Giấu tin bền vững trong ảnh tiếp cận theo hướng mã sửa lỗi

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG MÃ VĂN DU GIẤU TIN BỀN VỮNG TRONG ẢNH TIẾP CẬN THEO HƯỚNG MÃ SỬA LỖI LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên - 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG MÃ VĂN DU GIẤU TIN BỀN VỮNG TRONG ẢNH TIẾP CẬN THEO HƯỚNG MÃ SỬA LỖI Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Văn Tảo Thái Nguyên - 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ngày nay, với đời phát triển mạng Internet, ngƣời kết nối vào Internet, tìm kiếm thơng tin cách dễ dàng thông qua nhà cung cấp dịch vụ mạng Sự phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật nhiều lĩnh vực đặc biệt lĩnh vực đa phƣơng tiện (multimedia) làm cho sản xuất, quản lý phân phối sản phẩm này: hình ảnh, âm thanh… dễ dàng Cùng với phổ biến rộng rãi mạng internet tốc độ cao làm cho trình phân phối chúng trở nên nhanh chóng, dễ dàng, đem lại thuận lợi to lớn thông qua hệ thống thƣơng mại điện tử Với môi trƣờng mở tiện nghi nhƣ thế, hệ thống mạng đại trở thành phƣơng tiện phân phối tài liệu cách nhanh chóng kinh tế Tuy nhiên, việc phân phối cách phổ biến tài nguyên mạng gặp phải nạn chép sử dụng không hợp pháp nhƣ: Xâm phạm quyền, truy cập trái phép, xuyên tạc, giả mạo thơng tin… Đứng trƣớc tình hình vấn đề giấu thông tin nhận đƣợc quan tâm đặc biệt nhiều lĩnh vực Từ xa xƣa có nhiều cách để giấu thơng tin, phƣơng pháp dùng sớm để bảo vệ quyền sở hữu nội dung sản phẩm đa phƣơng tiện mã hoá Nội dung sản phẩm đƣợc mã hố gửi cho ngƣời sử dụng Ngƣời sử dụng đọc đƣợc thông tin nhận đƣợc khoá để giải mã kèm Phƣơng pháp mã hoá hiệu việc truyền thông tin nhƣng không hiệu việc lấy lại thông tin Sau ngƣời sử dụng giải mã đƣợc nhân phân phối lại sản phẩm Ngày phƣơng pháp giấu thơng tin sản phẩm đa phƣơng tiện đƣợc dùng phổ biến Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vấn đề bảo mật bảo vệ quyền, chống chép bất hợp pháp, chống truy cập trái phép, chống xuyên tạc, chống giả mạo thơng tin… Mục đích luận văn Giấu tin lĩnh vực rộng lớn, luận văn nghiên cứu kỹ thuật giấu tin ảnh áp dụng sử dụng mã sửa lỗi Hamming để khôi phục tin, vấn đề đƣợc ứng dụng rộng rãi Để thực việc giấu tin ảnh, ý tƣởng khôi phục số thuộc tính bị lỗi cơng lên ảnh điểm ảnh theo số thuật toán định, nhằm đảm bảo liệu ảnh, mặt thị giác, không sai khác so với gốc, đồng thời, sau nhận đƣợc ảnh đích, sử dụng quy trình giải mã với khóa phù hợp, ta trích đƣợc thơng tin dấu Bố cục luận văn Luận văn gồm: Phần mở đầu, ba chƣơng chính, phần kết luận Chương 1: Tổng quan giấu tin Trình bày tổng quan giấu tin, phân tích yêu cầu giấu tin cho ảnh, trình bày số yêu cầu giấu tin ảnh Bên cạnh trình bày số mơ hình