Nghiên cứu về kỹ thuật giấu tin mật trong ảnh kỹ thuật số

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ DƢ CÔNG THÀNH NGHIÊN CỨU VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN MẬT TRONG ẢNH KỸ THUẬT SỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ DƢ CÔNG THÀNH NGHIÊN CỨU VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN MẬT TRONG ẢNH KỸ THUẬT SỐ Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60480104 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Hồ Văn Canh HÀ NỘI - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu thân Luận văn hoàn toàn chép công trình nghiên cứu ngƣời khác, mang tính độc lập định với tất công trình nghiên cứu trƣớc Tất tài liệu tham khảo có xuất xứ rõ ràng đƣợc trích dẫn hợp pháp Nếu có vi phạm gì, xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2015 Học viên Dƣ Công Thành LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cán hƣớng dẫn khoa học TS Hồ Văn Canh, ngƣời tận tình hƣớng dẫn cho từ buổi tiếp cận với đề tài luận văn tốt nghiệp TS Hồ Văn Canh hƣớng dẫn, bảo cho phƣơng pháp nghiên cứu khoa học, cách làm việc khoa học suốt thời gian qua Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến toàn thể thầy cô giáo trƣờng Đại học Công nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội tận tình giảng dạy tạo điều kiện cho học tập, nghiên cứu hoàn thành đề tài luận văn Tôi đƣợc học hỏi thầy cô tinh thần làm việc khoa học, đầy trách nhiệm, thầy cô cung cấp cho kiến thức tảng suốt trình học tập Chính thế, qua xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới thầy cô Tiếp đến, xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến khoa Công nghệ thông tin – Đại học Công nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện sở vật chất để học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn bạn học viên cao học K19, chuyên ngành Hệ thống thông tin giúp đỡ trình học tập, nghiên cứu Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp tôi, ngƣời động viên, tạo điều kiện tốt cho học tập lao động suốt thời gian qua Xin chúc tất ngƣời mạnh khỏe công tác tốt Xin chúc thầy cô đạt đƣợc nhiều thành tựu nghiên cứu giảng dạy Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2015 Học viên Dƣ Công Thành MỤC LỤC  CHƢƠNG - MộT Số KHÁI QUÁT Về GIấU TIN TRONG ĐA PHƢƠNG TIệN 1.1 GIớI THIệU CHUNG 1.2 GIớI THIệU ảNH TĨNH VÀ MộT Số KHÁI NIệM 1.3 CÁC Kỹ THUậT GIấU TIN TRONG ảNH Kỹ THUậT Số 1.4 PHÂN LOạI Kỹ THUậT GIấU TIN TRONG ảNH 1.5 TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ Kỹ THUậT GIấU TIN TRONG ảNH 1.5.1 Tính vô hình 1.5.2 Khả giấu thông tin 1.5.3 Chất lượng ảnh có giấu thông tin 1.5.4 Tính bền vững thông tin giấu 1.5.5 Thuật toán độ phức tạp thuật toán CHƢƠNG - MộT Số Kỹ THUậT GIấU TIN MậT VÀ PHÁT HIệN GIấU TIN MậT TRONG ảNH Kỹ THUậT Số 2.1 GIớI THIệU Về Kỹ THUậT GIấU TIN MậT (STEGANOGRAPHY) 2.2 PHƢƠNG PHÁP GIấU TIN MậT STEGANOGRAPHY 2.3 THUậT TOÁN GIấU TIN MậT TRONG ảNH Số 2.3.1 Thuật toán giấu tin ảnh số sử dụng hai lớp bảo mật 2.3.2 Thuật toán giấu tin ảnh số phương pháp module năm 2.4 ĐÁNH GIÁ PHƢƠNG PHÁP GIấU TIN MậT TRONG ảNH Số 13 CHƢƠNG - MộT Số Kỹ THUậT PHÁT HIệN Để ĐÁNH GIÁ CHấT LƢợNG CÁC THUậT TOÁN GIấU TIN MậT ĐÃ ĐƢợC CÔNG