b)
3.3 Các thông số đánh giá chủ quan (MSE và PSNR)
Ta có với pic1=P; pic2=watermarked image_final thì
2 1 1 [( 1( , ) 2( , )) 1 1, 2 ] n m i j
mse MSE pic pic pic i j p
mn ic i j 2 1 1 (max(pic1)) [ 1, 2] 10 log n m i j psnr PSNR pic pic mse dB
Khi mse tiến tới 0 và psnr tiến tới vô hạn thì quá trình watermarking cho ảnh sau nhúng đạt chất lượng tốt nhất. 3.4 Chương trình matlab Chương trình chính: clc; clear all; warning off; chos=0; possibility=11; ∝=0.09; Watermarked image- final=IDWT_Watermarked image_mức 3 aaa= DWT-watermarked image_final_mức 3 LL2=DWT_P_mức 3 - + ∝ Recoverd-image= (aaa-LL2)/∝ www.7gio.com
39
while chos~=possibility,
chos=menu('Digital 3-level image watermarking','select the cover image','select the watermark image','show 3-level coverimage','show 3-level
watermarkimage','show watermarked image','show extracted image','Calculate MSE for embedding','Calculate PSNR for embedding','Calculate MSE for extraction','Calculate PSNR for extraction','exit');
if chos==1
[fname pname]=uigetfile('*.jpg','select the Cover Image'); %eval('imageinput=imread(fname)'); imageinput=imread(fname); A=rgb2gray(imageinput); P1=im2double(A); P=imresize(P1,[2048 2048]); %imshow(P); %figure(1); %title('original image'); [F1,F2]= wfilters('haar', 'd'); [LL,LH,HL,HH] = dwt2(P,'haar','d'); [LL1,LH1,HL1,HH1] = dwt2(LL,'haar','d'); [LL2,LH2,HL2,HH2] = dwt2(LL1,'haar','d'); %figure(2)
%imshow(LL2,'DisplayRange',[]), title('3 level dwt of cover image'); end
if chos==2
[fname pname]=uigetfile('*.jpg','select the Watermark'); %eval('imageinput=imread(fname)');
%imageinput=imread(fname); B=imread(fname);
P2=rgb2gray(B);
www.7gio.com
40 watermark=im2double(P2); watermark=imresize(watermark,[2048 2048]); %figure(3) %imshow(uint8(watermark));title('watermark image') [WF1,WF2]= wfilters('haar', 'd'); [L_L,L_H,H_L,H_H] = dwt2(watermark,'haar','d'); [L_L1,L_H1,H_L1,H_H1] = dwt2(L_L,'haar','d'); [L_L2,L_H2,H_L2,H_H2] = dwt2(L_L1,'haar','d'); %figure(4)
%imshow(L_L2,'DisplayRange',[]), title('3 level dwt of watermark image'); end
if chos==3
imshow(LL2,'DisplayRange',[]), title('3 level dwt of cover image') end
if chos==4
imshow(L_L2,'DisplayRange',[]), title('3 level dwt of watermark image') end if chos==5 Watermarkedimage=LL2+∝*L_L2;
%computing level-1 idwt2
Watermarkedimage_level1= idwt2(Watermarkedimage,LH2,HL2,HH2,'haar'); %figure(5)
%imshow(Watermarkedimage_level1,'DisplayRange',[]), title('Watermarkedimage level1');
%computing level-2 idwt2
Watermarkedimage_level2=idwt2(Watermarkedimage_level1,LH1,HL1,HH1,'h aar');
%figure(6)
www.7gio.com
41
%imshow(Watermarkedimage_level2,'DisplayRange',[]), title('Watermarkedimage level2');
%computing level-3 idwt2
Watermarkedimage_final=idwt2(Watermarkedimage_level2,LH,HL,HH,'haar'); %figure(7)
imshow(Watermarkedimage_final,'DisplayRange',[]), title('Watermarkedimage final')
end
if chos==6
[F11,F22]= wfilters('haar', 'd');
[a b c d]=dwt2(Watermarkedimage_final,'haar','d'); [aa bb cc dd]=dwt2(a,'haar','d');
[aaa bbb ccc ddd]=dwt2(aa,'haar','d'); recovered_image=(aaa-LL2)/∝; %figure(8) imshow(recovered_image,[]); %title('extracted watermark') end if chos==7 pic1= P; pic2= Watermarkedimage_final; mse=MSE(pic1,pic2) end if chos==8 pic1= P; pic2= Watermarkedimage_final; psnr=PSNR(pic1,pic2) end if chos==9 clear pic1; www.7gio.com
42 clear pic2; pic1=L_L2; pic2=recovered_image; mse_extraction=MSE(pic1,pic2) end if chos==10 psnr_extraction=PSNR(pic1,pic2) end end Hàm tính MSE
function [ out ] = MSE( pic1,pic2 )
%UNTITLED Summary of this function goes here % Detailed explanation goes here
e=0; [m n]=size(pic1); for i=1:m for j=1:n e=e+double((pic1(i,j)-pic2(i,j))^2); end end out=e/(m*n); end Hàm tính PSNR
function [ out ] = PSNR( pic1,pic2 )
%UNTITLED2 Summary of this function goes here % Detailed explanation goes here
e=MSE(pic1,pic2); m=max(max(pic1));
out=10*log((double(m)^2)/e);
end
www.7gio.com
43
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
Với việc khảo sát các thông số ∝ ta thu được các kết quả như sau:
4.1 Với ∝ = 0.01
Hình 4.1 Ảnh nhúng thu được khi ∝=0.01
www.7gio.com
44 MSE và PSNR: mse =2.7098×10^-005 psnr = 101.8624 mse_extraction =1.3885×10^-25 psnr_extraction =612.3606 4.2 Với ∝ = 0.02
Hình 4.2 Ảnh watermark thu được khi ∝=0.01
www.7gio.com
45
Hình 4.3 Ảnh nhúng thu được khi ∝=0.02
www.7gio.com
46 Kết quả MSE và PSNR: mse =1.0839e-004 psnr =87.9994 mse_extraction =3.5271e-026 psnr_extraction =626.0640 Với e là cơ số 10
Hình 4.4 Ảnh watermark thu được khi ∝=0.02
www.7gio.com
47
4.3 Với ∝ = 0.03
Hình 4.5 Ảnh nhúng thu được khi ∝=0.03
www.7gio.com
48 Kết quả MSE và PSNR: mse = 2.4388e-004 psnr =79.8901 mse_extraction =1.5938e-026 psnr_extraction =634.0072
Hình 4.6 Ảnh watermark thu được khi ∝=0.03
www.7gio.com
49
4.4 Với ∝ = 0.04
Hình 4.7 Ảnh nhúng thu được khi ∝=0.04
www.7gio.com
50 Các giá trị MSE và PSNR: mse = 4.3356e-004 psnr = 74.1365 mse_extraction = 9.1160e-027 psnr_extraction = 639.5942
Hình 4.8 Ảnh watermark thu được khi ∝=0.04
www.7gio.com
51
4.5 Với ∝ = 0.05
Hình 4.9 Ảnh nhúng thu được khi ∝=0.05
www.7gio.com
52 Các giá trị MSE và PSNR: mse = 6.7744e-004 psnr = 69.6736 mse_extraction = 5.9457e-027 psnr_extraction = 643.8678
Và tương tự có các khảo sát với các hệ số ∝ khác nhau từ 0.06 đến 0.09 thì đều cho kết quả MSE và PSNR xấp xỉ nhau, chất lượng ảnh sau nhúng cũng gần với ảnh gốc. Nhưng đến khi thay ∝ = 0.2 thì ta có kết quả khác biệt
Hình 4.10 Ảnh watermark thu được khi ∝=0.05
www.7gio.com
53
Hình 4.11 Ảnh nhúng thu được khi ∝=0.2
www.7gio.com
54
Tới đây ta thấy ảnh sau nhúng không còn rỏ nét bằng các giá trị ∝ lúc trước. Và watermark là thông tin cần dấu sẻ hiện mờ trên ảnh đả nhúng.
