Giấu tin thuận nghịch cho ảnh stereo dựa trên phương pháp dịch chuyển histogram và EMD

Ảnh stereo gồm hai ảnh, bên trái và bên phải, có cùng kích thước và có nhiều khối ảnh tương đồng nhau. Dựa trên đặc tính này, một phương pháp giấu tin thuận nghịch được đề xuất để giấu thông tin mật vào các cặp khối ảnh tương đồng trong ảnh stereo.

Kỷ yếu Hội nghị KHCN Quốc gia lần thứ XII Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR); Huế, ngày 07-08/6/2019 DOI: 10.15625/vap.2019.00025 GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH CHO ẢNH STEREO DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP DỊCH CHUYỂN HISTOGRAM VÀ EMD Huỳnh Văn Thanh1, Võ Phước Hưng1,2, Nguyễn Thái Sơn1, Trầm Hoàng Nam1, Đỗ Thanh Nghị2 Khoa Kỹ thuật Công nghệ, Đại học Trà Vinh Khoa Công nghệ thông tin Truyền thông, Đại học Cần Thơ hvthanh@tvu.edu.vn, hungvo@tvu.edu.vn, thaison@tvu.edu.vn, tramhoangnam@tvu.edu.vn, dtnghi@cit.ctu.edu.vn TÓM TẮT: Ảnh stereo gồm hai ảnh, bên trái bên phải, có kích thước có nhiều khối ảnh tương đồng Dựa đặc tính này, phương pháp giấu tin thuận nghịch đề xuất để giấu thông tin mật vào cặp khối ảnh tương đồng ảnh stereo Phương pháp đề xuất thực giấu tin cách xây dựng lược đồ histogram hai chiều cặp hệ số DCT lượng tử hóa Mỗi cặp khối tương đồng ảnh stereo chứa nhiều cặp hệ số giống có giá trị gần khơng (0, 0) chúng chọn để giấu tin Ngoài ra, để nâng cao khả giấu tin trì chất lượng ảnh stereo sau nhúng tin, xây dựng bảng điều hướng nhúng tối ưu (optimal EMD) để dịch chuyển histogram giấu tin Kết thực nghiệm cho thấy rằng, giải pháp đề xuất tăng 40 % hiệu giấu tin không làm suy giảm chất lượng ảnh mang tin Từ khóa: ảnh stereo, DCT, dịch chuyển histogram, EMD, giấu tin thuận nghịch I GIỚI THIỆU Ngày nay, liệu số đƣợc truyền qua kênh phổ thông nhƣ mạng Internet, đối mặt với rủi ro tiềm ẩn từ kẻ công nhằm muốn thay đổi, phá hoại thơng tin Chính vậy, vấn đề bảo đảm an toàn liệu số ngày thu hút quan tâm đặc biệt nhà nghiên cứu nƣớc Nhiều giải pháp giữ an toàn bảo mật thông tin đƣợc đề xuất nhƣ mã hố thơng tin (cryptography) hay giấu thơng tin liệu (steganorgraphy) đƣợc đề xuất để giải vấn đề khó khăn Trong đó, mã hố thơng tin việc chuyển đổi thơng tin dạng có ý nghĩa (plaintext) sang dạng khơng có ý nghĩa (ciphertext) Tuy nhiên, phƣơng pháp thu hút nhiều quan tâm kẻ công mật mã Trong đó, phƣơng pháp giấu tin, thực việc giấu thông tin mật vào liệu số (dữ liệu mang tin) Các liệu mang tin dạng có ý nghĩa sau giấu tin, tránh đƣợc quan tâm khơng đáng có ngƣời dùng khơng hợp pháp Vì vậy, phƣơng pháp giấu thông tin mật vào đối tƣợng mang tin lên nhƣ giải pháp hữu hiệu cho đảm bảo an tồn thơng tin truyền môi trƣờng mạng mở Các đối tƣợng mang tin (cover data) tập tin văn (text), hình ảnh (image), âm (audio), phim (video) Trong đó, giấu tin vào ảnh đƣợc cộng đồng nhà nghiên cứu quan tâm phát triển Thông thƣờng, kỹ thuật giấu tin làm cho đối tƣợng mang tin bị nhiễu, bị biến dạng sau thông tin ẩn giấu đƣợc rút trích Tuy nhiên, kỹ thuật giấu tin đƣợc ứng dụng lĩnh vực đặc biệt nhƣ ảnh y sinh hay ảnh pháp chứng số, địi hỏi thông tin giấu ảnh mang tin phải đƣợc bảo tồn (lossless) sau rút trích Do đó, cần có phƣơng pháp giấu tin đảm bảo khả khơi phục đƣợc hồn tồn đối tƣợng mang tin trạng thái ban đầu sau thông tin mật đƣợc rút trích Các phƣơng pháp giấu tin làm đƣợc nhƣ đƣợc gọi phƣơng pháp giấu tin thuận nghịch (reversible data hiding) [1] Phƣơng pháp giấu tin ảnh đƣợc thực miền khơng gian (spatial domain) miền tần số (frequency domain) Trong đó, với phƣơng pháp giấu tin miền không gian ảnh, thông tin mật đƣợc giấu trực tiếp vào giá trị điểm ảnh (pixels) ảnh mang tin [2]-[7] Phƣơng pháp đơn giản thuộc nhóm thay liệu mật vào bít thơng tin có trọng số thấp (LSB) điểm ảnh [3] Tuy nhiên, phƣơng pháp khôi phục ảnh mang tin trạng thái gốc sau tin mật đƣợc trích Năm 2003, Tian [7] đề xuất lƣợc đồ giấu tin thuận nghịch đầu tiên, cách giấu tin dựa vào mở rộng khác biệt (difference expansion - DE) cặp điểm ảnh Giải pháp giúp bảo tồn ảnh mang tin sau rút trích, nhiên cần phải dùng đồ định vị (location map) để xác định điểm ảnh đƣợc nhúng không nhúng, nguyên nhân dẫn đến khả nhúng khơng cao Trong đó, với phƣơng pháp dự báo (prediction), có nhiều lƣợc đồ giấu tin hiệu đƣợc đề xuất [5], [6] Những phƣơng pháp này, tác giả xây dựng lƣu đồ dịch chuyển (histogram shifting - HS) từ giá trị mở rộng sai số dự báo (prediction error expansion) để giấu tin Phƣơng pháp dịch chuyển histogram đƣợc xem phƣơng pháp cổ điển lĩnh vực giấu tin thuận nghịch, có khả khơi phục hồn tồn đối tƣợng mang tin trạng thái gốc nhƣ cải thiện khả nhúng tin Ngƣợc lại, phƣơng pháp giấu tin miền tần số, thông tin mật đƣợc giấu vào giá trị điểm ảnh sau dùng phép biến đổi nhƣ: biến đổi Cosine rời rạc (DCT), biến đổi sóng nhỏ (DWT),… [8]-[15] Một lƣợc đồ giấu tin thuộc nhóm đƣợc đề xuất [12], tác giả thực giấu tin vào miền biến đổi Contourlet ảnh đa mức xám (grayscale images) Phƣơng pháp đạt độ an toàn thông tin giấu dƣới dạng công khác nhau, nhiên chƣa hỗ trợ tính thuận nghịch Bên cạnh đó, nhiều giải pháp giấu tin ảnh nén JPEG đƣợc công bố [8]-[11] Những phƣơng pháp này, tác giả thực giấu tin vào hệ số lƣợng tử hóa DCT (quantized discrete cosine transformation - QDCT), đạt đƣợc độ bền vững tốt phƣơng pháp giấu tin miền không gian 192 GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH CHO ẢNH STEREO DỰA TRÊN PHƢƠNG PHÁP DỊCH CHUYỂN HISTOGRAM VÀ EMD Hầu hết kỹ thuật giấu tin thuận nghịch đề xuất [2], [5]-[11] áp dụng cho ảnh 2D Ngày nay, cách dùng kỹ thuật stereoscopy để ảo giác độ sâu ảnh từ cặp ảnh 2D, nhiều ảnh stereo (stereo images) đƣợc tạo đƣợc sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác Từ đó, nhiều kỹ thuật giấu tin cho loại ảnh đƣợc giới thiệu [13]-[17] P Campisi [17] đề xuất phƣơng pháp thủy vân số (watermaking) cho ảnh stereo dựa miền tần số DWT Sau đó, Lou [16] bổ sung phƣơng pháp thủy vân số để