Метод кількісного оцінювання візуальної якості цифрових кольорових зображень

DOI: 10.31673/2409-7292.2024.040004

Анотація

Цифрові зображення є одними з найбільш поширених типів даних, які циркулюють у комп’ютерних мережах. Природа їх формування та семантичне наповнення є різними, але усі вони володіють значною надлишковістю та через це є привабливими для стеганографії. Особливий інтерес представляють кольорові зображення. Стеганографічне приховування інформації спричиняє появу візуальних спотворень. Це вимагає сформувати метрику, яка б кількісно оцінювала внесені зміни для встановлення їх допустимого рівня. Більшість відомих алгоритмів для оцінювання візуальної якості вимагає наявності еталонного зображення, яке доволі часто є відсутнє. У роботі враховано цей недолік і розроблено метод кількісного оцінювання візуальної якості зображення, який не вимагає еталонного зображення. Відомо, що гістограма візуально досконалого зображення описується нормальним законом розподілу. Основна ідея запропонованого методу полягає в тому, що при обчисленні візуальної якості кольорового зображення проводиться порівняння гістограм досліджуваного та еталонного зображень. На підставі сформованих відмінностей приймається рішення про візуальну якість зображення. Гістограма кольорового зображення є тривимірною, тому для зручності обчислення характеристик запропоновано трансформувати її у двохвимірне представлення. Проведена перевірка роботи запропонованого методу на тестових зображеннях показала повне співпадіння отриманих результатів з експертними оцінками. Також наведено результати практичного застосування запропонованого методу у стеганографії. Показано, що збільшення кількості спотворених пікселів та збільшення рівнів мультиплексування призводить до збільшення візуальної якості на 10%. Пояснюється це тим, що зміна найменш значущих біт сприймається як підвищення високочастотної складової на зображенні. Цей момент має бути врахованим при проведенні подальших досліджень.

Ключові слова: кольорові зображення-стеганоконтейнер, метрики візуальної якості, тестові зображення, колірний простір, тривимірна гістограма.