ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Μελέτη Και Υλοποίηση Τεχνικής Εύρωστης Υδατοσήμανσης Ψηφιακού Ήχου Βασισμένη Σε Στατιστικά Χαρακτηριστικά ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΦΟΙΤΗΤΗ: Τσάκαλος Γρηγόρης ΑΡΙΘΜΟΣ ΕΙΔΙΚΟΥ ΜΗΤΡΩΟΥ: 1002 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ : Δρ. Νικολαΐδης Αθανάσιος ΣΕΡΡΕΣ 2012

Σκοπός Πτυχιακής Εργασίας Στην υδατοσήμανση ψηφιακού ήχου πολύ συχνά δημιουργείται πρόβλημα στην ανίχνευση του υδατόσημου όταν το σήμα δεχτεί επιθέσεις αποσυγχρονισμού. Στην παρούσα πτυχιακή θα υλοποιηθεί τεχνική που θα εκμεταλλεύεται ηχητικά στατιστικά χαρακτηριστικά καθώς και την τεχνική του κώδικα συγχρονισμού.

Ενδεικτικά Πεδία Εφαρμογής Προστασία της ιδιοκτησίας και απόδειξη της κυριότητας Έλεγχος ταυτότητας και ανίχνευση της παραβίασης Λήψη δακτυλικών αποτυπωμάτων Παρακολούθηση αναμετάδοσης

Θεμελιώδης Θεωρία Στο σύστημα υδατοσήμανσης ήχου μας, το υδατόσημο μπορεί να ενσωματωθεί στον ήχο σε τρία βήματα. 1) Κατάτμηση ήχου σε κομμάτια και κάθε κομμάτι σε δύο μέρη. 2) Ενσωμάτωση κώδικα συγχρονισμού στο πρώτο μέρος. 3) Ενσωμάτωση υδατόσημου στο δεύτερο μέρος.

Προεπεξεργασία Του Υδατοσήμου Κωδικοποίηση εικόνας με Arnold Transform Μετατροπή πίνακα σε μονοδιάστατο BPSK Διαμόρφωση

Ενσωμάτωση Κώδικα Συγχρονισμού Κατάτμηση σε κομμάτια Lsyn πλήθους. Εύρεση μέσης τιμής κάθε κομματιού. Κβαντισμός των μέσων τιμών. Αναλόγως αν είναι άρτιοι ή περιττοί αριθμοί, και εφόσον ταιριάζουν με το αντίστοιχο bit,γίνονται οι κατάλληλες πράξεις σε κάθε κομμάτι.

Ενσωμάτωση του Υδατόσημου Κατάτμηση σε κομμάτια ΜxN. Εφαρμογή DWT μετασχηματισμού σε κάθε κομμάτι. Εύρεση μέσης τιμής των συντελεστών wavelet. Κβαντισμός των μέσων τιμών.

Ενσωμάτωση του Υδατόσημου Εύρεση τιμής DM αναλόγως το αντίστοιχο bit υδατόσημου. W(k)=1 W(k)=-1 Αφαίρεση αυτής της τιμής από κάθε συντελεστή. Εφαρμογή του αντίστροφου μετασχηματισμού DWT.

Ανίχνευση Του Υδατόσημου Εύρεση αρχικής θέσης που βρίσκεται το υδατόσημο. Εφαρμογή DWT μετασχηματισμού σε κάθε κομμάτι. Εύρεση μέσης τιμής των συντελεστών wavelet. Εύρεση του ακέραιου πηλίκου.

Ανίχνευση Του Υδατόσημου Ο κανόνας εξαγωγής είναι ο εξής: Εφαρμογή BPSK Αποδιαμόρφωσης. Αναδιάταξη των bits σε δισδιάστατο πίνακα. Εφαρμογή Arnold μετασχηματισμού.

Επιθέσεις Αξιολόγηση ευρωστίας του αλγόριθμου. 1η Κατηγορία) Κοινή επεξεργασία σήματός ήχου. 2η Κατηγορία) Επιθέσεις αποσυγχρονισμού. Ποσοστό BER των αλλοιωμένων bits του υδατοσήμου.

