Tìm hiểu kỹ thuật Watermarking đối với ảnh số

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 lượng trực quan của tài liệu không bị ảnh hưởng và khi cần c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

──────── * ───────

BÁO CÁO MÔN HỌC

XỬ LÝ DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN

TÌM HIỂU KỸ THUẬT WATERMARKING ĐỐI VỚI ẢNH SỐ

Sinh viên thực hiện: Ngô Quang Anh 20121209

Vũ Quang Đại 20121475

Nguyễn Hiển Tường 20122776 Hoàng Tùng Anh 20124969 Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan

HÀ NỘI 05-2017

Phân công công việc

2 Phân loại Watermarking

MỤC LỤC

LỜI NÓI 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 phương 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 người làm pháp luật Những hành vi xâm phạm bản quyền như 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 phương pháp bảo vệ dữ liệu truyền thống như mã hoá, sử dụng khóa đều không đem lại hiệu quả cao trong tình hình hiện nay Các loại truyền

t hông đa phương tiện như 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 như 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 lượng trực quan của tài liệu không

bị ảnh hưởng và khi cần có thể dò lại được Watermark đã nhúng nhằm xác nhận bảnquyền 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 phương tiện, đồng thời tìm hiểu và phân tích sơ bộ về một số kỹ thuật Watermarking trong môi trường ảnh màu kỹ thuật số

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT WATERMARKING

I Giới thiệu về Watermarking

Watermarking Watermarking là một trong những kỹ thuật giấu dữ liệu hiện

đại Nó được định nghĩa như là quá trình chèn thông tin vào dữ liệu đa phương tiện, nhưng bảo đảm không cảm thụ được, nghĩa là chỉ làm thay đổi nhỏ dữ liệu

gốc.Thông thường người 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) – được nhúng vào dữ liệu số sơ cấp- gọi là dữ liệu bao phủ (vd như văn bản, hình ảnh, video và audio số…) Dữ liệu quá trình nhúng được gọi là dữ liệu nhúng Watermarking được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực như 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 thông tin bản quyền

Hình 1: Sơ đồ nhúng watermark

Hình 2:Sơ đồ khôi phục watermark

Tất cả các phương pháp watermark đều có chung các khối sau: Một hệ thống nhúng watermark và một hệ thống khôi phục watermark Hình 1 trình bày quá trình nhúng watermark tổng quát Ngõ vào là môt watermark, dữ liệu cần nhúng và mã cánhân hay công cộng Watermark có thể ở bất kì dạng nào như chữ số, văn bản hay hình ảnh Khóa được dùng để tăng cường tính bảo mật, nghĩa là ngăn chặn những người không có bản quyền khôi phục hay phá hủy watermark Các hệ thống thực tế dùng ít nhất một khóa, thậm chí kết hợp nhiều khóa Ngõ ra là dữ liệu đã được watermark Quá trình khôi phục watermark được cho ở Hình 2 Các ngõ vào là dữ liệu đã watermark, khóa và dữ liệu gốc Ngõ ra hoặc là watermark khôi phục lại được hoặc đại lượng nào đó chỉ ra mối tương quan giữa nó và watermark cho trước

• Tính bền vững: đây là một yêu cầu nòng cốt của watermarking

• Khôi phục watermark cần hoặc không cần dữ liệu gốc

• Trích watermark hay kiểm chứng sự tồn tại của watermark

• Các khoá và bảo mật watermark

II Phân loại Watermarking

Watermarking có thể phân loại bằng nhiều cách, cụ thể như sau:

1 Trên miền hoạt động

Miền không gian

• Trong kỹ thuật Watermark trên miền không gian, Watermark sẽ được nhúng trên miền không gian của phương tiện chứa, ví dụ như sử dụng kỹ thuật LSB

Miền tần số

• Trong kỹ thuật Watermark trên miền tần số, phương tiện chứa và watermark

có thể được biến đổi qua các phép biến đổi DWT, DCT, DFT, … sau đó được tổng hợp lại thành phương tiện chứa watermark

2 Theo phương tiện chứa

III Ứng dụng của Watermarking

Các ứng dụng của watermaking trên hầu hết các tài liệu đa phương tiện ( ảnh,

âm thanh, phim) , bao gồm :

