جدول 2- 1 بسته های نرم افزاری موجک چندگانه

11-2 نهان نگاری تصاویر دیجیتال با بهره گرفتن از موجک های چندگانه

پژوهش هایی که در حوزه نهان نگاری تصاویر دیجیتال ارائه شده اند ، نسبت به تبدیل موجک گسسته بسیار ناچیز می باشد به گونه ای که تا سال 2007 این تعداد انگشت شمار بوده است . با در نظر گرفتن این مورد مروری اجمالی خواهیم داشت به اندک مقالاتی که در حوزه نهان نگاری تصاویر دیجتال ارائه شده اند . [11]
کن^[69] و تفیک^[70] یک طرح نهان نگاری تطبیقی در حوزه تبدیل موجک چندگانه با استفاده کوانتیزاسیون متوالی زیر باند و یک مدل مدل ادراکی ارائه داده اند . کن و همکارانش در سال 2002 ایده ای که توسط کن و تفیک ارائه شده بود را گسترش دادند .[14]
کامسوات^[71] و همکارانش ، پنج سیستم نهان نگاری مختلف مبتنی بر موجک چندگانه را با استفاده نهان نگاری مبتنی بر طیف گسترده مورد بررسی قرار دادند . DGHM ، CL ، SA4 ، CD2 و BAT2 پنج سیستم مورد بررسی بودند . نتایج این تحقیق نشان داد که موجک چندگانه پایه انتخابی در کیفیت سیستم نهان نگاری تاثیر خواهد داشت . [15]
ژانگ^[72] و همکارانش یک سیستم نوین نهان نگاری تصاویر در سال 2002 ارائه دادند . در این سیستم، جاگذاری نهان نگار با بهره گرفتن از شبکه های عصبی پس انتشار استفاده شده است . به خاطر قابلیت یادگیری و تطبیقی بودن شبکه عصبی پس انتشار طرح پیشنهادی یک نهان نگار مستحکم را نتیجه می دهد . [16]
ژانگ و ژیونگ درسال 2004 مقاله ای ارائه کردند که در آن با کوانتیزاسیون میانگین ضرایب متناظر در چهار بلاک موجود در زیر باند با فرکانس پایین بیت های، نهان نگار را در تصویر میزبان جاساز کردند . سیستم پیشنهادی این دو محقق نسبت به روش مشابه موجود در حوزه تبدیل موجک اسکالر عملکرد بهتری دارد . [17]
کامسوات و همکارانش در سال 2004 به بررسی کیفیت نهان نگاری با توجه به انتخاب نوع متد انتقال پرداختند . در این پژوهش ، کیفیت نهان نگاری با بهره گرفتن از تبدیل گسسته سینوسی ، تبدیل موجک گسسته و تبدیل موجک چندگانه گسسته مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه این تحقیق حاکی از آن است که سیستمی که از تبدیل موجک چندگانه گسسته استفاده کرده است کیفیت بالاتری نسبت به دو مورد دیگر برخوردار می باشد . اما در مقابل فشرده سازی JPEG 2000 ، به منظور تعیین استحکام سیستم پیشنهادی تبدیل گسسته سینوسی عملکرد بهتری داشته است . در برابر عملیات پردازش تصویر معمول نیز این تبدیل گستته سینوسی بود که هنوز از عملکرد بهتر ی برخوردار بود . [18]
در مقاله ای دیگر ، کامسوات و همکارانش از تکنیک های هوش مصنوعی برای بهینه سازی سیستم های نهان نگاری موجود استفاده کرده اند . در این تحقیق ، الگوریتم جاگذاری و آشکار سازی نهان نگار که توسط دوگاد و همکارانش ارائه شده بود با به کار گیری الگوریتم ژنتیک اصلاح شد . متد ارائه شده در این تحقیق بر روی هر نوع تصویری قابل اجرا می باشد . [19]

