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植基於重建階修改的壓縮領域影像認證技術

植基於重建階修改的壓縮領域影像認證技術. Speaker: 蔡孟靜 Authors: 蔡孟靜 、 胡育誠、 黃詩茹、簡苑倩 Date: 2013.03.27. Outline. 簡介 區塊截短碼 (Block Truncation Coding, BTC) 本篇方法 認證碼產生程序 認證碼藏入程序 竄改偵測程序 實驗數據 結論. 簡介 - 區塊截短碼. 區塊平均值與變異數保留區塊截短碼 (Moment Preserving BTC, MPBTC) 量化臨界值被設定為 區塊的平均值

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植基於重建階修改的壓縮領域影像認證技術

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Presentation Transcript

  1. 植基於重建階修改的壓縮領域影像認證技術 Speaker: 蔡孟靜 Authors: 蔡孟靜、胡育誠、 黃詩茹、簡苑倩 Date: 2013.03.27

  2. Outline • 簡介 • 區塊截短碼(Block Truncation Coding, BTC) • 本篇方法 • 認證碼產生程序 • 認證碼藏入程序 • 竄改偵測程序 • 實驗數據 • 結論

  3. 簡介 - 區塊截短碼 • 區塊平均值與變異數保留區塊截短碼 (Moment Preserving BTC, MPBTC) • 量化臨界值被設定為區塊的平均值 • 若原始像素灰階值大於等於量化臨界值，則位元圖對應位元值設為1；否則設為0。 • 位元圖對應值為1的像素會以重建階b取代；對應值為0的像素以重建階a取代。 a = －  b = ＋  = = = Delp, E. J., and Mitcell, O. R. “Image Compression Using Block Truncation Coding,” IEEE Transactions on Communications (27:9), 1979, pp. 1335-1342.

  4. MPBTC =122 • a＝91 • b＝145 MSE = 69.6875 (91, 145, (1110100011101100)2) (a) 原始影像區塊 (b) 位元圖 (c) 重建影像區塊

  5. 簡介 - 區塊截短碼 • 動量絕對值區塊截短碼 (Absolute Moment BTC, AMBTC) • 量化臨界值被設定為區塊的平均值。 a = • 重建階a、b • b= Lema, M. D., and Mitchell, O. R. “Absolute Moment Block Truncation Coding and Its Application to Color Image,” IEEE Transactions on Communications (32:10), 1984, pp. 1148-1157.

  6. AMBTC =122 • a＝93 • b＝144 MSE = 67.875 (93, 144, (1110100011101100)2) (a) 原始影像區塊 (b) 位元圖 (c)重建影像區塊

  7. 本篇方法 • 1.認證碼產生程序 • 2.認證碼藏入程序 • 3.竄改偵測程序 • 適用於任何經由BTC壓縮之影像 • 認證碼藏入壓縮碼的重建階a、b的差值 • 將遭到竄改部分標示出來

  8. 1.認證碼產生程序 • 產生各別區塊長度eb位元的認證碼 • 認證碼：亂數種子seed → 亂數產生器產生亂數值rv→ 亂數值rv轉換成認證資料q q = rv mod 2eb • 亂數種子seed • 產生亂數值rv • 認證資料q

  9. 2.認證碼藏入程序 • 將認證碼q藏到壓縮碼(a, b, BM) 的重建階a與重建階b的差值 • p = q • p ≠ q，修改重建階b → b’ diff = b - a p = diff mod 2eb

  10. 2.認證碼藏入程序 • 進一步對重建階a、b進行位移，使得影像品質失真程度降低 • 如果diff - range • 大於0 → 往右位移 • 小於0 → 往左位移 range = b’ - a

  11. 2.藏入認證碼 - Example • 計算差值的同位值(parity) 認證位元長度 eb=3 認證碼 q=3 127 119 100 119 121 0 a 255 b p≠q diff = 121 - 100 = 21 p = 21 % 23 = 5

  12. 2.藏入認證碼 - Example • 將重建階a、b位移 range = 119 - 100 = 19 ＞0 diff - range = 21 - 19 100 119 101 120 a 0 255 b

  13. 3.竄改偵測程序 • 使用與產生認證碼一樣的亂數種子seed → 亂數產生器產生亂數值rv → 亂數值rv轉換成認證碼q q = rv mod 2eb -------------------------------------------------------------------- q = 3 120 101 b 0 a 255 diff’ = 120 - 101 = 19 p’ = 19 % 23 = 3

  14. Is p’ = q? 3.竄改偵測程序 • 初步竄改偵測是利用同位值概念，可能會造成無法完全偵測出竄改的情況，所以再利用多回合處理來改善偵測錯誤的部分。 No Yes flag= 1 flag = 0 Generate the tampered block

  15. 3.竄改偵測程序 • 初步竄改偵測 eb=1 eb=2 eb=3 eb=4

  16. 3.竄改偵測程序 • 多回合處理偵測程序 • (a)上及下(b)左及右(c) 左上及右下(d) 右上及左下

  17. 實驗數據 • AMBTC壓縮技術的重建影像品質

  18. 實驗數據 • 所提出方法不進行位移藏入機密資料後的影像品質，當區塊大小設定為4×4

  19. 實驗數據 • 所提出方法藏入機密資料後的影像品質， • 當區塊大小設定為4×4

  20. 實驗數據 測試影像 竄改影像 eb=2 初步偵測 多回合處理偵測 邊緣未偵測出的區塊

  21. 實驗數據 • 偵測竄改正確率

  22. 結論 • 藏入認證碼後的影像具有良好的重建影像品質。 • 能夠將影像被竄改的區域標示出來，而且當藏入認證位元eb分別設為1、2、3、4時竄改偵測正確率均超過九成。 • 所提出的技術適用於以區塊截短碼為基礎的設計。

  23. Thank you for your listening.

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