Để thấy rỏ điều này hơn ta cho ∝=10, ảnh sau khi nhúng thấy rất rỏ thông tin cần giấu, trong khi dữ liệu ảnh gốc bị
Và các giá trị mse và psnr không đáp ứng được yêu cầu về chất lượng của ảnh, trị mse quá lớn trong khi psnr thì quá bé.
Hình 4.12 Ảnh nhúng thu được khi ∝=10
www.7gio.com
55
4.6 Kết luận
Sau khi lấy trung bình cộng của các giá trị mse và psnr của các giá trị khi khảo sát ∝ từ 0.01 đến 0.09 ta được: MSE(TB) = 0.001036 ; PSNR(TB) = 71,653.
Vậy qua kết quả thu được ta nhận thấy việc giấu tin dùng phân tích DWT cho kết quả tốt, MSE dần về 0 và PSNR rất cao.
Vì giới hạn về mặt thời gian nên em chưa có điều kiện để mô phỏng và khảo sát các tấn công xảy ra.
www.7gio.com
56
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
4.1 KẾT LUẬN
Nhiều phương pháp giấu thông tin đã và đang được nghiên cứu, mỗi phương pháp có những ưu điểm, nhược điểm và các ứng dụng khác nhau. Phương pháp sử dụng các bít trọng số nhỏ đơn giản tuy nhiên thông tin giấu không bền vững trước nhiều hình thức tấn công. Phương pháp sử dụng các hệ số biến đổi (chẳng hạn biến đổi từ miền không gian sang miền tần số như DFT, DCT, hay wavelets,...) nói chung có tính bền vững cao, tuy nhiên khá phức tạp trong cài đặt.
Nội dung luận văn đã đề cập đến phương pháp watermark trong miền biến đổi wavelets cho Định dạng ảnh số.
Sau thời gian thực hiện, luận văn đạt đã hoàn thành các công việc sau:
- Nghiên cứu các phương pháp, nguyên lý và kỹ thuật watermark cho ảnh số.
- Nghiên cứu về kỷ về phép biến đổi wavelet, kỹ thuật biến đổi wavelets rời rạc, kỹ thuật nhúng và trích watermark trong miền DWT.
- Phần thực nghiệm, đã xây dựng nên 1 thuật toán và sử dụng phần mềm mô phỏng Matlab để viết chương trình thực hiện nhúng và trích watermark cho ảnh số. Mặc dù không mô phỏng được các tấn công xảy ra nhưng cũng đả tính toán và đánh giá được 1 vài thông số chủ quan.
4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Việc mô phỏng chỉ tính được 1 vài thông số chủ quan, chưa đưa ra được các thông số khách quan. Chưa khảo sát được cách lựa chọn băng tần nhúng cũng như việc lựa chọn họ wavelet để làm tăng thêm tính mạnh mẽ cho thuật toán. Ngoài ra cũng chưa mô phỏng được các tấn công nhất là tấn công JPEG, 1 tấn công rất đặc trưng đối với phép biến đổi wavelet. Nên những điều đó sẽ là hướng nghiên cứu tiếp theo.
Việc thực hiện thành công nhúng, trích watermark trong miền DWT mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới:
- Việc thực hiện nhúng, trích dữ liệu mới được thực hiện trong các định dạng ảnh tĩnh nên có thể tiếp tục nghiên cứu cho các định dạng video, audio và các định dạng khác. - Nghiên cứu, xây dựng các phương pháp watermark khác.
www.7gio.com
57
TÀI LIÊỤ THAM KHẢO
1. A Robust Image Watermarking Based on Inmage Restoration Using SIFT
Tác giả: Haijun LUO, Xingming SUN, Hengfu YANG, Zihua XIA 2. A Survey Paper On Digital Watermarking Techniques( ISSN –
1/2014)
Tác giả: Ketul K.Patel
3. Digital Image Watermarking Based on Mixed Error Correcting Code Tác giả: Yonghong, Jiancong Chen
4. http://www.mathworks.com; www.dientuvietnam.net...
www.7gio.com