Nghiên cứu một số phương pháp thủy vân bền vững dựa trên các biến đổi ma trận SVD và QR Nguyễn Ngọc Hưng Trường đại học Công nghệ Luận văn ThS.. Nội dung luận văn nghiên cứu về một số
Trang 1Nghiên cứu một số phương pháp thủy vân bền vững dựa trên các biến đổi ma trận SVD và QR
Nguyễn Ngọc Hưng
Trường đại học Công nghệ Luận văn ThS Kỹ thuật phần mềm; Mã số: 60 48 01 03
Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Ất
Năm bảo vệ: 2014
Abstract Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và truyền
thông, mạng Internet đã trở thành một trong các phương tiện truyền tải, chia sẻ thông tin, tài liệu một cách thuận tiện, hiệu quả Tuy nhiên, cùng với đó là vấn nạn sao chép bất hợp pháp, đánh cắp, làm giả, vi phạm bản quyền ngày một gia tăng Kỹ thuật thủy vân số được xem là một trong những giải pháp quan trọng, hữu hiệu để bảo vệ bản quyền các sản phẩm số Nội dung luận văn nghiên cứu về một số lược đồ thủy vân số dựa trên các phép biến đổi ma trận SVD (Singular Value Decomposition) và QR (QR
Decomposition) Đồng thời, tác giả cũng đề xuất hai lược đồ thủy vân mới dựa trên phép biến đổi QR Các kết quả chính của luận văn như sau:
Thứ nhất, luận văn trình bày các vấn đề cơ bản về ảnh số, thủy vân, giấu tin cùng các kiến thức toán học có liên quan Những thông tin này là các kiến thức nền tảng, giúp người đọc có cái nhìn tổng quan về thủy vân số, phân loại và các yêu cầu đối với phương pháp thủy vân
Thứ hai, luận văn trình bày một số lược đồ thủy vân số dựa trên các phép biến đổi SVD
và QR Các lược đồ thủy vân dựa trên phép biến đổi SVD gồm có: lược đồ SVD-1 và lược đồ SVD-n Trong phép biến đổi SVD (𝐴 = � × 𝐷 × �𝑇), ma trận D là ma trận đường chéo chính, đặc trưng cho cường độ sáng của ảnh, trong đó phần tử D(1,1) tập trung nhiều năng lượng của ảnh nhất Hai lược đồ thủy vân SVD-1 và SVD-n sẽ sử dụng ma trận D để nhúng thủy vân Thuật toán SVD-1 sẽ nhúng 1 bít của dấu thủy vân vào phần tử D(1,1) và thuật toán SVD-n sẽ nhúng 1 bít của dấu vào tất cả các phần tử trên đường chéo chính của ma trận D Tiếp theo, tác giả trình bày đề xuất hai lược đồ thủy vân mới dựa trên phép biến đổi QR (𝐴 = � × �) Trong phép biến đổi QR, năng lượng của ảnh được tập trung vào các phần tử trên hàng đầu tiên của ma trận R Lược đồ thứ nhất nhúng một bít thủy vân vào một phần tử tùy ý trên hàng đầu ma trận R, gọi là lược đồ QR-1 và lược đồ thứ hai nhúng một bít trên cả hàng đầu ma trận R, gọi là lược đồ QR-N Lược đồ dựa trên phép biến đổi QR có nhiều ưu điểm hơn so với các lược đồ thủy vân dựa trên biến đổi SVD Cuối cùng, luận văn trình bày một số nhận xét về các lược đồ thủy vân đã
đề cập ở trên Một lược đồ thủy vân tốt phải đảm bảo chất lượng ảnh không bị thay đổi
Trang 2quá nhiều và dấu thủy vân bền vững trước các phép tấn công ảnh Trong các lược đồ thủy vân đã trình bày, các lược đồ dựa trên phép biến đổi QR có nhiều ưu điểm hơn như: tốc
độ thực hiện nhanh, chất lượng ảnh thủy vân tốt và độ bền vững cao
Keywords Kỹ thuật thủy vân số; Phương pháp thủy vân; Biến đổi ma trận; Phần mềm
Content
Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ SỞ
Chương 1 trình bày tổng quan về các kiến thức cơ bản về ảnh số, một số phép biến đổi ma trận, khái niệm về giấu tin và thủy vân số
Chương 2: MỘT SỐ LƯỢC ĐỒ THỦY VÂN DỰA TRÊN PHÉP BIẾN ĐỔI SVD VÀ QR Chương 2 trình bày các kết quả nghiên cứu về thủy vân số dựa trên các phép biến đổi SVD và
QR đã được công bố và đề xuất hai lược đồ thủy vân mới sử dụng biến đổi QR
Chương 3: MỘT SỐ NHẬN XÉT VỀ LƯỢC ĐỒ THỦY VÂN ĐỀ XUẤT VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM
Chương 3 trình bày các phân tích, đánh giá và so sánh giữa các lược đồ thủy vân đã trình bày trong chương 2 Đồng thời tác giả cũng đưa ra kết quả chương trình thử nghiệm cho các lược đồ trên
References
Tiếng Việt
[1] Phan Đình Diệu (2006), Lý thuyết mật mã và An toàn thông tin, NXB ĐHQG HN
[2] Nguyễn Quang Hoan (2006), Giáo trình xử lý ảnh, Học viện Công nghệ Bưu chính
viễn thông
[3] Lương Mạnh Bá, Nguyễn Thanh Thuỷ (2003), Nhập môn xử lý ảnh số, Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật
Tiếng Anh
[4] P Bao, X Ma, "Image adaptive watermarking using wavelet domain singular value
decomposition", IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology,
pp 96-102, 2005
[5] Bhatnagar, Gaurav, and Balasubramanian Raman, "A new robust reference
Trang 3watermarking scheme based on DWT-SVD", Computer Standards & Interfaces, pp 1002-1013, 2009
[6] C C Chang, P Tsai, C C Lin, “SVD-based digital image watermarking scheme”, Pattern Recognition Letters, Volume 26, Issue 10, pp 1577-1586, July 2005
[7] B Chen and G W Wornell, “Quantization index modulation: a class of provably good methods for digital watermarking and information embedding”, IEEE Trans Inform Theory, vol 47, no 4, pp 1423–1443, May 2001
[8] H Chen, and Y Zhu, “A robust watermarking algorithm based on QR factorization and DCT using quantization index modulation technique”, Journal of Zhejiang
University SCIENCE C, pp 573-584, 2012
[9] K L Chung, W N Yang, Y H Huang, S T Wu, & Y C Hsu, “SVD-based watermarking algorithm”, Applied Mathematics and Computation, 188(1), 54-57,
2007
[10] U M Gokhale, and Y V Joshi, "A Semi Fragile Watermarking Algorithm Based
on SVD-IWT for Image Authentication", International Journal of Advanced Research
in Computer and Communication Engineering, Vol 1, Issue 4, June 2012
[11] G.H Golub, C.F.V Loan, Matrix Computations, third ed., Johns Hopkins
University Press, Baltimore MD, 1996
[12] C C Lai,"An improved SVD-based watermarking scheme using human visual characteristics", Optics Communications, pp 938-944, 2011
[13] F Liu, Y Liu, "A watermarking algorithm for digital image based on DCT and SVD", in Proc Congr image and signal processing (CISP '08), vol 1, Sanya, Hainan,
pp 380-383, May 2008
[14] R Liu and T Tan, “An SVD-based watermarking scheme for protecting rightful ownership”, IEEE Trans Multimedia., vol 4, no 1, pp 121–128, Mar 2002
Trang 4[15] Naderahmadian Yashar and Saied Hosseini-Khayat, "Fast watermarking based on
QR decomposition in wavelet domain", Intelligent Information Hiding and
Multimedia Signal Processing (IIH-MSP), 2010 Sixth International Conference on IEEE, 2010
[16] D Salomon, Data Compression: The Complete Reference, 3rd
ed., Springer, 2004
[17] W Song, J Hou, Z Li, L Huang, “Chaotic system and QR factorization based robust digital image watermarking algorithm”, J Cent South Univ Technol.,
18(1):116-124, 2011
[18] D Stanescu, D Borca, V Groza, M Stratulat, "A hybrid watermarking technique using singular value decomposition", in Proc IEEE Int Workshop Haptic Audio
visual Environments and Games (HAVE '08), Ottawa, Ont., pp 166-170, October
2008
[19] R Sun, H Sun, T Yao, “A SVD and quantization based semi-fragile watermarking technique for image authentication”, Proc Internat Conf Signal Process 2, pp
1952–1955, 2002
[20] X Sun, J Liu, J Sun, Q Zhang, W Ji, "A robust image watermarking scheme based on the relationship of SVD", in Proc Int Conf Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing (IIHMSP '08), Harbin, pp 731-734, August 2008 [21] X Zhu, J Zhao, H Xu, "A digital watermarking algorithm and implementation based on improved SVD", in Proc 18th Int Conf Pattern Recognition (ICPR '06), vol 3, Hong Kong, pp 651-656, 2006
[22] Gaurav Bhatnagar, Q.M Jonathan Wu, “A new logo watermarking based on
redundant fractional wavelet transform”, Mathematical and Computer Modelling 58 (2013), pp 204–218
Trang 5[23] Deerwester, S., et al, “Improving Information Retrieval with Latent Semantic Indexing”, Proceedings of the 51st Annual Meeting of the American Society for
Information Science 25, 1988, pp 36–40
[24] Furnas, G W Landauer, T K Gomez, L M Dumais, S T (1987) "The
vocabulary problem in human-system communication" Communications of the
ACM 30 (11): 964 doi:10.1145/32206.32212
[25] Veysel Aslantas, Saban Ozer, Serkan Ozturk, “Improving the performance of DCT- based fragile watermarking using intelligent optimization algorithms”, Optics
communications 282 (2009) 2806–2817