GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH TRONG ẢNH STEREO với KHẢ NĂNG NHÚNG CAO

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  HUỲNH VĂN THANH GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH TRONG ẢNH STEREO VỚI KHẢ NĂNG NHÚNG CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN MÃ SỐ: 60480201 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN THÁI SƠN TP HỒ CHÍ MINH NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn “Giấu tin thuận nghịch ảnh stereo với khả nhúng cao” tuân thủ quy định hành pháp luật sở hữu trí tuệ Các số liệu sử dụng luận văn trung thực Các kết nguyên cứu luận văn kết lao động tơi, chưa người khác công bố công trình nghiên cứu Học viên HUỲNH VĂN THANH i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Chương 1.1 TỔNG QUAN Các khái niệm tổng quan 1.1.1 Sơ lược an tồn thơng tin 1.1.2 Mục đích giấu tin 1.1.3 Hai hình thức giấu tin mật 1.1.4 Phân loại kỹ thuật giấu tin ảnh theo miền ảnh 10 1.1.5 Kiến thức tảng giấu thông tin ảnh số 11 1.2 Thực trạng nghiên cứu 12 1.2.1 Nghiên cứu nước 12 1.2.2 Nghiên cứu nước 13 1.2.3 Khả ứng dụng đề tài 16 Chương CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 17 2.1 Biến đổi DCT bảng lượng tử 17 2.2 Phương pháp Yang Chen 19 Chương 3.1 PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT 22 Quá trình giấu tin 22 3.1.1 Tìm cặp khối ảnh giống 23 3.1.2 Giấu tin phương pháp dịch chuyển lưu đồ hai chiều 24 3.1.3 Ví dụ họa minh họa thuật toán giấu tin 27 3.2 Quá trình tách tin 30 Chương KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 34 4.1 Tập liệu mẫu thực nghiệm 34 4.2 Phương pháp đánh giá hiệu suất thuật toán giấu tin 35 4.2.1 Phương pháp đo khả giấu tin 35 4.2.2 Phương pháp đo chất lượng ảnh 36 4.3 Phân tích kết thực nghiệm 36 Chương KẾT LUẬN 42 5.1 Kết đạt 42 5.2 Hướng phát triển 42 Danh mục công bố khoa học tác giả 43 Tài liệu tham khảo 44 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT TỪ VIẾT TẮT TỪ VIẾT ĐẦY ĐỦ 2D 2-dimensional 3D 3-dimensional AC Alternating Current AES Advanced Encryption Standard BPP Bit Per Pixel CCD Charge Coupled Device DC Direct Current DCT Discrete Cosine Transform DES Data Encryption Standard 10 DFT Decrete Fourier Transform 11 DWT Discrete Wavelet Transforma 12 IDCT Inverse Discrete Cosine Transform 13 LSB Least Significant Bit 14 PSNR 15 QF Quality Factor 16 RSA Ron Rivest, Adi Shamir, and Leonard Adleman Peak Signal-to-Noise Ratio DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Bảng liệt kê thứ tự giấu thông tin vào khối ảnh 29 Bảng 3.2 Bảng quy luật tách thông tin mật 30 Bảng 3.3 Ví dụ khơi phục cặp hệ số mở rộng công thức (3.1) 31 Bảng 3.4 Bảng liệt kê thứ tự tách thông tin từ hai khối ảnh 33 Bảng 4.1 Bảng so sánh chất lượng ảnh (PSNR) tỉ lệ giấu tin (bpp) 21 ảnh stereo dùng ngưỡng T = với QF khác 37 Bảng 4.2 Bảng so sánh chất lượng ảnh (PSNR) tỉ lệ giấu tin (bpp) 21 ảnh stereo QF = 75 với T khác 38 Bảng 4.3 Bảng so sánh giá trị trung bình PSNR bpp 21 ảnh stereo hai phương pháp với QF = 75 39 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ phân loại hướng nghiên cứu an tồn thơng tin .8 Hình 1.2 Lược đồ chung cho giấu tin mật 10 Hình 2.1 Sơ đồ khối q trình mã hố ảnh JPEG 17 Hình 2.2 Phân bố hệ số DC AC khối 8×8 18 Hình 2.3 Bảng lượng tử chuẩn Q50 18 Hình 2.4 Bảng lượng tử với Q80 19 Hình 2.5 Ba vùng hệ số DCT