tìm hiểu về kỹ thuật watermarking trong truyền thông đa phương tiện

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC  BÁO CÁO ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN MÔN HỌC: TRUYỀN THÔNG ĐA PHƢƠNG TIỆN Đề tài: “Tìm hiểu về kỹ thuật Watermarking trong truyền thông đa phương tiện” Giảng viên: PGS.TS. Nguyễn Hoàng Lan – Viện CNTT&TT Học viên: MSHV: Lớp: Ngành: Kỹ thuật máy tính và truyền thông Hà Nội, 05/2012 2 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, bên cạnh những ích lợi to lớn, thiết thực mà mạng máy tính đem lại, chúng ta cũng đang đối đầu với những thử thách liên quan đến các vấn đề truyền thông bảo mật và đặc biệt là vấn đề phân phối các tài liệu đa phƣơng tiện sao cho bảo đảm quyền sở hữu trí tuệ. Tình trạng sao chép bất hợp pháp, giả mạo các tác phẩm số hóa gây búc xúc không chỉ riêng các tác giả mà còn cho cả những ngƣời làm pháp luật. Những hành vi xâm phạm bản quyền nhƣ giả mạo, ăn cắp tác phẩm, sử dụng các tác phẩm không có bản quyền,… đang trở nên phổ biến và ngày càng tinh vi. Tuy nhiên với các phƣơng pháp bảo vệ dữ liệu truyền thống nhƣ mã hoá, sử dụng khóa đều không đem lại hiệu quả cao trong tình hình hiện nay. Các loại truyền t hông đa phƣơng tiện nhƣ âm th anh số , ả nh số , video là những dạng dữ liệu rất khó bảo vệ. Trong bối cảnh đó, kỹ thuật Watermarking ra đời nhƣ một cứu cánh. Watermarking là một kỹ thuật mới cho phép nhúng thông tin tác giả, gọi là một Watermark, vào các tài liệu số hóa sao cho chất lƣợng trực quan của tài liệu không bị ảnh hƣởng và khi cần có thể dò lại đƣợc Watermark đã nhúng nhằm xác nhận bản quyền. Bài tiểu luận tiến hành nghiên cứu một số vấn đề lý thuyết tổng quan về Watermarking và các ứng dụng của nó trong công nghệ truyền thông đa phƣơng tiện, đồng thời tìm hiểu và phân tích sơ bộ về một số kỹ thuật Watermarking trong môi trƣờng ảnh màu kỹ thuật số. Bài tiểu luận đƣợc trình bày thành 4 phần: Phần 1: Tổng quan về Watermarking Phần 2: Các mô hình Watermarking, các thuật toán và phân loại Phần 3: Watermarking trong môi trường ảnh màu Phần 4: Độ an toàn Watermarking và tấn công Watermark Do thời gian thực hiện và kiến thức bản thân còn nhều hạn chế nên chắc chắn không tránh khỏi những sai lầm, thiếu sót, kính mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến, bổ sung, sửa đổi của quý thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp, đồng môn để bài tiểu luận hoàn chỉnh hơn, thiết thực hơn. Xin chân thành cảm ơn. Học viên Nguyễn Văn Tánh 3 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 2 MỤC LỤC 3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ WATERMARKING 5 1.1 Lịch sử Watermarking 5 1.2 Các tiêu chí cần có của một thuật toán Watermarking mạnh mẽ 7 1.2.1 Tính bảo mật 7 1.2.2 Tính vô hình 7 1.2.3 Tính vô hình đối với thống kê 7 1.2.4 Tỉ lệ bit 8 1.2.5 Quá trình dò đáng tin cậy 8 1.2.6 Tính bền vững 8 1.2.7 Nhúng nhiều Watermark 8 1.2.8 Blind/non-blind, public/private Watermarking 9 1.2.9 Watermarking đọc đƣợc và dò đƣợc 9 1.2.10 Tính khả đảo và tính thuận nghịch của Watermark 10 1.2.11 Tính có thể thay đổi tỉ lệ (scalability) 10 1.3 Các ứng dụng của Watermarking 11 1.3.1 Theo dõi phát