Tìm hiểu kỹ thuật giấu tin trên biên của ảnh nhị phân (Đồ án tốt nghiệp)

Tìm hiểu kỹ thuật giấu tin trên biên của ảnh nhị phânTìm hiểu kỹ thuật giấu tin trên biên của ảnh nhị phânTìm hiểu kỹ thuật giấu tin trên biên của ảnh nhị phânTìm hiểu kỹ thuật giấu tin trên biên của ảnh nhị phânTìm hiểu kỹ thuật giấu tin trên biên của ảnh nhị phânTìm hiểu kỹ thuật giấu tin trên biên của ảnh nhị phânTìm hiểu kỹ thuật giấu tin trên biên của ảnh nhị phânTìm hiểu kỹ thuật giấu tin trên biên của ảnh nhị phânTìm hiểu kỹ thuật giấu tin trên biên của ảnh nhị phânTìm hiểu kỹ thuật giấu tin trên biên của ảnh nhị phânTìm hiểu kỹ thuật giấu tin trên biên của ảnh nhị phânTìm hiểu kỹ thuật giấu tin trên biên của ảnh nhị phân

án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng c h t em xin bày t lòng bi c nh t t ng d n Ti n Th em r t nhi u su t trình tìm hi u nghiên c u hoàn thành báo cáo t t nghi p Em xin chân thành c H n c n thi y cô b môn tin h c ng DHDL cho em nh ng ki n th c em có th hồn thành báo cáo Xin g i l i c n b n bè nh u ki n thu n l i cho em, t ng viên t o ch b o em nh ng em thi u sót q trình làm báo cáo t t nghi p Cu i em xin bày t lòng bi c bi c t i nh ng viên em i thân gia Vì th i gian có h hi u bi t c a b n thân nhi u h n ch Cho án không tránh kh i nh ng thi u sót, em r t mong nh cs góp ý ki n c a t t c th hoàn thi án c c Em xin chân thành c H Sinh viên th c hi n c Anh L p CT 1201 Trang án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng M T NG QUAN 1.1 T ng quan k thu t gi u tin nh 1.1.1 Khái ni m 1.1.2 Phân lo i k thu t gi u tin 1.1.3 Mơ hình k thu t gi n c tính c a gi u tin nh ng gi u tin 1.1.6 ng d ng k thu t gi u tin nh 10 1.1.7 Tính ch a gi u tin nh 11 ng ti p c n c a gi u tin nh 12 1.2 C u trúc nh BITMAP 13 1.2.1 Bitmap header 13 1.2.2 Palette màu 14 1.2.3 nh nh phân 14 -to-noise ratio) 15 1.4 K thu t nén nh JPEG 16 1.4.1 Các k thu t nén 1.4.2 Mã hoá bi 1.4.3 Bi c s d ng 16 i DCT 17 i DCT thu n ngh ch 17 ng t gi ng t 19 1.4.5 Mã hóa gi i mã Huffman 20 U TIN TRÊN NH NH PHÂN 24 2.1 Gi i thi u v gi u tin nh nh phân 24 2.2 M t s k thu t gi u tin nh nh phân 24 2.2.1 Gi u tin theo kh i bit 24 2.2.2 Thu t toán Wu-Lee 25 2.2.3 Thu t toán Chen-Pan-Tseng 26 t gi u tin nh biên 29 2.3 ng c t 29 2.3.2 M t s khái ni m 29 2.3.3 Thu t toán gi u tin F5 329 2.3.4 Thu t toán gi u tin tách tin biên b ng F5 38 T QU TH C NGHI M 40 c Anh L p CT 1201 Trang án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng ng th nghi m 40 3.2 Giao di 40 3.2.1 Giao di 40 3.2.2 Giao di u tin 41 3.2.3 Giao di 47 3.3 K t qu th c nghi m nh n xét 49 3.3.1 K t qu th c nghi m 49 3.3.2 Nh n xét 53 K T LU N 54 TÀI LI U THAM KH O 55 c Anh L p CT 1201 Trang án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng tin biên c a nh nh phân Ch -to-noise ration) biên c a nh nh phân biên c a nh nh phân c Anh L p CT 1201 Trang án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng C 1.1 1.1.1 - Gi u tin k thu t nhúng (gi u) m ng d li u s khác - i Gi u tin s gi u nh ng thông tin s vào m (g ng d u tin khơng có s khác bi gi u i ng d li u s khác c sau gi u tin g ng th i có th khơi ph c l 1.1.2 - Có th chia k thu t gi u tin làm lo i l gi u tin m t (steganography) y vân (watermarking) Information hiding Gi u thông tin Steganography Watermarking Gi u tin m t Th y phân s Robust Watermarking FragileWatermarking Thu vân b n v ng Thu vân d v ImperceptibleWatermarking Thu vân n Hình 1 VisibleWatermarking Thu vân hi n th phân lo i k thu t gi u tin Th y vân s (Watermarking): gi u m u tin ng b n v ng cao c a thông tin c n gi c a t p d li ng) c Anh L p CT 1201 c bi i ng Trang án t t nghi p - i h c Dân L p H i Phòng Th y vân b n v ng c nh ng s n ph c ng d ng b o v b n quy n Th y vân t ng d ng b o v b n quy n ng h p này, th y vân ph i t n t i b n v ng v i s n ph m nh m ch ng vi c t y xóa, làm gi hay bi i phá h y th y vân - Th y vân d v : k thu t nhúng th y vân vào m cho phân b s n ph i s n ph m g c th khơng ngun v c d u - Th y vân n gi ng (s n ph m) ng m ) n u có b t k phép bi n c gi ng s u tin, b ng m ng không th c th y vân n - Th y vân hi n: lo i th y vân hi n s n ph m m th nhìn th u có c Gi u tin m t (Steganography): Che gi u b ng l n t m t cao ng) g c B ng 1 So sánh gi a gi u tin m t th y vân s Gi u tin m t Th y vân s - T p trung vào vi c gi c - Không c n gi u nhi u thông tin, ch nhi u tin t t, ng d ng c ng thông tin nh truy n d li u m t b n quy n c i s h u - C g ng làm ch ng c khơng b ng nh ng g n d li gi n ng h p th y vân nhìn th y th y vân s hi n c - Th y vân ph i b n v ng v i m i t n cơng có ch n ph m c khơng có ch ng g cho d li u gi u b sai l ch ( ng d ng - Th y vân s i xác th c thông tin) ng, nh m kh nh b n quy n s - B o m t cho d li u c n gi u Khía h u hay phát hi n xuyên t c thông tin c nh t p trung vào k thu t gi u tin m t, t c gi u tin cho gi u c nhi i khác khó phát hi c gi c Anh L p CT 1201 Trang án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng 1.1.3 Các thành ph n c a m t h gi u tin tách tin nh s g m: - B n tin m t (Secret Message): có th n ho c t p nh hay b t k m t t p nh phân nào, trình x u chuy n chúng thành chu i bit nh ph (hay nh g c) (Cover Data): - ng nhúng tin m t - Khoá bí m t K (Key): khố bí m t tham gia vào trình gi b o m t - B nhúng thông tin (Embedding Algorithm): Nh nhúng tin nh mang (Stego Data): - , thu t toán Ki nh (Control) : ki c gi i mã Mô hình c a k thu t gi c mơ t sau: B n tin m t Secret Message Ph Ph ch ti n ch a B nhúng thông tin (audio, nh,video) tin EmbeddingAlgorith Cover Data n u Stego Data Khóa Key Hình - chung cho trình gi u tin Hình bi u di n trình gi ng gi m t m ng thơng tin mang m b thu c vào m c Anh L p CT 1201 n n ch a bao g i , audio, video, nh, b n tin nh, logo, i s d ng Thông tin s c gi u vào Trang án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng n ch a nh m t b nhúng, b nhúng nh , tri n khai thu gi c th c hi n v i m t khố bí m t gi ng m t mã c n Sau gi u tin, u phân ph i s d ng m ng n ch a b n Khóa KEY Ph Ph ch a n ch a B tách tin u tin B n tin m t Hình - n (audio, nh, video) Ki nh mã tin chung cho q trình tách tin Hình 1.3 mơ t vi c tách u Sau nh ti n ch a có gi u thơng tin, q trình tách tin c th c hi n thông qua b nhúng thông tin v i khố c a q trình nhúng K t qu c g m n ch a g c b n tin m c gi u c ti p theo b n tin m t cs c x lý ki nh so sánh v i thông tin gi u 1.1.4 - Tính n (tính vơ hình): Khi quan sát nh mang b ng m ng không phát hi n c