87 Trang 6 LỜI NÓI ĐẦU Trang 7 Để giải quyết vấn đề bẳo vệ quyền sở hữu với các sả phẩm dữ liệu số n trong luận văn đưa ra một số kỹ thuật bảo vệ bản quyền dựa trên phương pháp miền
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH DẤU ẨN
Khái niệm
Hệ thống đánh dấu ẩn là một kỹ thuật chèn thông tin ẩn vào nội dung đa phương tiện nhằm xác nhận quyền sở hữu hoặc xác thực sản phẩm Quá trình này sử dụng các thuật toán phù hợp, dựa trên giới hạn cảm nhận của con người để đảm bảo rằng dấu ẩn được thêm vào mà không làm thay đổi đáng kể dữ liệu gốc Mục tiêu là tạo ra sự kín đáo, khiến người dùng không nhận thấy sự khác biệt giữa thông tin chứa dấu ẩn và thông tin gốc Đồng thời, dữ liệu được đánh dấu cần có tính bảo mật, cho phép giải mã một phần hoặc toàn bộ thông tin nếu có khóa bảo mật thích hợp.
Hệ thống nhúng thông tin trên dữ liệu đa phương tiện
Sơ đồ tổng quan môi trường hệ thống nhúng thông tin ẩn trên dữ liệu đa phương tiện:
Hình 1 :.1 Sơ đồ hệ thống đánh dấu ẩn
Hệ thống đánh dấu thông tin trên dữ liệu đa phương tiện bao gồm hai phần chính: bộ phận nhúng thông tin (Watermark Embedder) và bộ phận giải mã thông tin (Watermark Detector) Bộ phận nhúng thông tin được sử dụng để chèn thông tin ẩn vào nội dung dữ liệu đa phương tiện, trong khi bộ phận giải mã giúp xác định sự hiện diện của tín hiệu thông tin ẩn.
Khóa Watermark Key là một thực thể quan trọng trong quá trình nhúng và tách tín hiệu ẩn, có mối quan hệ 1-1 với tín hiệu Watermark Signal Khóa này được bảo mật và chỉ những người được ủy quyền mới có quyền truy cập, cho phép họ xác định sự hiện diện của dấu watermark khi sử dụng khóa.
Quá trình truyền thông tin đa phương tiện trên môi trường mạng có thể gặp phải nhiễu và các hình thức tấn công, do đó, kỹ thuật đánh dấu ẩn cần chú trọng đến những vấn đề này Hai khía cạnh chính cần được xem xét trong kỹ thuật này là bảo mật thông tin và khả năng phục hồi trước các mối đe dọa.
Dữ liệu nén hay chưa nén
Kênh truyền thông Bộ xác định
Thông tin đã xác định
Các dạng tấn công và nhiễu trên đường ề bao gồm bộ phận thực hiện quá trình đánh dấu ẩn và bộ phận thực hiện quá trình tách dấu ẩn, được minh họa qua hai sơ đồ sau đây.
Mô hình đánh dấu ẩn nói chung
Hệ thống giải mã dấu ẩn nói chung Hình 1.2: Hệ thống nhúng và tách dấu ẩn nói chung
Dưa trên hai mô hình trên, chúng ta quan tâm đến ba bước trong quá trình thiết kế một phương thức đánh dấu ẩn:
Hệ thống đánh dấu thông tin
Khoá mật/khoá công khai
Dữ liệu được đánh dấu ẩn
Thông tin ẩn hoặc ảnh gốc
Hệ thống khôi phục dấu thông tin
Dữ liệu có nhúng dấu ẩn
Dấu thông tin hoặc các độ đo khác
Bước 1: Quá trình thiết kế tín hiệu W được thêm vào dữ liệu gốc, thông thường tín hiệu thông tin W phụ thuộc vào một khoá K và thông tin ẩn I:
Dấu thông tin W cũng có thể phụ thuộc vào dữ liệu gốc X khi nó được nhúng:
Bước 2: Thiết kế phương thức đánh dấu ẩn để kết hợp dấu thông tin W với dữ liệu gốc X để thu được dữ liệu được đánh dấu Y:
Bước 3: Thiết kế quy trình giải mã thông tin để phục hồi dữ liệu đã được đánh dấu trong tín hiệu hỗn hợp, sử dụng khóa và hỗ trợ từ dữ liệu gốc.
