Nghiên Cứu Kỹ Thuật Phát Hiện Ảnh Giấu Tin

Luận án tiến sĩ nghiên cứu các kỹ thuật phát hiện ảnh giấu tin, cung cấp cái nhìn sâu sắc về công nghệ bảo mật thông tin hiện đại.

• Tác giả: Hồ Thị Hương Thơm
• Người hướng dẫn: Trịnh Nhật Tiến
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
• Đề tài: Nghiên Cứu Một Số Kỹ Thuật Phát Hiện Ảnh Giấu Tin
• Loại tài liệu: luận án tiến sỹ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIẤU TIN TRONG ẢNH, PHÁT HIỆN ẢNH CÓ GIẤU TIN VÀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
• 1.1. GIẤU TIN TRONG ẢNH VÀ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
• 1.1.1. Phương pháp giấu tin và nghiên cứu liên quan
• 1.1.2. Phương pháp đánh giá độ an toàn của một lược đồ giấu tin
• 1.2. PHÁT HIỆN ẢNH GIẤU TIN VÀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
• 1.2.1. Phương pháp phát hiện ảnh có giấu tin
• 1.2.2. Nghiên cứu liên quan và hướng phát triển của luận án
• 1.2.2.1. Phương pháp phát hiện mù cho ảnh giấu trên LSB
• 1.2.2.2. Phương pháp phát hiện ảnh có ràng buộc
• 1.3. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 1.3.1. Tiêu chuẩn đánh giá
• 1.3.2. Nguồn dữ liệu ảnh thử nghiệm
• 1.3.3. Công cụ hỗ trợ và môi trường thực nghiệm
• 1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT PHÁT HIỆN MÙ CHO ẢNH GIẤU TIN TRÊN LSB
• 2.1. KỸ THUẬT PHÁT HIỆN MÙ TRÊN LSB CỦA MIỀN KHÔNG GIAN
• 2.1.1. Phát hiện bằng phân tích “độ lệch chuẩn”
• 2.1.1.1. Phân tích kỹ thuật giấu LSB
• 2.1.1.2. Phương pháp phát hiện
• 2.1.2. Phát hiện bằng thống kê 2 một bậc tự do (12)
• 2.1.2.1. Phân tích kỹ thuật “độ lệch chuẩn”
• 2.1.2.2. Phương pháp phát hiện
• 2.1.3. Phát hiện dựa trên phân tích tỉ lệ xám
• 2.1.3.1. Phát biểu bài toán
• 2.1.3.2. Phương pháp giải quyết bài toán
• 2.1.4. Phát hiện bằng phương pháp ước lượng thông tin giấu trên LSB
• 2.1.4.1. Phương pháp ước lượng khi có ảnh gốc
• 2.1.4.2. Phương pháp ước lượng không dựa vào ảnh gốc
• 2.2. KỸ THUẬT PHÁT HIỆN MÙ TRÊN LSB CỦA MIỀN TẦN SỐ
• 2.2.1. Phân tích kỹ thuật giấu LSB trên miền tần số
• 2.2.2. Phương pháp phát hiện
• 2.3. CÁC KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM
• 2.3.1. Các kết quả thử nghiệm trên miền không gian
• 2.3.2. Các kết quả thử nghiệm trên miền tần số
• 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: MỘT SỐ KỸ THUẬT PHÁT HIỆN CÓ RÀNG BUỘC
• 3.1. PHÁT HIỆN ẢNH CÓ GIẤU TIN SỬ DỤNG KỸ THUẬT GIẤU HKC
• 3.1.1. Tóm lược kỹ thuật giấu HKC
• 3.1.2. Phương pháp phát hiện và ước lượng thông tin giấu trong ảnh
• 3.1.2.1. Phương pháp phát hiện của Kuo và Lin
• 3.1.2.2. Phương pháp phát hiện cải tiến từ phương pháp của Kuo và Lin
• 3.1.2.3. Phương pháp phát hiện HKC khác và ước lượng thông tin giấu
• 3.1.3. Các kết quả thử nghiệm
• 3.2. PHÁT HIỆN ẢNH CÓ GIẤU TIN SỬ DỤNG KỸ THUẬT GIẤU DIH
• 3.2.1. Tóm lược kỹ thuật giấu tin DIH
• 3.2.2. Phương pháp phát hiện ảnh có giấu tin sử dụng kỹ thuật giấu DIH
• 3.2.2.1. Phân tích kỹ thuật giấu DIH
• 3.2.2.2. Phương pháp phát hiện và ước lượng thông tin giấu
• 3.2.3. Các kết quả thử nghiệm
• 3.3. PHÁT HIỆN ẢNH CÓ GIẤU TIN SỬ DỤNG KỸ THUẬT GIẤU IWH
• 3.3.1. Tóm lược kỹ thuật giấu tin IWH
• 3.3.2. Phương pháp phát hiện ảnh có giấu tin sử dụng kỹ thuật giấu IWH
• 3.3.2.1. Phân tích kỹ thuật giấu IWH
• 3.3.2.2. Phương pháp phát hiện và ước lượng thông tin
• 3.3.3. Các kết quả thử nghiệm
• 3.4. PHÁT HIỆN ẢNH CÓ GIẤU TIN SỬ DỤNG KỸ THUẬT GIẤU RVH
• 3.4.1. Tóm lược kỹ thuật giấu tin RVH
• 3.4.2. Phương pháp phát hiện ảnh có giấu tin sử dụng kỹ thuật giấu RVH
• 3.4.2.1. Phân tích vấn đề giấu tin RVH
• 3.4.2.2. Phương pháp phát hiện và ước lượng thông tin
• 3.4.3. Các kết quả thử nghiệm
• 3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• KẾT LUẬN CHUNG
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC – CHƯƠNG TRÌNH ĐỀ MÔ GIẤU TIN TRONG ẢNH VÀ PHÁT HIỆN ẢNH CÓ GIẤU TIN