giấu tin ứng dụng chúng, đặc trƣng tính chất giấu tin ảnh Chương 2: Một số kỹ thuật giấu tin ảnh Trình bày cấu trúc file ảnh bitmap, kỹ thuật đọc xử lý file ảnh; nghiên cứu, đánh giá số thuật toán giấu tin ảnh; sâu nghiên cứu trình bày thuật tốn giấu tin miền không gian ảnh; mã sửa lỗi khả ứng dụng q trình trích tin giấu ảnh sau bị công Chương 3: Cài đặt thử nghiệm nhúng thủy vân, tách thủy vân, đánh giá tính ẩn thủy vân, tính bền vững thủy vân trƣớc số cơng lên ảnh chứa Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN 1.1 Các khái niệm giấu tin 1.1.1 Định nghĩa giấu tin Qua nghiên cứu phƣơng pháp giấu tin, ta định nghĩa nhƣ sau: Giấu thơng tin kỹ thuật nhúng (embedding) lƣợng thơng tin số vào đối tƣợng liệu số khác Sự khác biệt chủ yếu mã hố thơng tin giấu thơng tin mã hố làm cho thơng tin rõ có đƣợc mã hố hay không tức giấu ý nghĩa thông tin cịn, cịn với giấu thơng tin ngƣời ta khó biết đƣợc có thơng tin giấu bên tức giấu diện thông tin Về chất giấu tin gần với nén liệu Tóm lại giấu tin mã hóa có mối quan hệ mật thiết với nhau, xây dựng hệ thống an tồn bảo mật thơng tin Kỹ thuật giấu thơng tin nhằm mục đích đảm bảo an tồn bảo mật thơng tin hai khía cạnh Một bảo mật cho giữ liệu đƣợc đem giấu (embedded data), chẳng hạn nhƣ giấu tin mật: thông tin mật đƣợc giấu kỹ đối tƣợng khác cho ngƣời khác không phát đƣợc (steganography), hai bảo mật cho đối tƣợng đƣợc dùng để giấu tin (host data), chẳng hạn nhƣ ứng dụng bảo vệ quyền, phát xuyên tạc thông tin (watermarking) Hai khía cạnh khác dẫn đến hai khuynh hƣớng kỹ thuật chủ yếu giấu tin Khuynh hƣớng thứ giấu tin mật Khuynh hƣớng tập trung vào kỹ thuật giấu tin cho thông tin giấu đƣợc nhiều quan trọng ngƣời khác khó phát đƣợc đối tƣợng có bị giấu tin bên hay không Khuynh hƣớng thứ hai thuỷ vân số Khuynh hƣớng thuỷ vân số đánh giấu vào đối tƣợng nhằm khẳng định quyền sở hữu hay phát xun tạc thơng tin Thuỷ vân số có miền ứng dụng lớn nên đƣợc quan Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn tâm nghiên cứu nhiều thực tế có nhiều kỹ thuật dành cho khuynh hƣớng 1.1.2 Phân loại kỹ thuật giấu tin Do kỹ thuật giấu thơng tin số đƣợc hình thành thời gian gần nên xu hƣớng phát triển chƣa ổn định Nhiều phƣơng pháp mới, theo nhiều khía cạnh khác chắn đƣợc đề suất, định nghĩa xác, đánh giá phân loại rõ ràng chƣa thể có đƣợc Sơ đồ phân loại đƣợc Fabien A P Petitcolas đề xuất năm 1999 Có thể chia lĩnh vực giấu tin thành hai hƣớng lớn thủy vân số giấu tin mật [12] Giấu tin mật quan tâm đến ứng dụng cho ngƣời khác khó phát việc có tin đƣợc giấu có phát tin đƣợc giấu việc giải tin khó thực Phạm vi ứng dụng thủy vân đa dạng hơn, tùy theo mục đích hệ thủy vân mà ngƣời ta lại chia thành hƣớng nhỏ nhƣ thủy vân dễ vỡ thủy vân bền