LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn nghiên cứu “Thuỷ vân ảnh số dựa vào phép biến đổi Cosine rời rạc” tác giả nhận được sự hướng dẫn quý báu của các thầy cô,
Trang 1Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Trang 2LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS BÙI THẾ HỒNG
Thái Nguyên - 2010
Trang 3Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những kết quả đạt được trong luận văn này là do tôi nghiên cứu, sưu tầm, tổng hợp và sắp xếp lại phù hợp với yêu cầu của luận văn Toàn bộ những điều được trình bày trong khóa luận hoặc là của cá nhân, hoặc được tham khảo và tổng hợp từ các nguồn tài liệu khác nhau
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan của mình Nếu có điều gì sai trái, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo qui định
Thái Nguyên, tháng 10 năm 2010
Học viên Trần Thị Son
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn nghiên cứu “Thuỷ
vân ảnh số dựa vào phép biến đổi Cosine rời rạc” tác giả nhận được sự
hướng dẫn quý báu của các thầy cô, anh chị, các bạn và các em Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến sự hỗ trợ giúp đỡ của nhiều người:
Trước hết tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến người thầy kính mến PGS.TS Bùi Thế Hồng, người đã tận tình giúp đỡ tác giả về đề tài về kiến thức và tinh thần cho tác giả trong suốt quá trình hoàn thành tốt luận văn
Xin cảm ơn các Thầy trong hội đồng bảo vệ đề cương đã cho tôi những quý báo để hoàn chỉnh luận văn này
Thành công của tác giả phải kể đến sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn lớp CHK7 trường Đại học Thái Nguyên, các bạn đã giúp tác giả thu thập tài liệu, ủng hệ về tinh thần và tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành tốt luận văn của mình Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến các bạn
Xin cảm bố mẹ, người chồng yêu quý đã luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ tôi học tập làm việc hoàn thành luận văn
Xin chân thành cảm ơn!
Trang 5Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN viii
LỜI NÓI ĐẦU 1
1 Giới thiệu tổng quan về đề tài 1
2 Lý do chọn đề tài 1
3 Mục tiêu nghiên cứu và tính cấp thiết của đề tài 1
4 Phạm vi nghiên cứu và ứng dụng 2
5 Ý nghĩa khoa học 2
6 Phương pháp nghiên cứu 2
7 Bố cục của luận văn 2
Chương 1: Tổng quan về thuỷ vân ảnh số 2
Chương 2: Thuỷ vân ảnh số dựa vào phép biến đổi Cosine rời rạc(DCT) 3
Chương 3: Thiết kế và phát triển chương trình thử nghiệm 3
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THUỶ VÂN ẢNH SỐ 4
1.1 Cấu trúc một số loại ảnh thông dụng 4
1.1.1 Khái niệm về ảnh số 4
1.1.2 Ảnh bitmap (BMP) 5
Trang 61.1.3 Ảnh JPEG (Joint Photographic Expert Group) 6
1.2 Giấu tin trong ảnh 7
1.2.1 Khái niệm giấu tin 7
1.2.2 Mục đích của việc giấu tin 7
1.3 Giới thiệu về thuỷ vân 7
1.3.1 Thuỷ vân là gì? 7
1.3.2 Phân loại thuỷ vân 8
1.3.3 Mục đích của việc “Thuỷ vân” 10
1.3.4 Truyền thông tin mật (Steganography) 13
1.4 Thuỷ vân ảnh số 14
1.4.1 Thông tin trong ảnh có bị biến đổi nếu có bất cứ một biến đổi nào trên ảnh 15
1.4.2 Thuỷ vẩn ẩn hay thuỷ vân hiện 15
1.4.3 Tính chất bền vững 15
1.4.4 Thuỷ vân cái gì 15
1.5 Thuỷ vân trên đa phương tiện (video, audio,…) 18
1.6 Những tấn công trên hệ thuỷ vân 19
1.7 Những khuynh hướng tiếp cận của kỹ thuật thuỷ vân 19
1.7.1 Hướng tiếp cận dựa trên miền không gian ảnh 19
1.7.2 Hướng tiếp cận dựa trên miền tần số của ảnh 21
1.8 Một số kỹ thuật bổ trợ cho các kỹ thuật thuỷ vân số trên ảnh 22
