Kendinden gömülü kırılgan görüntü damgalama yöntemlerinin geliştirilmesi
Improvement of self-embedding fragile image watermarking methods
Yazar: AYHAN RENKLİER
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: Adli bilişim = Computer forensics ; Ayrık kosinüs dönüşüm = Discrate cosine transform ; Damgalama = Watermarking ; Sahtecilik = Falsification

Özet:
Son yıllarda iletişim ve lens  teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte görüntüler hayatımızın her alanında etkin bir şekilde yer almaktadır. Görüntü yazılımlarının da bu paralel de gelişmesiyle görüntü güvenliği bir çok kritik alanda gereklilik arz etmektedir. Bu nedenle görüntü sahteciliğine karşı görüntülerin bütünlüğünü kontrol etmek, doğrulamak ve görüntüyü yeniden yapılandırmak önemli bir konu olarak ortaya çıkmıştır.  
Bu tez çalışmasında, görüntülerin bütünlüğünü kontrol etmek ve doğrulamak için Frei-Chen ve Ayrık Kosinüs Dönüşümü (AKD) tabanlı iki yeni kendinden gömülü kırılgan damgalama yöntemi önerilmektedir. Ayrıca, \%80'e kadar kurcalanmış görüntüleri kurtarmak için Sudoku tabanlı kendinden gömülü kırılgan damgalama yöntemi önerilmektedir. Önerilen Frei-Chen tabanlı yöntemde, Frei-Chen görüntü özellikleri ve blok anahtarları kullanılarak blok temelli kimlik doğrulama anahtarları oluşturulur. Oluşturulan bu kimlik doğrulama anahtarları, ilgili görüntü bloklarının en aza anlamlı bitlerine (LSB) eklenir. Önerilen AKD tabanlı yöntemde, görüntüye blok temelli AKD uygulanarak frekans uzayında DC bileşenleri elde edilir. DC bileşen değerleri, blok konum bilgileri ve güvenlik anahtarı kullanılarak blok kontrol bitleri oluşturulur. Oluşturulan bu kontrol bitleri uzaysal düzlemde görüntü bloklarının LSB'lerine damga olarak eklenir. Önerilen Sudoku tabanlı yöntemde ise, ilk önce blok temelli görüntü kurtarma verileri Sudoku algoritması kullanılarak görüntünün dört farklı bölgesine eklenir. Daha sonra, MD5 özet fonksiyonu kullanılarak oluşturulan kimlik doğrulama verileri, görüntü bloklarının LSB'lerine gizlenir. Önerilen yöntemlerin damgalanmış görüntü kalitesini korudukları ve görüntü üzerine yapılan saldırıları tespit ettikleri deneysel çalışmalarla gösterilmiştir.

Abstract:
In recent years, with the development of communication and lens technologies, images have taken an active place in all areas of our lives. With the development of image software in this parallel, image security is required in many critical areas. For this reason, checking the integrity of images, and verifying and recovering the image has emerged as an important issue against image forgery.
In this thesis, two new self-embedded fragile watermarking methods based on Frei-Chen and Discrete Cosine Transform (DCT) are proposed to check and verify the integrity of images. Also, the Sudoku-based self-embedded fragile watermarking method is recommended to recover tampered images up to 80\%. In the proposed Frei-Chen-based method, block-based authentication keys are generated using Frei-Chen image properties and block keys. These generated authentication keys are added to the least significant bits (LSB) of the corresponding image blocks. In the proposed DCT based method, DC components in the frequency domain are obtained by applying block-based DCT  to the image. Block control bits are generated using DC component values, block position information, and security keys. Generated control bits are added as watermarks to the LSBs of the image blocks in the spatial domain. In the proposed Sudoku-based method, firstly block-based image recovery bits are added to four different regions of the image using the Sudoku algorithm. After, the authentication bits generated by using the MD5 hash function are added in the LSBs of the image blocks. Experimental studies have proven that the proposed methods preserve the quality of the watermarked image and detect the attacks on the image.