thủy vân số và ứng dụng trong xác thực nội dung ảnh số

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN&TRUYỀN THÔNG .. ĐÀO TRUNG DŨNG THỦY VÂN SỐ VÀ ỨNG DỤNG TRONG XÁC THỰC NỘI DUNG ẢNH SỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Ngun - 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN&TRUYỀN THÔNG . ĐÀO TRUNG DŨNG THỦY VÂN SỐ VÀ ỨNG DỤNG TRONG XÁC THỰC NỘI DUNG ẢNH SỐ Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 0101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Trịnh Nhật Tiến Thái Nguyên - 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Chúng ta sống xã hội thơng tin, đặc trưng lớn thâm nhập loại liệu số vào mặt đời sống xã hội Dữ liệu số lưu trữ với chất lượng cao, xử lý cách dễ dàng Mặt khác, với phát triển mạnh mẽ mạng Internet trình phân phối sản phẩm kỹ thuật số trở nên thuận tiện nhanh chóng, vấn đề bảo vệ quyền, quyền sở hữu trí tuệ, hạn chế truy nhập thông tin trái phép, xác thực liệu số, ngày trở lên quan trọng yêu cầu cấp thiết đặt bối cảnh nay, liệu số có đặc trưng riêng như: - Dễ dàng chép, chỉnh sửa: Chỉ cần vài thao tác đơn giản máy tính, mạng máy tính tài liệu dày hàng nghìn trang hay tác phẩm nghệ thuật (bức tranh, ảnh, nhạc, logo,…) giá trị chép vòng vài giây Điều quan trọng chép chất lượng giữ nguyên so với gốc, giống tài liệu gốc dễ dàng chỉnh sửa - Dễ dàng tìm kiếm: Với đời ứng dụng mạnh mẽ mạng máy tính internet việc xây dựng ứng dụng kho liệu số tất lĩnh vực đời sống như: văn hóa, trị, kinh tế, qn sự, an ninh, quốc phòng, liệu đồ,… với nhiều cơng cụ tìm kiếm liệu giúp cho việc tìm kiếm loại liệu số trở nên nhanh chóng - Dễ dàng phát tán: Ngày người sử dụng bình thường trở thành nguồn phát tán tài liệu dễ dàng thông qua ứng dụng, phương tiện kỹ thuật số máy tính, điện thoại, ứng dụng nhắn tin, truyền file ftp, mạng xã hội hay dịch vụ chia sẻ file trực tuyến,… liệu số truyền cách nhanh chóng thơng qua mạng truyền thơng mà khơng bị suy giảm tín hiệu, chất lượng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ - Dễ dàng lưu trữ: Dung lượng thiết bị lưu trữ ngày lớn, giá thành thiết bị lưu trữ ngày rẻ khiến cho việc lưu trữ liệu số hóa trở lên đơn giản Từ tất đặc trưng liệu số làm cho vấn đề bảo vệ quyền, xác thực, phát thay đổi, xuyên tạc thơng tin số nói chung ảnh số nói riêng quan tâm sâu sắc Thủy vân số có từ lâu, nhiên việc ứng dụng thuỷ vân lĩnh vực lại vấn đề mới, mang tính thời Nhận thức ý nghĩa khoa học, thực tiễn thuỷ vân số yêu cầu việc xác thực nội dung thông tin ảnh số, hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Trịnh Nhật Tiến, chọn đề tài “Thủy vân số ứng dụng xác thực nội dung ảnh số” làm Luận văn Luận văn tập trung tìm hiểu tổng quan ảnh số, ẩn giấu tin thủy vân số; số thuật tốn thủy vân miền khơng gian, miền biến đổi, đồng thời tiến hành phân tích lĩnh vực quảng cáo có lĩnh vực quảng cáo trực tuyến lập trình để xây dựng phần mềm thử nghiệm cho việc xác thực nhãn hiệu quảng cáo trực tuyến Ngoài phần mở đầu, phần kết luận tài liệu tham khảo, luận văn gồm chương, cụ thể sau: Chƣơng Tổng quan ảnh số, ẩn - giấu tin thủy vân số Nêu tổng quan nội dung bản, bao gồm khái niệm, tính chất ứng dụng ảnh số; ẩn - giấu tin số, phân loại kỹ thuật, mô hình giấu tin số; khái niệm, đặc tính, phân loại, quy trình, ứng dụng nguy công hệ thuỷ vân số Chƣơng Một số kỹ thuật thủy vân ảnh số ứng dụng xác thực nội dung ảnh số Chương tập trung trình bày hướng tiếp cận thủy vân; biến đổi thường dùng ảnh số DFT, DCT, DWT… số kỹ thuật tiêu biểu thủy vân ảnh số miền không gian miền tần số Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Chƣơng 3: Ứng dụng thủy vân để xác thực nội dung nhãn hiệu quảng cáo trực tuyến Phân tích hình thức quảng cáo có hình thức quảng cáo trực tuyến Đề xuất giải pháp, mơ hình sử dụng thủy vân để xác thực hình ảnh quảng cáo trực tuyến Ứng dụng chương trình Visual Studio 2010, ngơn ngữ C# để lập trình ứng dụng kỹ thuật thủy vân hợp ảnh để thực toán Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: Tập trung vào tìm hiểu tổng quan ảnh số, vấn đề giấu thông tin, thủy vân ảnh số Trong xác định hướng tiếp cận thủy vân, số kỹ thuật, thuật toán thuỷ vân ứng dụng xác nội dung ảnh số Hƣớng nghiên cứu đề tài: Tổng quan ảnh số Tổng quan vấn đề giấu thông tin Một số kỹ thuật, thuật tốn thuỷ vân; cài đặt chương trình ứng dụng kỹ thuật thuỷ vân để xác thực nhãn hiệu quảng cáo trực tuyến Phƣơng pháp nghiên cứu: Sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm; Phân tích, so sánh thuật toán giấu tin; Phương pháp trao đổi khoa học, lấy ý kiến chuyên gia; Thử nghiệm thuật tốn máy tính Ý nghĩa khoa học đề tài: Nghiên cứu, phân tích số thuật tốn thuỷ vân xây dựng mơ hình ứng dụng xác nội dung ảnh số để xác thực loại ảnh số, ứng dụng vào việc xác thực nhãn hiệu quảng cáo trực tuyến Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Chương TỔNG QUAN VỀ ẢNH SỐ, ẨN - GIẤU TIN VÀ THỦY VÂN 1.1 ẢNH SỐ 1.1.1 Điểm ảnh (Picture Element) Gốc ảnh (ảnh tự nhiên) ảnh liên tục không gian độ sáng Để xử lý máy tính điện tử, ảnh cần phải số hoá Số hoá ảnh biến đổi gần ảnh liên tục thành tập điểm phù hợp với ảnh thật vị trí (khơng gian) độ sáng (mức xám) Khoảng cách điểm ảnh thiết lập cho mắt người không phân biệt ranh giới chúng Mỗi điểm gọi điểm ảnh hay gọi tắt pixel Trong khuôn khổ ảnh hai chiều, pixel ứng với tọa độ (x, y) Điểm ảnh (pixel) phần tử ảnh số toạ độ (x, y) với độ xám màu định Kích thước khoảng cách điểm ảnh chọn thích hợp cho mắt người cảm nhận liên tục không gian mức xám (hoặc màu) ảnh số gần ảnh thật Mỗi phần tử ma trận gọi phần tử ảnh 1.1.2 Độ phân giải ảnh Độ phân giải (Resolution) ảnh mật độ điểm ảnh ấn định ảnh số hiển thị Khoảng cách điểm ảnh phải chọn cho mắt người thấy liên tục ảnh Việc lựa chọn khoảng cách thích hợp tạo nên mật độ phân bổ, độ phân giải phân bố theo trục x y khơng gian hai chiều Ví dụ: Độ phân giải ảnh hình CGA (Color Graphic Adaptor) lưới điểm theo chiều ngang hình: 320 điểm chiều dọc * 200 điểm ảnh (320*200) Rõ ràng, hình CGA 12” ta nhận thấy mịn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ hình CGA 17” độ phân giải 320*200 Lý do: mật độ diện tích hình rộng độ mịn điểm ảnh thấp 1.1.3 Mức xám ảnh Một điểm ảnh có hai đặc trưng vị trí (x, y) điểm ảnh độ xám Mức xám điểm ảnh cường độ sáng gán giá trị số điểm - Các thang giá trị mức xám thông thường: 16, 32, 64, 128, 256 (Mức 256 mức phổ dụng Lý do: từ kỹ thuật máy tính dùng 01 byte (8 bit) để biểu diễn mức xám: Mức xám dùng 01 byte biểu diễn: 28=256 mức, từ đến 255) - Ảnh đen trắng: Là ảnh có hai màu đen, trắng (không chứa màu khác) với mức xám điểm ảnh khác - Ảnh nhị phân: Ảnh có 02 mức đen trắng phân biệt tức dùng 01 bit mơ tả 21 mức khác Nói cách khác, điểm ảnh ảnh nhị phân - Ảnh màu: Trong khuôn khổ lý thuyết ba màu (Red, Blue, Green) để tạo nên giới màu, người ta thường dùng 03 byte để mơ tả mức màu, giá trị màu: 28*3=224K, sấp xỉ 16,7 triệu màu 1.1.4 Ảnh số Hình ảnh vẽ, họa hình (Picture, Photograph) hay nói cách khác liệu cảm nhận thị giác (Visual data) Một hình ảnh số thơng thường có số chiều [2] Ảnh số tập hợp điểm ảnh với mức xám phù hợp dùng để mô tả ảnh gần với ảnh thật Như vậy, định nghĩa ảnh số ảnh rời rạc hóa khơng gian hai chiều có ảnh hưởng cường độ ánh sáng mô tả ma trận hai chiều Dựa màu sắc phân loại ảnh số thành ảnh đen trắng ảnh màu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.1.5 Biểu diến ảnh số - Ảnh véctơ: Là liệu đồ họa (graphics) Ba loại đối tượng đồ họa riêng biệt điểm, đường vùng Ảnh véctơ hình thành từ nhiều đối tượng đồ họa đơn giản: đoạn thẳng, elíp Khn mẫu ảnh DXF, WMF, PIC, CGM - Ảnh raster: Bao gồm liệu ảnh (Image) Khn mẫu ảnh raster BMP, JPEG, GIF Mỗi điểm ảnh (pixel) loại ảnh cần xác định màu cụ thể Ảnh raster đa mức xám hay ảnh màu Biểu diễn ảnh đa mức xám Ảnh hiển thị hình pixel Các pixel có độ chói (cường độ) khác Dải cường độ từ đen đến trắng phụ thuộc vào chất lượng ảnh, hay tổng số bít sử dụng cho pixel Thí dụ với bit biểu diễn điểm ảnh có tới 255 mức cường độ khác biểu diễn Tóm lại, ảnh đa mức xám biểu diễn mảng chiều Mỗi phần tử mảng tương ứng với 01 điểm ảnh Việc xếp giá trị pixel vùng nhớ liên tục gọi bitmap Khái niệm xuất phát từ ánh xạ (map) pixel ảnh vật lý vào địa liên tục nhớ Bộ nhớ sử dụng để lưu trữ liệu ảnh bitmap gọi “frame buffer” Biểu diễn ảnh màu Ảnh màu bao gồm trường chữ nhật pixel Khác biệt với ảnh đa cấp xám cần giá trị để biểu diễn ảnh Mỗi giá trị biểu diễn màu sở Cách biểu diễn xuất phát từ lý thuyết màu hình thành từ trộn ba màu sở Các màu sở sử dụng vơ tuyến truyền hình hình máy tính Red, Green Blue Ảnh màu biểu diễn ba mảng hai chiều tương ứng với màu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ sở Red, Green Blue ảnh Màu mô hình màu Màu phân bổ bước sóng ánh sáng (màu blue - 440 nm, màu green 545 nm màu red - 580 nm) Mắt người cảm nhận ba màu red, green blue nhờ tế bào hình nón (khoảng 6-7 triệu) võng mạc Mắt người cảm nhận màu (bước sóng điện từ) dải từ 400 nm đến 700 nm Phần lớn màu sắc xung quanh ta khơng có bước sóng đơn mà chúng tạo trộn nhiều bước sóng khác nhau, mắt người nhạy với bước sóng trội Mơ hình màu mơ hình tốn học trừu tượng mơ tả cách biểu diễn màu mà người nhận biết giá trị (thông thường hay giá trị) hay thành phần màu Có nhiều mơ hình màu khác dành cho mục đích sử dụng khác Thí dụ, mơ hình màu RGB dành cho hình máy tính, CMYK dành cho máy in màu, HSV dành cho người sử dụng (trực quan hơn), YUV dành cho nén ảnh, nén video chuẩn Tivi 1.2 ẨN - GIẤU TIN SỐ 1.2.1 Ẩn - giấu tin số, phân loại kỹ thuật giấu tin Từ trước đến nay, nhiều phương pháp bảo vệ thông tin đưa ra, giải pháp dùng mật mã ứng dụng rộng rãi Thông tin ban đầu mã hố, sau giải mã nhờ khố hệ mã Đã có nhiều hệ mã phức tạp sử dụng DES, RSA, NAPSACK hiệu phổ biến Một phương pháp khác nghiên cứu ứng dụng mạnh mẽ nhiều nước giới, phương pháp giấu tin (Data Hiding), Giấu thơng tin kỹ thuật nhúng (embedding) lượng thông tin số Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 10 vào đối tượng liệu số khác Một yêu cầu giấu tin đảm bảo tính chất ẩn thông tin giấu đồng thời không làm ảnh hưởng đến chất lượng liệu gốc Sự khác biệt chủ yếu mã hố thơng tin giấu thơng tin mã hố làm cho thơng tin rõ có mã hố hay khơng, cịn với giấu thơng tin người ta khó biết có thơng tin giấu bên Kỹ thuật giấu thơng tin nhằm mục đích đảm bảo an tồn bảo mật thơng tin Việc bảo đảm an tồn bảo mật xem xét hai khía cạnh Một bảo mật cho liệu đem giấu, hai bảo mật cho đối tượng dùng để giấu tin Hai khía cạnh dẫn đến hai khuynh hướng kỹ thuật giấu tin Khuynh hướng thứ giấu tin mật (steganography) Khuynh hướng tập trung vào kỹ thuật giấu tin cho thông tin giấu nhiều quan trọng người khác khó phát đối tượng có bị giấu tin bên hay khơng Khuynh hướng thứ hai thuỷ vân số (watermarking) Khuynh hướng thuỷ vân số đánh giấu vào đối tượng nhằm khẳng định quyền sở hữu hay phát xuyên tạc thơng tin Thuỷ vân số có miền ứng dụng lớn nên quan tâm nghiên cứu nhiều thực tế có nhiều kỹ thuật dành cho khuynh hướng Hình 1.1 phân loại kỹ thuật giấu tin chia lĩnh vực giấu tin Có thể chia lĩnh vực giấu tin làm hai hướng lớn, watermarking steganography Nếu watermarking quan tâm nhiều đến ứng dụng giấu mẩu tin ngắn đòi hỏi độ bền vững cao thông tin cần giấu biến đổi thông thường tệp liệu mơi trường steganography lại quan tâm tới ứng dụng che giấu tin với độ mật dung lượng lớn tốt Đối với hướng lớn này, q trình phân loại tiếp tục theo tiêu chí khác, ví dụ dựa theo ảnh hưởng tác động từ bên ngồi chia watermark thành hai loại, loại bền vững với tác Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 62 Hình 3.1 Hình ảnh quảng cáo sản phẩm, hàng hóa 3.1.2 Ý tƣởng giải pháp sử dụng thủy vân số để xác thực nội dung nhãn hiệu quảng cáo trực tuyến Để giải vấn đề kỹ thuật kết hợp thủy vân ẩn thủy vân sử dụng, thủy vân dùng để xác định nguồn gốc sản phẩm thủy vân ẩn sử dụng để xác thực tính tin cậy thơng tin quảng cáo thơng qua việc xác thực trực tuyến theo sơ đồ hình sau: Hình 3.2 Sơ đồ bảo vệ nhãn hiệu hình ảnh quảng cáo trực tuyến Theo sơ đồ trên, hình ảnh quảng cáo xử lý qua chương trình xử lý ảnh chỉnh sửa tạo ảnh cho sản phẩm cần quảng cáo; sau thủy Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 63 vân nhúng trước đăng tải ảnh trang web Khi người dùng quan tâm tới sản phẩm muốn xác thực thơng tin quảng cáo lấy ảnh gửi yêu cầu xác thực thông tin server nhà sản xuất, hay trung tâm kiểm soát việc đăng kí nhãn hiệu (nếu có)… Server tiến hành trích xuất thủy vân đối sánh trả thông tin cho người sử dụng 3.2 QUY TRÌNH THỰC HIỆN 3.2.1 Quy trình thực nhúng thủy vân ảnh số - Bước Chuẩn bị thủy vân để nhúng (tệp tin văn có chứng nhận quyền, hình ảnh logo,…) hình ảnh quảng cáo (ảnh mang) - Bước Thực nén thủy vân mang nhúng phương pháp nén không mát thông tin Thực nội dung để giảm lượng thông tin cần nhúng ảnh mà đảm bảo chất lượng thủy vân - Bước Sử dụng kỹ thuật trộn ảnh để trộn thủy vân dùng mã hoá thủy vân nén (có thể mã hố khố đối xứng cơng khai) để bảo bảo bí mật cho thủy vân trước mang nhúng vào ảnh - Bước Lựa chọn hình ảnh quảng cáo để nhúng thủy vân tạo từ Bước - Bước Sử dụng kỹ thuật thủy vân ảnh số trình bày Chương để nhúng thủy vân ảnh lựa chọn Bước - Bước Lưu hình ảnh nhúng thủy vân - Bước Chuyển hình ảnh nhúng thủy vân lên website, mạng xã hội… để thực quảng cáo Thủy vân Nén Mã hóa/trộn Bản mã/ Thủy vân nén trộn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Thông tin nhúng ảnh http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 64 Hình 3.3 Mơ hình tổng qt thực nhúng thủy vân ảnh số Khơng giảm tính tổng quát đảm bảo tính tập trung Luận văn, từ Bước đến Bước coi thủy vân nén, mã hóa/trộn ảnh trước tiến hành nhúng thủy vân Phần Demo Luận văn tập trung thực từ Bước đến bước 3.2.2 Quy trình thực tách thủy vân ảnh nhúng - Bước Sử dụng kỹ thuật thủy vân ảnh số trình bày Chương để tách thủy vân mã hóa/trộn ảnh chứa thủy vân nhúng - Bước Giải mã/giải trộn thủy vân thu Bước - Bước Giải nén thủy vân thu từ Bước ta thủy vân ban đầu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 65 Khơng giảm tính tổng qt đảm bảo tính tập trung Luận văn, Bước đến Bước coi thủy vân giải nén, giải mã/giả trộn Phần demo Luận văn tập trung thực từ Bước quy trình Trong giải pháp thủy vân cần giấu file văn bản, ảnh…Tùy theo loại thủy vân, mục đích sử dụng ta mã hóa hay khơng mã hóa, trộn ảnh hay khơng trộn ảnh dùng loại thủy vân ẩn hay hiện, kỹ thuật thủy vân bền vững hay dễ vỡ, dùng thủy vân kết hợp… cho phù hợp với ứng dụng, toán cụ thể Nếu thân thủy vân dạng nén khơng cần áp dụng kỹ thuật nén Môi trường nhúng thủy vân, sở liệu ảnh mang lựa chọn phải phù hợp với dung lượng thủy vân, tức phải đảm bảo “chứa” thủy vân mà chất lượng có thủy vân không thay đổi nhiều so với ảnh gốc Đối với tốn xác thực nội dung hình ảnh quản cáo trực tuyến Luận văn, tác giả đề xuất sử dụng kiểu thủy vân “hợp ảnh”, tức thủy vân đưa vào nhúng dạng ảnh là: logo, biểu tượng… Với đặc thù thủy vân kiểu phù hợp với bảo vệ xác thực quyền, xác thực nội dung ảnh số, truyền tải ảnh thủy vân qua mạng gặp suy hao đường truyền, lỗi đường truyền, phép biến đổi ảnh… Sử dụng thủy vân dạng thu nhận thủy vân chất lượng thấp ta nhận thủy vân, hình ảnh, logo, biểu tượng Nếu thủy vân dạng chữ, dãy số ký tự biểu diễn thủy vân dùng bít, xảy lỗi bít làm thủy vân bị thay đổi khó nhận thủy vân thu 3.3 XÂY DỰNG VÀ CÀI ĐẶT CHƢƠNG TRÌNH 3.3.1 Mục đích, yêu cầu Mục đích của Luận văn xây dựng chương trình ứng dụng kỹ thuật thủy vân số để nhúng, tách thủy vân phục vụ việc xác thực nội dung thông tin ảnh số để bảo vệ, xác thực nhãn hiệu quảng cáo trực tuyến Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 66 Chương trình đảm bảo u cầu sau: - Sau thủy vân chất lượng ảnh chứa thủy vân không thay đổi nhiều so với ảnh gốc - Khi trích xuất thủy vân đảm bảo nguyên vẹn - Phần xác thực thủy vân kết luận ảnh chưa thay đổi, ảnh bị thay đổi nội dung, ảnh chưa thủy vân khơng có sở kết luận - Cài đặt máy PC, Server có hệ điều hành Windows: XP, Win7, 2000, 2003, 2008 Server… 3.3.2 Lựa chọn môi trƣờng xây dựng ứng dụng Các hàm Win32 API thường đóng vai trị quan trọng lập trình an ninh an tồn ngơn ngữ bậc cao Tuy nhiên, có vấn đề lớn đặt hàm khó để hiểu sử dụng Những nhà phát triển mà cần áp dụng an ninh an toàn cách gọi trực tiếp Win API