Şifreli ve şifresiz videolar için yinelemeli histogram değiştirme tabanlı tersinir video damgalama

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.Bu tezde şifresiz ve şifreli videolar için tersinir video damgalama yöntemleri geliştirilmiştir. Her iki durumda da, video çerçeveleri arasındaki zamansal ilinti, hareket dengelemeli çerçeve aradeğerlemesi kullanılarak değerlendirilmiş ve damgalamada görüntüler için geliştirilmiş yinelemeli histogram değiştirime yönteminden faydalanılmıştır. Her bir çerçeve için tersinirliğin garanti edilmesi ve toplam kapasitenin çerçevelere eşit bir biçimde dağıtılması problemlerinden dolayı yinelemeli histogram değiştirme yöntemi tersinir şifresiz video damgalamada doğrudan kullanılamaz. Bu tezde, bu iki problemin çözümünde özgün fikirler önerilmiştir. Önerilen yöntem, literatürde sıklıkla kullanılan video dizilerinde test edilmiş ve yöntemin mevcut tersinir şifresiz video damgalama yöntemlerinden kapasite ve bozunum performansı bakımından daha iyi sonuçlar verdiği bilgisayar benzetimleri ile gösterilmiştir. Şifreli videolar için geliştirilen yöntemde, damgalama için çerçevede gerekli olan boşluk şifreleme öncesi oluşturulmaktadır. Boşluk oluşturma işlemi, orijinal çerçevedeki belirli piksellerin en düşük anlamlı bitlerinin ilgili çerçevenin hareket dengelenmiş aradeğerleme hatalarına yinelemeli histogram değiştirme yöntemi ile saklanması ile gerçekleştirilir. Damganın boşluk oluşturulmuş şifreli çerçevedeki piksellerin en düşük anlamlı bitleri ile yer değiştirilmesi ile damgalama işlemi tamamlanır. Orijinal video bir şifreleme anahtarı ile şifrelenir ve şifrelenmiş video bir damgalama anahtarı ile damgalanır. Damganın çıkartılması ve şifrenin çözülmesi işlemleri birbirinden bağımsız bir biçimde gerçekleştirilebilir. Her iki anahtarın bilinmesi durumunda damga ve orijinal video kayıpsız geri elde edilebilmektedir. Sadece damgalama anahtarının bilinmesi durumunda damgalanmış şifreli videodan damga çıkartılabilmekte fakat videonun içeriğine erişilememektedir. Sadece şifreleme anahtarı bilindiğinde ise damgaya erişilmeksizin orijinal videonun bozunumlu bir versiyonu elde edilebilmektedir. Bilgisayar benzetimleri önerilen yöntemin tersinir şifreli video damgalama uygulamalarındaki kullanılabilirliğini kanıtlamaktadır.In this thesis, reversible video watermarking methods are developed for plain and encrypted video. In both cases, temporal correlation among frames in the video are exploited by using motion compensated frame interpolation and recursive histogram modification algorithm developed for images are used in watermarking. The recursive histogram modification can not be used directly for reversible plain video watermarking because of the important problems of ensuring reversibility for each frame and distribution of total capacity among frames. In this thesis, novel ideas are proposed to solve these two problems. The proposed method is tested on the video sequences commonly used in the literature. It is shown to give better performance than the existing reversible plain video watermarking algorithms in terms of capacity and distortion by means of computer simulations. In the method developed for encrypted video, room required for the watermark is created before encryption. The room creating process is achieved by embedding the original least significant bits of some pixels of the frame into the corresponding motion compensated interpolation errors through recursive histogram modification. Watermarking is carried out by replacing the least significant bits of the pixels in the room reserved encrypted frame by the watermark bits. The original video is encrypted with an encryption key and the encrypted video is watermarked with a data hiding key. Watermark decoding and video decryption operations can be performed independently. The original video can be restored and the watermark can be decoded without error from the watermarked encrypted video if both keys are known. The watermark can be decoded from the the watermarked encrypted video but video content can not be accessed when only the data hiding key is known. A video signal close to the original one can be obtained without having access to the watermark when only the encryption key is available. Computer simulations prove applicability of the method in encrypted domain reversible video watermarking applications

