NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG WAVELET TRONG THỦY VÂN ẢNH SỐ Chương 1. Giới thiệu tổng quan về lịch sử hình thành và phát triển của thủy vân số, khái niệm, các đặc tính của thủy vân số và phương pháp tiếp cận lĩnh vực thủy vân số. Chương 2. Tập trung vào cơ sở lý thuyết và thuật toán thủy vân ảnh số sử dụng phép biến đổi Wavelet. Chương 3. Trình bày các ứng dụng tiêu biểu của thủy vân số đang được quan tâm nhiều. Chương 4. Trình bày chương trình thực nghiệm mô phỏng thuật toán dựa trên Mablab.
Trang 1HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
-Phạm Thị Lương
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG WAVELET TRONG THỦY VÂN ẢNH SỐ
Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
Mã số: 60.52.0.80
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI - 2013
Trang 2Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Lê Hữu Lập
Phản biện 1: ………
Phản biện 2: ………
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: giờ ngày tháng năm
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Trang 3KẾT LUẬN
Thuỷ vân đang là một lĩnh vực được quan tâm và nghiên
cứu trên toàn thế giới, trong khuân khổ luận văn này tác giả đã
nghiên cứu về kỹ thuật thuỷ vân ảnh số dựa vào phép biến đổi
sóng nhỏ rời rạc Tác giả đã thu thập, khảo sát và tiến hành xây
dựng cài đặt chương trình thử nghiệm chương trình kỹ thuật thuỷ
vân trên Matlab Đây là một công cụ hỗ trợ mạnh cho việc xử lý
ảnh Chương trình đã sử dụng thuật toán nhúng được thông tin
vào trong một file ảnh và lấy thông tin từ các file ảnh có chứa
thông tin trong đó Thông tin được giấu là một bức ảnh có tác dụng
bảo vệ bản quyền Từ đó chúng ta có cái nhìn thực nghiệm về kết
quả của thuật toán để có những đánh giá, so sánh tốt hơn
HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN
Dựa trên kết quả tìm hiểu, nghiên cứu và thực nghiệm bằng chương trình Matlab tác giả nhận thấy thủy vân ảnh số
sử dụng phép biến đổi Wavelet là một phương pháp tương đối tốt,
tuy thời gian xử lý chậm nhưng lại bền vững hơn so với phương pháp
thủy vân DCT nên có thể áp dụng tốt trong một số ứng dụng đòi hỏi
thủy vân bền vững, đặc biệt là ứng dụng bảo vệ bản quyền tác giả Vì
vậy, tác giả đề xuất hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo có thể là:
- Nghiên cứu cải tiến thuật toán để khắc phục những nhược
điểm còn tồn tại của thủy vân DWT
- Nghiên cứu tối ưu thuật toán cho một ứng dụng tốt nhất thể
để đạt được hiệu quả cao
1
LỜI MỞ ĐẦU
Kỷ nguyên thông tin số hình thành do sự bùng nổ của Internet và các phương tiện multimedia, những vấn nạn như ăn cắp bản quyền, xuyên tạc thông tin, truy nhập thông tin trái phép ngày càng gia tăng, đòi hỏi phải không ngừng tìm các giải pháp mới, hữu hiệu cho an toàn và bảo mật thông tin Cùng với đó là nhu cầu được bảo vệ bản quyền tác giả, quyền sở hữu trí tuệ được pháp luật công nhận đối với các sản phẩm số, đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu phải tìm ra một phương pháp hữu hiệu
Thủy vân số là một phương pháp mới dựa trên lý thuyết tổng hợp của nhiều lĩnh vực khác nhau như mật mã học, lý thuyết thông tin, lý thuyết truyền thông, xử lý tín hiệu số, xử lý ảnh đã và đang được nghiên cứu, ứng dụng mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới nhằm đáp ứng yêu cầu cấp thiết này Một thông tin nào đó mang ý nghĩa quyền sở hữu tác giả (người ta gọi nó là thuỷ vân - Watermark)
sẽ được nhúng vào trong các sản phẩm, thuỷ vân đó chỉ một mình người chủ sở hữu hợp pháp các sản phẩm đó có và được dùng làm minh chứng cho bản quyền sản phẩm Giả sử có một thành phẩm dữ liệu dạng đa phương tiện như ảnh, âm thanh, video cần được lưu thông trên mạng Để bảo vệ các sản phẩm chống lại hành vi lấy cắp hoặc làm nhái cần phải có một kỹ thuật để “dán tem bản quyền” vào sản phẩm này Việc dán tem hay chính là việc nhúng thuỷ vân cần phải đảm bảo không để lại một ảnh hưởng lớn nào đến việc cảm nhận sản phẩm Yêu cầu kỹ thuật đối với ứng dụng này là thuỷ vân phải tồn tại bền vững cùng với sản phẩm, muốn bỏ thuỷ vân này mà không được phép của người chủ sở hữu thì chỉ còn cách là phá huỷ sản phẩm
Trên cơ sở đó, cùng với sự hướng dẫn tận tình của GS.TSKH Nguyễn Ngọc San, tôi đã tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn
thành luận văn với đề tài: “NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG WAVELET
TRONG THỦY VÂN ẢNH SỐ“ Kết quả nghiên cứu được chương
mục hóa trong phần nội dung như sau:
Trang 4Chương 1 Giới thiệu tổng quan về lịch sử hình thành và
phát triển của
thủy vân số, khái niệm, các đặc tính của thủy vân số và phương pháp
tiếp cận lĩnh vực thủy vân số
Chương 2 Tập trung vào cơ sở lý thuyết và thuật toán thủy
vân ảnh số sử dụng phép biến đổi Wavelet
Chương 3 Trình bày các ứng dụng tiêu biểu của thủy vân số
đang được quan tâm nhiều
Chương 4 Trình bày chương trình thực nghiệm mô phỏng
thuật toán dựa trên Mablab
Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ THỦY VÂN ẢNH SỐ
1.1 Giới thiệu chương
Trong chương này, luận văn sẽ trình bày những vấn đề tổng quan
về thủy vân số, bao gồm: Lịch sử ra đời, khái niệm và so sánh thủy
vân số với các kỹ thuật giấu tin khác như mã hóa, giấu tin mật Đồng
thời luận văn cũng trình bày các yêu cầu cơ bản và các đặc tính của
hệ thủy vân ảnh số; các kỹ thuật thủy vấn số cơ bản và các tấn công
có thể xảy ra trên hệ thống thủy vân
1.2 Tổng quan về các kĩ thuật giấu tin
Hình 1-1: Phân loại các phương pháp trong ngành mật mã
23
4.3.2 Đánh giá kết quả
Trong quá trình thuỷ vân ta sử dụng khoá K làm trạng thái cho bộ sinh chuỗi giả ngẫu nhiên Bằng thực nghiệp cho thấy: Nếu giá trị khoá K càng lớn thì chất lượng ảnh sau khi nhúng thuỷ vân càng kém
Khi ta thay đổi giá trị khác nhau của khoá K trên cùng một ảnh chủ và watermark sẽ thấy sự khác nhau của chất lượng ảnh sau khi thuỷ vân bằng cách quan sát trực quan và qua giá trị độ lớn của nhiễu nền psnr (tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng của ảnh được thuỷ vân và các ảnh bị tấn công dựa vào tỷ số giữa giá trị cực đại của tín hiệu và độ lớn của nhiễu nền PSNR – Peak Signal To Noise) Phương pháp thuỷ vân ở miền DWT bền vững hơn nhiều (giá trị tương quan lớn hơn) so với thực hiện ở miền DCT, nhất
là trong các tấn công nén JPEG2000, lọc trung bình, lọc Gaussian, lọc sắc nét và co dãn ảnh
Trong quá trình khôi phục watermark, xuất hiện hai loại lỗi: Lỗi không phát hiện được và lỗi phát hiện sai
Về mặt thời gian: Quá trình thuỷ vân bằng kỹ thuật DWT được thực hiện chậm hơn so với thuỷ vân bằng kỹ thuật DCT Kết quả so sánh này được rút ra khi sử dụng trên một máy tính, ảnh chủ
và ảnh thuỷ vân giống nhau
Ta thấy kết quả thuỷ vân tìm lại được trong kỹ thuật thuỷ vân DWT rõ nét hơn so với kỹ thuật thuỷ vân DCT
Nhìn chung kỹ thuật thuỷ vân trong miền DWT tuy mất nhiều thời gian nhưng mức độ cảm thụ vẫn chấp nhận được và bền vững hơn so với kỹ thuật thuỷ vân DCT (thuỷ vân tìm lại rõ nét hơn) Vì vậy với những mục đích của việc thuỷ vân trên ảnh đã được đưa ra trong phần đầu thì kỹ thuật thuỷ vân trong miền DWT nên được sử dụng
4.5 Kết luận chương
Trang 5- Thời gian thực hiện: 13.0885 s
Hệ số nhúng k = 20
- Thời gian thực hiện: 6.9576 s
- SNR Signal to Noise Ratio: 2.2571 db
- PSNR Peak Signal to Noise Ratio: 7.5664 db
- Thời gian thực hiện: 12.4333 s
3 Cùng với sự bùng nổ của công nghệ thông tin, đặc biệt là sự bùng nổ của Internet và các phương tiện multimedia mang lại nhiều thuận lợi nhưng lại xẩy ra những vẫn nạn như ăn cắp bản quyền, xuyên tạc thông tin, truy cập thông tin trái phép… gia tăng, đòi hỏi không ngừng phải tìm các giải pháp mới đảm bảo cho sự an toàn và bảo mật thông tin
Nhiều phương pháp bảo vệ thông tin đã được đưa ra trong đó giải pháp dùng mật mã được ứng dụng rộng rãi nhất Thông tin ban đầu được mã hoá và gửi đi, người nhận được sẽ giải mã thông tin nhờ khoá của hệ mật mã Có nhiều hệ mã phức tạp được sử dụng như DES, RSA, NAPSACK…mang lại hiệu quả cao Bên cạnh đó, một phương pháp được sử dụng mang lại nhiều lợi ích tối ưu đó là kỹ thuật giấu tin (DataHiding)
Có thể coi giấu tin là một nhánh của ngành mật mã với mục tiêu là nghiên cứu các phương pháp che giấu thông tin mật
1.2.1 Mật mã và giấu thông tin
Mật mã (Cryptography hay Secret Writing) là phương pháp
gửi thông điệp dưới những hình thức khác nhau sao cho chỉ có người nhận mong đợi mới bỏ đi che giấu để đọc được thông điệp Thông điệp muốn gửi đi gọi là bản rõ Thông điệp bị che giấu gọi là bản mã hóa Sau khi người nhận loại bỏ che giấu để đọc thông tin thì thông điệp không còn được bảo vệ nữa
Giấu thông tin là kỹ thuật nhúng (emberdding) một lượng thông tin số nào đó vào trong một đối tượng dữ liệu số khác Một trong những yêu cầu cơ bản của giấu tin là đảm bảo tính chất ẩn của thông tin được giấu đồng thời không làm ảnh hưởng đến chất lượng của dữ liệu gốc
Sự khác biệt chủ yếu giữa mã hoá thông tin và giấu thông tin
là mã hoá thông tin làm cho các thông tin hiện rõ là nó có được mã hoá hay không, giấu thông tin thì lại khác, người ta khó phát hiện trong đối tượng đó có thông tin được giấu hay không Giấu thông tin
và mã hóa thông tin tuy cùng có mục đính là để đối phương không
Trang 64 phát hiện ra tin cần giấu, nhưng chúng khác nhau ở chỗ: Mã hóa