thông tin gi u không gây nghi ng i xem.Tính n ph thu c vào m bi i c a nh mang so v i nh g c q trình gi u tin - Tính b n v ng: nh mang có th ph i ch u m c nh, làm s nm hi n tính b n v ng c a thu t toán gi u tin - bên T l ng d u tin: Là t l gi a s byte t gi c so v i c c a file nh (tính b ng byte) Cùng m t thu t toán gi u tin v i file nh khác có th cho t l khác gi u tin uc ng gi u tin, nhiên vi ng gi u tin s ng t c tính n tính b n v ng c Anh L p CT 1201 Trang án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng - Tính an tồn: Là kh ng l i s t n công ho c gi m o t bên M t h gi u tin t t ph m b o bí m t khơng b t n cơng m t cách có ch nh ng hi u bi t v nh g c, có b gi nh mang, có nh mang ph c t p tính tốn : Ch y u tính b ng phép tốn th c hi n vi c - gi u tin gi i mã (tách tin) Yêu c u v ng d ng ph c t p tính tốn tùy thu c t ng 1.1.5 1.1.5.1 Gi u tin nh Hi n gi u thông tin nh m t b ph n chi m t l l n ng d ng, ph n m m, h th ng gi nb i i b ng nh r t l a gi u thơng tin ò h t s c quan tr ng h u h t ng d ng b o v an tồn nh xun t c thơng tin, b o v quy n tác gi c gi u d li u ng i ch ng bi c ng sau ng thông d ng r t ph bi n gi u thơng tin quan tr Ngày nh s cs i nhi u nh ng ng d ng i s ng xã h i Ví d cs s d s hàng tài Ph n m m WinWord c tr ch ký nh nh phân r i g n vào v b o tính an tồn c a thơng tin c phát tri n ch ký a d ch v ngân m 1.1.5.2 Gi u tin audio Gi u thông tin audio mang nh m riêng khác v i gi u thông n khác M t nh ng yêu c nc a gi m b o tính ch t n c c gi ng th i không làm ng t i ch ng c a d li u m b o yêu c ng k thu tgi u thông tin nh ph thu c vào h th ng th giác c i HSV (Human Vision System) k thu t gi u thông tin audio l i h ph c thu c vào h th ng tính giác HAS (Human Auditory System) M t v h th ng thính giác c c tín hi u gi i t n r ng công su t l iv u tin audio i l i vi c phát hi n s khác bi t c a gi i t n c Anh L p CT 1201 Trang án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng công su t, nh th p m t cách d dàng , cao t n có th che gi V truy Gi ms c a thông tin h th ng thính giác c c âm i v i gi u tin audio kênh truy n tin, kênh ng t i ch ng thông tin sau gi u i yêu c u r t cao v ng b tính an tồn ul id my u i 1.1.5.3 Gi u tin video u thông tin nh hay audio, gi u tin video c quan tâm phát tri n m nh m cho nhi u ng d c p thông tin, nh n th c thông tin, b n quy n tác gi M u n truy u tin vi u nc a i thông tin gi u dàn tr i theo t n s c a d li u g c Nhi u nhà nghiên c ng hàm cosin riêng h s truy gi u tin Trong thu t toán kh i ngu ng k thu t cho phép gi u i gian g thu t cho phép gi u c âm hình nh vào video 1.1.5.4 Gi u tin d n text Gi n d ng text khó th c hi n h th a, i ta ph c a ngôn ng M t cách khác t n d nh d vào kho ng cách gi a t n) K thu t gi u c áp d ng cho nhi u lo a t nhiên n (mã hóa thơng tin ng ch khơng riêng d li nh, video, audio G t s nghiên c u gi d li u quân h , gói IP truy n m ng, ch c ch n sau phát tri n ti p cho cá ng d li u s khác 1.1.6 - Liên l c bí m t : Gi u tin nh r i g ng gây s v i s d ng m t mã Ngồi vi c s d ng cơng ngh mã hóa có th b h n ch c m s d ng Có th liên l c bí m t c g m t bí m i quân s , ngo g t b n v hay m t p nh y c m c Anh L p CT 1201 Trang 10 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng y ta có th g i giao di n khác thơng qua menu Hình 3.2 Giao di n ch ách giãn nh biên 3.2.2 ng th c hi n theo dòng l Dos có d java Embed [tuy chon] [ten anh ket qua] + Tu ch n g m có -e : cho biet t p ch thành ph n s nén - p c n gi u tin (n u khơng có ng t t l nén theo Q (m - n thêm thích vào ph c Anh L p CT 1201 nh Q=80) u t p Jpeg Trang 41 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng + tên nh c n nén ho ch p ( nh 24 bit màu g m d ng Gif, Tif, Bmp ho c Jpeg) + [OutputImage] : cho bi t tên nh nén Jpeg n u khơng có thành ph n tên nh k t qu s gi N l nh cover ch khác ph n m r ng (m nh jpg) ú pháp java Embed hình s hi n thích câu c t theo hình v 3.3 Hình 3.3 Giao di c Anh L p CT 1201 Trang 42 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng Hình 3.4 T giao di n c cách nh n nh c n gi u tin b ng m h p tho i t nh c Anh L p CT 1201 Trang 43 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng Hình 3.5 H p tho i ch n nh nh phân c n gi u tin Chúng ta s ch n nh nh phân b th c hi n gi u tin vào ch n nh nh phân xong, ta nh p thông di p vào t bàn phím ho c l y thơng p t t p *.txt b gi u tin c Anh L p CT 1201 Trang 44 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng Hình 3.6 H p tho i ch n t ch Chúng ta c n ch giao di n c Anh L p CT 1201 p sau p u tin vào b ng cách Trang 45 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng Hình 3.7 H p tho i cho bi t tên c Anh L p CT 1201 u tin Trang 46 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng Hình 3.8 H p tho i cho bi t tên u tin a ch c hi n gi th c hi t qu n nút u tin giao di n c 3.2.3 p Extract vi t b ng Java ch c th c hi n theo cú pháp java Extract [tuy chon] Tu ch n e : cho bi t tên t p s ch a n tách ram N nh t p output.txt n p i s d ng không gõ chi ti t i s d ng gõ java Extract ng trình s hi cú pháp câu l nh Chi ti t theo hình 5.8 c Anh L p CT 1201 Trang 47 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng Hình 3.9 Giao di p Extract Hình 3.10 Giao di n ch vào c a u c n cho bi t nh mang tin b ng cách ch n hành tách tin b ng cách nh c Anh L p CT 1201 l y giá tr u c hi n tách Trang 48 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng p b ng cách ch Hình 3.11 H p tho i ch Chúng ta gõ tên c a t i máy tính pc p i ch ti n 3.3 Th c nghi m s biên c a nh nh phân c Anh L p CT 1201 u tin s d ng k thu t gi u tin Trang 49 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng Hình 3.12 Chu Hình 3.13 T p c Anh L p CT 1201 p c n gi u c gi u tin Trang 50 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng Hình 3.14 T p nh biên c Anh L p CT 1201 Trang 51 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng Hình 3.15 T p nh th nghi m B ng 3.1 K t qu Tên nh (kích c c a nh sau gi u tin nh) 1.bmp (293x349) 22.7441 8.bmp (700x525) 23.4497 10.bmp (647x619) 23.4916 11.bmp (700x525) 18.5448 12.bmp (700x525) 19.4293 13.bmp (777x624) 23.4113 14.bmp (512x512) 22.2758 15.bmp (746x619) 22.4526 17.bmp (732x510) 18.3116 18.bmp (731x515) 22.4037 19.bmp (700x479) 21.4827 20.bmp (700x525) 20.4215 22.bmp (749x603) 24.457 24.bmp (762x581) 23.501 c Anh L p CT 1201 Trang 52 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng 34.bmp (700x501) 23.4926 38.bmp(788x647) 