khác c khối 8×8 20 Hình 3.1 Một ví dụ ảnh stereo: (a) Ảnh bên trái, (b) Ảnh phải phải 22 Hình 3.2 Sơ đồ khối trình giấu tin vào ảnh stereo 23 Hình 3.3 Ba vùng khối 8×8 miền DCT 23 Hình 3.4 Lưu đồ dịch chuyển hai chiều để giấu tin với (x, y) = (0, 0) 25 Hình 3.5 Ví dụ tìm khối tương đồng 28 Hình 3.6 Hai khối sau dịch chuyển 28 Hình 3.7 Hai khối trước giấu tin 29 Hình 3.8 Hai khối sau giấu tin 30 Hình 3.9 Ví dụ q trình tách tin khôi phục ảnh mang tin 32 Hình 4.1 Sáu cặp ảnh stereo tập mẫu [34] 34 Hình 4.2 Baboon – thông tin mật 35 Hình 4.3 Biểu đồ so sánh khả giấu tin phương pháp đề xuất phương pháp Yang T = 20 QF = 75 40 Hình 4.4 So sánh tính hiệu hai phương pháp T = 20, QF = 75 41 MỞ ĐẦU Với phát triển mạnh mẽ đa phương tiện mạng máy tính, liệu số dùng cách rộng rãi để thay liệu lưu trữ theo cách truyền thống Khi liệu số truyền qua kênh phổ thơng Internet, đối mặt với nguy hiểm từ kẻ công, nhằm muốn thay đổi hay phá hoại thông tin Chính vậy, vấn đề bảo vệ an tồn liệu số trở thành vấn đề ngày thu hút quan tâm đặc biệt nhà nghiên cứu nhiều lĩnh vực khác Nhiều giải pháp mã hố thơng tin (cryptography) giấu tin liệu (information hiding) đưa để giải vấn đề khó khăn Mã hố thơng tin việc chuyển đổi thông tin dạng có ý nghĩa sang dạng khơng có ý nghĩa Tuy nhiên, cách làm thu hút nhiều quan tâm kẻ công Ngược lại, phương pháp giấu tin thực việc giấu thông tin mật vào liệu số (dữ liêu chứa tin) Sau thông tin mật giấu vào liệu chứa tin dạng có ý nghĩa tránh quan tâm khơng đáng có người dùng khơng hợp pháp Do đó, đảm bảo an tồn thơng tin mật Chính thế, phương pháp giấu tin ảnh đơng đảo cộng đồng nhà nghiên cứu quan tâm phát triển Công nghệ 3D (3-Dimensional) phát triển nhanh áp dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Trong đó, ảnh stereo kết cơng nghệ có khả tạo ảo giác độ sâu 3D Ảnh thu nhận đồng thời từ cặp cảm biến CCDs (charge coupled device) máy ảnh, ảnh stereo có ảnh bên trái ảnh bên phải giống Dựa vào đặc điểm này, có nhiều kỹ thuật giấu tin ảnh stereo đề xuất Tuy nhiên, khả giấu tin chất lượng ảnh sau chứa tin kỹ thuật hạn chế Trong báo cáo này, phương pháp giấu tin thuận nghịch đề xuất để giấu thông tin mật vào cặp khối giống ảnh stereo Phương pháp thực giấu tin cách xây dựng lưu đồ dịch chuyển hai chiều (2D histogram shifting) từ cặp hệ số DCT lượng tử Những cặp DCT lượng tử rút từ cặp khối (8×8 pixels) trái phải giống ảnh stereo Trong lưu đồ hai chiều, lưu đồ chia thành hướng khác Trong khi, cặp hệ số lượng tử DCT đa số có giá trị dương giá trị gần khơng (0), tọa độ chúng ln gốc bên phải lưu đồ Do đó, gốc thích hợp để giấu nhiều thơng tin mật với khả nhúng cao mà trì chất lượng ảnh stereo Các kết phần thực nghiệm chứng minh phương pháp đề xuất đạt khả giấu tin cao giải pháp trước đảm bảo chất lượng ảnh mang tin Nội dung báo cáo gồm chương sau: Chương Tổng quan: Trình bày khái niệm tổng quan an tồn thơng tin Giới thiệu sơ lược kỹ thuật giấu tin thực trạng nghiên cứu giấu tin thời gian qua Chương Các nghiên cứu liên quan: Trình bày nghiên cứu liên quan đến đề tài luận văn Chương Phương pháp đề xuất: Trình bày chi tiết phương pháp giấu tin thuận nghịch ảnh stereo Trình bày ví dụ minh họa cho thuật tốn giấu tin tách tin Chương Kết thực nghiệm: Trình bày kết thực nghiệm Đánh giá hiệu suất giải pháp đề xuất so với giải pháp tồn Chương Kết luận hướng phát triển Chương Tổng