thông tin là giấu đi ý nghĩa của bản thông tin được mã hóa, trong khi
đó giấu thông tin lại là giấu đi sự hiện diện của thông tin được giấu
1.2.2 Giấu tin mật và thủy vân số
Giấu tin mật (Steganography tức giấu tin, viết phủ) là lĩnh
vực nghiên cứu việc nhúng các mẩu tin mật vào một môi trường
phủ Trong quá trình giấu tin, để tăng bảo mật có thể dùng một khoá
viết mật, người ta gọi đó là Intrinsic Steganography (giấu tin có xử
lý) Khi đó, để giải mã người dùng cũng phải có khoá viết mật đó
Chú ý rằng khoá này không phải là khoá dùng để lập mật mã mẩu
tin, ví dụ nó có thể là khoá để sinh ra hàm băm phục vụ việc rải tin
vào môi trường phủ
Thủy vân số (Digital Watermarking) là kỹ thuật nhúng “dấu
ấn số” (Watermark – tin giấu) vào một sản phẩm số (text, image,
audio, video), mà tin giấu này có thể được phát hiện và tách ra sau
đó, nhằm chứng thực (đánh dấu, xác thực) nguồn gốc hay chủ sở hữu
của sản phầm số này
So sánh thủy vân số với giấu tin mật
Mặc dù thủy vân số (Watermarking) và giấu tin mật
(steganography) cùng nằm trong lĩnh vực nghiên cứu nhằm che dấu
đi sự hiện diện của thông tin nhưng chúng có một số đặc điểm khác
biệt:
- Mục đích là bảo vệ thông tin
được giấu
- Giấu được càng nhiều thông
tin càng tốt, ứng dụng trong
truyền dữ liệu thông tin mật
- Thông tin được giấu phải ẩn,
không cho người khác thấy
được bằng mắt thường
- Chỉ tiêu quan trọng nhất là
- Mục đích là bảo vệ môi trường giấu tin
- Chỉ cần thông tin đủ để đặc trưng cho bản quyền của chủ
sở hữu
- Thông tin giấu có thể ẩn (invisible Watermarking) hoặc hiện (visible Watermarking)
21
Minh họa kết quả tìm lại thủy vân
4.3 Một số kết quả thực nghiệm khi thay đổi các tham số hệ thống
4.3.1 Kết quả minh họa
Hệ số nhúng k =0.5
- Thời gian thực hiện: 6.9888s
- SNR Signal to Noise Ratio: 34.2983 db
- PSNR Peak Signal to Noise Ratio: 39.6076 db
Trang 7Chương 4 - CHƯƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM THỦY VÂN
ẢNH SỐ SỬ DỤNG BIẾN ĐỔI WAVELET BẰNG MATLAB
4.1 Giới thiệu chương
Trong chương này, luận văn sẽ trình bày các kết quả của
chương trình thực nghiệm thuật toán thủy vân ảnh viết bằng
MATLAB Chức năng chính của chương trình là thuỷ vân ảnh và
giải thuỷ vân Đây là một trong những minh chứng cho ứng dụng bảo
vệ bản quyền của thủy vân ảnh số
4.2 Chương trình thực nghiệm trên MATLAB
4.2.1 Chương trình nhúng thủy vân
Chuẩn bị:
- Cài đặt Matlab (Phiên bản từ 7.0 trở lên)
- Khởi động chương trình Matlab
- Chuẩn bị các fie ảnh chủ, ảnh làm thủy vân đặt tại thư mục
hiện hành của Matlab
Minh họa kết quả nhúng với hệ số nhúng k=2
4.2.2 Chương trình tìm lại thủy vân
Chuẩn bị:
- File ảnh đã thủy vân
- Khóa key đã sử dụng ở chương trình nhúng
- File ảnh dùng làm thủy vân để so sánh
- Hệ số nhúng đã sử dụng
-5 dung lượng của tin được giấu - Chỉ tiêu quan trọng nhất là
tính bền vững của tin được giấu
1.2.3 Nguồn gốc thủy vân số
Thủy vân trên giấy (paper Watermark): Thủy vân trên giấy xuất hiện trong ngành sản xuất giấy cách đây hơn 700 năm Thủy vân trên giấy (paper Watermark) đầu tiên được tìm thấy có nguồn gốc từ Fabriano, Italy
Thủy vân số (digital Watermark): Khái niệm thủy vân số cũng xuất phát từ khái niệm thủy vân trên giấy Tuy nhiên, thật khó để nói chính xác khi nào khái niệm “thủy vân số” (digital Watermarking) bắt đầu được nói đến Năm 1979, Szepanski mô tả một mẫu thông tin
số có thể nhúng vào tài liệu nhằm mục đích chống giả mạo Chín năm sau, Holt và các đồng nghiệp mô tả một phương pháp để nhúng
mã định danh vào tín hiệu âm thanh Tuy nhiên, mãi đến năm 1988, Komatsu và Tominaga mới lần đầu tiên sử dụng cụm từ “digital Watermark” Nhưng phải đến đầu những năm 90 thì thủy vân số với thực sự nhận được sự quan tâm của công chúng
1.2.4 Phân loại thủy vân số
Có rất nhiều cách phân loại thủy vân số khác nhau:
Theo khả năng cảm nhận, người ta phân thành hai loại thủy vân
số sau:
- Visible/Perceptible (hữu hình)
- Invisible (vô hình)
Theo tính bền vững, ta có ba loại thủy vân số như sau:
- Robust Watermarking:
- Fragile Watermarking:
- Semi-fragile Watermarking:
Theo sự yêu cầu ảnh gốc cho việc tách Watermark, người ta phân thành ba loại thủy vân số như sau:
- Blind Watermarking:
- Non-blind Watermarking:
Trang 8Robust Copyright marking Thủy vân bền vững
Imperceptible
Watermarking
Thuỷ vân ẩn
Fraigile Watermarking Thủy vân “dễ vỡ”
Visible Watermarking Thuỷ vân hiện
Watermarking Thủy vân số
- Semi-blind Watermarking:
Theo khuynh hướng tiếp cận, người ta phân thành hai loại như
sau:
- Thủy vân miền không gian (Spatial domain):
- Thủy vân miền tần số (Frequency domain):
Theo tính phụ thuộc ảnh, chúng ta có hai loại thủy vân số sau:
- Image-adaptive (phụ thuộc ảnh):
- Image-independent (độc lập ảnh):
Dựa vào những đặc trưng, tính chất, ứng dụng của từng kỹ
thuật mà người ta phân loại các kỹ thuật thuỷ vân như sau:
Hình1-10: Phân loại các kỹ thuật thuỷ vân
1.3 Yêu cầu và các đặc tính của thủy vân số
Tùy theo mỗi loại thủy vân, các yêu cầu với chúng cũng có
một số điểm khác biệt:
1.3.1 Tính bền vững
Đây là tính chất quan trọng nhất của hệ thuỷ vân bền vững
Nghĩa là hệ thuỷ vân phải chống lại được các phép biến đổi, hay
tấn công có chủ đích hoặc không có chủ đích lên thuỷ vân Nhìn
chung, một thủy vân phải bền vững với các phép biến đổi như
chuyển đổi tín hiệu A/D (analog to digital – tín hiệu tương tự sang tín
hiệu số) và D/A, các phép nén mất dữ liệu, in, quét, nhiễu trên đường
truyền Với ảnh nói riêng, thủy vân phải bền vững với các phép biến
19
3.2.2 Điều khiển và ngăn chặn sao chép
Ta biết rằng sẽ tốt hơn nếu ngăn ngay từ đầu những hành vi bất hợp pháp như sao chép dữ liệu mà không được phép, như vậy nếu
có một ứng dụng kiểm soát sao chép ngăn chặn sẽ không cho tạo ra các bản sao bất hợp pháp từ nội dung đã có bản quyền
Mã hóa cũng có thể dùng để cài đặt cho ứng dụng dạng này Tài liệu được mã hóa với một khóa duy nhất, nếu không có khóa thì không dùng được Tuy nhiên khóa này được cung cấp theo kiểu khó
mà sao chép hay phân phối lại (nhằm hạn chế thấp nhất khả năng khách hàng cho khóa của họ cho người khác xài miễn phí)
3.2.3 Chống giả mạo và gian lận
