CHƯƠNG 2. CÁC MÔ HÌNH WATERMARKING, CÁC THUẬT TOÁN Các mô hình Watermarking hiện nay chia làm hai nhóm: thứ nhất là các mô
2.1 Mô hình trên quan điểm Watermarking như một dạng truyền thông Có 3 loại và chúng khác nhau ở cách tích hợp của tài liệu chủ vào trong hệ
thống.
2.1.1 Mô hình cơ bản
Trong mô hình này, tài liệu chủ được xem như nhiễu được thêm vào trong suốt quá trình truyền tín hiệu Watermark.
Hình - 1: Bộ dò không cần ảnh gốc
Hình - 2: Bộ dò cần ảnh gốc
Không quan tâm bộ dò ở đây là blind hay non-blind, qui trình nhúng bao gồm hai bước:
Trước hết, thông điệp được ánh xạ thành một mẫu thêm (added pattern) wa có cùng kiểu và kích thước với ảnh chủ c0. Ví dụ, trong Watermarking ảnh, bộ nhúng tạo ra một mẫu các pixel hai chiều cùng kích thước với ảnh chủ gốc. Sự ánh xạ này được thực hiện với một khóa Watermark. Các mẫu thêm thường được tính qua nhiều bước.
Với các mẫu định nghĩa sẵn và có thể phụ thuộc vào khóa, gọi là mẫu tham khảo (reference pattern) wr0, wr1, wr2, chúng ta liên kết chúng lại để tạo ra một mẫu mã hóa, ta gọi là mẫu thông điệp (message pattern), wm. Mẫu thông điệp này sau đó được chỉnh sửa hay thay đổi tỉ lệ để thu được mẫu thêm.Sau đó, wa được thêm vào tài liệu chủ, c0, để tạo tài liệu được Watermark (Watermarked Work), cw.
Sau khi mẫu thêm được nhúng, giả sử tài liệu được Watermark cw bị thay đổi vì một xử lý nào đó, ta mô hình hóa hiệu ứng xử lý này bằng một nhiễu cộng. Các kiểu xử lý có thể gồm: Nén, giải nén, phát sóng qua các kênh tuần tự, cải thiện ảnh hay âm thanh… hay một xử lý bất kì của kẻ trộm nhằm gỡ bỏ Watermark…
2.1.2 Mô hình Watermarking truyền thông với thông tin phụ ở bộ trung chuyển
Tài liệu chủ vẫn được xem là một nhiễu, nhưng qui trình nhúng Watermark cần được cung cấp thêm ảnh chủ đó với vai trò là thông tin phụ. Thông tin phụ (side information) là thông tin được cung cấp cho bộ trung chuyển hoặc bộ nhận trong một
hệ thống truyền thông, khác với thông điệp được chuyển hay tín hiệu nhận được cần giải mã. Trong mô hình Watermarking này, chúng ta xem ảnh chủ là một thông tin phụ đối với bộ nhúng.
Trong mô hình trước, giới hạn của nó là vết Watermark được mã hóa độc lập với tài liệu chủ co, điều này không tận dụng triệt để ảnh gốc. Nếu ta cho phép bộ mã hóa Watermark kiểm tra co trước khi mã hóa mẫu thêm thì ta sẽ có thuật toán nhúng hiệu quả hơn.
Hình - 3: Mô hình Watermarking theo quan niệm truyền thông với thông tin phụ ở bộ trung chuyển
2.1.3 Mô hình Watermarking theo quan niệm truyền thông đa công
Ở sơ đồ này, ảnh chủ không còn được xem là một phần của kênh truyền mà là thông điệp thứ hai được truyền đi cùng với thông điệp Watermark trong cùng tìn hiệu cw. Hai thông điệp co và m sẽ được dò và giải mã bởi 2 nguồn nhận rất khác nhau:
con người và bộ dò Watermark. Bộ nhúng Watermark liên kết m và co trong một tín hiệu đơn, cw , tương tự như việc truyền nhiều thông điệp trên 1 đường dây trong truyền thông truyền thống như chia thời gian (time - division) , chia tần (frequency - division) hay chia mã (code - division) đa công (code division multiplexing là truyền nhiều thông điệp trên 1 kênh đơn bằng cách thay chúng bằng các tín hiệu trực giao chồng lên nhau theo thời gian, không gian, tần số.
Hình - 4: Mô hình Watermarking theo quan niệm truyền thông đa công
Tuy nhiên, điểm khác biệt là: Trong truyền thông truyền thống, kỹ thuật cơ bản dùng cho các thông điệp khác nhau thì giống nhau, các thông điệp được phân biệt nhau nhờ một tham số đơn (thời gian, tần số, dãy mã). Trong Watermarking: 2 thông điệp được phân biệt bằng hai kỹ thuật khác nhau: dò Watermark và cảm nhận của con người. Tương ứng ta nói là: một thông điệp được chia tần và một thông điệp được mã hóa phổ rộng (frequency division - spread spectrum coding). Khi xem cwn, con người nhận được một thứ gì đó gần với ảnh chủ không dính dáng gì vào Watermark. Khi dò 1 Watermark trong cwn , bộ dò cần lầy thông điệp Watermark, không dính dáng gì đến ảnh chủ. Riêng đối với bộ dò informed, ảnh chủ gốc được cần đến nhưng với vai trò là một tham số thứ 2.