Bố 19 3.1 MộT Số Kỹ THUậT PHÁT HIệN GIấU TIN MậT TRONG ảNH Số 19 3.2 PHÂN LOạI CÁC Kỹ THUậT PHÁT HIệN GIấU TIN TRONG ảNH 19 3.3 Kỹ THUậT PHÁT HIệN GIấU TIN Cụ THể 20 3.3.1 Phát giấu tin chữ ký 20 3.3.2 Phát giấu tin dựa thống kê cụ thể 21 3.4 Kỹ THUậT PHÁT HIệN GIấU TIN TổNG QUÁT 23 3.4.1 Đặc trưng markov 23 3.4.2 Metric chất lượng hình ảnh 24 3.4.3 Đặc trưng sóng biến đổi wavelet 24 3.4.4 Ma trận đồng thời xuất 25 3.4.5 Đặc trưng Histogram 25 3.5 PHÁT HIệN GIấU TIN TRONG ảNH Sử DụNG Kỹ THUậT TấN CÔNG TRựC QUAN 26 3.6 PHÁT HIệN GIấU TIN TRONG ảNH Sử DụNG Kỹ THUậT TấN CÔNG CHI-SQUARE 28 3.7 TổNG QUÁT 30 CHƢƠNG - THựC NGHIệM ĐÁNH GIÁ KếT QUả VÀ HƢớNG PHÁT TRIểN 32 KếT LUậN VÀ HƢớNG PHÁT TRIểN 37 TÀI LIệU THAM KHảO 39 DANH SÁCH HÌNH ẢNH  Hình 1: Sơ đồ phƣơng pháp giấu tin ảnh số với hai lớp bảo mật Hình 2: Sơ đồ thuật toán giấu tin ảnh với lớp bảo mật Hình 3: Quá trình trích xuất thông tin bị che giấu ảnh Hình 4: Ảnh trƣớc sau biến đổi theo phƣơng pháp module năm 11 Hình 5: Ảnh trƣớc sau giấu tin sử dụng phƣơng pháp giấu tin mật hai lớp 14 Hình 7: Ảnh trƣớc (bên trái) sau (bên phải) giấu tin 26 Hình 8: Phân biệt ảnh trƣớc (bên trái) sau (bên phải) giấu tin sau công trực quan 27 Hình 9: Tần số xuất ảnh trƣớc giấu tin (trái) ảnh sau giấu tin (phải) 29 Hình 10: Ảnh gốc "beat girl" 32 Luận văn tốt nghiệp Chƣơng - Dư Công Thành Một số khái quát giấu tin đa phƣơng tiện 1.1 Giới thiệu chung Sự đời phát triển Internet kéo theo nhiều lĩnh vực khác lĩnh vực bảo mật thông tin lĩnh vực đƣợc quan tâm hàng đầu Ngày liệu số đƣợc lan truyền chép nhanh chóng, dễ dàng nên vấn đề bảo mật thông tin số ngày trở nên cấp bách Thông tin số cần bảo mật đƣợc mã hóa theo cách thức đó, cách thức cần đƣợc bí mật đạt hiệu cao Hiện nhiều ngành, nhiều đơn vị toàn quốc có hệ thống mạng nội thông suốt tỉnh thành nƣớc Hệ thống đảm bảo đƣợc thông tin truy ền mạng không bị lộ lọt nhƣng điểm hệ thống chƣa đạt đƣợc tính động Việc sử dụng mạng Internet dễ dàng nhiều so với việc sử dụng mạng nội để truyền tin Tuy nhiên, Internet phát tán thông tin đâu giới Đi kèm với việc truyền tin qua Internet rủi ro mát sai lệch thông tin Do đó, bảo mật thông tin truyền Internet vấn đề cấp thiết thực tế “Giấu tin” kỹ thuật nhúng (giấu) lƣợng thông tin số vào đối tƣợng liệu số khác Giấu tin ảnh số giấu mẩu tin dạng số máy tính vào tệp ảnh nhị phân cho không bị ngƣời phát 1.2 Giới thiệu ảnh tĩnh số khái niệm Ảnh BITMAP (BMP) đƣợc phát triển Microsoft Corporation, đƣợc lƣu trữ dƣới dạng độc lập thiết bị cho phép Windows hiển thị liệu không phụ thuộc vào khung định màu phần cứng Tên tệp mở rộng mặc định tệp ảnh Bitmap BMP, nét vẽ đƣợc thể điểm ảnh Qui ƣớc màu đen, trắng tƣơng ứng với giá trị 0, Ảnh BMP đƣợc sử dụng Microsoft Windows ứng dụng chạy Windows từ version 3.0 trở lên BMP thuộc loại ảnh mảnh Cấu trúc ảnh BITMAP, JPEG Các thuộc tính tiêu biểu tập tin ảnh BMP là: Số bit điểm ảnh thƣờng đƣợc ký hiệu n Một ảnh BMP n bit có 2n màu Giá trị n lớn ảnh có nhiều màu rõ nét Giá trị tiêu biểu n (ảnh đen trắng), Luận văn tốt nghiệp Dư Công Thành (ảnh 16 màu), (ảnh 256 màu), 16 (ảnh 65536 màu) 24 (ảnh 16 triệu màu) Ảnh BMP 24 - bit có chất lƣợng hình ảnh trung thực Chiều cao ảnh (height), cho điểm ảnh Chiều rộng ảnh (width), cho điểm ảnh Đặc điểm bật định dạng BMP tập tin ảnh thƣờng không đƣợc nén thuật toán Khi lƣu ảnh, điểm ảnh đƣợc ghi trực tiếp vào tập tin điểm ảnh đƣợc mô tả hay nhiều byte tùy thuộc vào giá trị n ảnh Do đó, hình ảnh lƣu dƣới dạng BMP thƣờng có kích cỡ lớn, gấp nhiều lần so với ảnh đƣợc nén (chẳng hạn GIF, JPEG hay PNG) Cấu trúc tệp ảnh BMP gồm có bốn phần: - Bitmap File Header: Lƣu trữ thông tin tổng hợp tệp ảnh BMP Bitmap Information: Lƣu trữ thông tin chi tiết ảnh bitmap Color Palette: Lƣu trữ định nghĩa màu đƣợc sử dụng cho bitmap Bitmap Data: Lƣu trữ điểm ảnh hình ảnh thực tế 1.3 Các kỹ thuật giấu tin ảnh kỹ thuật số Kỹ thuật giấu tin nhằm hai mục đích: bảo mật cho liệu đƣợc đem giấu, hai bảo vệ cho đối tƣợng mang tin giấu Hai mục đích khác dẫn đến hai kỹ thuật chủ yếu giấu tin Đó giấu tin mật thủy vân số Nói chung giấu tin đa phƣơng tiện tận dụng “độ dƣ thừa” phƣơng tiện giấu để thực việc giấu tin mà ngƣời “khó” cảm nhận đƣợc có thông tin giấu Một cách tiếp cận bảo mật thông tin giấu tin, có nghĩa thông tin số cần đƣợc bảo mật đƣợc ngƣời dùng giấu vào đối tƣợng liệu số khác (môi trƣờng giấu tin) cho biến đổi môi trƣờng sau giấu tin khó nhận biết, đồng thời ngƣời dùng lấy lại đƣợc thông tin giấu cần Giấu thông tin số, phát thông tin số ẩn giấu liệu đa phƣơng tiện đặc biệt ảnh số vấn đề đƣợc quan tâm nhiều lĩnh vực Để phát phân biệt đƣợc ảnh số có mang tin mật hay không đòi hỏi nhiều yếu tố kỹ thuật phức tạp Một ứng dụng điển hình phát triển thƣơng mại điện tử, phát triển thƣơng mại điện tử mang lại nhiều lợi ích, nhiên bên cạnh mặt tiêu cực nhƣ vi phạm quyền, giả mạo thƣơng hiệu ngày gia tăng Phƣơng pháp giấu tin đƣợc ứng dụng rộng rãi để gài thông tin nhƣ chữ ký, nhãn thƣơng hiệu để chứng minh hợp pháp sản phẩm, bảo vệ quyền… Luận văn tốt nghiệp Dư Công Thành Hình 7: Phân biệt ảnh trƣớc (bên trái) sau (bên phải) giấu tin sau công trực quan Các bƣớc công ảnh đƣợc mô tả nhƣ sau: Tấn công ảnh có chứa thông tin Trích xuất bit thông tin chứa thông điệp đƣợc giấu Minh họa trực quan bit vị trí điểm ảnh ảnh ban đầu Một lọc nhúng cho việc công trực quan đồ họa hiển thị phần điểm ảnh chức trích xuất thông tin đƣợc áp dụng cho lọc Nhƣ phƣơng pháp EzStego sử dụng bảng màu đen trắng khác để thay cho bảng màu sử dụng ảnh ban đầu VIệc thay đƣợc mô tả nhƣ dƣới: 27 Luận văn tốt nghiệp Dư Công Thành Bảng màu gốc Sắp xếp Bảng màu sau xếp Màu sắc theo giá trị steganographic Sắp xếp quay lại Bảng màu thay sau Kết trình xếp lại bảng màu nhận thấy nhƣ hình Ảnh bên trái thông tin đƣợc giấu ảnh, ảnh bên phải có chứa 50% dung lƣợng thông tin đƣợc giấu ảnh 3.6 Phát giấu tin ảnh sử dụng kỹ thuật công Chi-square Các kỹ thuật nhúng tin thƣờng thay đổi bit quan trọng ảnh để không làm thay đổi ảnh nhiều Các cặp giá trị bit quan trọng đƣợc gọi PoVs (pair of value) Nếu bit đƣợc phân bố tần số xuất giá trị PoV Hình thể tần số màu sắc ảnh trƣớc sau nhúng tin 28 Luận văn tốt nghiệp Dư Công Thành Hình 8: Tần số xuất ảnh trƣớc giấu tin (trái) ảnh sau giấu tin (phải) Ý tƣởng phƣơng pháp thống kê để so sánh phân bố tần suất lý thuyết mong muốn ảnh sau giấu tin với số mẫu môi trƣờng quan sát Điều quan trọng làm ta có đƣợc tần số lý