vững Giấu thông tin Giấu tin mật Thủy vân số Thủy vân bền vững Thủy vân ẩn Thủy vân Thủy vân dễ vỡ Thủy vân ẩn Thủy vân Hình 1.1 Phân loại kỹ thuật giấu tin (Petitcolas, 1999) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Sơ đồ phân loại nhƣ tranh khái quát ứng dụng kỹ thuật giấu thông tin Dựa việc thống kê xếp khoảng 100 cơng trình cơng bố số tạp chí, với thơng tin tên tóm tắt nội dung khoảng 200 cơng trình cơng bố Internet, chia lĩnh vực giấu tin làm hai hƣớng lớn, giấu tin mật thủy vân số Steganography (giấu tin, viết phủ) lĩnh vực nghiên cứu việc nhúng mẩu tin mật vào mơi trƣờng phủ Trong q trình giấu tin để tăng bảo mật ngƣời ta dùng khố viết mật ngƣời ta nói Intrinsic Steganography (giấu tin có xử lý) Khi để giải mã ngƣời dùng phải có khố viết mật Chú ý khố khơng phải khố dùng để lập mật mã mẩu tin, ví dụ khố để sinh hàm băm phục vụ rải tin vào môi trƣờng phủ Ngƣợc lại khơng dùng khố viết mật ngƣời ta dấu tin đơn vào mơi trƣờng phủ ngƣời ta nói Pure Steganography (giấu tin đơn thuần) Watermarking (thuỷ ấn) kỹ thuật nhúng lƣợng thông tin vào ảnh môi trƣờng để xác định quyền sở hữu ảnh môi trƣờng, chống giả mạo xun tạc thơng tin Kích thƣớc biểu tƣợng thƣờng nhỏ Kỹ thuật cho phép đảm bảo nguyên vẹn biểu tƣợng ảnh môi trƣờng bị biến đổi thao tác nhƣ lọc (filtering), nén liệu (lossy compression), hay biến đổi hình học Tuy nhiên việc đảm bảo nguyên vẹn biểu tƣợng không kể đến có cơng dựa việc hiểu rõ thuật tốn có giải mã tay Thơng tin giấu định danh nhất, ví dụ định danh ngƣời dùng ngƣời ta gọi Fingerprinting Nếu nhƣ watermark (thủy vân, thủy ấn) quan tâm nhiều đến ứng dụng giấu mẩu tin ngắn nhƣng địi hỏi độ bền vững lớn thơng tin cần giấu (trƣớc biến đổi thông thƣờng tệp liệu mơi trƣờng) steganography lại quan tâm tới ứng dụng che giấu tin đòi hỏi độ bí Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn mật dung lƣợng lớn tốt Đối với hƣớng lớn này, trình phân loại theo tiêu chí khác tiếp tục đƣợc thực hiện, ví dụ dựa theo ảnh hƣởng tác động từ bên ngồi chia watermark thành hai loại, loại bền vững với tác động chép trái phép, loại thứ hai lại cần tính chất hồn tồn đối lập: dễ bị phá huỷ trƣớc tác động nói Cũng chia watermark theo đặc tính, loại cần đƣợc che giấu để có số ngƣời tiếp xúc với thấy đƣợc thơng tin, loại thứ hai đối lập, cần đƣợc ngƣời nhìn thấy Xét tính chất thuỷ ấn giống giấu tin chỗ tìm cách nhúng thông tin mật vào môi trƣờng Nhƣng chất thuỷ ấn có nét khác số điểm: Mục tiêu thuỷ ấn nhúng thông tin không lớn thƣờng biểu tƣợng, chữ ký hay đánh dấu khác vào môi trƣờng phủ nhằm phục vụ việc xác nhận quyền; Khác với giấu tin chỗ giấu tin sau cần tách lại tin cịn thuỷ ấn tìm cách biến tin giấu thành thuộc tính vật mang; Chỉ tiêu quan trọng thuỷ ấn tính bền vững, giấu tin dung lƣợng Điểm khác thuỷ ấn giấu tin thuỷ ấn vơ hình hữu hình ảnh mang Kỹ thuật giấu tin đƣợc áp dụng cho loại liệu ảnh, audio, vidio Chức giấu tin ảnh khác tuỳ theo hình thức xâm phạm liệu ảnh Ảnh bị vi phạm quyền: nội dung ảnh giống với nội dung ảnh quyền nhƣng chúng đƣợc dùng với mục đích mà tác giả không cho phép Để bảo vệ sản phẩm chống lại hành vi lấy cắp làm nhái cần phải có kỹ thuật để “dán tem quyền” vào sản phẩm Việc dán tem hay Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn việc nhúng thuỷ vân cần phải đảm bảo không để lại ảnh hƣởng lớn đến việc cảm nhận sản phẩm Yêu cầu kỹ thuật ứng dụng thuỷ vân phải tồn bền vững với sản phẩm, muốn bỏ thuỷ vân mà không đƣợc phép ngƣời chủ sở hữu có cách phá huỷ sản phẩm Ảnh bị sửa đổi: nội dung ảnh bị xuyên tạc Trong trƣờng hợp giấu tin có tác dụng phân biệt ảnh quyền với ảnh bị sửa đổi nội dung Áp dụng bƣớc tách tin giống với ảnh khác nhau, ta tách đƣợc dấu quyền đƣợc đăng ký trƣớc ảnh bị xuyên tạc Hầu hết giấu tin đƣợc gắn cho ảnh giấu khơng nhìn thấy nhƣng thực tế tồn loại giấu tin nhìn thấy, chúng khơng suốt hồn tồn.Tuy nhiên luận văn em đề cập tới hệ thống nhúng thủy vân 1.1.3 Vài nét lịch sử giấu tin Các kỹ thuật giấu tin đƣợc đề xuất sử dụng từ xa xƣa, sau đƣợc phát triển ứng dụng cho nhiều lĩnh vực Từ Steganography bắt nguồn từ Hi-Lạp với ý nghĩa tài liệu đƣợc phủ (covered writing) Các câu chuyện kể kỹ thuật giấu thơng tin đƣợc truyền qua nhiều hệ Có lẽ ghi chép sớm kỹ thuật giấu thông tin (thông tin đƣợc hiểu theo nghĩa nguyên thủy nó) thuộc sử gia Hy-Lạp Herodotus Khi bạo chúa HyLạp Histiaeus bị vua Darius bắt giữ Susa vào kỷ thứ năm trƣớc Công nguyên, ông ta gửi thơng báo bí mật cho rể Aristagoras Miletus Histiaeus cạo trọc đầu nô lệ tin cậy xăm thông báo da đầu ngƣời nô lệ Khi tóc ngƣời nơ lệ mọc đủ dài ngƣời nô lệ đƣợc gửi tới Miletus Một câu chuyện khác thời Hy-Lạp cổ đại Herodotus ghi lại Mơi trƣờng để ghi văn viên thuốc đƣợc bọc sáp ong Demeratus, ngƣời Hy-Lạp, cần thông báo cho Sparta Xerxes định xâm chiếm Hy-Lạp Để tránh bị phát hiện, bóc lớp sáp khỏi Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn viên thuốc khắc thông báo lên bề mặt viên thuốc này, sau bọc lại viên thuốc lớp sáp Những viên thuốc đƣợc để ngỏ lọt qua kiểm tra cách dễ dàng Mực không màu phƣơng tiện hữu hiệu cho bảo mật thông tin thời gian dài Ngƣời Romans cổ biết sử dụng chất sẵn có nhƣ nƣớc quả, nƣớc tiểu sữa để viết thơng báo bí mật hàng văn tự thơng thƣờng Khi bị hơ nóng, thứ mực khơng nhìn thấy trở nên sẫm màu đọc dễ dàng Ý tƣởng che giấu thông tin có từ hàng nghìn năm trƣớc nhƣng kỹ thuật đƣợc dùng chủ yếu quân đội quan tình báo Mãi vài thập niên gần đây, giấu thông tin nhận đƣợc quan