CHƯƠNG II: THUỶ VÂN ẢNH SỐ DỰA VÀO PHÉP BIẾN ĐỔI COSINE RỜI RẠC (DCT) 24
2.1 Phép biến đổi Cosine rời rạc 24
2.1.1 Định nghĩa biến đổi Cosine rời rạc hai chiều 24
Trang 7Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
v
2.1.2 Đặc điểm của phép biến đổi DCT trên ảnh hai chiều: 25
2 2 Các thuật toán thủy vân ảnh dựa vào phép biến đổi Cosine rời rạc 28
2.3 Một số cải tiến, mở rộng đối với các thuật toán thuỷ vân dựa vào phép biến đổi Cosine rời rạc 42
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ PHÁT TRIỂN CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 51
3.1 Cài đặt một số thuật toán thuỷ vân dựa vào phép biến đổi Cosine rời rạc 51
3.2 Cài đặt một số cải tiến đối với thuật toán thủy vân dựa vào phép biến đổi Cosine rời rạc 57
3.3 Đánh giá và so sánh kết quả đạt được 65
KẾT LUẬN 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO 69
Trang 8DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN
Hình 1.1: Phân loại các kỹ thuật thuỷ vân 8
Hình 1.2: Ví dụ về thuỷ vân hiện (Trên trang Web thư viện số của Liên Bang Mỹ) 9
Hình 1.3: Ảnh Lena đã nhúng thuỷ vân là logo ở hình bên phải 10
Hình 1.4: Hai ảnh trước và sau khi giấu tin giống hệt nhau 11
Hình 1.5: Thực chất bên trong ảnh có chứa thông tin người chủ sở hữu 12
Hình 1.6: Sơ đồ nhúng thuỷ vân và tìm lại thuỷ vân 13
Hình 1.7: Thuỷ vân dòng Text vào ảnh chủ 16
Hình 1.8: Kết quả thu được khi thực hiện thuỷ vân 16
Hình 1.9: Kết quả thu được khi thuỷ vân bức ảnh nhỏ vào ảnh chủ 17
Hình 2.1: Ảnh Lena.bmp 26
Hình 2.2: Năng lượng phân bố của ảnh qua phép biến đổi DCT 26
Hình 2.3: Phân chia 3 miền tần số ảnh của phép biến đổi DCT 27
Hình 2.4: Quá trình nhúng thuỷ vân 30
Hình 2.5: Ảnh chủ trong kỹ thuật DCT 34
Hình 2.6: Ảnh thuỷ vân trong kỹ thuật DCT 34
Hình 2.7: Ảnh thu được sau khi thuỷ vân trong kỹ thuật DCT 34
Hình 2.8: Quá trình giải mã 35
Hình 2.9: Ảnh thu được sau khi tách thuỷ vân 37
Hình 2.10 Ảnh Lena.BMP 512 × 512 a = 10 38
Trang 9Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
vii
Hình 2.11: Ảnh Lena sau khi giấu tin 40
Hình 2.12: Ảnh Lena sau 5 lần tấn công làm sắc 40
Hình 2.13: Các ảnh mô tả cropping 41
Hình 2.14: Ảnh chủ 48
Hình 2.15: Ảnh thuỷ vân 48
Hình 2.16: K = 5; Cỡ khối = 8 49
Hình 2.17: K = 5; Cỡ khối = 16 49
Hình 3.1: Ảnh chủ 66
Hình 3.2: Ảnh thuỷ vân 66
Hình 3.3: Ảnh sau khi thuỷ vân theo Shoemarker 66
Hình 3.4: Ảnh sau khi thuỷ vân bằng kỹ thuật cải tiến 66
Trang 10DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN
Bảng 1: Chọn một khối ảnh bất kỳ 8x8 32
Bảng 2: Thu được khối 8x8 sau khi biến đổi DCT 32
Bảng 3: Thu được khối 8x8 sau khi biến đổi ngược DCT 33
Bảng 4: Thực nghiệm với ảnh Lena.Bmp 512 × 512 (chưa nén JPEG) 38
Bảng 5: Thực nghiệm với ảnh Lena.Bmp 512 × 512 với các trường hợp nén JPEG 39
Bảng 6: Kết quả kiểm nghiệm với phép tấn công làm sắc ảnh 39
Trang 11data error !!! can't not
read
Trang 12data error !!! can't not
read
Trang 13data error !!! can't not
read
Trang 14data error !!! can't not
read
Trang 15data error !!! can't not
read
Trang 17data error !!! can't not
read
Trang 18data error !!! can't not
read
Trang 19data error !!! can't not
read
Trang 20data error !!! can't not
read
Trang 21data error !!! can't not
read
Trang 22data error !!! can't not
read
data error !!! can't not
read
Trang 23data error !!! can't not
read
data error !!! can't not
read
Trang 24data error !!! can't not
read
data error !!! can't not
read
Trang 26read
Trang 27data error !!! can't not
read