Ψηφιακή υδατογράφηση εικόνας με χαμηλό κόστος υλοποίησης : - Τσιουράκης, Χρήστος (2014)
Στην ψηφιακή υδατογράφηση εικόνας ο στόχος είναι η ένθεση υδατογραφήματος υψηλής ενέργειας (άρα και ανθεκτικού σε επιθέσεις) στην εικόνα, διατηρώντας ταυτόχρονα την ποιότητα της εικόνας σε καλό επίπεδο. Στη βιβλιογραφία υπάρχουν τεχνικές που ικανοποιούν αυτό το στόχο σε μεγάλο βαθμό. Ο σχεδιασμός όμως αυτών των τεχνικών δεν γίνεται λαμβάνοντας υπόψη το κόστος υλοποίησής τους. Στα πλαίσια της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας μελετήθηκαν τεχνικές ψηφιακής υδατογράφησης εικόνας σε σχέση με την παράμετρο του κόστους υλοποίησης. Αναζητήθηκαν στη βιβλιογραφία λεπτομέρειες σχετικά με το πώς οι τεχνικές που μας ενδιαφέρουν μπορούν να υλοποιηθούν αποδοτικά για να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές πραγματικού χρόνου. Βρέθηκαν μόνο γενικές κατευθύνσεις-κριτήρια που πρέπει να ικανοποιούνται, αν κάποιος θέλει να κάνει υλοποίηση σε υλικό. Υπάρχουν αρκετές υλοποιήσεις αλγορίθμων υδατογράφησης εικόνας σε υλικό. Αυτό που λείπει όμως από τη σχετική βιβλιογραφία είναι τα βήματα που πρέπει να ακολουθηθούν προκειμένου ένας αλγόριθμος να υλοποιηθεί αποδοτικά σε υλικό. Κοινώς δεν περιγράφονται ή απλώς δεν γίνονται οι βελτιστοποιήσεις. Εδώ επιλέχθηκαν από τη βιβλιογραφία κάποιες τεχνικές χαμηλού κόστους οι οποίες όμως είναι αρκετά ανθεκτικές σε επιθέσεις. Οι τεχνικές αυτές μελετήθηκαν σε βάθος. Δόθηκε βάρος στο κομμάτι της ένθεσης υδατογραφήματος. Έγιναν τροποποιήσεις-βελτιώσεις στους υπολογισμούς που εμπλέκονται, προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί το κόστος υλοποίησης, με μικρές ή καθόλου επιπτώσεις στην απόδοση των αλγορίθμων. Για κάθε τεχνική δημιουργήθηκαν μοντέλα floating-point, δηλαδή μοντέλα τα οποία δεν δεσμεύουν ένα συγκεκριμένο αριθμό από bit για την αναπαράσταση του ακέραιου μέρους ή του δεκαδικού, αλλά για ολόκληρο τον αριθμό στις πράξεις που εκτελούνται. Έπειτα, τα ίδια μοντέλα τροποποιήθηκαν κατάλληλα σε διάφορα fixed-point μοντέλα, μειώνοντας σταδιακά στο καθένα τον αριθμό των bit που δεσμεύουν για το ακέραιο και δεκαδικό μέρος. Στην εργασία αυτή γίνεται αρχικά μια εισαγωγή στη σημασία και στην αναγκαιότητα της ψηφιακής υδατογράφησης εικόνας, στις εφαρμογές των τεχνικών ψηφιακής υδατογράφησης εικόνας, στις ιδιότητες από τις οποίες χαρακτηρίζονται οι τεχνικές υδατογράφησης. αλλά και στα κριτήρια αξιολόγησης των συστημάτων υδατογράφησης. Στο δεύτερο κεφάλαιο της εργασίας, γίνεται μια επισκόπηση στην βιβλιογραφία. Γίνεται αναφορά στις βασικές τεχνικές υδατογράφησης στο χωρικό πεδίο, στο πεδίο συχνοτήτων, σε τεχνικές ανίχνευσης υδατογραφημάτων μέσω της συσχέτισης αλλά και στην ανάγκη για υλοποίηση σε υλικό. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύονται οι δύο τεχνικές, αυτή του προσθετικού μοντέλου και του προσθετικού μοντέλου με χρήση μάσκας, στις οποίες βασίστηκε η υλοποίηση. Επίσης για τις τεχνικές αυτές παρατίθενται παραδείγματα με σκοπό την ανάλυση ιδιοτήτων της υδατογράφησης. Στο τέταρτο κεφάλαιο, αναλύεται η διαδικασία της υλοποίησης του προσθετικού μοντέλου και του προσθετικού μοντέλου με χρήση μάσκας σε περιβάλλον Simulink. Επίσης, αναλύονται και επεξηγούνται όλες οι τροποποιήσεις βελτιώσεις που έγιναν για τη μεταφορά από floating-point σε fixed-point αριθμητική. Στο πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο αναλύονται οι πίνακες αποτελεσμάτων και τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την υλοποίηση των βελτιστοποιημένων αλγορίθμων ένθεσης για το προσθετικό μοντέλο και το προσθετικό μοντέλο με χρήση μάσκας σε fixed-point αριθμητική.