thuyết mong muốn Tần số không đƣợc lấy từ mẫu ngẫu nhiên mẫu ngẫu nhiên có khả bị thay đổi việc nhúng thông tin vào ảnh Về mặt lý thuyết, tần số trung bình cộng hai tần số PoV Các đƣờng nét đứt hình nối giá trị trung bình cộng với Do nhúng thay đổi bit quan trọng nên không thay đổi tổng hai tần số với Các số đếm lấy từ giá trị tần số lẻ đƣợc chuyển sang tần số tƣơng ứng ngƣợc lại Nhƣ tổng số không thay đổi nên giá trị trung bình số học nhƣ cho PoV ảnh gốc ảnh sau giấu tin Thực tế giúp ta lấy đƣợc phân bố tần số lý thuyết mong muốn từ mẫu ngẫu nhiên Mức độ tƣơng tự phân phối mẫu quan sát phân bố tần số lý thuyết mong muốn biện pháp xác suất Mức độ tƣơng tự đƣợc xác định cách thử nghiệm Chi-square ví dụ dƣới Thí nghiệm hoạt động ánh xạ quan sát vào phân loại khác Các bƣớc thực nhƣ sau: Chúng ta giả sử có k phân loại có mẫu ngẫu nghiên quan sát Mỗi quan sát phải rơi vào loại phân loại Các phân loại tất bảng màu Màu sắc đƣợc đặt với số bảng đƣợc xếp Nếu hạn chế tổng quát, tập trung vào giá trị lẻ PoVs 29 Luận văn tốt nghiệp Dư Công Thành Tối thiểu tần số lý thuyết mong muốn phải lớn Chúng ta cần thống phân loại để giữ đƣợc điều kiện Các tần số lý thuyết mong muốn phân loại i sau nhúng thông điệp giống là: Các tần số xuất đo đƣợc mẫu ngẫu nhiên là: Thống kê là: Với k - độ tự p xắc suất thống kê với điều kiện phân phối Nó đƣợc tính cách tổng hợp hàm mật độ: 3.7 Tổng quát Ở phần trên, có nhìn tổng quát kỹ thuật phát giấu tin ảnh kỹ thuật số Các kỹ thuật đƣợc phân loại gồm có phát giấu tin cụ thể phát giấu tin tổng quát Trong kỹ thuật tiếp tục đƣợc phân loại dựa tính đƣợc sử dụng để phân biệt hình ảnh nhƣ ảnh bị giấu tin ảnh gốc Các kỹ thuật phát giấu tin cụ thể xác cho kết tốt so với kỹ thuật tổng quát Tuy nhiên kỹ thuật phát giấu tin cụ thể không linh hoạt thuật toán giấu tin có đặc điểm khác nên việc mở rộng thuật toán để sử dụng cho việc phát giấu tin thuật toán nhúng khác không linh hoạt Thống kê phát giấu tin chung mạnh chúng đƣợc thiết kế để phát thông tin đƣợc nhúng ảnh kỹ thuật số sử dụng thuật toán giấu tin Ở phần phân loại đặc trƣng trích xuất từ ảnh, đặc 30 Luận văn tốt nghiệp Dư Công Thành trƣng hệ số wavelet cho kết tốt so với miền không gian hệ số DCT, khả tƣơng quan hệ số DWT Tuy nhiên phát xác đƣợc cải thiện kết hợp đặc trƣng đƣợc trích xuất từ miền không gian miền tần số (DCT, DWT) đƣợc sử dụng nhƣ nghiên cứu Các phân loại khác đƣợc sử dụng gồm có SVM, Bayes, Mạng nơ ron nhân tạo, phân tích Fisher tuyến tính, phân tích tuyến tính phân biệt Việc lựa chọn hiệu đặc trƣng giảm chi phí việc nhận biết tin mật giấu ảnh nhiều Bằng cách giảm số lƣợng đặc trƣng, cung cấp độ xác phân loại tốt tƣơng tác với kích thƣớc mẫu hữu hạn Nhiều lựa chọn đặc trƣng định đƣợc khảo sát ANOVA (phân tích phƣơng sai), PSO (tối ƣu hóa swarm), khoảng cách Euclid, phân tích thành phần chủ yếu (Principal component analysis) tác giả công bố độ xác phát tin đƣợc cải thiện đáng kể kỹ thuật đƣợc áp dụng để nắm bắt tính phù hợp trƣớc phân loại Nhƣ thuật toán nhúng đƣợc phát triển sau, việc cải thiện cho phát giấu tin tổng quát nhu cầu cần thiết 31 Luận văn tốt nghiệp Chƣơng - Dư Công Thành Thực nghiệm đánh giá kết hƣớng phát triển Nhƣ trình bày số thuật toán