quan CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN Các khái niệm tổng quan 1.1.1 Sơ lược an tồn thơng tin Ngành an tồn thơng tin (information security) có vai trò quan trọng việc bảo vệ thơng tin có tính chất nội nhằm ngăn chặn việc truy cập trái phép người dùng Để làm điều này, nhiều thập kỷ qua chuyên gia bảo mật nghiên cứu nhiều giải pháp để bảo vệ Trong đó, kỹ thuật dùng mật mã hay giấu tin thường dùng với mục đích bảo vệ nội dung mang tính riêng tư ngăn chặn chép quyền (copyright) liệu đa phương tiện Một cách tổng quát, an tồn thơng tin chia thành hướng nghiên cứu sau: mã hố thơng tin, giấu tin mật thuỷ vân số trình bày Hình 1.1 [5] An tồn thơng tin (Information security) Giấu tin (Information hiding) Mã hóa thơng tin (Cryptography) Giấu tin mật (Steganography) Thủy vân số (Watermarking) Hình 1.1 Sơ đồ phân loại hướng nghiên cứu an tồn thơng tin Phương pháp giấu tin che giấu thông tin vào bên đối tượng mang tin khác (cover data) Các đối tượng mang tin tập tin văn bản, hình ảnh, âm thanh, phim (text, image, audio, video) [5-9] Còn phương pháp mã hố thơng tin, liệu mã hóa trước truyền thuật toán mã hoá, DES, AES RSA [10], liệu truyền bảo mật Tuy nhiên, cách chuyển đổi liệu sang phiên khơng có ý nghĩa chúng kích thích tò mò kẽ cơng nguy hiểm Ngược lại, mục đích phương pháp giấu tin để đảm bảo tính bảo mật thông tin giấu bên đối tượng mang tin Chương Phương pháp đề xuất (a) Khối lượng tử DCT mang tin trái⁡𝑠𝐵𝑄𝐿 (b) Khối lượng tử DCT mang tin phải 𝑠𝐵𝑄𝑅 (c) Khối lượng tử DCT trái sau làm tròn (d) Khối lượng tử DCT phải sau làm tròn ′ ′ (e) Khối lượng tử DCT trái phục hồi 𝑠𝐵𝑄𝐿 (f) Khối lượng tử DCT phải phục hồi 𝑠𝐵𝑄𝑅 Hình 3.9 Ví dụ q trình tách tin khơi phục ảnh mang tin Một cách cụ thể, lấy dòng thứ cột thứ Hình 3.9(c) (d) làm ví dụ, ta có cặp ([𝑠𝐵𝑄𝐿 (𝑢, 𝑣)], [𝑠𝐵𝑄𝑅 (𝑢, 𝑣)]) = (0,1) rơi vào trường hợp mang tin Theo bước 2, ta áp dụng Bảng 3.2, thông tin s tách 01 cặp hệ số DCT phục hồi ′ ′ ([𝑠𝐵𝑄𝐿 (𝑢, 𝑣)], [𝑠𝐵𝑄𝑅 (𝑢, 𝑣)]) = (0,0) Các trường hợp lại liệt kê Bảng 3.4 32 Chương Phương pháp đề xuất Bảng 3.4 Bảng liệt kê thứ tự tách thông tin từ hai khối ảnh Trường hợp áp Giá trị Chuỗi bits s Giá trị phục hồi ([𝒔𝑩𝑳𝑸 (𝒖, 𝒗)], [𝒔𝑩𝑹 𝑸 (𝒖, 𝒗)]) rút ([𝒔𝑩𝑳𝑸 (𝒖,𝒗)], [𝒔𝑩𝑹 𝑸 (𝒖,𝒗)]) ′ ′ dụng từ Bảng 3.2 (1, 0) (0, 0) 1.1 (0, 1) 01 (0, 0) 1.1 (0, 0) 00 (0, 0) 1.1 (1, 0) (0, 0) 1.1 … … … (0, 2) (0, 1) 1.4 (2, 0) (1, 0) 1.6 … … … Sau xử lý, chuỗi thông tin mật s = 1 0 0 1 1 1 0 0 ′ ′ 0 1 1 tách Đồng thời khối 𝑠𝐵𝑄𝐿 𝑠𝐵𝑄𝑅 phục hồi Hình 3.9(e) 3.9(f) giống với hai khối 𝐵𝑄𝐿 ⁡𝐵𝑄𝑅 Hình 3.7(a) 3.7(b) lúc chưa giấu tin Do đó, giải pháp giấu tin đảm bảo tính chất thuận nghịch 33 Chương Kết thực nghiệm CHƯƠNG 4.1 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Tập liệu mẫu thực nghiệm Trong chương này, tập liệu dùng để chạy thực nghiệm cho phương pháp đề xuất gồm 21 ảnh stereo lấy từ tập liệu mẫu (datasets) thư viện Middlebury [34] Trong Hình 4.1 sáu cặp ảnh stereo lấy tập liệu mẫu (a) Left Aloe (b) Right Aloe (c) Left Baby1 (d) Right Baby1 (e) Left Bowling1 (f) Right Bowling1 (g) Left Flowerpots (h) Right Flowerpots (i) Left Monopoly (j) Right Monopoly (k) Left Cloth4 (l) Right Cloth4 Hình 4.1 Sáu cặp ảnh stereo tập mẫu [34] Ảnh Baboon Hình 4.2 dùng để phát sinh thông tin mật cho việc chạy thực nghiệm thuật toán giấu tin đề xuất Đồng thời, tập liệu mẫu thông tin mật sử dụng thuật toán giấu tin