Thủy vân ảnh số dựa vào phép biến đổi Cosine rời rạc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (337.05 KB, 27 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
TRẦN THỊ SON
THUỶ VÂN ẢNH SỐ DỰA VÀO PHÉP BIẾN ĐỔI
COSINE RỜI RẠC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH
Thái Nguyên - 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Th¸i Nguyªn - 20.....
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
TRẦN THỊ SON
THUỶ VÂN ẢNH SỐ DỰA VÀO PHÉP BIẾN ĐẶI
COSINE RỜI RẠC
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60.48.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. BÙI THẾ HỒNG
Thái Nguyên - 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Th¸i Nguyªn - 20.....
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những kết quả đạt được trong luận văn này là do tôi
nghiên cứu, sưu tầm, tổng hợp và sắp xếp lại phù hợp với yêu cầu của luận
văn. Toàn bộ những điều được trình bày trong khóa luận hoặc là của cá nhân,
hoặc được tham khảo và tổng hợp từ các nguồn tài liệu khác nhau.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan của mình. Nếu có
điều gì sai trái, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo qui định.
Thái Nguyên, tháng 10 năm 2010.
Học viên
Trần Thị Son
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ii
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn nghiên cứu “Thuỷ
vân ảnh số dựa vào phép biến đổi Cosine rời rạc” tác giả nhận được sự
hướng dẫn quý báu của các thầy cô, anh chị, các bạn và các em. Với lòng kính
trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến sự hỗ trợ
giúp đỡ của nhiều người:
Trước hết tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến người thầy kính mến
PGS.TS Bùi Thế Hồng, người đã tận tình giúp đỡ tác giả về đề tài về kiến
thức và tinh thần cho tác giả trong suốt quá trình hoàn thành tốt luận văn.
Xin cảm ơn các Thầy trong hội đồng bảo vệ đề cương đã cho tôi những
quý báo để hoàn chỉnh luận văn này.
Thành công của tác giả phải kể đến sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn
lớp CHK7 trường Đại học Thái Nguyên, các bạn đã giúp tác giả thu thập tài
liệu, ủng hệ về tinh thần và tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành tốt
luận văn của mình. Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến các bạn.
Xin cảm bố mẹ, người chồng yêu quý đã luôn bên cạnh động viên và
giúp đỡ tôi học tập làm việc hoàn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn!
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN ......................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN .................................. viii
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................... 1
1. Giới thiệu tổng quan về đề tài. ................................................................. 1
2. Lý do chọn đề tài ...................................................................................... 1
3. Mục tiêu nghiên cứu và tính cấp thiết của đề tài ..................................... 1
4. Phạm vi nghiên cứu và ứng dụng............................................................. 2
5. Ý nghĩa khoa học ..................................................................................... 2
6. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 2
7. Bố cục của luận văn ................................................................................. 2
Chương 1: Tổng quan về thuỷ vân ảnh số .............................................. 2
Chương 2: Thuỷ vân ảnh số dựa vào phép biến đổi Cosine rời
rạc(DCT) ........................................................................................................... 3
Chương 3: Thiết kế và phát triển chương trình thử nghiệm ................... 3
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .............................................................................. 4
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THUỶ VÂN ẢNH SỐ ...................................... 4
1.1. Cấu trúc một số loại ảnh thông dụng .................................................... 4
1.1.1. Khái niệm về ảnh số..................................................................... 4
1.1.2. Ảnh bitmap (BMP) ....................................................................... 5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
iv
1.1.3. Ảnh JPEG (Joint Photographic Expert Group)............................. 6
1.2. Giấu tin trong ảnh ................................................................................. 7
1.2.1. Khái niệm giấu tin......................................................................... 7
1.2.2. Mục đích của việc giấu tin ............................................................ 7
1.3. Giới thiệu về thuỷ vân ........................................................................... 7
1.3.1. Thuỷ vân là gì? ............................................................................. 7
1.3.2. Phân loại thuỷ vân......................................................................... 8
1.3.3. Mục đích của việc “Thuỷ vân” ................................................... 10
1.3.4. Truyền thông tin mật (Steganography) ....................................... 13
1.4. Thuỷ vân ảnh số .................................................................................. 14
1.4.1. Thông tin trong ảnh có bị biến đổi nếu có bất cứ một biến đổi nào
trên ảnh ............................................................................................................ 15
1.4.2. Thuỷ vẩn ẩn hay thuỷ vân hiện ................................................... 15
1.4.3. Tính chất bền vững ..................................................................... 15
1.4.4. Thuỷ vân cái gì ........................................................................... 15
1.5. Thuỷ vân trên đa phương tiện (video, audio,…) ................................ 18
1.6. Những tấn công trên hệ thuỷ vân ....................................................... 19
1.7. Những khuynh hướng tiếp cận của kỹ thuật thuỷ vân ........................ 19
1.7.1. Hướng tiếp cận dựa trên miền không gian ảnh ........................... 19
1.7.2. Hướng tiếp cận dựa trên miền tần số của ảnh............................. 21
1.8. Một số kỹ thuật bổ trợ cho các kỹ thuật thuỷ vân số trên ảnh ............ 22
CHƢƠNG II: THUỶ VÂN ẢNH SỐ DỰA VÀO PHÉP BIẾN ĐỔI COSINE
RỜI RẠC (DCT) .............................................................................................. 24
2.1. Phép biến đổi Cosine rời rạc ............................................................... 24
2.1.1. Định nghĩa biến đổi Cosine rời rạc hai chiều ............................. 24
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
v
2.1.2. Đặc điểm của phép biến đổi DCT trên ảnh hai chiều: ................ 25
2. 2. Các thuật toán thủy vân ảnh dựa vào phép biến đổi Cosine rời rạc .. 28
2.3. Một số cải tiến, mở rộng đối với các thuật toán thuỷ vân dựa vào phép
biến đổi Cosine rời rạc .................................................................................... 42
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ PHÁT TRIỂN CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM
......................................................................................................................... 51
3.1. Cài đặt một số thuật toán thuỷ vân dựa vào phép biến đổi Cosine rời
rạc .................................................................................................................... 51
3.2. Cài đặt một số cải tiến đối với thuật toán thủy vân dựa vào phép biến
đổi Cosine rời rạc ............................................................................................ 57
3.3. Đánh giá và so sánh kết quả đạt được ................................................. 65
KẾT LUẬN ...................................................................................................... 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 69
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN
Hình 1.1: Phân loại các kỹ thuật thuỷ vân ........................................................ 8
Hình 1.2: Ví dụ về thuỷ vân hiện (Trên trang Web thƣ viện số của Liên Bang
Mỹ)..................................................................................................................... 9
Hình 1.3: Ảnh Lena đã nhúng thuỷ vân là logo ở hình bên phải .................... 10
Hình 1.4: Hai ảnh trƣớc và sau khi giấu tin giống hệt nhau .......................... 11
Hình 1.5: Thực chất bên trong ảnh có chứa thông tin ngƣời chủ sở hữu ...... 12
Hình 1.6: Sơ đồ nhúng thuỷ vân và tìm lại thuỷ vân ....................................... 13
Hình 1.7: Thuỷ vân dòng Text vào ảnh chủ .................................................... 16
Hình 1.8: Kết quả thu đƣợc khi thực hiện thuỷ vân ........................................ 16
Hình 1.9: Kết quả thu đƣợc khi thuỷ vân bức ảnh nhỏ vào ảnh chủ .............. 17
Hình 2.1: Ảnh Lena.bmp ................................................................................. 26
Hình 2.2: Năng lƣợng phân bố của ảnh qua phép biến đổi DCT ................... 26
Hình 2.3: Phân chia 3 miền tần số ảnh của phép biến đổi DCT ................... 27
Hình 2.4: Quá trình nhúng thuỷ vân ............................................................... 30
Hình 2.5: Ảnh chủ trong kỹ thuật DCT ........................................................... 34
Hình 2.6: Ảnh thuỷ vân trong kỹ thuật DCT ................................................... 34
Hình 2.7: Ảnh thu đƣợc sau khi thuỷ vân trong kỹ thuật DCT ....................... 34
Hình 2.8: Quá trình giải mã ............................................................................ 35
Hình 2.9: Ảnh thu đƣợc sau khi tách thuỷ vân ................................................ 37
Hình 2.10. Ảnh Lena.BMP 512 × 512 a = 10 ................................................ 38
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
vii
Hình 2.11: Ảnh Lena sau khi giấu tin ............................................................. 40
Hình 2.12: Ảnh Lena sau 5 lần tấn công làm sắc ........................................... 40
Hình 2.13: Các ảnh mô tả cropping ............................................................... 41
Hình 2.14: Ảnh chủ ......................................................................................... 48
Hình 2.15: Ảnh thuỷ vân ................................................................................. 48
Hình 2.16: K = 5; Cỡ khối = 8 ....................................................................... 49
Hình 2.17: K = 5; Cỡ khối = 16 ..................................................................... 49
Hình 3.1: Ảnh chủ ........................................................................................... 66
Hình 3.2: Ảnh thuỷ vân ................................................................................... 66
Hình 3.3: Ảnh sau khi thuỷ vân theo Shoemarker .......................................... 66
Hình 3.4: Ảnh sau khi thuỷ vân bằng kỹ thuật cải tiến ................................... 66
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
viii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN
Bảng 1: Chọn một khối ảnh bất kỳ 8x8 ........................................................... 32
Bảng 2: Thu đƣợc khối 8x8 sau khi biến đổi DCT.......................................... 32
Bảng 3: Thu đƣợc khối 8x8 sau khi biến đổi ngƣợc DCT .............................. 33
Bảng 4: Thực nghiệm với ảnh Lena.Bmp 512 × 512 (chƣa nén JPEG) ......... 38
Bảng 5: Thực nghiệm với ảnh Lena.Bmp 512 × 512 với các trƣờng hợp nén
JPEG ............................................................................................................... 39
Bảng 6: Kết quả kiểm nghiệm với phép tấn công làm sắc ảnh ....................... 39
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