phát giấu tin chƣơng 3, chƣơng thực số thử nghiệm sử dụng kỹ thuật phát giấu tin nhƣ kỹ thuật phát giấu tin trực quan, kỹ thuật phát giấu tin thống kê chi-square để nhận biết số ảnh bị giấu tin Ở ví dụ đầu tiên, ảnh hình đƣợc sử dụng để giấu tin với lần lƣợt 1kb, 1.5 kb kb liệu ngẫu nhiên Việc giấu tin sử dụng phƣơng pháp biến đổi LSB Hình 9: Ảnh gốc "beat girl" Bảng dƣới tổng hợp kết kỹ thuật công trực quan cho ảnh "beat girl" với kb, 1.5 kb kb liệu ngẫu nhiên # Ảnh trƣớc công Ảnh sau công 32 Ghi Luận văn tốt nghiệp Dư Công Thành Hình bên trái ảnh gốc, hình bên phải ảnh sau biến đổi kỹ thuật công trực quan Chúng ta thấy đặc biệt nhiều ảnh sau công Ảnh không giấu tin Ở hình thấy ảnh sau công có khác lạ phía dƣới ảnh Đây phần bị thay đổi so với ảnh gốc để giấu 1kb liệu vào nên dễ dàng nhận đƣợc phần liệu bị giấu ảnh Ảnh giấu kb liệu 33 Luận văn tốt nghiệp Dư Công Thành Tấn công trực quan với ảnh bị giấu 1.5kb liệu Ảnh giấu 1.5 kb liệu Bên trái hình ảnh bị công giấu 5kb liệu Ảnh giấu kb liệu Ở ví dụ ta thấy sử dụng kỹ thuật công trực quan giúp ta phát ảnh có giấu thông tin mật cách tốt Tiếp tục sử dụng ảnh trình bày trên, sử dụng kỹ thuật công chi-square để nhận biết ảnh giấu tin Kết trình bày bảng dƣới: Loại Kết công Chi-square 34 Luận văn tốt nghiệp Dư Công Thành Ảnh không giấu tin Ảnh giấu kb liệu Ảnh giấu 1.5 kb liệu Ảnh giấu kb liệu Nhìn vào kết công chi-square nhận thấy ảnh không giấu tin, đƣờng màu đỏ thể cho kết công chi-square suốt ảnh Trong giá trị trung bình màu xanh phân bố xung quanh giá trị từ đến ảnh Kết cho thấy ảnh thông tin bị giấu Chuyển sang ảnh có giấu 1kb liệu thấy khác biệt Đƣờng màu đỏ đạt giá trị lớn bắt đầu ảnh Sau đƣờng màu đỏ đột ngột chuyển xuống giá trị khoảng kb Nhƣ kết luận hình ảnh có liệu đƣợc giấu khoảng kb ảnh Các điểm màu xanh tập trung nhiều khoảng 0.5 cách bất thƣờng so với điểm màu xanh phía sau 1kb Do ta kết luận ảnh bị giấu 1kb liệu Tƣơng tự 35 Luận văn tốt nghiệp Dư Công Thành cho trƣờng hợp 1.5 kb kb liệu đƣợc giấu ảnh, dễ dàng nhận biết khác biệt đƣờng màu đỏ Ở kết trên, thấy việc sử dụng kỹ thuật công trực quan hiệu Tuy nhiên số trƣờng hợp sử dụng kỹ thuật công trực quan không mang lại kết nhƣ mong muốn Ta thử trƣờng hợp ảnh nhƣ dƣới đây: Loại Ảnh ban đầu Ảnh sau phân Kết công chi-square tích Ảnh không giấu tin Ảnh giấu kb liệu Ảnh giấu kb liệu Ở ví dụ này, việc công trực quan không mang lại kết nhƣ mong đợi ảnh không giấu tin ảnh sau giấu tin Tuy nhiên việc công Chi-square mang lại kết tốt giúp ta phát ảnh có giấu tin 36 Luận văn tốt nghiệp Dư Công Thành Kết luận hƣớng phát triển Giấu tin phát giấu tin mật ảnh kỹ thuật số vấn đề Tuy nhiên việc giấu tin phát giấu tin mật ảnh số mang tính chất quan trọng lĩnh vực an toàn bảo mật thông tin nói chung lĩnh vực an ninh, trị, quốc phòng nói riêng Mỗi kỹ thuật giấu tin có nhƣng ƣu nhƣợc điểm riêng tùy thuộc vào mục đích ngƣời sử dụng Từ cải tiến phát triển kỹ thuật giấu tin để đạt đƣợc kỹ thuật giấu tin tốt khó bị phát Các kết luận văn đạt đƣợc bao gồm: Nghiên cứu tổng quát cấu trúc ảnh kỹ thuật số, tính chất ảnh tiêu chí đánh giá kỹ thuật giấu tin ảnh kỹ thuật số Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin mật ảnh số sử dụng phƣơng