∧ hoặc không có sự hỗ trợ của dữ liệu gốc:
Hai bước đấu trong thiết kế dấu thông tin bao gồm quá trình thiết kế và nhúng dấu thông tin, thường được thực hiện đồng thời Dữ liệu gốc có thể là nén hoặc không nén, nhưng hầu hết các phương pháp hiện tại đều hoạt động trên dữ liệu không nén Dấu thông tin có thể là số hiệu, đoạn văn bản hoặc hình ảnh Việc sử dụng khóa trong quá trình này nhằm tăng cường tính bảo mật cho dữ liệu số.
Sơ đồ kỹ thuật hệ thống nhúng thông tin ẩn trong tập tin đa phương tiện:
Tập tin đa phương tiện gốc
Tập tin đa phương tiện được nhúng
Chạy tập tin đa phương tiện
Hình 1.3 :Sơ đồ kỹ thuật
Cấu trúc dữ liệu theo sơ đồ kỹ thuật bao gồm tập tin mang chứa dữ liệu ẩn được nhúng trực tiếp Việc xem hoặc nghe tập tin mang thông thường không thể phát hiện dữ liệu ẩn, do đó cần sử dụng công cụ phần cứng hoặc phần mềm đặc biệt để thực hiện việc nhúng và phát hiện dữ liệu này.
Theo sơ đồ này, hiện nay có nhiều kỹ thuật nhúng dữ liệu ẩn, chủ yếu thực hiện việc ghi chèn thông tin vào dữ liệu hình hoặc âm thanh mà không làm hư hỏng dữ liệu gốc Sự biến đổi của dữ liệu hầu như không thể nhận biết được Có ba cách thức chính để giấu thông tin vào tập tin đa phương tiện.
- Cách đầu tiên là chèn thẳng thông tin vào tập tin đa phương tiện mang
Cách thứ hai yêu cầu thực hiện phân tích nhằm xác định mức độ biến đổi màu sắc, từ đó đặt thông tin ẩn vào những khu vực khó phát hiện nhất.
- Cách thứ ba là chèn thông tin ẩn một cách ngẫu nhiên vào tập tin mang
2 Các đặc trưng và tính chất:
Sau đây là các tính chất của quá trình đánh dấu ẩn Các tính chất này cũng giúp chúng ta đánh giá chất lượng của giải thuật:
Tính phổ dụng: Phương pháp đánh dấu ẩn cần được ứng dụng cho nhiều loại dữ liệu số
Tính vô hình trong việc nhúng dấu ẩn vào thông tin đa phương tiện yêu cầu sử dụng các thuật toán phù hợp để người dùng không nhận thấy sự thay đổi Dấu ẩn cần được nhúng mà không làm giảm chất lượng thông tin, thường ưu tiên sử dụng các bit ít cảm nhận được Để đạt được độ bền vững cao, cường độ của dấu ẩn nên được tối ưu hóa, tạo ra sự cân nhắc giữa tính không thể cảm nhận và tính bền vững Một tiêu chuẩn sắp xếp được áp dụng để đảm bảo tính chất không thể cảm nhận của các thao tác nhúng Dữ liệu gốc có thể thay đổi hoặc cố định, và các mẫu được sử dụng trong quá trình nhúng chỉ có thể biến đổi một cách tối thiểu so với giá trị trung bình của chúng.
