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Contribution des filtres LPTV et des techniques d'interpolation au tatouage numérique

Martin, Vincent (2006) Contribution des filtres LPTV et des techniques d'interpolation au tatouage numérique. (Contribution of LPTV filters and interpolation techniques to digital watermarking.)

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Abstract

Les Changements d'Horloge Périodiques (PCC) et les filtres Linéaires Variant Périodiquement dans le Temps (LPTV) sont utilisés dans le domaine des télécommunications multi-utilisateurs. Dans cette thèse, nous montrons que, dans l'ensemble des techniques de tatouage par étalement de spectre, ils peuvent se substituer à la modulation par code pseudo-aléatoire. Les modules de décodage optimal, de resynchronisation, de pré-annulation des interférences et de quantification de la transformée d'étalement s'appliquent également aux PCC et aux filtres LPTV. Pour le modèle de signaux stationnaires blancs gaussiens, ces techniques présentent des performances identiques à l'étalement à Séquence Directe (DS) classique. Cependant, nous montrons que, dans le cas d'un signal corrélé localement, la luminance d'une image naturelle notamment, la périodicité des PCC et des filtres LPTV associée à un parcours d'image de type Peano-Hilbert conduit à de meilleures performances. Les filtres LPTV sont en outre un outil plus puissant qu'une simple modulation DS. Nous les utilisons pour effectuer un masquage spectral simultanément à l'étalement, ainsi qu'un rejet des interférences de l'image dans le domaine spectral. Cette dernière technique possède de très bonnes performances au décodage. Le second axe de cette thèse est l'étude des liens entre interpolation et tatouage numérique. Nous soulignons d'abord le rôle de l'interpolation dans les attaques sur la robustesse du tatouage. Nous construisons ensuite des techniques de tatouage bénéficiant des propriétés perceptuelles de l'interpolation. La première consiste en des masques perceptuels utilisant le bruit d'interpolation. Dans la seconde, un schéma de tatouage informé est construit autour de l'interpolation. Cet algorithme, qu'on peut relier aux techniques de catégorisation aléatoire, utilise des règles d'insertion et de décodage originales, incluant un masquage perceptuel intrinsèque. Outre ces bonnes propriétés perceptuelles, il présente un rejet des interférences de l'hôte et une robustesse à diverses attaques telles que les transformations valumétriques. Son niveau de sécurité est évalué à l'aide d'algorithmes d'attaque pratiques. ABSTRACT : Periodic Clock Changes (PCC) and Linear Periodically Time Varying (LPTV) filters have previously been applied to multi-user telecommunications in the Signal and Communications group of IRIT laboratory. In this thesis, we show that in each digital watermarking scheme involving spread-spectrum, they can be substituted to modulation by a pseudo-noise. The additional steps of optimal decoding, resynchronization, pre-cancellation of interference and quantization of a spread transform apply also to PCCs and LPTV filters. For white Gaussian stationary signals, these techniques offer similar performance as classical Direct Sequence (DS) spreading. However we show that, in the case of locally correlated signals such as image luminance, the periodicity of PCCs and LPTV filters associated to a Peano-Hilbert scan leads to better performance. Moreover, LPTV filters are a more powerful tool than simple DS modulation. We use LPTV filters to conduct spectrum masking simultaneous to spreading, as well as image interference cancellation in the spectral domain. The latter technique offers good decoding performance. The second axis of this thesis is the study of the links between interpolation and digital watermarking.We stress the role of interpolation in attacks on the watermark.We propose then watermarking techniques that benefit from interpolation perceptual properties. The first technique consists in constructing perceptualmasks proportional to an interpolation error. In the second technique, an informed watermarking scheme derives form interpolation. This scheme exhibits good perceptual properties, host-interference rejection and robustness to various attacks such as valumetric transforms. Its security level is assessed by ad hoc practical attack algorithms.

Department:Institut de Recherche en Informatique de Toulouse - IRIT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Chabert, Marie and Lacaze, Bernard
Uncontrolled Keywords:Tatouage – Interpolation – Changements d'horloge périodiques – Traitement d'image – Watermarking – Filtres LPTV. KEYWORDS : Periodic clock changes – LPTV filters
Subjects:Telecommunications and networks > Signal processing
Computer science > Computer science and telecommunications
Deposited On:30 March 2007

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