pháp bảo mật hai lớp phƣơng pháp giấu tin mật ảnh số sử dụng kỹ thuật modulo năm Từ luận văn sử dụng số PSNR để đánh giá kết ảnh sau đƣợc giấu tin Nghiên cứu tổng quan phƣơng pháp phát giấu tin mật ảnh kỹ thuật số Luận văn nghiên cứu phƣơng pháp phát giấu tin cụ thể tƣơng ứng với kỹ thuật giấu tin cụ thể phƣơng pháp phát giấu tin tổng quát dựa đặc trƣng ảnh Các phƣơng pháp phát giấu tin tổng quát có ý nghĩa quan trọng việc phát thông tin giấu ảnh trƣớc kỹ thuật giấu tin sử dụng ảnh Luận văn nghiên cứu hai phƣơng pháp phát giấu tin phƣơng pháp phát giấu tin trực quan phƣơng pháp phát giấu tin sử dụng kỹ thuật thống kê Chisquare Từ luận văn đƣa thực nghiệm đánh giá kết phƣơng pháp phát giấu tin Hƣớng phát triển luận văn: - Tiếp tục tìm hiểu cải thiện kỹ thuật giấu tin mật sử dụng phƣơng pháp bảo mật hai lớp kỹ thuật giấu tin mật sử dụng phƣơng pháp modulo năm Đồng thời từ đƣa phƣơng pháp phát giấu tin cụ thể dựa hai kỹ thuật giấu tin 37 Luận văn tốt nghiệp - - Dư Công Thành Tiếp tục nghiên cứu đặc trƣng phát giấu tin tổng quát, từ kết hợp đặc trƣng tốt để đạt đƣợc hiệu phát giấu tin cao Nghiên cứu phát triển việc nhúng thông tin khác chuỗi text vào ảnh kỹ thuật số Nghiên phát triển việc nhúng text liệu vào môi trƣờng khác nhƣ audio, video 38 Luận văn tốt nghiệp Dư Công Thành Tài liệu tham khảo [1] D.C Lou, J.L Liu, H.K Tso, Evolution of information – hiding technology, in H Nemati (Ed.), Premier Reference Source–Information Securityand Ethics: Concepts, Methodologies, Tools and Applications, New York: Information Science Reference, 2008, pp 438-450 [2] Schneider, Secrets & Lies, Indiana:Wiley Publishing, 2000 [3] T Jahnke, J Seitz, (2008) An introduction in digital watermarking applications, principles and problems, in: H Nemati (Ed), Premier Reference Source–Information Security and Ethics: Concepts, Methodologies, Tools and Applications, New York: Information Science Reference, 2008, pp 554-569 [4] M Warkentin, M.B Schmidt, E Bekkering, Steganography and steganalysis, Premier reference Source–Intellectual Property Protection for Multimedia Information technology, Chapter XIX, 2008, pp 374-380 [5] N.N El-Emam, Hiding a large amount of data with high security using steganography algorithm, Journal of Computer Science (2007) 223-232 [6] P.Y Chen, W.E Wu, A modifed side match scheme for image steganography, International Journal of Applied Science & Engineering (2009) 53-60 [7] C.C Chang, H.W Tseng, A steganographic method for digital image using side match, Pattern Recognition Letters 25 (2004) 1431-1437 [8] P.C Wu, W.H Tsai, A steganographic method for images by pixel-value differencing, Pattern Recognition Letters 24 (2003) 1613-1626 [9] Jassim F A., "Five Modulus Method for Image Compression", Signals and Image Processing: An International Journal (SIPIJ), vol.3, no.5, pp., 2012 [10] I Avcibas, N Memon and B Sankur, “Steganalysis using Image Quality Metrics,” IEE Transactions on Image Processing, vol 12, no 2, pp 221 – 229, February 2003 39 Luận văn tốt nghiệp Dư Công Thành [11] S Lyu and H Farid, “Detecting Hidden Messages using Higher-order Statistics and Support Vector Machines,” Lecture Notes in Computer Science, vol 2578, pp 