Nhóm 6. Đề tài 1

HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT Mà KHOA AN TỒN THƠNG TIN  - BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT GIẤU TIN ĐỀ TÀI Phương pháp giấu tin hình ảnh Chống vấn đề tràn biên Với cặp năm điểm ảnh khác Giảng viên: Hồng Thu Phương Nhóm 6: Nguyễn Thị Ninh - AT150443 Võ Thanh Lâm - AT150428 Bùi Văn Trường - AT140546 Hà Nội, 02/2022 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH .3 DANH MỤC BẢNG BIỂU .4 LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG CÁC ĐỀ XUẤT 1.1 Đề xuất Wu 1.2 Đề xuất Chang 1.3 Đề xuất Mandal 1.4 Đề xuất Chung Ming Wang 1.5 Đề xuất Gulve CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP KHẮC PHỤC 2.1 Nguyên nhân 2.2 Phân tích 2.3 Thuật toán nhúng tin 2.4 Thuật tốn trích xuất 12 CHƯƠNG KẾT QUẢ 14 CHƯƠNG KẾT LUẬN .19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hinh 3.1 Ảnh phủ ảnh stego 15 Hinh 3.2 Biểu đồ ảnh phủ stego .16 Hinh 3.3 Biểu đồ mô hinh khác biệt histogram 16 Hinh 3.4 Biểu đồ RS 17 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Khối Pixel 2x3 Bảng 2.2 Khối pixel x Bảng 2.3 Khối pixel thu sau điều chỉnh Bảng 3.1 Thống kê khối sử dụng không sử dụng cho hinh ảnh tiêu chuẩn 14 Bảng 3.2 So sánh khả ẩn nấp (theo byte) 15 Bảng 3.3 Kết 18 LỜI NÓI ĐẦU Cuộc cách mạng thông tin kỹ thuật số đem lại thay đổi sâu sắc xã hội sống Sự đời phần mềm có tính mạnh, thiết bị máy ảnh kỹ thuật số, máy quét chất lượng cao, máy in, máy ghi âm kỹ thuật số, v.v… với tới giới tiêu dùng rộng lớn để sáng tạo, xử lý thưởng thức liệu đa phương tiện (multimedia data) Mạng Internet toàn cầu biến thành xã hội ảo nơi diễn trinh trao đổi thơng tin lĩnh vực trị, quân sự, quốc phòng, kinh tế, thương mại… Và mơi trường mở tiện nghi xuất vấn nạn, tiêu cực nạn ăn cắp quyền, nạn xuyên tạc thông tin, truy nhập thông tin trái phép v.v… Đi tim giải pháp cho vấn đề không giúp ta hiểu thêm công nghệ phức tạp phát triển nhanh mà đưa hội kinh tế cần khám phá Ở ta tim hiểu kỹ thuật nghiên cứu ứng dụng mạnh mẽ nhiều nước giới kỹ thuật giấu tin (data hiding) Đây kỹ thuật hay phức tạp, xem cơng nghệ chia khố cho vấn đề bảo vệ quyền, chứng thực thông tin điều khiển truy cập… ứng dụng an toàn bảo mật thông tin Trong nhiều năm đưa vào sử dụng để đảm bảo an tồn thơng tin, có nhiều phương pháp giấu tin mật mã đời, song có nhiều vấn đề kỹ thuật sinh Trong đề tài này, ta tim hiểu phương pháp giấu tin hinh ảnh chống vấn đề vượt giá trị biên với cặp năm pixel khác Nội dung trinh bày chương: Chương Các đề xuất Chương Phương pháp khắc phục Chương Kết Chương Kết luận CHƯƠNG CÁC ĐỀ XUẤT 1.1 Đề xuất Wu Wu cộng đề xuất phương pháp ghi mật mã dựa phương pháp tiếp cận chênh lệch giá trị pixel Nó sử dụng hinh ảnh tỷ lệ xám làm ảnh phủ Ảnh phủ đọc mảng chiều phân chia thành khối không chồng lên hai pixel liên tiếp Giả sử Pi Pi+1 pixel khối thi giá trị chênh lệch tính cho khối Pi - Pi+1 − Vi ảnh phủ thang màu xám sử dụng để nhúng thông tin bí mật, bảng phạm vi R (từ đến 255), thiết kế với n phạm vi Rk (trong k = 1, 2, 3, , n) − Phạm vi phù hợp từ bảng phạm vi định vị giá trị chênh lệch | di | Chiều rộng phạm vi con, wk (wk = uk – lk + 1), sử dụng để ước tính lượng bit ti ( ti =log2 �� ) thông tin bí mật ẩn khối − Giá trị Pi Pi+1 điều chỉnh theo cách mà chênh lệch đại diện cho thơng tin bí mật ẩn − Trong trinh trích xuất, giá trị chênh lệch di’cho khối gồm pixel liên tiếp Pi Pi+1 stego-image tính tốn | d’i| sử dụng để xác định