Tính bền vững (Robustness) của ứng dụng có thể được đánh giá từ nhiều góc độ khác nhau Đối với các ứng dụng bảo vệ quyền sở hữu, dấu ẩn cần phải được duy trì qua việc cập nhật thông tin Trong khi đó, ứng dụng chống làm giả yêu cầu dấu ẩn phải bị xóa bỏ khi có các tác vụ thay đổi Để đảm bảo tính bền vững, thông tin đánh dấu cần được phân tán dư thừa trên nhiều mẫu dữ liệu gốc Khái niệm "độ bền vững giao thoa" (holographic robustness) chỉ ra rằng dấu ẩn có thể phục hồi từ một phần nhỏ dữ liệu, và quá trình phục hồi sẽ hiệu quả hơn khi có nhiều dữ liệu gốc sẵn có.
Tính không phân chia (Inseparability) của thông tin đa phương tiện thể hiện rằng khi thông tin này chứa dấu ẩn, việc phân chia thành hai thành phần riêng biệt sẽ trở nên rất khó khăn hoặc thậm chí không thể thực hiện được.
Bảo mật thông tin đa phương tiện là yếu tố quan trọng, yêu cầu chỉ những người dùng có quyền mới có khả năng chỉnh sửa và phát hiện dấu ẩn Điều này được thực hiện thông qua việc sử dụng khoá trong các thuật toán nhúng và phát hiện dấu ẩn, đảm bảo an toàn cho dữ liệu.
Trong nhiều mô hình, tín hiệu ngẫu nhiên được nhúng vào dữ liệu dưới dạng dấu ẩn Để mô tả và sinh số hiệu ngẫu nhiên, quá trình này cần sử dụng khóa bảo mật Có hai mức bảo mật: mức đầu tiên ngăn người dùng không được ủy quyền đọc hoặc giải mã dấu ẩn, đồng thời họ không thể phát hiện sự tồn tại của dấu trong tập tin Mức thứ hai cho phép người dùng không được ủy quyền phát hiện thông tin đã được đánh dấu, nhưng thông tin này vẫn không thể đọc được nếu không có khóa Một số mô hình cho phép nhúng nhiều dấu ẩn, trong đó một dấu ẩn được mã hóa bằng khóa công khai và một dấu ẩn khác sử dụng khóa mật.
Mô hình đề xuất có khả năng kết hợp nhiều khoá công khai với một khoá mật, đồng thời cải thiện việc nhúng thông tin công khai và thông tin mật so với việc sử dụng nhiều dấu ẩn Trong thiết kế hệ thống bảo vệ bản quyền hoàn chỉnh, cần chú ý đến các vấn đề như quy trình phát sinh khoá mật, phân tán khoá, quản lý (có thể do bên thứ ba thực hiện) và các khía cạnh tích hợp khác.
Không mập mờ: Quá trình khôi phục dấu ẩn nên rõ ràng, dữ liệu số sau khi khôi phục phải giống với dữ liệu ban đầu
3 Các yêu cầu đối với quá trình đánh dấu thông tin
Các yêu cầu cơ bản được áp dụng cho quá trình đánh dấu trên mọi loại thông tin:
Dấu ẩn sẽ mang càng nhiều thông tin càng tốt, điều này có nghĩa là tỉ lệ dữ liệu trên dấu thông tin nên giữ ở mức cao
Phân loại và ứng dụng các kỹ thuật đánh dấu ẩn
1 Phân loại kỹ thuật đánh dấu ẩn
Kỹ thuật đánh dấu ẩn được phân loại thành nhiều loại khác nhau dựa trên các tham số cụ thể Dưới đây là danh sách các loại đánh dấu thông tin đa dạng.
* Phân loại theo khả năng cảm nhân của con người
- Dấu ẩn có thể nghe thấy, nhìn thấy được
Dấu ẩn không thể nghe thấy và nhìn thấy được bao gồm hai loại chính: đánh dấu thông tin yếu và đánh dấu thông tin bền vững Đánh dấu thông tin yếu là loại dấu ẩn mà thông tin dễ bị phá hủy bởi các quá trình biến đổi thông thường Ngược lại, đánh dấu thông tin bền vững là loại dấu ẩn mà thông tin có khả năng duy trì sự bền vững trước các biến đổi thông thường.
* Phân loại theo thông tin cần được đánh dấu bản quyền
- Đánh dấu thông tin trên dữ liệu dạng văn bản
- Đánh dấu thông tin trên dữ liệu dạng ảnh
- Đánh dấu thông tin trên dữ liệu dạng video
- Đánh dấu thông tin trên dữ liệu dạng audio
* Phân loại dựa theo miền thực hiên quá trình đánh dấu
- Đánh dấu thông tin trên miền không gian
- Đánh dấu thông tin trên miền tần số
* Phân loại dựa trên ứng dụng
- Đánh dấu thông tin dựa trên dữ liệu bên nguồn
- Đánh dấu thông tin dựa trên dữ liệu bên nhận Đánh dấu ẩn
Theo khả năng cảm nhận
Miền không gian Miền tần số
Văn bản Ảnh Audio Video
Có thể cảm nhận được
Có thể khôi phục được
Không thể phôi phục đượcHình1.4: Sơ đồ phân loại đánh dấu ẩn
2 Ứng dụng các kỹ thuật đánh dấu ẩn
Kỹ thuật đánh dấu ẩn dữ liệu khác biệt với mã hóa dữ liệu, vì thông tin multimedia chứa dữ liệu ẩn không bị "khóa" Mỗi thông tin tự bảo vệ mà không cần hệ thống bảo mật đắt tiền, mang lại cơ chế bảo mật linh hoạt và chi phí thấp Kỹ thuật này có thể kết hợp với mã hóa để tăng cường an toàn Nó có nhiều ứng dụng như bảo vệ bản quyền, kiểm soát sao chép và truyền tải thông tin Hiện nay, đã có ứng dụng thương mại cho kỹ thuật này, như cơ chế xác thực trong máy ảnh số, kiểm soát sao chép đĩa DVD và bảo vệ bản quyền nhạc số, và sẽ còn nhiều ứng dụng khác trong tương lai.
Dữ liệu ẩn được chia thành hai loại: công khai và bí mật Dữ liệu ẩn công khai giúp xác định nguồn gốc và quyền sử dụng thông tin, thường được các công ty phim ảnh và âm nhạc áp dụng Ngược lại, dữ liệu ẩn bí mật có ưu điểm vượt trội do khó phát hiện, giảm thiểu khả năng bị tấn công Loại dữ liệu này có thể được sử dụng để kiểm tra sự thay đổi thông tin hoặc truyền tải thông điệp bí mật, chỉ những người sở hữu khóa mới có thể đọc Từ hai loại dữ liệu này, có nhiều ứng dụng thực tiễn quan trọng.
Bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ là rất quan trọng trong lĩnh vực sản phẩm đa phương tiện Dấu ẩn được sử dụng để xác định quyền sở hữu và chứa thông tin về người sở hữu Khi thông tin này bị sử dụng trái phép, bộ phận tách dấu ẩn có thể giúp phát hiện và bảo vệ quyền lợi của chủ sở hữu.
Chống nhân bản bất hợp pháp là biện pháp bảo vệ sản phẩm thông qua việc sử dụng dấu ẩn, cho thấy sản phẩm không được phép nhân bản Nếu có hành vi nhân bản, sẽ vi phạm luật Các nhà sản xuất trang bị cho thiết bị nhân bản, như CD writer, khả năng phát hiện dấu ẩn trong thông tin đa phương tiện Nếu phát hiện dấu ẩn, thiết bị sẽ từ chối thực hiện việc nhân bản.