Một ứng dụng khác của thuỷ vân là xác thực ảnh và phát hiện giả mạo Ảnh số ngày càng được sử dụng như các bằng chứng quan trọng trong điều tra của cảnh sát, bằng chứng trước pháp luật ngày nay, sự giả mạo có thể gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng Các tác phẩm kỹ thuật số ngày nay đứng trước nguy cơ bị làm giả nhiều hơn,
dễ dàng hơn và tinh vi hơn Vấn đề là cần xác thực được tính hợp pháp của ảnh này Thuỷ vân được sử dụng ở đây để xác định xem ảnh là nguyên bản hay đã chịu tác động của con người, bằng các ứng dụng xử lý ảnh Thuỷ vân được dấu lúc đầu phải mang tính chất không bền vững, để bất kỳ sự thay đổi nhỏ nào tới ảnh cũng có thể làm hỏng thuỷ vân hoặc phát hiện được thay đổi đối với thuỷ vân này Tuy vậy, thuỷ vân vẫn phải tồn tại với các phép biến đổi ảnh thông thường như chuyển đổi định dạng, lấy mẫu, nén…
3.3 Kết luận chương
Trong chương 3, luận văn đã trình bày 3 ứng dụng tiêu biểu nhất của thủy vân ảnh số là bảo vệ bản quyền tác giả, điều khiển và ngăn chặn sao chép; chống giả mạo và gian lận Trong chương sau, luận văn sẽ trình bày kết quả mô phỏng thuật toán bằng chương trình thực nghiệm Matlab minh họa ứng dụng bảo vệ bản quyền tác giả
Trang 9- Output: Ảnh thuỷ vân
2.5 Kết luận chương
Chương 3 - CÁC ỨNG DỤNG CỦA THỦY VÂN ẢNH SỐ
3.1 Giới thiệu chương
Trong chương này, luận văn sẽ trình bày một số ứng dụng cơ
bản và khả dụng nhất của thủy vân ảnh số
3.2 Một số ứng dụng cơ bản của thủy vân ảnh số
3.2.1 Bảo vệ bản quyền tác giả
Mục đích của thuỷ vân với bảo vệ bản quyền là gắn một “dấu
hiệu” vào dữ liệu ảnh mà có thể xác định được người nắm giữ bản
quyền Và ta cũng có thể gắn thêm một dấu hiệu khác gọi là vân tay
để xác định người dùng của sản phẩm Dấu hiệu có thể là một dãy số
như mã hàng hoá quốc tế, một message hoặc một logo… Thuật ngữ
thuỷ vân xuất phát từ phương thức đánh dấu giấy tờ với một logo từ
thời xa xưa với mục đích tương tự
Do các Watermark có thể vừa không thể nhận thấy vừa
không thể tách rời tác phẩm chứa nó nên chúng là giải pháp tốt hơn
dòng chữ đối với việc nhận ra người sở hữu nếu người dùng tác
phẩm được cung cấp bộ dò Watermark Digimarc cho ảnh là ứng
dụng mà ta đang đề cập Nó được tích hợp vào Photoshop Khi bộ dò
của Digimarc nhận ra một Watermark, nó liên lạc với cơ sở dữ liệu
trung tâm trên Internet và dùng thông điệp Watermark như một khóa
để tìm thông tin liên lạc cho người sở hữu ảnh Tính hợp pháp của
một ứng dụng lương thiện dễ dàng tìm ra người họ muốn liên lạc để
dùng ảnh Như vậy, nhúng thông tin của người giữ tác quyền của một
tác phẩm như là một Watermark
Watermark không chỉ được dùng để chỉ ra thông tin tác
quyền mà còn được dùng để chứng minh tác quyền
7 đổi hình học như phép dịch chuyển, co dãn, hoặc cắt xén Phương pháp thủy vân số phải đảm bảo sao cho việc không lấy lại được thủy vân tương đương với việc ảnh đã bị biến đổi quá nhiều, không có giá trị thương mại
1.3.2 Tính bảo mật
Sau khi đã được thủy vân ảnh, thì yêu cầu là chỉ cho phép những người có quyền sử dụng được chỉnh sửa và phát hiện được thủy vân Điều này được thực hiện nhờ vào khóa mã dùng làm khóa trong giải thuật đưa thủy vân vào ảnh số và giải thuật phát hiện ra thủy vân trong ảnh số
1.3.3 Tính ẩn
Việc nhúng thông tin vào ảnh sẽ làm biến đổi ảnh ít hay nhiều Tính ẩn (trong loại thủy vân ẩn - invisible Watermarking) yêu cầu sự biến đổi ảnh mang là nhỏ nhất có thể Với các phương pháp thủy vân
số tốt sẽ làm cho thông tin được nhúng trở nên vô hình trong ảnh mang, theo nghĩa là người dùng khó có thể nhận ra trong bức ảnh có giấu thông tin bằng mắt thường Điều này có nghĩa là thủy vân làm ảnh hưởng rất ít đến chất lượng ảnh mang
Trái với thủy vân ẩn, thủy vân hiện (visible Watermarking) không cần tính chất ẩn đối với thủy vân được nhúng Thực tế, loại thủy vân số này yêu cầu thông tin nhúng vào ảnh phải được nhìn thấy
để bảo vệ bản quyền
Trong các loại thuỷ vân thì thuỷ vân ẩn và bền vững được quan tâm nghiên cứu nhiều hơn vì nó có nhiều ứng dụng lớn
1.3.4 Dung lượng
Đối với giấu tin, chỉ tiêu này gần như là quan trọng nhất vì mục đích của giấu tin là giấu được càng nhiều thông tin càng tốt Tuy nhiên, đối với thủy vân, chỉ cần một lượng thông tin vừa đủ, chẳng hạn để chứng thực bản quyền, nhúng vào ảnh mang
Với ảnh số, chỉ tiêu này đề cập đến số lượng bit thủy vân có thể nhúng vào ảnh
Trang 101.3.5 Tính dễ vỡ
Đối với các ứng dụng để phát hiện giả mạo ảnh gốc thì thủy
vân nhúng vào phải có tính giòn (fragile) nghĩa là sẽ bị vỡ nếu chịu
sự biến đổi mất thông tin Một cách thực hiện điều này mà vẫn đảm
bảo tính ẩn của thủy vân là dấu nó vào các phần dữ liệu ít đáng chú ý
về mặt trực giác Đối với ảnh, đó có thể là các bít thấp của các điểm
ảnh (LSB)
Loại thủy vân nửa giòn (semi-fragile) được dùng trong việc
phân biệt các loại biến đổi mất thông tin đã được sử dụng: Biến đổi
mất thông tin nhưng không thay đổi nội dung và biến đổi mất thông
tin gây thay đổi nội dung
1.4 Các miền thủy vân ảnh số
Gần đây, đa số các thuật toán Watermarking số được phát
triển nhằm mục đích bảo vệ bảo quyền ảnh số và xác minh tình trạng
nguyên vẹn dữ liệu Hầu hết các thuật toán Watermarking đều
chuyển đổi ảnh gốc sang một miền mà thuận tiện cho việc nhúng
thông tin Watermark nhằm bảo đảm tính bền vững và không nhìn
thấy
Có thể chia các kỹ thuật thuỷ vân theo hai hướng tiếp cận
chính:
Hướng thứ nhất dựa trên miền không gian ảnh tức là tiến
hành khảo sát tín hiệu và hệ thống rời rạc một cách trực tiếp trên
miền giá trị rời rạc của các điểm ảnh gọi là trên miền biến số độc lập
tự nhiên
Hướng thứ hai là sử dụng các phương pháp khảo sát gián
tiếp khác thông qua các kỹ thuật biến đổi Các kỹ thuật biến đổi này
làm nhiệm vụ chuyển miền biến số độc lập sang các miền khác và
như vậy tín hiệu và hệ thống rời rạc sẽ được biểu diễn trong các miền
mới với các biến số mới Sau đó, tìm cách nhúng thuỷ vân vào ảnh
bằng cách thay đổi các hệ số biến đổi trong những miền thích hợp để
đảm bảo chất lượng ảnh và sự bền vững của thuỷ vân sau khi nhúng
17 Ảnh sau khi thuỷ vân bị nhiễu nhiều hơn so với ảnh gốc
Qui trình tìm lại thuỷ vân
Hình 2-9: Quy trình tìm lại thủy vân
Input: Ảnh đã thủy vân