phạm vi Rk phù hợp từ bảng phạm vi R − Số thập phân tương đương thơng tin bí mật ẩn khối tính | d’i | - lk , sau chuyển thành chuỗi nhị phân với bit ti Trong phương pháp PVD, ảnh phủ phân vùng theo khối không chồng lên pixel liên chiều ngang dọc Do đó, pixel liên tiếp đại diện cho cạnh dọc / ngang, cạnh có hướng khác 1.2 Đề xuất Chang Chang cộng đề xuất phương pháp steganography (kỹ thuật giấu tin) Phương pháp giấu thông tin bí mật khối pixel với cạnh dọc, đường chéo cạnh ngang Phương pháp phân vùng ảnh phủ thành khối 2x2 pixel không chồng lên Các pixel P(x,y), P(x+1,y), P(x,y+1) P(x+1,y+1) tạo thành khối x y đại diện cho vị trí pixel Pixel P(x,y) sử dụng làm pixel chung để tạo thành cặp pixel với pixel lại khối Ba cặp PP0, PP1 PP2 đó: PP0 = (P(x,y), P(x+1,y)) PP1 = (P(x,y), P(x,y+1) ) PP2 = (P(x,y), P(x+1,y+1)) Giá trị chênh lệch di tính cách trừ pixel chung cho pixel khác cặp (VD: di = P(x,y) - P(x,y+1)) Phương pháp PVD sử dụng để ẩn thơng tin bí mật cặp khối Thơng tin bí mật nhúng vào cặp cách điều chỉnh hai giá trị pixel cặp Giá trị pixel cặp khác với giá trị ban đầu chúng Do đó, pixel chung P(x,y) có ba giá trị khác ba cặp Giá trị thích hợp gán cho pixel chung P(x,y) cách chọn cặp làm cặp tham chiếu Giá trị cho pixel khác tính cách sử dụng giá trị pixel cặp tham chiếu khối pixel × tạo lại giá trị pixel Xin Liao kết hợp phương pháp phân biệt giá trị pixel với phương pháp thay LSB bit để ẩn thơng tin bí mật ảnh phủ thang màu xám 1.3 Đề xuất Mandal Mandal cộng đề xuất phương pháp mật mã thích ứng để loại bỏ vấn đề giá trị ranh giới cách sử dụng cách tiếp cận chênh lệch giá trị pixel sửa đổi thông qua việc quản lý giá trị pixel phạm vi thang màu xám Vị trí nơi pixel vượt ranh giới đánh dấu chốt điều chỉnh sử dụng để giữ giá trị phạm vi Thơng tin bí mật giấu cặp cách sử dụng phương pháp PVD Nếu giá trị pixel vượt ranh giới, phương pháp PVD sửa đổi sử dụng để tính tốn giá trị pixel  (p'i p'i+1) = (pi - m, pi+1) pi+1 ≥ pi pi+1 vượt qua phạm vi 255  (p'i, p'i+1) = (pi, pi+1- m) pi+1 < pi pi vượt qua phạm vi 255  (p'i, p'i+1) = (pi, pi+1+ m) pi+1 ≥ pi pi vượt qua phạm vi thấp  (p'i, p'i+1) = ( pi + m, pi+1 )nếu pi+1 < pi pi+1 vượt qua phạm vi thấp 1.4 Đề xuất Chung Ming Wang Chung Ming Wang cộng đề xuất phương pháp giấu tin mật mã chất lượng cao để chống vấn đề vượt biên với phép toán tính dư chênh lệch giá trị pixel Phương pháp sử dụng cách tiếp cận PVD để tính tốn chênh lệch hai pixel liên tiếp phép toán mod để tính phần dư hai pixel liên tiếp Thơng tin bí mật giấu cặp cách sửa đổi phần lại Đối với khối Fi có pixel P(i,x) P(i,y), giá trị chênh lệch (di) nhận chênh lệch pixel P(i,x) P(i,y) Giá trị (di) sử dụng để xác định số bit thơng điệp bí mật ti giá trị thập phân t’i ti Sau đó, giá trị cịn lại tính cho bên dưới: + Prem(i,x) = P(i,x) mod t'i + Prem(i,y) = P(i,y) mod t'i + Frem(i) = (P(i,x) + P(i,y)) mod t'i Dữ liệu bí mật bit (ti) nhúng vào Fi cách thay đổi P(i,x) P(i,y) cho Frem(i)= t'i để thu P’(i,x) , P’(i,y) Khi giá trị pixel stego P’(i,x) , P’(i,y) không vượt qua ranh giới giá trị pixel thang độ xám ([0 255]), trinh nhúng hoàn tất sau thay (P(i,x) P(i,y)) (P’(i,x)và P’(i,y)) Trong trường hợp P’(i,x) P’(i,y) tràn thi P’(i,x) P’(i,y) điều chỉnh lại 1.5 Đề xuất Gulve Gulve cộng đề xuất phương pháp ghi mật mã dựa cách tiếp cận PVD cung cấp giải pháp phần cho vấn đề giá trị nằm ranh giới Ảnh phủ chia thành khối × pixel tạo thành năm cặp pixel Sự chênh lệch hai