• Theo dõi phát sóng ( broadcast watermaking )

• Nhận ra người chủ sở hữu ( owner identification)

• Bằng chứng của quyền sở hữu ( proof of ower ship )

• Lưu vết giao tác hay dấu vân tay ( transaction tracking/fingerprinting )

• Sự xác nhận nội dung ( content authentication )

• Kiểm soát sao chép ( copy control )

1 Theo dõi phát sóng

Trong thực tế, việc phát sóng các đoạn phim hay âm thanh qua các phương tiện

thông tin đại chúng có những nhu cầu như:

• Các nhà quảng cáo muốn chắc chắn rằng đoạn chương trình quảng cáo của họđược phát đủ thời gian mà họ đã mua từ các nhà phát sóng

• Các diễn viên tham gia đoạn chương trình quảng cáo đó muốn bảo đảm họ được trả tiền bản quyền ứng với thời lương phát sóng từ các công ty quảng cáo

• Những người sở hữu một đoạn nhạc hay phim không muốn tác phẩm của mình bị xâm phạm tác quyền qua việc thu và phát sóng lại

Watermarking là một phương pháp mã hoá thông tin nhận dạng cho theo dõichủ động Nó có thuận lợi là watermark tồn tại bên trong nội dung tín hiệu phát sóng chứ không phải chỉ trong một đoạn đặc biệt của tín hiệu và vì thế hoàn toàn thương thích với nền tảng thiết bị phát sóng đã được cài đặt bao gồm cả bộ truyền tải digital và analog Tuy nhiên, qui trình nhúng dò watermark phức tạp hơn việc thêm dữ liệu vào đầu file và tìm được một thuật toán sao cho chất lượng trực quan của nội dung giảm không đáng kể nhưng lại có độ an toàn cao cũng là một bài toán thu hút nhiều sự quan tâm nghiên cứu Như vậy, bằng cách nhận dạng những

watermark được nhúng trong nội dung số, có thể chỉ ra khi nào và ở đâu nội dung

đó được phát sóng

5 Nhận ra người chủ sở hữu

Trong thực tế có trường hợp một tác phẩm đã có tác quyền bị sử dụng sai mục đích và phán quyết của cơ quan luật pháp rất cần thông báo tác quyền trên một hình thức hay vị trí nào xem được trên tài liệu được phân phối Thông báo tác quyềnchúng ta thường thấy trên có các tài liệu khả kiến là “Copyright ngày người sở hữu”, “© ngày người sở hữu” hay “Corp ngày người sở hữu” Trên các tác phẩm

âm thanh các thông báo đó phải được đặt lên bề mặt của đĩa vật lý, tên nhãn hay trên bao bì Dễ thấy rằng, giới hạn của nó là việc nhận dạng người sở hữu tác quyềncủa một tác phẩm không bảo đảm do người ta không quá khó để loại bỏ nó ra khỏi một tài liệu khi tiến hành sao chụp lại thậm chí không cần quan tâm rằng đó là một việc làm sai: Chẳng hạn, một giáo viên chụp một số trang từ quyển sách mà quên chụp luôn thông báo tác quyền ở trang tiêu đề, một họa sĩ sử dụng một bức hình hợppháp trong mục quảng cáo của báo có thể xén đi phần có chứa thông tin tác quyền Rồi sau đó các công dân tôn trọng luật pháp muốn dùng tác phẩm có thể không tài nào xác định được tác phẩm có được bảo vệ tác quyền hay chưa Một trường hợp khá nổi tiếng là Lena Sjooblom Đây là ảnh thử thông thường nhất trong lĩnh vực

nghiên cứu xử lý ảnh và đã xuất hiện không biết bao nhiêu mà kể ở các bào báo hội nghị nhưng không ai tham khảo tên người sở hữu hợp pháp của nó, đó là hãng Playboy Ban đầu nó là một ảnh phóng to lồng giữa các trang của tạp chí Playboy ( Tháng 11- 1972 ) Khi ảnh được Scan và dùng cho mục đích kiểm thử, hầu hết ảnh

