3.2 Завдання на лабораторну роботу

I. Вивчення методу квантування зображення

1. Виберіть BMP-файл і файл, що містить інформацію для вбудовування.

2. Виконайте над файлами перетворення для підготовки повідомлення і зображення до вбудовування.

3. Сформуйте стеганоключ. Увага, робота виконується за варіантами: вихідне значення s для генератора псевдовипадкової послідовності обирається у вигляді 13·N, де N – номер машини.

4. За допомогою процедури вбудовування вбудуйте повідомлення в зображення. Увага, робота виконується за варіантами: при вбудовуванні стартовий байт для вбудовування обирается у вигляді 65+N, де N – номер машини.

5. Порівняйте отримане зображення з початковим.

6. За допомогою процедури витягання витягніть вбудоване повідомлення.

7. Порівняйте отримане повідомлення з початковим.

II. Статистика

1. Візьміть два файли BMP – порожній контейнер C і контейнер CC, що містить інформацію, вбудовану розглянутим методами.

2. Використовуючи функції READ_RED(), READ_GREEN() і READ_BLUE(), створіть двовимірні масиви компонент кольору вибраних файлів BMP.

3. Для кожної компоненти кольору обчисліть показники візуального спотворення файлів для даного методу вбудовування інформації: MD – максимальна різниця, AD – середня абсолютна різниця, NAD – нормована середня абсолютна різниця, NMSE – нормована среднеквадратическая помилка, SNR – відношення «сигнал/шум», IF – якість зображення, NC – нормована взаємна кореляція, CQ – якість кореляції, SC – структурний зміст. Результати обчислень занесіть в таблицю (див. Додаток А).

3.3 Зміст звіту

1. Титульний лист, тема і мета роботи.

2. Виконані розрахунки.

3. Висновки по роботі.

3.4 Контрольні питання

1. Яким має бути співвідношення розмірів файлу BMP і файлу, що містить інформацію для вбудовування для розглянутого методу?

2. Чому необхідно використовувати псевдовипадковий інтервал для переходу між пікселями?

3. Що є ключем в розглянутому методі?

4. Проаналізуйте переваги і недоліки методу квантування зображення.

5. Чи є розглянутий метод вбудовування стійким до викривлень малюнка?

6. Проаналізуйте показники викривлення.

Лабораторна робота № 4 метод куттера-джордана-боссена

Мета роботи: ознайомитися з методом вбудовування інформації в канал синього кольору, що грунтується на модифікації складової яскравості.

Програмне забезпечення, що використовується: пакет математичних обчислень MathCad.

4.1 Теоретичні відомості

Опис метода Куттера-Джордана-Боссена

Метод, названий на честь його авторів, припускає вбудовування в канал синього кольору зображення, що має RGB-кодування. До синього кольору зорова система людини має найменшу чутливість і навіть при значних змінах синіьої складовоїй, неозброєним оком їх буде важко визначити. Вбудовування відбувається побітно в пікселі, які визначаються по методу псевдовипадкової перестановки (див. лаб.раб. №2). Секретний біт M_i вбудовується в синю складову пікселя шляхом модифікації яскравості:

,

де υ – константа, що визначає енергію сигналу. Чим більша ця величина, тим вища стійкість вбудованої інформації до викривлень, проте, тим сильніша її помітність. При вбудовуванні біта, що має значення «0», величина λ віднімається з синьої складової відповідного пікселя; при вбудовуванні «1» - значення додаються.

Одержувач витягує біт, не маючи первинного зображення, тобто «наосліп». Для цього виконується прогноз значення немодифікованого пікселя на основі значень сусідніх пікселів. Оцінка B` обчислюється у вигляді:

,

де σ – кількість пікселів зверху(знизу, зліва, справа) від оцінюваного пікселя. Ця величина визначає розмір оцінного «хреста», наприклад, у разі «хреста» 7х7 σ = 3.

При витяганні вбудованого пікселя обчислюється різниця δ між модифікованим і прогнозованим значеннями пікселя. Знак цієї різниці указує на значення вбудованого пікселя – якщо δ < 0 – вбудований «0», якщо δ > 0 – вбудована «1».

Функції вбудовування і витягання в даному метод несиметричні. При цьому, витягання вбудованого біта є високовірогідним, але не стовідсотковим. Для зменшення помилок витягання автори пропонують використовувати багатократне вбудовування, тобто кожен біт вбудовується τ раз. Оскільки при цьому виходить τ оцінок одного біта повідомлення, то секретний біт витягується за наслідками середнього арифметичного τ різниць δ. При цьому знак усередненого значення указує значення вбудованого біта.

Далі розглянемо реалізацію методу в середовищі Mathcad 11.

Вбудовування повідомлення

Перед вбудовуванням повідомлення М необхідно представити в двійковому (бітовому) вигляді. За допомогою методу псевдовипадкової перестановки потрібно визначити послідовність z_k пікселів, в які буде вбудовано повідомлення (див. лаб. раб. №2). Вбудовування здійснюється за допомогою процедури:

Витягання повідомлення

Для успішного витягання повинні бути відомі: параметри контейнера, ключ вбудовування (псевдовипадкова перестановка), кількість повторних вбудовувань одного біта τ, розмірність «хреста» σ. Повідомлення витягується в бітовому вигляді за допомогою процедури: