Luận văn nghiên cứu thuật toán và Ứng dụng phương pháp nhúng thông tin vào Ảnh số dựa trên ica independent component analysis

Hệ thống phân phôi nội dung đa phương tiện Lược đồ phân phối đa phương tiện bằng cách thêm thủy vân của chủ sở hữu nhằm xác dmb quyền sở hữu dối với sản phẩm vả thủy vân riêng biệt của

TRUONG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYEN XUAN TUNG

Nghién ciru thuat toan va ing dung phương pháp

nhúng thông tin vào ánh số dựa trên ICA

(Independent Component Analysis)

LUAN VAN THAC Si

Ha N6i - 2011

TRUONG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYÊN XUÂN TÙNG

Nghiên cứu thuật toán và ứng dụng phương pháp

nhúng thông tin vào ảnh số dựa trén ICA

(Independent Component Analysis)

Ngành: Công nghệ thông tin

Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và Mạng máy tỉnh

MUCLUC

1.1 Giới thiệu bài toán — TH nh HH HH thư, mm

1.2 Lược đỗ phân phổi đa phương tiện thông qua thủy vân số 12

1.3 Ilạn chế của các lược đề thủy vân hiện hữu vả giải pháp 16

2.1 Lịch sử của Thủy vân Harry " wee DD

2.3 Các đặc tỉnh và ứng dựng của thủy vân "¬ 21

3.3.1.1 Giám sát tuyên thông ne 32

3.3.1.7 Xác mình người số hữu và bằng chứng và quyên sở hiu 24

3.3.1.3 Giảm sắt gia dịch - - " 7

3.3.1.5 Điều khiẫn sự sao chẾp co ehnrreeeseroue 36

2.3 1ú Điểu khiển thiết b; B39

3.3.1.7 Sự nâng cắp tài vân 33

2.3.2 Các đặc tính của hề thông thủy vân

2.3.2.4 Hệ tách sống mù hay bộ tách sóng thông báo - 37

DADS VB anh Pipe (Bee The 38

Chương 3 Thủy vân ảnh đối với giám sát giao dịch trong truyền thông đa phương

3.1 Lược đề dính kèm thủy vân chỉ định TH Ẹ11111 110211211 11111 xe wee 2

3.2 Cơ chế phân tảch thủy vẫn dễ xuất sử dụng phuong phap TCA 48

3.2.1 Phân tích các thành phần độc lập

3.2.2 Cơ chế phân tách thủy vân bi lam mù

3.3.2 Su Ging cường giữa phương pháp nón và phương pháp lượng tử hóa 53

3.3.3 Sự tăng cường giữa phương pháp cắt chỉnh và làm biến đạng hình học

56

4.1 Thử nghiệm quả trình nhúng thông tin vào ảnh sô dựa trên LCA we 60

4.2 So sánh kết quá phương pháp thủy vẫn dua trén TCA va va phone pháp thủy

vân dựa trên miễn sóng lược đô Harry TH tey Harry we 62

Chương 5 Tổng kết và đề xuất xu hướng phát triển trong tương lại oủa sơ chế thủy

DANII SACTI CAC TU VIET TAT

ICA - Independent Component Analysis

DB - Decibens

KZW - Kmbedded /erotree Wavelet

Bpp - Bit per pixel

NVEF - Noise Visibility Function

BSS - Blind Source Separation

PSNR của hình ảnh được thủy vân với các thông số Oe,

So sánh, đánh giá chất lượng hinh ảnh diya trén PSNR

Hệ thống phân phôi nội dung đa phương tiện

Lược đồ phân phối đa phương tiện bằng cách thêm thủy vân của

chủ sở hữu nhằm xác dmb quyền sở hữu dối với sản phẩm vả thủy

vân riêng biệt của người sử đụng nhằm xác định người đủng hợp

Mối quan hệ giữa mã hóa và thủy vân đựa trên điêu khiển saa chép

Hệ thống vân sóng hai lớp trong hình ảnh của Lena Quá trình biến đổi trong hình ảnh Lena

Thuật toán thủy vân dinh kẻm bắt buộc (dành cho việc phân tách

sớng ngắn 2 lớp)

Bức ảnh sao chép của người sở hữu

Cơ chế phân tách thủy vân bị làm mờ (sử đụng hảm số 2 tầng phân

ty) Kết quá phân tách từ hình ảnh thủy vân của người dùng

Kết quá so sánh về mặt số liệu thực hiện của việc nén TPEG

(a) Ilinh nh Lena bị cắt chỉnh, (b) thủy được phân tách =

9.2706) và (c) thủy vân được phần tách sau khi tăng cường sự

tương phản của (b) = 0,9036)

(a) Hình l.ena bị xoay 10, và (b) thủy vân phân tách tương ứng (r

= 0,5847), (c) hình Lena bị thu nhỏ lại bằng cách giảm số lượng dòng và cột xuống 1⁄4 và (đ) thủy vân được phân tách (r =

0.4970), (s) hình của Lena bị điều chỉnh sang bên trái 1Ô cột và

xuống đưới 36 hàng, và Q thủy vân phân tách tương ứng

Œ-0.5356)

kết quả hình ảnh Lena sử dụng phương pháp ICA

Su sảnh kết quả hình ánh thu được sau khi sử dụng phương pháp

ICA

Dé thi két qua chất lượng hình ảnh (dựa trên PSNR)

MỞ DẦU

gây nay, với sự ra đời và phát triển của mạng Internet mọi người đều có thé

tim kiém théng lin mat cách dễ dàng thông qua nhà cung cắp dich vu mang

Sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật trên nhiều lĩnh vực đặc biệt

là trong lĩnh vực đa phương tién (multimedia) lam cho việc sin xuất, quản lý và

phân phôi các sản phẩm (hình ảnh, âm thanh, tải liêu điện tử ) trở nên rất dễ đàng

Tuy nhiên, việc phân phối phổ biến các tải nguyên trên mạng hiện nay luôn gặp

phải vấn nạn sao chép và sử dụng bất hợp pháp như: xâm phạm bản quyền, truy cập

trái phép, xuyên tạc, giả mạo thông tin Đi đôi với sự phát triển của công nghệ

máy tính, tỉnh tràng sử dụng bất hợp pháp các săn phẩm số ngày cảng tăng, do các

tệp tin số có thể sao chép đễ dàng giữa các máy tính Do dó, tỉnh trạng vi phạm bản

quyền dang xây ra háng ngày, hàng giờ trên khấp thể giỏi Khẩm bảo vệ các sản

phẩm sô không bị sử dụng trái phép, song song với việc kêu gọi ý thức tự giác thực thi luật bản quyền, các công ty công nghệ lớn trên thể giới đã và đang thực hiện các giải pháp kỹ thuật kiểm soát bản quyên số Một trong những vẫn để được đặt ra là lam sao bảo vệ quyền sở hữu đổi với các sân phẩm đa phương tiện này

Đứng trước tỉnh hình đỏ, vấn đề về bảo mật thông tin biện nay luôn nhận được sự quan tâm đặc biệt trong nhiều lĩnh vực Từ xa xưa đã có nhiều cách dễ bão mật thông tin, một trong những phương pháp dùng rất sớm dễ báo về quyền sở hữu đối với nội đụng của các sẵn phẩm da phương tiện là mã hoá Tuy nhiên, phương,

pháp mã hoá chỉ hiệu quả trong việc truyền thông tim nhưng không hiệu quả trong việc bảo vệ quyền sở hữu Ngày nay, phương pháp thủy vân trong các sản phẩm đa phương tiện được dùng phổ biến vi ngoài vẫn đê bảo mật còn bảo vệ bản quyển, chống nhân bản bat hợp pháp, chống truy cập trái phép, chống xuyên tạc, chỗng giả

mao thông lin

Thủy vân là một lĩnh vực rộng lớn Trong luận văn này, chủng tôi chỉ tập

trưng giới thiệu về thủy vân ảnh và ứng dụng trong piám sát các trao đổi thông tin

đa phương tiên Kỹ thuật thủy vân ảnh dựa trên phân tích từng cấu trúc độc lập

(Independent Component Analysis ICA) là kỹ thuật được lựa chọn để nghiền cứu

sâu trong luận văn này Kỹ thuật thủy vân ảnh dựa trên phân tích từng cấu trúc độc

lập được ứng đụng hiệu quả trong việc phân tích thủy vân nhằm xác định các thành

phần của cấu trúc và vì thể cho phép đỏ tìm các trao dỗi trải phép các sản phẩm dã

được bảo vệ

Luận văn được trinh bày thành năm chương, với các nội dung như sau:

Chương 1: Giái thiệu

ip người đọc có cách trình bảy Đồng thời

trong chương này chúng tôi cũng đưa ra khái niệm lược đồ thủy vân hiện hữu cùng,

với các hạn chế của lược đỗ này

Tội đung chương đưa ra bài toán được nghiên cứu để

tiếp cận chính xác nhất đối với vấn đề chính má luận văn

Chương 2: Tông quan về Thủy vẫn

Trong chương nảy, các đặc tỉnh và ứng dụng của thủy van được trình bảy

bên cạnh lịch sử hình thành vả khái niệm về thủy vân Dựa trên các khái niệm và

nội dung được đưa ra trong Chương 2 sẽ giúp người dọc xây dựng các khải niệm cơ

bắn từ đỏ tạo tiền đề cho việc trình bảy sâu về phương pháp thủy vân ánh đổi với

giám sát giao dịch trong truyền thông da phương tiền được trình bảy chỉ tiết trong, Chương 3

Chương 3: Thấy vân ảnh đối với giảm sút giao dịch trong truyền thông da

phương tiện

Nội dung chương 3 đi sâu vảo phần tích và miều tả cụ thể kỹ thuật thủy vân

ảnh dựa trên phân tích từng cầu trúc độc lập (Tndependent CorponenL Analysis —

ICA) Déng thời chúng tôi cũng đưa ra các đánh giá so sảnh kết quá ứng đụng kỹ

thuật này khi thực hiện các biến đổi trên hình ảnh dược sử dụng dễ thủy vân ảnh,

như ảnh đã bị biển đổi qua phương pháp nén, phương pháp lượng tử hóa, phương

pháp cắt chỉnh và làm biến dạng hình học

Chương 4: Một vài thứ nghiệm

Trong chương này, chúng tôi tiễn hành một vài thử nghiệm dơn gián dễ đánh

giá phương pháp thủy vân ảnh dựa trên các thành phần độc lập so với phương pháp

thủy vẫn dựa trên miễn sóng lược dé Qua đó cũng chỉ ra một vài ưu diểm, nhược điểm mà phương pháp này mang lại

Chương 5: Tông kết, đề xuất hưởng nghiên cửu

Đây là chương cuỗi củng trong luận văn 'Irong chương nay chúng tôi đã

tổng kết đánh giá các kết quả nghiên cứu cũng như các kết quả thực nghiệm, qua đó đưa ra các đề xuất nghiên cứu sâu hơn trong tương lai đối với kỹ thuật thủy vân ảnh

dựa trên phân tích từng cấu trúc độc lập (ICA) nói rêng và các kỹ thuật thủy vân

ảnh nói chung

Chương T1 Giới thiệu

1.1 Giới thiệu bài toán

Chúng ta đang sống trong kỷ nguyên kỹ thuật số, các công nghệ thông tïn kỹ

thuật số đã và đang thay đổi xã hội cũng như cuộc sống của chúng ta

Cuộc cách mạng thông tin đang diễn ra dưới hai hình thức

«Truy tim, phục hồi đữ liêuthồng tin

«_ Sự phế biển/piao tiếp thông tin/dữ liệu

Sự trình bày kỹ thuật số của đữ liệu cho phép các thông tin được lưu giữ

dưới dạng kỹ thuật số và vì vậy nó dễ dàng cho phép tạo lập và sao chứp thông tin

Đồng thời nó oững cho phép dễ dàng cung cấp tính khác biệt trong giai đoạn hiện

tại của cuộc cách mạng Lhông tin Kỹ thuật số trước tiên cho phép sử dụng với các

phương tiện thông tin hữu hình mới, chẳng hạn như vệ tỉnh và truyền dẫn cấp

quang Vì vậy, máy tỉnh cá nhân, email, MPC, LAM, WAN, MAN, mạng nội bộ và

mạng quốc tế đã và đang được cải tiến liên tục từ những thập niên 80 nhằm đáp

mg nhu cầu hiện tại Mạng quốc tế có tầm ảnh hướng truyền thông toàn cầu, là một

cơ chế phân phối thông tin, vả lả vật trung gian của sự cộng tác vả tương tác giữa

các cá nhân và máy tính của họ ma không bị chỉ phối bởi vị trí địa lý, Điều này cho

phép các nhà nghiên cứu và giáo sư chia sẻ các dữ liệu và thông tin liên quan đến nhau

Khi hình ảnh, âm thanh, và các sắn phẩm khác đã trở nên sẵn có đưới dang

kỹ thuật số thì các bản sao chép hoàn chỉnh sẽ được để đảng thực hiện Việc sử

việc toàn ầu hóa đã góp phan quan trọng laa

đụng rộng rãi của mạng máy tỉnh và

thêm sự sẵn có của thông tin đưới dạng kỹ thuật số cũng như cưng cấp các cách

thức truy gập dễ dàng đổi với những hình thức kỹ thuật nảy Việc tạo lập, săn xuất phân phối sứ dụng vả tải sử dụng thông tin đã trở nên dễ dang va nhanh hơn rất nhiều lân sơ với các thập kỷ trước Mặt tốt của vấn để là sự phong phủ mả việc phát triển thông tin như vũ bão đã mang lại cho xã hội nói chung Còn mặt không tốt là

việc phát triển này đồng thời cũng mang lại cho tất cả những người được hưởng lợi

từ nguẫn thông tin kỹ thuật số khả năng sao chép, phân phấi và sử dụng thông tin

một cach bal hyp pháp Các trang Web là nguồn thông tin với kích cỡ và độ sâu dặc

biét, dang thai cing 1A didu kién thuan loi dé tai san xudt va phổ biến thông tin phù

hợp với nhu câu vả năng lực Vỉ vậy, cần thiết phải có các nghiên cứu kịp thời về các biện pháp bảo vệ quyền sở hữu liên quan tới các nội dung thông tin được phân phối qua mạng quốc tế

1o đó, luận văn nay giới thiệu về thủy vân ảnh và ứng dụng trong giảm sát

các trao đổi thông tin da phương tiên Kỹ thuật thủy vân ânh dựa trên phân tích

từng cấu trúc độc lập (Independent Component Analysis — ICA) lả kỹ thuật được lựa chọn để nghiên cứu sâu trong luận văn này Kỹ thuật thủy vần ảnh đựa trên phân tích từng cấu trúc độc lập được ứng dụng hiệu quả trong việc phân tích thủy vân nhằm xác định các thành phần của cấu trúc và vì thế cho phép đỏ tim các trao

đối trái phép các sản phẩm đã được bảo vệ

1.2 Lược dồề phân phối đa phương tiện thông qua thay vân số

Tắc đệ phát triển nhanh của các hệ thắng da phương tiên dã làm ting nhu

cầu bão vệ và thúc dẩy việc thực thị báo về quyền tác giả đối với các sản phẩm

truyền thông số Bảo về quyền tác giả đã trở nên ngày càng quan trọng Các nhiệm

vụ dễ thực hiện việc bảo về quyền tác giả đối với việc phân phối sản phẩm đa

phương tiện qua Internet có thể phân thành các loại như sau

© Xác định quyền sở hữu: chủ sở hữu của sản phẩm gốc có thể cung cắn

các bằng chứng đáng tin cậy để chứng mình mình có toản quyền đối với nội đung sản phẩm

©_ Giám sát trao đổi: Người chủ có thể giám sát việc phân phối sắn phẩm,

từ đó họ cỏ thể tìm ra người chịu trách nhiệm đối với việc sao chép và

phân phối bất hợp pháp

© Xác mình nội dưng: Người chủ sở hữu có thể bảo vệ trước bất kì hành

vi nào xâm phạm tới sản phẩm

Luan văn này tập trung vào nhiệm vụ giảm sát trao đỗi đối với các ung dung

phân phổi truyền thông đa phương tiện Giá dịnh người chủ sở hữu muốn ban hoặc

phân phối sản phẩm chỉ cho những người dùng hợp pháp Dễ thực hiện quyền sở hữu, các vấn đề cơ bản sau cần giải quyết: Thứ nhất, người chủ sở hữu phải có khả

năng chứng minh rằng họ là người chủ hợp pháp của nội dung được phân phối Thử

hai, nếu dữ liệu thường xuyên bị sao chép và tải phân phối bắt hợp pháp, người chủ

phải có khả năng tìm ra người chịu trách nhiệm việc sao chép và phân phối dữ liệu một cách bat hợp pháp nảy

Network

Hinh 1.1 Hé thong phân phối nội dung đa phương tiện

Kỹ thuật đầu tiên được sử dụng để bảo vệ các quyền sở hữu là mã hóa Kỹ

thuật mã hóa (Schneiner, 1995) cung cấp công cụ hiệu quả để bảo mật quy trình

phân phối và kiểm soát việc sử dụng hợp pháp các nội dung đã được nhận bởi

người sử dụng Các nội dung được chuyển qua mạng quốc tế đã được mã hóa, vả chỉ người sở hữu hợp pháp nắm bộ mã khóa mới có thể sử dụng các thông tin được

mã hóa, nhưng ngược lại nguồn thông tin có thể vô dụng với kẻ vi phạm bản quyền nếu như không có bộ khóa mã Dầu vậy, nếu xảy ra một truyén dan “error-free” qua

mạng nôi dung sau khi mã hóa có thể hoàn toàn giống như các đữ liêu gốc Các nội dung đữ liệu có thể bị sao chép hoàn chỉnh nhiều lần vả người sử dụng có thể thao túng nội dung này

Các nhà khoa học và nhà nghiên cứu sau đó đã chuyển sang tìm kiếm các công nghề khác để ngăn chăn việc sao chép bat hợp pháp mà không có quyền tác giả qua các mạng toàn câu và việc sao chép trái phép này không được ngăn chặn

bởi phương pháp mât mã Trong những năm gần đây, các kỹ thuật thủy vân ảnh đã

thu hút được khá nhiều sự chú ý Trong thủy vân ảnh, các thông tin được nhúng

trong suốt vào sản phẩm, thay vì một dạng dữ liệu cụ thể Kỹ thuật thủy vân ảnh vì

thể cũng hiệu quả cho việc truy tìm các trao đổi bản sao bất hợp pháp cũng như tái phân phối các thông tin đa phương tiện Đối với một ứng dụng truy tìm trao đổi

điển hình, các thủy vân phát hiện ra các chỉ tiết hợp pháp đầu tiền của sản phẩm Nếu như sau đó sản phẩm được xác định là bị phân phối bắt hợp pháp, thi thủy vân

có thể giúp xác định người có trách nhiệm với sắn phẩm

Hình dưới giới thiệu mô hình phân phối thông tim đa phương tiện cho phép các quyển sở hữu thực hiện thông qua một kỹ thuật tạo đa thủy vân Da thủy vân

ám chỉ việc gắn các loại thủy vân khác nhau vào một nội dung đa phương tiện đơn

để đạt được các mục tiêu khác nhau Chăng hạn, một trong số các thủy vân có thể

xác định được quyền sở hữu, thủy vân thứ hai dùng để xáo định người nhận và thủy

vân thứ ba đùng để xác nhân tính nguyên vọn của nội dung

Tối với ứng dụng phân phối qua mạng quốc tế, những người sử dụng đầu tiên gửi một yêu cầu tới người cung cấp nội dụng bất cứ khi nảo họ quan tâm tới các nội đung đa phương tiện Người chủ sở hữu sau đó có thể phân phối sản phẩm

bằng cách ký nhận một thủy vân tới người sử dụng đã đăng ký nhằm xác định tính

đuy nhất của người nhận sản phẩm Tắt cá các dữ liệu gửi tới người sử dụng đã

đăng ký sẽ được gắn vào một thủy vân chỉ định củng với thủy vân của người chủ sở

hữu, cùng lúc duy trì chất lượng hình ảnh ở mức tốt đối với nội dung đã dược dánh

dầu

Hình 12 Lược đồ phân phối đa phương tiện bằng cách thêm thủy vân của chủ sở

hữu nhằm xác định quyên sở hữu đối với sản phẩm và thíy vân riêng biệt của

người sử dụng nhằm xác định người đùng hợp pháp

© Moi sao chép của sản phẩm có chứa thủy vân của người chủ sở hữu để xác định quyền sở hữu day đủ đối với sản phẩm

© Người chủ hoặc người đại diện hợp pháp có thể xác định đơn nhất người

nhận hoặc người sử dung hợp pháp của một sao chép cụ thể của nội dung đa phương tiện dưa trên thủy vân duy nhất của người sử dụng được đính kèm

Xét tới trường hợp khi người chủ sở hữu cần chứng minh quyền sở hữu hợp pháp của nôi dung Người chủ sở hữu có thể xuất trình dữ liêu gốc cũng như các thủy vân của ho như bằng chứng Hai loại thủy vân được đính kèm, bao gồm thủy vân của chủ sở hữu và thủy vân của người sử dụng, có thể được tách bằng phương pháp trừ đơn giản Một thủy vân được tách ra ví dụ như thủy vân của người chủ sở hữu, phải phủ hợp với thủy vân chủ sở hữu đã được trình bảy trước đó Quyền sở

hữu hợp pháp đối với nội dung vì thế được xác định Điều này là điều kiên tiên

quyết để đảm bảo cho việc bảo về quyền sở hữu đối với thủy vân đã được đính kẻm

Vào mọi bản sao của sản phẩm đã được phân phối qua mạng quốc tế Nhiệm vụ khó khăn và thử thách hơn được đưa ra là xác định hiệu quả chủ sở hữu hợp pháp trong