sóng 11 1.3.2 Nhận ra ngƣời chủ sở hữu 12 1.3.3 Bằng chứng về quyền sở hữu 13 1.3.4 Lƣu vết giao tác hay dấu vân tay 14 1.3.5 Xác nhận nội dung 15 1.3.6 Kiểm soát sao chép 16 CHƢƠNG 2. CÁC MÔ HÌNH WATERMARKING, CÁC THUẬT TOÁN 19 2.1 Mô hình trên quan điểm Watermarking nhƣ một dạng truyền thông 19 2.1.1 Mô hình cơ bản 19 4 2.1.2 Mô hình Watermarking truyền thông với thông tin phụ ở bộ trung chuyển 20 2.1.3 Mô hình Watermarking theo quan niệm truyền thông đa công 21 2.2 Mô hình dựa trên quan điểm hình học 22 2.2.1 Các phân phối và miền trong không gian đa phƣơng tiện 22 2.2.2 Mô hình Watermarking trong không gian nhúng 22 2.3. Các thuật toán Watermarking và phân loại 24 CHƢƠNG 3: WATERMARKING TRÊN ẢNH MÀU 26 3.1 Tổng quan về các thuật toán nhúng Watermark trên ảnh màu 26 3.2 Các thuật toán ví dụ 27 3.2.1 Thuật toán nhúng Watermark trên kênh xanh da trời (blue) 27 3.2.2 Thuật toán nhúng Watermark trên nhiều kênh 29 CHƢƠNG 4. ĐỘ AN TOÀN, TẤN CÔNG WATERMARK 30 4.1 Các phƣơng pháp tiếp cận nhằm tạo Watermark có độ an toàn cao 30 4.1.1 Nhúng thừa, nhúng lặp 31 4.1.2 Mã hóa tán phổ 31 4.1.3 Nhúng trong các hệ số quan trọng cảm nhận đƣợc 31 4.1.4 Nhúng trong các hệ số đƣợc cho là mạnh mẽ 32 4.1.5 Đảo nhiễu trong bộ dò 32 4.2 Một kiểu tấn công 32 4.2.1 Đặt vấn đề 32 4.2.2 Các cách giải quyết bài toán tác quyền khác nhau của các hệ thống Watermarking khác nhau. 33 TỔNG KẾT, HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 35 1. Kết luận 35 2. Hƣớng phát triển 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 5 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ WATERMARKING Watermarking là một trong những kỹ thuật giấu dữ liệu hiện đại. Nó đƣợc định nghĩa nhƣ là quá trình chèn thông tin vào dữ liệu đa phƣơng tiện nhƣng bảo đảm không cảm thụ đƣợc, nghĩa là chỉ làm thay đổi nhỏ dữ liệu gốc. Thông thƣờng ngƣời ta chỉ đề cập đến Watermarking số. Đó là một tập các dữ liệu số thứ cấp - gọi là Watermark (mã đánh dấu bản quyền) - đƣợc nhúng vào dữ liệu số sơ cấp - gọi là dữ liệu bao phủ (ví dụ nhƣ văn bản, hình ảnh, video và audio số, ). Dữ liệu sau quá trình nhúng đƣợc gọi là dữ liệu nhúng. Tanaka (1990), Caronni và Tirkel (1993) lần lƣợt đƣa ra những ấn bản đầu tiên về Watermarking nhƣng chƣa nhận đƣợc sự quan tâm đúng mức. Mãi đến năm 1995, chủ đề này mới bắt đầu đƣợc quan tâm và kể từ đó, Watermarking số đã phát triển rất nhanh với nhiều hƣớng nghiên cứu và phƣơng pháp thực hiện khác nhau. Watermarking đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nhƣ bảo vệ quyền sở hữu, điều khiển việc sao chép, xác nhận giấy tờ, hay truyền đạt thông tin khác, … trong đó ứng dụng phổ biến của nó là cung cấp bằng chứng về bản quyền tác giả của các dữ liệu số bằng cách nhúng các thông tin bản quyền. Rõ ràng trong ứng dụng này, thông tin nhúng cần phải bền vững trƣớc các thao tác nhằm loại bỏ chúng. a) Sơ đồ nhúng Watermark b) Sơ đồ khôi phục Watermark Tất cả các phƣơng pháp Watermarking đều có chung các khối sau: một hệ thống nhúng Watermark và một hệ thống khôi phục Watermark. Ngõ vào là Watermark, dữ liệu cần nhúng và mã cá nhân hay công cộng. Watermark có thể ở bất kì dạng nào nhƣ chữ số, văn bản hay hình