Phương pháp đánh dấu ẩn giúp theo dõi quá trình sử dụng thông tin đa phương tiện bằng cách gán mỗi bản sao sản phẩm một dấu ẩn duy nhất, xác định người sử dụng Nếu xảy ra việc sao chép bất hợp pháp, dấu ẩn trong nội dung dữ liệu sẽ cho phép truy tìm người vi phạm.
Chống giả mạo (Tamper Proofing) là phương pháp sử dụng dấu ẩn để bảo vệ thông tin khỏi sự giả mạo Bất kỳ sự thay đổi nào đối với nội dung thông tin sẽ dẫn đến việc dấu ẩn bị hủy bỏ, khiến cho việc làm giả thông tin trở nên rất khó khăn.
Theo dõi truyền thông là một kỹ thuật quan trọng mà các công ty truyền thông và quảng cáo có thể áp dụng để quản lý hiệu quả lượng khách hàng sử dụng dịch vụ của họ Bằng cách sử dụng công nghệ đánh dấu ẩn, các doanh nghiệp có thể nắm bắt và phân tích dữ liệu về sự tương tác của khách hàng, từ đó cải thiện chiến lược tiếp thị và nâng cao chất lượng dịch vụ.
Truyền tin bí mật, hay còn gọi là kỹ thuật đánh dấu ẩn, là một phương pháp đặc biệt trong việc che dấu dữ liệu (steganography), cho phép người dùng gửi đi các thông tin bí mật một cách an toàn và hiệu quả.
Các phương thức tấn công đối tượng đánh dấu ẩn
Đánh dấu ẩn dữ liệu số là một ứng dụng quan trọng trong bảo mật, vì vậy vấn đề bảo mật của ứng dụng này cần được chú trọng Việc hiểu rõ các phương pháp tấn công, dù là vô tình hay hữu ý, là cần thiết để ngăn chặn các tấn công trong tương lai Nhiều tác giả đã nghiên cứu về vấn đề này, trong đó kiểu tấn công đầu tiên được Craver xác định vào năm 1997, liên quan đến việc thiết lập quyền sở hữu thông qua thuật toán đánh dấu tuyến tính non blind Tại đây, thuộc tính đảo ngược của việc nhúng dữ liệu đã bị khai thác để tạo ra một đối tượng đánh dấu giả, khiến việc phân biệt giữa đối tượng thật và giả trở nên khó khăn.
1 Giới thiệu các kiểu tấn công Đầu tiên phải phân biệt hai lý do của việc tấn công vào dữ liệu đã được đánh dấu ẩn:
+ Kiểu tấn công độc hiểm với mục đích làm suy yếu, loại bỏ hoặc sửa chữa dấu ẩn bản quyền
Kiểu tấn công ngẫu nhiên trong xử lý ảnh thường không nhằm vào việc can thiệp vào dấu ẩn bản quyền Tuy nhiên, mất mát thông tin trong quá trình nén là một dạng tấn công mà dấu ẩn xác thực thường phải đối mặt.
2 Các kiểu tấn công đơn giản
Các kiểu tấn công này không nhằm tách rời dấu ẩn bản quyền, mà mục đích là làm méo mó thông tin của ảnh đã được đánh dấu ẩn, khiến cho dấu bản quyền không thể xác thực và không thể phát hiện khi cần kiểm tra Tấn công này thành công nếu dấu ẩn bản quyền không còn tìm thấy được, trong khi bức ảnh vẫn nguyên vẹn và có thể sử dụng cho mục đích cụ thể Một trong những kiểu tấn công điển hình là mất mát thông tin do nén.
+ Lọc trung tuyến và làm mờ
Lấy mẫu lại và đặt tỉ lệ lại
3 Các kiểu tấn công Dò tìm – Vô hiệu hóa
Các kiểu tấn công này nhằm phá vỡ mối liên hệ giữa đối tượng gốc và đối tượng đã được đánh dấu, bằng cách thay đổi vị trí các điểm ảnh trong ảnh Mặc dù giá trị của các điểm ảnh trong ảnh bị tấn công và ảnh gốc vẫn giữ nguyên, nhưng vị trí của chúng đã bị xáo trộn.