đã bị xén chỉ còn khuôn mặt và vai của Lena Không may là dòng chữ ghi Playboy

là người sở hữu cũng bị xén mất Từ đó ảnh được phân phối toàn cầu và hầu hết cácnhà nghiên cứu dùng nó trong các bào báo đã không biết rằng chúng là tác quyền của Playboy

Thứ hai là vấn đề thẩm mỹ, dù chỉ đặt ở một phần của ảnh nhưng một dòng chữ thông tin tác quyền có thể làm giảm bớt vẻ đẹp của nó Với các tài liệu âm thanh hay phim, vì thông báo tác quyền nằm trên băng đĩa vật lý và bao bì nên sẽ không có thông báo nào được sao chép cùng với nội dung của nó

Do các watermark có thể vừa không thể nhận thấy vừa không thể tách rời tácphẩm chứa nó nên chúng là giải pháp tốt hơn dòng chữ đối với việc nhận ra người

sở hữu nếu người dùng tác phẩm được cung cấp bộ dò watermark Digimarc cho ảnh là ứng dụng mà ta đang đề cập Nó được tích hợp vào Photoshop Khi bộ dò củaDigimarc nhận ra một watermark, nó liên lạc với cơ sở dữ liệu trung tâm trên

Internet và dùng thông điệp watermark như một khóa để tìm thông tin liên lạc cho người sở hữu ảnh Tính hợp pháp của một ứng dụng như vậy chưa được thừa nhận bởi cơ quan pháp luật nhưng nó giúp những người lương thiện dễ dàng tìm ra người

họ muốn liên lạc để dùng ảnh Như vậy, nhúng thông tin của người giữ tác quyền của một tác phẩm như là một watermark

A có thể nào bảo vệ quyền lợi của mình mà không phải tốn phí đăng ký bằng cách áp dụng watermark vào ảnh của mình? Nếu A dùng Digimarc, vấn đề không được giải quyết vì bộ dò cũng được kẻ trộm biết Về lý thuyết, ai dò được

watermark đều có thể xoá bỏ nó Do đó B có thể dùng bộ dò Digimarc, gỡ

watermark của A và thay vào đó watermark của mình Để đạt được mức bảo mật trong bằng chứng tác quyền, cần giới hạn tính khả dụng của bộ dò Đối với kẻ trộm không có một bộ dò, việc bỏ watermark thì rất khó khăn phức tạp Như thế khi A và

B ra tòa, A dùng ảnh gốc và ảnh tranh cãi đưa vào bộ dò và bộ dò sẽ cho ra

watermark của A Tuy nhiên cũng có một dạng hệ thống watermarking mà B có thểdùng và làm như thể watermark của B nằm trong bản gốc ảnh của A Tấn công đượcgọi là tấn công đảo (inversion attack) hay tấn công khóa chết (dead lock attack) Không có cách gì để giải quyết quyền sở hữu bản quyền trong trường hợp này và tòa cũng không thể biết A hay B có ảnh gốc thực sự Điều này cho thấy rằng chỉ với một mình watermark mà không có một nghi thức khác hỗ trợ nó thì sẽ không đủ để giải quyết tình huống bản quyền này

Bài toán có thể được giải quyết nếu ta thay đổi phần phát biểu nó: Thay vì

cố chứng minh trực tiếp quyền sở hữu bằng cách nhúng một watermark “A sở hữu ảnh này”, ta nên cố chứng minh một ảnh bắt nguồn từ ảnh khác Một hệ thống như vậy cung cấp một bằng chứng gián tiếp rằng khả năng ảnh tranh cãi là của A cao hơn B, trong đó A là người có phiên bản mà từ đó hai ảnh khác tạo ra

7 Lưu vết giao tác hay dấu vân tay

Trong ứng dụng này, watermark lưu lại một hay nhiều giao dịch đã xảy ra trong những lần sao chép tác phẩm đã có nhúng watermark Ví dụ, watermark có thể lưu tên người mua trong mỗi lần mua bán hợp pháp hay phân phối Người sở hữu và người tạo ra tác phẩm có thể dùng những watermark khác nhau trong mỗi bản sao Nếu tài liệu bị dùng sai mục đích ( phát hành hay phân phối trái phép ) người sở hữu có thể tìm ra người có trách nhiệm

Một giải pháp thông thường cho watermarking áp dụng cho lưu vết giao tác

là dùng các watermark hữu hình, chẳng hạn các tài liệu thương mại được in có background có chứa các số lớn hơn màu xám, với mỗi bản sao sẽ chứa một số khác Một ví dụ khác có sử dụng watermarking cho việc theo dõi giao tác đã được cài đặt bởi DiVX Corporation DiVX bán một DVD player triển khai theo mô hình kinh doanh pay-per-view Họ cài đăt nhiều kỹ thuật để ngăn giả mạo đĩa của họ, mộttrong số đó là watermark được thiết kế cho lưu vết giao tác Mỗi DVD player phải đặt một watermark duy nhất vào mỗi video mà nó chiếu Nếu ai đó thu lại đoạn video và bán các bản sao, DiVX có thể lấy được bản copy đó và tìm ra kẻ phản bội bằng cách giải mã watermark

Một ví dụ khác là trong phân phối các nhật báo phim Suốt quá trình thực hiện một phim, kết quả các bức hình mỗi ngày được phân phối cho nhiều người có tham gia vào phim Nhưng những nhật báo này được yêu cầu giấu bí mật, không

muốn bị lộ ra ngoài Gặp trường hợp này, trường quay nhanh chónh xác định được người đã làm rò rỉ thông tinh Trường quay có thể dùng đoạn văn hữu hình ở góc màn hình để xác định mỗi bản sao của ảnh Tuy nhiên, các watermark được chuộng hơn vì đoạn văn bản dễ bị xóa đi.

8 Xác nhận nội dung

Các tác phẩm kỹ thuật số ngày nay đứng trước nguy cơ bị làm giả nhiều hơn, dễ dàng hơn và tinh vi hơn Nếu ảnh là một bằng chứng quan trọng trong điều tra của cảnh sát, sự giả mạo có thể gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng

Bài toán xác nhận thông điệp đã được nghiên cứu rộng rãi trong lĩnh vực

mã hóa (crytography) Một tiếp cận mã hóa thông thường cho bài toán này là tạo ra một chữ kí điện tử Thuật toán được dùng là mã hóa khoá bất đối xứng Chỉ có tác giả thông điệp mới biết khoá cần để tạo ra các chữ ký Do vậy, kẻ trộm cố thay đổi thông điệp thì sẽ không tạo ra được một chữ ký mới Nếu khi tiến hành so sánh, thông điệp được sửa đổi khác với chữ ký gốc, ta có thể khẳng định thông điệp đã bị sửa Chữ ký điện tử đã được áp dụng cho các camera kỹ thuật số bởi Fredman, người gợi ý tạo ra một máy ảnh có chữ ký bên trong Khóa để tạo chữ kí chỉ có trong máy ảnh mà thôi

Chữ ký dạng như vậy chung qui là một dạng dữ liệu meta được đi kèm với tài liệu mà chúng xác nhận Điều này cho thấy rất dễ làm mất các chữ ký Chẳng hạn một hệ thống xác nhận ảnh lưu dữ liệu meta vào phần vào phần đầu (header) của ảnh JPEG Nếu ảnh được chuyển sang dạng khác, chữ ký sẽ bị mất và dĩ nhiên tài liệu không còn được chứng thực nữa

Một giải pháp hay là những chữ ký trực tiếp vào tài liệu dùng kỹ thuật watermarking Epson đề ra một hệ thống như vậy trên nhiều máy ảnh kỹ thuật số của hãng Ta gọi chữ ký này là chữ kí xác nhận (authentication mark) Chữ kí xác nhận được thiết kế sao cho trở nên sai lệch dù chỉ gặp sự chỉnh sửa nhỏ nhất được gọi là các watermark dễ vỡ (fragile watermark)