ژائو^[73] و همکارانش طرحی مبتنی بر تبدیل موجک چندگانه برای نهان نگایر تصاویر دیجیتال ارائه دادند . [20]
گوتی^[74] و همکارانش یک طرح نهان نگاری منطبق با تصویر با به کار گیری موجک چندگانه متوازن ارائه دادند تا بتوانند ظرفیت نهان نگار را با به کارگیری مدل های آماری مختلف برای تصویر میزبان افزایش دهند .[21]
سردین^[75] و همکارانش در مقاله ای در سال 2007 موجک های اسکالر را در برابر موجک های چند گانه در برابر حملات مختلف از لحاظ کارایی مورد بررسی قرا داده اند . [11]
بار دیگر کامسوات و همکارانش یک متد نهان نگاری مبتنی بر تبدیل موجک چندگانه بر اساس جاگذاری نهان نگار در درخت سه گانه موجک چندگانه به وسیله تکنیک QIM ارائه کردند . سپس توسط الگوریتم ژنتیک مقاومت و غیر قایل مشاهده بود را در این سیستم بهبود بخشیدند .[22]
شوجیا^[76] ، یک الگوریتم جدید در حوزه تبدیل موجک چندگانه متوازن و متقارن برای تصاویر رنگی RGB ارئه داد. طرح پیشنهادی از لحاظ مقاومت و شفافیت کیفیت قابل مشاهده ای از خود نشان داده است . همچنین این تکنیک باعث کاهش زمان اجرا شده است . [23]
یان لو ^[77]و همکارانش با به کارگیری موجک چندگانه SA 4 به جاگذاری نهان نگاری دیجیتال پرداختند . و از بهینه سازی چند هدفه مبتنی بر الگوریتم ژنتیک برای تنظیم پویای نهان نگار جاساز شده توسط ضرایب استفاده کرده است . [24]
مینگ یانگ ^[78]و همکارانش یک الگوریتم نهان نگاری دیجیتال مبتنی بر موجک چندگانه متوازن ارائه دادند . [26]
ژانگ^[79] و همکارانش یک الگویتم نهان نگاری کور مبتنی بر موجک چند گانه متوازن پیشنهاد داده اند .این روش نهان نگار را می تواند در هر دو ناحیه فرکانسی می تواند ذخیره کند و در نتیجه ظریفت پنهان سازی بالایی را فراهم می کند . اگرچه این روش از لحاظ غیر قابل مشاهده بودن و استحکام کیفیت قابل ملاحظه ای دارد اما در مقابل چرخش نمی تواند مقاومت کند . [26]

فصل سوم

نهان نگاری تصاویر دیجیتال با موجک های چندگانه

1-3 مقدمه

در فصل قبل به شناخت و بررسی مفاهیم نهان نگاری و متعاقبا تبدیل موجک پرداختیم . در این فصل قصد داریم تا یک الگوریتم نهان نگاری کور جهت بهبود سیستم نهان نگاری تصاویر دیجیتال ارائه دهیم .

2-3 نهان نگاری تصویر دیجیتال با موجک های چندگانه

در فصل قبل با ساختار کلی سیستم نهان نگاری در شکل های (1-2) و (2-2) آشنا شدیم . در سیستم پیشنهادی ما حالتی خاص از این سیستم را برای فرایند نهان نگاری به کار می گیریم .در شکل (3 -1) نمای کلی از درج نهان نگار در سیستم مورد استفاده و به دنبال آن در شکل (3-2 ) فرایند استخراج نهان نگار را مشاهده می کنید. در این سیستم ما از یک تصویر با اندازه 512 * 512 خاکستری به عنوان رسانه پوششی استفاده کرده ایم . نهان نگار مورد استفاده یک تصویر باینری با اندازه 64 * 64 می باشد .
شکل 3- 1 فرایند درج نهان نگار در سیستم مورد استفاده
شکل 3- 2 فرایند استخراج نهان نگار

3-3 تبدیل موجک چندگانه تصویر

در قسمت اعمال تبدیل موجک چندگانه به تصویر میزبان از موجک چند گانه GHM با یک سطح تجزیه استفاده کرده ایم. نتیجه حاصل از تجزیه تصویر خاکستری باربارا^[80] با اندازه 512 * 512 در شکل (3-3 ) قابل مشاهده می باشد .
شکل 3- 3 تصویر تبدیل یافته باربارا با تبدیل موجک چندگانه GHM
GHM ، یکی از مشهورترین سیستم های موجک چندگانه می باشد که توسط گرونیمو ، هاردین و مسوپوست ساخته شده است که به GHM مشهور است.سیستم ایجاد شده توسط آنان دارای دو تایع مقیاس و دو تابع موجک می باشد .
سیستم به کار گرفته شده ، تصویر باربارا را همانطور که در تصویر (3-3) مشاهده می کنید به 16 باند فرکانسی تقسیم کرده است که با جزئیات آن در فصل قبل آشنا شدیم .
در بخش بعدی به دنبال این هستیم تا مکان مناسبی برای درج نهان نگار از بین این 16 زیر باند انتخاب کنیم .

