Kỹ thuật thủy vân bền vững dựa vào các phép biến đổi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN HẢI YẾN KỸ THUẬT THỦY VÂN BỀN VỮNG DỰA VÀO CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI LUẬN VĂN THẠC SĨ MÁY TÍNH HÀ NỘI, 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN HẢI YẾN KỸ THUẬT THỦY VÂN BỀN VỮNG DỰA VÀO CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI Chuyên ngành: Khoa Học Máy Tính Mã số: 60480101 LUẬN VĂN THẠC SĨ MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Bùi Thế Hồng HÀ NỘI, 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Học viên Nguyễn Hải Yến LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Bùi Thế Hồng, Thầy cho định hướng, tận tình bảo giúp đỡ ý kiến quý báu để hoàn thành luận văn tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn Trường Đại Học Sư phạm Hà Nội tạo điều kiện cho trình học, làm hoàn thành khóa luận Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô phòng Sau đại học Trường Đại học sư phạm Hà Nội Thầy Cô giáo dạy thỉnh giảng nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ trang bị cho kiến thức quý báu suốt thời gian học tập trường Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, người bạn động viên, giúp đỡ suốt trình học tập hoàn thành luận văn MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT THỦY VÂN 1.1 Kiến thức thủy vân 1.1.1 Khái niệm thủy vân ảnh số 1.1.2 Phân loại thủy vân ảnh số 1.1.3 Một số tính chất thủy vân ảnh số 1.2 Ứng dụng thủy vân ảnh số 1.2.1 Bảo vệ quyền ảnh số 10 1.2.2 Phát giả mạo ảnh số 11 CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT THỦY VÂN BỀN VỮNG BẢO VỆ BẢN QUYỀN ẢNH SỐ DỰA VÀO CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI SVD VÀ DWT 13 2.1 Bảo vệ quyền ảnh số kỹ thuật thủy vân bền vững dựa vào phép biến đổi SVD kết hợp với phép biến đổi DWT 13 2.1.1 Phép biến đổi phân tích giá trị đơn SVD 13 2.1.2 Bảo vệ quyền ảnh số kỹ thuật thủy vân bền vững dựa vào phép biến đổi SVD 14 2.1.3 Phép biến đổi sóng nhỏ rời rạc 19 2.2 Bảo vệ quyền ảnh số kỹ thuật thủy vân bền vững dựa vào phép biến đổi sóng nhỏ rời rạc DWT kết hợp với phép biến đổi SVD 25 2.2.1.Lược đồ thủy vân DWT-SVD 25 2.2.2 Quá trình nhúng thủy vân DWT- SVD 27 2.2.3 Quá trình trích thủy vân DWT- SVD 28 CHƯƠNG 3: CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM KỸ THUẬT THỦY VÂN BỀN VỮNG BẢO VỆ BẢN QUYỀN ẢNH SỐ DỰA VÀO PHÉP BIẾN ĐỔI DWT VÀ SVD 30 3.1 Chương trình nhúng thủy vân 30 3.2 Chương trình trích thủy vân 31 3.3 Chương trình kết hợp DWT _SVD 33 3.4 Kết thực nghiệm 36 3.5 Đánh giá thực nghiệm 37 3.5.1.Độ cảm nhận thủy vân 37 3.5.2.Độ bền vững thỷ vân 37 KẾT LUẬN 41 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Diễn giải Ý nghĩa DCT Discrete Cosine Transform Biến đổi Cosin rời rạc DWT Discrete Wavelet Transform Biến đổi sóng nhỏ rời rạc IDWT Invert Discrete Wavelet Transform Biến đổi ngược DWT Discrete Fourier Transform Biến đổi Forier rời rạc PRNS Pseudo random number sequence Tỉ số tín hiệu nhiễu SVD Singular Value Decomposition Biến đổi phân tích giá DFT trị đơn JPEG Joint Photographic Experts Một định dạng ảnh nén LL Horizontally and vertically lowpass Lọc thấp ngang dọc LH Horizontally lowpass and vertically Lọc thấp ngang lọc highpass HL Horizontally highpass and vertically Lọc cao ngang lọc lowpass HH cao dọc thấp dọc Horizontally and vertically highpass Lọc cao ngang lọc thấp ngang SR Similitary Ratio Tỉ số tương tự DANH MỤC HÌNH VẼ Tên hình Ý nghĩa Hình 1.1 Phân loại kỹ thuật thủy vân Hình 1.2 Mô hình trình nhúng thủy vân Hình 1.3 Mô hình trình tách kiểm định thủy vân Hình 2.1 Một khối ảnh 8x8 ảnh Baboon Hình 2.2 Kết phân tích SVD ma trận A Hình 2.1 Hình 2.3 Phân tích đa phân giải sử dụng Wavelet rời rạc Hình 2.4 Miền DWT chiều Hình 2.5 Miền DWT hai chiều Hình 2.6 Lược đồ nhúng thủy vân sử dụng DWT kết hợp với SVD Hình 2.7 Lược đồ trích thủy vân sử dụng DWT kết hợp SVD Hình 3.1 Kết thủy vân với ảnh Lena Hình 3.2 Kết thủy vân với ảnh Mandril Hình 3.3 Nhúng thủy vân giải nhúng sử dụng phép biến đổi DWT kết hợp SVD với ảnh Lena Hình 3.4 Nhúng thủy vân giải nhúng sử dụng phép biến đổi DWT kết hợp SVD với ảnh Mandril DANH MỤC BẢNG Tên Bảng Bảng 3.1 Ý nghĩa Chất lượng ảnh nhúng thủy vân thủy vân tìm lại Sử dụng phép biến đổi DWT kết hợp vào băng HH Bảng 3.2 Chất lượng ảnh nhúng thuỷ vân (chưa bị biến đổi) thuỷ vân tìm lại thay đổi k, nhúng vào băng HH MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mấy năm trở lại có vấn đề quan tâm việc truy cập sử dụng không phép liệu mạng internet Mọi người thường xuyên chép trái phép liệu có quyền Vì yêu cầu đặt cần đưa phương pháp hữu hiệu để bảo vệ liệu có quyền Một phương pháp thùy vân số Hiện tại, có nhiều kỹ thuật thủy vân bền vững dựa vào phép biến đổi rời rạc, phép biến đổi Fourier, cosine phép biến đổi sóng nhỏ (DWT) số nhà nghiên cứu thủy vân sử dụng Ngoài ra, có số phép biến đổi rời rạc khác sử dụng riêng rẽ kết hợp để nhúng thủy vân vào ảnh Đó phép biến đổi SVD (Singular Value Decomposition) kết hợp với phép biến đổi DWT (Discret Wavelet Transportation) Do vậy, em chọn đề tài nghiên cứu: “Kỹ thuật thủy vân bền vững dựa vào phép biến đổi” Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu lược đồ thủy vân bền vững bảo vệ quyền ảnh số dựa vào phép biến đổi SVD DWT - Cài đặt lược đồ thử nghiệm đánh giá kết Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu kỹ thuật thủy vân bền vững - Tìm hiểu kỹ thuật thủy vân bền vững, ứng dụng bảo vệ quyền ảnh số dựa vào phép biển đổi SDV DWT - Sử dụng công cụ lập trình để tạo chương trình thử nghiệm 28 Bước 5: Tính: Bước 6: Thay = × × ′ (3.4) cho A Bước áp dụng biến đổi IDWT mức để nhận đượcảnh chứa thủy vân Ảnh thủy vân I’ ′ Áp dụng IDWT mức Kết thúc thuật toán nhúng thủy vân, việc nhận ảnh chứa thủy vân ′thuật toán lưu trữ khóa bí gồm: ảnh thu gọn A hai ma trận 2.2.3 Quá trình trích thủy vân DWT- SVD Trong trình trao đổi ảnh, ảnh vân ảnh ∗ ′ bị công thành thực sau: Đầu vào: ảnhchứa thủy vân I ∗ Đầu ra: thủy vân W ∗ tách từ ảnh I∗ ∗ Bước 1: Áp dụng biến đổi DWT mức ảnh ∗ Áp dụng DWT mức Ảnh ∗ ∗ , việc trích thủy 29 Bước 2: Áp dụng khai triển SVD ∗ ∗ → ( , ∗ , ∗ ∗) (3.5) Bước 3: Áp dụng khai triển SVD A →( , , ) (3.6) Bước 4: Tính ∗ ∗ = (3.7) Bước 5: Tái tạo lại dấu thủy vân ∗ = × ∗ × ′ (3.8) Trong thuật toán trích thủy vân sử dụng đến khóa bí tạo thuật toán nhúng thủy vân gồm: ảnh thu gọn A hai ma trận Vậy lược đồ thủy vân DWT_ SVD có tính bền vững cao chống lại số phép công nén JPEG, nhiễu, lọc, làm mờ, cân sáng phép cắt 30 CHƯƠNG 3: CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM KỸ THUẬT THỦY VÂN BỀN VỮNG BẢO VỆ BẢN QUYỀN ẢNH SỐ DỰA VÀO PHÉP BIẾN ĐỔI DWT VÀ SVD 3.1 Chương trình nhúng thủy vân Đầu vào: gồm ảnh gốc I (Lena, kích thước 512×512)dấu thủy vân W Đầu ra: ảnh chứa thủy vân ′ nhận cách nhúng W vào I Chương trình nhúng thủy vân sau: function[LL_inv] = signature_embedding(LL, signature) [LL_1, HL_1, LH_1, HH_1] = dwt2(LL, 'haar'); [LL_2, HL_2, LH_2, HH_2] = dwt2(LL_1, 'haar'); [LL_3, HL_3, LH_3, HH_3] = dwt2(LL_2, 'haar'); [LL_4, HL_4, LH_4, HH_4] = dwt2(LL_3, 'haar'); LL_4 = reshape(LL_4, 1, length(LL_4)^2); HH_4 = reshape(HH_4, 1, length(HH_4)^2); combined_LL4_and_HH4_coef = [LL_4 HH_4]; negative_idxs = combined_LL4_and_HH4_coef(logical(combined_LL4_and_HH4_coef)) < 0; combined_LL4_and_HH4_coeff_pos = abs(combined_LL4_and_HH4_coef); integer_part = fix(combined_LL4_and_HH4_coeff_pos); fraction_part = abs(combined_LL4_and_HH4_coeff_pos - integer_part); binary_coefficients = {}; for p = 1:length(integer_part) binary_coefficients{p} = bitget( uint16( integer_part(p) ), 16:-1:1 ); end for m = 1:length(signature) for n = 1:16 if (n == 10) binary_coefficients{1, m}(n) = signature(m); end end end bin2decimal = zeros(1, length(binary_coefficients)); for x = 1:length(binary_coefficients) disp(binary_coefficients{1, x}); 31 bin2decimal(x) = binaryVectorToDecimal(binary_coefficients{1, x}); end bin2decimal = bin2decimal + fraction_part; bin2decimal(negative_idxs == 1) = -bin2decimal(negative_idxs == 1); clear('LL_1', 'LL_2', 'LL_3', 'LL_4', 'HH_4', 'combined_LL4_and_HH4_coef', 'negative_idxs', 'combined_LL4_and_HH4_coeff_pos', 'integer_part', 'fraction_part', 'binary_coefficients', 'signature'); LL_4_modified = bin2decimal(1:256); HH_4_modified = bin2decimal(257:end); LL_4_modified = reshape(LL_4_modified, 16, 16); HH_4_modified = reshape(HH_4_modified, 16, 16); clear('bin2decimal'); LL_3_inv = idwt2(LL_4_modified, HL_4, LH_4, HH_4_modified, 'haar'); LL_2_inv = idwt2(LL_3_inv, HL_3, LH_3, HH_3, 'haar'); LL_1_inv = idwt2(LL_2_inv, HL_2, LH_2, HH_2, 'haar'); LL_inv = idwt2(LL_1_inv, HL_1, LH_1, HH_1, 'haar'); clear('LL_1_inv', 'LL_2_inv', 'LL_3_inv', 'LL_4_modified', 'HL_1', 'HL_2', 'HL_3', 'HL_4', 'LH_1', 'LH_2', 'LH_3', 'LH_4', 'HH_1', 'HH_2', 'HH_3', 'HH_4_modified'); end 3.2 Chương trình trích thủy vân Đầu vào: ảnhchứa thủy vân I ∗ Đầu ra: thủy vân W ∗ tách từ ảnh I∗ Chương trình trích thủy vân sau: function [watermark_logo_extracted, generated_signature, reconstructed_signature, LLw_4, HHw_4] = watermark_extraction(watermarked_image, watermark_logo, key, signature_authentication) [LLw HLw LHw HHw] = dwt2(watermarked_image, 'haar'); [LLw_1, HLw_1, LHw_1, HHw_1] = dwt2(LLw, 'haar'); [LLw_2, HLw_2, LHw_2, HHw_2] = dwt2(LLw_1, 'haar'); [LLw_3, HLw_3, LHw_3, HHw_3] = dwt2(LLw_2, 'haar'); [LLw_4, HLw_4, LHw_4, HHw_4] = dwt2(LLw_3, 'haar'); clear('LLw_1', 'LLw_2', 'LLw_3', 'HLw_1', 'HLw_2', 'HLw_3', 'HLw_4', 'LHw_1', 'LHw_2', 'LHw_3', 'LHw_4', 'HHw_1', 'HHw_2', 'HHw_3', 32 'LLw', 'HLw', 'LHw'); [Uw_x Sw_x Vw_x] = svd(watermark_logo, 'econ'); generated_signature = signature_generation(Uw_x, Vw_x, key); reconstructed_signature = signature_extraction(LLw_4, HHw_4, length(watermark_logo)); if (signature_authentication == true) if ( reconstructed_signature == generated_signature | corr2(reconstructed_signature, generated_signature) > 0.7 ) [Ucw Scw Vcw] = svd(HHw, 'econ'); HH_singularValues = zeros(length(watermark_logo)); Shh_diag = diag(HH_singularValues); Scw_diag = diag(Scw); if (length(watermark_logo) >= 256) Shh_diag(1:length(Scw), :) = Scw_diag; elseif (length(watermark_logo) < 256) Shh_diag(1:length(watermark_logo), :) = Scw_diag(1:length(watermark_logo), :); end HH_singularValues(logical(eye(size(HH_singularValues)))) = Shh_diag; watermark_logo_extracted = Uw_x * HH_singularValues * Vw_x'; clear( 'Uw_x', 'Sw_x', 'Vw_x', 'Ucw', ',Scw', 'Vcw', 'HH_singularValues', 'Shh_diag', 'Scw_diag'); else errordlg('Authetication Failure The signatures not match No watermark extracted!'); watermark_logo_extracted = zeros(length(watermark_logo), length(watermark_logo)); return; end else [Ucw Scw Vcw] = svd(HHw, 'econ'); HH_singularValues = zeros(length(watermark_logo)); Shh_diag = diag(HH_singularValues); Scw_diag = diag(Scw); if (length(watermark_logo) >= 256) Shh_diag(1:length(Scw), 1) = Scw_diag; elseif (length(watermark_logo) < 256) Shh_diag(1:length(watermark_logo), :) = Scw_diag(1:length(watermark_logo), :); 33 end HH_singularValues(logical(eye(size(HH_singularValues)))) = Shh_diag; clear('Ucw', 'Scw', 'Vcw', 'Shh_diag', 'Scw_diag', 'Scw_random_diag'); watermark_logo_extracted = Uw_x * HH_singularValues * Vw_x'; clear('HH_singularValues'); end end 3.3 Chương trình kết hợp DWT _SVD Chương trình kết hợp sau: function [psnr_values, sr_values] = dwt_svd() clear all; close all; clc; folder_name = uigetdir(pwd, 'Chon file chua anh'); if ( folder_name ~= ) if ( strcmp(pwd, folder_name) == ) cd(folder_name); end else return; end [cover_fname, cover_pthname] = uigetfile('*.jpg; *.png; *.tif; *.bmp', 'Chon anh goc '); if (cover_fname ~= 0) cover_image = strcat(cover_pthname, cover_fname); cover_image = double( convert2gray( cover_image ) ); cover_image = imresize(cover_image, [512 512], 'bilinear'); else return; end [watermark_fname, watermark_pthname] = uigetfile('*.jpg; *.png; *.tif; *.bmp', 'Chon anh thuy van '); if (watermark_fname ~= 0) watermark_logo = strcat(watermark_pthname, watermark_fname); watermark_logo = double( im2bw( convert2gray(watermark_logo) ) ); watermark_logo = imresize(watermark_logo, [512 512], 'bilinear'); else return; end 34 numOfKeys = print_figures = true; psnr_values = zeros(1, numOfKeys); sr_values = zeros(1, numOfKeys); WatermarkDiff = zeros(length(watermark_logo), length(watermark_logo)); for