+ Các kiểu tấn công hình học Ở đây, bức ảnh bị biến đổi tịnh tiến, quay, co giãn hoặc cắt xen
+ Các kiểu tấn công gây nhiễu, các kiểu tấn công đồng bộ hóa ngăn cản việc tìm ra vị trí của dấu ẩn bản quyền
Stirmark là một chương trình có khả năng thực hiện nhiều kiểu tấn công khác nhau Một trong những kiểu tấn công đặc trưng của Stirmark là làm méo phi tuyến, thông qua việc thay đổi ngẫu nhiên của hình ảnh.
4 Tấn công tạo sự nhập nhằng, khóa chết hay loại bỏ dấu ẩn
Các kiểu tấn công này nhằm loại bỏ khả năng xác thực của dấu ẩn bản quyền bằng cách sao chép dấu ẩn bản quyền từ một bức ảnh này sang bức ảnh khác mà không có sự cho phép của tác giả.
Kiểu tấn công loại bỏ nhằm tách hay loại bỏ dấu ẩn bản quyền như: + Tấn công kiểu cấu kêt
MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐÁNH DẤU ẨN BẢO VỆ BẢN QUYỀN SỐ TRÊN MIỀN KHÔNG GIAN VÀ MIỀN HỆ SỐ BIẾN ĐỔI
Đánh dấu ẩn dựa trên miền không gian
1 Giải thuật thay thế bit có trọng số thấp nhất
Sử dụng giải thuật bit có trọng số thấp nhất cho phép ẩn đi một lượng lớn thông tin mà không làm giảm chất lượng của ảnh.
Kỹ thuật nhúng dấu thông tin Watermark được thực hiện trong miền không gian bằng cách thay thế bit có giá trị thấp nhất của một tập con điểm ảnh bằng bit mô tả dấu Watermark Quá trình giải mã diễn ra bằng cách giải mã các bit trọng số thấp trong mỗi khối điểm ảnh đã chọn Dấu Watermark được coi là hợp lệ khi bit giải mã trùng khớp với bit đã chèn, mặc dù không phải lúc nào cũng chính xác hoàn toàn Do đó, cần đo độ tương quan giữa giá trị gốc và giá trị giải mã; nếu độ tương quan vượt qua ngưỡng cụ thể, thuật toán giải mã được xem là xác định thành công dấu Watermark.
Quá trình triển khai giải thuật này đơn giản, nhưng việc lựa chọn và biến đổi các điểm ảnh là rất quan trọng Một phương pháp hiệu quả là sử dụng bộ phát sinh số ngẫu nhiên để chọn các điểm ảnh Trong quá trình giải mã, chúng ta cũng thực hiện từng bước theo thứ tự ngẫu nhiên đã được xác định.
Quá trình nhúng dấu ẩn vào hình ảnh
- Mục đích: Đưa một đoạn thông điệp N bit (W) vào image A
• Chia image A làm N khối có chiều dài bằng nhau hoặc gần bằng nhau tương ứng với kích thước của dấu ẩn
Trên mỗi khối, chúng ta sẽ lấy ngẫu nhiên 1 bit có trọng số nhỏ nhất từ một điểm ảnh trong khối đó Mặc dù có thể chọn cố định bit nhỏ nhất trong byte đầu tiên, nhưng phương pháp này làm cho watermark dễ bị phá hủy hơn.
• Trên mỗi khối thay thế 1 bit được chọn bằng 1 bit trong dấu ẩn W
• Thu được một hình ảnh A’ và một khoá key, khoá này cho biết vị trí của bit trong khối i được thay thế Đánh giá:
Việc sử dụng bit có trọng số nhỏ nhất để chứa thông điệp cho phép người dùng bỏ qua bit này trong các tác vụ xử lý ảnh thông thường mà không làm giảm chất lượng hình ảnh Vì vậy, phương pháp chèn watermark vào ảnh theo cách này không đảm bảo tính bền vững.
