Méthodes de tatouage robuste pour la protection de l imagerie numerique 3D

La multiplication des contenus stéréoscopique augmente les risques de piratage numérique. La solution technologique par tatouage relève ce défi. En pratique, le défi d une approche de tatouage est d'atteindre l équilibre fonctionnel entre la transparence, la robustesse, la quantité d information insérée et le coût de calcul. Tandis que la capture et l'affichage du contenu 3D ne sont fondées que sur les deux vues gauche/droite, des représentations alternatives, comme les cartes de disparité devrait également être envisagée lors de la transmission/stockage. Une étude spécifique sur le domaine d insertion optimale devient alors nécessaire. Cette thèse aborde les défis mentionnés ci-dessus. Tout d'abord, une nouvelle carte de disparité (3D video-New Three Step Search- 3DV-SNSL) est développée. Les performances des 3DV-NTSS ont été évaluées en termes de qualité visuelle de l'image reconstruite et coût de calcul. En comparaison avec l'état de l'art (NTSS et FS-MPEG) des gains moyens de 2dB en PSNR et 0,1 en SSIM sont obtenus. Le coût de calcul est réduit par un facteur moyen entre 1,3 et 13. Deuxièmement, une étude comparative sur les principales classes héritées des méthodes de tatouage 2D et de leurs domaines d'insertion optimales connexes est effectuée. Quatre méthodes d'insertion appartenant aux familles SS, SI et hybride (Fast-IProtect) sont considérées. Les expériences ont mis en évidence que Fast-IProtect effectué dans la nouvelle carte de disparité (3DV-NTSS) serait suffisamment générique afin de servir une grande variété d'applications. La pertinence statistique des résultats est donnée par les limites de confiance de 95% et leurs erreurs relatives inférieurs er <0.1The explosion in stereoscopic video distribution increases the concerns over its copyright protection. Watermarking can be considered as the most flexible property right protection technology. The watermarking applicative issue is to reach the trade-off between the properties of transparency, robustness, data payload and computational cost. While the capturing and displaying of the 3D content are solely based on the two left/right views, some alternative representations, like the disparity maps should also be considered during transmission/storage. A specific study on the optimal (with respect to the above-mentioned properties) insertion domain is also required. The present thesis tackles the above-mentioned challenges. First, a new disparity map (3D video-New Three Step Search - 3DV-NTSS) is designed. The performances of the 3DV-NTSS were evaluated in terms of visual quality of the reconstructed image and computational cost. When compared with state of the art methods (NTSS and FS-MPEG) average gains of 2dB in PSNR and 0.1 in SSIM are obtained. The computational cost is reduced by average factors between 1.3 and 13. Second, a comparative study on the main classes of 2D inherited watermarking methods and on their related optimal insertion domains is carried out. Four insertion methods are considered; they belong to the SS, SI and hybrid (Fast-IProtect) families. The experiments brought to light that the Fast-IProtect performed in the new disparity map domain (3DV-NTSS) would be generic enough so as to serve a large variety of applications. The statistical relevance of the results is given by the 95% confidence limits and their underlying relative errors lower than er<0.1EVRY-INT (912282302) / SudocSudocFranceF

Tatouage du flux compressé MPEG-4 AVC

La présente thèse aborde le sujet de tatouage du flux MPEG-4 AVC sur ses deux volets théoriques et applicatifs en considérant deux domaines applicatifs à savoir la protection du droit d auteur et la vérification de l'intégrité du contenu. Du point de vue théorique, le principal enjeu est de développer un cadre de tatouage unitaire en mesure de servir les deux applications mentionnées ci-dessus. Du point de vue méthodologique, le défi consiste à instancier ce cadre théorique pour servir les applications visées. La première contribution principale consiste à définir un cadre théorique pour le tatouage multi symboles à base de modulation d index de quantification (m-QIM). La règle d insertion QIM a été généralisée du cas binaire au cas multi-symboles et la règle de détection optimale (minimisant la probabilité d erreur à la détection en condition du bruit blanc, additif et gaussien) a été établie. Il est ainsi démontré que la quantité d information insérée peut être augmentée par un facteur de log2m tout en gardant les mêmes contraintes de robustesse et de transparence. Une quantité d information de 150 bits par minutes, soit environ 20 fois plus grande que la limite imposée par la norme DCI est obtenue. La deuxième contribution consiste à spécifier une opération de prétraitement qui permet d éliminer les impactes du phénomène du drift (propagation de la distorsion) dans le flux compressé MPEG-4 AVC. D abord, le problème a été formalisé algébriquement en se basant sur les expressions analytiques des opérations d encodage. Ensuite, le problème a été résolu sous la contrainte de prévention du drift. Une amélioration de la transparence avec des gains de 2 dB en PSNR est obtenueThe present thesis addresses the MPEG-4 AVC stream watermarking and considers two theoretical and applicative challenges, namely ownership protection and content integrity verification.From the theoretical point of view, the thesis main challenge is to develop a unitary watermarking framework (insertion/detection) able to serve the two above mentioned applications in the compressed domain. From the methodological point of view, the challenge is to instantiate this theoretical framework for serving the targeted applications. The thesis first main contribution consists in building the theoretical framework for the multi symbol watermarking based on quantization index modulation (m-QIM). The insertion rule is analytically designed by extending the binary QIM rule. The detection rule is optimized so as to ensure minimal probability of error under additive white Gaussian noise distributed attacks. It is thus demonstrated that the data payload can be increased by a factor of log2m, for prescribed transparency and additive Gaussian noise power. A data payload of 150 bits per minute, i.e. about 20 times larger than the limit imposed by the DCI standard, is obtained. The thesis second main theoretical contribution consists in specifying a preprocessing MPEG-4 AVC shaping operation which can eliminate the intra-frame drift effect. The drift represents the distortion spread in the compressed stream related to the MPEG encoding paradigm. In this respect, the drift distortion propagation problem in MPEG-4 AVC is algebraically expressed and the corresponding equations system is solved under drift-free constraints. The drift-free shaping results in gain in transparency of 2 dB in PSNREVRY-INT (912282302) / SudocSudocFranceF