Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin thuận nghịch trên miền dữ liệu ảnh cấp xám

MỤC LỤC CHƢƠNG TỔNG QUAN KĨ THUẬT GIẤU TIN 1.1 Vấn đề giấu tin 1.2 Mơ hình kỹ thuật giấu thông tin 1.2.1 Quá trình giấu tin 1.2.2 Quá trình giải mã 1.3 Phân loại giấu tin 1.3.1 Theo cách thức tác động lên phƣơng tiện 1.3.2 Theo mục đích sử dụng 1.4 Mục đích giấu tin 1.4.1 Kỹ thuật giấu thơng tin bí mật (Steganography) 1.4.2 Kỹ thuật giấu thông tin theo kiểu đánh giấu (watermarking) 1.5 Môi trƣờng giấu tin 1.5.1 Giấu tin ảnh 1.5.2 Giấu tin audio .7 1.5.3 Giấu tin video .7 1.5.4 Giấu thông tin văn dạng text CHƢƠNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC ẢNH BITMAP 2.1 Cấu trúc ảnh bitmap 2.1.1 BMP File Header 2.1.2 Bitmap Information (DIB header) 10 2.1.3 Bảng màu (Color Palette) 10 2.1.4 Dữ liệu ảnh 11 2.2 Ảnh xám 12 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH 13 3.1 Kỹ thuật giấu tin dựa khác biệt 13 3.2 Ý tƣởng thuật toán 13 3.2.1 Một số công thức định nghĩa 13 3.2.2 Q trình giấu thơng tin .14 3.2.2 Q trình tách thơng tin khơi phục ảnh gốc 16 CHƢƠNG CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM 18 4.1 Môi trƣờng thử nghiệm 18 4.1.1 Tập liệu thử nghiệm: 18 4.1.2 Đo độ đánh giá PSNR 19 4.1.3 Một số giao diện chƣơng trình demo 19 4.2 Các module cài đặt 26 4.2.1 Chức năng: Giấu thông tin vào ảnh .26 4.2.2 Chức năng: Tách thông tin từ ảnh khôi phục lại ảnh ban đầu 26 4.2.3 Chức năng:Trích xuất phần liệu ảnh JBIG2 26 4.2.4Chức năng: Khôi phục ảnh JBIG2 26 4.2.5 Chức năng: Đọc tệp văn 26 4.2.6 Chức năng: Ghi tệp văn 27 4.2.7 Chức năng: Đổi chuỗi kí tự chuỗi nhị phân 27 4.2.8 Chức năng: Đổi chuỗi nhị phân chuỗi kí tự 27 4.3 Thực nghiệm đánh giá 27 4.3.1 Giấu 10 ảnh chuẩn 27 4.3.2 Giấu 20 ảnh 30 KẾT LUẬN 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 CHƢƠNG TỔNG QUAN KĨ THUẬT GIẤU TIN 1.1 Vấn đề giấu tin Từ trƣớc đến nay, nhiều phƣơng pháp bảo vệ thơng tin đƣợc đƣa ra, giải pháp dùng mật mã đƣợc ứng dụng rộng rãi Thông tin ban đầu đƣợc mã hố, sau đƣợc giải mã nhờ khố hệ mã Đã có nhiều hệ mã phức tạp đƣợc sử dụng nhƣ DES, RSA, NAPSACK , hiệu phổ biến Một phƣơng pháp khác đƣợc nghiên cứu ứng dụng mạnh mẽ nhiều nƣớc giới, phƣơng pháp giấu tin (DataHiding) Giấu thơng tin kỹ thuật nhúng (embedding) lượng thông tin số vào đối tượng liệu số khác Một yêu cầu giấu tin đảm bảo tính chất ẩn thơng tin đƣợc giấu đồng thời không làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng liệu gốc Sự khác biệt chủ yếu mã hố thơng tin giấu thơng tin mã hố làm cho thơng tin rõ có đƣợc mã hố hay khơng, cịn với giấu thơng tin ngƣời ta khó biết đƣợc có