3.1.1 Định nghĩa watermarking
Watermarking (Thủy vân, thủy ấn) là kỹ thuật nhúng một biểu tượng vào trong các môi trường truyền thông đa phương tiện (âm thanh, video, hình ảnh,…) để xác định quyền sở hữu của môi trường đó, có thể chống lại sự giả mạo hay đánh cắp bản quyền của thông tin, kỹ thuật này cho phép đảm bảo nguyên vẹn biểu tượng đã nhúng khi môi trường đó bị tấn công bởi các phép biến đổi hình học như lọc, nén, xoay, hay thay đổi kích thước.
3.1.2 Lịch sử của kỹ thuật watermarking
Công nghệ watermark đầu tiên được thực hiện là công nghệ watermark trên giấy. Đó là một thông tin nhỏ được nhúng chìm trong giấy để thể hiện bản gốc hoặc bản chính thức. Công nghệ watermark trên giấy đã bắt đầu được sử dụng vào năm 1292 ở Fabriano. Sau đó, đã nhanh chóng lan rộng trên toàn Italy và rồi trên các nước châu Âu và Mỹ. Ban đầu, công nghệ watermark trên giấy được dùng với mục đích xác định nhãn hàng. Sau này được sử dụng để xác định định dạng, chất lượng và độ dài, ngày tháng của sản phẩm.
Thuật ngữ watermark bắt nguồn từ một loại mực vô hình được viết lên giấy và chỉ hiển thị khi nhúng giấy đó vào nước. Thuật ngữ digital watermark được cộng đồng thế giới chấp nhận rộng rãi vào đầu năm 1990. Đến khoảng năm 1995, sự quan tâm đến watermark bắt đầu phát triển nhanh. Năm 1996, hội thảo về che giấu thông tin lần đầu tiên đưa watermarking vào phần trình bày nội dung chính. Đến năm 1999, SPIE đã tổ chức hội nghị đặc biệt bảo mật và watermarking trên các nội dung đa phương tiện.
Ngày nay, với việc nắm bắt được yêu cầu của thị trường nhiều công ty chuyên kinh doanh các hệ thống watermarking đã ra đời và tăng một cách đáng kể.
Ứng Dụng Kỹ Thuật Watermarking SVTH: Lương Văn Trí Trong Bảo Vệ Bản Quyền Ảnh Số
3.1.3 Phân loại kỹ thuật watermarking
Kỹ thuật watermarking được chia làm 2 loại chính: một là thủy vân bền vững và hai là thủy vân dễ vỡ.
Hình 3-1: Phân loại kỹ thuật watermarking Trong đó:
Robust Copyrightmarking (thủy vân bền vững): trong hệ thống này thì môi trường sau khi được nhúng thông tin có thể chịu được các tấn công khác nhau, chỉ khi kẻ tấn công phá hủy đối tượng được nhúng thì thông tin được giấu mới mất đi.
Tuy nhiên điều này không còn ý nghĩa vì thông tin được nhúng vào cũng đã bị phá hủy.
Fragile Watermarking (thủy vân dễ vỡ): trong hệ thống này tín hiệu được nhúng vào môi trường đa phương tiện có thể bị phát hiện trong quá trình xử lý tiếp theo trên môi trường nhúng với xác suất cao. Tín hiệu được giấu vào là vô hình đối với mắt người nên hệ thống thủy vân dễ vỡ thường được áp dụng trong xác thực hình ảnh.
Imperceptible Watermarking (thủy vân ẩn): với các ứng dụng theo hướng thủy vân ẩn, thì người dùng không thể biết được bất cứ thông tin nào về đối tượng nhúng. Các ứng dụng loại này thường dùng để bảo vệ bản quyền sở hữu trí tuệ.
Watermarking Thủy vân
Thuy
Fragile Watermarking Thủy vân dễ vỡ
Robust Copyrightmarking Thủy vân bền vững
Thủ
Visible Watermarking Thủy vân hiện
Imperceptible Watermarking Thủy vân ẩn
Ứng Dụng Kỹ Thuật Watermarking SVTH: Lương Văn Trí Trong Bảo Vệ Bản Quyền Ảnh Số
Visible Watermarking (thủy vân hiện): đối với loại thủy vân hiện thì người dùng có thể nhìn thấy thông tin nhúng. Thông thường thì loại ứng dụng này sử dụng một logo làm thông tin nhúng để chống lại sự giả mạo thông tin.
3.1.4 Hệ thống Watermarking
Hệ thống watermarking nói chung sẽ bao gồm hai quá trình là quá trình nhúng thủy vân và quá trình trích thủy vân.
Hình 3-2: Hệ thống watermarking
Quá trình nhúng thủy vân: thủy vân sẽ được nhúng vào ảnh gốc nhờ một bộ nhúng thủy vân, ngoài ra để đảm bảo chất lượng ảnh cũng như tính ẩn của thủy vân, người ta cũng sử dụng những tính chất của hệ thống thị giác người (HVS - Human Visual System) để áp dụng trong quá trình nhúng thủy vân.
Một số đặc điểm của hệ thống HVS:
o Tương phản: mắt người nhạy cảm với sự có mặt của một tín hiệu trong một tín hiệu khác.
o Tần số: mắt người đặc biệt nhạy cảm với tần số thấp.
Ảnh gốc
Thông tin nhúng
Bộ nhúng thủy vân
Khóa K
Ảnh bản quyền
Internet
Ảnh bản quyền bị tấn công Bộ tách
thủy vân Thông tin
được trích
Tấn công
Khóa K
Ứng Dụng Kỹ Thuật Watermarking SVTH: Lương Văn Trí Trong Bảo Vệ Bản Quyền Ảnh Số
o Độ chói: sự thay đổi với các giá trị độ chói cao hay thấp rất dễ bị phát hiện.
o Vùng góc cạnh hoặc có cấu trúc: hệ thống thị giác người ít nhận biết sự thay đổi trong các vùng này hơn là các vùng nhẵn, phẳng.
Kết quả sau khi thực hiện nhúng thủy vân sẽ được một ảnh bản quyền và ảnh này sẽ được truyền trên các môi trường truyền khác nhau như Internet.
Quá trình trích thủy vân: khi ảnh bản quyền bị tấn công bởi các tác động hình học và bị kẻ tấn công đánh cắp bản quyền thì lúc này người chủ sở hữu sẽ đưa ảnh đã bị tấn công vào chương trình trích để xác thực thông tin nhúng trong bức ảnh và khẳng định bản quyền của mình đối với bức ảnh đó.