46 Алгоритм нульдерева для стискання зображень.

. Кодери, що використовують структуру нульдерева, поєднують облік структури коефіцієнтів з сумісним кодуванням нулів, внаслідок чого виходить ефективний алгоритм стискання.

В алгоритмі нульдерева застосовується деревовидна структура даних для опису вейвлет-коефіцієнтів (рис.8).

рис. 8. Залежності між коефіцієнтами вейвлет-перетворення зображення, що використовуються в алгоритмі нуль-дерева.

Така структура виходить в результаті застосування двоканального роздільного вейвлет-перетворення. Кореневий вузол дерева представляє коефіцієнт масштабуючої функції в НЧ області і має трьох нащадків. Вузли дерева відповідають вейвлет-коефіцієнтам масштабу, що дорівнює їх висоті в дереві. Кожен з вузлів має чотирьох нащадків, відповідних вейвлет-коефіцієнтам наступного рівня і того ж просторового розташування. Низом дерева є листові вузли, що не мають нащадків.

Для кожного з коефіцієнтів в НЧ області існує три таких дерева, що відповідають трьом порядкам фільтрації.

Квантування нульдеревом використовує спостереження, що якщо коефіцієнт малий, то його нащадки в дереві часто теж малі. Це пояснюється тим, що значущі коефіцієнти виникають поблизу контурів і текстур, які локальні. Це є різновид прогнозу. Можна припустити, що якщо який-небудь коефіцієнт незначущий, то всі його нащадки також будуть незначущими. Дерево або піддерево, яке містить тільки незначущі коефіцієнти, називається нульдеревом.

47. Вбудовування цвз із використанням rgb- кодування.

Нехай зображення має RGB-кодування. Вбудовування виконується в канал синього кольору, оскільки до синього кольору система людського зору найменш чутлива. Розглянемо алгоритм передачі одного біта секретної інформації.

Нехай - вбудовуваний біт, - контейнер, - псевдовипадкова позиція, в якій відбувається вбудовування. Секретний біт вбудовується в канал синього кольору шляхом модифікації яскравості :

, (10)

де - константа, що визначає енергію вбудованого сигналу. Її величина залежить від призначення схеми. Чим вона більша, тим вища робастність вкладення, але тим сильніша його помітність.

Вилучення біта одержувачем здійснюється без наявності у нього початкового зображення, тобто всліпу. Для цього виконується прогноз значення початкового, немодифікованого піксела на основі значень сусідніх. Для одержання оцінки піксела можна використовувати значення декількох пікселів, розташованих в тому ж стовпці і тому ж рядку. Використовується «хрест» пікселів розміром 7х7. Оцінка визначається з виразу

, (11)

де - кількість пікселів зверху (знизу, зліва, справа) від оціненого піксела . Оскільки в процесі вбудовування ЦВЗ кожен біт був повторений разів, то отримаємо оцінок одного біта ЦВЗ. Секретний біт знаходиться після усереднення різниці оцінки піксела і його реального значення

. (12)

Знак цієї різниці визначає значення вбудованого біта.

47. Алгоритм вбудовування цвз, представленого рядком біт.

ЦВЗ є рядком біт. Для підвищення завадостійкості застосовується код БЧХ. Вбудовування здійснюється за рахунок модифікації яскравості блоку 8х8 пікселів.

Процес вбудовування здійснюється в три етапи.

1. Класифікація, або розділення пікселів усередині блоку на дві групи з приблизно однорідними яскравостями.

2. Розбиття кожної групи на категорії, що визначаються даною сіткою.

3. Модифікація середніх значень яскравості кожної категорії в кожній групі.

Розглянемо кожен з цих етапів.

1. При класифікації виділяються два типи блоків: блоки з «шумовим контрастом» (рис.9(а)) і блоки з різко вираженими перепадами яскравості (рис.9(б)).

а) б)

рис.9. Два типи блоків: а) з нечітким контрастом, б) з яскраво вираженим контрастом

У блоках другого типу зони з яскравістю, що відрізняється, не обов'язково повинні розташовуватися впритул, не обов'язково повинні містити рівну кількість пікселів. Більш того, деякі піксели взагалі можуть не належати жодній зоні. У блоках першого типу класифікація ускладнена.

Для виконання класифікації значення яскравості сортуються за збільшенням (рис.10(а) і (б)). Далі знаходиться точка, в якій нахил дотичної до одержаної кривої максимальний ( ). Ця точка є межею, що розділяє дві зони, якщо нахил більше деякого порогу. Інакше піксели діляться між зонами порівну.

а) б)

рис.10. Відсортовані значення яскравості блоків

2) Для сортування пікселів за категоріями на блоки накладаються маски, які різні для кожної зони і кожного блоку. Призначення масок полягає в забезпеченні секретності вбудовування. Приклад масок для двох зон наведений на рис.11(а) і (б).

а) б)

рис.10. Приклад використаних масок

3) Модифікація. Множина пікселів виявилася розділеною на п'ять підмножин: дві зони *, дві категорії +, і піксели, які не належать жодній зоні (для блоків першого типу). Позначимо середнє значення яскравості для пікселів двох зон і категорій . Відомо, що , . Вбудовування біта ЦВЗ здійснюється за наступним правилом:

(13)

Також необхідно забезпечити рівність значень яскравості в кожній зоні:

і . (14)

Для досягнення цього яскравість всіх пікселів однієї зони змінюється однаково. Наприклад, для зони 1, категорії А ця зміна дорівнює .

Алгоритм витягання ЦВЗ є зворотним до алгоритму вбудовування. При цьому обчислюються середні значення яскравостей і знаходяться різниці

(15)