tâm nhà nghiên cứu viện cơng nghệ thơng tin với hàng loạt cơng trình nghiên cứu giá trị Cuộc cách mạng số hố thơng tin phát triển nhanh chóng mạng truyền thơng ngun nhân dẫn đến thay đổi Những phiên chép hoàn hảo, kỹ thuật thay thế, sửa đổi tinh vi, cộng với lƣu thông phân phối mạng liệu đa phƣơng tiện sinh nhiều vấn đề nhức nhối nạn ăn cắp quyền, phân phối bất hợp pháp, xuyên tạc trái phép 1.1.4 Các yêu cầu giấu tin ảnh Mục đích giấu tin cho ảnh bảo vệ quyền cho chủ sở hữu ảnh Những yêu cầu giấu tin cho ảnh là: Tính ẩn tin giấu đƣợc chèn vào ảnh: Sự diện tin giấu ảnh không làm ảnh hƣởng tới chất lƣợng ảnh chèn tin; Tính bền tin giấu: Cho phép tin tồn đƣợc qua phép biến đổi ảnh, biến dạng hình học hay hình thức cơng cố ý khác; Tính an tồn: khơng thể xố đƣợc tin khỏi ảnh trừ ảnh đƣợc biến đổi tới mức khơng cịn mang thơng tin Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 54 100.000 90.000 80.000 70.000 Shoemarker NVT PSNR 60.000 DCT-H 50.000 40.000 30.000 20.000 10.000 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 k Hình 3.4 Biểu đồ so sánh tính ẩn thủy vân theo kỹ thuật Kết so sánh qua bảng 3.4 hình 3.4 cho thấy giá trị PSNR theo kỹ thuật kết hợp mã sửa lỗi phép biến đổi DCT cho chất lƣợng ảnh chứa thủy vân (hay tính ẩn thủy vân) mức trung bình, tốt kỹ thuật Shoemarker, đồng thời kỹ thuật NVT Tính bền vững thủy vân trƣớc công thông thƣờng lên ảnh chứa kỹ thuật đƣợc thể qua bảng 3.5 hình 3.5 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 55 Bảng 3.5 So sánh tính bền vững thủy vân kỹ thuật SR thuỷ vân gốc thuỷ vân tách Loại công Shoemarker C NVT [3] DCT-H JPEG Compression Q = 75 1.0000 1.0000 1.000 JPEG Compression Q = 50 1.0000 0.9939 1.000 JPEG Compression Q = 25 0.9994 0.8960 0.9981 Rescaling 512  256  512 0.8606 0.8496 0.9981 Intensity Adj [0 0.8], [0 1] 0.9949 0.9954 0.9991 Histogram 0.9995 0.9993 1.000 Blurring 3,3 0.9995 0.9370 0.9995 Adding Gaussian Noise 0.001 1.0000 1.0000 1.000 1,05 1,00 SR 0,95 0,90 0,85 0,80 Ad di ng 00 3, N oi s e ng G au ss ia n Bl ur ri to gr am 1] [0 Ad j ity H is ® 8] ,[ 51 25 In te ns R es ca lin g 51 ® io n 25 Q = 50 = Q pr es s io n JP E G C om pr es s C om G JP E JP E G C om pr es s io n Q = 75 0,75 Shoemarker C NVT [] DCT-H Hình 3.5 Biểu đồ so sánh tính bền vững thủy vân theo kỹ thuật Kết so sánh qua bảng 3.5 hình 3.5 cho thấy giá trị SR theo kỹ thuật kết hợp mã sửa lỗi phép biến đổi DCT thể tính bền vững cao qua Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 56 công lên ảnh chứa thủy vân kỹ thuật DCT-H, đƣờng biểu diễn giá trị SR kỹ thuật gần nhƣ đƣờng thẳng SR = Trong đó, kỹ thuật đối sánh có nơi giá trị SR giảm, điển hình qua phép co giãn ảnh chứa thủy vân Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 