CHƯƠNG 5. CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG KỸ THUẬT
5.8 KHẢO SÁT SỰ BỀN VỮNG SAU KHI THỰC HIỆN TẤN CÔNG
5.8.1 Tấn công bằng phương pháp thay đổi định dạng ảnh
Thực hiện khảo sát cho 100 ảnh định dạng JPEG bằng cách thay đổi định dạng của ảnh sang các định dạng ảnh khác nhau bao gồm: BMP, TIFF, PNG.. ng
Bảng 5-4: Kết quả các định dạng ảnh khác nhau
Định dạng ảnh
PSNR
Tấn công trung bình (dB)
NC
JPEG 40.626 1
BMP 40.626 1
TIFF 40.626 1
PNG 40.626 1
Ứng Dụng Kỹ Thuật Watermarking SVTH: Lương Văn Trí Trong Bảo Vệ Bản Quyền Ảnh Số
Nhận xét: Vậy với phương pháp thay đổi định dạng ảnh không gây ảnh hưởng đến thuật toán chương trình.
5.8.2 Tấn công với nhiễu Gaussian
Chọn ảnh gốc là ảnh lena.jpg và ảnh nhúng là ảnh A.jpg tiến hành thực hiện tấn công với nhiễu Gaussian ta được kết quả:
Bảng 5-5: kết quả tấn công với nhiễu Gaussian
Hệ số 0.001 0.005 0.01 0.03 0.05 0.1 0.2 0.5 PSNR
Tấn công (dB)
27.764 27.724 27.681 27.075 26.135 23.375 18.951 12.505
NC 0.9948 0.9853 0.9839 0.9947 0.9845 0.9842 0.9741 0.9112
Nhận xét: từ bảng kết quả cho thấy với các hệ số tấn công khác nhau của nhiễu Gaussian thì ảnh thủy vân không bị phá hủy và đảm bảo có thể so sánh được
(a) Hệ số 0.001
Hình 5-7: Ảnh nhúng và trích với tấn công Gaussian (a) Hệ số 0.5
Ứng Dụng Kỹ Thuật Watermarking SVTH: Lương Văn Trí Trong Bảo Vệ Bản Quyền Ảnh Số
với ảnh thủy vân gốc, khi tăng dần hệ số nhiễu thì giá trị PSNR và NC sẽ giảm dần, khi giá trị nhiễu càng cao thì ảnh tấn công sẽ nhìn rất xấu, vì vậy nếu kẻ tấn công muốn sử dụng ảnh đó làm ảnh bản quyền của hắn ta thì cũng sẽ không ảnh hưởng.
Vậy thuật toán chương trình có thể chống lại được tấn công với cộng nhiễu Gaussian.
5.8.3 Tấn công với nhiễu Salt and Pepper ( nhiễu muối tiêu)
Chọn ảnh gốc là ảnh lena.jpg và ảnh nhúng là ảnh A.jpg tiến hành thực hiện tấn công với nhiễu Salt and Pepper ta được kết quả:
Bảng 5-6: Kết quả tấn công với nhiễu Salt and Pepper
Hệ số 0.001 0.005 0.01 0.03 0.05 0.1 0.2 0.5 PSNR
Tấn công (dB)
40.046 35.290 32.248 27.568 25.191 22.250 19.332 15.3071
NC 0.9998 0.9984 0.9975 0.9920 0.9811 0.9775 0.9304 0.8797
Ứng Dụng Kỹ Thuật Watermarking SVTH: Lương Văn Trí Trong Bảo Vệ Bản Quyền Ảnh Số
Nhận xét: cũng giống như nhiễu Gaussian khi thực hiện tấn công bằng nhiễu Salt and Pepper thì ảnh trích không bị phá hủy quá nhiều và ta có thể so sánh được với ảnh gốc. Vậy thuật toán chương trình có thể chống lại được tấn công với cộng nhiễu Salt and Pepper.
5.8.4 Tấn công với xoay ảnh
Chọn ảnh gốc là ảnh lena.jpg và ảnh nhúng là ảnh A.jpg tiến hành thực hiện tấn công bằng cách xoay ảnh ta được kết quả:
Bảng 5-7: Kết quả tấn công với xoay ảnh
Góc (o) 0.001 0.1 0.15 0.2 1 10 45 60 PSNR
Tấn công (dB)
42.335 40.301 35.474 32.191 23.721 15.268 13.586 13.174
NC 1 1 0.7971 0.7358 0.7817 0.7422 0.7629 0.7608 (a) Hệ số 0.01
Hình 5-8: Ảnh nhúng và trích với tấn công Salt and Pepper (a) Hệ số 0.5
Ứng Dụng Kỹ Thuật Watermarking SVTH: Lương Văn Trí Trong Bảo Vệ Bản Quyền Ảnh Số
Nhận xét: Với tấn công xoay ảnh khi thay đổi góc xoay ở mức nhỏ 0.1o thì ảnh trích ra hoàn toàn giống ảnh thủy vân gốc, nhưng khi tăng góc xoay lên từ 0.15o đến 60o thì thủy vân sẽ bắt đầu bị phá hủy. Với góc xoay càng lớn thì ảnh trích sẽ không thể phân biệt được với ảnh thủy vân.
5.8.5 Tấn công bằng cách xén ảnh
Chọn ảnh gốc là ảnh lena.jpg và ảnh nhúng là ảnh A.jpg tiến hành thực hiện tấn công bằng cách xén ảnh ta được kết quả:
Bảng 5-8: Kết quả tấn công với xén ảnh
Kích
thước 10x10 50x50 50x100 100x100 100x150 150x150 150x200 200x200 PSNR
Tấn công (dB)
40.885 33.629 27.664 24.176 22.598 20.657 19.705 18.428
NC 0.9990 0.9982 0.9976 0.9959 0.9966 0.9917 0.9886 0.9885 (a) Góc 0.15o
Hình 5-9: Ảnh nhúng và trích với tấn công xoay ảnh (a) Góc 60o
Ứng Dụng Kỹ Thuật Watermarking SVTH: Lương Văn Trí Trong Bảo Vệ Bản Quyền Ảnh Số
Nhận xét: khi thực hiện tấn công bằng xén ảnh thì giá trị PSNR và NC giảm dần tuy nhiên ảnh trích dựa vào mắt thường có thể nhận biết được với ảnh thủy vân.
Vậy thuật toán chương trình có thể chống lại tấn công xén ảnh.
5.8.6 Tấn công với Nén JPEG
Chọn ảnh gốc là ảnh lena.jpg và ảnh nhúng là ảnh A.jpg tiến hành thực hiện tấn công bằng cách nén ảnh JPEG ta được kết quả:
Bảng 5-9: Kết quả tấn công với Nén JPEG
Tỷ lệ 10% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%
PSNR Tấn công
(dB)
32.379 38.536 42.947 37.339 38.166 40.155 42.899 41.998
NC 0.799 0.764 0.783 0.990 0.998 1 1 0.999
(a) kích thước 50x50
Hình 5-10: Ảnh nhúng và trích với tấn công xén ảnh (b) kích thước 200x200
Ứng Dụng Kỹ Thuật Watermarking SVTH: Lương Văn Trí Trong Bảo Vệ Bản Quyền Ảnh Số
Nhận xét: với tấn công bằng cách nén ảnh JPEG tỷ lệ nén càng cao từ 50%
đến 90% thì ảnh trích có giá trị NC gần bằng hoặc bằng 1 và giá trị PSNR khá cao ở khoảng 40dB nên ta có thể so sánh được với ảnh gốc. Với tỷ lệ thấp hơn từ 40% trở xuống thì giá trị PSNR và NC khá thấp, ảnh trích ra gần như bị phá hủy. Vậy thuật toán chương trình chỉ có thể chống lại tấn công nén JPEG với tỷ lệ từ 50% trở lên.
Kết luận:
Chương 5 đã trình bày rất cụ thể các kết quả đạt được sau khi thực hiện khảo sát. Phần mềm chương trình đã đạt được thành công theo yêu cầu đặt ra. Chất lượng hình ảnh sau khi nhúng thủy vân đạt ở mức cho phép, và ảnh sau khi nhúng nhìn hoàn toán giống với ảnh gốc. Chương trình có tính bền vững tương đối cao với các phép biến đổi, xử lý ảnh thông thường.
(a) tỷ lệ 10%
Hình 5-11: Ảnh nhúng và trích với tấn công nén ảnh JPEG (b) tỷ lệ 90%
Ứng Dụng Kỹ Thuật Watermarking SVTH: Lương Văn Trí Trong Bảo Vệ Bản Quyền Ảnh Số