key = 1:numOfKeys [watermarked_image, original_signature] = watermark_embedding(cover_image, watermark_logo, key); watermarked_images_dir = strcat(pwd, '\watermaking_images\'); if ~exist(watermarked_images_dir, 'dir') mkdir(watermarked_images_dir); end watermarked_image_path = strcat(watermarked_images_dir, num2str(key), '.png'); imwrite(uint8(watermarked_image), watermarked_image_path, 'png'); original_signature((original_signature == 0)) = -1; psnr_values(key) = psnr(cover_image, watermarked_image); if (print_figures == true) figure; subplot(2, 2, 1); imshow(cover_image, []); title('Cover image'); subplot(2, 2, 2); imshow(watermarked_image, []); title('Watermarked image signed with secret key'); subplot(2, 2, 3); imshow(watermark_logo, []); title('Watermark logo'); subplot(2, 2, 4); str = ['PSNR = ', num2str(psnr_values(key))]; text(0.2, 0.5, str); axis off; end [watermark_logo_extracted, extracted_signature, recon_sig_corr, LL4, HH4] = watermark_extraction(watermarked_image, watermark_logo, key, false); extracted_signature((extracted_signature == 0)) = -1; WatermarkDiff(key, :) = abs(extracted_signature - original_signature); sr_values(key) = sr(WatermarkDiff); if (sr_values(key) > 0.7) conclus = 'AUTHENTICATION OK!'; 35 else conclus = 'AUTHENTICATION PROBLEM!'; end if (print_figures == true) figure; subplot(2, 2, 1); imshow(watermark_logo, []); title('Watermark logo'); subplot(2, 2, 2); imshow(watermark_logo_extracted, []); title('Extracted watermark'); subplot(2, 2, 3); str = ['SR = ', num2str(sr_values(key))]; text(0.4, 0.5, str);axis off; subplot(2,2,4); text(0.2, 0.5, conclus);axis off; end clear('watermark_correct', 'comb_HH4_LL4', 'watermark_wrong', 'combwr_HH4_LL4', 'original_signature', 'LL4', 'HH4', 'LL4wr', 'HH4wr'); clear('watermark_logo_row', 'watermark_logo_extracted_correct', 'watermark_logo_extracted_wrong', 'watermarked_image', 'watermark_correct', 'watermark_wrong', 'message_correct', 'message_wrong', 'watermarked_image'); end end 36 3.4 Kết thực nghiệm Trong thực nghiệm luận văn sử dụng ảnh gốc cover image khác (Lena vàMandril) dùng để nhúng ảnh thủy vân logo trường sư phạm thành công hình sau: Hình 3.1 Kết thủy vân với ảnh Lena Hình 3.2 Kết thủy vân với ảnh Mandril 37 3.5 Đánh giá thực nghiệm 3.5.1.Độ cảm nhận thủy vân Ảnh gốc sử dụng ảnh đa cấp xám:Lena,kích thước 512×512, thuỷ vân ảnh: logo Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2kích thước 660×660, hệ số k sử dụng 1, kích thước khối m×n chọn 8×8 Để đánh giá chất lượng kỹ thuật thuỷ vân đề xuất, thử nghiệm với trường hợp nhúng thuỷ vân vào băng HH Độ cảm nhận chất lượng cảm nhận ảnh chủ, không bị méo mó có xuất thủy vân Có thể sử dụng hệ thống thị giác người để cảm nhận đánh giá tiêu chuẩn Chất lượng ảnh sau nhúng thuỷ vân đánh giá thông qua giá trị tỷ số PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) ảnh gốc I ảnh chứa thuỷ vân Iw có kích thước p×q theo công thức:  Max ( I )  PSNR  20 log 10   ;  MSE  đó, MSE  p q I (i, j )  Iw(i, j ) 2   p  q i 1 j 1 (4.1) Trong đó, Max(I) giá trị cực đại tất điểm ảnh I Đối với ảnh đa cấp xám Max(I) = 255, ảnh nhị phân Max(I) =1, MSE hệ số Với phép biến đổi ảnh, người ta chấp nhận giá trị PSNR khoảng 30 - 50 dB Giá trị PSNR lớn thể sai khác ảnh gốc ảnh sau nhúng thông tin thấp 3.5.2.