57 KẾT LUẬN Với mục tiêu nghiên cứu số kỹ thuật giấu tin, nghiên cứu hệ thống mã sửa lỗi Hamming, kết hợp mã sửa lỗi xây dựng hệ thống thủy vân ẩn bền vững ứng dụng bảo vệ quyền ảnh số, luận văn đạt đƣợc số kết sau đây: Nghiên cứu, cài đặt thử nghiệm kỹ thuật thủy vân sử dụng phép biến đổi cosin rời rạc (DCT) Shoemaker C; nhóm tác giả Nguyễn Văn Tảo Bùi Thế Hồng Nghiên cứu hệ thống mã sửa lỗi Hamming Đề xuất mơ hình hệ thống thủy vân ẩn bền vững sở kết hợp phép biến đổi cosin rời rạc cải tiến mã sửa lỗi Hamming (DCT-H) Cài đặt thử nghiệm nhúng thủy vân, tách thủy vân, đánh giá tính ẩn thủy vân, tính bền vững thủy vân trƣớc số công lên ảnh chứa phƣơng pháp kết hợp đề xuất luận văn Kết thử nghiệm cho thấy, hệ thống kết hợp DCT-H đảm bảo tính ẩn thủy vân, đồng thời ƣu điểm bật tính bền vững cao ổn định trƣớc công thử nghiệm Nhƣ vậy, việc sử dụng mơ hình kết hợp mã sửa lỗi Hamming, số hệ mã sửa lỗi tƣơng tự hệ thống giấu tin giúp tăng thêm tính bền vững tin giấu trƣớc công lên đối tƣợng chứa Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo Tiếng việt [1] Bùi Thế Hồng (2005), Về cải tiến lƣợc đồ giấu liệu an tồn vơ hình ảnh hai màu, Tạp chí Tin học điều khiển học, 21(4), tr 281-292 [2] Nguyễn Xuân Huy, Bùi Thế Hồng, Trần Quốc Dũng (2004), Kỹ thuật thuỷ vân số ứng dụng phát xuyên tạc ảnh, Kỷ yếu Hội thảo quốc gia số vấn đề chọn lọc công nghệ thông tin lần thứ 7, Đà Nẵng, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, tr 183-187 [3] Nguyễn Văn Tảo, Bùi Thế Hồng (2006), Nâng cao chất lƣợng ảnh kỹ thuật thuỷ vân sử dụng miền tần số phép biến đổi DCT, Tạp chí Tin học Điều khiển học, 22(3), tr 282-290 [4] Nguyễn Văn Tảo, Bùi Thế Hồng (2007), Về lƣợc đồ thuỷ vân dựa phép biến đổi sóng nhỏ rời rạc ma trận số giả ngẫu nhiên, Tạp chí Khoa học Công nghệ, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, 45(3), tr 29-36 [5] Nguyễn Xuân Huy, Trần Quốc Dũng, Một thuật toán thủy vân ảnh miền DCT, Tạp chí Bưu viễn thơng [6] Lê Tiến Trƣờng, Nguyễn Thanh Tuấn, Giải pháp hiệu dùng kỹ thuật watermarking cho ứng dụng bảo vệ quyền ảnh số, N 14, 4/ 2005, tr 57- 65 Tài liệu tham khảo tiếng anh [7] Fotopoulos V., Skodras A.N (2000), A Subband DCT Approach to Image Watermarking, Proceedings European Signal Processing, Finland, 17, pp 1961-1964 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 59 [8] Ganic E., Eskicioglu A.M (2005), Robust embedding of visual watermarks using DWT-SVD, J Electron Imaging, 14(4), pp 39-47 [9] Hernandez J.R., Amado M., Gonzalez F.P (2000), DCT-Domain Watermarking Techniques for Still Images: Detector Performance Analysis and a New Structure, in IEEE Trans Image Processing, 9, pp 55-68 [10] Kahn D (1996), The History of