thơng tin giấu bên 1.2 Mơ hình kỹ thuật giấu thông tin Giấu thông tin vào phƣơng tiện chứa tách lấy thông tin hai q trình trái ngƣợc mơ tả qua sơ đồ khối hệ thống nhƣ sau 1.2.1 Q trình giấu tin Thơng tin giấu Phƣơng tiện chứa(audio, ảnh, video) Phƣơng tiện chứa đƣợc giấu tin Bộ nhúng thơng tin Phân phối Khóa Hình 1.1 - Lƣợc đồ chung cho trình giấu tin - Thơng tin cần giấu tuỳ theo mục đích ngƣời sử dụng, thơng điệp (với tin bí mật) hay logo, hình ảnh quyền - Phƣơng tiện chứa: file ảnh, text, audio… môi trƣờng để giấu tin - Bộ giấu thông tin: chƣơng trình thực việc giấu tin - Đầu ra: phƣơng tiện chứa có tin giấu 1.2.2 Q trình giải mã Tách thơng tin từ phƣơng tiện chứa đƣợc giấu tin diễn theo quy trình ngƣợc lại với đầu thông tin đƣợc giấu vào phƣơng tiện chứa Phƣơng tiện chứa sau tách lấy thơng tin đƣợc sử dụng, quản lý theo yêu cầu khác Hình 1.2 cơng việc giải mã thông tin giấu Sau nhận đƣợc đối tƣợng phƣơng tiện chứa có giấu thơng tin, q trình giải mã đƣợc thực thông qua giải mã ứng với giấu thơng tin với khố trình giấu Kết thu đƣợc gồm phƣơng tiện chứa gốc thông tin giấu Bƣớc thông tin giấu đƣợc xử lý kiểm định so sánh với thơng tin ban đầu Khóa Phƣơng tiện chứa đƣợc giấu tin Bộ nhúng thông tin Phƣơng tiện chứa(audio, ảnh, video) Thông tin giấu Kiểm định Hình 1.2 - Lƣợc đồ cho trình giải mã 1.3 Phân loại giấu tin Do kỹ thuật giấu thông 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 xuất, định nghĩa xác, đánh giá phân loại rõ ràng chƣa thể có đƣợc Sơ đồ phân loại hình 1.3 đƣợc Fabien A P Petitcolas đề xuất năm 1999 Information hiding Giấu thông tin Steganography Giấu tin mật Watermarking Thuỷ vân số Robust Watermarking Thuỷ vân bền vững Visible Watermarking Thuỷ vân hiển thị Fragile Watermarking Thuỷ vân dễ vỡ Imperceptible Watermarking Thuỷ vân ẩn Hình 1.3 - Một cách phân loại kỹ thuật giấu tin 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, watermarking steganography 1.3.1 Theo cách thức tác động lên phương tiện Phƣơng pháp chèn liệu: Phƣơng pháp tìm vị trí file dễ bị bỏ qua chèn liệu cần giấu vào đó, cách giấu khơng làm ảnh hƣởng tới thể file liệu ví dụ nhƣ đƣợc giấu sau ký tự EOF Phƣơng pháp tạo phƣơng tiện chứa: Từ thông điệp cần chuyển tạo phƣơng tiện chứa để phục vụ cho việc truyền thơng tin đó, từ phía ngƣời nhận dựa phƣơng tiện chứa tái tạo lại thông điệp 1.3.2 Theo mục đích sử dụng Giấu thơng tin bí mật: ứng dụng phổ biến từ trƣớc đến nay, giấu thơng tin bí mật ngƣời ta quan tâm chủ yếu tới mục tiêu: - Độ an tồn giấu tin - khả khơng bị phát giấu tin - Lƣợng thông tin tối đa giấu phƣơng tiện chứa cụ thể mà đảm bảo an tồn - Độ bí mật thơng