3.2.1. Thủy vân bằng chèn dữ liệu vào ảnh
Việc chèn dữ liệu vào ảnh sẽ được thực hiện theo các bước sau: Đầu tiên ảnh sẽ được lưu vào một trường kiểu Bitmap sử dụng hàm tạo của lớp Bitmap đã được định nghĩa sẵn, toàn bộ thông tin của ảnh sẽ được lưu vào đối tượng đó. Việc thêm đoạn text sẽ được thực hiện bởi hàm DrawString của lớp Graphic, hàm này sẽ vẽ một đoạn text vào trong một ảnh với vị trí xác định. Sau khi đoạn text được chèn vào trong ảnh thì ảnh mới sẽ được lưu lại kèm với các thông tin về nội dung đã chèn vào ảnh, các thông tin giúp khôi phục lại ảnh gốc đã được mã hóa. Thông tin lưu lại ảnh gốc là một chuỗi các byte dữ liệu có cấu trúc, lưu lại sự khác nhau giữa ảnh nguyên bản và ảnh sau khi đã được chèn dữ liệu. Các thông tin về sự khác nhau giữa 2 ảnh sẽ được lưu thành các đoạn khác nhau mỗi đoạn có các thông tin chỉ ra vị trí khác nhau của 2 ảnh và số byte tương ứng của đoạn khác nhau đó.
3.2.2. Cấu trúc ảnh Bitmap trước và sau khi chèn dữ liệu
Đối với ảnh Bitmap, phần thông tin về đoạn text chèn vào ảnh và các thông tin giúp khôi phục lại ảnh gốc sẽ được lưu sau các thông tin về ảnh bitmap tương ứng.
58 Cấu trúc ảnh nguyên bản: BITMAPFILEHEADER BITMAPINFOHEADER RGBQUAD BITMAPDATA
Cấu trúc ảnh sau khi chèn dữ liệu:
BITMAPFILEHEADER BITMAPINFOHEADER RGBQUAD TEXT DIFFHEADER DIFFDATA WATERMARKHEADER BITMAPDATA Trong đó:
+ Phần WATERMARKHEADER lưu các thông tin về vị trí của các khối dữ liệu thêm vào trong ảnh. Phần này có kích thước 28 byte:
59
Tên Trường Kích thước Mô tả
wmHeader 2 Byte Có giá trị cố định 0xFFAC
wmDiffDataOffset 4 Byte Lưu vị trí phần dữ liệu khác nhau giữa 2 ảnh
wmDiffDataLength 4 Byte Lưu kích thước phần khác nhau giữa 2 ảnh
wmStrOffset 4 Byte Lưu vị trí chứa nội dung đoạn text chèn vào
wmStrLength 4 Byte Lưu độ dài đoạn text
wmDiffHeaderOffset 4 Byte Lưu vị trí phần xác định vị trí dữ liệu khác nhau
wmDiffHeaderLength 4 Byte Lưu kích thước phần xác định vị trí dữ liệu khác nhau
wmFooter 2 Byte Có giá trị cố định 0x00FF
+ Phần TEXT chứa nội dung đã được mã hóa của đoạn text được chèn vào trong ảnh.
+ Phần DIFFHEADER bao gồm một dãy các đối tượng scandiffheader, mỗi đối tượng có kích thước cố định 12 byte dùng để xác định vị trí khác nhau giữa ảnh trước và sau khi chèn thủy vân:
Tên Trường Kích thước Mô tả
sdHeader 2 Byte Có giá trị cố định 0xFF43
sdOffset 4 Byte Vị trí khác nhau giữa hai ảnh
sdLength 4 Byte Lưu kích thước phần khác nhau giữa 2 ảnh
sdFooter 2 Byte Có giá trị cố định 0x00FF
60
3.2.3. Cấu trúc ảnh JPEG trước và sau khi chèn dữ liệu
Đối với ảnh JPEG, phần thông tin về đoạn text chèn vào và các thông tin giúp khôi phục ảnh gốc sẽ được lưu vào cuối ảnh. Thứ tự các trường trong phần thêm vào tương tự như với ảnh Bitmap.
Tách dữ liệu khỏi ảnh
Việc tách dữ liệu khỏi ảnh có nhúng thủy vân được thực hiện theo các bước sau: Đầu tiên chương trình sẽ đọc phần WATERMARKHEADER từ ảnh được chọn. Sau đó cấu trúc của phần này sẽ được kiểm tra, nếu như đúng cấu trúc thì ảnh đó có được chèn thông tin, nếu không thì ảnh không có thông tin chèn thêm. Nếu cấu trúc trường này chính xác thì phần TEXT, DIFFHEADER, DIFFDATA sẽ được đọc và giải mã. Sau đó căn cứ vào nội dung phần DIFFHEADER và DIFFDATA, nội dung của ảnh được chọn sẽ được thay đổi để khôi phục lại ảnh thành nguyên bản ban đầu. Việc khôi phục ảnh nguyên bản chỉ là thay thế dữ liệu tại các điểm tương ứng trên ảnh có chèn dữ liệu bằng dữ liệu lưu trong DIFFDATA.
3.2.4. Giao diện ứng dụng minh hoạ
Như lý thuyết đã trình bày ở chương 2, có rất nhiều thuật toán được đưa ra, trong chương trình của mình em thực hiện nhúng và tách thủy vân trên miền tần số với phép biến đổi Cosin rời rạc (DCT).
