Theo [9,41,50], thủy vân thuận nghịch thuộc nhóm thủy vân dễ vỡ, hai tính chất quan trọng nhất của thủy vân thuận nghịch là khả năng nhúng tin và chất lượng ảnh. Để khôi phục được ảnh gốc từ ảnh thủy vân, các lược đồ thủy vân thuận nghịch thường sử dụng một số kỹ thuật như: nén bảo toàn; dịch chuyển histogram, sử dụng đặc trưng nén JPEG và các phép biến đổi nguyên thuận nghịch.
Dựa trên đặc trưng ảnh nén JPEG, chương này đã đề xuất lược đồ thủy vân thuận nghịch trên ảnh JPEG (mục 3.3). Với mỗi khối DCT lượng tử (của thành phần chói) của ảnh gốc, lược đồ đề xuất nhúng tối đa 10 bít dấu thủy vân trên 5 đường chéo liền kề với đường chéo chính của khối. Các phân tích lý thuyết và kết quả thực nghiệm cho thấy, lược đồ đề xuất có khả năng nhúng tin cao hơn và chất lượng ảnh tốt hơn so với các lược đồ liên quan [16,18].
Đối với các phép biến đổi nguyên thuận nghịch, phép biến đổi mở rộng hiệu được đánh giá là một trong những phương pháp có nhiều tiềm năng [41,50]. Với mục đích tăng khả năng nhúng tin và cải thiện chất lượng ảnh, thay cho việc xét cặp
91
hai điểm ảnh như Tian [33], các lược đồ [10,15,35,40] mở rộng trên véc tơ 𝑛 điểm ảnh để tạo ra 𝑛 − 1 hiệu. Tuy nhiên, các phân tích lý thuyết và kết quả thực nghiệm cho thấy, hai lược đồ Alattar [10] và Mohammad [35] chỉ thực hiện tốt đối véc tơ có 4 điểm ảnh, do đó khả năng nhúng tin chưa được nhiều.
Để cải thiện chất lượng ảnh bằng cách tạo ra nhiều hiệu có giá trị nhỏ (nhỏ theo tuyệt đối), lược đồ [15] chọn phần tử có giá trị nằm giữa giá trị min và max của véc tơ làm phần tử cơ sở để lập lên 𝑛 − 1 hiệu. Tuy tạo được nhiều hiệu nhỏ, nhưng lược đồ [15] lại không sử dụng được các hiệu bằng 0 (các hiệu nhỏ nhất). Với ý tưởng sử dụng tính tương quan của các điểm ảnh để tạo nhiều hiệu nhỏ, lược đồ [40] chọn phần tử trung vị của véc tơ làm phần tử cơ sở. Tuy nhiên, đối với véc tơ có nhiều phần tử thì tính tương quan giữa các điểm ảnh so với phần tử ở giữa sẽ không cao, do vậy số hiệu nhỏ của lược đồ [40] chưa nhiều.
Sử dụng ý tưởng sắp xếp của [15], chương này đã đề xuất lược đồ thủy vân thuận nghịch mới trên véc tơ điểm ảnh bằng phương pháp mở rộng hiệu (mục 3.5). Giống như [15], lược đồ mới cũng chọn phần tử ở giữa giá trị min và max của véc tơ làm phần tử cơ sở, nhưng cách chọn của lược đồ mới cho phép sử dụng cả các hiệu bằng 0 (các hiệu nhỏ nhất). Các phân tích lý thuyết và kết quả thực nghiệm cho thấy, lược đồ đề xuất có khả năng nhúng tin cao hơn và chất lượng ảnh tốt hơn so với 5 lược đồ liên quan [10,15,33,35,40]. Hai lược đồ đề xuất thuộc nhóm thủy vân dễ vỡ nên có thể sử dụng trong xác thực tính toàn vẹn của ảnh số nói riêng và sản phẩm đa phương tiện nói chung.
Bằng cách kết hợp sơ đồ chữ ký Rabin với hai lược đồ thủy vân thuận nghịch đã đề xuất, chương này đã trình bày mô hình thủy vân thuận nghịch dễ vỡ khóa công khai trên hai định dạng ảnh JPEG và ảnh BMP. Ngoài ưu điểm khôi phục được ảnh gốc, mô hình đề xuất còn có khả năng phát hiện mọi sự tấn công trên ảnh thủy vân dù chỉ vài bít.
Ngoài những kết quả nêu trên, chương này còn trình bày cách kết hợp các phương pháp đã đề xuất trong Chương 2 và lược đồ đề xuất ở mục 3.5 để xây dựng mô hình bảo mật và xác thực dữ liệu trên đường truyền (mục 3.7). Mô hình mới đảm bảo thông tin trích được chính là tin mật cần trao đổi.
92
CHƯƠNG 4. THỦY VÂN BỀN VỮNG KHÓA CÔNG KHAI SỬ DỤNG KỸ THUẬT TRẢI PHỔ