điều kiện vắng mặt dữ liệu gốc, dẫn dến việc tra soát được các giao dich của một

ban sao cụ thể đối với nội dung đa phương tiện Dễ đảm bảo an toàn, dữ liệu gốc thường được giữ bí mật và không nên được tiết lộ rộng rãi trong suốt quá trình tách

thủy vẫn ảnh Trong một vải ứng dụng thực tế, người chủ sở hữu cần các đại điện

được phép hoặc các nhà cũng cấp địch vụ thực hiện các nhiệm vụ giám sát trao đối

Người chú sở hữu không thể đồng thời cung cấp gáo dữ liệu gốc cho các đại diện

Đi thể, xuất hiện một vấn đề là làm sao để tách thủy vân của người chủ sớ hữu trong khi vẫn giữ bí mật đữ liệu gốc Đây là vẫn đề chính trong việc giám sát trao

van

đỗi thông qua phương pháp thủy

1.3 Hạn chế của các lược để thúy vân hiện hữu và giải pháp

Một chuỗi các thuật toán của phương pháp thủy vân đã được để xuất Dưới

đạng các ứng dụng đa dạng, kỹ thuật thủy vân ảnh có thể được phân thành hai loại

minh xem một dối tượng có thể được “chạm vào” hoặc chế tác Thủy vân mạnh,

ngược lại với thủy vẫn xác nhân việc tạo lập, yêu cầu các thủy vân được đính kèm

phải dược lắm mạnh để chống lại các tân công nhằm duy trì chất lượng hình ảnh

Thủy vân

Trên quan điểm sự hiệu hữu của một thủy van cho sii

tại giai đoạn phân

tách, có hai hệ thống thủy vấn khác nhau dược dé cập Toại thứ nhất là pắn một

thủy vân xáo dịnh hoặc thông tin Hầu hết kỹ thuật thủy vân đành cho việc bảo vệ

bản quyền liên quan tới hệ thống thủy vần này Mục dích của cơ chế thủy vân này

là xác định sự hiện hữu của thủy vân đã biết trước đây có hoặc không có sự giúp đỡ của thủy vần Loại thứ hai liền quan tới các thông tì bất kỳ được đính kẻm có ích với việc đò tìm bản sao chép của người nhận duy nhất đối với thông tin được phân phối Trong hoàn cảnh đó, thủy vân được đính kẻm vào một bản sao của hình ảnh

đã được biết trước đó, vì thế không thông tin nảo trước đó liên quan tới thủy vận

dược dính kêm có sẵn cho việc phân tách thủy vân Điều này làm cho việc phân

tách trao đổi trở nên khó khăn hơn

ao ra những khó khăn và sự không hiệu quả khi ửng dụng vào các trao

đối, giảm sát liên quan tới đá phương tiện đã dược tổng kết như sau:

(a) Trong một sẽ hàm thủy vân, việc dé tim và phân tách thủy vẫn đòi hỏi sự

hiện hữu của nội dung gốc Điều này không cần thiết vì các đữ liệu nguồn

thường xuyên được bảo mật và không thé công bố rộng rãi, thậm chí dữ liệu

géc không có sẵn Vi thể các kỹ thuật thủy vân mở được quan tâm và thu hút

sự chú ý

(b)Hấu hết các cơ chế thủy vân hiện hữu được xây dựng trên một vài piả thuyết

về việc dò tìm và phân tách thủy vân, chẳng hạn như các kiển thức trước đó

về vị trí thủy vân, độ mạnh và ngưỡng Dâu vậy, nhằm chắc chắn sự tăng

mạnh và tính ẩn của thủy vân các vị trí đính kèm được chọn trước cũng như

độ mạnh đính kèm thường khác nhau ở các hình ảnh khác nhau Đối với cơ

sở đữ liệu hình ảnh lớn, đây có thể là hạn chế nếu nó yêu oầu về vị trí và độ

mạnh của các thông tin được dò tìm vá phân tách của thủy vân Kết quả là

một lượng lớn các thông tin bên lễ cần phải được lưu trữ

(c) Hinh 1.2 dưa ra một sơ đỗ nhằm ngăn chặn việc tải phân phối bất hợp pháp

dữ liệu bởi người dùng hợp pháp 1rong tình huỗng như vậy, hảm dò tìm và phân tách thủy vân yêu cầu về vị trí và độ mạnh hoặc thậm chí thủy vân gốc

có thể thất bại vì không ai biết được thủy vân nào sẽ tồn tại trong bản sao của sản phẩm

(đ) Thêm vào đó, hàm truy lim thủy vẫn nói chưng được dựa trên bộ lọc phủ hợp

sẽ lầm ra Lương quan lớn nhất giữa thủy vân phục hồi với các thủy vân lưu

trữ trong cơ sở đữ liệu chứa các thuỷ vân, duoc sit dung dé xác dịnh người

dùng Đây là một quá trình tổn thời pian và không hiệu qua đặc biệt là đối

với cơ sở đữ liệu lớn cần phân phối giữa số lượng lớn người dùng

Vì những lý do trên, chúng tôi đã lựa chọn kỹ thuật thủy vân dựa trên phân

tích thành phần độc lap ICA (Independent Component Analysis) Phương pháp

ICA nay duta trên cơ chế thuỷ vân mờ có thể vượt qua các vấn dé của cơ chế tạo

thúy vân hiện tại nêu ở trên Hảm thủy vân nảy rất hiệu quả trong việc tmg dung

truy tìm các dữ liêu hợp pháp Vi thé bằng cách sử dụng phương pháp thủy vân dựa

trén ICA nay, cơ chế phân phối da phương tiện rất hiệu quả đổi với việc bảo vệ bản

quyên có thể được áp dụng

Chương 2 Tầng quan về Thúy vân

2.1 Tịch sử của Thủy vần

Mặc dù cách làm giấy được phát mình ở Trung Quốc hàng ngàn năm trước,

nhưng thủy vân trên giây chỉ xuât hiện vào khoảng năm 1282 tại Italia Những nhãn

hang héa được làm bằng cách thêm một dây kim loại nhỏ vào đường gờ của tờ

giấy Tò giấy sẽ trứ nên nhẹ, mảnh hơn ở nơi có dây kim loại tổn tại vả do vậy rỗ

rang hon

Ý nghĩa của thủy vân vào thời điểm đó là không rõ rang Chúng có thé được

sử đụng với mục đích có ích như tạo ra những đường gò trên những mảng của tờ

giấy đã được làm, hay xác định một nhà sản xuất giấy GO một khía cạnh khác, chúng có thể miễu tả những đấu hiệu bí Ẩn hoặc chỉ dơn giản được dùng để trang

trí

Vào khoảng thế kỉ 18, thủy vân trên giấy ở Châu Âu và Mỹ đã trở nên rất

thiết thực Chúng được sử dụng như thương hiệu của giấy để ghi lại thời gian tờ

giấy được sân xuất và cho biết kích thước của những khổ giấy Đỏ cũng lả lúc

thương hiệu bắt dầu được sứ dụng như lả một tiêu chuẩn chống piá mạo trên tiền và

những tải liệu khác

Thuật ngữ thủy vân dường như được ra đời vào gần cudi thé ky 18 và có lẽ bắt nguén từ thuật ngữ thủy vân của người Đức Thuật ngữ nay thực tế là một sự

nhằm lẫn về lừ ngữ, trong đó nước không phải là một cái gì đặc biệt quan trọng

trong việc tạo ra nhãn hiệu Cũng có lễ nó được gọi là thủy vần bởi vì nhãn hiệu

cũng Lương tự như tác động của nước trên giấy

Khoảng thời gian thuật ngữ thủy vân ra đời, những kẻ lảm tiền giả đã bắt đầu

phát triển các phương pháp để giả mạo thủy vân được sử dụng nhằm bảo vệ tiên

giấy Năm 1779, tạp chỉ Quý ông đã đưa tin một người đàn ông tên là John Mathison dã khám phá ra một phương pháp làm giả thủy vân những giấy tờ ngân

hang, diều mả trước đó tắt cả đều cho rằng đó là phương phap an ninh dim baa nhất chẳng lại sự gian lận

Trong những năm sau đó, những kê gian lận đã liên tục cải tiễn công nghệ

thuỷ vân Wilham Congrcve, một người Anh, sau đỏ đã khám phá ra một công

nghệ thủy vân màu bằng việc cho thêm thuốc nhuộm tự nhiên vào giữa tờ giấy

trong quá trình làm giấy Với cách làm nảy, các nhãn hiệu sẽ trở nên rất khó để làm giả

2.2 Tam quan trọng của thủy vẫn số

Sự quan tâm về thủy vân tăng lên một cách đột ngột bởi sự lo lắng về việc bảo vệ bản quyền của nội dung Internet đã trở nên thân thiện và nhanh chóng trở thành một ứng dụng to lớn mà tại đỏ con người dễ đàng tải hình ảnh, âm thanh hay

những đoạn video về máy của mình Tnternct là một hệ thống phân phối thông minh đối với truyền thông số bởi nó khá rẻ, không phải chờ doi vả phân phát hầu như

ngay lập tức Iuy nhiên, nội dung eda người sở hữu cũng sẽ chịu những rồi ro lớn

đổi với việc sao chép bắt hợp pháp

Sự rủi ro của việo sao chép bất hợp pháp tăng thêm bởi sự gia Lăng nhanh

chóng của những thiết bị thu kỹ thuật số dung lượng cao Trước kia, cách duy nhất

dễ

đó, những bản sao chép thường có chất lượng thấp hơn bản gốc, và chất lượng của

ách hàng có thể thu âm một bài hát hay một bộ phim lá qua một băng từ Khi

bản sao chép tiếp theo (sao chép lại của bản sao chép) sẽ rất tôi Tuy nhiên, với

những thiết bị thu kỹ thuật số, những bài hát hay bộ phim có thể được thu lại với Tất

ít, thậm chí không có sự giảm sứt nảo về chất lượng Việc sử dụng những thiết bị thu này và sử dụng Internet cho việc phân phối, người vi phạm quyền tác giả có thể

để dang thu lại và phát tán những sản phẩm đã được bảo vệ bản quyển mà không

phải trả bất cứ khoản phi nào cho tác giả thực sự của nó Do vậy, sở hữu nội dung

là những kỹ thuật được nghiên cứu và phái triển nhiều nhất, hứa hẹn sẽ bảo vệ được những tác phẩm của họ

Mã hóa là phương pháp đầu tiên và phể biến nhất để bảo vệ nội dung số Nội

dung được trải qua giai đoạn mã hóa đề phát tán, và một khóa giải mã sẽ chỉ được

cung cấp cho những người mua bản sao nội dung đó Những lile mã hủa có thể rất

sẵn trên InternoL, nhưng số không thể sử dụng được nếu không có khóa chắp thuận

Không may, việc mã hỏa nảy không thể giúp người bản hàng giảm sắt làm cách

nảo một khách hàng hợp pháp sẽ truyền tay những nội dung đó sau khi đã giải mã Một kê xâm phạm quyển tác giả có thể mua một sản phẩm, sử dụng khóa để giải

mã để xem nội dung, va phân tán những bản sao bất hợp pháp đó Việc mã hóa có

thé bảo vệ nội dung đó trong suốt quá trình vận chuyển, tuy nhiên chỉ một lần bị

giải mã, nội dung nảy sẽ không được tiếp tục bảo vệ trong tương lai

Do vậy, điều cần thiết nhật nhằm bố sưng việc mã hóa là: một kỹ thuật có thể

bảo về nội dung, thậm chi sau khi chủng được giải mã Thuy vân có những khả

năng để giải quyết vẫn để này bởi nó thay thể thông tin bên trong nội dung và nó sẽ

không bao giờ bị tẩy xóa hay dời đi trong quá trình sử dụng thông thường Việc

giải mã, mã hóa, nén, chuyển đổi từ kỹ thuật số sang anolog, và thay déi dinh dang file thủy vân có thể được thiết kế để làm được tất cả các quá trình trên mà không,

làm ảnh hưởng đến nội dung

'Thủy vân có thế được xem như là kỹ thuật nhằm ngăn ngừa việc sao chép

trai phép và cung cấp những ứng dựng bảo vệ bản quyển Ironp ngăn ngừa sao

chép, thủy vân được sử dụng dưới dạng phần mềm hoặc thiết bị phần cứng nhằm giới hạn sự sao chép Dối với những ứng đụng bảo vệ bản quyền, thủy vân được sử dung để chỉ rõ tác giả của sản phẩm và chắc chắn rằng tiền trả cho tác giả đó là đúng theo luật pháp

Ngoài ra, có một số lượng ứng dụng khác mà kỹ thuật thủy vân cũng có thể

được áp dụng Những ứng dụng đẻ bao gồm: giám sát truyền thông, theo đối giao địch, sự xác thực, điều khiển sao chép và điều khiến thiết bị

2.3 Các đặc tính và ứng dụng của thủy vân

Như đã nói ở trên, thủy vân có thể được sử dụng trong rất nhiều các ứng

dụng khác nhau Nhin chung, no khá hữu đụng nhằm kết hợp một số thông tin được thêm vào một sản phẩm cụ thé, những siêu dữ liệu này có thê được nhúng vào như một quá trình thủy vân Dĩ nhĩ nhiều cách khác nhau để kết hợp thông tín với

sẵn phẩm, chẳng hạn như thay thé chúng vao header ciia một lile số, mã hỏa ching

thành mã vạch trên một bức ânh Câu hỏi dược dặt ra là: Khi não thủy vân trở thành một lựa chọn tốt? Thủy vân có thể làm những điều mà các kỹ thuật đơn giản hơn không làm được hay không?

Có ba điều quan trọng khác biệt giữa thủy vân vả các kỹ thuật khác Thử

nhất, thủy vân không thé nhận thấy hay cám nhận thấy được trong điều kiện thông

thường Thứ hai, thủy vân không thể tách rời với sắn phẩm bởi chủng dược nhúng

vào sản phẩm Ihủy vân không thể bị xóa bỏ khi sản phẩm được trưng bảy hay

được chuyển đổi sang dạng khác Tuổi cùng, thủy vân trải qua những quá trình biến

đổi giống như sản phẩm Diều này có nghĩa lả, thỉnh thoảng có thể học được điều gi

đó về những quả trình biến đổi của sản phẩm thông qua kết quả của việc thủy vân

Đây là ba thuộc tính đã làm thủy vân trở nên vô giá đối với một vài ứng dụng nàu

đó

'Trong phân nảy, chứng ta sẽ mồ tä một vài ứng dụng được thực hiện với thủy

vân và nghiên cứu những lợi thê của các phương pháp nảy nhằm thay thế những kỹ thuật khác 5au đó, chúng ta sẽ mô tả một vải thuộc tính của thủy vân, thảo luận về những vấn đề quan trọng có liên quan đến chúng và giải thích sự thay đổi do chúng

†ạo nên đối với ứng dụng

2.3.1 Các ứng đựng của thủy vân

Chúng ta sẽ khảo sát và nghiên cứu tám ứng dụng thực tế của thủy vân, bao

gồm: giám sát truyền thông, xác minh người sở hữu; bằng chứng về quyền sở hữu, theo đối giao địch; xác thực nội dung: điêu khiển sao chép, điều khiển thiết bị, và

sự gia tăng là Với mỗi ứng dụng, chúng ta sẽ cố gắng xác minh xem những

dic diém nào của thủy vân có thể ảnh hưởng, nhằm dưa ra một giải pháp phủ hợp

cho thủy vân Dễ làm được điều này, chúng ta phải xem xét hết sức cấn thận yêu

cầu của ứng đụng và nghiên cứu những giới hạn của những giái pháp thay thế

2.3.1.1 Giám sái truyền thông

Một phương pháp giám sát truyền thông thô sơ là luôn có người theo dõi trực

tiếp sau đỏ ghi lại những gì họ nghe và nhìn thây Phương pháp nay rit ton kém và

đễ xây ra lỗi Chính vì lẽ đó mà nó đã được thay thé bởi việc giám sát tự động Kỹ

thuật nảy có thể được tách ra làm hai loại là hệ thống giám sát bị động và hệ thống

giám sát chủ động IIệ thống giám sát bị động dược sử đụng nhằm nhận ra ngay lập

tức nội dung đang được phát, hiệu quả của nó tương đương với việc con người

giám sát (có thể đảng tin hon và giá thành thấp hơn) Hệ thống giảm sát chủ động

dựa vào những thông lin dã dược liên kết, những thông tin dã dược phát đi với nội

dung có sẵn

TIệ thống giám sát bị động bao gềm một máy tính giám sát quá trình truyền thông vả so sánh những tín hiệu nhận được với cơ sở dữ liệu sẵn có Đây là phương

pháp trực tiếp và íL xâm phạm nhất của việc giám sắt truyền thông lự động Nó

không dôi hỏi sự giới thiêu của bắt cứ thông tím liên quan nào trong truyền thông,

và vì thế không cần bắt cử sự thay đỗi nào tới quy trình của người dãng quảng cáo Nói tóm lại, nó không yêu cầu bắt cử sự hợp tác nào với người đăng quảng cáo hay

phát thanh viên

Tuy nhiên, có một vài vẫn để tiểm ấn trong sự thực thi của hệ thông giám sát

bị động Đầu tiên, việc so sánh những tín hiệu nhận được đối với một cơ sở đữ liệu

là không hề dễ dàng, Theo lý thuyết, chúng ta sẽ chia các tín hiệu thành các dơn vị

có thể nhận biết chẳng hạn như hình ảnh riêng lẽ trong video và tìm kiếm chúng

trong cơ sở đữ liệu Tuy nhiên, mỗi hình ảnh trong video lai bao gồm hàng triệu bit Thông Tin vả chúng trở nên khâng thực tế khi sử đụng một chuỗi bit lớn như thế khi tim kiếm trong cơ sở đữ liệu Vi vay, hệ thống phải xử lý những tín hiệu nhận được thành những chữ ký nhỏ hơn mà những chữ ký này đủ lớn để phân biệt với những

tác phẩm khác đẳng thời cũng đủ nhỏ để có thể sử dụng như một chỉ mục trong cơ

sở đữ liệu tìm kiếm Định nghĩa những chữ lý này là rất khó Hơn nữa, việc phát truyền hình hay truyền thanh thường làm piãm sút tín hiệu, và sự giảm sút này cũng,

thay đối theo thời gian Kết quả thu nhận được trong những khoảng thời gian khác

nhau của cùng một tác phẩm có thể dẫn tới những chữ ký khác hoản toàn Diều này

có nghĩa là hệ thông giám sát không thể tìm kiếm chính xác một sự thích hợp trong chính cơ sở dữ liệu của nó Để thay thế, nó phải thực hiện một tìm kiểm gan nhất bên cạnh, điều này có lẽ phức tạp hơn bởi sự kháo nhau nhận được từ nững chữ ký

Thứ hai, thậm chí nếu vin dé tim kiếm cơ sở dữ liệu được giải quyết, việc

lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu có thể rất tến kém bởi cơ sở dữ liệu rất lớn Hơn

nữa, hệ thống nên giám sát dồng thời tại một vải vị trí khác nhau Bởi mỗi vị

trí phải truy vấn dến cơ sở đữ liệu trung tâm, lưu trữ cục bộ (với khả năng cập nhật liên tục) hoặc truyền những chữ ký trớ lại về quá trình xứ lý trung tâm một cách dễ

dang

liiện nay, đã có những sự tiến bộ đáng kế đối với hệ thẳng giảm sát truyền

thông bị động Tuy nhiên, dỄ dạt dược sự chính x:

có lẽ cần một hệ thống giám sát chủ động Hệ thống nay sẽ giủn những thông tin

¿ dối với một hệ thông xác thực

được xác thực sẽ được phát di cùng với nội đung Giám sát chủ đông là một kỹ

thuật thực hiện đơn giản hơn so với giám sát bị động Những thông tin xác thực rất

đễ hiểu dé giải mã mật cách chính xác, và vì thế không cần yêu cầu một cơ sử đữ liệu nao dé phién dịch nghĩa của nó

Một cách dé thi hành hệ thông giám sát chủ động là đặt những thông tin xác thực vào một vùng riêng hiệt của vùng truyền tín hiệu Ví dụ, việc truyền tín hiệu

anolog vô tuyến cho phép thông tin số được mã hóa thánh những đường doc xen kẽ

giữa những khoảng tring (VBI) cia tín hiệu video Phần này sẽ được gứi tới giữa

các hinh mả không có bắt cứ hiệu ứng nào tác động lên trên hình

Đối với các sản phẩm công nghệ số, có một vài kỹ thuật chủ động tương tự

nhau lưu trữ những mã dược nhận dạng trên những hoadcr cúa file Những kỹ thuật

nay phải trải qua những vấn để pần giếng như phương pháp VHI, trong đó người diều khiển trung gian và người phân phối cuỗi cùng phải đâm bảo việc phân phối

header không bị thay đổi Một lần nữa, những dữ liệu không chắc chắn để tổn tại với sự thay đổi định dang mà không cần một hệ thông được sửa đổi

Thủy vân rõ rảng lả một phương pháp có thể sử dụng để thay cho việc mã

hóa những thông tin đã bị nhận dạng trong việc giám sát chủ động Nó có những lợi

thế đối với sự tồn tại trong phạm vị nội dung của né hơn là việc khai thác một phần

cụ thể của tín hiệu phat di, và do vậy hoàn toàn tương thích với nền tảng thiết bị truyền thông được lắp đặt bao gồm cả việc truyền tín hiệu số và analog Bat loi chính của thủy vân là quá trình nhúng phức tạp hơn việc đặt dữ liệu vào VDI hay vào header của file Đây cũng lả mật ric rối, nhất là trên phần nội đụng được tạo

1a, thủy vân sẽ làm giảm đi chất lượng âm thanh và hình ảnh của sản phẩm

2.3.1.2 Xác mình người sở hữu và bằng chứng về quyền sở hữu

Mật ví dụ nếi tiếng lả bức tranh Lena Đây có lẽ là bức tranh được sử dụng

để kiểm chứng phế biển nhất trong quá trình nghiên cứu hình ảnh và bức tranh này

xuất hiện trên vô số các bài bảo và những cuộc hội thảo

\c sử dụng thủy vân không chỉ để xác định quyền sở hữu bản quyền mà

thực tế còn để chứng minh quyền sở hữu đó Đây chính là điều mà một thông bảo

bằng văn bản không thé thực hiện được bởi vì nó có thể dễ đảng bị giả mạo Ví dụ

một nghệ sĩ (Alice) sáng tạo ra một hình ảnh và đưa nó lên trang web của mỉnh với một dòng thông báo về quyền sở hữu 1a “ © Alice” Sau đó một người làm quảng

cáo (Bob) ăn cắp hình ảnh đó, sử dụng một chương trình xử lý hình ảnh để thay dòng chữ thông báo đó bằng * © Bob” và sau đó đòi hỏi quyền sở hữu hình ảnh đó

cho anh ta Như vậy tranh chấp này sẽ được giải quyết như thế nào?

Mắt cách đề giải quyết việc tranh chấp này là nhờ tới các cơ quan có thẩm quyên Trước khi đưa hình ảnh của cô lên trang web, Alice có thể đăng ký hình đó

với Cục Bản quyên liên bang bằng cách gửi cho họ một bản sao Họ sẽ lưu giữ hình

ảnh đó củng với thông tin của người sở hữu ban đầu Sau đó nếu có sự tranh chap,

cô ấy có thể liên hệ với Cục Bản quyền liên bang để chứng minh rằng cô ta lả người có đầy đủ quyền với bức ảnh đó Tuy nhiên, Alice có thể từ chối đăng ký

hình anh do vi chi phi khá tổn kém (cỏ thể lên tới 45 USD đối với mỗi tài liệu)

Nếu nhiều hình ảnh dược đãng ky, chi phi nay sé la không nhỏ Nếu Alice không,

thể chỉ trả được, cô ấy sẽ phải kiện Bob má không có sự hỗ trợ từ phía Cục bản quyên liên bang

Trong trưởng hợp dỏ, Alice phải dưa ra bằng chứng rằng chính cỗ tạo ra bức ảnh đó Vi du, Alice cé thể có phim äm bản nếu là một bức ảnh Hoặc sẽ có những, bản nháp nếu do 14 bite tranh vẽ Vẫn đẻ là nếu Hob kiên quyết thắng trong vụ kiện

nảy, anh ta cũng có thể làm giả các bằng chứng nói trên Anh ta có thé lam duge phim âm bản mới từ hình ảnh đó hoặc tự phác ra những bản phác thảo đầu tiên Trong trường hợp tệ hơn nếu những hình ảnh đó là hình ảnh kỹ thuật số thì sẽ không có bất cứ phim âm bản hay bản nháp nào

Vay Alice cd thể bảo vệ quyển sở hữu vả tránh các chỉ phí phát sinh liên

quan đến việc đăng ký bằng cách sử dụng thủy vân vào tác phẩm của cô không? Trong trường hợp sử dụng thủy vân của Digimarc, cầu trả lời có thể là không Vấn

để với hệ thống thủy vẫn này là bộ tách sóng khá sẵn với các nhà quảng cáo Bất cứ

ai có thể tách được thủy vân có thé dé đảng loại bổ chúng vì thé Bob có thé dé dang

có được một bộ tách của Digimaro Anh ta có thể loại thủy van cia Alice va thay

bằng của mình

Tể đạt được mức độ bảo mật đối với việc chứng minh quyên sở hữu, việc cắm bán các máy tách sóng là hoàn toàn cần thiết Khi một người quảng cáo không

có sẵn bộ tách sóng, việc tách thủy vần khỏi hinh ảnh là khá khó khăn Vì thế khi

Alice va Bob ra 16a, Alico có thể chứng mình bản sao gốc của hình ảnh Bản gốc và

ban copy có thể dược đưa vào máy phân tích thuỷ vân và nd có thé tach ra được thủy vân của Alice L3ẫu vậy, ngay cá khi thủy vân của Alice có thể không dễ dâng

bổ di, Bob có thể thực hiện phá hoại Hob sẽ sử dụng hệ thông thủy vân khác của

anh ta và đưa vào một bản sao gốc bức tranh của Alice Vì thế bên thứ ba khó lòng,

có thể phân xử xem Alice hay Bob có bản gốc

Van dé nay có thể dược giải quyết nếu chúng ta tạo ra một sự thay dỗi nhỏ

trong cách đặt vẫn đề Thay vì cỗ gắng chứng minh quyền sở hữu bằng cách đính

kém đóng chữ “bức ảnh nảy thuộc về Alice” đưới hình thức thủy vân, chúng ta sẽ

có gang chứng minh ring hình ảnh nãy được sao chép từ hình ảnh kia Việc nảy sé đưa ra bằng chứng gián tiếp cho thấy hình ảnh gốc được Allee sở hữu và trong trường hợp đó Alice sẽ có một bản gỗc mà từ đó các bản sao khác được tạo ra

Bằng chứng này gần giống với việc nếu Alice IA người tạo ra phim âm bản mà từ

đó bức tranh được tao ra thì sẽ mạnh hơn bằng chứng Hob tạo ra phim im bản nhưng không thể tạo ra một bản gốc giá ma qua được thử nghiệm chủng tôi

2.3.1.3 Giảm sải giao dịch

‘Trong tmg dung nay cla thủy vân thủy vân sẽ ghi lại một hoặc nhiều giao địch đã được thực hiện trong quá trình sao chép tác phẩm có gắn thủy vân Vĩ dụ, thủy vân sẽ ghú lại người nhận trong mỗi lần bán hoặc phân phối hep pháp của tác phẩm Người chủ sở hữu hoặc người tạo ra tác phẩm sẽ đặt một thủy vân khác biệt

ở trong mỗi bản sao chép Nếu tác phẩm bị sử dụng sai mục đích thường xuyên (dd

gi cho bao chi hoặc Lái phân phối bắt hợp pháp), người chủ sở hữu có thể tìm ra ai

là người chịu trách nhiệm

Giám sát giao dịch cũng thường được gọi là truy tìm đấu vân tay vì mỗi bản sao của sản phẩm có thể được xác định duy nhất bằng thủy vân cũng giống như mỗi

người có một vân tay duy nhất Tuy nhiên, đấu vân tay thường được sử dụng cho

việc truy tìm và nhận dang vân tay của cơn người Và kỹ thuật truy tầm vân tay

đồng thời cũng được sử dụng dé ám chỉ tới việc xác dịnh thụ dộng tác phẩm (chẳng, hạn như giám sát băng thông) Để tránh những nhằm lẫn chúng ta sẽ sử dụng thuật

ngữ giám sát giao địch

Trong giám sát giao dịch có một vải kỹ thuật không phù hợp với định nghĩa

về thúy vân Một kỹ thuật thay thể thủy vân là sử dụng các dấu hiệu hiển hữu Ví

dụ đổi với các tài liệu kinh tế có độ nhạy cảm cao như kế hoạch kinh doanh thường, được in trên piấy có nền số Ấn máu ghi xám Các bảo cáo sau đó sẽ được giữ lại và

chỉ rõ người nào có bản sao nảo 13âu hiệu này cũng được gọi lä thủy vân bởi vì nó

có một đâu hiệu cơ học liên quan đến thủy vân trên giấy Diu vay, chúng không phải là thủy vân trong hoàn cảnh sử dụng thuật ngữ này của chúng ta, vỉ chúng ta quan tâm đến tỉnh không thể nhận biết được là một đặc điểm nhận đạng Dĩ nhiên, các thủy vân không thể nhận đạng thường được đánh giá cao hơn các dấu hiệu

được nhận dạng cũng giống như thủy vân được đánh giá cao hơn các bản thông báo

ban quyền bằng giấy

Hình 2.2 Vĩ dụ về bộ mã xác định riêng biệt được in chìm làm nên van ban ky? tu

Một ví dụ về giám sát giao dịch là trong việc phân phối các bản phôi in bao hang ngày Trong suốt quá trình làm phôi, phôi in thường được phân phối tới nhiều

người liên quan đến quá trỉnh sản xuất Nhật báo hàng ngày thường được bảo mật

cao bởi thường xuyên xảy ra việc một nhật báo có thể rò rỉ tin tức cho các tờ báo

khác Khi việc này xảy ra, các phòng có trách nhiệm sẽ nhanh chóng tỉm ra nguồn

rô rỉ Họ có thể sử dụng một dòng chữ có thể nhìn được ở mép của khuôn phôi để

xác định mỗi một bản sao của nhật báo

2.3.1.4 Vác thực nội dung

Có thể thấy rằng ngày cảng dễ dàng làm giả các sản phẩm kỹ thuật số bằng

nhiều cách khó có thể phát hiên ra được Ví dụ như hình 2.3 cho thấy một sửa đổi trên hình ảnh sử dụng phần mềm đồ họa Hình bên trái là hình gốc, bên phải là hình

sửa đổi Nếu hình ảnh này là một chứng cớ quan trọng trong một cuộc điều tra của

cảnh sát hoặc một vụ kiện thì hình thức giả mạo nay có thể tạo ra một vấn đề

nghiêm trong Những vẫn để tương tự có thể thực hiện với file bình ảnh vả âm

Hình 2.3 \ội ví dụ đễ hiểu về thay đi hình ảnh: Người phụ nữ ở bức ảnh trải đã

được làm biến mắt trong bức ảnh phải

Vấn để xác thực nội dung được nghiên cứu kỹ trong mật mã Một phương

pháp mã hóa cho vẫn đề này là sử dụng chữ ký điện tử, là hình thức viết lai mật mã

ngắn gọn Môt hàm mật mã sử dụng khóa không đổi xứng được sử dụng, trong đó

khóa được sử dụng để mã hóa chữ ký khác biệt với khóa để giải mã chữ ký Chỉ có

người chủ hợp pháp tạo ra chữ ký mới biết được khóa để giải mã Vì thế một kẻ

sao chép cổ tình thay đổi dòng ký tự không thể tao ra chữ ký điễn tử giả Nếu một

ai đó thường xuyên so sánh các bản sao chép có chữ ký điện tử với chữ ký điện tử mẫu thì họ có thể dễ dàng nhân ra các chữ ký đỏ không phủ hợp và có thể biết rằng,