thường thực cách tốt với mơ hình lập trình khó .NET Framework cung cấp nhiều đặc tả cách gói đặc tính nằm Win32 Security API với giao diện hướng đối tượng Cryptography namespace hỗ trợ phép toán, thuật toán mã hoá Hơn nữa, lớp NET Framework đảm bảo chức an tồn mơ tả lớp gắn liền với cho chúng khơng thể bị thay đổi Việc lập trình có bảo mật NET nhờ hỗ trợ tốt loại mã hóa (DES, 3DES, RC2, RSA…), chữ ký số (RSA, DSA, MHK ), giải thuật băm (MD5, SHA1, SHA-256 ), mã xác thực thông điệp (Message Authentication Codes - MAC), sinh số ngẫu nhiên (Pseudorandom number generators -PRNG) Ngoài ra, xây dựng ứng dụng tảng NET Framework phát triển Visual Studio cịn có tiện lợi sau: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 67 - Bộ phát triển Visual Studio có thư viện đối tượng, phương thức giúp cho việc xử lý hình ảnh, âm thuận tiện, dễ tích hợp thêm thư viện động dll - Sử dụng phát triển Visual Studio xây dựng phần mềm có giao diện thân thiện với người dùng; dễ dàng kế thừa lớp hệ thống phát triển Ngôn ngữ C# ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, có khả xử lý nhanh đối tượng đa phương tiện thao tác với bit, byte liệu Vì vậy, thực Luận văn, lựa chọn giải pháp xây dựng chương trình phát triển Visual Studio 2008, ngơn ngữ Visual C# để giải tốn đặt 3.3.3 Khai thác sử dụng chƣơng trình Chương trình có 04 nhóm chức sau: * Thực nhúng thủy vân vào ảnh số Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 68 Hình 3.4 Giao diện nhúng thủy vân logo, biểu tượng lên ảnh Thực 03 bước sau: - Bước Lựa chọn nút mục Ảnh gốc để lựa chọn ảnh gốc (ảnh mang) - Bước Lựa mục Thủy vân để lựa chọn ảnh làm thủy vân (là logo, biểu tượng…) - Bước Kích nút Nhúng thủy vân để nhúng thủy vân vào ảnh gốc, sau nhúng xong ta chọn vị trí để lưu ảnh nhúng thủy vân Sau chọn xong vị trí kích nút Save để kết thúc q trình nhúng * Thực tách thủy vân ảnh nhúng thủy vân số Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 69 Hình 3.5 Giao diện tách thủy vân từ ảnh nhúng thủy vân Thực 03 bước sau: - Bước Lựa chọn mục Ảnh thủy vân để lựa chọn ảnh thủy vân, ảnh theo chuẩn bitmap (*.bmp) - Bước Lựa chọn Lƣu thủy vân, để chọn vị trí lưu thủy vân trích xuất từ ảnh nhúng thủy vân - Bước Kích nút Tách thủy vân để tách thủy vân từ ảnh nhúng lưu thư mục tạo từ Bước Trong trƣờng hợp số tình xảy ra: - Tình Tách thủy vân từ ảnh thủy vân từ chương trình, ảnh chứa thủy vân chưa bị thay đổi Chương trình đưa thủy vân nhúng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 70 - Tình Tách thủy vân từ ảnh thủy vân từ chương trình ảnh chứa thủy vân bị thay đổi Chương trình đưa thủy vân nhúng Tuy nhiên, thủy vân bị thay đổi tùy theo thay đổi ảnh bị thủy vân; ảnh thay đổi nhiều khơng tách thủy vân - Tình Tách thủy vân từ ảnh chưa thủy vân Chương trình thông báo “Tệp tin ảnh chưa thủy vân” * Thực xác thực nội dung ảnh số Thực 02 bước sau: - Bước Lựa chọn ảnh cần xác thực (nguồn lấy qua máy ảnh, điện thoại, mạng máy tính…) - Bước Kích nút Xác thực để xác thực thủy vân Hình 3.6 Giao diện xác thực ảnh nhúng thủy vân chưa bị thay đổi Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 71 Trong trƣờng hợp số tình xảy ra: - Tình Ảnh nhúng thủy vân, chưa bị thay đổi thông tin Chương trình thơng báo “Ảnh chưa bị thay đổi thơng