Quá trình kiểm tra dấu ẩn:
-Mục đích: kiểm tra xem ảnh A’ có chứa watermark hay không?
• Giá trị vào: A, A’, và key
• Dựa vào key ta lấy được các bit bị thay đổi trong giải thuật embed ở trên
• So sánh xem A và A’ chỉ khác nhau ở các vị trí quy định trong các bit hay không?
• Nếu đúng thì A’ chứa watermark từ A, ta có thể thu được watermar
W bằng cách lấy lại các bit thay đổi ở trên
Việc so sánh ảnh A’ và A yêu cầu sự giống nhau hoàn toàn ở tất cả các vị trí, do đó, khi ảnh A’ bị nhiễu hoặc thay đổi do các hành động thông thường như cắt ảnh, thuật toán sẽ không phát hiện được Trong thực tế, khi áp dụng thuật toán này, không yêu cầu so sánh chính xác mà chấp nhận một sai số cho phép Nếu kết quả so sánh giữa A và A’ nhỏ hơn sai số cho phép, A’ được coi là được sinh ra từ A.
Quá trình nhúng chữ A vào điểm ảnh của một ảnh 3 24 bit màu
1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 Ảnh đã được nhúng thông tin
Hình 2.1 Quá trình nhúng thông tin vào ảnh theo LSB :
Tính bền vững và tính không cảm nhận được của giải thuật:
Chất lượng cảm nhận của ảnh không thay đổi đáng kể khi sử dụng thuật toán ẩn dấu thông tin Watermark, vì các bit thông tin chỉ thay thế bit có trọng số thấp trong các điểm ảnh được chọn Tuy nhiên, tính bền vững của thuật toán này không cao, do số lượng bit trọng số thấp trong ảnh hạn chế, khiến kẻ tấn công có thể dễ dàng xóa bỏ dấu thông tin Hơn nữa, thuật toán này cũng không bền vững với quá trình nén JPEG, vì nó hoạt động trên miền không gian Trong khi đó, thuật toán đánh dấu thông tin dựa trên miền biến đổi DCT sẽ cung cấp tính bền vững tốt hơn đối với nén JPEG, sẽ được trình bày sau.
2 Giải thuật dựa trên tính tương quan trong miền không gian Đây là giải thuật tổng quát dựa trên kỹ thuật tương quan cho quá trình giải mã dấu ẩn Các giải thuật thuộc lớp này sẽ thêm các biến đổi ngẫu nhiên vào ảnh, các biến đối này đóng vai trò là dấu thông tin Biến đổi W ( ) i, j được tạo ra dựa trên một khoá mật Yêu cầu đối với các biến đổi này là chúng phải phân bố đều và các mẫu biến đối phải có sự tương quan với nội dung của ảnh Ảnh được đánh dấu thu được bằng cách như sau:
Để giải mã dấu thông tin Watermark trong ảnh J, cần tính toán sự tương quan giữa J và mẫu biến đổi W Nếu sự tương quan này vượt quá một ngưỡng nhất định, ảnh J sẽ được xác định là có chứa dấu thông tin W; ngược lại, ảnh J sẽ được coi là không có dấu Do đó, việc phát triển một giải thuật để đánh giá độ tương quan là rất cần thiết.
Bộ giải mã dựa trên sự tương quan có thể gặp hai lỗi chính: một là phát hiện dấu thông tin watermark trên ảnh không được đánh dấu, và hai là bỏ qua dấu watermark trên ảnh đã được đánh dấu Lý thuyết xác suất cho thấy rằng việc tăng hệ số nhân k sẽ làm giảm khả năng xảy ra hai lỗi này, nhưng đồng thời cũng ảnh hưởng đến chất lượng của ảnh Do đó, cần đánh giá kỹ lưỡng tính vô hình và tính bền vững của giải thuật.