chữ ký đã bị giả mạo

Biện pháp thường được sử dụng là gắn chữ ký trực tiếp lên sản phẩm bằng

cách sử dung thủy vân Hang Epson thường sử dụng một hê thống như một đặc

trưng trong tất cả các camera số của họ Đây được coi đó là một chữ ky đính kèm

và gọi đó là một dấu hiệu tra soát Các dấu hiệu tra soát thường được thiết kế đề trở

thành vô hiệu Sau khi chỉ cần có một sửa đổi nhỏ trên sản phẩm thì được gọi là

thủy vân đễ phân mảng

Việc sử dụng các dấu hiệu tra soát hạn chế các vấn đề xảy ra liên quan đến

việc chắc chắn chữ ký điện tử sẽ xuất hiện trong sản phẩm Dầu vậy, cũng phải

xem xét đề chắc chắn rằng việc đính thủy vân không thay đổi sản phẩm hoặc biến dạng nếu nó trở nên vô hiệu khi so sánh nó với chữ ký Việc này có thể được thực

hiện bằng cách phân sản phẩm thảnh hai phần, một phần là với chữ ký được vi tính

hóa, một phần với chữ ký được đính kèm Ví dụ, một vải tác giả để nghị vi tính hóa

chit ky high-oder bits va phin côn lại đính kèm chữ ký dưới dạng low-oder bits

Tiểu một tác phẩm chửa dâu hiệu xác thực người dùng bị thay dỗi thì đấu

hiệu cũng được thay đối theo Điều này đưa ra vin dé cin phải nghiên cửu thém 14

bằng cách nào tác phẩm đã bị làm biến dạng Ví dụ, nếu một hình ảnh dược chia

làm hai khối và mỗi khối có một xác thực người dùng riêng dính kèm với nó, chúng,

†a có thể có được ý niệm cơ bản là phần nào của hình ảnh được xác thực va phần

nảo đã được thay đối

Một loại thông tin khác có thể được rút ra từ việc nghiên cứu dấu hiệu xác thực người dùng đã bị thay dỗi là có hay không việc lâm giảm độ nén đã được áp

dụng đối với tác phẩm Sự lượng tử hóa áp dụng bởi hầu hết các hàm làm giảm độ

nén có thể dẫn tới sự thay đổi có tính sắc xuất ngẫu nhiên trong một thúy vân có thé nhận ra Điều này là tiền để cho giai đoạn hai của quá trình SDMI được yêu cầu đối với chức năng trong thủy van âm thanh Ngược lại chúng ta có thể không quan tâm

xem tác nhằm đã được nén vả có thể chỉ quan tâm xem đã có thêm oáo thay đổi

đáng ké nao đã dược thực hiện Điều này dẫn tới khái niễm các thủy vẫn va chit ky bản phân mắng, không thể bị thay đổi nếu có những tác động nhỏ chẳng hạn như giảm độ nén nhưng lại bị làm mắt hiệu lực bởi những thay dỗi chính

2.3.1.5 Diéu khién swe sao chép

Hầu hết các ứng dụng của thủy vân dã dược nghiên cứu trước day chi có tác đụng sau khi ai đó đã làm diều gì sai Ví đụ, một cơ quan quản lý phát thanh có thể

giúp bắt được các phát thanh viên không trung thực sau khi họ phát những quảng

cáo sai và việc giám sát trao đối phát hiện ra các nhà quảng cáo sau khi họ phân

phối các bản sao chép bất hợp pháp Các kỹ thuật nay giúp ngăn ngừa các hoạt động sai trải Sẽ là tất nhất nếu loại bỏ hoản toàn các việc này Dầu vậy nó chỉ để ngăn ngừa các hoạt động trái pháp luật Trong ứng dụng kiểm soát sao chép, mục

tiêu của thủy vân là ngăn ngừa mọi người không thực hiện hảnh vi sao chớp cáo nội

đã được cắp bản quyền một cách hợp pháp

Phương pháp ngăn chặn việc sao chép bất hợp pháp đầu tiên vả mạnh nhất là mật mã hóa Bằng cách mã hóa một tác phẩm dựa trên một khỏa duy nhất, không một ai có thể sử dụng được nếu không có khóa này Khóa này sau đó được cung

cấp cho người dùng hợp pháp với mục dích gây khó khan cho ho trong việc sao

chép hoặc tái phân phối Ví dụ, các chương trình truyễn hình vệ tinh đêu đã được

mã hóa Các khóa mở mã được cung cấp tới mỗi khách hàng thông qua thẻ thông minh Bat ctr ai cé ging xem hoặc ghi lại các chương trình truyền hình mà không

có thé thông minh sẽ chỉ xem được những hình ảnh bị nhiễu

Có ba cách chính mà một kẽ sao chép trộm sử dụng dễ vượt qua hệ thống mã

hóa Cách đầu tiên và khó khăn nhất là tự giải mã thông tin mà không có khóa

Diều nay liên quan đến một vải phương pháp tìm kiếm, khi đó kê sao chép cố gắng

giải mã thông tin với hàng triệu khóa Nếu hệ thống mã hóa được thiết kế tốt, kể

sao chép trộm bất buộc phải thử lần lượt từng khóa Và nếu từ khỏa đải hơn 50 ký

tự thì việu tìm kiếm là không thể thực hiện được

Do thay vân được đính kèm vào nội dung, chúng hiện hữu trong bất kỳ nội dung nao va vi thé có thể cưng cấp một phương pháp tết hơn để thực hiện việc giám sát sao chép Nếu bắt cử một thiết bị ghi chép nào phủ hợp với một hộ tach thủy vân, các thiết bị đó có thể được làm để ngăn chặn việc sao chép băng cách một

Thủy vân khó sao chép sẽ được giải mã ngay ở đầu vào vào của thiết bị

‘Tuy nhién có một vấn để không mang tính kỹ thuật thường xuất hiện khi ứng

đụng hệ thống quản lý kiểm soát sao chép dựa trên thủy vân la: lam sao dé chắc chắn rằng tất cả các máy ghi đều có bộ tách thủy vân? Tắt cứ mệt nhà sẵn xuất thiết

bị máy ghi nào đều có ÿ định sẵn sảng chấp nhận thêm chỉ phí để lắp bộ tách thủy vân vào thiết bị của họ Dầu vậy, trên thực tế bộ tách thủy vân sẽ làm giảm giá trị

của dầu thu trong cải nhìn của khách hàng Khách hàng mong muốn có một thiết hị

có thể sao chép bất hợp pháp

Chúng ta có thể sứ dụng một khái niệm gọi là kiểm soát sự phát lại Khi một

kế sao chép trộm sử dụng một máy ghi chép không phục tùng để tạo ra một bắn sao

chép bất hợp pháp đổi với sản phẩm đã gắn thủy vân thì bản sao chép đó vẫn gắn

thủy vân Những máy phát Luân lệnh vì giấy phép bắt buộc nên bị yêu cầu kiểm tra thúy vấn trong nội dung Khi đầu đọc nhìn thấy thủy vân không thể sao chép được thi nd sẽ kiểm tra xem nó dang đọc một bản sao chép hay một bản gốc Việc này có

thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như kiểm tra xem tác phẩm được mã hóa hoàn toàn hay bằng cách tìm kiếm một chữ kỹ đặc biệt luu trên sản phẩm Nếu nó đang đọc một bản sao thì đầu đĩa tự động dùng,

Hình 2.4 Mối quan hệ giữa mã hóa và thủy vân dựa trên điều khiển sao chép Miti

tên cho biết đường đi có thê của nội dung Những đường đi này được đưa ra bởi

việc mã hóa, ghỉ chép việc điều khiến, hoặc điều khiển phát lại được đánh dau

bằng kỷ tự X

Hình 2.4 giải thích tương tác của mã hóa, điều khiển sao chép và điều khiển

phát lại trong môi trường làm việc của các thiết bị hoạt động với bộ giải mã và

không có bộ giải mã Một bản sao mã hóa của sản phẩm chẳng hạn như DVD được mua từ một cửa hàng băng đĩa có thể được chạy trên một bộ đọc có mã giải, nhưng không thể chạy bằng đầu đọc không có bộ giải mã bởi vì một đầu đọc không có bộ giải mã không thể đọc được bản sao đó Đầu ra của một máy đọc có chứa bô giải

mã không thể được ghi lại bằng một đầu ghi có chứa bộ giải mã bởi vì dầu ghỉ sẽ

phân tách thủy vân và dừng lại Dầu vây, một đầu ra như vậy lại có thể được ghi lại

bằng một đầu ghi không có chứa bộ giải mã, đưa ra một bản sao không được mã hóa bất hợp pháp của sản phẩm Bản sao này có thể được đọc bằng một đầu đọc

không cài bô giải mã bởi vì bản sao dó không bị mã hóa, nhưng lại không thé doc

được trên một đầu đọc có cải bộ giải mã bởi vì đầu đọc sẽ phân tách thủy vân và ngăn chặn việc phát lại Dầu vậy khách hàng có thể lựa chọn giữa việc mua một

thiết bị có dài bộ giải mã để có thể đọc một nội dung hợp pháp nhưng không thể

đọc được các nội đung bị sao chép bất hợp pháp hoặc một thiết bị không cài bộ giải

mã mã có thé đọc được các bản sao bất hợp pháp nhưng không đọc được các ban

sao hợp pháp Chúng ta chí cỏ thể hi vọng là khách hàng sẽ mua một dau đọc có

chứa hộ giải mã

2.3.1.6 Điều khiển thiết bị

Kiểm soát sao chép dẫn tới hàng loại các ứng dụng và một trong số đó là

diều khiển thiết bị Có một vải các ứng dụng khác nhau trong đó thiết bị phần ứng lại các thủy vân mà chúng giải mã được trong nội dung ‘I cái nhìn của người sử dụng, rất nhiều trong số chúng khác biệt sa với việc kiểm soát sao chép hởi chúng,

†ăng thêm giá trị vào nội dung hơn là ngăn chặn việc sử dụng nó

Một ứng dụng của thủy vẫn trong việc kiểm soát dược dua ra trong quy tắc

cia Ray Dalby vao nm 1981 Vào thời diễm đó rất nhiều trạm thu phát sóng FM phát nhạc và sử dụng kỹ thuật lắm giảm nhiễu gọi tên là Dolby FM Khi sử dụng kỹ thuật này, trạm thu sóng cần có một bô giải mã tương thích Thính giả phải dò các

tần sóng để quyết định xem tần sóng nào đang phát tín hiệu để họ có thé bật bộ lọc

séng radio Vi thé Dolby đã đưa ra ý tưởng các trạm thu phát sóng có thể tự động tật các bộ giải mã để tạo ra một tần số phát thanh trang với mọi tần số đỏ sóng của khan gid Và tân số này có thể được coi là một dạng thủy vẫn đơn giân