tin” – Hình 3.6 - Tình Ảnh thủy vân bị thay đổi thông tin Chương trình thơng báo “Ảnh bị thay đổi thơng tin, cần xác thực lại nguồn gốc” – Hình 3.7 - Tình Ảnh chưa thủy vân, chương trình thơng báo “Khơng có sở để kết luận” – Hình 3.8 Hình 3.7 Giao diện xác thực ảnh nhúng thủy vân bị thay đổi thông tin Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 72 Hình 3.8 Giao diện kiểm tra ảnh xem có thủy vân khơng * Thực trộn ảnh giải mã ảnh trộn Để đảm bảo an toàn cho thủy vân kể thuật tốn thủy vân bị lộ, ta dùng giải pháp trộn thủy vân trước nhúng (thay cho mã hóa) Chức trộn ảnh: Dùng để xử lý ảnh thủy vân trước đem vào nhúng, ta thực 04 bước sau: - Bước Lựa chọn thủy vân cần thực trộn - Bước Nhập thơng tin Khóa - Bước Kích vào nút Save chọn vị trí lưu thủy vân sau trộn - Bước Kích nút Trộn ảnh để thực Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 73 Hình 3.9 Giao diện trộn thủy vân trước thực nhúng Chức giải mã ảnh trộn: Sau lựa chọn ảnh thủy vân thực trộn ta nhập thông tin Khóa (phải giống khóa lúc trộn ảnh) kích nút Giải mã để thực khơi phục lại ảnh trộn 3.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG Chương phân tích hình thức quảng cáo: Quảng cáo truyền hình, Radio, báo chí, tạp chí tờ rơi, quảng cáo ngồi trời hình thức quảng cáo trực tuyến mạng Đề xuất giải pháp, mô hình sử dụng thủy vân để xác thực hình thức quảng cáo trực tuyến Ứng dụng ngôn ngữ C# chương trình Visual Studio 2010 để lập trình ứng dụng kỹ thuật thủy vân hợp ảnh để thực tốn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 74 KẾT LUẬN Bảo vệ quyền nói chung, xác thực nội dung ảnh số vấn đề đặc biệt quan tâm, với cơng nghệ ngày phát triển vấn đề trở nên cấp thiết Thủy vân số giải pháp có nhiều triển vọng việc giải vấn đề quyền sở hữu, bảo vệ, xác thực, hỗ trợ lần vết thông tin Luận văn đạt kết sau: Đã trình bày có hệ thống kiến thức liên quan đến ảnh số, giấu tin nội dung thủy vân ảnh số Luận văn trình bày hai hướng tiếp cận thủy vân ảnh số miền không gian miền biến đổi; kỹ thuật thủy vân sử dụng hai khuynh hướng trên; phân tích phép biến đổi DFT, DWT, DCT làm sở để lựa chọn lược đồ, kỹ thuật thủy vân phù hợp để xây dựng chương trình cho yêu cầu khác Tìm hiểu kỹ thuật trộn ảnh, mã hóa… kết hợp với thủy vân làm tăng mức độ an toàn bù đắp cho hạn chế kỹ thuật thủy vân Trên sở phân tích đánh giá ứng dụng ảnh số, thủy vân số Luận văn phân tích hình thức quảng cáo có hình thức quảng cáo trực tuyến Đề xuất giải pháp, mơ hình sử dụng thủy vân để xác thực hình ảnh quảng cáo trực tuyến Đã ứng dụng chương trình Visual Studio 2010, ngơn ngữ lập trình C# để lập trình ứng dụng kỹ thuật thủy vân hợp ảnh để thực tốn Tuy nhiên, Luận văn cịn có hạn chế định như: Tốc độ nhúng thủy vân cịn chậm ảnh có kích thước lớn Chưa xử lý hiệu việc thu nhận ảnh chất lượng thu nhận ảnh, tỷ lệ sai dương… làm cho chương trình xác thực có kết chưa thực xác Hướng phát triển Luận văn: Nghiên cứu xây dựng chương trình thủy vân liệu đa phương tiện, cải tiến thuật tốn, kết hợp với Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 75 kỹ thuật khác để tăng cường bền vững, bí mật thủy vân nhúng liệu đa phương tiện TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Đặng Văn Đức (2005), Hệ quản trị sở liệu đa phương