chứng thực ảnh stereo dựa vào tham chiếu tƣơng đồng ảnh stereo Tuy nhiên, hai phƣơng pháp không thuận nghịch ảnh hƣởng đáng kể đến chất lƣợng ảnh lƣợng lớn thông tin đƣợc nhúng vào Có nghĩa là, giải pháp khơng thể khôi phục lại trạng thái ban đầu ảnh mang tin sau tin mật đƣợc trích Điều áp dụng lĩnh vực đặc biệt nhƣ y khoa, an ninh, quân đội, Để khắc phục vấn đề này, Yang Chen [15] đƣa lƣợc đồ giấu tin thuận nghịch cho loại ảnh stereo Đầu tiên, Yang mã hóa bits liệu trƣớc giấu thành cặp số nguyên đoạn [-1, 1], sau nhúng vào mở rộng khác biệt cặp hệ số QDCT cặp khối ảnh tƣơng đồng bên trái bên phải Phƣơng pháp khơi phục lại hồn tồn ảnh stereo sau tách thơng tin mật Dựa vào đặc tính tƣơng đồng ảnh stereo nhƣ trên, nhóm tác giả [14] đề xuất lƣợc đồ giấu tin thuận nghịch cho ảnh stereo phƣơng pháp dịch chuyển histogram hai chiều (2D-HS) Histogram đƣợc xây dựng trực tiếp từ cặp hệ số QDCT ảnh bên trái ảnh bên phải, khác với histogram [15] đƣợc xây dựng từ giá trị khác biệt cặp hệ số QDCT Tuy nhiên, hai phƣơng pháp giới hạn khả giấu tin Hạn chế phƣơng pháp Yang [15] phụ thuộc vào mức độ giống cặp khối tƣơng đồng để tạo nhiều giá trị giấu tin Tuy phƣơng pháp [14] khơng cần tìm giá trị khác biệt, nhƣng khả nhúng phụ thuộc vào cặp hệ số QDCT có giá trị gần khơng cặp khối ảnh bên trái bên phải Hơn nữa, cách phụ thuộc vào phƣơng pháp dịch chuyển histogram để giấu tin, nên hai phƣơng pháp gây ảnh hƣởng lên giá trị tất cặp hệ số QDCT, dẫn đến chất lƣợng ảnh stereo giảm đáng kể Để khắc phục hạn chế giải pháp giấu tin có ảnh stereo, báo này, đề xuất lƣợc đồ giấu tin thuận nghịch dựa dịch chuyển histogram hệ số QDCT kết hợp với dùng bảng điều hƣớng nhúng (exploiting modification direction - EMD) Phƣơng pháp thực giấu tin cách xây dựng lƣu đồ dịch chuyển hai chiều (two-dimensional histogram shifting) cặp hệ số QDCT, đƣợc rút từ cặp khối ảnh tƣơng đồng ảnh stereo Từ cặp khối tƣơng đồng ảnh stereo, có nhiều cặp hệ số QDCT giống nhau, từ tạo nên histogram hai chiều với giá trị tập trung chủ yếu đỉnh (shark histogram) Hơn nữa, cách dùng bảng điều hƣớng nhúng tối ƣu (optimal EMD) để thay đổi histogram, làm thay đổi giá trị hệ số QDCT sau giấu tin Bằng cách làm này, giải pháp đề xuất trì đƣợc chất lƣợng ảnh cải thiện khả nhúng đáng kể II NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN A Biến đổi cosine rời rạc lượng tử hóa Biến đổi cosine rời rạc DCT kỹ thuật quan trọng để biến đổi liệu hình ảnh từ dạng biên độ thành dạng liệu tần số Biến đổi DCT đƣợc ứng dụng nhiều kỹ thuật mã hoá ảnh JPEG Đầu tiên, ảnh đƣợc chia thành khối 8×8 pixels không trùng lặp Tiếp theo, khối đƣợc biến đổi DCT theo công thức (1) để thu đƣợc khối hệ số DCT tƣơng ứng ( ) ( ) ( ) ∑∑ ( Với ( ) ) ( ( ) ) ( ( ) ) (1) {√ ) giá trị điểm ảnh toạ Trong đó, F(u, v) hệ số DCT toạ độ (u, v) với u, v có giá tri từ đến ( độ (x, y) Các hệ số DCT đƣợc duyệt theo hình zigzag từ vùng có tần số thấp đến vùng có tần số cao Hệ số vùng tần số thấp