Độ bền vững thỷ vân Độ bền vững độ đo bền vững thủy vân trước công có chủ đích không chủ đích, nhằm gỡ bỏ biến dạng thủy vân phép xử lý tín hiệu số khác Đây kỹ thuật sử dụng sau kỹ thuật thuỷ vân Thuỷ vân nhúng sau giải mã so sánh để kiểm định, chứng thực thuỷ vân Có thuỷ vân nhìn thấy mang ý nghĩa nhận biết công việc trở nên đơn giản chẳng hạn thuỷ vân chuỗi mã ký tự ASCII mang thông tin 38 tên tác giả, ngày tháng… giải mã ta dễ dàng nhận biết thông tin Hay thuỷ vân ảnh chẳng hạn giải mã ảnh tương tự ta nhìn thấy khác biệt hai ảnh Tuy nhiên, số trường hợp thuỷ vân chuỗi bit mang ý nghĩa thống kê, công việc nhận diện thuỷ vân không đơn giản Hoặc trường hợp thuỷ vân thông tin mang ý nghĩa nhận biết phải có kỹ thuật để kiểm định sai lệch thủy vân tách so với thuỷ vân gốc Chất lượng thuỷ vân trích từ ảnh nhúng đánh giá thông qua tỷ số tương tự SR (Similitary Ratio) thuỷ vân gốc W thuỷ vân tách W’ theo công thức: SR=S/(S+D) Trong đó, S số bit trùng nhau, D số bit lệch W W’ Chất lượng ảnhgốc, ảnh thuỷ vân gốc, ảnh sau nhúng thuỷ vân, ảnh thủy vân tìm lại được(chưa qua biến đổi) trình bày hình sau Ảnh gốc Ảnh thủy vân Ảnh gốc nhúng thủy vân Ảnh thủy vân tìm 512×512 660×660 PSNR =39.3288 SR = Hình 3.3 Nhúng thủy vân giải nhúng sử dụng phép biến đổi DWT kết hợp SVD với ảnh Lena Thử nghiệm với hệ số tương quan khác nhau, ta có kết bảng bên dưới: 39 Bảng Chất lượng ảnh nhúng thủy vân thủy vân tìm lại Sử dụng phép biến đổi DWT kết hợp vào băng HH Hệ số k PSNR SR 39.3288 39.2942 39.2237 39.4500 39.3227 39.5070 39.3266 Thay đổi ảnh gốc, giữ nguyên ảnh thủy vân::Với k=1; (I) ảnh gốc 512×512 thuỷ vân gốc 660×660; trường hợp nhúng vào băng HH,ảnh nhúng thuỷ vân, tỷ số PSNR, thuỷ vân tìm lại tỷ số tương tự SR thử nghiệm sau: Ảnh gốc Ảnh thủy vân Ảnh gốc nhúng thủy vân Ảnh thủy vân tìm 512×512 660×660 PSNR = 31.0504 SR = Hình 3.4.Nhúng thủy vân giải nhúng sử dụng phép biến đổi DWT kết hợp SVD với ảnh Madril 40 Thử nghiệm với hệ số tương quan khác nhau, ta có kết Bảng đây: Bảng 3.2 Chất lượng ảnh nhúng thuỷ vân (chưa bị biến đổi) thuỷ vân tìm lại thay đổi k , nhúng vào băng HH Hệ số k PSNR SR 31.0504 31.0742 31.0584 30.9785 31.0376 31.0613 31.0520 Trong thực nghiệm này, dùng kỹ thuật thuỷ vân kết hợp kỹ thuật thuỷ vân, dùng phép biến đổi sóng nhỏ rời rạc với kỹ thuật thuỷ vân phân tích giá trị đơn Các kết thử nghiệm cho thấy:  Ảnh gốc sau nhúng thuỷ vân có sai khác với ảnh gốc phạm vi chấp nhận được, với k tăng từ đến 7, PSNR giảm từ 39.5070 đến 31.0376, yếu tố đảm bảo tính ẩn thuỷ vân ứng dụng thuỷ vân ẩn  Số liệu thử nghiệm với k=1cho đến k = cho thấy thuỷ vân có tính bền vững cao, SR = 1, yếu tố đảm bảo yêu cầu tính bền vững thuỷ vân Vậy kết thực nghiệm cho thấy lược đồ thủy vân có chất lượng ảnh độ bền vững thủy vân tốt đáp ứng yêu cầu thủy vân bền vững 41 KẾT LUẬN Luận văn tập trung nghiên quyền ảnh số kỹ thuật thủy vân bền vững dựa vào phép biến đổi DWT kết hợp với phép biến đổi SVD Các đóng góp luận văn bao gồm: - Cung cấp tài liệu tổng quan kỹ thuật thủy vân số, đặc biệt kỹ thủy vân dựa vào phép biến đổi - Xây dựng phầm mềm nhúng thủy vần trích thủy vân ngôn ngữ Matlab làm công cụ thực nghiệm cho lược đồ cải tiến - Luận văn chuyên sâu vào phương phápbản quyền ảnh số kỹ thuật thủy vân bền vững dựa vào phép biến đổi DWT kết hợp với phép biến đổi SVD để đưa phần mềm trích dấu thủy vân xác thực ảnh gốc 42 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Xuân Huy - Trần Quốc Dũng,2003.Giáo trình giấu tin thuỷ vân ảnh, Hà Nội, [2] Nguyễn Xuân Huy, Bùi Thế Hồng, Trần Quốc Dũng (2004),Kỹ thuật thủy vân số ứng dụng phát xuyên tạc ảnh, Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia Một số vấn đề chọn lọc Công nghệ Thông tin lần thứ 7, Đà Nẵng, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 183-187 [3] Đỗ Năng Toàn Phạm Việt Bình, Đại học Thái Nguyên, 2008Giáo trình xử lý ảnh số, Nxb khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Nguyễn Văn Tảo, Bùi Thế Hồng, 2015,Về số lược đồ thủy vân dựa phép biến đổi song nhỏ rời rạc ma trận số giả ngẫu nhiên Tiếng Anh [5] Jun Tian, 2004Wavelet-based reversible watermarking for authentication, Digimarc Corporation, 19801 SW 72nd Avenue, Tualatin, OR 97062, USA [6] M.V.S.S.Babu, “A Robust Watermarking Algorithm for Image Authentication”, 2012 International Conference on Information and Network Technology (ICINT 2012) IPCSIT vol 37 (2012) © (2012) IACSIT Press, Singapore [7] Seema, Sheetal Sharma, 2012 DWT-SVD Based Efficient Image Watermarking Algorithm to Achieve High Robustness and Perceptual Quality, International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering, Volume [8] Sumithra M.G, Remya Elizabeth Philip, 2013 SVD based Watermarking Method for Medical Image Security”, International Journal of Computer Applications (0975 – 8887), Volume 66– No.2 [...]... thế, thủy vân phải tồn tại bền vững cùng sản phẩm nhằm chống việc biến đổi, làm giả hay tẩy xóa phá hủy thủy vân Một yêu cầu lý tưởng đối với thùy vân bền vững là nếu muốn phá hủy thùy vân thì chỉ có cách duy nhất là phá hủy sản phẩm 1.1.2 Phân loại thủy vân trên ảnh số Các kỹ thuật thủy vân có thể chia theo các nhóm như hình minh họa sau: Bản quyền ảnh số Thủy vân bền vững Thủy vân ẩn Thủyvân hiện Thủy. .. dễ vỡ: là kỹ thuật nhúng thủy vân vào trong ảnh số, sao cho nếu có một phép biến đổi nào đó làm thay đổi ảnh gốc thì thùy vân được giấu trong đó sẽ không còn nguyên vẹn như thủy vân gốc - Thủy vân bền vững: Các kỹ thuật thủy vân bền vững thường sử dụng trong các ứng dụng bảo vệ tác quyền Trong đó thủy vân đóng vai trò là thông tin sở hữu của người chủ hợp pháp Thủy vân được nhúng trong các sản phẩm... thủy vân bao gồm các khái niệm, các phân loại, các tính chất và ứng dụng của thủy vân trên ảnh số Chương 2 trình bày kỹ thuật thủy vân bền vững dưạ vào các phép biến đổi DWT và SDV, lược đồ kết hợp giữa hai kỹ thuật thủy vân Chương 3 trình bày chương trình cài đặt, chạy thực nghiệm, kết quả