ảnh. Khoá có thể đƣợc dùng để tang cƣờng tính bảo mật, nghĩa là ngăn chặn những kẻ không có bản quyền khôi phục hay phá hủy Watermark. Các hệ thống thực tế dùng ít nhất là một khoá, thậm chí kết hợp nhiều khoá. Ngõ ra là dữ liệu đã đƣợc Watermark. Quá trình khôi phục Watermark tổng quát. Các ngõ vào là dữ liệu đã Watermark, khoá và dữ liệu gốc (có thể có hoặc không tuỳ thuộc vào phƣơng pháp). Ngõ ra hoặc là Watermark khôi phục đƣợc hoặc đại lƣợng nào đó chỉ ra mối tƣơng quan giữa nó và Watermark cho trƣớc ở ngõ vào. 1.1 Lịch sử Watermarking 6 Nghệ thuật làm giấy đã đƣợc phát minh ở Trung Quốc cách đây trên một ngàn năm nhƣng mãi đến khoảng năm 1282, các công nghệ Watermark trên giấy mới xuất hiện đầu tiên dƣới hình thức một số vị trí khuôn giấy là các mẫu dây mỏng hơn, khi đó giấy sẽ mỏng và trong suốt hơn ở những vị trí dây mỏng. Các Watermark giấy nguyên thủy giúp xác nhận xƣởng sản xuất hay đơn giản chỉ là để trang trí. Vào thế kỉ thứ 18, ở châu Âu và Mỹ, Watermark trên giấy đã đem lại những lợi ích thiết thực trong việc xác định nhãn hiệu thƣơng mại, ghi nhận ngày sản xuất, chống làm tiền giả. Thuật ngữ Watermark bắt nguồn từ một loại mực vô hình đƣợc viết lên giấy và chỉ hiển thị khi nhúng giấy đó vào nƣớc. Thuật ngữ digital Watermarking đƣợc cộng đồng thế giới chấp nhận rộng rãi vào đầu thập niên 1990. Khoảng năm 1995, sự quan tâm đến Watermarking bắt đầu phát triển nhanh. Năm 1996, hội thảo về che dấu thông lần đầu tiên đƣa Watermarking vào phần trình nội dung chính. Đến năm 1999, SPIE đã tổ chức hội nghị đặc biệt về Bảo mật và Watermarking trên các nội dung đa phƣơng tiện. Cũng trong khoảng thời gian này, một số tổ chức đã quan tâm đến kỹ thuật Watermarking với những mức độ khác nhau. Chẳng hạn CPTWG thử nghiệm hệ thống Watermarking bảo vệ phim trên DVD. SDMI sử dụng Watermarking trong việc bảo vệ các đoạn nhạc. Hai dự án khác đƣợc liên minh châu Âu ủng hộ, VIVA và Talisman đã thử nghiệm sử dụng Watermarking để theo dõi phát sóng. Vào cuối thập niên 1990, một số công ty đƣa Watermarking vào thƣơng trƣờng, chẳng hạn các nhà phân phối nhạc trên internet sử dụng Liqid Audio áp dụng công nghệ của Verance Corporation. Trong lĩnh vực Watermarking ảnh, Photoshop đã tích hợp một bộ nhúng và bộ dò Watermark tên là Digimarc. Ngày nay, các công ty chuyên kinh doanh các hệ thống Watermarking đã tăng đáng kể, dƣới đây là một số ví dụ về các công ty và sản phẩm trong lĩnh vực Watermarking: Các hệ thống Watermarking âm thanh Blue Spike, Inc. Công nghệ Watermarking của Giovanni, Blue Spike có thể đƣợc dùng để nhận dang, xác nhận và kiểm tra các tài liệu âm thanh. Verance Corporation Verance Corporation - đƣợc sát nhập từ ARIS Technologies, Inc. (Cambridge, Mass) và Solana Technology Development Corporation - sở hữu công nghệ Watermarking đã có bằng sáng chế Musicode® và Electronic DNA®. Các hệ thống Watermarking trên ảnh Signum Technologies Một công ty Anh phát triển hệ thống Watermarking 'SureSign' dùng cho bảo vệ bản quyền và hệ thống 'VeriData' dùng để xác thự tính toàn vẹn của các ảnh số. 7 Digimarc Các công nghệ có bằng sáng chế của Digimarc cho phép dữ liệu kĩ thuật số đƣợc nhúng trong các tài liệu