pixel cặp tính tốn sử dụng để ước tính (ti) Sau đó, trung binh số bit ẩn năm cặp khối tính Sự khác biệt ban đầu sửa đổi thành (d1i) dạng (di) mod 2^average Sự chênh lệch sửa đổi (d1i) sử dụng để ẩn thơng tin bí mật cặp Phương pháp cung cấp giải pháp phần cho vấn đề giá trị giới hạn rơi Nếu nhiều giá trị pixel giảm xuống ranh giới (tức 0), lấy tuyệt đối giá trị nhỏ cộng vào tất pixel Nếu nhiều giá trị pixel vượt ranh giới (tức 255), thi lấy giá trị lớn trừ 255 Phương pháp đề xuất không cung cấp giải pháp phần cho vấn đề giá trị nằm ngồi ranh giới mà cịn cải thiện khả ẩn ảnh phủ bảo mật thông tin bí mật ẩn ảnh phủ CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP KHẮC PHỤC 2.1 Nguyên nhân Trong hinh ảnh tỷ lệ xám, giá trị pixel nằm khoảng từ đến 255 Phương pháp phân biệt giá trị pixel sử dụng khác biệt hai pixel cặp để nhúng thơng tin bí mật Sau nhúng thơng tin bí mật, giá trị hai pixel điều chỉnh cho chênh lệch đại diện thông tin bí mật nhúng Trong q trinh này, giá trị pixel vượt phạm vi, tức giá trị pixel giảm xuống vượt 255 Vi giá trị pixel nằm khoảng từ đến 255, giá trị pixel giảm xuống làm tròn thành giá trị pixel vượt 255 làm tròn thành 255 xây dựng hinh ảnh stego Nếu pixel cặp vượt ranh giới trinh nhúng, ảnh phủ không phù hợp để ẩn liệu Các cặp từ hinh ảnh stego khơng trích xuất liệu bí mật xác nhúng chúng Mandal cộng pixel nhận giá trị từ -64 đến 319 sau nhúng thơng tin bí mật 2.2 Phân tích Gulve cộng sử dụng khối × pixel để nhúng thơng tin bí mật Trong khối × pixel, năm cặp pixel hinh thành sau phương pháp PVD sử dụng để nhúng thơng tin bí mật Q trinh điều chỉnh pixel sử dụng thuật toán nhúng cung cấp giải pháp để loại bỏ vấn đề giá trị biên Vi vấn đề giá trị lệch biên xảy hinh ảnh, nên trinh điều chỉnh pixel không ảnh hưởng đến chất lượng tổng thể hinh ảnh stego Quá trinh điều chỉnh pixel không cung cấp giải pháp đảm bảo để giảm vấn đề giá trị ranh giới Ví dụ cho thấy vấn đề giá trị nằm ranh giới xảy phương pháp Gulve đề xuất sử dụng để nhúng thơng tin bí mật vào khối pixel P1 P2 P3 P4 P5 P6 255 Bảng 2.1 Khối Pixel 2x3 Hãy xem xét khối × pixel Bảng 2.1 Pixel P2 sử dụng làm pixel chung năm cặp hinh thành [0, 1], [0, 1], [255, 1], [1, 1] , [0, 1] Một bảng phạm vi với phạm vi [0-7], [8-15], [16-31], [32-63], [64-127], [128255] chiều rộng wi = {8, 8, 16, 32, 64, 128} sử dụng Sự chênh lệch (di) tính cách trừ pixel chung cho pixel khác cặp Các giá trị chênh lệch di ={-1,-1 ,254,0, -1} Giá trị tuyệt đối chênh lệch, | di |, sử dụng để xác định phạm vi phù hợp bảng phạm vi Độ rộng phạm vi sử dụng để định số lượng bit thơng điệp bí mật (b) ẩn cặp Số lượng bit thơng điệp bí mật nhúng năm cặp khối [3, 3, 7, 3, 3] Trung binh bit thơng điệp bí mật ẩn cặp khối Sự khác biệt | d1i | tính | d1i | = | di | mod 2^avg Sự chênh lệch| di | sửa đổi thành khác biệt | d1i | [1,1,6,0,1] với chênh lệch bù, ODi, [0,0,248,0,0] Chênh lệch bù cho cặp tính | di | - | d1i| Sự khác biệt | d1i | sử dụng để ước tính số bit thơng điệp bí mật ẩn cặp khối Do số bit thơng điệp bí mật thực tế nhúng vào năm cặp khối [3, 3, 3, 3, 3] Giá trị khác biệt d’i tính ODi + li + b li ranh giới phạm vi b tương đương thập phân b bit thơng điệp bí mật Các giá trị m tính d’i- di Giả sử m giá trị -2, -2, -3, 6, -5, giá trị pixel tính cho cặp Các cặp có giá trị pixel [-1, 2], [-1, 2], [253, 2], [4, -2], [-2, 4] Pixel P2 có giá trị khác cặp Nhưng có giá trị Do cặp với cực tiểu | m | sử dụng làm cặp tham chiếu