Ứng dụng gần đây nhất của thủy vân đối với kiếm soát thiết bị là việc img

dụng cho hệ thông điện thoại cầm tay của Digimarc được đỉnh kèm một thủy vân đặc biệt nhằm in và phân phối các hình ảnh, chẳng hạn như quảng cáo trên tạp chí, bao bị, vé Sau khi hình ảnh được chụp bởi camera của máy điện thoại cầm tay, thủy vân trong bức ảnh đỏ được đọc bởi phân mềm trong điện thoại và bộ xác định

trong điện thoại sẽ được kết nổi trực tiếp tới máy chù để liên kết với các website hỗ

trợ

2.3.1.7 Sự nâng cấp tài san

Tinh huống nảy thường xây ra khi chúng I4 có một hệ thống được triển khai trên quy mô rất lớn va chủng ta mong muốn nâng cấp nhằm cung cấp các chức

năng tiên tiến hơn Sự nâng cấp nảy có thể không đồng bộ với hệ thống hiện hữu

Ví dụ, hầu hết mọi nơi trên 1rái đất này đều đang chuyển đối từ tivi analog thông

thường sang tivi kỹ thuật số Quá trỉnh nảy khá tốn kém va mit nhiều thời gian

Trong suốt quá trình chuyển đổi, các thiết bị phát tín hiệu kỹ thuật số hoàn chỉnh

phải được giới thiệu và những khách hàng phải mua đầu thu tín hiệu số Bên cạnh

đó, một hệ thống tải săn phát sóng thông thường vẫn phải duy trì cho tới khi toàn

bộ khéch hang déu str dụng công nphệ kỹ thuật số Cuối củng, hệ thống phát sóng thông thường sẽ ngừng hoàn toàn Tại Mỹ, hệ thống phát sóng thông thường đã kết

thúc vào cuối năm 2009, tại Nhật dự kiến là cuối năm 2011 vả tại Anh mục tiêu là

cuối năm 2012

2.3.2 Các đặc tính của hệ thống thủy vân

Các hệ thông thủy vân có thể được mô tả bởi một số đặc tính nhận dạng quan trọng Trong phần nay ching ta sẽ làm rõ các đặc tính cụ thể đó Sự quan trọng có

quan hệ với một đặc tính phụ thuộc vào các yêu cầu của việc ứng dựng và vai trỏ

của hệ thống thủy vân Trên thực tế, việc giải trình đặc tính của thủy vân có thể rất

đã dạng tùy vào Lừng ứng dụng,

Chúng ta bắt đầu bằng việc xem xét và đánh giá một số đặc tỉnh có quan hê

điền hình với quy trình nhúng thủy vân: hiệu quả, độ trung thực và trọng tải Sau

đó chúng ta sẽ chuyễn sang các đặc tính có quan hệ điển hình với việc tách sóng:

Sự tách sóng mù hoặc thông thường, các hành vi lệch đương, và sự không tính vi

THai đặc tính tiếp theo, bảo mật và sử dụng :

đó việc sử dụng khỏa, thưởng là một phần không thể thiểu trong bat ctr dic tinh nao

mã khóa, có liên quan chặt chế trong

liên quan đến cơ chế thủy vân Chúng 12 cũng sẽ bàn thảo về khả năng thay đổi tim

nhắn được mã hóa bởi thủy vân bằng cách tự diểu chính thủy vân đó hoặc bằng

cách diễn đạt tỉn nhắn với nhiều thủy vần Phần này được kết thúc với việc đánh giá

về các chi phí liên quan tới cả việc ghi nhớ vả tách sóng bằng thủy vân

23.31 Hiệu ứng nhúng

Chúng ta định nghĩa một sản phẩm nhúng như một sản phẩm mà khi đấu vàa

bộ tách sóng sẽ cho kết quả là một việc tách sóng tích cực Với định nghĩa này về

các sản phẩm nhúng, hiệu ứng của một hệ thống nhúng la kha năng mà đầu ra của máy nhúng sẽ được thúy vân Nói một cách khác, hiệu ứng lả khả năng của việc

tách sóng ngay sau khi nhúng Định nghĩa này chỉ rõ rằng hệ thống thủy vân có thể

có hiệu ứng thấp hon 100%

Mặc dù 100% hiệu ứng thường được mong muốn, nhưng kết quả nảy thường tiêu tổn nhiều chỉ phí hơn so với các phương pháp khác Dựa trên việc ứng dụng,

chúng ta có thế sẵn sàng hài lòng với một vài hiệu ứng giúp hoạt đông tốt hơn sơ

với các đặc điểm khác Vỉ dụ như quan sát một công ty lưu trữ hình ảnh cần phải

nhúng thủy vân bản quyên trong hàng ngàn bức hỉnh mỗi ngày Một hệ thống như vậy có thể phải có những yêu cầu chính xác cao, và nó có thể xảy ra trường hợp

những bức hình cụ thể không thể được thủy vân thành công trong sự bắt buộc về độ chính xác Công ty đó phải quyết định hoặc để cho những bức hình duy trì việc không được đánh dấu, và vì thế không được bảo vệ hoặc cho phép viộc giới thiêu

về sự sai lệch nhiễu hơn để duy trị tỉ lệ hiệu quả 100%

Trong một vài trường hợp hiệu quả của hệ thống thủy vân có thể được quyết

định theo phép phân tích Nó có thể được dự đoán dựa trên kinh nghiêm bằng việc đơn giãn nhúng thủy vân vào một nhóm ảnh lớn dùng để kiểm chứng Phần trăm của các ảnh đầu ra có kết quả tích cực số tương ứng với tỉ lê hiệu quả, với giá định

số lượng hình ảnh trong nhóm là đủ lớn và dược đưa ra từ một nguồn phần phối giống như các hình ảnh được kỳ vọng có tính ứng dụng

4.322 Độ chính xác

Nhìn chung, đô chính xác của hệ thống thủy vẫn liên quan tới sự tương thích

về trì piác piữa nguyên bản và các phiên bản thủy vân của các sẵn phẩm được tái

tạo lại Chung ta cũng có thể định nghĩa dô chính xác của hệ thống thủy vân như dé tương thích có thể chấp nhân được giữa một sản phẩm không thủy vân và một sản phẩm thủy vân tại thời điểm mà nó được trình bày trước khách hàng

Xem xét trường hợp cia cae video được thủy vân, thực hiện truyền Lãi bằng

cách sử dụng các chuẩn truyền thông của N'TSC, hoặc các audio sẽ được truyền tải qua sóng AM Chất lượng của các kỹ thuật truyền tải này khá thần vỉ thế sự khác biệt piữa phiên bản gốc và các sản phim duoc thủy vân có thể không nhận biết

được sau khi có các biển đổi của các kênh Tgược lại, trong hệ thông video và audio IIDTV và DVD, các tín hiệu thường có chất lượng tốt, và yêu cầu việc thủy vân có độ chính xác cao hơn

'Irong một vài ứng dụng, chúng ta có thể chấp nhận các thủy vần tạo ra thay

đổi rõ rệt ở mức độ vửa phải nhằm có được tình trạng hoạt động tốt hơn hoặc chỉ

phí thấp hơn Chẳng hạn, các bộ phim thường là kết quả của việc chuyển đỗi kém

từ bản film ra bản video Mục đích duy nhất của chúng là để chỉ rõ cho những

người liên quan trực tiếp tới việc sản xuất bộ phim những góc quay gếc Một sự

bóp móo nhỏ có thể nhận biết bị gây ra bởi việc thủy vân cũng không làm giảm giá

trị của chúng

232.3 Lượng dữ liệu

Lượng dữ liệu 4m chỉ một số lượng bịt thông tin ma qué tinh thay van ma

hóa trong một dơn vị thời gian hoặc trong một sản phẩm Đối với một bức ánh,

lượng dữ liệu có thể ám chỉ tới số lượng bịt được mã hóa trong bức ảnh đó Đổi với

một file andio, lượng đữ liệu ám chỉ tới số lượng bịt được nhúng trong một giây

được truyền đi Đối với một video, lượng đữ liệu có thể ám chỉ tới số lượng bịt trên

mỗi miền thé thống) hoặc số lượng bit trong một giây Hệ thống thủy vân mã hóa N

bịt thường được gọi là thủy vân N bịt Một hệ thống như vậy có thể được sử dụng

để nhúng bắt cứ cải nảo trong 2" thông điệp khác nhau

Các ứng dựng khác nhau có thể yêu cầu các lượng đữ liệu rất khác nhau Các

img dung điều khiển việc sao chép có thể yêu cầu chí từ 4-6 bịt thông tin cẦn được

nhận trong vòng một khoảng thời gian, chẳng hạn như cứ 10 giây dành cho file nhạc và khoảng 5 giầy đảnh cho viđeo Trong hoàn cảnh như vậy, tốc độ đữ liệu xắp xỉ 0.5 bit⁄s đành cho file nhạc và khoảng 0.02 bit/s đảnh chơ file video Ngược lại, bộ phận điều khiển việc chiếu chương trình truyền hình có thể yêu cầu tối thiểu

24 bit théng tin để xác nhận tất cả các quảng cáo và việc xác nhận này có thể cần diễn ra trong những giây bắt dầu cúa phần trình chiều Vì thể, tốc dộ dữ liệu trong, ứng dụng nảy là khoảng 24 bit⁄s, gấp 3 lần tốc dộ tương ứng đổi với ứng dụng diễu

khiển file video

Rất nhiều ứng dụng đòi hỏi phải có một bộ tách sóng để thực hiện hai chức

ác định nếu một thủy vẫn hiện hữu, thì thuy van nao

năng khác nhau Nó cần phải ›

trong số 2N thông điệp cần mã hóa Một bộ tách sóng như thế có thể sẽ dưa ra 2*+]

giá trị dầu ra khác nhau: 2n thông diệp và “không có thủy vẫn náo hiện hữu”

Trong tài liệu nghiên cửu thủy vân, rất nhiều hệ thống đã được đưa ra trong

đó chỉ có một thủy vân là khả thi và bộ tách sóng sẽ quyết định xem thủy vân đó

hiện hữu hay không Điều này thường mặc dịnh rằng thủy vân Tbit có thể tồn tại

bởi vì các đầu ra khả thi có thể có: thủy vân hiện có và thủy vân vắng mặt Dầu

vậy, điều nảy không tương đồng với thỏa thuận đặt tên miêu tả đã noi ở trên

Chúng la thường gọi chúng là các hệ thông thủy vân 0 bít bởi vì chúng có 2” 11 — 2 giá trị đầu ra khả thị

3.3.2.4 Bộ tách sóng mà hay bộ tách sóng thông bảo

Trong một số ứng dụng, các sản phẩm bản chất là không thủy vân thường có

sẵn trong suốt quá trình tách sóng Chẳng hạn như trong ứng dụng theo đối trao đổi,

ch, nhằm tìm ra ai đã phát tán trái

phép bán sao cho trước My chú, dĩ nhiên vẫn có sẵn mội phiên bản sản phẩm

thường máy chủ của sản phẩm gốc chạy bộ

không thủy vân và do vậy nó có thể cung cắp một bản sao không hợp lệ cho bệ lọc Diều nảy về căn bản sẽ nâng cao hoạt động của bộ tách sóng, trong đó bản gốc có

thể được loại trừ từ bản sao thủy vân để chỉ thu được mẫu thủy vân Bản gắc cũng

có thể được sử dụng cho việc đăng kí, nhằm giảm bớt bât cứ sự bóp méo nảo về thời gian và không gian mà có thể tác động tới các bản sao thủy vận