tin trƣờng hợp giấu tin bị phát Giấu thơng tin bí mật khơng quan tâm tới nhiều yêu cầu bền vững phƣơng tiện chứa, đơn giản ngƣời ta thực việc gửi nhận nhiều lần phƣơng tiện chứa đƣợc giấu tin Giấu thông tin thuỷ vân: yêu cầu bảo vệ quyền, xác thực… nên việc giấu tin thuỷ vân có yêu cầu khác với giấu tin bí mật Yêu cầu dấu hiệu thuỷ vân đủ bền vững trƣớc cơng vơ hình hay cố ý gỡ bỏ Thêm vào dấu hiệu thuỷ vân phải có ảnh hƣởng tối thiểu (về mặt cảm nhận) phƣơng tiện chứa Nhƣ thông tin cần giấu nhỏ tốt Tuỳ theo mục đích khác thuỷ vân có u cầu khác 1.4 Mục đích giấu tin Bảo mật thơng tin giấu tin có hai khía cạnh Một bảo mật cho liệu đem giấu (embedded data), chẳng hạn nhƣ giấu tin mật: thông tin mật đƣợc giấu kỹ đối tƣợng khác cho ngƣời khác khơng phát đƣợc (steganography) Hai bảo mật đối tƣợng đƣợc dùng để giấu liệu vào (host data), chẳng hạn nhƣ ứng dụng bảo vệ quyền, phát xuyên tạc thông tin (watermarking) Giấu thông tin Giấu tin bí mật (Steganography) Thuỷ vân số (Watermarking) Hình 1.4 - Hai lĩnh vực kỹ thuật giấu thơng tin 1.4.1 Kỹ thuật giấu thơng tin bí mật (Steganography) Với mục đích đảm bảo tính an tồn bảo mật thông tin tập trung vào kỹ thuật giấu tin để giấu đƣợc nhiều thơng tin Thông tin mật đƣợc giấu kỹ đối tƣợng khác cho ngƣời khác không phát đƣợc 1.4.2 Kỹ thuật giấu thông tin theo kiểu đánh giấu (watermarking) Mục đích để bảo vệ quyền đối tƣợng chứa thơng tin lại tập trung đảm bảo số yêu cầu nhƣ đảm bảo tính bền vững… ứng dụng kỹ thuật thuỷ vân số 1.5 Môi trƣờng giấu tin 1.5.1 Giấu tin ảnh Giấu tin ảnh đƣợc quan tâm Nó đóng vai trò quan trọng hầu hết ứng dụng bảo vệ an tồn thơng tin nhƣ: nhận thực thông tin, xác định xuyên tạc thông tin, bảo vệ quyền tác giả…Thông tin đƣợc giấu với liệu ảnh nhƣng chất lƣợng ảnh thay đổi khơng biết đƣợc đằng sau ảnh mang thơng tin có ý nghĩa Ngày này, ảnh số đƣợc sử dụng phổ biến giấu thông tin ảnh đem lại nhiều ứng dụng quan trọng lĩnh vực đời sống xã hội Thơng tin đƣợc giấu cách vơ hình, nhƣ cách truyền thơng tin mật cho mà ngƣời khác đƣợc 1.5.2 Giấu tin audio Khác với kỹ thuật giấu thông tin ảnh: phụ thuộc vào hệ thống thị giác ngƣời – HSV (Human Vision System), kỹ thuật giấu thông tin audio lại phụ thuộc vào hệ thống thính giác HAS (Human Auditory System) Bởi tai ngƣời việc phát khác biệt giải tần cơng suất, có nghĩa âm to, cao tần che giấu đƣợc âm nhỏ, thấp cách dễ dàng Vấn đề khó khăn giấu tin audio kênh truyền tin, kênh truyền hay băng thông chậm ảnh hƣởng đến chất lƣợng thông tin sau giấu Giấu thơng tin audio địi hỏi u cầu cao tính đồng tính an tồn thông tin Các phƣơng pháp giấu tin audio thƣờng lợi dụng điểm yếu