MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay, cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin là sự phát triển mạnh mẽ của các phƣơng tiện dữ liệu số (nhƣ các bức ảnh, các audio, video.), việc đánh dấu bản quyền cho các dữ liệu này cũng ngày một cải tiến và nâng cao. Tuy nhiên, công nghệ thông tin phát triển giúp cho việc chỉnh sửa, sao chép các dữ liệu số trở lên dễ dàng điều này kéo theo một thực trạng là số lƣợng các bản sao chép bất hợp pháp của các dữ liệu số ngày một nhiều. Làm thế nào để xác nhận bản quyền tác giả, phát hiện sự xuyên tạc thông tin là một nhu cầu thiết yếu nhằm bảo vệ bản quyền cho các phƣơng tiện dữ liệu số.
Kỹ thuật thủy vân số (Digital Watermarking) là một trong những giải pháp đƣa ra để giải quyết vấn đề này. Bằng cách sử dụng thủy vân, dữ liệu số sẽ bảo vệ khỏi sự sao chép bất hợp pháp. Thủy vân là một mẩu tin đƣợc ẩn trực tiếp trong dữ liệu số. Thủy vân luôn gắn kết với dữ liệu số.
Bằng trực quan thì khó có thể phát hiện đƣợc thủy vân trong dữ liệu chứa nhƣng ta có thể tách đƣợc chúng bằng các chƣơng trình có cài đặt thuật toán thủy vân. Thủy vân tách đƣợc từ dữ liệu số chính là bằng chứng kết luận dữ liệu số có bị xuyên tạc thông tin hay vi phạm bản quyền không. Đó là những lí do mà em chọn đề tài “Hệ thống thủy vân số và ứng dụng” làm nội dung nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp của mình. Mục đích của luận văn Mục đích của luận văn là nghiên cứu hệ thống lý thuyết liên quan đến giấu tin trong đó tập trung vào nhánh thứ hai của giấu tin là thủy vân số.
Từ đó, xây dựng chƣơng trình thử nghiệm cài đặt một số thuật toán thủy trên vân trên ảnh số nhằm ứng dụng xác thực thông tin và bảo vệ bản quyền cho dữ liệu ảnh số. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu các kỹ thuật thủy vân trên ảnh số. Ứng dụng mà luận văn xây dựng là hệ thống nhúng và tách thủy vân nhằm xác thực nội dung thông tin và bảo về bản quyền ảnh số. Phương pháp thực hiện Phƣơng pháp thực hiện đề tài là nghiên cứu các vấn đề liên quan đến giấu tin, tập trung sau đó tiến hành xây dựng chƣơng trình và cài đặt chƣơng trình thử nghiệm.
Kết quả đạt được Luận văn đã hệ thống lại các kiến thức cơ bản về giấu tin và thủy vân số, nghiên cứu một số thuật toán thủy vân trên miền không gian và miền tần số. Đồng thời TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 7 cài đặt thành công thuật toán thủy vân trên miền không gian nhằm ứng dụng xác thực nội dung thông tin và thuật toán thủy vân trên miền DCT nhằm ứng dụng xác định bản quyền tác giả. Bố cục của luận văn Luận văn đƣợc chia làm 3 chƣơng. Tổng quan về kỹ thuật giấu tin và thủy vân số.
Nội dung chƣơng 1 đƣa ra các kiến thức cơ bản về kỹ thuật giấu tin và thủy vân, từ đó chỉ ra thủy vân là một nhánh của giấu tin. Tuy nhiên, mục đích của thủy vân khác hoàn toàn so với mục đích của giấu tin mật và mã hóa. Điều này đƣợc thể hiện cụ thể ở phần phân tích các hƣớng ứng dụng quan trọng của thủy vân trong đời thƣờng. Có nhiều môi trƣờng đa phƣơng tiện để thực hiện giấu tin và cũng có chừng đó môi trƣờng để thực hiện thủy vân.