Chất lượng ảnh không bị ảnh hưởng khi hệ số k nhỏ và mẫu biến đổi không lớn Tuy nhiên, các quá trình như dịch chuyển, quay và thay đổi kích thước có thể làm giảm độ tương quan, dẫn đến việc dấu thông tin W bị loại bỏ và không thể giải mã Tương tự, quá trình nén JPEG cũng phá vỡ sự tương quan giữa các bit được đánh dấu của ảnh và các bit đánh dấu Do đó, cần thiết phải phát triển các thuật toán tốt hơn để chống lại những yếu tố này.
Bộ phát sinh ngẫu tín hiệu ngẫu nhiên Dấu ẩn
Bộ so sánh độ tương quan
Hệ số nhân Ảnh gốc
Dấu ẩn được dò ra
Dấu ẩn không được dò ra
Hình 2.2 :Giải thuật sử dụng độ tương quan trên miền không gian
3 Kỹ thuật đánh dấu ẩn CDMA
Thuật toán này tăng dung lượng của dấu thông tin Watermark nhằm cải thiện khả năng giải mã trong kỹ thuật dựa trên độ tương quan Kỹ thuật sử dụng Direct Sequence Code Division Multiple Access (CDMA), trong đó mỗi bit bi của dấu Watermark sẽ tạo ra một mẫu ngẫu nhiên Pi có kích thước tương đương với ảnh được đánh dấu, tùy thuộc vào giá trị của bit bi Cụ thể, nếu bi=0, mẫu Pi sẽ được cộng vào ảnh, còn nếu bi=1, mẫu Pi sẽ được trừ khỏi ảnh.
Trong quá trình đánh dấu ảnh, mỗi bit của thông tin Watermark sẽ được cộng hoặc trừ vào các mẫu ngẫu nhiên của bức ảnh, tạo ra một bức ảnh đã được đánh dấu Hệ số nhân k không ảnh hưởng đến việc này, mà chỉ là một yếu tố trong công thức.
Mỗi bit bi trong dấu thông tin có thể được giải mã bằng cách tính toán độ tương quan giữa ảnh chuẩn J(i,j) và mẫu ngẫu nhiên Pi tương ứng Nếu độ tương quan này âm, thì bi sẽ là 0; ngược lại, nếu dương, bi sẽ là 1 Việc đánh giá tính vô hình và tính bền vững của thuật toán là rất quan trọng trong quá trình này.
Giải thuật này không ảnh hưởng đến chất lượng cảm nhận của ảnh nếu hệ số nhân k được chọn nhỏ Tuy nhiên, việc lựa chọn mẫu ngẫu nhiên Pi cần phải cẩn
Đánh dấu ẩn dựa trên miền hệ số biến đổi
1 Giải thuật đánh dấu thông tin dựa trên quá trình điều chế biên độ biến đổi Fourier rời rạc (DFT Amplitude Modulation)
Phép biến đổi Fourier rời rạc (DFT) là công cụ toán học quan trọng giúp chuyển đổi tín hiệu và hệ thống rời rạc sang miền tần số rời rạc Nó thực hiện việc lấy từng điểm rời rạc trên vòng tròn đơn vị trong mặt phẳng Z để biểu diễn tín hiệu Việc sử dụng miền tần số rời rạc trở nên hiệu quả hơn với sự xuất hiện của các thuật toán tính nhanh DFT, được gọi là phép biến đổi Fourier nhanh (FFT) Đặc biệt, DFT cũng được định nghĩa cho tín hiệu hai chiều, như ảnh số.
Biến đổi Fourier rời rạc của một ảnh MxN: {u(m, n)} được định nghĩa như sau:
W W n m u l k v với 0