Phương pháp phổ biến nhất theo hướng tiếp cận này là thay thế bit ít quan trọng nhất LSB – Least Significant Bit.
Phương pháp này chọn ra các bit ít quan trọng (ít quan trọng nhất để tạo nên màu của điểm ảnh) và thay thế chúng bằng các bit thông tin cần giấu. Để
37
khó bị phát hiện, thông tin thường được nhúng vào những vùng mắt người kém nhạy cảm với màu sắc.
Khi chuyển ảnh tương tự sang ảnh số, người ta chọn 3 cách thể hiện màu:
24 bit màu:
Mỗi điểm ảnh có thể nhận một trong 224 bít màu, mỗi màu được tạo từ ba màu cơ bản: Red (R), Green (G), Blue (B), có giá trị trong khoảng [0, 255] - 8 bit.
8 bit màu:
Mỗi điểm ảnh có thể nhận một trong 256 màu, chọn từ bảng màu.
8 bit dải xám:
Mỗi điểm ảnh có thể nhận một trong 256 sắc thái xám.
Áp dụng kỹ thuật LSB, mỗi điểm ảnh 24 bít có thể giấu được 3 bit thông tin. Mọi sự thay đổi trên điểm ảnh có trọng số thấp đều không gây nên sự chú ý của mắt người. LSB là bit có ảnh hưởng ít nhất tới việc quyết định màu sắc của mỗi điểm ảnh, vì vậy khi ta thay đổi bit này thì màu sắc của điểm ảnh mới sẽ gần như không khác biệt so với điểm ảnh cũ. Có thể so sánh LSB như chữ số hàng đơn vị của một số tự nhiên, khi bị thay đổi, giá trị chênh lệch giữa số cũ và số mới sẽ là ít nhất, so với khi ta thay đổi các chữ số ở hàng trăm hay hàng nghìn.
Sau đây là một ví dụ về phương pháp LSB: Giả sử cần giấu chữ cái A vào một ảnh. Chữ cái A có giá trị 65 trong hệ thập phân – tương ứng là 01000001 trong hệ nhị phân. Chọn tỉ lệ nhúng là một byte ảnh sẽ nhúng một bit thông tin, tức là cứ 8 bit thì sẽ thay đổi bit ít quan trọng nhất trong 8 bit ấy bằng một bit của thông tin cần giấu.
Để giấu chữ A ta cần ba điểm ảnh liên tiếp. Giả sử các điểm ảnh trước khi nhúng là:
38
00100100 10010000 10101010 11100101 01010100 01100110 01110010 11001001 01001011
Trong mỗi nhóm 8 bit, ta coi bit tận cùng bên phải là bit ít quan trọng nhất, ta sẽ thay thế các bit này bằng các bit tương ứng của chữ A. Kết quả sau khi nhúng chữ A:
00100100 10010000 10101011 11100100 01010100 01100110 01110010 11001000 01001011
Các bít gạch chân là các bit bị lật. Khi muốn giấu được nhiều thông tin hơn, nhất là đối với ảnh màu, có thể dùng hai bit ít quan trọng nhất để giấu tin, chất lượng của ảnh vẫn không thay đổi đáng kể nếu chỉ nhìn bằng mắt thường.
a. Thuật toán
Hai thuật toán được dùng phổ biến nhất trong phương pháp nhúng thủy vân dùng LSB là nhúng lật từng bit và nhúng đơn giản. Sau đây trình bày hai thuật toán này:
Nhúng lật từng bit
- Ý tưởng: Tách các bit LSB của ảnh, sau đó tại mỗi bít sẽ giấu một thông điệp.
- Nhúng thủy vân:
Chuyển thông điệp cần giấu M sang dạng nhị phân
Đọc dữ liệu của ảnh vào mảng hai chiều.
Tách các bit cao (trừ bit LSB) của pixel ảnh từ trên xuống, từ trái sang ghép với bit thông điệp cần giấu. Quá trình được thực hiện cho đến khi giấu hết các bit thông điệp vào trong ảnh.
- Tách thủy vân:
Lấy pixel theo trình tự đã giấu. Tách LSB của pixel được chọn chính là bit thông
39 Nhúng đơn giản
- Ý tưởng: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chia miền LSB của ảnh thành nhiều khối có kích thước MxN.
Giấu các thông tin vào từng khối theo tính đồng chẵn lẽ của bit 1. - Nhúng thủy vân:
Chia phần thông tin ảnh (ma trận hai chiều điểm ảnh) thành các khối nhỏ có kích thước MxN.
Mỗi khối nhỏ này sẽ được dùng để giấu một bít thông tin theo quy tắc sau: sau khi giấu thì tổng số bít 1 trong khối và bit thông tin cần giấu sẽ có cùng tính chẵn lẻ.
- Tách thủy vân:
Chia khối dữ liệu của ảnh theo kích thước dùng để giấu, trong mỗi khối đó tách các LSB của khối đếm số bit 1 nếu số bit 1 là chẵn thì viết bit đầu ra là 0, nếu số bit 1 là lẻ thì viết bit đầu ra là 1.
b. Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
- Ưu điểm cơ bản của phương pháp LSB là giấu được nhiều thông tin: Với ảnh 24 bit/1 điểm ảnh, dùng một bit có trọng số thấp có thể giấu được:
3 bit ẩn /1 điểm ảnh (24 bit dữ liệu) = 1/8 bit ẩn / bit dữ liệu Nếu dùng 2 bit có trọng số thấp:
6 bit ẩn /1 điểm ảnh (24 bit dữ liệu) = 1/4 bit ẩn / bit dữ liệu
- Phương pháp này đơn giản, dễ cài đặt, phát huy hiệu quả trong nhiều ứng dụng.
Nhược điểm:
- Phương pháp LSB rất dễ bị tổn thương bởi một loạt các phép biến đổi ảnh, dù là phép biến đổi ảnh đơn giản và thông dụng nhất.
40
- Nén ảnh mất dữ liệu (như JPEG) rất dễ dàng phá hủy tin mật. Nguyên nhân là do phương pháp LSB khai thác tính chất ít nhạy cảm với các nhiễu bổ sung của hệ thống thị giác con người, nhưng đây cũng chính là yếu tố phương pháp nén ảnh mất dữ liệu sử dụng để giảm mức dữ liệu của một ảnh.
- Các phép biến đổi hình học như dịch chuyển, co giãn, hay xoay cũng dễ làm mất dữ liệu, vì khi đó vị trí các bit giấu sẽ bị thay đổi. Các phép xử lý ảnh khác như làm mờ ảnh cũng sẽ làm mất tin giấu hoàn toàn. Do đó, phương pháp này có ứng dụng trong lĩnh vực giấu tin hơn là thủy vân.