Một số thuật toán thủy vân trên ảnh số Chƣơng này trình bày một số thuật toán thủy vân trên các miền: miền không gian, miền tần số dựa vào biến đổi Cosine rời rạc DCT và miền tần số dựa vào biến đổi sóng nhỏ rời rạc DWT. Xây dựng ứng dụng. Phần này sẽ phân tích và thiết kế các modul cho hệ thống, cài đặt thuật toán thủy vân và chạy thử nghiệm chƣơng trình. Thuật toán đƣợc lựa chọn cài đặt là thuật toán thủy vân CPT trên miền không gian và thuật toán thủy vân dựa vào DCT trên miền tần số.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 8 CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN VÀ THỦY VÂN SỐ 1. Kỹ thuật giấu tin 1. Khái niệm giấu tin Loài ngƣời đã biết đến nhiều phƣơng pháp bảo vệ thông tin khác nhau, giải pháp đƣợc biết đến sớm nhất đó là các hệ mật mã. Với phƣơng pháp này, thông tin ban đầu đƣợc mã hóa, sau đó sẽ đƣợc giải mã nhờ khóa của hệ mã.
Độ an toàn của thông tin là do độ phức tạp của việc tìm ra khóa giải mã. Các hệ mật mã nhƣ DES, RSA, NAPSACK…đã đƣợc sử dụng rất hiệu quả và phổ biến cho đến ngày nay. Tuy nhiên, việc truyền các thông tin sau khi mã hóa sẽ khiến đối phƣơng nghi ngờ và tìm mọi cách để thám mã. Hơn nữa, việc mã hóa và giải mã chỉ đảm bảo an toàn cho dữ liệu trong quá trình truyền thông, sau khi giải mã dữ liệu sẽ không đƣợc bảo vệ nữa.
Một hƣớng nghiên cứu mới đã thu hút sự quan tâm của nhiều ngƣời trong những năm gần đây đó là kỹ thuật giấu tin. Cho tới nay kỹ thuật giấu tin đã đƣợc ứng dụng mạnh mẽ ở nhiều nƣớc trên thế giới. Vậy giấu tin là gì? Giấu thông tin là một kỹ thuật nhúng (giấu) một lƣợng thông tin số nào đó vào một đối tƣợng dữ liệu số khác. Kỹ thuật giấu thông tin nhằm bảo đảm an toàn và bảo mật thông tin với hai mục đích.
Một là bảo mật cho dữ liệu đƣợc đem giấu, hai là bảo vệ cho chính đối tƣợng dùng để giấu dữ liệu vào.Yêu cầu cơ bản của kỹ thuật giấu tin là không làm ảnh hƣởng đến dữ liệu gốc. Phân loại các kỹ thuật giấu tin Hai mục đích khác nhau của kỹ thuật giấu tin dẫn đến hai hƣớng kỹ thuật chủ yếu là giấu tin mật và thủy vân. [7] Giấu tin mật là kỹ thuật giấu một lƣợng thông tin lớn vào một dữ liệu chứa nào đó sao cho ngƣời khác khó phát hiện đƣợc một đối tƣợng có giấu tin bên trong hay không nhằm bảo vệ lƣợng thông tin đem nhúng. Đồng thời, các kỹ thuật giấu tin mật còn quan tâm lƣợng tin có thể đƣợc giấu, lƣợng thông tin giấu đƣợc càng nhiều càng tốt.
Tuy nhiên, lƣợng thông tin giấu càng lớn thì tính ẩn của thông tin giấu càng thấp. Thủy vân là kỹ thuật giấu (nhúng) một lƣợng thông tin nhỏ vào dữ liệu nguồn nhằm ứng dụng bảo vệ bản quyền, phát hiện xuyên tạc thông tin cho dữ liệu đƣợc nhúng. Tùy theo mục đích của hệ thủy vân mà ngƣời ta lại chia thành các hƣớng nhỏ nhƣ thủy vân dễ vỡ và thủy vân bền vững. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 9 Giấu tin (Information hiding) Giấu tin mật Thủy vân (steganography) (watermaking) Thủy vân bền vững Thủy vân dễ vỡ (robust copyright marking) (Fragile watermarking) Thủy vân ẩn Thủy vân hiện (Imperseptipl watermarking) (Visible watermarking) Hình 1.
