- Lượng tử hóa: Đầu vào ở bước này là 64 hệ số DCT của khối 8x8 sẽ được lượng tử
2 𝑖𝑓(𝑅 𝑚𝑜𝑑 = 0, 𝑤𝑘 = 1) 𝑜𝑟 (𝑅 𝑚𝑜𝑑 = 1, 𝑤𝑘 = 0)
4.2.5. Phương pháp giấu tin trong miền hệ số
Hình 4.12. Mô hình tổng quát kỹ thuật giấu tin trong miền hệ số
Giải thích các thành phần trong hình 4.12 [24]:
Đầu vào là video nén chuẩn MPEG, luồng video sau đó sẽ được giải nén một phần bằng các bước VLD. Kỹ thuật xử lý thông tin trong VLD đã được trình bày trong mục 4.2.4.
RLC/RLD – Run-level coding/ decoding (mã hóa/ giải mã cấp độ): Ở bước mã hóa cấp độ, đầu vào là block 8x8 DCT sau khi đã được quét zig-zag. Nhiều vị trí trong khối 8x8 có giá trị bằng 0, đặc biệt là các vị trí ứng với các thành phần tần số cao. Trong miền run- level, các thành phần hệ số AC khác 0 ở trên được biểu diễn bằng các tập hợp (run, level).
Trong đó, run đại diện cho số các số 0 đứng trước hệ số AC khác 0, còn level đại diện cho giá trị của hệ số đó (xem hình 4.7 và 4.8).
Các quá trình Quét Zig-zag ngược; giải lượng tử; lượng tử hóa; Quét Zig-zag; VLC đã đều được định nghĩa ở phần 4.2.4.
Trong thực tế để giấu tin mật vào miền hệ số của video thì có nhiều cách khác nhau. Tiếp theo bài giảng sẽ trình bày 2 cách cơ bản nhất và đang được ứng dụng nhiều hiện nay.
b) Kỹ thuật sửa đổi hệ số DC
Phương pháp được đề xuất ở đây là thêm một mẫu giả ngẫu nhiên chuyển đổi DCT trực tiếp tới các hệ số DC-DCT của một luồng video nén MPEG. Quá trình giấu thông tin chỉ tính đến các giá trị luminance Y của khung I. Bởi vì ảnh I được mã hóa mà không có sự so sánh dự đoán từ các ảnh khác. Ảnh I được dùng một cách tuần hoàn để tạo thành điểm tựa cho dòng dữ liệu trong quá trình giải mã. Thị giác của con người lại rất nhạy cảm với hệ Y, ít nhạy cảm hơn nhiều với hệ U, V.
MPEG Vi
deo
VLD
RLD Quét Zig-zag ngược Giải lượng tử Nhúng thủy vân Lượng tử hóa Quét Zig-zag RLC VLC MPEG Vi deo
Tóm tắt các bước của quá trình nhúng thủy vân:
- Bước 1: Đầu tiên một mô hình ngẫu nhiên bao gồm các số nguyên (-1, 0, 1) được tạo ra dựa trên một khóa bí mật sử dụng hạt nhân, sổ đăng ký thay đổi tuyến tính hoặc ngẫu nhiên xáo trộn hình ảnh nhị phân.
- Bước 2: Với đầu vào là chuỗi 𝑙 bit thủy vân 𝑏0𝑏1𝑏2. . . . 𝑏𝑙−1, ở đây bit 0 được gán giá trị -1, bit 1 được gán giá trị 1. Mỗi giá trị của chuỗi giả ngẫu nhiên được XOR với giá trị tương ứng của chuỗi bit. Một mẫu giả ngẫu nhiên có thể được thêm vào nếu bit trong tin giấu bằng 1, và ảnh phụ 𝐼 có thể không bị ảnh hưởng nếu bit tin giấu bằng 0. Kết quả thu được sẽ được nhân với một hệ số tăng k. Theo kết quả thực nghiệm [24], hệ số tăng k càng lớn thì tính bền vững của tin mật càng cao.