sử dụng để tính tốn giá trị pixel khác bốn cặp cịn lại Đối với cặp có tối thiểu | m |, giá trị pixel pixel gần với giá trị ban đầu chúng Cặp [P1, P2] sử dụng làm cặp tham chiếu sử dụng để tính tốn khối trơn dẫn đến việc sử dụng phương pháp tiếp cận PVD để trích xuất thơng tin bí mật thay vi phương pháp thay LSB bit thơng tin bí mật ban đầu nhúng phương pháp thay LSB bit Do đó, cần phải lựa chọn cẩn thận khối có viền để nhúng thơng tin bí mật Việc nhúng thơng điệp bí mật bit vào pixel thay đổi giá trị ± Vi có hai pixel cặp nên có bốn khả Gán P1 = P2 = 136 + Khả 1: Cặp ban đầu [8,136] thay đổi thành [15, 129] sau thêm vào P1 trừ từ P2 Giá trị chênh lệch 114 + Khả 2: Cặp ban đầu [8,136] thay đổi thành [15, 143] sau thêm vào P1 thêm vào P2 Các giá trị chênh lệch 128 + Khả 3: Cặp ban đầu [8,136] thay đổi thành [1, 129] sau trừ cho P1 trừ từ P2 Giá trị chênh lệch 128 + Khả 4: Cặp ban đầu [8,136] thay đổi thành [1, 143] sau trừ khỏi P1 thêm vào P2 Giá trị chênh lệch 135 Từ bốn khả trên, rõ ràng khối có viền khơng thể sử dụng để che giấu thơng tin bí mật sử dụng phương pháp thay LSB bit vi giá trị chênh lệch giảm xuống 128 Đối với khối có viền, giá trị chênh lệch giảm xuống 128 trinh nhúng, coi khối trơn trinh chiết xuất Xem xét bốn khả trên, khối có viền sử dụng cách an tồn để nhúng thơng tin bí mật phương pháp thay LSB bit giá trị chênh lệch cặp ≥ 142 Vi vậy, khả 1, chênh lệch ≥ 128 khối có viền xác định trinh trích xuất Do đó, khối có viền có giá trị chênh lệch cặp ≥ 142 sử dụng để nhúng thơng tin bí mật khối có viền khơng thỏa mãn điều kiện chưa sử dụng Từ thảo luận trên, rõ ràng tất khối có viền khơng thể sử dụng để nhúng thơng tin bí mật phương pháp thay LSB bit Do đó, cần phải đánh dấu khối có viền sử dụng không sử dụng trinh nhúng Điều thực cách đặt LSB pixel P(x,y) thành cho khối có viền khơng sử dụng cho khối có viền sử dụng Đối với khối có viền sử dụng, liệu bí mật nhúng vào năm pixel lại cách sử dụng phương pháp thay LSB bit Việc đánh dấu khối có cạnh khối khơng sử dụng nên thực cẩn thận, đặc biệt P(x,y) > P(x,y+1) chênh lệch tuyệt đối P(x,y) P(x,y+1) xác 128 Hãy xem xét cặp (P(x,y), P(x,y+1)) với giá trị pixel P(x,y) = 129 P(x,y+1) = ghép nối khối có chênh lệch ≥ 128 Đặt LSB P(x,y) thành sửa đổi giá trị thành 128 chênh lệch P(x,y) P(x,y+1) 127 Vi vậy, khối có viền hiểu khối trơn trinh trích xuất liệu khơng xác lấy từ 2.3 Thuật toán nhúng tin Thuật toán Gulve [9-10] sửa đổi để làm cho có khả chống lại vấn đề giá trị lệch biên Thuật toán nhúng thơng tin bí mật vào ảnh phủ đưa đây: Đọc ảnh phủ mảng thập phân chiều Phân chia mảng thành khối không chồng chéo x pixel Tạo thành năm cặp pixel tính tốn giá trị chênh lệch (di) cho cặp pixel khối cách sử dụng Công thức: (1) d0 = P(x,y) - P(x,y+1) d1 = P(x,y+2) - P(x,y+1) d2 = P(x+1,y) - P(x,y+1) d3 = P(x+1,y+1) - P(x,y+1) d4 = P(x+1,y+2) - P(x,y+1) Tim chênh lệch tối đa cách sử dụng Công thức: (2) maxdiff = max[d0, d1, d2, d3, d4] Đánh dấu khối khối có viền khối trơn cách đặt blockuseflag thành Công thức: (3) blockuseflag = maxdiff > 127 blockuseflag = maxdiff ≤ 127 Nếu blockuseflag = maxdiff > 141, đánh dấu khối có viền khối sử dụng cách đặt LSB pixel P(x,y) thành Ẩn bit thơng báo bí mật năm pixel cịn lại khối đến bước 19 Nếu blockuseflag = 128 ≤ maxdiff ≤ 141 thi đánh dấu khối có viền khối khơng sử dụng cách đặt LSB pixel P(x,y) thành qua điều kiện sau chuyển sang bước 19 a Nếu | P(x,y) - P(x,y+1) | = 128 P(x,y) = 255 