1.4. THỦY VÂN SỐ TRÊN ẢNH
1.4.4. Những tấn công trên hệ thuỷ vân
Hệ thống thủy vân cần chống lại được một số phép xử lý ảnh thông thường và một số tấn công có chủ định đối với ảnh chứa thuỷ vân. Tuỳ theo mục tiêu bảo vệ, trong thực tế khi tiến hành thuỷ vân phải cân nhắc giữa tính bền vững với các thuộc tính khác như lượng thông tin giấu, tính ẩn… Dựa vào những biến đổi có chủ định hay không có chủ định đối với hệ thuỷ vân mà ta có thể phân biệt thành một số loại tấn công sau:
- Biến đổi tín hiệu, làm sắc nét, thay đổi độ tương phản, màu, gam màu - Nhiễu cộng, nhiễu nhân
- Lọc tuyến tính - Nén mất thông tin
- Giảm dữ liệu: cropping, sửa histogram - Thuỷ vân nhiều lần
Yêu cầu cơ bản nhất của hệ thống thuỷ vân bền vững là đảm bảo tính bền vững của thuỷ vân sao cho các tấn công có chủ định với mục đích loại bỏ thuỷ vân sẽ làm cho giá trị thương mại của ảnh gốc bị ảnh hưởng lớn thậm chí đến việc huỷ sản phẩm gốc.
1.4.5. Đánh giá chất lƣợng ảnh trong thuỷ vân
Hệ thống thuỷ vân được nghiên cứu và ứng dụng theo hướng thuỷ vân dễ vỡ và thuỷ vân bền vững. Trong thuỷ vân bền vững, kỹ thuật thuỷ vân ẩn có nhiều hướng ứng dụng. Đối với hệ thống thuỷ vân ẩn, thuỷ vân được nhúng mang tính bất ngờ trong việc chứng minh quyền sở hữu cho nên yêu cầu cơ bản đối với kỹ thuật này là: tính ẩn của thuỷ vân trong ảnh chứa, ảnh được nhúng thuỷ vân vẫn đảm bảo chất lượng thương mại so với ảnh gốc, tính bền vững của thuỷ vân trước các tấn công thông thường lên ảnh chứa. Liên quan đến những yếu tố này, các kỹ thuật đánh giá chất lượng ảnh được sử dụng.
1.4.5.1. Chất lượng ảnh gốc và ảnh chứa thuỷ vân
Trong giấu tin nói chung, và trong hệ thống thuỷ vân ẩn nói riêng, một yêu cầu cao được đặt ra là ảnh sau khi nhúng thông tin có sự sai khác so với ảnh gốc càng ít càng tốt. Có thể sử dụng hệ thống thị giác của con người để cảm nhận và đánh giá tiêu chuẩn này.
Việc đánh giá, so sánh một cách chính xác sự sai khác về chất lượng ảnh gốc F và ảnh sau khi nhúng thông tin thuỷ vân G có thể thực hiện qua việc tính giá trị PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) giữa ảnh gốc F và ảnh chứa thuỷ vân G cùng có kích thước mn theo công thức
) ; log (
20 10
MSE F
PSNR Max (1.1)
Trong đó:
m
i n j
j i G j i n F
MSE m
1 1
])2
, [ ] , [ 1 (
(1.2) MSE là bình phương độ lệch giữa ảnh gốc F và ảnh chứa thuỷ vân G. Với các phép nén ảnh, người ta chấp nhận giá trị PSNR trong khoảng 20-40dB. Giá trị PSNR càng lớn thể hiện sự sai khác giữa ảnh gốc và ảnh sau khi nhúng thông tin càng thấp.
1.4.5.2. So sánh thuỷ vân tách được với thủy vân gốc
Thủy vân được nhúng sau khi giải mã sẽ được so sánh để kiểm định, chứng thực thuỷ vân. Có những thuỷ vân nhìn thấy được và mang ý nghĩa nhận biết thì công việc trở nên đơn giản chẳng hạn như thuỷ vân là một chuỗi ký tự ASCII mang thông tin nào đó như tên tác giả, ngày tháng…Khi giải mã ta cũng dễ dàng nhận biết được thông tin. Hay như thuỷ vân là một ảnh nào đó chẳng hạn thì giải mã ta cũng được một ảnh tương tự và ta có thể nhìn thấy sự khác biệt giữa hai ảnh.
Tuy nhiên, trong một số trường hợp thuỷ vân là một chuỗi bit, khi đó công việc nhận diện thuỷ vân sẽ không đơn giản. Hoặc ngay cả trong trường hợp thuỷ vân là những thông tin mang ý nghĩa nhận biết được thì cũng phải có kỹ thuật để kiểm định, định lượng sự đúng sai của thuỷ vân.
Có nhiều kỹ thuật để kiểm định, định lượng thuỷ vân. Kỹ thuật đơn giản nhất là ta tính tỷ lệ đúng sai từng bit theo công thức:
T = (số bit trùng nhau) /(tổng số bit) (1.3) Chẳng hạn ta nhúng một thuỷ vân có độ dài là 1000 bit, khi giải mã so với thuỷ vân gốc, thuỷ vân tách được bị sai lệch mất 100 bit và 900 bit còn lại là trùng nhau, vậy tỷ lệ trùng khớp là T=900/1000=0.9. Giá trị T càng gần 1 thì sự sai khác giữa thuỷ vân tách được với thuỷ vân gốc càng thấp.