Sơ đồ phân loại kỹ thuật giấu tin Thủy vân bền vững quan tâm nhiều đến việc nhúng những mẩu tin đòi hỏi độ bền vững cao của thông tin đƣợc giấu trƣớc các biến đổi thông thƣờng trên dữ liệu chứa. Hƣớng này đƣợc sử dụng để bảo vệ bản quyền tác giả. Thủy vân dễ vỡ yêu cầu thông tin giấu sẽ bị sai lệch nếu có bất kỳ sự thay đổi nào trên dữ liệu chứa. Hƣớng này đƣợc sử dụng để phát hiện xuyên tạc thông tin.
Ở mỗi loại thủy vân bền vững hoặc thủy vân dễ vỡ lại chia thành hai loại dựa theo đặc tính đó là thủy vân ẩn và thủy vân hiện. Thủy vân hiện cho phép nhìn thấy thông tin đem nhúng vào dữ liệu chứa. Loại này đƣợc sử dụng cho mục đích công bố công khai về quyền sở hữu. Ngƣợc lại, thủy vân ẩn không cho phép nhìn thấy nội dung thông tin nhúng và nó đƣợc sử dụng với mục đích gài bí mật các thông tin xác nhận quyền sở hữu.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Ví dụ về thủy vân ẩn và thủy vân hiện Phân biệt giấu tin mật và thủy vân Xét về tính chất, thủy vân giống giấu tin mật ở chỗ cả hai hƣớng này đều tìm cách nhúng thông tin mật vào một môi trƣờng. Nhƣng về bản chất thì thủy vân và giấu tin có những nét khác ở một số điểm sau: Mục tiêu của thủy vân là nhúng thông tin không lớn, thƣờng là biểu tƣợng, chữ ký hay các đánh dấu khác vào môi trƣờng phủ nhằm phục vụ việc xác nhận bản quyền. Ngƣợc lại, giấu tin mật yêu cầu lƣợng thông tin giấu là lớn.
Thủy vân khác với giấu tin mật ở chỗ giấu tin sau đó cần tách lại tin còn thủy vân tìm cách biến tin giấu thành một thuộc tính của vật mang. Chỉ tiêu quan trọng nhất của một thủy vân là tính bền vững, của giấu tin là dung lƣợng. Thủy vân có thể vô hình hoặc hữu hình trên vật mang còn giấu tin chỉ đƣợc vô hình. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.
Giấu tin trong dữ liệu đa phương tiện Kỹ thuật giấu tin đã đƣợc nghiên cứu và áp dụng trong nhiều môi trƣờng dữ liệu khác nhau nhƣ trong dữ liệu đa phƣơng tiện (văn bản, hình ảnh, âm thanh, phim), trong sản phẩm phần mềm và gần đây là những nghiên cứu trên lĩnh vực cơ sở dữ liệu quan hệ. Trong các dữ liệu đó, dữ liệu đa phƣơng tiện là môi trƣờng chiếm tỷ lệ chủ yếu trong các kỹ thuật giấu tin. Giấu tin trong ảnh Hiện nay giấu tin trong ảnh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các chƣơng trình ứng dụng, các phần mềm, các hệ thống giấu tin trong phƣơng tiện do lƣợng thông tin đƣợc trao đổi bằng ảnh là rất lớn. Hơn nữa, giấu thông tin trong ảnh cũng đóng vai trò quan trọng trong hầu hết các ứng dụng bảo vệ an toàn thông tin nhƣ: xác thực thông tin, bảo vệ bản quyền tác giả, điều khiển truy cập, giấu tin bí mật…Do đó vấn đề này đã nhận đƣợc sự quan tâm lớn của các cá nhân, tổ chức, trƣờng đại học, và viện nghiên cứu trên thế giới.
[1] Thông tin sẽ đƣợc giấu cùng với dữ liệu ảnh nhƣng chất lƣợng ảnh ít thay đổi và không ai biết đƣợc đằng sau đó mang những thông tin có ý nghĩa. Ngày nay, khi ảnh số đã đƣợc sử dụng phổ biến, giấu thông tin trong ảnh đã đem lại nhiều những ứng dụng quan trọng trên nhiều lĩnh vực trong đời sống xã hội.