có giá trị nhƣ giấy tờ tài chính, thị thực, giúp ngăn chặn giả mạo, trộm và sử dụng không đƣợc phép khác. Các hệ thống Watermarking trên phim Alpha Tec. Ltd. - AudioMark Alpha Tec. Ltd. là một công ty Hy Lạp phát triển AudioMark, gói phần mềm thiết kế cho việc nhúng các Watermark vào tài liệu âm thanh và phim MediaSec Technologies Cung cấp công cụ SysCoP (System for Copyright Protection) để nhúng nhãn hiệu tác quyền vào ảnh và phim (MPEG ) Bảng - 1: Các công ty và sản phẩm trong lĩnh vực Watermarking 1.2 Các tiêu chí cần có của một thuật toán Watermarking mạnh mẽ Tùy thuộc vào từng ứng dụng, kỹ thuật Watermarking có những đòi hỏi khác nhau. Tuy nhiên có một số yêu cầu chung mà mà hầu hết các ứng dụng thực tế phải đạt đƣợc. 1.2.1 Tính bảo mật Giống nhƣ trong lĩnh vực mã hóa, tính hiệu quả của một thuật toán không thể dựa vào giả định là các kẻ tấn công không biết cách mà Watermark đƣợc nhúng vào tài liệu đa phƣơng tiện. Tuy nhiên, giả định đó lại đƣợc dùng để đánh giá độ an toàn của các sản phẩm thƣơng mại sử dụng Watermarking có giá trị trên thị trƣờng. Vì vậy với một ứng dụng Watermarking, một khi biết đƣợc cách làm việc của bộ nhúng và bộ dò, việc làm cho Watermark không đọc đƣợc thƣờng rất dễ dàng. Hơn nữa một số kỹ thuật sử dụng dữ liệu gốc trong quy trình dò và thƣờng thì các giải pháp loại này không khả thi trong thực tế. 1.2.2 Tính vô hình Những nhà nghiên cứu gần đây đã cố nhúng những Watermark bằng cách sao cho nó không thể đƣợc nhận ra. Tuy nhiên yêu cầu này mâu thuẫn với các yêu cầu khác chẳng hạn sức chịu đựng và độ an toàn chống sự bền vững chống đƣợc giả mạo đặc biệt là các thuật toán nén có mất thông tin. Vì mục đích này chúng ta phải khảo sát các tính chất của HVS và HAS trong quy trình dò Watermark. Các thuật toán nén đƣợc dùng hiện nay cho phép đạt đƣợc mục tiêu đó, tuy nhiên điều này sẽ không khả thi trong tƣơng lai là do thế hệ của thuật toán nén tiếp theo có thể thay đổi, cần phải cho các ngƣời quan sát đã qua huấn luyện (ngƣời đƣợc yêu cầu so sánh phiên bản của tài liệu gốc và tài liệu đƣợc ấn dấu) thấy đƣợc Watermark. Dĩ nhiên đây không phải là khó khăn trong thực tế vì ngƣời dùng thông thƣờng không có khả năng so sánh đó. 1.2.3 Tính vô hình đối với thống kê Watermark không thể dò đƣợc bằng phƣơng pháp thống kê bởi một ngƣởi không đƣợc phép. Ví dụ nhiều tác phẩm kỹ thuật số đã đƣợc nhúng cùng một Watermark sao cho khi 8 thực hiện tấn công dựa trên thống kê thì không tài nào trích đƣợc Watermark. Một giải pháp khả thi là sử dụng Watermark phụ thuộc nội dung. 1.2.4 Tỉ lệ bit Tùy thuộc vào ứng dụng, thuật toán Watermark có thể cho phép một số lƣợng bit cần ẩn đƣợc định nghĩa trƣớc. Không tồn tại các quy tắc chung, tuy nhiên đối với ảnh thì tối thiểu 300 - 400 bit. Trong bất kỳ trƣờng hợp nào thì nhà thiết kế hệ thống phải nhớ rằng tốt nhất là không nên giới hạn số lƣợng bit đƣợc nhúng vào dữ liệu. 1.2.5 Quá trình dò đáng tin cậy Thậm chí khi không có các tấn công cũng nhƣ các biến dạng tín hiệu, khả năng không dò đƣợc Watermark đã nhúng hoặc dò sai Watermark phải rất nhỏ. Thông thƣờng các thuật toán dựa trên thống kê dễ dàng thỏa đƣợc các yêu này. Tuy nhiên một khả năng nhƣ vậy phải đƣợc đƣa lên hàng đầu nếu ứng dụng Watermarking liên quan đến luật pháp vì có nhƣ vây mới tạo sự tin cậy chắc chắn trong các phán quyết cuối cùng. 1.2.6 Tính bền vững Việc sử dụng các tín hiệu âm nhạc, hình ảnh và phim dƣới dạng kỹ thuật số thông thƣờng có liên quan tới nhiều kiểu biến dạng, chẳng hạn nhƣ nén có mất thông tin, hay trong trƣờng hợp ảnh là các phép lọc, định lại kích thƣớc, cải tiến độ tƣơng phản, phép quay, v.v. Để Watermarking hữu ích, Watermark phải dò đƣợc ngay khi cả các biến dạng xảy ra. Quan điểm chung để đạt đƣợc tính mạnh mẽ chống đƣợc các biến dạng tính hiệu là đặt Watermark vào các phần quan trọng của tín hiệu. Điều này phụ thuộc vào cách xử lý của các thuật toán nén có mất thông tin (bỏ qua các phần dữ liệu không quan trọng mà không làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng của dữ liệu đƣợc nén. Điều này dẫn đến một Watermark đƣợc ẩn trong các dữ liệu không quan trọng khó tồn tại khi bị nén. Trong trƣờng hợp Watermarking trên ảnh, sức chịu đựng với các xử lý hình học (dịch chuyển, định lại kích thƣớc, quay, xén ) thì vẫn là một vấn đề mở, những thao tác nhƣ vậy rất thông thƣờng và một giải pháp đề ra cần giải quyết đƣợc trƣớc khi áp dụng Watermark cho bảo vệ tác quyền ảnh. 1.2.7 Nhúng nhiều Watermark Cần phải cho phép nhúng một tập hợp các Watermark khác nhau trong cùng ảnh bằng cách sao cho mỗi Watermark có thể dò đƣợc bởi ngƣời dùng đƣợc cấp quyền. Đặc trƣng này thì hữu dụng trong các ứng dụng dấu vân tay, trong đó thuộc tính tác quyền đƣợc truyền từ ngƣời sở hữu tác phẩm đến các tác phẩm khác. Hơn nữa chúng ta có thể ngăn ngƣời khác thực hiện Watermarking cho một tác phẩm đã đƣợc đóng dấu. Trong một số trƣờng hợp việc sửa một Watermark sau khi nhúng là cần thiết chẳng hạn trong trƣờng hợp của các đĩa DVD, một con dấu có thể đƣợc dùng để chỉ số lƣợng các bản sao chép đƣợc phép. Mỗi lần một bản sao chép đƣợc thực hiện con dấu sẽ đƣợc sửa đổi để giảm số. Sự chỉnh sửa có thể thực hiện đƣợc 9 bằng cách xoá bỏ dấu cũ và nhúng dấu mới hoặc là nhúng một dấu mới chồng lên dấu cũ. Khả năng thứ hai đƣợc chọn lựa nhiều hơn bởi vì một Watermark mà có thể xoá đƣợc thì yếu và không chịu đựng đƣợc các tấn công giả mạo. 1.2.8 Blind/non-blind, public/private Watermarking Mối quan tâm đặc biệt là cơ chế sử dụng để khôi phục vết ấn từ ảnh. Trong một số trƣờng hợp để phát triển một thuật toán mạnh mẽ, Watermark đƣợc trích bằng cách so sánh các phiên bản đã đƣợc đóng dấu vả chƣa đóng dấu. Trong đó nhiều phƣơng pháp đƣợc đề xuất chịu đựng đƣợc nhiều kỹ thuật xử lý ảnh và các tấn công có thể nhằm vào việc gỡ Watermark hay làm cho nó không thể đọc đƣợc. Tuy nhiên thông thƣờng trong thế giới thực, sự có mặt của ảnh gốc trong quá trình dò không đƣợc bảo đảm, do vậy thuật toán cần ảnh gốc để hồi phục vết ấn không thích hợp cho nhiều ứng dụng thực tế. Ngoài ra loại thuật toán này không thể đƣợc dùng cho việc chứng minh quyền sở hữu hoàn toàn trừ khi thỏa một số yêu cầu phụ khác nhƣ không tựa khả đảo (non-quasi-invertibility) của Watermark, vốn rất khó đạt đƣợc và hầu nhƣ không thể chứng minh. Các kỹ thuật khôi phục Watermark không cần so sánh các tín hiệu đƣợc mark và