hệ thống thính giác ngƣời 1.5.3 Giấu tin video Cũng giống nhƣ giấu thông tin ảnh hay audio, giấu tin video đƣợc quan tâm đƣợc phát triển mạnh mẽ cho nhiều ứng dụng nhƣ điều khiển truy cập thông tin, nhận thức thông tin, quyền tác giả… Một phƣơng pháp giấu tin video đƣợc đƣa Cox phƣơng pháp phân bố Ý tƣởng phƣơng pháp phân phối tin giấu dàn trải theo tần số liệu gốc Nhiều nhà nghiên cứu dùng hàm cosin riêng hệ số truyền sóng riêng để thực việc giấu tin Trong thuật toán khởi nguồn, thƣờng kỹ thuật cho phép giấu ảnh vào video nhƣng thời gian gần kỹ thuật cho phép giấu âm hình ảnh vào video 1.5.4 Giấu thông tin văn dạng text Giấu thơng tin văn dạng text khó thực có thơng tin dƣ thừa, để làm đƣợc điều ngƣời ta phải biết khéo léo khai thác dƣ thừa tự nhiên ngôn ngữ Một cách khác tận dụng định dạng văn (mã hố thơng tin vào khoảng cách từ hay dòng văn bản) Kỹ thuật giấu tin đƣợc áp dụng cho nhiều loại đối tƣợng khơng riêng liệu đa phƣơng tiện nhƣ ảnh, audio, video Gần có số nghiên cứu giấu tin sở liệu quan hệ, gói IP truyền mạng chắn sau tiếp tục phát triển tiếp CHƢƠNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC ẢNH BITMAP 2.1 Cấu trúc ảnh bitmap Một tập tin BMP điển hình thơng thƣờng chứa khối liệu sau Bảng 2.1 - Các khối liệu tập tin BMP BMP File Header Lƣu trữ thông tin tổng hợp file BMP Bitmap Infomation Lƣu trữ thông tin chi tiết ảnh bitmap Color Palette Lƣu trữ định nghĩa màu đƣợc sử dụng cho bitmap Bitmap Data Lƣu trữ pixel hình ảnh thực tế 2.1.1 BMP File Header Đây khối bytes phần đầu tập tin, sử dụng để định danh tập tin Ứng dụng đọc khối bytes để kiểm tra xem có tập tin BMP khơng có bị hƣ hỏng khơng Bảng 2.2 Chi tiết khối bytes tiêu đề tập tin BMP Offset Size Mục đích Magic number sử dụng để định nghĩa tập tin BMP: 0x42 0x4D (mã hexa kí tự B M) Các mục dƣới đƣợc dùng: 0000h bytes BM - Windows 3.1x, 95, NT, etc CI - OS/2 Color Icon CP - OS/2 Color Pointer IC - OS/2 Icon 0002h bytes 0006h bytes 0008h bytes 000Ah bytes Kích thƣớc tập tin BMP theo byte Dành riêng, giá trị thực tế phụ thuộc vào ứng dụng tạo hình ảnh Dành riêng, giá trị thực tế phụ thuộc vào ứng dụng tạo hình ảnh Offset, địa bắt đầu byte liệu ảnh bitmap 2.1.2 Bitmap Information (DIB header) Khối bytes nói cho ứng dụng biết thơng tin chi tiết hình ảnh, đƣợc sử dụng để hiển thị hình ảnh hình Bảng 2.3 miêu tả chi tiết cấu trúc tiêu đề DIB Tất giá trị đƣợc lƣu trữ nhƣ unsigned interger, trừ lƣu ý cách rõ ràng Bảng 2.3 Chi tiết khối bytes thông tin tập tin BMP Offset Size Mục đích Eh Kích thƣớc tiêu đề (40 bytes) 12h Chiều rộng bitmap tính pixel (signed interger) 16h Chiều cao bitmap tính pixel (signed interger) 1Ah Số lƣợng mặt phẳng màu sắc đƣợc sử dụng Phải đƣợc thiết lập 1Ch Số bit pixel, độ sâu màu hình ảnh giá trị điển hình 1, 4, 8, 16, 24 32 1Eh Phƣơng pháp nén đƣợc sử dụng Xem bảng để có danh sách giá trị 22h Kích thƣớc hình ảnh Đây kích thƣớc liệu bitmap (xem bên dƣới), không nên nhầm lẫn với kích thƣớc tập tin 26h Độ phân giải theo chiều ngang hình ảnh (signed interger) 2Ah Độ phân giải theo chiều dọc hình ảnh (signed interger) 2Eh Số lƣợng màu bảng màu 32h Số lƣợng màu sắc quan trọng đƣợc sử dụng, màu sắc quan trọng, thƣờng bị bỏ qua 2.1.3 Bảng màu (Color Palette) Bảng màu xuất tập tin BMP trực tiếp sau tiêu đề BMP tiêu đề DIB Vì vậy, offset kích cỡ tiêu đề BMP cộng với kích thƣớc tiêu đề DIB Có tất 224 màu RGB khác nhau, nhƣng loại Bitmap sau: - 1bit (2 màu, chuẩn Windows trắng-đen) - bits (16 màu) - bits (256 màu) 10 4.1.2 Đo độ đánh giá PSNR Chất lƣợng ảnh sau tin giấu đƣợc đánh giá thông qua giá trị tỷ số PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) tỷ số tín hiệu đỉnh nhiễu Nó đƣợc định nghĩa thơng qua bình phƣơng trung bình lỗi MSE (mean squared error) cho hai hình ảnh I va K có kích thƣớc m n : MSE m 1n mn i j I i, j K i, j PSNR đƣợc định nghĩa: PSNR 10 log10 MAX I2 MSE 20 log10 MAX I MSE Khi hai hình ảnh giống hệt nhau, MSE PSNR đến vô hạn 4.1.3 Một số giao diện chương trình demo a) Giao diện chương trình (hình 4.3) Bao gồm chức năng: Giấu tin - Giấu chuỗi kí tự: thực giấu chuỗi thơng điệp ngƣời dùng nhập vào - Giấu tệp văn bản: thực giấu tệp văn ngƣời dùng chọn - Giấu theo tỷ lệ ảnh: thực giấu với chuỗi bit ngẫu nhiên với kích thƣớc đƣợc tính tốn theo tỷ lệ % ảnh (tỷ lệ ngƣời dùng nhập) Tách tin: - Tách chuỗi kí tự: thực tách chuỗi thông điệp từ ảnh đƣợc giấu chức giấu chuỗi kí tự - Tách tệp văn bản: thực tách tệp văn từ ảnh đƣợc giấu chức giấu tệp văn PSNR: - Tính tốn PSNR 19 Hình 4.3 Giao diện chƣơng trình b) Giao diện chương trình BIP (Binarization Image Processor) hình 4.4 Hình 4.4 Giao diện chƣơng trình nén ảnh BIP (Binarization Image Processor) [7] 20 Các chức chính: - Add File (s): tệp ảnh đầu vào trình nén - Output type: lựa chọn định dạng ảnh kết - Output directory: Chọn thƣ mục lƣu ảnh kết - Binarize all: thực trình xử lý ảnh Cách chuyển đổi định dạng ảnh phần mềm BIP: Bƣớc 1: Click vào Add File (s) Add Directory để chọn tệp ảnh cần xử lý Phần mềm xử lý tất tệp có danh sách Images to process Bƣớc 2: Click vào Output type để chọn kiểu (TIFF/PDF/JBIG2/BMP) cho ảnh kết Bƣớc 3: Click vào Output directory để chọn đƣờng dẫn tới thƣ mục lƣu ảnh kết Bƣớc 4: Click vào nút Binarize all để xử lý tất ảnh có danh sách đầu vào