Tersinir video damgalama

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.Bu tezde, sayısal bir videoda arka arkaya gelen çerçeveler arasındaki zamansal ilintiden faydalanan tersinir iki video damgalama algoritması geliştirilmiştir. İlk algoritma, hareket dengelenmiş zamansal aradeğerleme hatalarının genişletilmesine dayalıdır. Yöntemde, damaga çıkartma ve orijinal videoyu geri elde etmek için gereken yan bilgi miktarı oldukça azdır. İkinci algoritma, hareket dengelenmiş öngörü hatalarının genişletilmesine dayalı uyarlanır bir yöntemdir. Öngörü hatalarının aldığı değerlerden bağımsız olarak, hareket dengelenmiş öngörü çerçevelerindeki tüm bloklara aynı damgalama algoritmasını uygulayan mevcut tersinir video damgalama yöntemlerinin aksine, ikinci algoritma öngörü hatalarının aldığı değerlere göre blokları farklı iki şekilde damgalamaktadır. Bu amaçla, bloklar düzgün ve düzgün olmayan şekilde iki sınıfa ayrılmıştır. Düzgün blokların belirli piksellerine 2-bit damgalama, düzgün olmayan blokların belirli piksellerine ise 1-bit damgalama uygulanarak damgalama kapasite arttırılmıştır. Ayrıca, yüksek bozunuma sebep olan pikseller belirlenip bu pikseller damgalamada kullanılmayarak damgalama sonucu orijinal videoda oluşan bozunum azaltılmıştır. Geliştirilen yöntemlerin, litaratürdeki mevcut yöntemlere göre kapasite ve orijinal videoda oluşan bozunum bakımlarından üstün olduğu bilgisayar benzetimleriyle gösterilmiştir. Geliştirilen algoritmalar birbirleriyle de karşılaştırılıp üstün ve zayıf olduğu yönler belirlenmiştir.In this dissertation, two reversible video watermarking algorithms exploiting temporal correlation existing among consecutive frames in digital videos were developed. The first algorithm is based on motion-compensated temporal interpolation error expansion. The algorithm has a low amount of side information required for watermark decoding and video restoration. The second algorithm is an adaptive method based on motion-compensated prediction error expansion. Unlike the current reversible video watermarking algorithms that apply the same watermarking method to all blocks in the motion-compensated prediction frames, the second algorithm watermarks the blocks with two different methods depending on their motion-compensated prediction errors. Blocks were classified as smooth and non-smooth for this purpose. Watermarking capacity was increased by applying a 2-bit watermarking strategy to some pixels of smooth blocks and a 1-bit watermarking strategy to some pixels of non-smooth blocks. Furthermore, pixels causing high distorttion were detected and they were not used during watermarkin to minimize the distortion occuring in the original video as a result of watermarking. Both algorithms were shown to be superior to the existing reversible watermarking algorithm in terms of capacity and distortion occuring in the original video by means of computer simulations. Both algorithms were also compared to each other and their strong and weak aspects were determined

Efficient Multilevel Reversible Data Hiding for Video Sequences Using Temporal and Spatial Approach

Reversible data hiding can guarantee that the original image can be recovered from the marked image without any distortion. In this paper, an efficient multilevel reversible data hiding algorithm for video sequences is presented. Since the gray level distribution of the difference map is Laplacian, the peak point of the distribution thus leads into high data hiding capacity and good image quality. We also show that the peak signal to noise ratio (PSNR) lower bound of our proposed algorithm outperforms one by applying the previous best reversible data hiding algorithm the to each image frame in the video sequence directly. Based on four popular test video sequences, experimental results demonstrate the data hiding capacity and image quality advantages of our proposed data hiding algorithm.APSIPA ASC 2009: Asia-Pacific Signal and Information Processing Association, 2009 Annual Summit and Conference. 4-7 October 2009. Sapporo, Japan. Oral session: Information Forensics and Security (6 October 2009)