3.2. Các kỹ thuật giấu tin trong ảnh nhị phân
3.2.4. So sánh lược đồ THA với CPT và CTL
Theo một lược đồ giấu tin cần có 3 tính chất cơ bản: khả năng nhúng tin, tính che giấu và mức độ bảo mật.
Khả năng nhúng tin và tính che giấu của lược đồ THA hiển nhiên là tốt hơn lược
đồ CPT và bằng lược đồ CTL. Bởi, để nhúng ≤ ⌊ ( × + 1)⌋ bít, CPT
cần thay đổi nhiều nhất hai phần tử trên mỗi khối m×n điểm ảnh, trong khi lược đồ THA và CTL chỉ thay đổi nhiều nhất một phần tử.
Tính bảo mật của một lược đồ giấu tin THA là sự an tồn của dãy bít được
nhúng.
- Đối với hai lược đồ CPT và CTL, sự an tồn của dãy bít phụ thuộc vào số phương án của hai khóa K và W (khóa O của CTL tương đương với W của CPT). Trong đó:
+ K là ma trận nhị phân cấp m×n,suy ra số phương án của K là:2 × + W là ma trận nguyên cấp m×n và thỏa mãn điều kiện:
{1,2, … , 2 − 1} = { , | = 1, … , = 1, … , }
nên số phương án của W là:
× × (2 − 1)! × (2 − 1) × ( )
Vậy, mức độ bảo mật của CPT và CTL là:
× × (2 − 1)! × (2 − 1) × ( )× 2 ×
Trong thực tế, kích thước khối(m×n)của hầu hết các lược đồ thường nhỏ. Bởi vì, nếu chọn m×n lớn thì lượng thơng tin giấu được trên tồn bộ ảnh sẽ giảm, thông thường kích thước khối được chọn là 5×5, hoặc 8×8, hoặc16×16. Tuy nhiên, số khốiN của ảnh lại lớn. Ví dụ, với ảnh có kích thước 200×200, nếu chọn kích thước khối m × n = 8 × 8 thìN = 2500.
- Trong lược đồ THA, tính bảo mật dựa trên hai khóa K và W. + Ma trận nguyên K cấp m×n và K thỏa mãn điều kiện:
{1,2, … , 2 − 1} = { , | = 1,2 … , = 1,2 … }
Suy ra số phương án của K là:
× × (2 − 1)! × (2 − 1) × ( )
+ Ma trận = { , , … . , }với 0 ≤ w ≤ 2 − 1 và 0 < ≤ , = × . Suy ra số phương án của W là: 2 × ×
Vậy, tính bảo mật của lược đồ THA là:
× × (2 − 1)! × (2 − 1) × ( )× 2 × ×
Với những phân tích ở trên, nếu chọn 2 − 1 = × , các tính chất cơ bản của ba lược đồ giấu tin được trình bày trong bảng sau:
Tính chất Lược đồ Một khối m×n điểm ảnh Khả năng nhúng (bits) THA ⌊ ( CTL CPT Bảng
Mặt khác, theo khẳng định trong thuật toán nhúng tin của lược đồ CTL có tốc độ
thực hiện nhanh hơn đáng kể so với CPT khối lượng phép tính của CTL vẫn cịn nhiều hơn
Nếu xét trên một khối
xấp xỉ bằng số lượng phép tính của Bước ra, Bước 2 của CTL cần tối thiểu
tập Nj. Do vậy, tốc độ thự
Kết quả thực nghiệm do THA th
Trong thực nghiệm này sử dụng ba ảnh khác nhau thước 256 × 256, những ảnh này được dùng để giấu tin
image, Vietnamese text image và “Lena” image
(a) English text
Một khối m×n điểm ảnh
Tính bảo mật của lược đồ Khả năng nhúng (bits) Số điểm ảnh tối đa cần thay đổi × + 1)⌋ 1 ( × )! × ( × 1 ( × )! × ( × 2 Bảng 3.1- So sánh các tính chất của ba lược đồ
khẳng định trong thuật tốn nhúng tin của lược đồ CTL có tốc độ thực hiện nhanh hơn đáng kể so với CPT. Tuy nhiên, so với lược đồ THA thì khối lượng phép tính của CTL vẫn cịn nhiều hơn.
Nếu xét trên một khối m × n điểm ảnh, số lượng phép tính của Thuật tốn
xấp xỉ bằng số lượng phép tính của Bước 1 và Bước 3 trong thuật tốn CTL
của CTL cần tối thiểu r × m × nphép tốn kiểm tra bít để xây dựng các tốc độ thực hiện của lược đồ THA sẽ nhanh hơn CTL và CPT
do THA thử nghiệm
Trong thực nghiệm này sử dụng ba ảnh khác nhau, các ảnh này đều có kích những ảnh này được dùng để giấu tin, bao gồm English te Vietnamese text image và “Lena” image, để giấu cùng một lượng tin mật
(b)Vietnamese text (c) Lena Tính bảo mật của lược đồ
( × ) × 2 × ×
( × ) × 2 ×
khẳng định trong thuật tốn nhúng tin của lược đồ CTL có tốc độ so với lược đồ THA thì
số lượng phép tính của Thuật tốn 2 trong thuật tốn CTL. Ngồi phép tốn kiểm tra bít để xây dựng các c hiện của lược đồ THA sẽ nhanh hơn CTL và CPT.
c ảnh này đều có kích bao gồm English text để giấu cùng một lượng tin mật.
Bảng 3.2 trình bày giá trị PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) –tỷ số tín hiệu đỉnh trên nhiễu của các ảnh sau khi giấu tin của sơ đồ THA, sơ đồ CPT và sơ đồ CTL. Kết quả chỉ ra rằng, giá trị PSNR của lược đồ THA luôn cao hơn CPT và xấp xỉ với CTL.
Ảnh
8×8 16×16
THA CTL CPT THA CTL CPT
Vietnamese text image 24,39 dB 24,37 dB 23,43 dB 30,26 dB 30,22 dB 29,3 dB
English text image 24,33 dB 24,37 dB 23,34 dB 30,25 dB 30,26 dB 29,18 dB
Lena image 24,45 dB 24,43 dB 23,38 dB 30,26 dB 30,22 dB 29,97 dB
Bảng 3.2 - Giá trị PSNR của các ảnh sau khi giấu tin
Thuật tốn trình bày một lược đồ mới THA giấu tin trên ảnh nhị phân. Với mỗi khối m × n điểm ảnh, lược đồ THA có thể nhúng được tối đa ⌊log (m × n +
1)⌋ bít và biến đổi nhiều nhất một điểm ảnh của khối.
Như vậy, khả năng nhúng tin và tính che giấu của lược đồ THA tốt hơn lược đồ CPT và bằng CTL. Ngoài ra, so với hai lược đồ trên thì lược đồ này có khối lượng tính tốn ít hơn,thời gian thực hiện nhanh hơn, có lược đồ tính tốn đơn giản, dễ cài đặt, triển khai ứng dụng và độ an toàn bảo mật cao hơn.