Yang Chen [26] Thuật toán cài đặt phần mềm MATLAB phiên 8.3 máy tính dùng xử lý Intel® Core™ i5 3.2GHz, 4GB RAM 34 Chương Kết thực nghiệm Hình 4.2 Baboon – thông tin mật 4.2 Phương pháp đánh giá hiệu suất thuật toán giấu tin Để đánh giá tính hiệu thuật tốn phương pháp giấu tin ảnh người ta thường dùng hai tiêu chí để đo, khả giấu tin (embedding capacity) chất lượng ảnh sau giấu tin (visual image quality) Một số trường hợp, dựa vào thời gian xử lý phân tích histogram để đánh giá thêm thuật tốn Ngồi ra, phương pháp giấu tin thuận nghịch, việc đánh giá dựa vào khả giấu tin chất lượng ảnh mang tin cần đánh giá đến khả khơi phục ảnh mang tin trạng thái gốc ban đầu sau tin mật tách Trong đó, khả giấu tin xác định thông qua số lượng thơng tin tối đa giấu ảnh Còn chất lượng ảnh xác định độ nhiễu ảnh gốc với ảnh sau mang tin Nói chung, đề xuất phương giấu tin cần quan tâm đến tương quan khả giấu tin với chất lượng ảnh mang tin Tức vừa đạt khả giấu tin cao vừa đảm bảo chất lượng ảnh mức tốt Thông thường, chất lượng ảnh nên trì mức tối thiểu 30 dB 4.2.1 Phương pháp đo khả giấu tin Mức độ giấu bit per pixel (bpp) dùng để đo khả giấu tin Với ảnh có kích thước cao W rộng H, bpp tính theo cơng thức (4.1) 𝑏𝑝𝑝 = 𝑡ổ𝑛𝑔⁡𝑠ố⁡𝑏𝑖𝑡⁡đượ𝑐⁡𝑔𝑖ấ𝑢 𝑊⁡ × ⁡𝐻 (4.1) Trong giải pháp đề xuất Chương dùng giá trị bpp để xác định khả giấu tin Khi giá trị bpp lớn đồng nghĩa với khả nhúng tin giải pháp cao 35 Chương Kết thực nghiệm 4.2.2 Phương pháp đo chất lượng ảnh Giá trị peak signal-to-noise ratio (PSNR) dùng để đo chất lượng ảnh sau giấu tin Giá trị PSNR ảnh lớn chất lượng ảnh cao tính theo cơng thức (4.2) 𝑃𝑆𝑁𝑅 = 10𝑙𝑜𝑔10 2552 (4.2) 𝑀𝑆𝐸 Với 𝑀𝑆𝐸 (mean square error) bình phương độ sai khác điểm ảnh hai ảnh có kích thước (W × H) tính theo cơng thức (4.3) 𝑀𝑆𝐸 = 𝑊×𝐻 𝑀 𝑁 ′ ∑ ∑(𝑥𝑖,𝑗 − 𝑥𝑖,𝑗 ) (4.3) 𝑖=1 𝑗=1 ′ Với 𝑥𝑖,𝑗 giá trị điểm ảnh ảnh trước giấu tin 𝑥𝑖,𝑗 giá trị điểm ảnh ảnh sau giấu tin 4.3 Phân tích kết thực nghiệm Để đánh giá kết thực nghiệm giải pháp đề xuất Chương 3, ngưỡng T dùng để xác định cặp khối tương đồng để giấu tin Hơn nữa, để đánh giá ảnh hưởng hệ số QF lên chất lượng ảnh khả giấu tin Kết thực nghiệm với nhiều hệ số QF khác Lúc này, thiết lập ngưỡng T = 5, QF thay đổi lần lược với giá trị 50, 60, 70, 80, 90 Kết chất lượng ảnh (PSNR) tỉ lệ giấu tin (bpp) 21 ảnh stero mẫu thể Bảng 4.1 Có thể thấy khả giấu tin phụ thuộc vào hệ số QF Khi đặt hệ số chất lượng QF thấp khả giấu tin cao ngược lại Hơn nữa, từ kết Bảng 4.1 cho thấy phương pháp đề xuất cho chất lượng ảnh tốt với nhiều giá trị QF khác 36 Chương Kết thực nghiệm Bảng 4.1 Bảng so sánh chất lượng ảnh (PSNR) tỉ lệ giấu tin (bpp) 21 ảnh stereo dùng ngưỡng T = với QF khác QF=50 QF=60 QF=70 QF=80 QF=90 Images PSNR bpp PSNR bpp PSNR bpp PSNR bpp PSNR bpp Aloe 37.268 0.103 40.008 0.064 44.512 0.031 52.763 0.008 71.701 0.001 Baby1 34.391 0.288 36.027 0.241 38.808 0.175 44.290 0.089 57.776 0.013 Baby2 33.490 0.339 35.124 0.282 38.133 0.197 43.870 0.098 54.835 0.029 Baby3 34.102 0.316 35.852 0.259 38.898 0.180 44.146 0.092 58.227 0.010 Bowling1 33.101 0.429 34.308 0.395 36.360 0.346 40.257 0.260 50.289 0.103 Bowling2 34.788 0.272 36.257 0.238 38.732 0.185 43.589 0.108 57.862 0.012 Cloth1 38.332 0.074 41.059 0.045 45.100 0.022 52.810 0.006 69.762 0.000 Cloth2 39.264 0.093 41.893 0.062 46.317 0.031 53.121 0.011 72.031 0.000 Cloth3 37.372 0.129 39.934 0.082 44.458 