sau trừ cho P(x,y) P(x,y+1) để tri chênh lệch P(x,y) P(x,y+1) 128 b Nếu | P(x,y) - P(x,y+1) | = 128 đồng thời P(x,y) > P(x,y+1) P(x,y) < 255 thi cộng P(x,y) với P(x,y) số lẻ số chẵn thi giữ nguyên c Nếu | P(x,y) - P(x,y+1) | > 128, chuyển LSB pixel P(x,y) thành Nếu blockuseflag = 0, thực bước sau để nhúng thơng tin bí mật vào năm cặp pixel khối cách sử dụng phương pháp PVD Sử dụng (di) i = 0,1,2,3,4 để xác định phạm vi thích hợp Ri, k bảng phạm vi thiết kế Sử dụng phạm vi để tính tốn số bit (ti) nhúng cặp Pi Sau đó, tính giá trị trung binh bit cách sử dụng CT: (4)  Avg  i 0 ti 10 Tính chênh lệch sửa đổi | d1i | i = 0,1,2,3,4 | d1i | = | di | mod 2^avg cho d1i ≤ 2^avg 11 Tính chênh lệch bù ODi ODi = | di | – | d1i | cho cặp pixel 12 Sử dụng | d1i | i = 0,1,2,3,4 để định vị phạm vi thích hợp Ri, k bảng phạm vi thiết kế 13 Tính số bit (ti) nhúng cặp cách sử dụng phạm vi tương ứng cho ��,� Giá trị (ti) ước tính từ độ rộng (wk) ��,� 10 cho ti = log2 ��,� độ rộng ��,� = ��,� – ��,� + ��,� ��,� ranh giới dãy ��,� 14 Đọc bit (ti) từ liệu bí mật nhị phân biến đổi chuỗi bit thành giá trị thập phân b 15 Tính giá trị chênh lệch d’i cách sử dụng CT: (5) di′ = ODi + li, k + bi di ≥ di′ = – (ODi + li, k + bi )nếu di < 16 Sửa đổi giá trị pixel cặp pixel Pi cách sử dụng CT: (6) m m ( P 'n , P 'n 1 )  ( Pn  [ ], Pn 1  [ ] ) 2 Pn Pn+1 đại diện cho hai pixel cặp Pi m chênh lệch di d’i 17 Chọn cặp có | m | nhỏ làm cặp tham chiếu sử dụng cặp để điều chỉnh giá trị pixel bốn cặp lại Giá trị pixel chung cho P’n cặp tham chiếu Sửa đổi giá trị pixel khác P’n+1 cặp cho mức chênh lệch cho cặp không thay đổi Do đó, giá trị gán cho bốn pixel lại khối 18 Kiểm tra giá trị pixel xem có nằm ngồi ranh giới hay không, tức kiểm tra xem tất giá trị pixel có nằm phạm vi từ đến 255 Nếu không, sửa đổi giá trị pixel cặp để bảo toàn giá trị chênh lệch a Tim giá trị nhỏ số tất giá trị pixel Nếu giá trị nhỏ nhỏ thi cộng giá trị tuyệt đối giá trị nhỏ vào tất giá trị pixel khối b Tim giá trị lớn số tất giá trị pixel Nếu giá trị lớn lớn 255, trừ 255 c Nếu vấn đề lệch biên còn, thi ảnh phủ khơng thích hợp để ẩn liệu bí mật 11 19 Bây giờ, tái tạo lại khối với giá trị pixel sửa đổi 20 Lặp lại quy trinh nhúng từ bước đến bước 19 thông điệp nhúng vào ảnh phủ 2.4 Thuật tốn trích xuất Để trích xuất thơng tin bí mật ẩn ảnh stego, ảnh đọc dạng mảng 2D phân vùng thành khối × pixel Chênh lệch tối đa tính từ giá trị chênh lệch năm cặp khối Đối với khối trơn, phương pháp PVD sử dụng để trích xuất thơng tin bí mật nhúng cặp Đối với khối có cạnh, LSB pixel P(x,y) trích xuất Nếu giá trị tương đương thập phân LSB 1, LSB số năm pixel lại khối trích xuất khơng khối bị bỏ qua Thuật tốn trích xuất thơng tin bí mật từ stego-image đưa đây: Đọc ảnh phủ mảng thập phân chiều Phân chia mảng thành khối khơng chồng lên có kích thước x pixel Giữ thứ tự phân vùng giống nhúng liệu Tính tốn giá trị chênh lệch riêng biệt cho khối stego-image cách sử dụng CT: (7) d0 = P(x,y) - P(x,y+1) d1 = P(x,y+2) - P(x,y+1) d2 = P(x+1,y) - P(x,y+1) d3 = P(x+1,y+1) - P(x,y+1) d4 = P(x+1,y+2) - P(x,y+1) Tim khác biệt tối đa cách sử dụng CT: maxdiff = max [d0, d1, d2, d3, d4] (8) Đánh dấu khối khối có viền khối trơn cách đặt blockuseflag thành cách sử dụng CT: (9) blockuseflag = maxdiff> 127 12 blockuseflag = maxdiff ≤ 127 (9) Nếu blockuseflag = LSB pixel P(x,y) = 1, trích xuất LSB số năm pixel cịn lại khối sau chuyển sang bước 13 Nếu blockuseflag = P(x,y) = 