Thủy vân trên miền DCT

Một phần của tài liệu Nâng cao chất lượng giấu tin (Trang 60 - 69)

4 Các yêu cầu cơ bản của hệ thống thủy vân

4.7 Thủy vân trên miền DCT

Hiện nay phương pháp thủy vân có thể nhóm thành phương pháp miền không

gian và phương pháp miền chuyển đổi. Trong miền không gian, chúng ta nhúng thủy vân bằng cách thay đổi trực tiếp giá trị các pixel của ảnh gốc. Trong miền chuyển đổi, trước tiên áp dụng chuyển đổi đối với ảnh gốc và sau đó nhúng thủy vân vào hệ số chuyển đổi. Có ba phương pháp chuyển đổi miền không chính,

Transform (DCT) và Discrete Wavelet TransForm (DWT). Nhúng thủy vân trong miền chuyển đổi có thểlàm tăng độ bền vững cho thủy vân.

DCT có thể áp dụng cho toàn bộ ảnh hay một khối (8x8 pixel), nhưng thủy vẩn trên các khối 8x8 pixel tốt hơn so với toàn bộảnh. DCT cho phép một bức ảnh chia thành các vùng tần số: tần số thấp, tần số trung bình và tần số cao (hình 3.4 đối với khối DCT 8x8).

Hình 8. Vùng tần số DCT

Thủy vân trong vùng có hệ số tần số thấp có thể làm giảm chất lượng của ảnh,

trong khi đó tần số cao làm cho thủy vân dễ dàng bị mất sau khi lọc hay nén ảnh.

Do đó để cân bằng giữa độ trung thực của ảnh và độ bền vững thủy vân, hầu hết các kỹ thuật đều nhúng thủy vân vào miền có hệ số tần số trung bình.

Thut toán

Có ba giai đoạn: tạo thủy vân, nhúng thủy vân, phát hiện thủy vân.

4.7.1 Tạo thủy vân

Kích thước thủy vân khoảng 25% so với kích thước ảnh gốc, do đó nếu kích

thước ảnh là n1xn2 pixel thì thủy vân có kích thức khoảng n1xn2. Thủy vân là một Tần số thấp Tần số trung

chuỗi số thực được lựa chọn theo một phân phối chuẩn với giá trị trung bình bằng 0

và phương sai bằng 1, ký hiệu N(0,1).

Trước tiên, tạo một thủy vân công khai Wp có độ dài n theo phân phối chuẩn N(0,1).

Wp=(Wp(1), Wp(2),…, Wp(n)).

Tiếp theo, chúng ta xây dựng một thủy vân bí mật Ws bằng cách hoán vị Wp theo một bảng hoán vị S.

Ws=(Ws(1), Ws(2),…, Ws(n))=(Wp(S(1)), Wp(S(3)),…, Wp(S(n))).

Thủy vân được nhúng vào ảnh là sự kết hợp tuyến tính của thủy vân công khai và thủy vân bí mật. Được tính theo công thức: We=(1-α).Ws+α.Wp. với 0<α<1.

4.7.2 Nhúng thủy vân Hình 9. Quá trình nhúng thủy vân Ảnh gốc Các khối ảnh Các khối DCT Các khối đã nhúng thủy vân Các khối đã biến đổi IDCT Ảnh đã nhúng thủy vân Thủy vân Tách khối Biến đổi DCT Nhúng thủy vân Biến đổi IDCT Ghép ảnh

Ảnh gốc được chia thành các khối nhỏ với 8x8 pixel, rồi áp dụng DCT cho từng khối. Sau đó biến đổi các ma trận dữ liệu 8x8 thành mảng theo đường zigzag như

trong hình 3.5. Từ mảng vừa biến đổi ta tiến hành trích xuất các phần tử thuộc hệ số

tần số trung bình. Giả sử ta trích xuất được dãy số thực x.

Hình 10. Biến đổi zigzag

Nhúng thủy vân We vào x theo công thức sau:

x(i) = x(i) + We(i).

Cuối cùng, bằng cách biến đổi IDCT với khối vừa nhúng We ta có ảnh đã nhúng thủy vân.

4.7.3 Phát hiện thủy vân

Hình 11. Quá trình phát hiện thủy vân

Phát hiện thủy vân được thực hiện theo các bước sau.

- Ảnh được chia thành các khối nhỏ 8x8 pixel. - Áp dụng DCT cho mỗi khối.

- Biến đổi các ma trận dữ liệu 8x8 thành mảng theo đường zigzag như trong

hình 3.5.

- Từ mảng vừa biến đổi ta tiến hành trích xuất các phần tử thuộc hệ số tần số

trung bình. Giả sử ta trích xuất được dãy số thực x.

- Tính sựtương quan giữa x và thủy vân công khai Wp theo công thức:

1 1 ( ).W ( ) N p i c x i i N   

- c được so sánh với ngưỡng T. Nếu c>T thì ta nói rằng có tồn tại một thủy

vân được giấu, ngược lại nếu c<T thì ta nói rằng không tồn tại thủy vân. Với

ngưỡng T là là một giá trịthu được từ kiểm tra thực nghiệm.

Ảnh cần kiểm tra thủy vân

Các khối ảnh

Các khối DCT Khóa công khai

Hệ sốtương quan c Kết luận Tách ảnh Biến đổi DCT Tính toán c Thực nghiệm

Chương 4.XÂY DỰNG PHẦN MỀM GIẤU TIN MẬT VÀ BẢO VỆ

BẢN QUYỀN ẢNH SỐ

Dựa trên các kết quả tìm hiều, phân tích trong Chương 2 và Chương 3, nội dung

chương này tập trung trình bày kết quả cài đặt hai modules phần mềm để giấu tin

mật và bảo vệ bản quyền ảnh số. Toàn bộ mã nguồn của chương trình được cài viết

trên nền lập trình Microsoft Visual studio 2010.

1. Mô hình xử lý hệ thống

Đối với các hệ thống giấu tin mật và bảo vệ quyền tác giả ảnh sốthường gồm hai quá trình: Nhúng tin và tách tin hoặc xác định bản quyền. Hai quá trình này

được diễn ra bởi hai nhóm người dùng khác nhau. Nội dung phần này sẽ trình bày chi tiết mô hình xử lý của hệ thống ở mức đỉnh và dưới đỉnh.

1.1Sơ đồ mức đỉnh

Dựa trên sự phân tích vềngười dùng, mô hình xử lý mức đỉnh của hai modules

như hình sau:

Giấu tin mật

Người gửi Người nhận

1.2 Sơ đồ mức dưới đỉnh 1.2.1. Module giấu tin mật Nhúng tin mật Người gửi Ảnh gốc Tin mật Khóa K, W Ảnh chứa tin Bảo vệ quyền tác giả

Tác giả Người kiểm tra quyền tác giả

Hình 13. Hệ thống bảo vệ quyền tác giả

1.2.2. Module bảo vệ quyền tác giả

Nhúng thủy vân

Tác giả

Ảnh gốc

Giấu thủy vân Khóa công khai

Ảnh thủy vân Tách tin mật Người nhận Tin mật Khóa K, W Ảnh chứa tin Hình 15. Hệ thống tách tin mật

2. Một số giao diện phần mềm

2.1Giao diện nhúng giấu thủy vân

Kiểm tra thủy vân

Người kiểm tra

Khóa công khai

Ảnh thủy vân Yes/No

Một phần của tài liệu Nâng cao chất lượng giấu tin (Trang 60 - 69)