Técnicas de marca d’água no domínio da transformada para imagens plenópticas - FERREIRA, Felipe Alberto Barbosa Simão (2020)
A necessidade de lidar com a função plenóptica, que é um modelo para representação de informação luminosa, tem impulsionado o surgimento de novas tecnologias para captação e exibição de imagens e vídeos. Essa forma de representação permite a criação de conteúdos mais imersivos e fidedignos de uma cena real, quando comparada às formas convencionais. Dentre os tipos de imagens plenópticas, encontram-se as nuvens de pontos 3D e as imagens de light field, que são adquiridas a partir de processos e mecanismos particulares, e possuem diversas aplicações interessantes em diferentes contextos. Vários trabalhos vêm sendo publicados no âmbito de codificação, compressão e renderização desses objetos, porém, mecanismos dedicados à sua proteção têm sido pouco explorados. Dentre as técnicas voltadas à proteção de direitos autorais e à identificação de modificações em mídias digitais, como imagem, áudio e vídeo, encontra-se a marca d’água digital. No entanto, as técnicas existentes atualmente não podem ser aplicadas ou precisam ser adaptadas às características inerentes das imagens plenópticas. Este trabalho apresenta duas técnicas de marca d’água no domínio da transformada para nuvens de pontos 3D e imagens de light field. Uma das técnicas é um algoritmo de marca d’água não-cego, cujo principal cenário de aplicação está relacionado à proteção de direitos autorais de nuvens de pontos. O método proposto utiliza ferramentas de processamento de sinais sobre grafos (GSP, do inglês graph signal processing), empregando, em particular, a transformada de Fourier sobre grafos (GFT, do inglês graph Fourier transform). A segunda técnica proposta utiliza a propriedade de compactação de energia da transformada discreta do cosseno 4-dimensional (4D-DCT, do inglês 4-dimensional discrete cosine transform) para aplicação de uma marca d’água cega em imagens de light field. Nesse contexto, também são propostas estratégias para ordenar os coeficientes de um bloco 4D com o objetivo de obter uma maior concentração de energia nos coeficientes espectrais de ordens mais baixas. Mais especificamente, são apresentadas seis alternativas de algoritmos para realizar a referida ordenação. Resultados de simulação das técnicas propostas com relação à imperceptibilidade quando da inserção da marca e à robustez contra ataques são apresentados e discutidos. Os métodos de marca d’água para nuvens de pontos 3D e imagens de light field promoveram baixa degradação dos modelos testados, nos quais foi possível inserir marcas com até 16.384 bits e 4.194.304 bits, respectivamente, e obter valores de PSNR que variaram de 28 dB a 80 dB, aproximadamente. Os métodos também se mostraram robustos a diversos ataques e apresentaram superioridade quando comparados a outros já publicados na literatura. Especificamente, quanto ao método para imagens de light field, os algoritmos propostos para ordenação dos coeficientes da 4D-DCT foram eficazes e apresentaram um número de inversões médio próximo ou menor que o obtido pelo zig-zag padrão do JPEG.