Mối lo ngại về việc các chữ ký có trong tài liệu hay không giờ đây đã bị loạitrừ Điều quan tâm lúc này là việc nhúng watermark cần bào đảm không thay đổi tàiliệu nhiều quá để nó còn đúng khi so sánh với chữ ký Điều này có thể thực hiện được bằng cách xem tài liệu thành hai phần : Một dùng cho việc tính toán bằng chữ

ký, một dùng cho việc nhúng chữ ký Ví dụ, nhiều tác giả đề xuất tính toán một chữ

ký từ các bit cao của ảnh và nhúng chữ ký vào các bit thấp của ảnh

Nếu một tài liệu có chứa chữ kí xác nhận bị thay đổi, chữ kí xác nhận cũng thay đổi theo Điều này mở ra một hướng nghiên cứu mới là tìm hiểu tài liệu đã bị giả mạo như thế nào Chẳng hạn nếu một ảnh được chia làm nhiều khối, mỗi khối

có một chữ kí xác nhận, chúng ta dễ phát thảo ra phần nào của ảnh nguyên trạng và phần nào bị chỉnh sửa

Một ví dụ rất hay được áp dụng trong điều tra tội phạm của cảnh sát, sử dụng chữ kí xác nhận khoanh vùng (localized authentication) Cảnh sát nhận được một đoạn phim theo dõi đã bị giả mạo Nếu đoạn phim này dùng các chứng thực chữ ký truyền thống, dễ thấy rằng họ biết phim bị giả mạo và không tin bất cứ điều

gì trong phim Tuy nhiên nếu dùng một watermark theo kiểu xác nhận khoanh vùng , họ có thể khám phá rằng trong các khung (frame) của phim vẫn có chỗ tin cậy Như vậy kẻ có liên quan đến tội ác đã bị gỡ bớt các frame có dấu vết của hắn Khi kiểm tra một chữ kí xác nhận đã bị sửa đổi ta cũng có được thông tin

“Liệu nén có mất có được áp dụng vào tài liệu hay không” Hầu hết các thuật toán nén ảnh có mất đều áp dụng sự lượng tử hóa, chính điều này đã để lại các thay đổi thống kê trong một watermark và có thể nhận diện được

9 Kiểm soát sao chép

Các ứng dụng đã đề cập ở trên hầu hết có tác dụng sau khi có ai đó làm sai Chẳng hạn theo dõi phát sóng giúp phát hiện nhà phát sóng bất lương đã ăn chặn tiền sau khi biết họ đã phát sóng không đúng thời lượng Còn lưu vết giao tác chỉ ra

kẻ phản bội sau khi họ đã làm lộ và phân phối các bản sao bất hợp pháp Các kỹ thuật này có tể nói là chữa bệnh chứ không phòng bệnh Rõ ràng là sẽ tốt hơn nếu ngăn ngay từ đầu những hành vi bất hợp pháp, như vậy một ứng dụng kiểm soát saochép ngăn không cho tạo các bản sao bất hợp pháp từ nội dung đã có bản quyền

IV Phân loại Watermaking

a) Phân loại Watermarking theo miền nhúng

• Miền không gian: Trong kỹ thuật Watermark trên miền không gian,

Watermark sẽ được nhúng trên miền không gian phương tiện chứa, ví dụ như

sử dụng kỹ thuật LSB

b) Theo dữ liệu cần tham chiếu (thường là ảnh gốc) khi trích Watermark

• Không gian tham chiếu dữ liệu (blind)

• Tham chiếu dữ liệu tương đối (semi-blind)

• Tham chiếu dữ liệu hoàn toàn (non-blind)

c) Theo cách sửa đổi dữ liệu chủ

• Cộng tuyến tính tín hiệu tán phổ

• Hợp nhất ảnh (ví dụ nhúng một logo)

• Lượng tử và thay thế phi tuyến

d) Theo mô hình cảm quan

• Không có mô hình

• Mô hình ẩn qua các thuộc tính miền biến đổi

• Mô hình HVS tường minh

e) Theo mục đich của ứng dụng Watermarking

• Bảo vệ bản quyền, theo dõi việc phát hành

• Xác minh dữ liệu ảnh, xác nhận và phát hiện giả mạo

• Ẩn dữ liệu và gán nhãn ảnh

f) Theo kiểu dữ liệu đa phương tiện chủ

• Ảnh tĩnh

• Video

• Các dữ liệu đa phương tiện khác như ảnh hoạt họa, ảnh bản đồ…

V Watermarking và Data hiding

Trong những năm đầu của thế kỷ 21,với sựphát triểncủa mạng Internetđã giúpchoquá trình phân phốicác sản phẩmđa phương tiện (văn bản,ảnh,âm

