Binary image watermarking on audio signal using wavelet transform

Abstract

Sayısal Damgalama Yaklaşımları son zamanlarda birçok sayıdaki pratik uygulamaların daha da önemli bir çalışma alanı oldu. Sayısal damgalama genellikle başka bir sinyal verisi içine özel bilgi verisi gömme işlemidir. Böylece orijinal(ana) bilgi veri kalitesi korunur, sürdürülür. Damgalama; resimlerde, videolarda, metinlerde ya da işitsel/ses ile ilgili alanlarda telif hakkı ihlalini korumak için uygulanabilir. Bütün bu damgalama türleri arasında işitsel damgalama en zor olanıdır çünkü bu tür sinyallerin kalitesi filigran kodu tarafından yüksek derecede etkilenir. Bu tez bazı yaklaşımların iyi özelliklerini tanıtmak ve belki ses damgalaması/filigranı için uygulanabilir.Sayısal ses damgalama yaklaşımları genellikle özel etki alanında/tanım kümesinde ve bu alanın dönüşümünde uygulanabilir. Tanım kümesi dönüşümü baz alınarak yapılan yaklaşımlar saldırganlara karşı dayanıklılık ya da dirençten dolayı daha fazla dikkat gerektirir. Ayrık Kosinüs Dönüşümü (DCT), Kısa Dönemli Fourier Dönüşümü (STFT) ve Dijital Dalgacık Dönüşümü (DWT), sayısal ses damgalamasına erişmek için kullanılan en yaygın dönüşümlerdir. Bu araştırmada, dalgacık dönüşümüne (Haar(deniz sisi) ve Daubechies- 4) yarar sağlama esas ilgi/dikkattir. Ayrıca bu tezde çeşitli ses sinyalleri (konuşma ve müzik sinyalleri )içinde iki bileşenli görüntü gömme işlemi incelenir. İki bileşenli görüntünün piksel değeri bir ya da sıfırdır. Bu pikseller hız sinyalinin örnekleri/numuneleri içine yerleştirilir. Böylece, hız sinyalinin kalitesi korunur.Dalgacık tanım kümesinde ses damgalama/filigran yaklaşımlarının değerlendirilmesinde/göz önünde bulundurulmasında ana nedenlerden biri de pek çok modern çoklu ortam standartlarıdır (JPEG2000 ve MPEG-4). Modern çoklu standartlar kesikli dalgacık dönüşümünde baz alınır. Bu yaygın standartlar küçük bit oran/ hız gönderimi, kodlama ve diğer avantajlar gibi yeni gereksinimler getirir.Son olarak, geniş kapsamlı deney sonuçları, önerilen damgalama yaklaşımının verimliliğini geçerli kılmak ve onun performansını ilgili diğer damgalama yaklaşımlarıyla karşılaştırmak için gösterilir. Sonuçlar , sinyal gürültü oranına dayanarak(SNR) performansı ve standartlaştırılmış korelasyon (ilişki,oran) (NC) performansını, önerilen damgalama yaklaşımı daha iyi gösterir. Önerilen Damgalama yaklaşımı, DCT baz alınarak diğer yaklaşımlarla karşılaştırıldığında daha üstündür. Ayrıca sonuçlar, MP3 sıkıştırma ve yüksek geçiren süzgeç gibi herhangi sinyal işleme faaliyeti düşünüldüğü zaman, gizlenmiş/kapalı kodu özütleme işleminin daha karmaşık olduğunu gösterir. Yüksek geçiren süzgeç kurtarılmış iki bileşenli görüntüde kullanıldığı zaman yeterli değilse, bu en kötü durumdur.

Digital watermarking approaches have recently become an important field of study in a number of practical applications. Generally, digital watermarking is the process of embedding particular information data into other signal data in such a way that the quality of the original information data is maintained. Watermarking can be performed on images, video, text, or audio to protect them from copyright violation. Among all of these types of watermarking, audio watermarking is difficult since the quality of such signals is highly affected by the watermark code. This thesis introduces some approaches that have features and may be applicable for audio watermarking.Generally, the digital audio watermarking approaches may be performed in either the special domain or the transform domain. The approaches that are based on the transform domain are gaining more attention due to their robustness or resistance to attackers. The most commonly used transforms for achieving digital audio watermarking are discrete cosine transform (DCT), short-term Fourier transform (STFT), and digital wavelet transform (DWT). In this research work, the main attention is paid toward digital wavelet transforms such as Haar and Daubechies-4. In addition, this thesis investigates the process of embedding a binary image into various audio signals such as speech and music signals. The values of the pixels in the binary images are either 1 or 0. These pixels are inserted into samples of the speech signal in such a way that the quality of the speech signal is preserved.One main reason to consider the audio watermarking approaches in the wavelet domain is that many modern multimedia standards such as JPEG2000 and MPEG-4 are based on the discrete wavelet transform. These common standards have brought new requirements such as low bit-rate transmission, coding, and many other advantages. Finally, experimental results are presented to validate the performance of the proposed watermarking approach and to compare its performance with other related watermarking approaches. The results show that the performance, in terms of signal-to-noise ratio (SNR) and normalized correlation (NC), of the proposed watermarking approach outperforms other approaches based on DCT. In addition, the results show that the extraction process of the hidden code becomes complex when considering any signal processing operations such as MP3 compression and high pass filtering. The worst case is when using a high pass filter where the recovered binary image is not satisfactory.