(TIỂU LUẬN) báo cáo bài tập lớn học PHẦN các kỹ THUẬT GIẤU TIN CHỦ đề GIẤU TIN TRONG âm THANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP ECHO

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA CƠNG NGHỆ THÔNG TIN I - & - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN : CÁC KỸ THUẬT GIẤU TIN CHỦ ĐỀ : GIẤU TIN TRONG ÂM THANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP ECHO Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Xuân Chợ Nhóm tập lớn : 13 Sinh viên thực : Lê Minh Hiếu – D18DCAT085 Đặng Đồn Huy – D18DCAT105 Mục lục Danh mục hình ảnh Định nghĩa Giấu tin phương pháp chèn tiếng vang đơn a Sơ đồ tổng quát b Quy trình mã hóa Bước 1: Chọn tín hiệu gốc Bước 2: Tạo tiếng vang chứa tin Bước 3: Trộn tiếng vang Bước 4: Kết hợp tín hiệu trộn Các cách giấu tin phương pháp chèn tiếng vang khác .9 a Phương pháp giấu tin lưỡng cực (Bipolar Echo Hiding) b Phương pháp giấu tin trước sau (Backward-Forward Echo Hiding) 10 c Phương pháp giấu tin trước sau lưỡng cực (Bipolar Backward-Forward Echo Hiding) .11 d Phương pháp giấu tin trải rộng theo thời gian (Time-Spread Echo Hiding).11 Kịch demo 12 a Kịch 1: Ứng dụng giấu tin âm để gửi tin mật 12 b Kịch 2: Ứng dụng giấu tin âm để xử lý tranh chấp 12 Danh mục hình ảnh Hình 1: Các tham số phương pháp mã hóa tiếng vang Hình 2: Sơ đồ tổng quát phương pháp mã hóa tiếng vang Hình 3: Nhân nhân Hình 4: Đầu vào đầu bước Hình 5: Chi tiết tạo tiếng vang Hình 6: Ví dụ giâu bit bit Hình 7: Kết tiếng vang sử dụng nhân nhân Hình 8: Kết hàm trộn 10 Hình 9: Nhân echo lưỡng cực 11 Hình 10: Nhân echo tiến lùi 11 Hình 11:Nhân echo tiến lùi lưỡng cực 12 Hình 12: Nhân echo trải dài theo thời gian 12 Định nghĩa Kỹ thuật giấu tin phương pháp Echo (tiếng vang) thực cách thêm tiếng vang vào tín hiệu gốc Dữ liệu nhúng thay đổi tham số tiếng vang biên độ ban đầu, tỉ lệ phân rã độ trễ Khi thời gian tín hiệu gốc tiếng vang giảm xuống, lúc hai tín hiệu trộn lẫn làm người nghe khơng thể phân biệt hai tín hiệu Ngồi ra, số lượng tin giấu liên quan đến thời gian trễ tiếng vang biên độ Các tham số quy trình giấu thơng tin âm phương pháp mã hóa tiếng vang gồm : Tín hiệu gốc Tỷ lệ phân rã (Tốc độ phân rã) Độ trễ âm ban đầu tiếng vang Cụ thể với phương pháp thông tin giấu tín hiệu rời rạc f t cách thêm tiếng vang f t t vào tín hiệu chứa c t : ctft ft t Hình 1: Các tham số phương pháp mã hóa tiếng vang Thơng tin mã hóa thành tín hiệu cách hiệu chỉnh khoảng thời gian t t khoảng thời gian dừng tín hiệu phát tiếng vang Tại bước mã hóa, người gửi chọn giá trị t ' t tương ứng với bit nhúng Các giá trị chọn cho tín hiệu tiếng vang khơng gây nghi ngờ tới cho người nghe Trong số tốn cần thêm tiếng vang vào tín hiệu gốc để giấu tin Tuy nhiên, phương pháp điều chỉnh tiếng vang cải tiến thêm nhiều tiếng vang Tín hiệu vang vang trước vang sau so với tín hiệu gốc để giấu tin Giấu tin phương pháp chèn tiếng vang đơn a Sơ đồ tổng quát Hình 2: Sơ đồ tổng quát phương pháp mã hóa tiếng vang Từ sơ đồ tổng quát cho thấy tham số quy trình giấu tin sử dụng phương pháp mã hóa tiếng vang gồm: Tín hiệu ban đầu Nhân hệ thống mã hóa Tín hiệu trộn b Quy trình mã hóa Bước 1: Chọn tín hiệu gốc Tín hiệu ban đầu tệp âm gốc có dạng hàm rời rạc theo thời gian F(t) Tín hiệu ban đầu xác định dựa vào hàm F(t), từ tín hiệu ban đầu để tìm tiếng vang Bước 2: Tạo tiếng vang chứa tin Nhân hệ thống mã hóa: Sử dụng nhân nhân kết hợp với tín hiệu gốc để tạo tiếng vang tương tự tín hiệu gốc trễ Hình 3: Nhân nhân Nhân có độ trễ δ0 nhân có độ trễ δ1, dựa vào độ trễ để xác định tiếng vang so với tín hiệu ban đầu Nhân để mã hóa bit 0, nhân để mã hóa bit Hình 4: Đầu vào đầu bước Hình 5: Chi tiết tạo tiếng vang Kết thu hai đường tiếng vang d0 d1 có dạng: d(t) = F(t) + βF(t+∆t) Trong đó: F(t) hàm rời rạc theo thời gian β tỷ lệ phân rã ∆t độ trễ echo so với âm gốc Để mã hóa nhiều bit, âm ban đầu chia thành phần nhỏ Giả sử phải giấu N bit vào âm thanh, L chiều dài đoạn, L chọn cho N*L không lớn độ dài tín hiệu âm Mỗi phần lặp lại với bit mong muốn cách xem xét phần tín hiệu độc lập Âm sau giấu tin tái kết hợp tất tín hiệu mã hóa độc lập Để nối hai đoạn mã hóa khác sử dụng tín hiệu trộn Ví dụ: tín hiệu chia thành phần a, b, c, d, e, f, g Hình 6: Ví dụ giấu bit bit Thấy rằng: Các phần a, c, d, g chứa bit phần lại chứa bits Theo lý thuyết kỹ thuật mã hóa tiếng vang mã hóa phần sử dụng loại nhân phù hợp với bit cần giấu thực tế chun gia mã hóa tồn sử dụng nhân nhân 1, nên kết thu hai tiếng vang d0 d1 Hình 7: Kết tiếng vang sử dụng nhân nhân Bước 3: Trộn tiếng vang Từ kết bước 2, tiếng vang chia thành đoạn để chứa bit cần giấu Tiếng vang nhân với hàm trộn theo nguyên tắc: d0 nhân với hàm trộn 0, d1 nhân với hàm trộn Tức thu tiếng vang bước 2, tín hiệu đưa vào máy trộn riêng tín hiệu trộn d’0 d’1 Để thu tín hiệu trộn d’0 d’1 máy trộn tự động sinh tín hiệu sin tín hiệu muốn chuyển đổi đưa vào Kết tạo tín hiệu trộn có dạng đường dốc, tín hiệu trộn phần bù tín hiệu trộn Hình 8: Kết hàm trộn Bước 4: Kết hợp tín hiệu trộn Kết hợp tín hiệu trộn thu tín hiệu mã hóa cộng tín hiệu, đoạn có giá trị mã hóa bit 1, đoạn có giá trị mã hóa bit 0, đoạn có giá trị nằm khoảng từ đến đoạn chuyển tiếp đoạn mã hóa khác (2 đoạn mã hóa khác 1) Lưu ý: Tổng giá trị hai tín hiệu trộn ln 1, hai tín hiệu trộn cộng lại với nên có độ mịn chuyển đổi phần mã hóa khác ngăn chặn thay đổi đột ngột cộng hưởng tín hiệu cuối Các cách giấu tin phương pháp chèn tiếng vang khác a Phương pháp giấu tin lưỡng cực (Bipolar Echo Hiding) Bipolar Echo Hiding gọi giấu tin tiếng vọng âm-dương, thực cách thêm tiếng vang đối lập có độ phân rã α/2 Hình 9: Nhân echo lưỡng cực b Phương pháp giấu tin trước sau (Backward-Forward Echo Hiding) Backward-Forward Echo Hiding thực cách dùng tiếng vang có độ trễ, tiếng vang chèn vào trước âm gốc bắt đầu Hình 10: Nhân echo tiến lùi c Phương pháp giấu tin trước sau lưỡng cực (Bipolar BackwardForward Echo Hiding) Bipolar Backward-Forward Echo Hiding kết hợp Bipolar Echo Hiding Backward-Forward Echo Hiding Hình 11:Nhân echo tiến lùi lưỡng cực d Phương pháp giấu tin trải rộng theo thời gian (Time-Spread Echo Hiding) Time-Spread Echo Hiding phương pháp giấu tin dựa nhiều tiếng vọng giả có biên độ tiếng vọng tạo từ choỗi giả ngẫu nhiên p[n], p[n] thuộc {1,2,…,Lpn}, Lpn độ dài thời gian tiếng vang, 0