không đƣợc mark thƣờng gọi là oblivious hay blind. Trong các trƣờng hợp khác thuật ngữ public Watermarking đƣợc dùng để đối lại với private Watermarking . Thực sự, thuật ngữ public/private Watermarking để chỉ một khái niệm khác: một kỹ thuật đƣợc gọi là private nếu chỉ có ngƣời sở hữu tài liệu hay ngƣời đƣợc cấp quyền mới trích Watermark bởi vì anh ta mới là ngƣời có thể truy xuất vào ảnh gốc hoặc anh ta mới là ngƣời biết khoá chính xác đúng để trích Watermark từ dữ liệu chủ. Trái lại các kỹ thuật mà cho phép bất kỳ ngƣời nào cũng đọc đƣợc Watermark đƣợc gọi là public. Hầu hết mọi ngƣời cho rằng các cơ chế private dƣờng nhƣ mạnh mẽ hơn public ở chỗ là mỗi khi Watermark đƣợc đọc, kỹ thuật public làm cho các kẻ tấn công dễ xóa Watermark hay làm cho Watermark không đọc đƣợc chẳng hạn bằng cách đảo quy trình nhúng hay bằng cách nhúng một Watermark đảo (Watermark reversibility). Nói một cách tổng quát trong số các kỹ thuật Watermarking ảnh đƣợc đề xuất gần đây, các sản phẩm thƣơng mại thƣờng áp dụng các hệ thống public trong khi các nghiên cứu lại tập trung vào tiếp cận private. 1.2.9 Watermarking đọc đƣợc và dò đƣợc Một Watermark mà có thể dò đƣợc chỉ nếu nội dung của nó đƣợc biết trƣớc gọi là một Watermark dò đƣợc. Ngƣợc lại các kỹ thuật cho phép Watermark đọc đƣợc ngay khi nội dung của nó bỏ qua thì gọi là Watermark đọc đƣợc. Nói cách khác, theo hƣớng tiếp cận dò đƣợc, ngƣời ta có thể chỉ cần biết một Watermark có tồn tại trong dữ liệu hay không. Nếu một ngƣời không biết Watermark là gì thì không thể phân tích tài liệu đa phƣơng tiện để tìm ra Watermark. Điều này không giống với các kỹ thuật đọc đƣợc, trong đó cơ chế nhúng và trích Watermark đƣợc thực hiện sao cho bất kỳ ai cũng có thể đọc đƣợc Watermark. Dĩ nhiên tính 10 chất đọc đƣợc/ dò đƣợc của Watermark ảnh hƣởng nhiều đến cách mà nó đƣợc sử dụng trong các ứng dụng thực tế. Ví dụ giả sử có một tình huống trong đó ngƣời ta muốn biết ai là ngƣời sở hữu của một ảnh mà anh ta đã tìm đã tìm thấy đâu đó trên Internet. Ngoài ra giả sử rằng Watermark chỉ ra ngƣời sở hữu đã đƣợc nhúng trong ảnh sử dụng kỹ thuật Watermarking dò đƣợc. Không có cách nào để đọc đƣợc Watermark nếu không thực hiện các giả định về ngƣời sở hữu có thể, bởi vì nhờ tính chất dò đƣợc của Watermark chỉ có thể xác định ảnh có thuộc một tác giả cụ thể nào đó (Watermark của anh ta đƣợc biết ) không. 1.2.10 Tính khả đảo và tính thuận nghịch của Watermark Mặc dù tính mạnh mẽ thƣờng đƣợc chỉ ra nhƣ một yêu cầu chính đƣợc thỏa mãn, mối quan tâm lớn lại tập trung vào tính khả đảo của Watermark. Thuật ngữ khả đảo đƣợc dùng với những ý nghĩa khác nhau, nghĩa tự nhiên nhất định nghĩa một Watermark là khả đảo nếu các ngƣời dùng đƣợc cấp quyền có thể xoá nó khỏi tài liệu. Trong nhiều ứng dụng tính khả đảo này có thể là một đặc trƣng mong đợi, bởi vì nó có thể cho phép thay đổi tình trạng của một tài liệu cho trƣớc theo lịch sử của nó mà không cần phải ẩn quá nhiều bit thông tin trong nó. Tính khả đảo của Watermark còn đƣợc định nghĩa theo cách khác: đó là khả năng làm mất hiệu lực thừa nhận quyền sở hữu đƣợc hỗ trợ bởi Watermarking bằng cách sử dụng kỹ thuật công nghệ đảo để đảo lại quy trình