Συμπεράσματα Η μέθοδος είναι εύρωστη κατά των δυο κατηγοριών επιθέσεων. Δεν απαιτείται το αρχικό σήμα ήχου. Εύκολη αναπαράσταση του υδατοσήμου.

Χρήση Αρχείο Ήχου: 16 bit mono δείγματα. 44,1 kHz δειγματοληψίας. Υδατόσημο: Ασπρόμαυρη (binary) εικόνα. Διαστάσεων 64x64 pixels. Κώδικας συγχρονισμού: 16 bit Barker “1111100110101110”

Χρήση Χρησιμοποιήθηκε ο Daubechies-1 μετασχηματισμός 3ου επιπέδου. Μεγέθη βημάτων κβαντισμού: S1=2000 (κώδικα συγχρονισμού) Δ=3500 (ενσωμάτωση υδατόσημου)

Προτάσεις Εξέλιξης Αλγορίθμου Επέκταση σε γκρι κλίμακας εικόνες. Εφαρμογή σε σήματα τα οποία αναμεταδίδονται ζωντανά. Επέκταση δυνατοτήτων λόγω συνεχής προόδου της τεχνολογίας. Ενσωμάτωση υδατοσήμου σε βίντεο, όπως ταινίες.

Βιβλιογραφία Adya, M. Audio Watermark Resistant To Mp3 Compression Department Of Computer Science And Engineering Indian Institute Of Technology Kharagpur, India, 2007 Ali Al-Haj, Ahmad Mohammad, L.B. DWT-Based Audio Watermarking The International Arab Journal of Information Technology, Jul 2011, Vol. 8, pp. 328-336 Bibhu, V. On Line Secret Watermark Generation for Audio files International Journal of Computer and Electrical Engineering, Dec 2009, Vol. 1, pp. 562-566 Cveji, N. Algorithms for Audio Watermarking and Steganography, Academic Dissertation University of Oulu, 2004 Hooman Nikmehr, S.T.H. A New Approach to Audio Watermarking Using Discrete Wavelet and Cosine Transforms 1st International Conference on Communication and Engineering 22-24 Dec 2010, pp. 1-10 Kamini Pawar, S.K. Parchandekar, S.G.T. Comparative Study of Audio Watermarking and a Scheme for an Efficient, Robust and Imperceptible Watermarking International Journal of Computer Applications in Engineering Sciences, Jun 2011, Vol. 1, pp. 1-6 LEI Min, YANG Yu, L.S.-S. Semi-Fragile Audio Watermarking Algorithm in DWT Domain China Communications, 2010 Ravula, R. Audio watermarking using transformation techniques Louisiana State University, Dec 2010 Shinichi Murata, Yasunari Yoshitomi, H.I. Audio Watermarking Using Wavelet Transform and Genetic Algorithm for Realizing High Tolerance to MP3 Compression Journal of Information Security, 2011, Vol. 2, pp. 99-112 Xiang-Yang Wang, Pan-Pan Niu, H.-Y.Y. A robust digital audiowatermarking based on statistics characteristics Pattern Recognition, 2009, Vol. 42, pp. 3057-3064 Yang Hong-ying, Wang Xiang-yang, M.T.-x. A robust digital audio watermarking using higher-order statistics International Journal of Electronics and Communications (AEÜ), 2011, Vol. 65, pp. 560-568 Σολαχίδης Βασίλειος, Προστασία πνευματικών δικαιωμάτων πολυμεσικής πληροφορίας με χρήση ψηφιακής υδατοσήμανσης. Καζαρλής, Σ. ,(2004), Οπτικός Προγραμματισμός. Σέρρες: σημειώσεις μαθήματος Ftp://teiser.gr/pliroforiki/DomimenosProgrammatismos/ http://www.snapfiles.com/get/clickinstall.html https://ccrma.stanford.edu/courses/422/projects/WaveFormat/ http://www.sonicspot.com/guide/wavefiles.html#wavefileheader%23wavefileheader http://www.wavosaur.com/download.php http://audacity.sourceforge.net/download/ Help files του C Builder. Search του Google σε errors και warnings.