Steganography, Proceedings of First Int Workshop on Information Hiding, Cambridge, UK, Lecture notes in Computer Science, 1174, pp 1-7 [11] Lin S.D., Chen C.F (2000), A Robust DCT-Based Watermarking for Copyright Protection, IEEE Trans on Consumer Electronics, 46(3), pp 415-421 [12] Petitcolas F.A.P (1999), Introduction to information hiding, in Information Techniques for Steganography and Digital Watermarking, Northwood, MA: Artec House, pp 1-11 [13] Maha Sharkas, Dahlia ElShafie, Nadder Hamdy, A Dual Digital-Image Watermarking Technique, World Academy of Science, Engineering and Technology, 2005 [14] Shoemaker C (2002), Hidden bits: A Survey of Techniques for Digital Watermarking, Independent study, EER-290, Prof Rudko Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn: “Giấu tin bền vững ảnh tiếp cận theo hướng mã sửa lỗi” kết trình nghiên cứu riêng dƣới hƣớng dẫn thầy giáo hƣớng dẫn, nội dung luận văn không chép từ cơng trình đƣợc cơng bố Tác giả luận văn Mã Văn Du LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn xâu sắc tới Tiến sĩ Nguyễn Văn Tảo tận tình hƣớng dẫn, bảo cung cấp tài liệu hữu ích để tơi hồn thành luận văn Xin cảm ơn lãnh đạo Trƣờng Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện giúp đỡ mặt suốt q trình thực luận văn Tơi xin bày tỏ biết ơn xâu sắc đến gia đình, ngƣời thân, bạn bè đồng nghiệp, ngƣời ln động viên, khuyến khích giúp đỡ mặt để tơi hồn thành cơng việc nghiên cứu Thái Nguyên, tháng năm 2011 Tác giả luận văn Mã Văn Du i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG TRONG LUẬN VĂN iV DANH MỤC HÌNH TRONG LUẬN VĂN V MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục đích luận văn Bố cục luận văn CHUONG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN 1.1 Các khái niệm giấu tin 1.1.1 Định nghĩa giấu tin 1.1.2 Phân loại kỹ thuật giấu tin 1.1.3 Vài nét lịch sử giấu tin 1.1.4 Các yêu cầu giấu tin ảnh 1.1.5 Mơ hình Kỹ thuật giấu tin 10 1.1.6 Các ứng dụng kỹ thuật giấu tin 11 1.2 Giấu tin ảnh đặc trƣng tính chất 12 1.2.1 Mục đích giấu thơng tin 12 1.2.2 Bảo vệ quyền tác giả (Copyright protection) 13 1.2.3 Những đặc trƣng tính chất 14 1.3 Môi trƣờng giấu tin 16 1.3.1 Giấu tin ảnh 16 1.3.2 Giấu tin audio 17 1.3.3 Giấu thông tin video 18 1.4 Các công hệ giấu tin 19 1.4.1 Lấy lại mẫu 19 1.4.2 Lọc thông 19 1.4.3 Thêm nhiễu 19 1.4.4 Biến đổi D/A - A/D 19 CHƢƠNG 2: MỘT SỐ KĨ THUẬT GIẤU TIN TRONG ẢNH 20 2.1 Kỹ thuật thuỷ vân sử dụng phép biến đổi cosin rời rạc 20 2.1.1 Phép biến đổi cosin rời rạc 20 2.1.2 Kết đánh giá 24 2.2 Phát triển kỹ thuật thuỷ vân sử dụng phép biến đổi DCT 25 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii 2.2.1 Quá trình nhúng thuỷ vân 26 2.2.2 Quá trình tách thuỷ vân 27 2.2.3 Giải pháp