Watermarking. Một mô hình Watermarking để đƣợc sử dụng thành công trong ứng dụng bảo vệ quyền sở hữu, tính không khả đảo của Watermark phải đƣợc thỏa mãn. Hơn nữa đây chỉ là một điều kiện cần thiết phải thỏa mãn bởi vì tổng quát hơn tính ngƣời ta cần tính không tựa khả đảo của Watermark hơn. Ở đây thuật ngữ khả đảo và tựa khả đảo đƣợc hiểu theo nghĩa tự nhiên nhƣ đã nói trên. Không cần đi vào chi tiết, chúng ta có thể nói rằng một Watermark là khả đảo nếu nó có thể tạo ra một Watermark ngƣợc (false Watermark) và một tài liệu giả mạo tài liệu gốc mà giống nhƣ tài liệu gốc sao cho bằng cách nhúng false Watermark vào nó, ta có thể thu đƣợc một tài liệu mà giống hay gần giống với tài liệu gốc thực sự đã đƣợc đóng dấu. Để tránh việc dùng nhập nhằng thuật ngữ invertibility, thuật ngữ reversibility đƣợc đề xuất để chỉ rằng một Watermark có thể xóa khỏi ảnh chủ mỗi khi nội dung của nó đƣợc biết. 1.2.11 Tính có thể thay đổi tỉ lệ (scalability) Trong các ứng dụng thƣơng mại, chi phí tính toán cho việc nhúng và trích là rất quan trọng. Trong một số ứng dụng việc chèn vào chỉ có thể thực hiện một lần. Do đó, chi phí nhúng có thể ít quan trọng hơn là chi phí dò, vốn thƣờng phải xảy ra theo thời gian thực, ví dụ nhƣ tốc độ giải mã của các frame video. Các yêu cầu tính toán ràng buột một Watermark phải đơn giản, nhƣng sự đơn giản này có thể giảm trầm trọng tính chịu đựng giả mạo. Hơn nữa, ngƣời ta biết rằng tốc độ máy vi tính thì cứ tăng xấp xỉ gấp đôi sau 18 tháng, để mà những gì đƣợc tính toán không thỏa đáng ngày hôm nay có thể nhanh chóng trở thành [...]... luận Trong quá trình thực hiện dề tài, tuy còn nhiều hạn chế về mặt kiến thức cũng nhƣ hiểu biết về lĩnh vực nghiên cứu nhƣng cá nhân đã tìm hiểu đƣợc những vấn đề chung trong lĩnh vực Watermarking Đối với ảnh số, đề tài đã nghiên cứu một số thuật toán Watermarking và kỹ thuật Watermarking trong môi trƣờng ảnh màu Các thuật toán đƣợc trình bày tuy còn hạn chế nhƣng là những đại diện tiêu biểu cho các thuật. .. nhiên, điểm khác biệt là: Trong truyền thông truyền thống, kỹ thuật cơ bản dùng cho các thông điệp khác nhau thì giống nhau, các thông điệp đƣợc phân biệt nhau nhờ một tham số đơn (thời gian, tần số, dãy mã) .Trong Watermarking: 2 thông điệp đƣợc phân biệt bằng hai kỹ thuật khác nhau: dò Watermark và cảm nhận của con ngƣời Tƣơng ứng ta nói là: một thông điệp đƣợc chia tần và một thông điệp đƣợc mã hóa... Việc nghiên cứu phát triển các thuật toán, công nghệ, kỹ thuật Watermarking là điều vô cùng cần thiết và cấp bách trong thế giới công nghệ số đang phát triển nhanh chóng nhƣ hiện nay, đây còn là tiềm năng vô cùng lớn cho một ngành công nghiệp số trong tƣơng lai 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Dƣơng Anh Đức, Trần Minh Triết, Một số vấn đề về kỹ thuật Watermarking trên ảnh kỹ thuật số, Hội thảo Quốc gia “Một... hình Watermarking truyền thông với thông tin phụ ở bộ trung chuyển Tài liệu chủ vẫn đƣợc xem là một nhiễu, nhƣng qui trình nhúng Watermark cần đƣợc cung cấp thêm ảnh chủ đó với vai trò là thông tin phụ Thông tin phụ (side information) là thông tin đƣợc cung cấp cho bộ trung chuyển hoặc bộ nhận trong một hệ thống truyền