nút Binarize selected để xử lý ảnh đƣợc chọn danh sách Các định dạng đầu phần mềm BIP: - TIFF - PDF - JBIG2 - BMP (Windows bitmap) 1-bpp - GIF - PNG Các yêu cầu tối thiểu hệ thống cài đặt: - 128 MB RAM - ~ 10 MB ổ đĩa trống - Mode hiển thị 1024x768 - Bộ xử lý Celeron 800MHz - Windows 98 (Windows XP/Vista) Thông tin liên hệ: - Thông tin chung: info@xvel.com - Đăng ký: orders@xvel.com - Hỗ trợ khách hàng: support@xvel.com 21 c)Giao diện trình giấu tin Hình 4.5 Giao diện nhúng thơng điệp Hình 4.6 Chọn ảnh 22 Ơ nhập liệu: - Ảnh nhúng: click vào nút bên cạnh chọn ảnh để giấu thông tin - Bản đồ: tên ảnh lƣu trữ đồ định vị, đƣợc nén lại chƣơng trình nén JBIG2 nhúng vào ảnh - Thơng điệp: nhập vào thông điệp cần giấu - Ảnh kết quả: lƣu trữ ảnh kết sau giấu tin Nút bấm: để chọn ảnh - Click vào nút - Giấu tin: thực q trình giấu tin - Thốt: khỏi giao diện giấu thơng tin Hình 4.7 Nhập đồ định vị nén Khi thực giấu tin, đồ định vị đƣợc tạo với tên ô liệu đồ Nén đồ định vị phần mềm nén BIP (Binarization Image Processor) với định dạng tệp kết jb2 (hình 4.4) Sau click vào nút chọn ảnh (hình 4.7) để chọn đồ định vị nén Sau click vào nút tiếp tục thể tiếp tục thực trình giấu tin Kết đạt đƣợc thể qua (hình 4.8) Hình 4.8 Ảnh trƣớc sau giấu tin 23 d) Giao diện trình giấu tệp văn bản: Hình 4.9 Giao diện trình giấu tệp văn Ô nhập liệu: - Ảnh nhúng: click vào nút bên cạnh chọn ảnh để giấu thông tin - Bản đồ định vị: tên ảnh lƣu trữ đồ định vị, đƣợc nén lại chƣơng trình nén JBIG2 nhúng vào ảnh - Tên tệp nhúng: click vào nút bên cạnh để chọn tệp văn cần giấu - Ảnh kết quả: lƣu trữ ảnh kết sau giấu Nút bấm: - Giấu tin: thực trình giấu tin - Thốt: khỏi giao diện giấu thơng tin Khi thực giấu tin, đồ định vị đƣợc tạo với tên đƣợc nhập ô liệu đồ Nén đồ định vị phần mềm BIP (hình 4.4) Click vào nút chọn ảnh để chọn đồ định vị nén Sau click vào nút tiếp tục thể tiếp tục thực trình giấu tin 24 e) Giao diện giấu tin theo tỷ lệ kích thước ảnh Hình 4.10 Giao diện q trình giấu theo tỷ lệ ảnh Giải thích tham số đầu vào: Ô nhập liệu: - Ảnh nhúng: click vào nút bên cạnh chọn ảnh để giấu thông tin - Bản đồ định vị: tên ảnh lƣu trữ đồ định vị, đƣợc nén lại chƣơng trình nén JBIG2 nhúng vào ảnh - Tỷ lệ nhúng: nhập vào tỷ lệ (0-90 %) - Ảnh kết quả: lƣu trữ ảnh kết sau giấu tin Nút bấm: - Giấu tin: thực trình giấu tin - Thốt: khỏi giao diện giấu thơng tin Khi thực giấu tin, đồ định vị đƣợc tạo với tên đƣợc nhập ô liệu đồ Nén đồ định vị phần mềm BIP (hình 4.4) Click vào nút chọn ảnh để chọn đồ định vị nén Sau click vào nút tiếp tục thể tiếp tục thực trình giấu tin 25 4.2 Các module cài đặt 4.2.1 Chức năng: Giấu