thanh,video) giữa những nhà cung cấpvới người dùng trở nên dễ dàng, nhanh chóng Bên cạnh đó,vấn nạn xuyên tạc thông tin, vi phạm bản quyền trên những sản phẩm đa phương tiện cũng ngày một gia tăng Do vậy,nhu cầu bảo mật, xác thực tính toànvẹn, bảo vệ quyền tác giả đốivới sản phẩm đa phương tiện trên môi trường trao đổi công khai ngày càng cấp thiết và đòi hỏi sự an toàn cao hơn

Bên cạnh phương pháp mật mã, gần đâytrong lĩnh vựcan toànthông tin xuất hiện một hướng nghiên cứu mới đó là giấu tin (information hiding hay data hiding) Giấu tin là phương pháp nhúngthêm một lượng thông tin(dữ liệu nhúng)vào dữ liệu đa phương tiện(sản phẩm đa phương tiện), để tránh sự theo dõi của đối thủ, hoặc dùng để xác định tính chân thực, hoặc bảo vệ quyền tác giả đối với các sản phẩm đa phương tiện chứa tin Các lược đồ giấu tin có thể được chia thành hai nhóm là giấu tin mật (steganography) và thủy vân số (digital watermarking)

Đối với giấu mật,dữ liệu nhúng là các thông điệp mật cần trao đổi giữa người gửi và người nhận Việc nhúng thông tin mật vào những dữ liệu được truyền tải phổbiến trên Internet nhằm ngụy trang cho sự tồn tại của tin mật trước các đối thủ.Trái với giấu tin mật, dữ liệu nhúng trong các lược đồ thủy vân (thủy vân số) dùng để bảo vệ dữ liệu chứa tin Việc nhúng thêm thông tin (dấu thủy vân) vào các sản phẩm đa phương tiện có thể làm giảm chất lượng sản phẩm nhưng nó là dấu vết

để phát hiện sự thay đổi trái phép, hoặc chứng minh quyền sở hữu các sản phẩm chứa dấu thủy vân Các lược đồ thủy vân có thể được chia thành thủy vân dễ vỡ (fragile watermarking) và thủy vân bền vững (robust watermarking)

Thủy vân dễ vỡ,dấu thủy vân cần phải nhạy cảm (dễ vỡ) trước sự thay đổi trái phép trên dữ liệu chứa dấu thủy vân Nói một cách khác, khi có bất kỳ sự thay đổi bất hợp pháp nào trên dữ liệu chứa dấu thủy vân thì dấu thủy vân trích được sẽ có

sự sai khác so với dấu thủy vân đã nhúng (dấu thủy vân gốc) Do vậy, dựa vào sự sai khác này ta có thể xác định được tính chân thực (toàn vẹn) của dữ liệu chứa dấu thủy

Thủy vân bền vữngyêu cầu dấu thủy vân phải ít bị biến đổi (bền vững) trước

sự tấn công nhằm loại bỏ dấu thủy vân, hoặc nếu loại bỏ được dấu thủy vân thì dữ liệu chứa dấu thủy vân cũng không còn giá trị sử dụng Vì vậy, thủy vân bền vững được dùng trong việc chứng minh quyền sở hữu hay bảo vệ quyền tác giả (bảo vệ bản quyền)

Trong một số lĩnh vực như ý tế, quân sự và nghệ thuật, ngoài việc phải phát hiện ra các sự thay đổi trái phép thì còn phải khôi phục lại ảnh gốc từ ảnh thủy vân trong trường hợp chưa bị tấn công Các lược đồ thủy vân có khả năng như vậy đượcgọi làthủy vân thuận nghịch(reversible watermarking) Các lược đồ thủy vân thuận nghịch thuộc nhóm thủy vân dễ vỡ, hai tính chất quan trọng nhất là khả năng nhúng tin và chất lượng ảnh thủy vân.Thủy vân thuận nghịch thường dùng một số phương pháp như: nén bảo toàn dữ liệu;dịch chuyển histogram;các phép biến đổi