| Abstract | U ovoj doktorskoj dizertaciji prezentirana je robustna steganografska metoda razvijena i
prilagođena za tisak. Osnovni cilj metode je pružanje zaštite od krivotvorenja ambalaže.
Zaštita ambalaže postiže se umetanjem više bitova informacije u sliku pri enkoderu, a potom
maskiranjem informacije kako bi ona bila nevidljiva ljudskom oku. Informacija se pri
dekoderu detektira pomoću infracrvene kamere. Preliminarna istraživanja pokazala su da u
relevantnoj literaturi nedostaje metoda razvijenih za domenu tiska. Razlog za takav
nedostatak jest činjenica da razvijanje steganografskih metoda za tisak zahtjeva veću količinu
resursa i materijala, u odnosu na razvijanje sličnih domena za digitalnu domenu. Također,
metode za tisak često zahtijevaju višu razinu kompleksnosti, budući da se tijekom
reprodukcije pojavljuju razni oblici procesiranja koji mogu kompromitirati informaciju u slici
[1]. Da bi se sačuvala skrivena informacija, metoda mora biti otporna na procesiranje koje se
događa tijekom reprodukcije.
Kako bi se postigla visoka razina otpornosti, informacija se može umetnuti unutar
frekvencijske domene slike [2], [3]. Frekvencijskoj domeni slike možemo pristupiti pomoću
matematičkih transformacija. Najčešće se koriste diskretna kosinusna transformacija (DCT),
diskretna wavelet transformacija (DWT) i diskretna Fourierova transformacija (DFT) [2], [4].
Korištenje svake od navedenih transformacija ima određene prednosti i nedostatke, ovisno o
kontekstu razvijanja metode [5]. Za metode prilagođene procesu tiska, diskretna Fourierova
transformacija je optimalan odabir, budući da metode bazirane na DFT-u pružaju otpornost
na geometrijske transformacije koje se događaju tijekom reprodukcije [5], [6].
U ovom istraživanju korištene su slike u cmyk prostoru boja. Svaka slika najprije je
podijeljena u blokove, a umetanje informacije vrši se za svaki blok pojedinačno. Pomoću
DFT-a, ???? kanal slikovnog bloka se transformira u frekvencijsku domenu, gdje se vrši
umetanje informacije. Akromatska zamjena koristi se za maskiranje vidljivih artefakata
nastalih prilikom umetanja informacije. Primjeri uspješnog korištenja akromatske zamjene za
maskiranje artefakata mogu se pronaći u [7] i [8]. Nakon umetanja informacije u svaki
slikovni blok, blokovi se ponovno spajaju u jednu, jedinstvenu sliku. Akromatska zamjena
tada mijenja vrijednosti c, m i y kanala slike, dok kanal k, u kojemu se nalazi umetnuta
informacija, ostaje nepromijenjen. Time nakon maskiranja akromatskom zamjenom označena
slika posjeduje ista vizualna svojstva kao i slika prije označavanja. U eksperimentalnom dijelu rada koristi se 1000 slika u cmyk prostoru boja. U digitalnom
okruženju provedeno je istraživanje otpornosti metode na slikovne napade specifične za
reprodukcijski proces - skaliranje, blur, šum, rotaciju i kompresiju. Također, provedeno je
istraživanje otpornosti metode na reprodukcijski proces, koristeći tiskane uzorke. Objektivna
metrika bit error rate (BER) korištena je za evaluaciju. Mogućnost optimizacije metode
testirala se procesiranjem slike (unsharp filter) i korištenjem error correction kodova (ECC).
Provedeno je istraživanje kvalitete slike nakon umetanja informacije. Za evaluaciju su
korištene objektivne metrike peak signal to noise ratio (PSNR) i structural similarity index
measure (SSIM). PSNR i SSIM su tzv. full-reference metrike. Drugim riječima, potrebne su i
neoznačena i označena slika istovremeno, kako bi se mogla utvrditi razina sličnosti između
slika [9], [10]. Subjektivna analiza provedena je na 36 ispitanika, koristeći ukupno 144
uzorka slika. Ispitanici su ocijenjivali vidljivost artefakata na skali od nula (nevidljivo) do tri
(vrlo vidljivo).
Rezultati pokazuju da metoda posjeduje visoku razinu otpornosti na reprodukcijski proces.
Također, metoda se uistinu optimizirala korištenjem unsharp filtera i ECC-a. Kvaliteta slike
ostaje visoka bez obzira na umetanje informacije, što su potvrdili rezultati eksperimenata s
objektivnim metrikama i subjektivna analiza. |
| Abstract (english) | In this thesis, a robust image steganography method suited for printing is developed. The
method aims to protect packaging products against counterfeiting without compromising the
product's visual design. The motivation for the research lies in the fact that there exists a need
for more print domain-based research in the relevant state-of-the-art literature.
The steganography method presented in this thesis does not require any additional processes
or materials during reproduction. Thus, the method can seamlessly be integrated into a
reproduction process. The presented method successfully combines high capacity, robustness
to the print-scan reproduction channel, and high imperceptibility. As no such techniques are
found in the relevant literature, the method developed in this thesis presents a significant
scientific contribution.
The presented image steganography method is tested for robustness against image processing
throughout the reproduction channel and for image quality. Experiments are conducted using
1000 images in CMYK color space. Additionally, a subjective survey is conducted to test the
method for image quality. A total of 36 observers participated in the survey, and a dataset of
144 images is used. The results show that the method can sustain the reproduction channel
image processing, proving that the method is indeed suited for the reproduction process. Even
after embedding information using strong signals, image quality stays consistently high. |