0, bỏ qua khối chuyển sang bước 13 Nếu blockuseflag = 0, thực bước sau: Sử dụng | di | i = 0,1,2,3,4 để xác định phạm vi thích hợp Ri, k bảng phạm vi thiết kế Sử dụng phạm vi để tính tốn số bit ẩn cặp Pi Sau đó, tính giá trị trung binh bit cách sử dụng CT (1) 10 Tính chênh lệch sửa đổi | d1’i | i = 0,1,2,3,4 d1’i = di mod 2^avg 11 Sử dụng | d1’i | i = 0,1,2,3,4 để xác định Ri, k phù hợp bảng phạm vi thiết kế 12 Sau Ri, k định vị, (li, k) bị trừ | d1’i | b’i nhận dạng thập phân (b’i) biểu diễn thơng tin bí mật ẩn cặp dạng thập phân Một chuỗi nhị phân tạo từ b’i với bit (ti) ti = log2 ��,� 13 Lặp lại bước từ đến 12 thông tin nhúng trích xuất 13 CHƯƠNG KẾT QUẢ Đối với thử nghiệm, gồm 325 hinh ảnh thang màu xám sử dụng định dạng tiff Bộ có hinh ảnh từ “Cơ sở liệu hinh ảnh USC-SIPI (http://sipi.usc.edu/database/)”, sở liệu xếp hạng BOSS hinh ảnh chụp máy ảnh Canon A45 Hinh ảnh chụp từ máy ảnh thay đổi kích thước chuyển đổi thành định dạng tiff Hinh ảnh từ sở liệu xếp hạng BOSS chuyển đổi thành định dạng tiff hinh ảnh có kích thước tối thiểu giá trị pixel tối đa gần với giá trị ranh giới chọn từ sở liệu xếp hạng BOSS Các tệp văn bao gồm toàn khả ẩn ảnh phủ tạo ngẫu nhiên sử dụng làm thơng tin bí mật Các số liệu thống kê cho thấy số lượng khối cạnh, khối cạnh sử dụng khối cạnh không sử dụng hiển thị Bảng 3.1 Đối với hinh ảnh xếp hạng BOSS với 1000 hinh ảnh, khối sử dụng trung binh 150 khối không sử dụng trung binh 124 Ảnh phủ Tổng khối cạnh Khối Cạnh sử dụng Khối Cạnh không sử dụng Elaine 0 Couple 26 20 Sailboat 68 41 27 Baboon 217 107 110 Lena 23 15 Tank 0 Peppers 114 79 35 Barbara 121 36 85 Boat 136 87 49 Bảng 3.1 Thống kê khối sử dụng khơng sử dụng cho hình ảnh tiêu chuẩn Khả ẩn ảnh phủ giá trị PSNR thu sau nhúng liệu bí mật vào ảnh phủ so sánh với phương pháp Mandal [7], phương pháp Wang [8] phương pháp Gulve [10] Sự so sánh thể bảng 3.2 14 Ảnh Phương pháp Phương pháp Phương pháp Phương pháp đề phủ Mandal [7] Wang [8] Gulve [10] xuất Capacity PSNR Capacity PSNR Capacity PSNR Capacity PSNR Lena 51370 40.61 51219 44.1 81631 42.86 81598 42.26 Baboon 57583 36.67 57246 40.3 82116 41.99 81864 39.70 Peppers 51107 40.61 50907 43.3 81650 42.80 81577 42.19 Elaine 51070 41.47 51074 44.8 81603 42.42 81603 42.13 Boat 52631 39.04 52635 42.1 81699 42.31 81581 41.63 Bảng 3.2 So sánh khả ẩn nấp (theo byte) Hinh 3.1 hiển thị hinh ảnh phủ hinh ảnh stego tương ứng thu phương pháp đề xuất Ảnh phủ hinh ảnh stego phân biệt với hệ thống thị giác người Hình 3.1 Ảnh phủ ảnh stego Hinh 3.2 cho thấy biểu đồ phủ hinh ảnh stego thu phương pháp đề xuất Có thể quan sát thấy hinh dạng biểu đồ bảo tồn sau nhúng liệu bí mật 15 Hình 3.2 Biểu đồ ảnh phủ stego Các giá trị pixel ảnh phủ trừ khỏi hinh ảnh stego biểu đồ vẽ cho giá trị khác biệt Biểu đồ hiển thị Hinh 3.3 Có thể quan sát thấy hầu hết giá trị chênh lệch nằm khoảng từ 15 đến -15 Điều chứng tỏ độ lệch giá trị pixel ảnh phủ nhỏ sau ẩn thơng tin bí mật cách sử dụng toàn khả ẩn Do đó, phương pháp đề xuất mạnh mẽ chống lại cơng phân tích biểu đồ Hình 3.3 Biểu đồ mơ hình khác biệt histogram Các tệp văn bản, có kích thước nhiều số 10 Kb nhúng lena.tiff Các hinh ảnh stego thu được thử nghiệm RS steganalysis [11] Theo hinh 3.4, chênh lệch RM R-M, SM S-M nhỏ Quy tắc RM  R-M SM  S-M thỏa mãn cho hinh ảnh đầu Vi vậy, phương pháp đề xuất an tồn trước cơng RS 16 Hình 3.4 Biểu đồ RS PSNR, MSE Universal Quality Index (Q) [12] số phổ biến sử dụng để đánh giá chất