thông tin vào ảnh Các tham số đầu vào: - digital_image: tên ảnh giấu tin lên - location_map: tên ảnh lƣu trữ đồ định vị - watermark_iamge: tên ảnh kết sau giấu tin - message: nội dung thông điệp giấu vào ảnh - dk: thiết lập giấu thông tin, giấu tệp Khác giấu theo tỷ lệ ảnh 4.2.2 Chức năng: Tách thông tin từ ảnh khôi phục lại ảnh ban đầu Các tham số đầu vào: - watermark_image: tên ảnh tách tin - map_compress: tên ảnh lƣu trữ đồ định vị nén (*.jb2) - result_image: tên ảnh kết sau khôi phục Tham số đầu ra: - message: lƣu thông điệp tách đƣợc từ ảnh đầu vào 4.2.3 Chức năng:Trích xuất phần liệu ảnh JBIG2 Tham số đầu vào: - image_jb2: tên ảnh jbig2 đƣợc trích phần liệu Tham số đầu ra: - data: lƣu trữ phần liệu ảnh jbig2 đầu vào 4.2.4 Chức năng: Khôi phục ảnh JBIG2 Các tham số đầu vào: - data: chứa phần liệu ảnh JBIG2 cần khôi phục - file_name: tên ảnh JBIG2 sau khôi phục 4.2.5 Chức năng: Đọc tệp văn Tham số đầu vào: - filename: tên tệp văn cần đọc Tham số đầu ra: - text: nội dung tệp văn đầu vào 26 4.2.6 Chức năng: Ghi tệp văn Tham số đầu vào: - text: nội dung cần ghi vào tệp văn - filename: tên tệp văn cần ghi vào 4.2.7 Chức năng: Đổi chuỗi kí tự chuỗi nhị phân Tham số đầu vào: - String: chuỗi kí tự cần đổi Tham số đầu ra: -Bit: chuỗi bít kết 4.2.8 Chức năng: Đổi chuỗi nhị phân chuỗi kí tự Tham số đầu vào: -Bit: chuỗi bít cần đổi Tham số đầu ra: - String: chuỗi kí tự kết 4.3 Thực nghiệm đánh giá 4.3.1 Giấu 10 ảnh chuẩn (hình 4.1) Hình 4.11 Tệp thơng điệp(nội dung 40.320 bit) 27 Hình 4.12 Tệp thơng điệp (nội dung 67.264 bit) Sử dụng kỹ thuật Difference Expandable nhúng file text vào tập sở liệu ảnh hình 4.1 ta đƣợc bảng PSNR 4.1: Bảng 4.1 Kết thực nghiệm 10 ảnh chuẩn Lƣợng giấu Ảnh giấu PSNR 40.320 bit(30%) 67.264 bit(50%) Lena 41.6224 37.5255 Baboon 29.1354 28.3151 Tifany 37.8825 36.3264 Beer 45.7153 41.5941 Airplan 41.9967 36.4263 Peppers 37.8034 35.0179 Car and APCs 40.6679 38.822 Elaine 39.1969 36.3985 Tank 38.5957 36.5056 Truck 41.1357 39.2808 Trung bình 39.3751 36.6212 28 Tập ảnh kết quả: Hình 4.13 Tập ảnh trƣớc sau giấu 30% 50% kích thƣớc ảnh 29 4.3.2 Giấu 20 ảnh Hình 4.14 Tập ảnh thử nghiệm gồm 20 ảnh với kích cỡ khác 30 Bảng 4.2 Bảng kết thực nghiệm 20 ảnh Lƣợng giấu PSNR 50% 90% 01.jpg 49.0099 41.4351 02.jpg 37.4153 35.6182 03.jpg 41.384 39.8677 04.jpg 50.4966 48.6418 05.jpg 42.7052 39.9617 06.jpg 29.0004 28.0265 07.jpg 35.1926 34.5406 08.jpg 40.2189 38.5396 09.jpg 34.001 33.1274 10.jpg 27.505 27.4891 11.jpg 34.5084 30.8999 12.png 31.9743 30.8325 13.jpg 40.2785 37.7396 14.jpg 36.5757 31.6814 15.jpg 34.1363 32.7741 16.jpg 32.1671 31.3052 17.jpg 32.794 29.349 