Kỹ thuật watermarking cơ bản sử dụng phép biến đổi DWT thường phân tích
ảnh gốc thành 4 băng tần số khác nhau gồm: tần số cao, tần số giữa và tần số thấp (ký hiệu là : LL1, HL1, LH1, HH1) bằng cách sắp xếp các bộ lọc băng con. Để tạo thêm được các hệ số wavelet, băng con LL1 lại tiếp tục được phân tích tiếp. Quá trình này được lặp lại cho đến khi có được kết quả mong muốn nhằm phù hợp với từng ứng dụng. Sau đó nhúng thông tin watermark vào một hoặc một số wavelet băng con với các hệ số tương quan khác nhau. Ảnh chứa watermark sau đó được thử qua các phép biến đổi ảnh thông thường rồi tìm lại watermark gốc [35,21,8,23,29,22,43].
Hình 4.3 mô tả sơđồ tổng quát của thuật toán watermarking dùng biến đổi wavelet.
Hình 4.3 : Sơđồ watermarking tổng quát dùng phân tích wavelets
Trước tiên, phân tích đa phân giải và thứ bậc được lưu vào bộ phát hiện của
máy tính. Sau đó nó được làm trong suốt nhờ sử dụng các đặc trưng của hệ thống
Ảnh gốc Ảnh đã nhúng watermark watermark Trích watermark 1. Nhúng watermark 5.So sánh 2. Mã hoá 3. Truyền 4. Giải mã
nhìn. Lưu ý cần cân nhắc giữa tính trong suốt của ảnh sau khi nhúng và tính mạnh
mẽ của phương pháp. Cuối cùng dùng biến đổi wavelets phù hợp với chuẩn nén
ảnh, để sơđồ watermarking có thể dễ dàng thích ứng với chuẩn nén JPEG-2000 dựa trên cơ sở wavelet.
Cách làm đơn giản là cộng các mã ngẫu nhiên giả có trọng số vào các hệ số
lớn tại các băng tần số cao và giữa của biến đổi wavelet rời rạc của ảnh.
Cách thực hiện:
- Phân tích ảnh thành 10 băng con dùng họ wavelets Haar.
Trong hình 4.4, ảnh gốc Lena được phân tích làm 3 mức với 10 băng con. Mỗi mức có thông tin băng tần cụ thể chẳng hạn như là LL, LH, HL và HH. Băng tần thấp nhất nằm ở trên cùng bên trái, và băng tần tần sô cao ở dưới cùng bên phải.
Hình 4.4 : Kết quả phân tích DWT ảnh [ LL3 HL2 HH2 LH2 HL1 HH1 LH1 HL3 LH3 HH3
Quá trình nhúng
- Tiếp theo cộng một chuỗi ngẫu nhiên giả N (thường dùng phân bố Gauss có
trung bình bằng không và phương sai đơn vị) vào các hệ số của các băng tần số cao
và băng tần số giữa (nghĩa là tất cả các băng tần thấp nhất bị loại trừ, nằm ở góc trái bên trên của hình 4.4). Phân bố chuẩn hóa được dùng vì nó khá mạnh mẽ với các
loại tấn công kết cấu. Để sắp xếp trọng số watermark vào các hệ số wavelet có biên
độ lớn, ta dùng một trong hai quan hệ theo hai phương trình sau đối với các hệ số của ảnh gốc y và y’, nơi chứa watermark .
ÿ[m,n] = y[m,n] + α . (y[m,n])2 N[m,n] ( 4.3) hoặc
ÿ[m,n] = y[m,n] + α . abs(y[m,n]) N[m,n] (4.4)
Giữa (4.3) và (4.4) về mặt toán học khác nhau nhưng lại có cùng mục đích là đặt nhiều trọng số watermark được cộng vào các hệ số wavelet có giá trị cao. Tham số αdùng để điều khiển mức độ watermark, cách tốt nhất để chọn lựa là phải dung
hòa giữa tính mạnh mẽ và dung lượng. Cuối dùng biến đổi wavelet ngược hai chiều
để tạo lại ảnh đã nhúng watermark y’.
Quá trình trích
Tại đầu cuối của kênh truyền, một bộ giải mã được dùng để trích thông tin watermark từ ảnh thu được. Dựa trên ảnh watermark đề xuất, thuật toán phát hiện watermark bằng cách so sánh các hệ số DWT của ảnh thu được so với DWT của
ảnh gốc (không nhúng watermark). Bài toán gồm việc lấy khóa mật để đặt vào trong bằng cách tính tương quan các mức phân giải đầu tiên (nghĩa là các hệ số tần số cao nhất). Watermark được phát hiện nếu có đỉnh tương quan ứng với dấu hiệu dương. Nếu không, bộ giải mã thực hiện tiếp ở mức phân giải thứ hai (nghĩa là hình vuông
ở đáy bên trái của cấu trúc pyramic ở hình 4.6) mục đích để tìm đỉnh. Nếu có một
đỉnh thì watermark được gọi là bị phát hiện nếu không cứ tiếp tục cho tới mức phân
hiện watermark tốt thậm chí cảở phần bị sửa, giữ ở mức phát hiện sai ở trạng thái cực tiểu vì tìm kiếm dấu hiệu riêng xuyên qua từng bước phát hiện để xác nhận giá trị dương gọi là bị phát hiện. Mục đích các bước của bộ phát hiện nhằm bảo đảm cực đại giá trị trích được trong bộ phát hiện với các key riêng, cực tiểu số giá trị
dương phát hiện sai.