61
Dưới đây là giao diện chương trình:
Hình 3.1 - Giao diện chính của chương trình
62
Hình 3.3 - Quá trình tách thủy vân
63
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
1. KẾT LUẬN
Hiện nay, trong các hoạt động kinh tế xã hội, các tài liệu số ngày một nhiều và đa dạng, chúng ngày càng giữ vai trò quan trọng trong các cơ quan, tổ chức. Do đó, nhu cầu bảo vệ bản quyền cho các tài liệu này đang đặt ra cấp thiết. Khóa luận tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng thủy vân để bảo vệ bản quyền các tài liệu số.
Kết quả của khóa luận gồm có:
1. Tìm hiểu, nghiên cứu, tổng hợp và hệ thống lại các vấn đề:
Các kiến thức liên quan đến thủy vân.
Một số kỹ thuật thủy vân.
2. Thử nghiệm chương trình thủy vân trong môi trường ảnh để bảo vệ bản quyền tài liệu ảnh số.
Khóa luận mới chỉ tìm hiểu và nghiên cứu được các hướng tiếp cận và các kỹ thuật thủy vân phổ biến và được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Trong phạm vi khóa luận, em xây dựng chương trình ứng dụng minh họa cho phép nhúng thủy vân và tách thủy vân ở ảnh .bmp và ảnh .jpeg với kỹ thuật DCT. 2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Chương trình thử nghiệm với việc nhúng thủy vân là chuỗi ký tự nên tiếp tục mở rộng thử nghiệm với thủy vân là một file ảnh. Với thủy vân bền vững, chương trình mới chỉ cài đặt thử nghiệm được một thuật toán trên miền DCT, do đó cần tiếp tục nghiên cứu cài đặt thêm nhiều thuật toán khác.
Khóa luận mới chỉ thực hiện nhúng thủy vân trên dữ liệu ảnh số. Do đó cần tiếp tục xây dựng chương trình trên có thể nhúng thủy vân trên nhiều phương tiện khác như audio, video…
Các kỹ thuật thủy vân trình bày trong khóa luận đã ra đời từ nhiều năm trước do đó cần nghiên cứu những cải tiến đối với mỗi phương pháp để nâng cao hiệu quả bảo vệ bản quyền của các sản phẩm số.
64
Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu chương trình “Kỹ thuật thủy vân
trong ứng dụng bảo vệ bản quyền” đã được hoàn thành. Qua đây em xin
chân thành cảm ơn cô giáo Th.S Lưu Thị Bích Hương đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành khóa luận này.
Mặc dù đã cố gắng để hoàn thành khóa luận và đã có những thành công nhất định nhưng vì thời gian có hạn và khả năng còn hạn chế nên chương trình chưa thực sự được như mong muốn. Em rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô để khóa luận của em được hoàn thành hơn.
65
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] – Lương Mạnh Bá, Nguyễn Thanh Thủy, “Nhập môn xử lý ảnh số”, Nhà
xuất bản Khoa học kỹ thuật, 1999.
[2] – Bùi Thế Duy, “Đồ họa máy tính”, Nhà xuất bản ĐHQG Hà nội, 2009. [3] – Nguyễn Xuân Huy, Trần Quốc Dũng, “Một số kỹ thuật giấu tin và thủy
ấn trong ảnh”, Giáo trình, 2003.
[4] – Trịnh Nhật Tiến, “An toàn dữ liệu”, Bài giảng.
Tiếng Anh
[5] - Ching-Sheng Hsu and Young-Chang Hou, “A Visual Cryptography and
Statistics Based Method for Ownership Identification of Digital Images”, World Academy of Science, Engineering and Technology, 2 -
2005.
[6] - Chun-Shien Lu, “Multimedia Security: Steganography and Digital
Watermarking techniques for protection of intellectual property”, Idea
Group Inc., 2005.
[7] - F. Mintzer, et.al., “Effective and Ineffective Digital Watermarks”,
IEEE Intl. Conference on Image Processing, 1997.
[8] - Hal Berghel, “Watermarking Cyberspace”, Comm. of the ACM,
Nov.1997.
[9] - I.J.Cox, et. al., “A Secure Robust Watermarking for Multimedia”, Proc
of First International Workshop on Information Hiding, Lecture Notes in Comp.Sc.
[10] - Ingemar J.Cox, Matthew L.Miller, Jeffrey A.Bloom, Jessica Fridrich,
Ton Kalker, “Digital Watermarking and Steganography”, 2nd edition, Morgan Kaufmann Publishers, 2008.
66
[11] - Lisa M.Marvel, Charles G.Boncelet, Charles T.Retter, “Spread
Spectrum Image Steganography”, IEEE Transactions on Image, Vol.8,
1999.
[12] - Michael Arnold, Martin Schmucker, Stephen D.Wolthusen,
“Techniques and Applications of Digital Watermarking and content protection”, Artech House Inc., 2003.
[13] - Saraju Prasad Mohanty, “Watermarking of Digital Images”,
Department of Electrical Engineering, Indian Institue of Science, 2- 1999.
[14] - Stephen Katzenbeisser, Fabien A.P.Petitcolas, “Information Hiding
techniques for Steganography and Digital Watermarking”, Artech
House Inc., 2000.
[15] - W.Bender, D.Gruhl, N.Morimoto, A.Lu, “Techniques for data hiding”,