340 – 354, 2002 [12] N.F Johnson, S Jajodia, Steganalysis: The investigation of hidden information, in: Proc IEEE Information Technology Conference, Syracuse, NY, 1998 [13] J Fridrich, M Goljan, Practical steganalysis of digital images-state of the art, in: Proc SPIE Photonics West, Electronic Imaging (2002), Security and Watermarking of Multimedia Contents, San Jose, CA, vol 4675, pp 1–13, Jan 2002 [14] R Chandramouli, M Kharrazi, N Memon, Image steganography and steganalysis: Concepts and practices, in: Proc 2nd Int Workshop Digital Watermarking, Seoul, Korea, pp 35–49, January 2003 [15] J Fridrich, R Du, L Meng, Steganalysis of LSB encoding in color images, in: Proc IEEE Int Conf on Multimedia and Expo, New York, July 31–August 2, 2000 [16] J Fridrich, M Goljan, R Du, Detecting LSB steganography in color and grayscale images, IEEE Multimedia Magaz., Special Issue on Security 22–28, 2001 [17] T Zhang, X Ping, A fast and effective steganalytic technique against JSteg-like algorithms, in: ACM Symposium on Applied Computing, Florida, USA, March 9–12, 2003 [18] X Yu, Y Wang, T Tan, On estimation of secret message length in JSteg-like steganography, in: Proc of 7th ICPR, 2004 [19] J Fridrich, Feature-based steganalysis for JPEG images and its implications for future design of steganographic schemes, in: Proc Inf Hiding Workshop, Lecture Notes in Computer Science, vol 3200, Springer, pp 67–81, 2004 40 Luận văn tốt nghiệp Dư Công Thành [20] Y.Shi, C.Chen, W.Chen, A Markov process based approach to effective attacking JPEG steganography, Information Hiding, in: Proceedings of the 8th International Workshop, Springer, Berlin, 2006, pp.249–264 41 [...]... số kỹ thuật phát hiện để đánh giá chất lƣợng các thuật toán giấu tin mật đã đƣợc công bố 3.1 Một số kỹ thuật phát hiện giấu tin mật trong ảnh số Kỹ thuật giấu tin mật giúp che giấu thông tin trong ảnh số thì kỹ thuật phát hiện giấu tin (steganalysis) là kỹ thuật đảo ngƣợc lại giúp phát hiện thông tin đƣợc giấu trong ảnh số Phát hiện giấu tin có thể đƣợc phân loại dựa trên các kỹ thuật sử dụng nhƣ kỹ. .. Một số kỹ thuật giấu tin mật và phát hiện giấu tin mật trong ảnh kỹ thuật số 2.1 Giới thiệu về kỹ thuật giấu tin mật (Steganography) Kỹ thuật giấu tin mật Steganography là kỹ thuật để giấu thông tin hoặc dữ liệu vào trong một đối tƣợng dữ liệu khác Theo Lou et al [1], giấu tin mật là phƣơng pháp che giấu sự tồn tại của thông tin vào trong các đối tƣợng mang khác nhau Mục đích chính của việc che giấu. .. vùng hình ảnh ban đầu thành các khối không chồng chéo của hai khối điểm ảnh liên tiếp 2.3 Thuật toán giấu tin mật trong ảnh số 2.3.1 Thuật toán giấu tin trong ảnh số sử dụng hai lớp bảo mật Hình 1 là phƣơng pháp giấu tin trong ảnh số sử dụng hai lớp bảo mật để đảm bảo quyền riêng tƣ, sự bảo mật và độ chính xác của dữ liệu đƣợc giấu trong ảnh số Hệ thống có thể giấu dữ liệu vào trong ảnh số và lấy các... loại 3.5 Phát hiện giấu tin trong ảnh sử dụng kỹ thuật tấn công trực quan Việc giấu thông tin trong ảnh kỹ thuật số thƣờng làm thay đổi những bit ít quan trọng nhất của ảnh Những thông tin đƣợc nhúng trong ảnh kỹ thuật số có thể rời rạc, ngẫu nhiên hoặc liên tục trong ảnh Trên thực tế nếu