đƣợc gọi DC chứa thông tin độ sáng khối đó, hệ số cịn lại biểu diễn cho thành phần tần số cao gọi AC đƣợc minh họa nhƣ Hình Hình Phân bố hệ số DC AC khối 8×8 Huỳnh Văn Thanh, Võ Phƣớc Hƣng, Nguyễn Thái Sơn, Trầm Hồng Nam, Đỗ Thanh Nghị 193 Sau đó, hệ số DCT đƣợc lƣợng tử với bảng lƣợng tử có cấu trúc ma trận kích thƣớc 8×8 phần tử theo (2) ( ) ( ( ( ) ) ) (2) Trong đó: ( ) hệ số DCT trƣớc lƣợng tử tọa độ ( ); ( ) giá trị phần tử tƣơng ứng bảng lƣợng tử; ( ) hệ số DCT lƣợng tử B Phương pháp Yang Để tăng khả giấu tin cho ảnh, Yang [15] mã hóa bit thơng tin thành cặp số nguyên z [-1, 1] giấu vào cặp hệ số QDCT tƣơng đồng ảnh stereo Q trình giấu tin đƣợc tóm tắt qua bƣớc sau: Ban đầu, ảnh stereo đƣợc biến đổi DCT lƣợng tử chúng để nhận đƣợc khối hệ số QDCT 8×8 phần tử với ba vùng tần số khác nhƣ Hình Trong đó, vùng hình trịn đen chứa hệ số có tần số thấp gọi vùng tìm kiếm, vùng hình vng đen chứa hệ số có tần số trung bình đƣợc dùng để giấu tin, phần cịn lại khơng sử dụng Tiếp theo, ứng với khối hệ số QDCT 8×8 ảnh trái, tìm khối tƣơng đồng bên phải theo cơng thức (3) ( Trong đó, ( ( ) ) ( ∑ [ ) hệ số QDCT khối ) ( )] (3) tọa độ (u, v) Hai khối đƣợc xem tƣơng đồng nhau, Hình Ba vùng hệ số QDCT khác khối 8×8 Sau đó, tính giá trị khác biệt hệ số QDCT vùng giấu tin cặp tƣơng đồng theo công thức (4) ( Với ( ) ( ) ) ( ) (4) đƣợc dùng để nhúng số nguyên z theo công thức (5) ( ( ) ) ( ( { ( ) ) ) ( (5) ) ) hệ số QDCT đƣợc dùng để cập nhật lại cho cặp khối bên trái Cuối cùng, giá trị khác biệt ( bên phải ảnh stereo Bằng cách áp dụng bƣớc thơng tin mật đƣợc nhúng vào ảnh stereo Tuy nhiên theo công thức (5), hầu nhƣ cặp hệ số QDCT bị thay đổi giá trị để nhúng thông tin, điều làm cho chất lƣợng ảnh bị ảnh hƣởng Hơn nữa, phƣơng pháp dựa vào kỹ thuật dịch chuyển lƣu đồ chiều để giấu tin nên khả giấu thơng tin cịn hạn chế III GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT Mỗi ảnh stereo gồm hai ảnh bên trái ảnh bên phải có kích thƣớc giống Dựa vào đặc tính này, đề xuất lƣợc đồ giấu tin thuận nghịch cho ảnh stereo phƣơng pháp dịch chuyển histogram hai chiều kết hợp với việc tối ƣu bảng điều hƣớng nhúng để cải thiện hiệu suất giấu tin Quá trình giấu tin chúng tơi gồm bƣớc đƣợc mơ tả sơ đồ Hình Đầu tiên, xây dựng bảng điều hƣớng nhúng tối ƣu phụ thuộc vào chuỗi liệu nhúng Kế tiếp, ảnh stereo đƣợc chia thành khối 8×8 pixels, khối đƣợc biến đổi DCT lƣợng tử hóa Sau đó, dựa vào vùng tìm kiếm (Hình 2), cặp khối tƣơng đồng ảnh stereo đƣợc xác định Tiếp theo, nhúng liệu mật vào vùng giấu tin cặp khối tƣơng đồng theo 194 GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH CHO ẢNH STEREO DỰA TRÊN PHƢƠNG PHÁP DỊCH CHUYỂN HISTOGRAM VÀ EMD phƣơng pháp dịch chuyển histogram dựa vào bảng EMD Các khối tƣơng đồng mang tin đƣợc biến đổi cosine rời rạc ngƣợc (IDCT) giải lƣợng tử Cuối cùng, khối 8×8 đƣợc kết hợp lại để tạo thành ảnh mang tin Hình Lƣu đồ trình giấu tin giải pháp đề xuất A Tạo bảng EMD tối ưu (OET) Để xây dựng bảng điều hƣớng nhúng tối ƣu so với bảng EMD truyền thống [18], thực chuyển bit liệu nhúng thành dãy số tự nhiên { } Do đó, số tự nhiên có giá trị từ „0‟ đến „7‟ Tiếp đó, đƣợc xếp dựa tần suất xuất chúng Hình (a) (b) ví dụ tần suất xuất trƣớc sau xếp Với xuất cao ( ), đƣợc đặt vị trí trung tâm bảng EMD bốn số có tần xuất cao ( ) đƣợc đặt lần lƣợt bên trái, dƣới, phải vị trí trung tâm Bằng cách làm nhƣ vậy, tạo đƣợc bảng EMD tối ƣu (OET) Do đó, làm thay đổi histogram giấu tin, dẫn đến trì đƣợc chất lƣợng ảnh cải thiện đƣợc khả nhúng giải pháp đề xuất Khi đó, bảng OET có dạng nhƣ Hình (a) Hình Ví dụ tần suất xuất (b) , (a) trƣớc xếp, (b) sau xếp a b Hình Ví dụ bảng EMD tối ƣu (OET) Huỳnh Văn Thanh, Võ Phƣớc Hƣng, Nguyễn Thái Sơn, Trầm Hoàng Nam, Đỗ Thanh Nghị 195 B Giấu tin cách dịch chuyển histogram hai chiều dựa theo bảng OET Giấu tin dịch chuyển histogram chiều theo Yang [15] bị giới hạn khả nhúng ảnh hƣởng chất lƣợng ảnh Trong phần này, xây dựng histogram hai chiều từ khối hệ số QDCT tƣơng đồng ảnh stereo, với h(x, y) tần suất xuất cặp hệ số QDCT (x, y) ảnh trái ảnh phải Do hầu hết cặp hệ số QDCT có giá trị gần khơng (0), nên làm trịn h(0, 0) cột (bin) cao (peak point) đƣợc dùng để mang tin mật Quá trình giấu tin phƣơng pháp dịch chuyển histogram hai chiều dựa theo bảng OET đƣợc minh họa nhƣ Hình Đầu tiên, histogram hai chiều đƣợc xây dựng từ cặp hệ số QDCT ảnh trái ảnh phải (Hình 6.a) Trƣớc nhúng liệu, bin lân cận peak point đƣợc mở rộng, để tạo khơng gian nhúng liệu (Hình 6.b) Sau đó, liệu mật đƣợc nhúng vào peak point theo bảng OET Hình Minh họa trình nhúng tin giải pháp đề xuất Thuật toán nhúng tin vào ảnh stereo đƣợc mô tả chi tiết qua bƣớc sau: Đầu vào: Ảnh stereo , thông tin mật Đầu ra: Ảnh stereo mang tin mật Bƣớc Xây dựng bảng OET từ thông tin mật để tạo chuỗi liệu nhúng nhƣ trình bày phần A Để đảm bảo q trình tách tin thành cơng, bảng OET (kích thƣớc 3×8 bit) cần đƣợc nhúng vào ảnh stereo Do đó, chúng tơi dùng cặp khối tƣơng đồng ảnh stereo để chứa 24 bits theo phƣơng pháp dịch chuyển lƣu đồ truyền thống Bƣớc Chia ảnh stereo thành khối 8×8 khơng trùng lặp Tiếp theo, thực biến đổi DCT lƣợng tử ) hóa chúng Sau đó, tìm khối tƣơng đồng dựa vào vùng tìm kiếm, vùng tọa độ ( theo công thức (3) Bƣớc Với cặp khối tƣơng đồng đƣợc tìm thấy (trừ cặp đầu tiên) Tiến hành nhúng tin mật vào vùng giấu ) ( ) tin, vùng ( hai khối hệ số QDCT tƣơng đồng Trong thuật tốn này, chúng tơi gọi ( ) ( ) khối bên phải ( ) sau làm tròn, ( cặp hệ số QDCT khối bên trái ) tƣơng ứng với hệ số QDCT sau nhúng Quá trình nhúng nhƣ sau: 3.1 Mở rộng: Nếu | | thức (7) | | hàm mở mở rộng ( ( ( ) { ( ) đƣợc tính theo cơng thức (6), ngƣợc lại dùng cơng ) { ( ) { ( ) { ( ) { ( ) { ( ) { ( ) { ) (6) (7) { 196 GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH CHO ẢNH STEREO DỰA TRÊN PHƢƠNG PHÁP DỊCH CHUYỂN HISTOGRAM VÀ EMD 3.2 Nhúng tin: Mỗi liệu nhúng đƣợc nhúng vào cặp ( ) vấn bảng, OET( thay đổi giá