lượng cua hinh ảnh stego PSNR đo lường méo mó liệu ẩn ảnh phủ ban đầu Giá trị PSNR cao dấu hiệu chất lượng tốt hinh ảnh stego PSNR trao (10) nơi I1 I2 đại diện cho ảnh phủ hinh ảnh stego R2 PSNR  10 log10 ( ) MSE Sai số trung binh binh phương (MSE) đưa (11): MSE = M, N [I1 (m, n) − I2 (m, n)]2 M∗N Tỷ lệ nhúng tính cho hinh ảnh phủ theo quy mô Phương pháp đề xuất có tỷ lệ nhúng trung binh ~2 48 bpp Chất lượng hinh ảnh stego phân tích cách sử dụng số chất lượng hinh ảnh PSNR, MSE Universal Quality Index (Q) [12] Chỉ số chất lượng hinh ảnh phổ quát đo lường méo mó cấu trúc xảy q trinh suy thối hinh ảnh Bảng cho thấy giá trị PSNR, MSE Universal Quality Index (Q) [12] cho hinh ảnh khác thu phương pháp đề xuất Các giá trị PSNR ngưỡng 36dB Universal Quality Index (Q) gần 1, mà chứng minh hinh ảnh stego hinh ảnh phân biệt với ảnh phủ gốc Tỷ lệ phát phương pháp đề xuất tính cách sử dụng Ensemble Classifiers [13] Các thí nghiệm thực với tập liệu hinh ảnh 17 BOSS với 1000 hinh ảnh Tinh 686 SPAM [14] trích xuất từ hinh ảnh Phương pháp đề xuất có tỉ lệ phát 0,04 cho 0,2bpp 0,003 cho 0,5bpp Tỷ lệ phát phương pháp đề xuất cao so với HUGO Nhưng điều hiển nhiên vi HUGO [15] sử dụng đồ phát để giảm thiểu tác động nhúng Còn HUGO sử dụng 1bit LSB để nhúng Phương pháp đề xuất dùng cách tiếp cận PVD để nhúng 3bit cặp Vi vậy, với 0,2bpp nhúng với độ phân giải ảnh phủ 512 x 512, HUGO sử dụng khoảng 52428 pixels cách tiếp cận đề xuất khối đề xuất 3496 blocks (khoảng 20976 pixels) Xét thật này, tỷ lệ phát cao hợp lí Có thể tăng khơng phát cách thu hẹp chiều rộng phạm vi bảng Nhưng phương pháp PVD thiết kế để cung cấp tải trọng cao (khả nhúng ảnh phủ) thu hẹp chiều rộng phạm vi phụ làm động lực cách tiếp cận PVD Ảnh phủ Khả ẩn (Bytes) PSNR MSE Q Elaine 81603 42.13 3.98 0.92 Couple 81620 41.72 4.38 0.93 Sailboat 81696 41.32 4.80 0.91 Baboon 81864 39.70 6.98 0.97 Lena 81598 42.26 3.87 0.85 Tank 81595 42.43 3.71 0.93 Peppers 81577 42.19 3.92 0.87 Barbara 81827 40.50 5.80 0.89 Boat 81581 41.63 4.47 0.92 Bảng 3.3 Kết 18 CHƯƠNG KẾT LUẬN Phương pháp ẩn tin dựa LSB dùng để che giấu thơng tin thi khó gặp trinh trạng bị tràn biên Nhưng vấn đề lại xảy hầu hết phương pháp khác xử dụng PVD Vấn đề trở lên nghiêm trọng mà giá trị điểm ảnh khối sát biên làm cho hinh ảnh trở nên vô dụng giấu tin Vi cần có chọn lọn kĩ chọn hinh ảnh sử dụng phương pháp PVD để giấu tin Phương pháp đề xuất giải vấn đề Dung lượng giấu, chất lượng ảnh chứa tính bảo mật yếu tố vô quan trọng hệ thống giấu tin Phương pháp không giải vấn đề tràn biên mà đưa cải tiến dung lượng giấu tính bí mật thơng tin Việc cải tiến tăng kích thước dung lượng giấu khối có điểm ảnh có kích thước lên tới 2x3 Khối điểm ảnh có kích thước 2x3 giúp tăng số lượng cặp qua tăng ln dung lượng giấu Qua thử nghiệm người ta xác nhận kích thước 2x3 kích thước lí tưởng cho khối cịn tăng thi có nguy ảnh hưởng tới hiệu suất hệ thống giấu tin Phương pháo cho phép tùy chỉnh giá trị khác biệt trước giấu tin Vi trinh trích xuất, giá trị khác biệt thực thông tin bí mật khơng thể trích xuất thông tin trừ giá trị khác biệt dược tùy chỉnh lần Tính bảo mật cải thiện rõ ràng kết hợp hải pp PVD LSB Tất viền khối khơng cịn sử dụng cho việc giấu tin Thay vào đó, viền khối sử dụng giấu thông tin phương pháp LSB Và việc giấu tin vào viền hay biên khối việc dễ làm Vi vậy, việc phát hiện, trích xuất thơng tin từ ảnh chứa việc khó khăn Giá trị PSNR trở lên khả quan nhiều Các kết thí