Pour faciliter la classification des différentes approches, on peut les différentier en fonction du lieu où le tatouage est effectué lors de la compression de la vidéo : avant la compression, avant la
quantification, après la quantification et lors du codage entropique.
Avant la compression nous retrouvons les approches images comme l’étalement de spectre [Cox et al. 97], le tatouage par DPTC [Miller et al. 04], le tatouage PQIM [Li et al. 07] (voir la partie I du manuscrit). Il existe également des approches qui prennent en compte la dimen- sion temporelle comme le tatouage dans l’histogramme de luminances moyenne des « frames » [Haitsma et al. 01], [Chen et al. 09] ou bien le tatouage sur un volume fréquentiel comme par exemple sur une DFT 3D [Deguillaume et al. 99].
Avant la phase de quantification il est possible de modifier les coefficients DCT de lumi- nances en prenant soin d’avoir un paramètre de puissance d’insertion calculé en fonction du paramètre de quantification choisi par l’utilisateur pour effectuer la compression. On peut citer par exemple la très intelligente proposition de Golikeri et al. [Golikeri et al. 07]. Les auteurs de [Golikeri et al. 07] proposent d’insèrer 1 bit par macro-bloc, d’utiliser un masque psycho-visuel et d’utiliser une approche mixant étalement et quantification (la technique de tatouage est le ST- SCS). Cette approche est d’ailleurs l’une des approches intégrées à un flux vidéo (H.264) parmi les plus robustes. On peut également insérer le signal dans les vecteurs mouvement [Zhang et al. 01]. Enfin, Linnartz et Talstra [Linnartz et al. 98] ont proposé une méthode consistant à modifier la structure de GOP (Group Of Picture) en variant le nombre de « frames » I-P-B au sein d’un GOP. Cette dernière méthode n’est pas robuste à un ré-encodage.
Après la phase de quantification, on peut distinguer deux problèmes différents. Soit l’insertion est effectuée sur un flux en cours de codage, soit l’insertion est effectuée sur un flux déjà encodé. Pour une insertion dans un flux déjà encodé, Noorkami et Mersereau [Noorkami et al. 08] ont pro- posé une très belle approche : robuste, 0-bits, utilisant un masque psychovisuel, avec une insertion dans les coefficients ACs et une détection pouvant être effectuée sans connaissance des positions des coefficients tatoués. Nous avons également proposé une méthode qui a lieu après la phase de quantification [Shahid et al. 10b, Shahid et al. 13] et prend en compte l’aspect performance de compression en utilisant l’optimisation débit-distorsion. Nous reviendrons sur le principe de ta- touage utilisé dans cette approche dans le chapitre 6. L’insertion peut également être effectuée sur un flux déjà compressé. La difficulté vient du fait que l’on a peu de marge pour faire des modi- fications. On peut citer par exemple [Hartung et al. 98] et [Gong et al. 08]. Ces techniques sont intéressantes lorsque que l’on souhaite intégrer un signal de tatouage sans avoir à décoder, tatouer, puis ré-encoder la vidéo.
Enfin, il est possible de faire le tatouage durant la phase de codage entropique. Ce genre d’approche est difficile à mettre en place, car il faut rentrer dans la structure très complexe de CABAC ou CAVLC. Mobasseri et Raikar [Mobasseri et al. 07], Zou et Bloom [Zou et al. 09] entre autres ont proposé ce genre d’approche. Le payload est évidemment très faible et ces schémas ne sont pas robustes. En contrepartie, le débit du fichier obtenu n’est pas modifié. Il faut également noter que certaines approches ont tendance à générer une dérive (drift) entre ce qui a été codé et ce qui sera décodé. Cela implique alors une dégradation significative de la qualité du signal vidéo reconstruit.
De ce que nous venons de présenter, que cela soit pour le tatouage dans JPEG2000 ou dans H.264, les mécanismes les plus robustes sont ceux localisés juste avant ou après la phase de quanti- fication. Parmi toutes les solutions proposées, la plupart « luttent » contre le module de quantifica- tion et le module d’allocation de débit. Dans les deux chapitres suivants, nous proposons d’effec- tuer le tatouage conjointement avec le module de quantification. L’objectif de cette collaboration entre la quantification et le tatouage est d’obtenir de meilleures performances en robustesse (pour le module de tatouage) et également en débit-distorsion (pour le module de compression). Le cha-
pitre 5 propose un mécanisme de tatouage au sein de JPEG2000 en effectuant conjointement la quantification et le tatouage. Le chapitre 6 traite de l’intégration d’un mécanisme de tatouage au sein de H.264 en intégrant l’impact du signal de tatouage dans l’optimisation débit-distorsion.
Chapitre 5
Une approche de tatouage conjointe à la
compression JPEG2000
Résumé
Dans ce chapitre nous présentons un schéma conjoint de quantification et de tatouage au sein de JPEG2000. Cette approche a été publiée à EUSIPCO 2011 [Goudia et al. 11a] et est également détaillée dans le manuscrit de thèse de Dalila Goudia [Goudia 11]. Les schémas de tatouage au sein de JPEG 2000 (voir chapitre 4) ajoutent tous un module supplémentaire au codeur. Notre schéma, via l’utilisation de la TCQ (quantification codée par treillis), permet simultanément de tatouer et de quantifier. De plus, l’insertion du message réduit faiblement la qualité, le taux de compression varie peu, et le schéma est robuste à la phase de contrôle de taux.
5.1 Introduction
En effectuant simultanément l’étape de tatouage et l’étape de quantification, nous réglons à la fois la robustesse du signal de tatouage vis-à-vis de la quantification et la distorsion additionnelle due à l’insertion du signal de tatouage. L’approche que nous proposons consiste à modifier légère- ment l’étape de quantification basée TCQ de JPEG2000 partie 2 [JPE04] pour réaliser l’insertion. En section 5.2 nous présentons la quantification TCQ dans JPEG2000 partie 2, en section 5.3 nous détaillons le schéma, en section 5.4 nous analysons les résultats expérimentaux, puis nous concluons.