trị thành ) ( ) theo bảng OET Bằng cách truy , với * + Lặp lại Bƣớc tất khối tƣơng đồng đƣợc nhúng tin Cuối tạo đƣợc ảnh stereo mang tin mật C Trích tin khơi phục ảnh gốc Q trình trích tin thực tƣơng tự nhƣ trình nhúng tin Các bƣớc thực đƣợc mô tả nhƣ sau: Đầu vào: Ảnh stereo mang tin mật Đầu ra: Ảnh stereo thông tin mật Bƣớc Ảnh mang tin mật đƣợc chia thành khối 8×8 Thực cơng việc giống Bƣớc q trình nhúng tin để tìm khối tƣơng đồng Bƣớc Bảng OET‟ đƣợc trích từ 24 hệ số QDCT từ cặp khối tƣơng đồng Bƣớc Trích tin: Với khối tƣơng đồng tiếp theo, cặp hệ số ( ) * + đƣợc tra cứu ), liệu mật = OET‟( ) đƣợc trích ra, đồng thời giá trị đƣợc bảng OET‟ Nếu ( )=( khôi phục thành , với * + Sau đó, đƣợc chuyển thành chuỗi thông tin mật Bƣớc Khôi phục ảnh gốc: | | cơng thức (9) | | khôi phục hệ số QDCT theo công thức (8), ngƣợc lại theo ( ( ) ( { ( ) { ) ( { ) (8) { ( ) { ( ) { ( ) { ) (9) ( ) { { Bằng cách lặp lại Bƣớc Bƣớc tất khối tƣơng đồng đƣợc xử lý Cuối cùng, thu đƣợc thông tin mật ảnh stereo IV KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN A Tập liệu mẫu thực nghiệm Trong phần này, tập liệu dùng để chạy thực nghiệm gồm 21 ảnh stereo đƣợc lấy từ tập liệu mẫu thƣ viện Middlebury [19] Hình số ví dụ ảnh stereo thƣ viện Thông tin mật đƣợc phát sinh từ ảnh Baboon đƣợc dùng làm liệu nhúng cho ba phƣơng pháp thực nghiệm (a) Left Aloe (b) Right Aloe (c) Left Baby1 (d) Right Baby1 (g) Left Bowling1 (h) Right Bowling1 (i) Left Flowerpots (j) Right Flowerpots Hình Ví dụ sáu ảnh stereo thƣ viện [19] (e) Left Monopoly (f) Right Monopoly (k) Left Cloth4 (l) Right Cloth4 Huỳnh Văn Thanh, Võ Phƣớc Hƣng, Nguyễn Thái Sơn, Trầm Hoàng Nam, Đỗ Thanh Nghị 197 B Phân tích kết thực nghiệm Để đánh giá kết thực nghiệm giải pháp đề xuất, ngƣỡng đƣợc dùng để xác định cặp khối tƣơng đồng để giấu tin Chúng dùng ngƣỡng khác để thấy tác động vào tỉ lệ nhúng (bpp) chất lƣợng ảnh mang tin (PSNR) Kết cho thấy, với lớn khả nhúng tăng lên chất lƣợng ảnh giảm Bảng So sánh giá trị trung bình PSNR, bpp 21 ảnh stereo phƣơng pháp Phương pháp T 10 15 20 25 30 Yang [15] PSNR bpp 42,35 0,13 40,32 0,18 39,26 0,21 38,60 0,23 38,14 0,24 37,81 0,26 FAIR’9 [14] PSNR bpp 42,52 0,22 40,56 0,29 39,51 0,34 38,88 0,37 38,43 0,40 38,11 0,42 Đề xuất PSNR bpp 40,15 0,32 38,15 0,42 37,10 0,48 36,46 0,53 36,02 0,56 35,70 0,60 Bảng cho thấy phƣơng pháp đề xuất chúng tơi có tỉ lệ nhúng tăng 100% so với phƣơng pháp Yang [15] 40% so với phƣơng pháp [14], chất lƣợng ảnh trì mức 35 dB Một kết thực nghiệm khác Bảng góp phần khẳng định vƣợt trội giải pháp đề xuất cách so sánh khả nhúng (EC) tối đa giải pháp đề xuất so với phƣơng pháp trƣớc Dễ dàng nhận thấy khả nhúng tối đa giải pháp Yang đạt 42.360 bits, phƣơng pháp [14] 104.441 bits, giải pháp đạt tối đa lên đến 150.480 bits Bảng So sánh khả nhúng (bits) chất lƣợng ảnh (dB) phƣơng pháp Phương pháp EC trung bình (bits) PSNR trung bình (dB) EC tối đa (bits) Yang [15] 38.513 38,14 42.360 FAIR‟9 [14] 