tiện, Viện Công nghệ thông tin - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Hà Nội [2] Nguyễn Quang Hoan(2006), Giáo trình xử lý ảnh, Học viện bưu - Viễn thơng [3] Nguyễn Xn Huy, Bùi Thị Thúy Hằng, Vương Mai Phương (2003), Một số kĩ thuật nâng cao chất lượng ảnh lượng tin bảo mật ảnh, Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia: Một số vấn đề chọn lọc công nghệ thông tin lần thứ 5, Nha Trang, 5-8/6/2002, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [4] Nguyễn Xuân Huy, Trần Quốc Dũng (2002), Một số thuật toán thuỷ vân miền DCT, Kỷ yếu Hộ ốc gia: Một số vấn đề chọn lọc Công nghệ Thông tin, Thái Nguyên, 29-31/08/2003, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2005, tr 146-151 [5] Trịnh Nhật Tiến (2002), Giáo trình an tồn liệu, Trường Đại Học Công Nghệ, Đại Học Quốc Gia Hà Nội [6] We are Social (2014), Phân tích số liệu thống kê Internet di động Việt Nam năm 2014, Công ty cổ phần việt Tiến Mạnh (VTM Group), http://vtmgroup.com.vn/phan-tich-so-lieu-thong-ke-ve-internet-va-di-dongviet-nam-nam-2014 Tiếng Anh [7] Alper Koz (2002), “Digital Watermarking Based on Human Visual System”, pp – Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 76 [8] Artech House, computer security series (2002), Information Hiding Techniques for Steganography and Digital Watermarking [9] Chris Shoemaker (2002), “Hidden Bits: A Survey of Techniques for Digital Watermarking”, Independent Study EER-290 Prof Rudko, Spring [10] C Langelaar, J C A ven der Lubbe, and R L Lagendijk (1997), “Robust labeling methods for copy protection of images,” in Proc Electronic Imaging, San Jose, CA, vol 3022, pp 298–309 [11] Dr Martin Kutter and Dr Frederic Jordan (2002), “Digital Watermarking Technology”, in AlpVision, Switzerland, pp – [12] Jiri Fridrich(1999), A hybrid watermark for tamper detection in digital images, Proceedings of the Fifth International Symposium on Signal Processing and Its Applications (ISSPA ’99), 22-25 [13] Michael Arold-Martin Schmucker-Stephen D.Wolthusen (2004), Techniques and Applications of Digital Watermarking and Content Protection, chap 1,2,3,4 [14] M.A.Suhail and M.S.Obaidat (2003), “Digital Watermarkingbased DCT and jpeg Model” IEEE Trans on Instrumentation and Measurement, vol 52, no 5, pp 1640-1647 [15] O Bruyndonckx, Jean-Jacques Quisquater, and Benoit M Macq (1995), Spatial method for copyright labeling of digital images In IEEE Workshop on Nonlinear Signal and Image Processing '95, Thessaloniki, Greece, pages 456 - 459 [16] VIKAS SAXENA (2007), A Novel Watermarking Scheme for JPEG Images Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... cứu: Tập trung vào tìm hiểu tổng quan ảnh số, vấn đề giấu thông tin, thủy vân ảnh số Trong xác định hướng tiếp cận thủy vân, số kỹ thuật, thuật toán thuỷ vân ứng dụng xác nội dung ảnh số Hƣớng nghiên... làm tảng để phân tích hướng tiếp cận thủy vân, lược đồ thủy vân số nội dung Chương Chương MỘT SỐ KỸ THUẬT THỦY VÂN ỨNG DỤNG TRONG XÁC THỰC NỘI DUNG ẢNH SỐ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái... Nghiên cứu, phân tích số thuật tốn thuỷ vân xây dựng mơ hình ứng dụng xác nội dung ảnh số để xác thực loại ảnh số, ứng dụng vào việc xác thực nhãn hiệu quảng cáo trực tuyến Số hóa Trung tâm Học