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Hiding Visual Patterns in Halftone Images

Hiding Visual Patterns in Halftone Images. 在半色調圖中隱藏視覺圖案. 國立台北大學 碩士論文 作者：張淑貞 指導教授：張仁俊 , 吳信龍 中華民國 99 年. 半色調技術. 將 dither matrix 排列成和連續圖像相同大小的矩陣，連續圖像 ( i,j ) 的位置跟門檻值做比對 ，比門檻值高就輸出 255( 白點 ) ，反之輸出 0( 黑點 ). 誤差擴散法. 誤差擴散法在半色調的過程中，將處理過的像素值誤差，分散到其他未處理的點上，使半色調圖上與原始圖的亮度相近。常用的 filter. 誤差擴散法.

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Presentation Transcript

  1. Hiding Visual Patterns in Halftone Images 在半色調圖中隱藏視覺圖案 國立台北大學 碩士論文 作者：張淑貞 指導教授：張仁俊,吳信龍 中華民國99年

  2. 半色調技術 • 將dither matrix排列成和連續圖像相同大小的矩陣，連續圖像(i,j)的位置跟門檻值做比對 ，比門檻值高就輸出255(白點)，反之輸出0(黑點)

  3. 誤差擴散法 誤差擴散法在半色調的過程中，將處理過的像素值誤差，分散到其他未處理的點上，使半色調圖上與原始圖的亮度相近。常用的filter

  4. 誤差擴散法 1.Pi(i,j)是原始影像灰階值 2.Po(i,j)是處理後的輸出值 3.v(i,j)= Pi(i,j)+誤差修正值(即誤差擴散濾波器之輸出) 4.e(i,j)= v(i,j)-Po(i,j)也就是誤差值 5.t是門檻值 6.若v(i,j)>t 則Po(i,j)=255(即輸出白點)，反之Po(i,j)=0(即輸出黑點) 7.h(i,j)以加權的方式將誤差值e(i,j)分散至鄰近像素的影像值

  5. 誤差擴散法 1.Pi(i,j)是原始影像灰階值 2.Po(i,j)是處理後的輸出值 3.v(i,j)= Pi(i,j)+誤差修正值(即誤差擴散濾波器之輸出) 4.e(i,j)= v(i,j)-Po(i,j)也就是誤差值 5.t是門檻值 6.若v(i,j)>t 則Po(i,j)=255(即輸出白點)，反之Po(i,j)=0(即輸出黑點) 7.h(i,j)以加權的方式將誤差值e(i,j)分散至鄰近像素的影像值

  6. 峰值訊號雜訊比PSNR 1.Xn表示為原始圖案的像素值 2.Gn為經過處理的像素值 3.兩張圖案經過PSNR計算過後的值越大表示相似程度越高。

  7. Noise-Balanced Error Diffusion NBED的方法是在兩張以上的半色調圖像中影藏二進位視覺圖案。 步驟一：用TED的方式產生第一張半色調圖案 步驟二： A.假設欲隱藏的圖案H(i,j)的像素值為黑色像素，當TEDij為白色像素，則使用 v(i,j)= Pi(i,j)+h(i,j)-Nb e(i,j)= v(i,j)-Po(i,j)+Nb

  8. Noise-Balanced Error Diffusion 步驟二： B.假設欲隱藏的圖案H(i,j)的像素值同於TEDij的像素值，且都圍為黑色就使用TED的方式產生NBEDij C.假設欲隱藏的圖案H(i,j)的像素值為白像素則NBEDij的像素值等於TEDij的像素值。 步驟三： 當兩張圖像重疊就可看出影藏的圖像。

  9. Noise-Balanced Error Diffusion NBED這方法Nb值是使用者自行調整的，當其值越高，可隱約看出影藏的圖案，視覺效果就會降低，但將TED和NBED疊合時隱藏的圖案效果較佳，反之視覺效果會提升，但將TED和NBED疊合時隱藏的圖案效果較差。 且此方法無法在純黑或純白的圖像中隱藏圖案。