62.723 38,43 104.441 Đề xuất 89.703 36,02 150.480 Kỹ thuật áp dụng HS 2D-HS 2D-HS, EMD V KẾT LUẬN Bài báo đề xuất lƣợc đồ giấu tin thuận nghịch cho ảnh stereo Trong giải pháp này, lƣu đồ dịch chuyển hai chiều cho cặp hệ số QDCT đƣợc xây dựng để giấu tin Hơn nữa, cách kết hợp bảng EMD tối ƣu để dịch chuyển lƣu đồ, cho phép lƣợng lớn thông tin mật đƣợc giấu vào ảnh mà đảm bảo đƣợc chất lƣợng ảnh stereo Kết thực nghiệm cho thấy rằng, giải pháp đề xuất cải thiện đáng kể khả giấu tin giải pháp trƣớc đảm bảo chất lƣợng ảnh mang tin mức cao Ngoài ra, giải pháp đề xuất đảm bảo đƣợc tính thuận nghịch áp dụng vào lĩnh vực đặc biệt nhƣ y khoa, quân đội pháp chứng… VI LỜI CÁM ƠN Nghiên cứu đƣợc tài trợ Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) đề tài mã số 102.01-2016.06 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] K H Jung, “A Survey of Reversible Data Hiding Methods in Dual Images,” IETE Technical Review, vol 33, no 4, pp 441-452, Jul 2016 R Kumar and S Chand, “A reversible high capacity data hiding scheme using pixel value adjusting feature,” Multimedia Tools and Applications, vol 75, no 1, pp 241-259, Jan 2016 M U Celik, G Sharma, A M Tekalp, and E Saber, “Lossless generalized-LSB data embedding,” IEEE Transactions on Image Processing, vol 14, no 2, pp 253-266, Feb 2005 S A Parah, J A Sheikh, U I Assad, and G M Bhat, “Realisation and robustness evaluation of a blind spatial domain watermarking technique,” International Journal of Electronics, vol 104, no 4, pp 659-672, Apr 2017 B Ou, X Li, and J Wang, “Improved PVO-based reversible data hiding: A new implementation based on multiple histograms modification,” Journal of Visual Communication and Image Representation, vol 38, pp 328-339, Jul 2016 S Weng, G Zhang, J S Pan, and Z Zhou, “Optimal PPVO-based reversible data hiding,” Journal of Visual Communication and Image Representation, vol 48, pp 317-328, Oct 2017 Jun Tian, “Reversible data embedding using a difference expansion,” IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, vol 13, no 8, pp 890-896, Aug 2003 D Hou, H Wang, W Zhang, and N Yu, “Reversible data hiding in JPEG image based on DCT frequency and block selection,” Signal Processing, vol 148, pp 41-47, Jul 2018 198 GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH CHO ẢNH STEREO DỰA TRÊN PHƢƠNG PHÁP DỊCH CHUYỂN HISTOGRAM VÀ EMD [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] F Huang, X Qu, H J Kim, and J Huang, “Reversible Data Hiding in JPEG Images,” IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, vol 26, no 9, pp 1610-1621, Sep 2016 Y Liu and C C Chang, “Reversible data hiding for JPEG images employing all quantized non-zero AC coefficients,” Displays, vol 51, pp 51-56, Jan 2018 A Nikolaidis, “Reversible data hiding in JPEG images utilising zero quantised coefficients,” IET Image Processing, vol 9, no 7, pp 560-568, Jul 2015 Duc M Duong and Duc A Duong, “A normalization based robust