Analisi e implementazione di un algoritmo di watermarking basato su shifting dell'istogramma dei coefficienti wavelet

Questa tesi analizza e implementa un sistema di watermarking reversibile che permette di inserire byte aggiuntivi di informazione all'interno di un'immagine monocromatica in scala di grigi. L'algoritmo di codifica, e perciò anche quello di decodifica, è basato sulla modifica della trasformata wavelet discreta di un'immagine. La dimensione della stringa di bit che viene inserita dipende dall'immagine su cui si lavora. Per l'inserimento del watermark (detto anche payload) nell'immagine digitale, la si scompone mediante la trasformata wavelet discreta (I2I-WT, Integer-to-Integer Wavelet Transform) in quattro matrici di coefficienti, due di queste vengono utilizzate per costruire un istogramma 2D che conta la frequenza di occorrenza delle coppie di coefficienti posti nelle medesime posizioni di tali matrici. Si procede con un algoritmo di data hiding basato su una generalizzazione dei metodi di histogram shifting (GHS-RDH, Generalised Histogram Shifting-Reversible Data Hiding) e infine si applica la trasformata wavelet inversa, ottenendo l'immagine marcata. Alla base del GHS-RDH vi è un algoritmo che converte la stringa binaria che costituisce il watermark in una stringa ''adattata'', costituita da elementi in un sistema di numerazione diverso da quello binario. Tale algoritmo di conversione consente di aumentare la capacità del payload. La fase di estrazione dell'informazione avviene tramite la scomposizione dell'immagine marcata nelle quattro matrici di coefficienti mediante la I2I-WT. Attraverso la modifica dell'istogramma 2D generato a partire dalle due matrici corrispondenti a quelle utilizzate in fase di codifica dell'informazione, si estrae il watermark e si ricostruiscono le matrici della wavelet della cover image, a partire dalle quali, tramite la trasformata wavelet inversa, si riottiene l'immagine originale. Nell'ultimo capitolo gli esperimenti mostrano come, in casi particolarmente favorevoli, la dimensione del watermark che l'algoritmo consente di inserire in un'immagine di 512x512 pixel è dell'ordine di 20-25 Kb.