nghiệm cho thấy phương pháp nêu vượt kiểm tra công nhận dạng, biểu đồ công phân tích mật mã RS Giá trị PSNR thể số lượng bit nhúng vào cặp giới hạn số lượng bit trung binh nhúng cặp khối lựa chọn cặp m bé điều cho kết giá trị điểm ảnh liền kề có giá trị gần giá trị gốc sau nhúng tin Giá trị PSNR ổn có nghĩa ảnh chứa ổn 19 Chúng ta phải thừa nhận không hệ thống giấu tin hồn hảo trước nhiều loại cơng, người gửi nên tránh sử dụng hinh ảnh phổ biến có sẵn internet Để an tồn cho việc truyền tin mật, ảnh phủ nên tạo nên xóa bỏ sau dùng làm ảnh chứa 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Wu D.C., Tsai W.H., “A steganographic method for images by pixel-value differencing”, PATTERN RECOGN LETT 24 (2003) 1613–1626 [2] Chang K.C., Huang P, Tu T.M., Chang C.P., “Adaptive Image Steganographic Scheme Based on Tri-way Pixel-Value Differencing”, In proceedings of the IEEE International conference on Systems, Man and Cybernetics (ISIC), Montreal, October 7-10 (2007), 1165-1168 [3] Chang K.C., Chang C.P., Huang P.S., Tu T.M., “A Novel Image Steganographic Method Using Tri-way Pixel-Value Differencing”, Journal of Multimedia (2008) 3744 [4] Liao X, Wen Q.Y., Zhang J., “A steganographic method for digital images with four-pixel differencing and modified LSB substitution”, Journal of Visual Communication and Image Representation 22 (2011) 1-8 [5] M.B Ould Medeni, El Mamoun Souidi, “A Novel Steganographic Method for Gray-Level Images With four-pixel Differencing and LSB Substitution”, In the proceedings of the IEEE International conference on Multimedia Computing and Systems (ICMCS), Ouarzazate, Morocco, 1-4 April 7-9, (2011) [6] Khodaei M, Faez K., “New adaptive steganographic method using least significant bit substitution and pixel-value differencing”, IET Image Processing (2012) 677–686 [7] Mandal J K, Das D, “Steganography Using Adaptive Pixel Value Differencing(APVD) of Gray Images Through Exclusion of Overflow/Underflow”, In the proceedings of the Second International Conference on Computer Science, Engineering and Applications (CCSEA-2012), Delhi,( 2012) 93-102 [8] Wang C.M., Wu N.I., Tsai C.S., Hwang M.S., “A high quality steganographic method with pixel-value differencing and modulus function”, The Journal of Systems and Software 81 (2008) 150-158 [9] Gulve A K, Joshi M S., “A Secured Image Steganography Algorithm with Five Pixel Pair Differencing by Selecting the Common Pixel Randomly”, In the proceedings of the 3rd International Conference on Computational Intelligence and Information Technology (CIIT), Mumbai, October 18-19 (2013), 55-61 [10] Gulve A K, Joshi M S., “An Image Steganography Algorithm with Five Pixel Pair Differencing and Grey Code”, International Journal of Image, Graphics and Signal Processing, (2014) 12-20 22 ... 40. 61 512 19 44 .1 816 31 42.86 815 98 42.26 Baboon 57583 36.6 7 57246 40.3 8 211 6 41. 99 818 64 39.70 Peppers 511 07 40. 61 50907 43.3 816 50 42.80 815 77 42 .19 Elaine 510 70 41. 47 510 74 44.8 816 03 42.42 816 03... Elaine 816 03 42 .13 3.98 0.92 Couple 816 20 41. 72 4.38 0.93 Sailboat 816 96 41. 32 4.80 0. 91 Baboon 818 64 39.70 6.9 8 0.97 Lena 815 98 42.26 3.87 0.85 Tank 815 95 42.43 3. 71 0.93 Peppers 815 77 42 .19 3.92... Gán P1 = P2 = 13 6 + Khả 1: Cặp ban đầu [8 ,13 6] thay đổi thành [15 , 12 9] sau thêm vào P1 trừ từ P2 Giá trị chênh lệch 11 4 + Khả 2: Cặp ban đầu [8 ,13 6] thay đổi thành [15 , 14 3] sau thêm vào P1 thêm