- Bước 3: Cuối cùng, phép biến đổi DCT của khối 8x8 được áp dụng trên mô hình giấu tin thu được từ bước 2 và các hệ số DC được tạo ra sẽ được cộng vào các giá trị DC tương ứng của mỗi khung I. Để nhúng chuỗi 𝑙 bit thủy vân 𝑏0𝑏1𝑏2. . . . 𝑏𝑙−1vào ảnh 𝐼(𝑥, 𝑦), người giấu tin chia ảnh 𝐼(𝑥, 𝑦) thành 𝑙 ảnh nhỏ 𝐼0𝐼1𝐼2. . . 𝐼𝑙−1và thêm một tin giấu cho mỗi ảnh phụ bằng công thức sau:
𝐼𝑊(𝑥, 𝑦) = 𝐼(𝑥, 𝑦) + 𝑘. 𝑊(𝑥, 𝑦)
c) Kỹ thuật sửa đổi hệ số DC và AC với hệ số cân bằng độ lệch
Hoán vị giả ngẫu nhiên
Thông tin cần giấu vào video
Hình 4.14. Quy trình giấu tin trong video bằng kỹ thuật sửa đổi hệ số DC và AC với hệ số cân bằng độ lệch
Về cơ bản, ý tưởng của kỹ thuật này giống với ý tưởng của kỹ thuật sửa đổi hệ số DC, nhưng độ phức tạp tăng lên vì phải tính toán độ lệch giữa khung hình dự đoán và khung hình thật của video khi đã được giải nén hoàn toàn. Ở đây phương pháp nhúng được thực hiện không chỉ ở hệ số DC mà còn ở cả hệ số AC của khung I, P và B. Đối với mỗi khối video Ix,y(i) từ khung I-, P-, hoặc B, các bước sau được thực hiện:
- Tính toán hệ số DC:
𝐼𝑊𝑥,𝑦(0) = 𝐼𝑥,𝑦(0) + 𝑊𝑥,𝑦(0)
Kết quả này thể hiện là khối tin giấu được thêm vào giá trị trung bình của khối video. - Tính toán hệ số AC:
Để tính hệ số AC có thể ấp dụng công thức:
𝐼𝑊𝑥,𝑦(𝑖) = 𝐼𝑥,𝑦(𝑖) + 𝑊𝑥,𝑦(𝑖) 𝑣ớ𝑖 𝑖 ≠ 0
Quá trình này được lặp lại cho tới khi toàn bộ hệ số AC của khối video đã được xử lý. Để hạn chế số lượng bit tăng lên sau khi giấu tin, kích thước 𝑆𝑧𝐼 của VLC 𝐼𝑥,𝑦(𝑖) và kích thước 𝑆𝑧𝐼𝑊 của VLC 𝐼𝑤𝑥,𝑦(𝑖) được xác định bằng cách sử dụng các bảng VLC-B.14 và B.15 của tiêu chuẩn MPEG-2. Nếu kích thước của VLC mã hóa các hệ số DCT là nhỏ hơn hoặc bằng kích thước của VLC hiện tại thì VLC hiện tại được thay thế. Nếu không, VLC sẽ không bị ảnh hưởng. Điều này có nghĩa là hệ số DCT 𝐼𝑥,𝑦(𝑖) được tính theo cách sau:
MPEG vi
deo
VLD
RLD Quét zig-zag ngược Giải lượng tử
Giải mã toàn bộ
video nén MPEG Tính toán độ lệch DCT Lượng tử hóa Zig-zag scan RLC VLC MPEG vi deo Nhúng thủy vân
Nếu 𝑆𝑧𝐼𝑊 ≤ 𝑆𝑧𝐼 thì 𝐼𝑊𝑥,𝑦(𝑖) = 𝐼𝑥,𝑦(𝑖) + 𝑊𝑥,𝑦(𝑖); 𝑒𝑙𝑠𝑒 𝐼𝑊𝑥,𝑦(𝑖) = 𝐼𝑥,𝑦(𝑖)
Quá trình này được lặp lại cho tới khi toàn bộ hệ số AC của video khối đã được thực thi.
- Hệ số cân bằng độ lệch: Trong một luồng video MPEG, sự phỏng đoán từ các khung
ảnh trước được sử dụng để xây dựng lại khung ảnh thật nhằm mục đích tham khảo cho sự phỏng đoán trong tương lai. Sự suy giảm chất lượng gây ra bởi thủy vân có thể lan rộng theo cả thời gian và không gian. Vì tất cả các khung trong video đều được nhúng thủy vân, thủy vân trong khung trước và khung hiện tại có thể chồng lên nhau. Vì vậy, một tín hiệu cân bằng lệch Dr phải được thêm vào. Tín hiệu này cần phải bằng với sai khác giữa sự phỏng đoán từ luồng bit không nhúng thủy vân và có nhúng thủy vân. Phương trình tính toán hệ số DCT biến đổi thành:
- 𝐼𝑊𝑥,𝑦(𝑖) = 𝐼𝑥,𝑦(𝑖) + 𝑊𝑥,𝑦(𝑖) + 𝐷𝑟𝑥,𝑦(𝑖) 𝑣ớ𝑖 𝑖 ≠ 0