'Trong các ứng dụng khảo, việc tách sóng cần phái thực hiện không củng với

việc thực hiện truy cập vao sản phẩm gốc Xem xét ứng dụng điều khiển việc sao

chép Ở đây, bô tách sóng cần phải được phân phối tới tất cả các thiết bị phi âm của

mọi khách hàng Việc phải phân phổi các nội đung chưa được thủy vân tới tất cả các bộ tách sóng là phi thực tế, nô có thể làm thất bại mục đích ban đầu của hệ thống thủy vân

Chúng ta để cập tới một máy tách sóng mà yêu cầu truy cập vào bản pốc, sản

phẩm chưa thủy vân như một máy tách sóng khai bảo Thuật ngữ này cũng đồng,

thời đề cập tới các máy tách sóng chỉ yêu cầu vài thông tin từ sản phẫm gốc, hơn là

sản phẩm trọn vẹn Ngược lại, các bộ tách sóng mà không yêu cầu bắt cứ thông tin nao liên quan tới bản gốc được gọi là bộ tách sóng mù Cho đủ hệ thống thủy vân

sử dụng bộ tách sóng mù hay bộ tách sóng thông báo thì đều cần phải phân tích

trước khi quyết định xem nó có được sử dụng cho một img dung cu thé hay không

Bộ tách sóng thông bảo chỉ được sử dụng cho các ứng dung trong dé san phim pốc

Trong lý thuyết về thủy vân, các hệ thống sử dụng bộ tách sóng thông báo Thường được gọi là các hệ thống thủy vân cả nhân Thuật ngữ này ám chỉ tới các lợi

ich chung của các hệ thống trong các ứng dụng mà chỉ mặt nhóm người có thể thực

hiện tách thủy vân (các ứng dụng thủy vân cá nhân) hoặc các ứng dụng trong đó

mọi người có thể được phép thực hiện tách thủy vân (các ứng dụng thủy vân công

cộng) Nhìn chung, cáo sản phẩm gốc thường chỉ cỏ sẵn trong các ứng dụng 64 nhân, và vì thể bộ tách sóng thông báo không thể sử dụng trong các ứng đụng công

cộng

2.3.2.5 Tỉ lệ ảnh thực lỗi

Một ảnh thực lỗi là việc tách sóng thủy vân trên một sản phẩm mà thực tế

không chứa thủy vẫn Khi chúng ta nói đến tỉ lệ ảnh thực lỗi,

số lượng các ảnh thực lỗi mả chúng ta mong muốn xuất hiện trên một số lượng lần

ứng 1a ám chỉ đến

chạy bộ tách sóng cụ thể ương tự, chúng ta có thể thảo luận khả năng mả một ảnh

thực lỗi có thế sinh ra khi một bô tách sóng chay Có hai cách khác nhau để định

nghĩa khả năng này Sự khác nhau dựa trên việc thủy vân hay sản phẩm được xem

xét là biển số ngẫu nhiên

Theo dink nghĩa thứ nhất, khả năng xây ra ảnh thực lỗi là khả năng dựa trên

việc dưa ra một sản phẩm cụ thể cho trước và các thủy vân lựa chọn ngẫu nhiên, hộ tách sóng sẽ thông báo cỏ một thủy vần xuất hiện trong sẵn phẩm đó Các thủy vân được vẽ tử hộ phần phối được định nghĩa bởi thiết kế của hệ thống phát thủy vân

Tiển hình là các thủy vân sẽ được phát sinh bởi một hảm sẽ mã hỏa cođe hoặc bởi một Gaussian @một máy phát số ngầu nhiên độc lập) Trong vài trường hợp, khả

năng xuất hiện ảnh thực lỗi, dựa trên định nghĩa thứ nhất, trường khá độc lập với

sẵn phẩm, và chỉ dựa trên cách thức phát sinh thủy vân

‘Theo dinh nghĩa thứ hai, khả năng xuất hiện ảnh thực lỗi là khả năng chơ

trước một thủy vân cỗ định và các sản phẩm chọn ngẫu nhiên, từ đỏ bộ tách sóng sẽ

tách thủy vân có trong sản phẩm Việc phân phối mà từ đó sản phẩm được chọn 1a những ứng dụng phụ thuộc khá cao Các hinh ảnh tự nhiên, các hình ảnh sử dung

trong y khoa, hình ảnh đồ họa, file nhạc, file video, và các hình ảnh theo đôi khác

đều được phân tích khác nhau Chí cá các file nhac rock, nhac cô điện và [le phát

thanh trén radio 1a giống nhau Thêm váo đó, khi những phân phối nay là khác

nhau, chủng lại cảng khác nhau hơn sau khi có phân tích từ hệ thông phát thủy van

Dầu vậy, các khả năng ảnh thực lỗi dựa trên dịnh nghĩa thứ hai có thể khác hơn nhiều so với theo định nghĩa nhất

"Trong nhiều ứng dụng, chúng †a rất quan tâm tới định nghĩa thứ hai về khả

năng xuất hiện ảnh thực lỗi hơn là định nghĩa đầu tiên âu vậy, trong một vải trường hợp định nghĩa thứ nhất cũng khá quan trọng, chẳng hạn như trong trường,

hợp theo đối các giao dịch, trong đó việo lách các thủy vân ngẫu nhiên trong một

su ahd An aaaAÁAI Re ye nã

sẵn phẩm cho trude cé thé dẫn tới các cáo buộc sai về việc ăn cấp

'Trong trường hợp phải chứng minh nguồn gốc sở hữu, bộ tách sóng sẽ rất ít

được sử dụng nên không đủ khả năng để tạo ra các ảnh thực lỗi Miặt khác, trong một ủng dụng về điều khiển việc sao chép, hàng triệu bộ tách sóng liên tục chạy Trên hàng triệu sản phim trên toàn thé giới Nếu một sản phẩm chưa được thủy vân

†ạo ra các ảnh thực lỗi tương ứng, nó có thể gây ra các vân đề nghiêm trọng Về lý

đo này, tỉ lệ ảnh thực lỗi nên giữ ở mức rất thấp Chẳng hạn như, sự đồng thuận

chung về các máy tách sóng thủy vân dành cho cac video DVD nén có một tí lệ

phát sinh ảnh thực lỗi là 1⁄10!2 ảnh hoặc 1/1000 năm hoạt động liên tục

2.3.2.6 Sự làm mạnh

Sự làm mạnh ám chỉ dễn khả năng Lách sóng thủy vẫn sau khi thực hiện các

hoat động thông thường liên quan tới việc phát tín hiệu Các vỉ dụ về các hoạt dộng thông thưởng trên các hình ảnh bao gdm: loc qua không gian, nén chịu nhiệt, in vả scan, và bóp méo về hình học (xoay vỏng, địch, quy mô và .) Thủy vân video cớ

thể cần được làm mạnh lên đổi với nhiều biển đối tương tự, cũng như ghi âm lại

trên các băng viđeo và thay đổi trong tốc độ hình ảnh so với các ảnh hưởng khác Thủy van audio cin phải được làm mạnh lên trong các tình huống chẳng hạn như

lạc tạm thời, ghi âm trên các băng audio và những biến đổi trong tốc độ phát lại gây ra những âm thanh méo vả tiếng rung,

Không phải tất cả các ứng dụng của thủy vân đều yêu cầu việc lim manh lén đối với tẤt cả các hoạt động trong quá trỉnh phát tín hiệu Thêm váo đó, một thủy vân chỉ cần tồn tại trong các hoạt động của quá trình phát tín hiệu thông thường tương tự như xuất hiện giữa khoảng thời gian giữa việc ghi và tách sóng Ví dụ,

tôn Lại

trong việc điều khiến việc phát sông truyền hình và radio, thủy vân chỉ e

trong quá trình truyền sóng Trong trường hợp phát vidco, diều này thường bao

gồm sự giảm bớt điện năng tiêu thụ, quy ước chuyển dỗi thập phân sang nhi phân, việc truyền mã nhị phân dem lại kết quả lọc thấp, các tiếng dn sông hướng, và một

vài dịch thuật nhỏ chiều ngang và chiều đọc Nhỉn chung, các thủy vân dùng trong

ứng dụng này cần không dược tăng cường dộ mạnh, quy mồ, lọc ở cấp dộ cao, hoặc bat cứ suy biển nào trong hàng loạt các suy biển về độ rộng mà có thể xảy ra ngay

trước quá trình ghi nhớ của thủy vân hoặc sau khi nó đã lọc

Trong một vải trường hợp, việ

hợp, hoặc thâm chí không thế đáp ứng được Lrên thực tế, môt nhánh nhỏ quan

trọng của nghiên cửu về thủy vân tập trung vào các thủy vân dễ vỡ Một thủy van

dễ vỡ được thiết kế để nó không cần phải tăng mạnh Chẳng hạn như thủy vân được Thiết kế cho các mục đích về xác minh sy thật cân phải để vỡ Bắt cứ tứng dụng tới quả trinh thực hiện mã hóa có thể gây ra thủy vân bị mit

tăng cường có thể hoàn toàn không thích

Mặt khác, các ứng dụng trong đỏ thủy vân cần được tăng mạnh trong tắt cả các sai lệch có thể lường trước mả không phá hủy giá trị của vỗ ngoài sản phẩm Dây là trường hợp khi quá trình xử lý tín hiệu giữa việc ghì nhớ và tách sóng là không đự đoán trước được hoặc khi thủy vân phải được bảo mật đối với các xâm nhập thù địch

3.3.2.7 Bảo mật

Bảo mật trong thủy vân nhằm ám chỉ khả năng chống lại các xâm nhập có

tinh chất thủ địch Xâm nhập có tính chất thủ địch là bất cứ quá trinh cụ thể nào

nhằm cản trẻ mục đích của việc thủy vân Các hỉnh thức xâm nhập chúng ta nên

quan Lâm thường được chia làm ba loại chính

®© Việc di chuyển không phép

5 - Việc phi nhớ không phép

e©_ Việc tách sóng không phép

Việc di chuyển và ghi nhớ không phép được ảm chỉ như những tắn công chủ

động bởi vỉ việc tấn công này làm thay dỗi vỏ của sản phẩm Việc tách sóng không, phép không lam thay déi võ của sản phẩm và vỉ thể dược coi là tấn công bị déng

Tâm quan trọng của những tân công này dựa trên ứng đụng Trên thực tế, có các tình huống trong đó việc thủy vân không có đối tượng thủ địch và không cần

phãi được bảo mật trước bất cứ tấn công nào Điều này thường rơi vào trường hợp