本章節主要說明本論文的研究背景、動機以及目的。最後會簡略敘述各章節 重要的內容架構。
1.1 研究背景與動機目的
隨 著 數 位 全 像 (Digital Holography ， DH) 技 術 的 到 來 ， 全 像 圖 可 以 透 過 charged-coupled devices (CCD) 和高速電腦來記錄以及重建。DH 技術提供高效能 的 3D 影像以及展示，這些特性對其他領域的應用很具吸引力。在度量衡學、生 物學以及消費性電子等其他以 DH 技術為基礎的領域，全像圖的儲存和傳輸都是 必須的，所以儲存跟傳輸所造成的破壞就是個需要改善的議題。另外，當全像圖 在進行無線傳送時可能發生隨機或是突發性的破壞，這些被破壞的資料往往會造 成重建出來的 3D 影像不正確，使我們無法做出正確的判斷，所以對以 DH 技術 為基礎的系統，資料的正確性就顯得格外重要。
為了維持資料的正確，對資料加密是一個值得採用的方法，雖然使用加密演 算法效果很不錯[1, 2]，但相對地它也包含了大量的數學計算，提高了計算複雜度。
此外，加密演算法並無提供資料解密之後的保護，這會讓資料暴露於危險之中，
若我們使用嵌入浮水印的方法，則我們將不用考慮這些缺點。嵌入浮水印的重要 目標之一，就是我們只需嵌入一些秘密資訊(浮水印)於原始的資料當中，之後任 何的錯誤或修改我們都能察覺出來，而這種型態的浮水印我們稱之為脆弱型浮水 印[3]，跟用於保護版權的強健型浮水印相反[4, 5, 6]。嵌入浮水印並不需要太多
的數學計算，因此我們可以即時的嵌入或是擷取出浮水印。另外，嵌入浮水印提 供了全時的保護，因為當我們嵌入浮水印後，浮水印將不再是一個輕易就能切割 出來的部分。
對於以 DH 技術為基礎的系統，嵌入浮水印除了確保資料還原後的正確性 外，還提供一個額外的優點，就是降低接收端的計算負擔。在典型的全像圖傳輸 系統中，接收端負責的工作之一就是 3D 影像的重建工作，其中包括了複雜的數 學計算，例如菲涅耳轉換(Fresnel transform)和相位展開法則(phase unwrapping)。
因此，若能在 3D 影像重建之前就先擷取浮水印，就能過濾掉資料破壞嚴重的全 像圖，確定做還原的全像圖皆為正確的資料。另外透過嵌入浮水印這種認證機制，
也可過濾掉未經授權的使用者利用我們系統來做還原的動作，確保使用的人皆為 我們所授權過的，進而提升整個系統的效能。
現今的脆弱型浮水印技術可以依據他們嵌入的領域分成兩種類型[7]。第一 種是直接在空間域(spatial domain)做運算[8, 9]，很多嵌入在空間域的浮水印技術 都是透過把浮水印嵌入在影像中最不重要位元(Least Significant Bits，LSBs)來達 到高敏感度的目標，但是這個技術並不一定適合用來偵測因為傳輸或是惡意篡改 所產生的錯誤，因為當發生錯誤的位置是在最重要位元(Most Significant Bits，
MSBs)，或是其他不是 LSBs 的時候，這些因為傳輸或是惡意篡改所產生的錯誤 我們可能就無法偵測出來。
第二種嵌入脆弱型浮水印的演算法則是把浮水印嵌入於轉換域底下[10]，因 為在轉換域，任何的改變在 MSBs 或是 LSBs 都會影響到其他的係數，也因此當
發生傳送錯誤或是惡意篡改時，我們可以比嵌入於空間域的法則更容易偵測出錯 誤。然而，大部分嵌入於轉換域的浮水印法則通常都把浮水印嵌入在做完轉換計 算以及量化過後的係數底下，然而因量化而產生的誤差會降低影像重建後的正確 性，這也是現今嵌入於轉換域的浮水印法則不適用於嵌入對象為全像圖的主要原 因之一。
本篇論文主要目的是要實現出一個適用於以 DH 系統為基礎的脆弱型浮水 印嵌入技術，提供透過浮水印來對全像圖做認證和檢查資料的正確性。本篇的技 術是將浮水印嵌入於 DCT 域底下。首先將欲嵌入浮水印的全像圖先切割成不重 疊且等大小的區塊，之後對每個區塊做 DCT 轉換，我們為了可以彈性的控制因 嵌入浮水印而造成的破壞，所以我們對每個做完 DCT 轉換的係數並沒有做量化 的動作。此外，我們可以改變已嵌入浮水印的全像圖的儲存精度，較高的儲存精 度可以降低影像的失真程度，因為我們將已嵌入浮水印的全像圖的資訊以較大的 儲存空間來儲存。最後提出實驗數據證明本論文提出的嵌入浮水印法則擁有很高 的敏感度，可以正確地偵測出因傳送或是惡意篡改所造成的錯誤。
1.2 全文架構
本篇論文共分為四章，以下為各章的內容概述:
【第一章】緒論
說明本論文的研究背景、研究動機、研究目的和全文的架構。