nhìn ảnh trƣớc và sau khi giấu tin, chúng ta sẽ rất khó phát hiện cho dù thông tin đƣợc giấu trong ảnh liên tục hay... kỳ thuật toán giấu tin mật nào Kỹ thuật này có sau và đƣợc gọi là kỹ thuật phát hiện giấu tin phổ dụng hoặc kỹ thuật phát hiện giấu tin mù Các kỹ thuật phát hiện giấu tin mù về cơ bản đƣợc thiết kế một phân loại dựa trên một tập huấn luyện các ảnh gốc và ảnh sau khi giấu tin đến từ hang loạt các thuật toán giấu tin khác nhau Việc phân loại thực hiện dựa trên một số các chỉ định Đặc điểm của hình ảnh. .. nhìn vào một thuật toán giấu tin cụ thể đã đƣợc thiết kế, sau đó đƣa ra thuật toán phát hiện giấu tin đƣợc thiết kế đặc biệt cho thuật toán giấu tin này Trong khi đó kỹ thuật phát hiện giấu tin mù là kỹ thuật chung giúp phát hiện việc giấu tin của bất kỳ thuật toán giấu tin nào, thậm chí cả thuật toán chƣa xác định cụ thể Dƣới đây là các kỹ thuật phát hiện giấu tin sử dụng kỹ thuật phân loại dựa trên... Steganography Phƣơng pháp giấu tin mật trong ảnh kỹ thuật số đã đƣợc nghiên cứu và thực hiện bởi nhiều nhà nghiên cứu (ví dụ nhƣ từ [4] – [8]) Warkentin et al [4] đề xuất một cách tiếp cận để che giấu thôn tin trong một file nghe nhìn Trong thuật toán giấu tin mật của họ, thông tin mật đƣợc che giấu bên trong một thông điệp chứa (cover message) El-Elmam [5] đề xuất một phƣơng pháp để che giấu một lƣơng lớn... ảnh hoặc số liệu thống kê bị sửa đổi bởi thuật toán giấu tin mật 3.3.1 Phát hiện giấu tin trong chữ ký Các phƣơng pháp giấu tin mật và các tác động lên hình ảnh cũng nhƣ các phƣơng tiện truyền tin kỹ thuật số khác nhau có thể làm cho mắt thƣờng không nhận thấy Tuy nhiên việc che giấu thông tin trong bất kỳ phƣơng tin truyền tin kỹ thuật số nào sử dụng giấu tin mật đều đòi hỏi sự thay đổi các thuộc tính,... loại kỹ thuật giấu tin trong ảnh Hàng thập kỷ qua, con ngƣời đã phát triển đáng kể các phƣơng pháp sáng tạo trong giao tiếp bí mật Trong đó có 3 kỹ thuật có mối tƣơng quan với nhau là giấu tin, thủy vân số và mật mã Có thể coi giấu tin là một nhánh của ngành mật mã với mục tiêu là nghiên cứu các phƣơng pháp che giấu thông tin Giấu tin và mật mã tuy cùng có mục đích là để đối phƣơng không phát hiện ra tin. .. ASCII so với 25 điểm ảnh của cửa sổ 5x5 2.4 Đánh giá phương pháp giấu tin mật trong ảnh số Chúng ta sử dụng phƣơng pháp PSNR (peak signal-to-noise ratio) để đánh giá thuật toán giấu tin mật trong ảnh số PSNR là số đo chuẩn đƣợc sử dụng trong kỹ thuật steganography để kiểm tra chất lƣợng hình ảnh sau khi giấu tin Các giá trị PSNR càng cao thì chất lƣợng ảnh giấu tin càng tốt Nếu ảnh gốc là C có kích ... Thành Một số kỹ thuật giấu tin mật phát giấu tin mật ảnh kỹ thuật số 2.1 Giới thiệu kỹ thuật giấu tin mật (Steganography) Kỹ thuật giấu tin mật Steganography kỹ thuật để giấu thông tin liệu vào... phát giấu tin mật ảnh số Kỹ thuật giấu tin mật giúp che giấu thông tin ảnh số kỹ thuật phát giấu tin (steganalysis) kỹ thuật đảo ngƣợc lại giúp phát thông tin đƣợc giấu ảnh số Phát giấu tin đƣợc... bao gồm: Nghiên cứu tổng quát cấu trúc ảnh kỹ thuật số, tính chất ảnh tiêu chí đánh giá kỹ thuật giấu tin ảnh kỹ thuật số Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin mật ảnh số sử dụng phƣơng pháp bảo mật hai