0.037 52.303 0.009 69.852 0.001 Cloth4 39.743 0.074 42.346 0.050 47.155 0.023 55.695 0.007 Infinite 0.000 Flowerpots 35.049 0.280 36.765 0.231 39.579 0.170 44.447 0.103 55.048 0.029 Lampshade1 32.951 0.437 34.251 0.397 36.482 0.337 40.425 0.258 48.413 0.163 Lampshade2 32.963 0.468 34.310 0.420 36.625 0.348 40.893 0.237 49.459 0.116 Midd1 33.439 0.392 34.581 0.371 36.474 0.342 39.782 0.297 46.393 0.232 Midd2 33.455 0.407 34.619 0.384 36.510 0.352 39.909 0.292 46.925 0.210 Monopoly 36.545 0.203 38.312 0.164 40.967 0.124 45.027 0.085 53.423 0.042 Plastic 33.597 0.443 34.780 0.414 36.644 0.376 40.086 0.309 47.427 0.198 Rocks1 36.487 0.164 38.942 0.114 43.181 0.061 50.326 0.025 63.985 0.004 Rocks2 37.762 0.119 41.028 0.068 46.155 0.030 53.762 0.010 64.842 0.003 Wood1 33.181 0.407 34.588 0.350 37.265 0.250 43.305 0.103 59.586 0.007 Wood2 32.363 0.478 33.732 0.424 36.183 0.332 41.129 0.198 54.104 0.044 Một kết so sánh khác chất lượng ảnh, tỉ lệ giấu tin 21 ảnh stereo trình bày Bảng 4.2 Kết thực nghiệm với hệ số QF = 75 giá trị ngưỡng T khác (T = 5, 10, 15, 20, 25) Từ kết Bảng 4.2, dễ dàng nhận thấy T tăng lên tỉ lệ giấu tin nhiều chất lượng ảnh bắt đầu giảm 37 Chương Kết thực nghiệm Bảng 4.2 Bảng so sánh chất lượng ảnh (PSNR) tỉ lệ giấu tin (bpp) 21 ảnh stereo QF = 75 với T khác T=5 T=10 T=15 T=20 T=25 Images PSNR bpp PSNR bpp PSNR bpp PSNR bpp PSNR bpp Aloe 47.625 0.018 44.033 0.043 42.114 0.065 40.954 0.083 40.208 0.097 Baby1 40.883 0.137 39.098 0.209 38.336 0.247 37.873 0.274 37.480 0.295 Baby2 40.317 0.152 38.305 0.238 37.477 0.284 36.932 0.317 36.616 0.340 Baby3 40.925 0.141 39.070 0.218 38.156 0.265 37.564 0.302 37.221 0.326 Bowling1 37.812 0.315 37.154 0.370 36.795 0.402 36.570 0.421 36.398 0.435 Bowling2 40.539 0.155 39.212 0.211 38.638 0.241 38.265 0.261 38.008 0.278 Cloth1 48.120 0.013 45.111 0.027 43.173 0.042 41.978 0.055 41.037 0.068 Cloth2 48.987 0.021 45.883 0.043 43.673 0.068 42.618 0.086 41.623 0.105 Cloth3 47.639 0.021 43.847 0.054 41.883 0.084 40.784 0.111 40.018 0.132 Cloth4 50.378 0.015 46.616 0.034 44.449 0.053 43.342 0.066 42.729 0.074 Flowerpots 41.381 0.141 39.855 0.201 39.006 0.247 38.501 0.280 38.084 0.306 Lampshade1 38.041 0.303 37.135 0.366 36.684 0.402 36.457 0.426 36.300 0.443 Lampshade2 38.279 0.299 37.204 0.387 36.754 0.430 36.479 0.459 36.268 0.477 Midd1 37.799 0.325 37.331 0.357 37.117 0.375 36.919 0.389 36.809 0.399 Midd2 37.903 0.325 37.357 0.368 37.115 0.389 36.929 0.403 36.794 0.416 Monopoly 42.645 0.106 41.411 0.142 40.625 0.173 40.010 0.201 39.529 0.224 Plastic 38.009 0.348 37.472 0.397 37.249 0.422 37.078 0.440 36.903 0.454 Rocks1 46.118 0.042 42.638 0.084 40.991 0.118 39.867 0.147 39.156 0.172 Rocks2 49.306 0.019 45.270 0.044 42.753 0.076 41.083 0.108 40.049 0.135 Wood1 39.497 0.186 37.629 0.297 36.999 0.352 36.651 0.383 36.475 0.404 Wood2 38.109 0.273 36.720 0.375 36.167 0.427 35.855 0.457 35.702 0.476 Để so sánh tính hiệu khả giấu tin chất lượng ảnh phương pháp đề xuất với phương pháp Yang Chen [26] cơng bố trước Trong kết thực nghiệm Bảng 4.3, hai phương pháp sử dụng chung tập ảnh mẫu gồm 21 ảnh stereo lấy từ nguồn [34] liệu giấu phát sinh từ ảnh Baboon Kết giúp so sánh giá trị trung bình PSNR tỉ lệ bit giấu 21 38 Chương Kết thực nghiệm ảnh stereo QF = 75 ngưỡng T khác Từ số liệu Bảng 4.3, thấy giá trị PSNR tỉ lệ giấu tin phương pháp đề xuất cao phương pháp Yang Kết tốt hầu hết hệ số lượng tử DCT có giá trị chọn để giấu tin thuộc gốc ¼ lược đồ dịch chuyển histogram hai chiều Hơn nữa, trình giấu tin giải pháp triển khai lúc cặp khối tương đồng thay thực giấu tin vào giá trị khác biệt hai khối tương đồng phương pháp Yang Bảng 4.3 Bảng so sánh giá trị trung bình PSNR bpp 21 ảnh stereo hai phương pháp với QF = 75 Phương pháp Yang Chen Phương pháp đề xuất T PSNR bpp PSNR bpp 42.354 0.131 42.396 0.160 10 40.324 0.176 40.398 0.213 15 39.258 0.205 39.341 0.246 20 38.598 0.227 38.700 0.270 25 38.140 0.243 38.258 0.288 30 37.808 0.256 37.929 0.303 Để khẳng định ưu điểm vượt trội giải pháp đề xuất, báo cáo tiến hành so sánh khả giấu tin hai giải pháp trì chất lượng ảnh mang tin mức 40 dB Thực nghiệm thực tập 21 ảnh mẫu giá trị với tham số T = 20 QF = 75 Kết so sánh thể thơng qua biểu đồ Hình 4.3 Với trục đứng biểu đồ thể khả giấu tin ảnh (tính bits) Số liệu biểu đồ hiển thị rõ tính vượt trội khả giấu tin phương pháp đề xuất so với phương pháp Yang Điển hình ảnh Lampshade2 có khả giấu 66486 bits, phương pháp Yang giấu 36360 bits, tức tăng 82,9% 39 Chương Kết thực nghiệm Hình 4.3 Biểu đồ so sánh khả giấu tin phương pháp đề xuất phương pháp Yang T = 20 QF = 75 Cũng so sánh tính hiệu phương pháp ảnh riêng lẻ Sau dùng sáu ảnh Aloe, Baby1, Bowling1 Flowerpots, Monopoly Cloth4 để chạy thực nghiệm Kết thể thông qua biểu đồ Hình 4.4 Khi quan sát sáu biểu đồ bên dưới, thấy T = 20 QF = 75 khả giấu tin có xu hướng giảm muốn đạt PSNR cao Tuy nhiên, phương pháp đề xuất ln trì khả giấu tin chất lượng ảnh mức cao phương pháp Yang 40 Chương Kết thực nghiệm Hình 4.4 So sánh tính hiệu hai phương pháp T = 20, QF = 75 41 Chương Kết luận CHƯƠNG 5.1 KẾT LUẬN Kết đạt Trong báo cáo này, giải pháp giấu tin thuận nghịch cho ảnh stereo đề xuất Trong giải pháp này, lưu đồ dịch chuyển hai chiều cho cặp hệ số DCT lượng tử xây dựng để giấu thông tin Bằng cách làm vậy, lượng lớn thơng tin mật giấu vào ảnh đảm bảo chất lượng ảnh mang tin mức cao Kết thực nghiệm cho thấy rằng, giải pháp đề xuất cải thiện đáng kể khả giấu tin giải pháp tác giả Yang Chen [26], đảm bảo chất lượng ảnh mang tin cao Ngoài ra, giải pháp đề xuất đảm bảo tính thuận nghịch thể áp dụng vào lĩnh vực đặc biệt y khoa, quân đội pháp chứng… 5.2 Hướng phát triển Do luận văn tập trung nghiên cứu tìm phương pháp giấu tin nhằm cải thiện mục tiêu như: khả giấu tin, chất lượng ảnh stereo khả khơi phục ảnh gốc Đó yêu cầu cần đạt kỹ thuật giấu tin mật Tuy nhiên, để áp dụng phương pháp đề xuất vào ứng dụng thực tế cần kết hợp với kỹ thuật mã hố thơng tin trước giấu nhằm tăng tính bảo mật thơng tin giấu Ngồi ra, ảnh stereo sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Đây động lực nghiên cứu đưa phương pháp giấu tin khác, phương pháp thuỷ vân số cho ảnh stereo tương lai 42 DANH MỤC CÔNG BỐ KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ [1] Nguyễn Thái Sơn, Võ Phước Hưng, Huỳnh Văn Thanh, Đỗ Thanh Nghị (2016), “Giấu tin thuận nghịch ảnh stereo với khả nhúng cao”, Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin lần thứ (FAIR’9) tr 631-637 [2] Phuoc-Hung Vo, Thai-Son Nguyen, Van-Thanh Huynh, Thanh-Nghi Do (2017), “A Novel Reversible Data Hiding Scheme with Two-Dimensional Histogram Shifting Mechanism”, International Journal of Electronics and Communications [Under Review] 