image watermarking scheme in Contourlet domain,” in 6th International Congress on Image and Signal Processing (CISP), Hangzhou, China, 2013, pp 490-495 P H Vo, T S Nguyen, V T Huynh, and T N Do, “A robust hybrid watermarking scheme based on DCT and SVD for copyright protection of stereo images,” in 2017 4th NAFOSTED Conference on Information and Computer Science, Hanoi, Vietnam, 2017, pp 331-335 N T Sơn, V P Hƣng, H V Thanh, and Đ T Nghị, “Giấu tin thuận nghịch ảnh stereo với khả nhúng tin cao,” Proceeding of Publishing House for Science and Technology, pp 631-637, 2017 W C Yang and L H Chen, “Reversible DCT-based data hiding in stereo images,” Multimedia Tools and Applications, vol 74, no 17, pp 7181-7193, Sep 2015 T Luo, G Jiang, X Wang, M Yu, F Shao, and Z Peng, “Stereo image watermarking scheme for authentication with self-recovery capability using inter-view reference sharing,” Multimedia Tools and Applications, vol 73, no 3, pp 1077-1102, Dec 2014 P Campisi, “Object-oriented stereo-image digital watermarking,” Journal of Electronic Imaging, vol 17, no 4, p 043024, Oct 2008 X Zhang and S Wang, “Efficient Steganographic Embedding by Exploiting Modification Direction,” IEEE Communications Letters, vol 10, no 11, pp 781-783, Nov 2006 “The Middlebury Computer Vision Pages (2006), http://vision.middlebury.edu/stereo/data/.” REVERSIBLE DATA HIDING FOR STEREO IMAGES BASED ON HISTOGRAM SHIFTING AND EMD MECHANISM Huynh Van Thanh, Vo Phuoc Hung, Nguyen Thai Son, Tram Hoang Nam, Do Thanh Nghi ABSTRACT: Stereo images have a pair of images, the left and right images, the images are the same size and have a lot of similar block pairs In this paper, we proposed a reversible data hiding scheme based on histogram shifting and EMD mechanism In this proposed scheme, a histogram shifting is constructed by DCT-quantized coefficients blocks with the size of 8×8 of the left image and the right image Once most of DCT-quantized coefficients pairs of stereo images are close to zero values (0, 0), these DCTquantized coefficients pairs are selected for embedding data based on optimum EMD table to achieve high embedding capacity Experimental results show that our method can achieve 40% better performance compared with the related works in terms of embedding capacity  ...192 GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH CHO ẢNH STEREO DỰA TRÊN PHƢƠNG PHÁP DỊCH CHUYỂN HISTOGRAM VÀ EMD Hầu hết kỹ thuật giấu tin thuận nghịch đề xuất [2], [5]-[11] áp dụng cho ảnh 2D Ngày nay,... Phƣơng pháp khơi phục lại hồn tồn ảnh stereo sau tách thơng tin mật Dựa vào đặc tính tƣơng đồng ảnh stereo nhƣ trên, nhóm tác giả [14] đề xuất lƣợc đồ giấu tin thuận nghịch cho ảnh stereo phƣơng pháp. .. ) { ( ) { ( ) { ) (6) (7) { 196 GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH CHO ẢNH STEREO DỰA TRÊN PHƢƠNG PHÁP DỊCH CHUYỂN HISTOGRAM VÀ EMD 3.2 Nhúng tin: Mỗi liệu nhúng đƣợc nhúng vào cặp ( ) vấn bảng, OET( thay