23.4529 43.bmp (640x480) 23.4688 69.bmp (700x525) 23.4567 a.bmp (512x512) 23.4318 b.bmp (512x512) 23.5084 Giá tr trung bình 21.4094 V i k t qu th nghi phân bi c bì c, n u quan sát b ng m u tin Giá tr ng gi t i l n K t qu th nghi m b ng 3.1 cho th y kh khác khác Nh ng nh kích c kh n m m t kho ng giá tr x p x b ng ph thu c vào giá tr m nh c a nh nh ng có th u tin c a m i nh u c a nh ng ng t kh u Qua th nghi m em nh n th y k thu t gi u tin biên c a nh nh phân có m sau: - m: + Kh o m t cao + Không - ng nhi n n i dung c a nh m: + p ph i phù h p v i kh q trình gi u m i thành cơng c Anh L p CT 1201 gi u nh Trang 53 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng K thu t gi u thơng tin ng nghiên c u c a thu t tốn gi u thơng tin hi c nh ng k t qu kh m t s khái ni n vi c che gi u thông tin nh s bày k thu t gi u tin biên c a nh nh phân V i k thu t gi u tin biên c a nh nh phân tính vơ hình c a thơng tin sau gi u m b o V m t lý thuy c gi u vào ng g c, s l i dù nhi u, dù nh ng d u v t khác v i nh g c u Tuy nhiên sau th c hi n k thu t gi u tin, quan sát b ng m ng khó có th phân bi nh g ng c có th ch p nh c y k thu t gi c sau gi u tin k t qu t y s bi n d ng c a nh h cho nh ng k t qu r t tri n v ng Tuy nhiên, gi u tin m t v ph c t p, c ng v i kh nghi m h n ch nên em g p m t s c tìm hi u nghiên c u k thu t gi u tin biên c a nh nh phân Vì v y em r t mong nh báo c cs n q báu c a th y c hồn thi Em xin chân thành c c Anh L p CT 1201 Trang 54 án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng [1] vơ hình t , , , 4-2005, pp281-292 [2] M Y Wu and J H Lee (1988); "A Novel Data Embedding Method for Two-Color Facsimile Images" In Proceedings of International Symposium on Multimedia Information Processing, Chung-Li, Taiwan, R O C, December 1998 [3] Phan Trung Huy, Vu Phuong Bac, Nguyen Manh Thang, Truong DucManh, Vu Tien Duc, Nguyen Tuan Nam, A New CPT Extension Scheme for High Data Embedding Ratio in Binary Images , the Proceedings of the 1st KSE Inter Conf Hanoi 10/2009 61-66 IEEE.CS [4].Yu Yuan Chen, Hsiang Kuang Pan and Yu Chee Tseng (2000); "A Secure Data Hiding Scheme for Two-Color Images", IEEE Symp on Computer and Communication [5] Hongxia Wang, Gouxi Chen Meng Zhang, Edge Steganography for Binary Image, TELKOMNIKA, Vol 11, No 5, May 2013, pp 2822 ~ 2829 [6] Andreas Westfeld: High Capacity Despite Better Steganalysis (F5 A Steganographic Algorithm).In: Moskowitz, I.S (eds.): Information Hiding 4th International Workshop Lecture Notes in Computer Science, Vol.2137 SpringerVerlag, Berlin Heidelberg New York (2001) 289 302.( https://code.google.com/p/f5-steganography/) c Anh L p CT 1201 Trang 55 ... 20 U TIN TRÊN NH NH PHÂN 24 2.1 Gi i thi u v gi u tin nh nh phân 24 2.2 M t s k thu t gi u tin nh nh phân 24 2.2.1 Gi u tin theo kh i bit 24 2.2.2 Thu t toán Wu-Lee... Anh L p CT 1201 Trang án t t nghi p i h c Dân L p H i Phòng tin biên c a nh nh phân Ch -to-noise ration) biên c a nh nh phân biên c a nh nh phân c Anh L p CT 1201 Trang án t t nghi p i h c Dân... ng d ng gi u tin m gi u, s t u m b o tính n c a thơng tin ng thông tin gi u cao 3 Thu t toán gi xu t [5] M a thu c i ti thu t toán gi u tin hình nh nh phân b hình thái h c (tách biên) thu u tiên