thông, khác với thông điệp đƣợc chuyển hay tín hiệu nhận đƣợc cần giải mã Trong. .. hình Watermarking theo quan niệm truyền thông đa công Ở sơ đồ này, ảnh chủ không còn đƣợc xem là một phần của kênh truyền mà là thông điệp thứ hai đƣợc truyền đi cùng với thông điệp Watermark trong cùng tìn hiệu cw Hai thông điệp co và m sẽ đƣợc dò và giải mã bởi 2 nguồn nhận rất khác nhau: con ngƣời và bộ dò Watermark Bộ nhúng Watermark liên kết m và co trong một tín hiệu đơn, cw , tƣơng tự nhƣ việc truyền. .. nhiều thông điệp trên 1 đƣờng dây trong truyền thông truyền thống nhƣ chia thời gian (time - division) , chia tần (frequency - division) hay chia mã (code - division) đa công (code division multiplexing là truyền nhiều thông điệp trên 1 kênh đơn bằng cách thay chúng bằng các tín hiệu trực giao chồng lên nhau theo thời gian, không gian, tần số Hình - 4: Mô hình Watermarking theo quan niệm truyền thông đa. .. sâu trong các chƣơng sau 18 CHƢƠNG 2 CÁC MÔ HÌNH WATERMARKING, CÁC THUẬT TOÁN Các mô hình Watermarking hiện nay chia làm hai nhóm: thứ nhất là các mô hình dựa trên quan điểm xem Watermarking nhƣ một phƣơng thức truyền thông, và các mô hình dựa trên quan điểm hình học 2.1 Mô hình trên quan điểm Watermarking nhƣ một dạng truyền thông Có 3 loại và chúng khác nhau ở cách tích hợp của tài liệu chủ vào trong. .. Hƣớng phát triển Các thuật toán Watermarking hiện nay không ngừng đƣợc cải tiến, phát triển, và xuất hiện những thuật toán mới để áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau có nhu cầu tƣơng tự Các nhu cầu về bảo vệ bản quyền, chứng thực nội dung, phục vụ điều tra, an ninh quốc phòng, bảo vệ các thông tin cá nhân không chỉ trên môi trƣờng truyền thông đa phƣơng tiện mà đó còn là nhu cầu trong tất cả các lĩnh... cho các thuật toán Watermarking đƣợc thực hiện tốt 2.3 Các thuật toán Watermarking và phân loại Gần đây, một số thuật toán Watermarking đã đƣợc triển khai để hỗ trợ việc bảo vệ bản quyền ảnh số và xác minh tính toàn vẹn của dữ liệu đa phƣơng tiện Hầu hết các thuật toán Watermarking biến đổi ảnh chủ thành một miền nào đó thuận tiện cho việc nhúng thông tin của Watermark, làm sao để nó vừa có độ an toàn... chiều với không gian đa phƣơng tiện, phép chiếu có thể đƣợc thực hiện theo cách ánh xạ 1:1 Tuy nhiên, nếu 23 không gian nhúng có chiều nhỏ hơn không gian đa phƣơng tiện, mỗi điểm trong không gian nhúng phải tƣơng ứng với không gian đa phƣơng tiện Do vậy, việc tìm một tài liệu sẽ nhận vec tơ mới nhƣ một vết trích cho ta nhiều tài liệu khác nhau thỏa nhƣ vậy Nói một cách lý tƣởng là, ta tìm một tài liệu .  BÁO CÁO ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN MÔN HỌC: TRUYỀN THÔNG ĐA PHƢƠNG TIỆN Đề tài: Tìm hiểu về kỹ thuật Watermarking trong truyền thông đa phương tiện Giảng viên: PGS.TS. Nguyễn Hoàng. quan về Watermarking và các ứng dụng của nó trong công nghệ truyền thông đa phƣơng tiện, đồng thời tìm hiểu và phân tích sơ bộ về một số kỹ thuật Watermarking trong môi trƣờng ảnh màu kỹ thuật. Các loại truyền t hông đa phƣơng tiện nhƣ âm th anh số , ả nh số , video là những dạng dữ liệu rất khó bảo vệ. Trong bối cảnh đó, kỹ thuật Watermarking ra đời nhƣ một cứu cánh. Watermarking