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Ảnh Giấu Tin Khái Niệm Ứng Dụng Rủi Ro

Kỹ thuật ảnh giấu tin (steganography) là một phương pháp liên lạc bí mật, bằng cách ẩn thông tin trong ảnh, hoặc các đối tượng khác. Từ thời cổ đại, người ta đã sử dụng kỹ thuật này để truyền tải thông tin bí mật. Ví dụ, Histaiæus đã xăm thông tin lên da đầu một nô lệ để gửi tin nhắn. Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ số, kỹ thuật steganography đã được số hóa, cho phép ẩn thông tin trong ảnh một cách tinh vi. Ưu điểm của kỹ thuật này là tính 'vô hình', khiến nó trở thành công cụ hữu ích để trao đổi thông tin quan trọng. Steganography có một ưu điểm mà mật mã học còn hạn chế: bảo vệ bản quyền số và liên lạc bí mật trên các kênh công cộng mà ít bị nghi ngờ. Kỹ thuật giấu tin trong dữ liệu đa phương tiện bổ khuyết cho những hạn chế của mật mã học.

1.1. Định Nghĩa Ảnh Giấu Tin Steganography và Lịch Sử Phát Triển

Theo [18, 27], ảnh giấu tin là kỹ thuật 'nhúng' một lượng thông tin vào dữ liệu ảnh số, đảm bảo không thể phát hiện bằng cảm nhận của con người. Johannes Trithemius đã viết cuốn sách 'Polygraphia', trong đó thuật ngữ 'Steganographia' xuất hiện lần đầu tiên. Ngày nay, steganography đã được 'số hóa' để phục vụ cuộc sống hiện đại. Các phương pháp giấu tin trong ảnh ngày càng tinh vi, với một lượng lớn công trình nghiên cứu được công bố hàng năm.

1.2. So Sánh Ảnh Giấu Tin với Mật Mã Học Ưu Điểm và Hạn Chế

Ảnh giấu tin có một ưu điểm so với mật mã học: có thể bảo vệ bản quyền số và liên lạc bí mật trên các kênh công cộng mà ít bị nghi ngờ. Trong khi mật mã hóa khiến người khác biết có thông tin mật đang được trao đổi, ảnh giấu tin giúp che giấu sự tồn tại của thông tin. Kỹ thuật giấu tin trong dữ liệu đa phương tiện bổ khuyết cho những hạn chế của mật mã học trong việc bảo vệ bản quyền số và duy trì tính bí mật tuyệt đối.