  10. NBED改善法 為了能讓欲隱藏的圖案，在疊合時更為清晰，我們則再將TED和NBED疊合後用overlapping algorithm加以計算，使疊合後的背景圖像消除，透過人的視覺就更能看清楚隱藏的圖案。

  11. ANBED1 此種方法不需人工介入久可自行調整適合自己的Nb值

  12. ANBED1 步驟一：輸入一灰階圖像，使用傳統的誤差擴散法輸出第一張半色調圖像。 先計算v(i,j)，v(i,j)= Pi(i,j)+誤差修正值(即誤差擴散濾波器之輸出)然後再把v(i,j)跟門檻值t做比對，若v(i,j)>t則Po(i,j)=255(即輸出白點)，反之Po(i,j)=0(即輸出黑點)，此時算出新的e(i,j)，e(i,j)= v(i,j)-Po(i,j)，再把e(i,j)透過h(i,j)以加權的方式將其誤差值分散到鄰近的像素影像值，以此不斷重複直到像素值全部處理完。 上述步驟完成即可輸出TED

  13. ANBED1 步驟二：產生第二張半色調圖像。 　　　Ａ.將裕隱藏的的圖像用3*3的區塊切割 Ｂ.假設裕隱藏的的圖像位置(i,j)像素值為黑且TED為白則使用ANBED１的方法來生成圖片， v(i,j)= Pi(i,j)+h(i,j)-Nb e(i,j)= v(i,j)-Po(i,j)+Nb Nb值是自動調整的，Nb值公式為Nb(i,j)=(N/3*3)*NbMax，Nb=2N

  14. ANBED1 C.假設裕隱藏的的圖像位置(i,j)像素值和TEDij像素值皆為黑像素，則用傳統的誤差擴散法來產生ANBED１圖像位置(i,j)的像素值 D.假設裕隱藏的的圖像位置(i,j)像素值為白色像素，則ANBED１圖像位置(i,j)的像素值和TEDij像素值相同。 以上步驟完成後，輸出一張隱藏式決圖案的ANBED１圖像。

  15. TED ANBED1

  16. ANBED2 • ANBED1雖然Nb值可自行調整，且所輸出的圖案效果較NBED好，不過不明顯而且方法和NBED相同，也無法在純黑或白的圖像中隱藏視覺圖案，因此提出了ANBED2來解決無法在純黑或白的圖像中隱藏視覺圖案的問題。

  17. ANBED2 流程圖

  18. ANBED2 步驟一： A.輸入一張灰階圖像，將其用TED執行，輸出一張TED圖像。 B.將TED圖像以2*2個像素是為一個區塊，針對全黑全白的區塊做調整，如果區塊黑色像素為0/4，則檢查此區上方跟左側這兩塊區塊是否為1/4，如不為輒將此區跨設定為1/4。

  19. ANBED2 B.如果區塊黑色像素為4/4，則檢查此區上方跟左側這兩塊區塊是否為3/4，如不為輒將此區跨設定為3/4，依此將整張TED圖調整完畢。 上敘步驟完成後，便可輸出一張像素調整後的半色調圖像(TED*)。

  20. ANBED2 步驟二： A.假設裕隱藏的的圖像位置(i,j)像素值為白色像素，則產生的像素值和TED*相同。 B. .假設裕隱藏的的圖像位置(i,j)像素值為黑色像素，則選擇和TED*區塊黑色像素相反的位置，設為黑色像素。 以上步驟完成後，可輸出一張隱藏視覺圖案

  21. ANBED2

  22. ANBED3 流程圖

  23. ANBED3 步驟一： A.輸入一張灰階圖像，使用TED產生TED圖像。 B.將TED圖像以2*2個像素是為一個區塊，使用ANBED2的步驟一來調整全黑跟全白的區塊在用隨機調整的方式將這些區塊的黑色像素進行調整，產生TED* 以上步驟完成後，可輸出一張半色調視覺圖案。

  24. ANBED3 步驟二： 產生第二張半色調圖像的方法與ANBED2相同。 步驟三： 將TED*和ANBED3重疊即可看到隱‘ˊ的視覺圖案。

  25. ANBED3

  26. NBED跟ANBED1比較

  27. NBED跟ANBED比較

  28. NBED跟ANBED1比較 重視覺上雖然差異不大但是ANBED1透過PSNR的計算，會比NBED來的好。

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