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Lê Cường (2012), Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng thủy vân sử dụng biến đổi Cosine rời rạc ảnh JPEG, BCKH Tiến sĩ Kỹ thuật, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, Hà Nội [2] Đỗ Minh Đức (2011), Nghiên cứu xây dựng phương pháp giấu tin đơn giản, an toàn, BCKH luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Công nghệ, Hà Nội [3] Nguyễn Kim Sao, Lê Quang Hòa, Phạm Văn Ất (2015), “Một phương pháp thủy vân thuận nghịch dựa dịch chuyển histogram”, Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin lần thứ (FAIR’8) tr 451-460 [4] Hồ Thị Hương Thơm (2012), Nghiên cứu số kỹ thuật phát ảnh giấu tin, BCKH Luận văn Tiến sĩ, Trường Đại học Công nghệ, Hà Nội Tiếng Anh [5] K.-H Jung (2016), “A Survey of Reversible Data Hiding Methods in Dual Images”, IETE Tech Rev., vol 33, no 4, pp 441–452 [6] A Khan, A Siddiqa, S Munib, and S A Malik (2014), “A recent survey of reversible watermarking techniques”, Inf Sci., vol 279, pp 251–272 [7] M S Subhedar and V H Mankar (2014), “Current status and key issues in image steganography: A survey”, Comput Sci Rev., vol 13–14, pp 95–113 [8] A Cheddad, J Condell, K Curran, and P Mc Kevitt (2010), “Digital image steganography: Survey and analysis of current methods”, Signal Process., vol 90, no 3, pp 727–752 [9] A Nissar and A H Mir (2010), “Classification of steganalysis techniques: A study”, Digit Signal Process., vol 20, no 6, pp 1758–1770 [10] R L Rivest, A Shamir, and L Adleman (1983), “A method for obtaining digital signatures and public-key cryptosystems”, Commun ACM, vol 26, no 1, pp 96–99 [11] J Shade, S Gortler, L He, and R Szeliski (1998), “Layered depth images”, The 25th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques, New York, USA, pp 231–242 [12] D Van Tuan, T D Hien, and P Van At (2012), “A novel data hiding scheme for binary images”, International Journal of Computer Science and Information Security, Vol 10, No 8, pp 1–5 [13] Duc M Duong and Duc A Duong (2012), “Robust and high capacity watermaking scheme for medical images based on Contourlet transform”, International Conference on Systems and Informatics, Yantai, China, pp 2183– 2187 44 [14] Duc M Duong (2012), “A hybrid watermarking scheme using Contourlet transform and fuzzy logic”, International Conference on Fuzzy Systems and Knowledge Discovery, Sichuan, China, pp 386–390 [15] Duc M Duong (2012), “A New Secure and High Capacity Watermaking Scheme Based on Contourlet Transform”, Eighth International Conference on Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing , Piraeus, Greece, pp 355–358 [16] Duc M Duong and Duc A Duong (2013), “A normalization based robust image watermarking scheme in Contourlet domain”, 6th International Congress on Image and Signal Processing (CISP), Hangzhou, China, pp 490–495 [17] Duc M Duong, Tri H Nguyen, and Duc A Duong (2015), “Reversible image watermarking on prediction errors by balance the capacity of negative and positive histogram”, National Foundation for Science and Technology Development Conference on Information and Computer Science , Ho Chi Minh City, Vietnam, pp 22–27 [18] Tri H Nguyen and Duc M Duong (2015), “Reversible Medical Image Watermarking Technique Based on Choosing Threshold Values in Histogram Shifting”, Seventh International Conference on Knowledge and Systems Engineering, Ho Chi Minh City, Vietnam, pp 204–209 [19] Tri H Nguyen, Duc M Duong, and Duc A Duong (2015), “Robust and high capacity watermarking for image based on DWT-SVD”, International Conference on Computing & Communication Technologies Research, Innovation, and Vision for Future, Can Tho, Vietnam, pp 83–88 [20] Jun Tian (2003), “Reversible data embedding using a difference expansion”, IEEE Trans Circuits Syst Video Technol., vol 13, no 8, pp 890–896 [21] R Kumar and S Chand (2016), “A reversible high capacity data hiding scheme using pixel value adjusting feature”, Multimed Tools Appl., vol 75, no 1, pp 241–259 [22] S Dadkhah, A Abd Manaf, Y Hori, A Ella Hassanien, and S Sadeghi (2014), “An effective SVD-based image tampering detection and self-recovery using active watermarking”, Signal Process Image Commun., vol 29, no 10, pp 1197–1210 [23] C.-C Chang, T.-S Chen, and L.-Z Chung (2002), “A steganographic method based upon JPEG and quantization table modification”, Inf Sci., vol 141, no 1– 2, pp 123–138 [24] Y.-K Lin (2012), “High capacity reversible data hiding scheme based upon discrete cosine transformation”, J Syst Softw., vol 85, no 10, pp 2395–2404 [25] K Wang, Z.-M Lu, and Y.-J Hu (2013), “A high capacity lossless data hiding scheme for JPEG images”, J Syst Softw., vol 86, no 7, pp 1965–1975 [26] W.-C Yang and L.-H Chen (2015), “Reversible DCT-based data hiding in stereo images”, Multimed Tools Appl., vol 74, no 17, pp 7181–7193 45 [27] A Nikolaidis (2015), “Reversible data hiding in JPEG images utilising zero quantised coefficients”, IET Image Process., vol 9, no 7, pp 560–568 [28] F Huang, X Qu, H J Kim, and J Huang (2016), “Reversible Data Hiding in JPEG Images”, IEEE Trans Circuits Syst Video Technol., vol 26, no 9, pp 1610–1621 [29] C.-C Chang, C.-C Lin, C.-S Tseng, and W.-L Tai (2007), “Reversible hiding in DCT-based compressed images”, Inf Sci., vol 177, no 13, pp 2768–2786 [30] C.-C Lin and P.-F Shiu (2009), “DCT-based reversible data hiding scheme”, International Conference on Ubiquitous Information Management and Communication, Suwon, Korea, p 327-335 [31] P Campisi (2008), “Object-oriented stereo-image digital watermarking”, J Electron Imaging, vol 17, no 4, p 043024 [32] T Luo, G Jiang, X Wang, M Yu, F Shao, and Z Peng (2014), “Stereo image watermarking scheme for authentication with self-recovery capability using inter-view reference sharing”, Multimed Tools Appl., vol 73, no 3, pp 1077– 1102 [33] Zhicheng Ni, Yun-Qing Shi, N Ansari, and Wei Su (2006), “Reversible data hiding”, IEEE Trans Circuits Syst Video Technol., vol 16, no 3, pp 354–362 [34] The Middlebury Computer Vision Pages (2006), http://vision.middlebury.edu/stereo/data/ 46 ... kỹ thuật giấu tin ảnh stereo đề xuất Tuy nhiên, khả giấu tin chất lượng ảnh sau chứa tin kỹ thuật hạn chế Trong báo cáo này, phương pháp giấu tin thuận nghịch đề xuất để giấu thông tin mật vào... chọn để giấu tin hơn, từ nâng cao khả giấu tin vào ảnh stereo (cover stereo image) Giải pháp đề xuất gồm hai q trình chính: q trình giấu tin q trình tách tin 3.1 Quá trình giấu tin (a) Ảnh bên... chuyển lưu đồ giấu tin mật gốc này, đạt khả giấu tin cao trì chất lượng ảnh mang tin Với thứ tự giấu tin thực theo Hình 3.3 Giả sử chuỗi bit thơng tin mật cần giấu s chi tiết q trình giấu tin mơ tả