18.jpg 33.3168 31.5951 19.jpg 44.7953 42.1914 20.jpg 40.0799 38.5042 Trung bình 37.37776 35.20601 Ảnh giấu Nhận xét: Kỹ thuật giấu đƣợc lƣợng thơng tin lớn, q trình xử lý nhanh, chất lƣợng hình ảnh sau giấu tin tốt (PSNR>35) 31 KẾT LUẬN Khóa luận thực nhiệm vụ: Trình bày tổng quan kỹ thuật giấu tin Nghiên cứu cấu trúc ảnh bitmap Nghiên cứu số kỹ thuật giấu tin thuận nghịch Đây kiến thức hữu ích cần thiết để khai thác ngày hiệu thành tựu tin học Đó lý để em chọn đề tài làm đồ án tốt nghiệp, mong muốn giới thiệu phổ biến kiến thức đến ngƣời đọc Việc kết hợp giấu thông tin công nghệ thông tin vấn đề đƣợc nghiên cứu phát triển để phục vụ nhiều lĩnh vực khác Trên giới ngƣời ta nghiên cứu nhiều vấn đề Kỹ thuật giấu thơng tin ảnh nói chung giấu thơng tin ảnh xám nói riêng hƣớng nghiên cứu kỹ thuật giấu thơng tin đạt nhiều kết khả quan Trong đề tài em trình bày số khái niệm liên quan đến việc che giấu thông tin nói chung cụ thể thuật tốn giấu thơng tin ảnh xám nói riêng Do cịn nhiều hạn chế thời gian nghiên cứu nên đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến thầy cô bạn để đồ án đƣợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Xuân Huy, Trần Quốc Dũng, Giáo trình giấu tin thủy vân ảnh, Trung tâm thông tin tƣ liệu, TTKHTN-CN 2003 [2] Trần Thị Thu Hà, Luận văn tốt nghiệp, ngành Công nghệ thông tin, năm 2009 [3] Mặc Nhƣ Hiển, Luận văn tốt nghiệp ngành CNTT, năm 2009 [4] Ingemar Cox, Jeffrey Bloom, Matthew Miller, Ton Kalker, Jessica Fridrich, Digital Watermarking and Steganography, Morgan Kaufmann, 2008 [5] Jun Tian, Reversible Watermarking by Difference Expansion, Multimedia and Security Workshop at ACM Multimedia 2002, Dec-02 [6] http://sipi.usc.edu/database/database.cgi?volume=misc [7] Download phần mềm BIP (Binarization Image Processor) địa http://www.xvel.com/ [8] Hewlett-Packard Company, 11000 Wolfe Road, MS42U0, Cupertino CA 95014, USA Information technology - coded representation of picture and audio information lossy/lossless coding of bi-level images 33 ... toán ảnh 12 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH Giấu tin thuận nghịch kỹ thuật giấu thông điệp sau tách lấy thơng điệp ta khôi phục lại xấp xỉ ảnh gốc ban đầu 3.1 Kỹ thuật giấu tin. .. thơng tin tập trung vào kỹ thuật giấu tin để giấu đƣợc nhiều thông tin Thông tin mật đƣợc giấu kỹ đối tƣợng khác cho ngƣời khác không phát đƣợc 1.4.2 Kỹ thuật giấu thông tin theo kiểu đánh giấu. .. bày tổng quan kỹ thuật giấu tin Nghiên cứu cấu trúc ảnh bitmap Nghiên cứu số kỹ thuật giấu tin thuận nghịch Đây kiến thức hữu ích cần thiết để khai thác ngày hiệu thành tựu tin học Đó lý để em chọn