thực nghiệm và đánh giá thự nghiệm 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT THỦY VÂN 1.1 Kiến thức cơ bản về thủy vân. .. Thủy vân dễ vỡ Thủy vân ẩn Thủy vân Hình 1.1 Phân loại các kỹ thuật thủy vân Các kỹ thuật thủy vân trên hình 1.1 được phân biệt khác nhau bởi những đặc trưng, tính chất của từng kỹ thuật và khía cạnh ứng dụng của những kỹ thuật đó Trong thực tế, tùy theo mục đích, yêu cầu của bài toán mà ta chọn kỹ thật thủy vân phù hợp Tuy nhiên, các kỹ thuật này cũng có một số đặc điểm giống nhau 5 Với kỹ thuật thủy. .. tiếp vào ảnh mà nó chỉ nhúng vào một hoặc một số băng con trong ảnh, thông qua phép biến đổi DWT Lược đồ này cũng đảm bảo tính bền vững của thủy vân nhờ việc sử dụng dãy số giả ngẫu nhiên nhúng vào 26 miền tần số giữa, thông qua phép biến đổi SVD trong các băng con đó Nội dung lược đồ gồm thuật toán nhúng thủy vân và thuật toán trích thủy vân Ảnh gốc Biến đổi DWT Ảnh chứa thủy vân Biến đổi SVD Biến đổi. .. hiện ra thuỷ vân thường được gắn sẵn vào trong các hệ thống đọc hoặc ghi Các ứng dụng loại này cũng yêu cầu thuỷ vân phải được bảo đảm an toàn và cũng sử dụng phương pháp phát hiện thuỷ vân đã giấu mà không cần thông tin gốc 13 CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT THỦY VÂN BỀN VỮNG BẢO VỆ BẢN QUYỀN ẢNH SỐ DỰA VÀO CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI SVD VÀ DWT Một số phép biến đổi thường được sử dụng trong kỹ thuật thủy vân bền vững như:... niệm thủy vân trên ảnh số Thủy vân trên ảnh số là kỹ thuật nhúng một lượng thông tin vào một bức ảnh số, các thông tin để nhúng có thể ẩn hoặc hiện thị phụ thuộc vào kỹ thuật thủy vân cụ thể Trong kỹ thuật thủy vân số thì thông tin nhúng được gọi 4 là thủy vân (watermark) Thủy vân có thể là một chuỗi các ký tự, một hình ảnh, hay một logo nào đó… Có thể chia thủy vân thành 2 nhóm: - Thủy vân dễ vỡ: là kỹ. .. IDWT Nhúng thủy vân Dấu thủy vân Dãy số giả ngẫu nhiên Hình 2.6 Lược đồ nhúng thủy vân sử dụng DWT kết hợp với SVD Ảnh chứa thủy vân Biến đổi DWT Biến đổi SVD Trích thủy vân Thủy vân trích được Dãy số giả ngẫu nhiên Hình 2.7 Lược đồ trích thủy vân sử dụng DWT kết hợp SVD 27 2.2.2 Quá trình nhúng thủy vân DWT- SVD Đầu vào: gồm ảnh gốc I, thủy vân W là các ảnh đa cấp xám Đầu ra: ảnh chứa thủy vân ′ nhận... và các đồng tác giả, (2002), (2005) đã sử dụng phép biến đổi DWT để lọc nhiễu và tách trường khu vực và trường địa phương Ngoài ra, còn có nhiều nhóm nghiên cứu khác sử dụng phép biến đổi DWT trong các lĩnh vực khác như viễn thông, điện tử, y học 2.1.4 Bảo vệ bản quyền ảnh số bằng kỹ thuật thủy vân bền vững dựa vào phép biến đổi DWT 2.1.4.1 Ý tưởng chung của phép biến đổi DWT trực chuẩn Phép biến đổi. .. tính bền vững, phù hợp với các định dạng dữ liệu các lược đồ có thể kết hợp các miền biến đổi với nhau Và đây cũng là một trong những hướng nghiên cứu nhận được nhiều sự quan tâm.Do vậy nội dung chương này tôi sẽ tập trung trình bày hai lược đồ thủy vân dựa trên hai miền kết hợp: SVD –DWT 2.1 Bảo vệ bản quyền ảnh số bằng kỹ thuật thủy vân bền vững dựa vào phép biến đổi SVD kết hợp với phép biến đổi