tăng độ an toàn cho thuỷ vân 28 2.3 Mã Hamming 32 2.3.1 Lịch sử mã Hamming 33 2.3.2 Các thời kỳ trƣớc mã Hamming 33 2.3.3 Thuật toán mã Hamming 36 2.3.4 Vấn đề phát sai sửa sai 38 2.4 Kỹ thuật thủy vân sử dụng DCT mã Hamming (DCT-H) 41 2.4.1 Quy trình nhúng thủy vân DCT-H 41 2.4.2 Quy trình tách thủy vân DCT-H 41 2.4.3 Nhận xét 42 CHƢƠNG 3: CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 43 3.1 Đánh giá chất lƣợng hệ thống thuỷ vân 43 3.1.1 Tính suốt thủy vân 44 3.1.2 Tính bền vững thủy vân 44 3.2 Kết thử nghiệm kỹ thuật thủy vân Shoemarker C 45 3.3 Kết thử nghiệm kỹ thuật thủy vân Nguyễn Văn Tảo Bùi Thế Hồng48 3.4 Thuỷ vân sử dụng DCT mã Hamming (DCT-H) 50 3.5 So sánh chất lƣợng hệ thống thủy vân 52 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Diễn giải Ý nghĩa DCT Discrete Cosine Transform Biến đổi Cosin rời rạc IDCT Invert Discrete Cosine Transform Biến đổi ngƣợc DCT DTC - H Discrete Cosine Transform - Hamming PSNR Biến đổi Cosin rời rạc – mã sửa lỗi Peak signal-to-noise ratio Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv DANH MỤC BẢNG TRONG LUẬN VĂN Bảng Tên bảng luận văn Trang 2.1 Ví dụ giá trị khối ảnh trƣớc sau biến đổi DCT 30 2.2 Giá trị ma trận độ lệch tƣơng ứng với khối ảnh gốc chọn 32 3.1 Tính bền vững thuỷ vân theo Shoemarker C qua cơng 47 3.2 Tính bền vững thuỷ vân qua công theo kỹ thuật thủy 50 vân Nguyễn Văn Tảo Bùi Thế Hồng 3.3 Tính bền vững thuỷ vân theo kỹ thuật DCT-H qua 52 công 3.4 So sánh chất lƣợng ảnh sau nhúng thủy vân 53 3.5 So sánh bền vững thủy vân kỹ thuật 54 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v DANH MỤC HÌNH TRONG LUẬN VĂN Hình Tên hình luận văn Trang 1.1 Phân loại kỹ thuật giấu tin (Petitcolaset et al., 1999) 1.2 Quá trình nhúng tin tách tin 10 2.1 Ảnh gốc lƣợng phân bố ảnh qua phép biến đổi DCT 21 2.2 Phân chia miền tần số ảnh phép biến đổi DCT 22 3.1 Kết nhúng tách thuỷ vân theo Shoemarker C., k=50 46 3.2 Kết nhúng tách thuỷ vân theo kỹ thuật cải tiến, k=50 49 3.3 Kết nhúng tách thuỷ vân theo kỹ thuật DCT-H, k=50 51 3.4 Biểu đồ so sánh tính ẩn thủy vân theo kỹ thuật 53 3.5 Biểu đồ so sánh tính bền vững thủy vân theo kỹ thuật 55 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG MÃ VĂN DU GIẤU TIN BỀN VỮNG TRONG ẢNH TIẾP CẬN THEO HƯỚNG MÃ SỬA LỖI Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn... đích giấu tin cho ảnh bảo vệ quyền cho chủ sở hữu ảnh Những yêu cầu giấu tin cho ảnh là: Tính ẩn tin giấu đƣợc chèn vào ảnh: Sự diện tin giấu ảnh không làm ảnh hƣởng tới chất lƣợng ảnh chèn tin; ... yếu mã hố thơng tin giấu thơng tin mã hố làm cho thơng tin rõ có đƣợc mã hố hay khơng tức giấu ý nghĩa thơng tin cịn, cịn với giấu thơng tin ngƣời ta khó biết đƣợc có thơng tin giấu bên tức giấu