4-3 انتخاب مکان مناسب برای درج نهان نگار

ﺑﺨﺎﻃﺮ ویژگی ﻣﺤﻠﯽ ﮐﺮدن ﻋﺎﻟﯽ تصویر ، تبدیل موجک چندگانه ﺑﺮاي تعیین ﻧﻮاﺣﯽ از تصویر ﮐﻪ نهان ﻧﮕﺎر ﺑﻄﻮر ﻣﻮﺛﺮﺗﺮي ﻗﺎﺑﻞ درج ﺑﺎﺷﺪ بسیار ﺧﻮب ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. ﺑﻄﻮر ﺧﺎص این ویژگی اﺟﺎزه ﺑﻬﺮه ﺑﺮداري از اﺛﺮ ﻣﺎﺳﮏ سیستم بینایی اﻧﺴﺎن را ﻣﯽ دﻫﺪ، بطوریکه اﮔﺮ ضرایب تبدیل موجک چندگانه تغییر یابند ، ﻓﻘﻂ ﻧﻮاﺣﯽ ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﺑﺎ آن تصویر تغییر ﺧﻮاﻫﺪ یافت. ﻋﻤﻮﻣﺎً بیشتر اﻧﺮژي تصویر در زیر ﺑﺎﻧﺪ هایی ﺑﺎ ﻓﺮﮐﺎﻧﺲ پایین LL ﻣﺘﻤﺮﮐﺰ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ، بنابراین درج ﭘﻨﻬﺎن ﻧﮕﺎر در این زیر ﺑﺎﻧﺪ ﻫﺎ ﻣﻤﮑﻦ اﺳﺖ کیفیت تصویر را ﺗﺎ ﺣﺪ ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻮﺟﻬﯽ ﮐﺎﻫﺶ دﻫﺪ. ﺑﻬﺮ ﺣﺎل درج ﭘﻨﻬﺎن ﻧﮕﺎر در زیر باندهایی ﺑﺎ ﻓﺮﮐﺎﻧﺲ پایین مقاومت را ﺑﻄﻮر ﻗﺎﺑﻞ ﻣﻼﺣﻈﻪ اي افزایش ﺧﻮاﻫﺪ داد. ﻣﺼﺎﻟﺤﻪ اي ﮐﻪ بسیاری از روش ﻫﺎي ﻣﺒﺘﻨﯽ ﺑﺮاین تبدیل ﺑﮑﺎر ﻣﯽ ﺑﺮﻧﺪ درج نهان ﻧﮕﺎر در زیر باندهایی ﺑﺎ ﻓﺮﮐﺎﻧﺲ میانی ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ ﮐﻪ ﻫﻢ از ﻟﺤﺎظ غیر ﻗﺎﺑﻞ ﻣﺸﺎﻫﺪه ﺑﻮدن و ﻫﻢ از ﻟﺤﺎظ اﺳﺘﺤﮑﺎم نتیجه ﺧﻮﺑﯽ در ﺑﺮ دارد. بدین منظور ما زیر باند را از بین زیر باندهای برای درج نهان نگار انتخاب میکنیم ، تا بین استحکام و غیر قابل مشاهده بودن نهان نگار در تصویر نهان نگاری شده توازن برقرار گردد . شکل (3-5 ) مکان مورد نظر ما برای درج نهان نگار را بر روی تصویر باربارا نمایش می دهد .
شکل 3- 4 مکان مورد نظر برای درج نهان نگار

5-3 الگوریتم جاگذاری نهان نگار

برای درج نهان نگار در ضرایب فرکانسی بدست آمده از تبدیل موجک چندگانه به شکل زیر عمل می کنیم.

1. 1. ابتدا با بهره گرفتن از تبدیل موجک چندگانه GHM با یک سطح تجزیه ، تصویر اصلی را به باندهای فرکانسی آن تجزیه می کنیم .

1. 1. از میان 16 زیر باند فرکانسی حاصل ، زیر باند را برای درج نهان نگار انتخاب می کنیم

1. 1. مولفه های فرکانسی زیر باند مورد نظر را به به بلوک های 2*2 تقسیم می کنیم.

1. 1. دو مولفه فرکانسی از بلوک 2*2 انتخاب می کنیم ، در الگوریتم پیاده سازی شده مولفه های قطر اصلی بلوک مورد نظر را انتخاب کرده ایم ، و سپس توسط الگوریتم زیر مورد مقایسه قرا می دهیم.

1. 1. بعد از درج نهان نگار ، با بهره گرفتن از معکوس تبدیل موجک چندگانه GHM تصویر نهان نگاری شده حاصل می شود .

6-3 الگوریتم آشکار سازی نهان نگار

برای استخراج نهان نگار در سیستم پیشنهادی مراحل زیر را طی می کنیم .

1. ابتدا با بهره گرفتن از تبدیل موجک چندگانه GHM با یک سطح تجزیه، تصویر نهان نگاری شده را به باندهای فرکانسی آن تجزیه می کنیم .