenmektedir. Yapılan çalışmaların odak noktaları, hata yayılımını önleyen yöntemlerin basitleştirilmesi, veri gizleme kapasitesinin arttırılması ve gizleme verimliliğinin arttırılmasıdır. Gerçekleştirilen matris kodlama tabanlı veri gizleme yöntemleri, hem yüksek kapasite hem de yüksek verimlilik ihtiyaçlarına çözüm sunmaktadır. İyileştirilen hata yayılımını önleme yaklaşımında ise, veri gizleme öncesi videonun kodlanma ve analiz edilme ihtiyaçları ortadan kaldırılmaktadır. Ayrıca gerçekleştirilen bu yöntem sayesinde, veri gizleme aşamasında komşu blokların kontrol edilmesine de gerek kalmamaktadır. 
Deneysel çalışmalar, bu tez çalışmasında gerçekleştirilen yöntemlerin videolardaki görsel kalitenin korunması, yüksek kapasite sunması ve gizlenen veri miktarına göre bit artışını daha düşük tutması gibi özellikleriyle literatürdeki benzer çalışmalara üstünlük sağladığını göstermektedir.

Abstract:
Data hiding that is a part of information security is an important science used for various needs such as ownership information control, content protection, copyright infringement detection, invisible and secure communication. Nowadays, with the widespread use of video, the usage of HEVC videos which is the most efficient video coding method, has increased for data hiding. Secret data are hidden at different stages in HEVC videos, and the most frequently used locations are the quantized transform coefficients of the intra frames. Data hiding actually means adding an error signal that known as secret message. Therefore, the most important problems in HEVC data hiding methods are that their hiding capacities remain low and the data hiding block propagate errors to neighboring blocks in methods using intra-frame blocks.
In this thesis, it is proposed to hide secret data in 4×4 residual blocks of HEVC video frames. The focal points of the proposed methods are to simplify the methods that prevent error propagation, increase the data hiding capacity and increase hiding efficiency. The proposed matrix encoding-based data hiding methods provide solutions for both high capacity and high efficiency needs. The improved error propagation prevention approach eliminates the need to encode and analyze video before hiding data. In addition, thanks to this proposed method, it is not necessary to control neighboring blocks during the data hiding phase.
Experimental studies show that the proposed methods in this thesis provide superiority to similar studies in the literature, such as preserving the visual quality of the videos, offering high capacity and keeping the bit increase lower for the amount of hidden data.