5. Bố cục của luận văn
3.3 Kết quả thử nghiệm kỹ thuật thủy vân sử dụng phép biến đổi DWT và ma trận
DWT và ma trận số giả ngẫu nhiên
Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã cài đặt thuật toán tổng hợp đề xuất trong mục 2.2.4, ảnh gốc được sử dụng là ảnh đa mức xám “Camera.bmp” kích thước 512×512, thuỷ vân “Copyright.bmp” là ảnh nhị phân kích thước 50×20, hệ số k được sử dụng lần lượt là 1, 3, 5, 7, 9 và 11, kích thước khối m×n chọn là 8×8.
Thử nghiệm và so sánh với các trường hợp sau: (A) Chỉ nhúng thuỷ vân vào băng LH (B) Chỉ nhúng thuỷ vân vào băng HL (C) Chỉ nhúng thuỷ vân vào băng HH
Theo phương pháp của Shoemaker C. trình bày trong [11]
(D) Nhúng thuỷ vân vào cả ba băng LH, HL và HH sử dụng kỹ thuật đề xuất trong 2.2.4
Chất lượng ảnh sau khi nhúng thuỷ vân được đánh giá thông qua giá trị của tỷ số PSNR giữa ảnh gốc I và ảnh chứa thuỷ vân Iw. Chất lượng thuỷ vân tách ra được đánh giá thông qua tỷ số tương tự SR giữa thuỷ vân gốc W và thuỷ vân tách được W’.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
PSNR= 43.270 PSNR= 43.282 PSNR= 43.281 PSNR= 38.625 (I) (A), SR=0.944 (B), SR=0.938 (C), SR=0.953 (D), SR=0.990
Hình 3.3. Kết quả thuỷ vân sử dụng DWT và ma trận số giả ngẫu nhiên
Với k=5; (I) Ảnh gốc 512×512 và thuỷ vân gốc 50×20; (A), (B), (C), (D) Ảnh đã nhúng thuỷ vân và thuỷ vân tìm lại được trong các thử nghiệm
Bảng 3.3. Chất lượng ảnh chứa thuỷ vân và thuỷ vân tìm lại được theo kỹ thuật thuỷ vân sử dụng DWT và ma trận số giả ngẫu nhiên
Hệ số k (A) (B) (C) (D) PSNR SR PSNR SR PSNR SR PSNR SR 1 54.412 0.631 54.419 0.631 54.417 0.681 51.405 0.748 3 47.418 0.842 47.429 0.845 47.428 0.874 42.957 0.957 5 43.270 0.944 43.282 0.938 43.281 0.953 38.625 0.990 7 40.432 0.975 40.443 0.975 40.443 0.986 35.735 0.998 9 38.285 0.985 38.296 0.990 38.296 0.993 33.568 1.000 11 36.562 0.991 36.572 0.997 36.572 0.997 31.835 1.000
Chất lượng ảnh sau khi nhúng thuỷ vân, chất lượng thuỷ vân tách được từ ảnh chứa ngay sau khi nhúng (chưa qua các biến đổi) và tính bền vững của thuỷ vân trong ảnh chứa đã qua một số tấn công thông thường được thể hiện ở các hình 3.3 và bảng 3.3.
Bảng 3.3 và hình 3.3 cho thấy, việc nhúng thuỷ vân vào cả 3 băng cho chất lượng ảnh chứa thuỷ vân thay đổi nhiều hơn khi chỉ nhúng thuỷ vân vào 1 trong các băng tần số, đồng thời thuỷ vân tìm lại được khi nhúng trong cả 3 băng có ít sự sai khác với thuỷ vân gốc. Trong cả 4 cách nhúng thuỷ vân, giá
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
trị hệ số k tỷ lệ thuận với chất lượng của thuỷ vân tìm lại được và tỷ lệ nghịch với chất lượng ảnh sau khi nhúng thuỷ vân.
Ảnh gốc sau khi nhúng thuỷ vân được biến đổi qua một số phép biến đổi ảnh thông thường, sau đó thực hiện quá trình lọc tìm lại thuỷ vân, so sánh thuỷ vân tìm được với thuỷ vân gốc để đánh giá độ bền vững của thuỷ vân trước các tấn công lên ảnh chứa. Kết quả thể hiện qua bảng 3.4.
Bảng 3.4. Tính bền vững của thuỷ vân trước một số tấn công theo kỹ thuật thuỷ vân sử dụng DWT và ma trận số giả ngẫu nhiên
Loại tấn công
(với hệ số k=5)
Giá trị SR của thuỷ vân tách
(A) (B) (C) (D) JPEG Compression Q = 100 0.943 0.938 0.952 0.990 JPEG Compression Q = 50 0.881 0.903 0.818 0.955 Intensity Adjust [0 0.8], [0 1] 0.926 0.926 0.941 0.984 Histogram equalization 0.924 0.927 0.951 0.987 Blurring 2×2 0.926 0.857 0.909 0.969 Adding Gaussian Noise 0.001 0.912 0.920 0.930 0.986 Sharpening 0.945 0.949 0.949 0.995
Loại tấn công
(với hệ số k=9)
Giá trị SR của thuỷ vân tách
(A) (B) (C) (D)
JPEG Compression Q = 100 0.984 0.990 0.993 1.000 JPEG Compression Q = 50 0.946 0.948 0.886 0.992 Intensity Adj [0 0.8], [0 1] 0.979 0.979 0.991 0.997 Histogram 0.977 0.987 0.993 1.000
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Blurring 2×2 0.981 0.924 0.983 0.993 Adding Gaussian Noise 0.001 0.979 0.990 0.990 0.999 Sharpening 0.991 0.995 0.993 1.000
Kết quả thử nghiệm bước đầu thể hiện:
Thuỷ vân nhúng theo phương pháp tổng hợp trình bày trong 2.2.4 thể hiện tính bền vững hơn phương pháp chỉ nhúng vào một băng trước mọi tấn công được thử nghiệm.
Ảnh sau khi nhúng thuỷ vân có sự sai khác với ảnh gốc trong phạm vi chấp nhận được, với k tăng từ 1 đến 11, PSNR giảm từ 51.405 đến 31.835, yếu tố này đảm bảo chất lượng ảnh sau khi nhúng thuỷ vân (tính ẩn của thuỷ vân) trong ứng dụng thuỷ vân ẩn.
Số liệu thử nghiệm với k=5 và k=9 cho thấy thuỷ vân có tính bền vững rất cao trước các tấn công thông thường lên ảnh chứa, SR ≥ 0.95, yếu tố này đảm bảo yêu cầu về tính bền vững của thuỷ vân.
Phương pháp kết hợp đề xuất so với các phương pháp nhúng trực tiếp thuỷ vân vào các khối thuộc miền không gian ảnh gốc có một hạn chế là đã làm giảm 2 lần số bit thuỷ vân có thể nhúng do phép biến đổi DWT cho các băng có kích thước giảm 2 lần so với ảnh gốc. Tuy nhiên, trong hệ thống thuỷ vân ẩn bền vững, yêu cầu về lượng thông tin nhúng không phải là yếu tố quan trọng.
Với những ưu điểm về chất lượng ảnh sau khi nhúng thuỷ vân, độ bền vững của thuỷ vân trước một số phép tấn công, lược đồ mới rất phù hợp cho ứng dụng thuỷ vân ẩn bền vững trong bảo vệ bản quyền ảnh số.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn