ĐẶT VẤN ĐỀ Thủy vân số là phƣơng pháp nhúng một lƣợng thông tin nào đó vào một sản phẩm đa phƣơng tiện cấn đƣợc bảo vệ quyền sở hữu mà không làm ảnh hƣởng nhiều đến chất lƣợng của sản phẩm. Thủy vân số hứa hẹn một giải pháp cho vấn đề bảo vệ bản quyền đối với sản phẩm số khi sản phẩm đó đƣợc sử dụng trong môi trƣờng mở mà không cần đến việc mã hóa. Thủy vân phải tồn tại bền vững với sản phẩm và phải không đƣợc loại bỏ bằng bất kỳ những tấn công có chủ đích hay không chủ đích nào trừ khi phá hủy sản phẩm. Trong những năm gần đây sự bùng nổ của công nghệ thông tin, đặc biệt là sự bùng nổ của Internet và các phƣơng tiện dữ liệu số (nhƣ các bức ảnh, các audio, video.), đã mang lại nhiều thuận lợi cho ngƣời sử dụng, nhƣng bên cạnh đó vấn đề ăn cắp bản quyền, xuyên tạc thông tin, truy cập thông tin trái phép… đang tăng, đòi hỏi không ngừng tìm các giải pháp mới hữu hiệu đảm bảo cho sự an toàn và bảo mật thông tin.
Nhƣ chúng ta biết, thông tin số đƣợc sử dụng rộng rãi trong một môi trƣờng mở. Trong hoàn cảnh nhƣ thế, nhu cầu đƣợc bảo vệ bản quyền và sở hữu trí tuệ các sản phẩm số đã trở thành một vấn đề hết sức quan trọng và đang đƣợc sự quan tâm của giới khoa học và công nghệ. Đây là một vấn đề nghiên cứu mới và phức tạp không chỉ ở trong nƣớc mà còn với cả thế giới công nghệ thông tin. Trong một vài năm trở lại đây đã có nhiều hội nghị quốc tế về vấn đề này và giải pháp đƣợc đƣa ra là phƣơng pháp thủy vân số.
Giải pháp này tuy mới đƣa ra những đã nhận đƣợc sự quan tâm rất lớn của các nhà khoa học và đã có nhiều những nghiên cứu trong lĩnh vực thủy vân số trong đó đã có nhiều những công trình nghiên cứu rất có giá trị về lĩnh vực này. Các ứng dụng phổ biến của thủy vân số đang đƣợc nghiên cứu bao gồm bảo vệ bản quyền, in vân tay, nhận thức thông tin, phát hiện xuyên tạc, điều khiện truy cập và giấu thông tin mật. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.vn/ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2 Thủy vân trên ảnh số là một trong những kỹ thuật đƣợc phát triển sớm nhất trong các kỹ thuật thủy vân nói chung. Thủy vân trên ảnh số giống nhƣ một ảnh đƣợc “dán tem” sở hữu của ngƣời chủ.
Thủy vân phải mang thông tin có ý nghĩa xác định duy nhất ngƣời đƣợc sở hữu ảnh đó. Việc thủy vân có thể đƣợc thực hiện trực tiếp trên các điểm ảnh hoặc trên miền biến đổi của ảnh. Hiện tại, ngƣời ta đã sử dụng các phép biến đổi rời rạc nhƣ phép biến đổi Fourier (DFT), phép biến đổi cosine(DCT) và phép biến đổi sóng nhỏ (DWT). Các kỹ thuật thủy vân dựa vào DCT và DWT đã đƣợc một số tác giả nghiên cứu và chứng tỏ khá bền vững trƣớc những tấn công thông thƣờng.
Từ những phân tích trên và trong khuôn khổ của một luận văn thạc sỹ, tác giả thực hiện đề tài "Bảo vệ bản quyền ảnh số bằng kỹ thuật thủy vân dựa vào phép biến đổi sóng nhỏ " 1. ĐỐI TƢỢNG PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu, đánh giá kỹ thuật bảo vệ bản quyền ảnh số dựa vào các phép biến đổi sóng nhỏ. - Tìm hiểu các đặc trƣng của hệ thống thị giác của con ngƣời nhằm phát triển các kỹ thuật giấu tin sao cho có thể giấu thông tin bản quyền vào các hệ số biến đổi mà không ảnh hƣởng đến chất lƣợng của ảnh dƣới góc nhìn của thị giác con ngƣời. - Các công cụ lập trình và phần mềm dùng để cài đặt chƣơng trình thử nghiệm 2.
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu các tài liệu có liên quan về bảo vệ bản quyền ảnh số. - Tìm hiểu và phát hiện các vấn đề trong thực tế, so sánh, đánh giá và đƣa ra giải pháp. - Cài đặt thử nghiệm trên những giải pháp đƣợc đƣa ra. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.vn/ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
HƢỚNG NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu, phát triển và cài đặt một lƣợc đồ thủy vân ảnh bền vững và đảm bảo chất lƣợng cảm quan của ảnh. - Lƣợc đồ này sẽ dựa vào các phép biến đổi sóng nhỏ kết hợp tận dụng các đặc trƣng của hệ thống thị giác của con ngƣời. - Lƣợc đồ này sẽ đƣợc sử dụng để bảo vệ bản quyền của ảnh trƣớc sự mạo nhận và những tấn công nhằm gỡ bỏ thủy vân. BỐ CỤC LUẬN VĂN Chƣơng 1: Giới thiệu chung về kỹ thuật giấu tin và thủy vân trên ảnh số.
Chƣơng 2: Kỹ thuật thủy vân ảnh số dựa vào các phép biến đổi Chƣơng 3: Thiết kế chƣơng trình thủy vân ảnh số dựa vào phép biến đổi sóng nhỏ sử dụng các đặc trƣng của hệ thống thị giác của con ngƣời 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu, đánh giá kỹ thuật bảo vệ bản quyền dựa vào các phép biến đổi sóng nhỏ. - Cải tiến, phát triển kỹ thuật bảo vệ bản quyền dựa vào phép biến đổi sóng nhỏ rời rạc DWT kết hợp với các đặc trƣng của hệ thống thị giác con ngƣời. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.vn/ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 Chƣơng 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN VÀ THỦY VÂN TRÊN ẢNH SỐ 1.1 Giới thiệu chung Cuộc cách mạng thông tin kỹ thuật số đã đem lại những thay đổi sâu sắc trong xã hội và trong cuộc sống của chúng ta.
Những thuận lợi mà thông tin kỹ thuật số mang lại cũng sinh ra những thách thức và cơ hội mới cho quá trình đổi mới. Sự ra đời những phần mềm có tính năng rất mạnh, các thiết bị mới nhƣ máy ảnh kỹ thuật số, máy quét chất lƣợng cao, máy in, máy ghi âm kỹ thuật số, v.v, đã với tới thế giới tiêu dùng rộng lớn để sáng tạo, xử lý và thƣởng thức các dữ liệu đa phƣơng tiện (multimedia data). Mạng Internet toàn cầu đã biến thành một xã hội ảo nơi diễn ra quá trình trao đổi thông tin trong mọi lĩnh vực chính trị, quân sự, quốc phòng, kinh tế, thƣơng mại. Và chính trong môi trƣờng mở và tiện nghi nhƣ thế đã xuất hiện những vấn nạn, tiêu cực đang rất cần đến các giải pháp hữu hiệu cho vấn đề an toàn thông tin nhƣ nạn ăn cắp bản quyền, nạn xuyên tạc thông tin, truy nhập thông tin trái phép v.
Đi tìm giải pháp cho những vấn đề này không chỉ giúp ta hiểu thêm về công nghệ phức tạp đang phát triển rất nhanh này mà còn đƣa ra những cơ hội kinh tế mới cần khám phá. Các giải pháp cho những vấn đề trên Trong một quá trình phát triển lâu dài, nhiều phƣơng pháp bảo vệ thông tin đã đƣợc đƣa ra trong đó giải pháp dùng mật mã học là giải pháp đƣợc ứng dụng rộng rãi nhất. Các hệ mã mật đã đƣợc phát triển nhanh chóng và đƣợc ứng dụng rất phổ biến cho đến tận ngày nay. Thông tin ban đầu sẽ đƣợc mã hoá thành các ký hiệu vô nghĩa, sau đó sẽ đƣợc lấy lại thông qua việc giải mã nhờ khoá của hệ mã.
Đã có rất nhiều những hệ mã phức tạp đƣợc sử dụng nhƣ DES, RSA, NAPSACK.và phƣơng pháp này đã đƣợc chứng minh thực tế là rất hiệu quả và đƣợc ứng dụng phổ biến. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.vn/ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Nhƣng ở đây ta không định nói về các hệ mã mật mà ta tìm hiểu về một phƣơng pháp đã và đang đƣợc nghiên cứu và ứng dụng rất mạnh mẽ ở nhiều nƣớc trên thế giới đó là phƣơng pháp giấu tin (data hiding). Đây là phƣơng pháp mới và phức tạp, nó đang đƣợc xem nhƣ một công nghệ chìa khoá cho vấn đề bảo vệ bản quyền, nhận thực thông tin và điều khiện truy cập ứng dụng trong an toàn và bảo mật thông tin. Sự khác biệt chủ yếu giữa mã hoá thông tin và giấu thông tin là phƣơng pháp mã hoá làm cho các thông tin hiện rõ có đƣợc mã hoá hay không vì tín hiệu thu đƣợc toàn những ký hiệu vô nghĩa còn đối với phƣơng pháp giấu thông tin thì ngƣời ta sẽ khó biết đƣợc là có thông tin giấu bên trong.
Một khi những thông tin mã hoá bị phát hiện thì những tên tin tặc sẽ tìm mọi cách để triệt phá. Và cuộc chạy đua giữa những ngƣời bảo vệ thông tin và bọn tin tặc vẫn chƣa kết thúc tuyệt đối về bên nào. Trong hoàn cảnh đó thì giấu thông tin trở thành một phƣơng pháp hữu hiệu. Giấu thông tin, xét theo khía cạnh tổng quát thì cũng là một hệ mã mật, nhằm đảm bảo tính an toàn thông tin.
Phƣơng pháp này ƣu điểm là ở chỗ việc gửi đi những bức ảnh thông thƣờng sẽ không gây ra sự chú ý của ngƣời khác. Sự vô hình của thông tin chứa trong ảnh sẽ đánh lừa đƣợc sự phát hiện của những tên tin tặc. Giấu tin trong ảnh và hệ mã mật có quan hệ mật thiết với nhau, cùng xây dựng nên một hệ thống an toàn và bảo mật thông tin.2 Giấu tin là gì và vài nét về lịch sử giấu tin 1.1 Định nghĩa Giấu thông tin là một kỹ thuật nhúng (giấu) một lượng thông tin số nào đó vào trong một đối tượng dữ liệu số khác. Kỹ thuật giấu thông tin nhằm hai mục đích: một là bảo mật cho dữ liệu đƣợc đem giấu, hai là bảo mật cho chính đối tƣợng đƣợc dùng để giấu tin.
Hai mục đích khác nhau này dẫn đến hai khuynh hƣớng kỹ thuật chủ yếu của giấu tin. Khuynh hƣớng thứ nhất là giấu tin mật (steganography), khuynh hƣớng này tập trung vào các kỹ thuật giấu tin sao cho giấu đƣợc nhiều thông tin và Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.vn/ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 quan trọng là ngƣời khác khó phát hiện đƣợc một đối tƣợng có bị giấu tin bên trong hay không. Khuynh hƣớng thứ hai là thuỷ vân số (watermarking). Khuynh hƣớng thuỷ vân số có miền ứng dụng lớn hơn nên đƣợc quan tâm nghiên cứu nhiều hơn và thực tế đã có rất nhiều những kỹ thuật dành cho khuynh hƣớng này [2].2 Phân loại các kỹ thuật giấu tin Do kỹ thuật giấu thông tin số mới đƣợc hình thành trong thời gian gần đây nên xu hƣớng phát triển vẫn chƣa ổn định.