II. Thách Thức Rủi Ro Từ Ảnh Giấu Tin Phân Tích Chuyên Sâu

Mặc dù có nhiều ưu điểm, ảnh giấu tin cũng mang lại những thách thức và rủi ro đáng kể. Việc ẩn thông tin trong ảnh có thể được sử dụng cho các mục đích bất hợp pháp, như truyền bá nội dung độc hại, khủng bố, hoặc đánh cắp thông tin. Do đó, việc nghiên cứu các phương pháp phát hiện steganography là vô cùng quan trọng. Phát hiện ảnh giấu tin (image steganalysis) là kỹ thuật đối lập với steganography, nhằm dò tìm ảnh số có giấu thông tin hay không. Việc nghiên cứu phát hiện ảnh giấu tin không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn phục vụ đắc lực cho an ninh quốc phòng.

2.1. Các Mục Đích Sử Dụng Ảnh Giấu Tin Hợp Pháp và Bất Hợp Pháp

Ảnh giấu tin có thể được sử dụng cho nhiều mục đích, từ bảo vệ bản quyền số đến truyền tải thông tin bí mật một cách an toàn. Tuy nhiên, nó cũng có thể bị lợi dụng để truyền bá nội dung độc hại, khủng bố, hoặc đánh cắp thông tin. Việc lạm dụng steganography gây ra những rủi ro lớn cho an ninh thông tin và trật tự xã hội.

2.2. Tầm Quan Trọng của Phát Hiện Ảnh Giấu Tin Image Steganalysis

Phát hiện ảnh giấu tin (image steganalysis) là kỹ thuật đối lập với steganography, nhằm dò tìm ảnh số có giấu thông tin hay không. Việc nghiên cứu phát hiện ảnh giấu tin ngoài ý nghĩa khoa học còn có hai ý nghĩa thực tiễn: phục vụ đắc lực cho an ninh quốc phòng và nâng cấp, thúc đẩy sự phát triển của kỹ thuật giấu tin trong ảnh.

2.3. Hai Hướng Nghiên Cứu Chính trong Phát Hiện Steganography

Có hai hướng nghiên cứu chính trong phát hiện steganography: xây dựng thuật toán phát hiện mù (blind steganalysis) cho ảnh có giấu tin sử dụng kỹ thuật giấu bất kỳ, và xây dựng thuật toán phát hiện có ràng buộc (constraint steganalysis) dựa vào kỹ thuật giấu tin đã biết. Đã có nhiều công trình nghiên cứu thành công theo cả hai hướng này trên thế giới.

III. Phương Pháp Phát Hiện Mù Ảnh Giấu Tin Trên LSB Hướng Dẫn Chi Tiết

Một trong những phương pháp phổ biến nhất để ẩn thông tin trong ảnh là sử dụng kỹ thuật LSB (Least Significant Bit). Phương pháp này thay đổi các bit ít quan trọng nhất của pixel để ẩn thông tin. Do thay đổi này rất nhỏ, nó thường không thể nhận thấy bằng mắt thường. Tuy nhiên, có nhiều thuật toán phát hiện steganography có thể phát hiện các thay đổi này. Phát hiện mù là quá trình phát hiện ảnh giấu tin mà không cần biết kỹ thuật giấu tin được sử dụng. Luận án này đề xuất một số kỹ thuật phát hiện mù cho ảnh giấu tin trên LSB của miền không gian và miền tần số.

3.1. Kỹ Thuật Ẩn Tin Trong Ảnh Bằng Phương Pháp LSB Steganography

Kỹ thuật giấu tin trong ảnh đa số là phương pháp giấu trên bit có ít ý nghĩa nhất LSB của điểm ảnh hoặc của các hệ số biến đổi, vì thay đổi trên bit LSB ít ảnh hưởng đến chất lượng ảnh theo khả năng cảm nhận của con người [16, 17, 19, 50, 51, 53 - 55, 65, 67, 69, 75, 77, 91, 100]. Kỹ thuật này được áp dụng rộng rãi do tính đơn giản và hiệu quả.

3.2. Các Kỹ Thuật Phát Hiện Mù Cho Ảnh Giấu Tin LSB Trong Miền Không Gian

Luận án đề xuất ba kỹ thuật phát hiện mù cho ảnh có giấu tin trên LSB của miền không gian: phân tích độ lệch chuẩn, phân tích thống kê Chi bình phương (χ²), và phân tích tỉ lệ xám. Các kỹ thuật này dựa trên việc phân tích các đặc điểm thống kê của ảnh để phát hiện các bất thường do việc giấu tin gây ra.

3.3. Phát Hiện Mù Ảnh Giấu Tin LSB Trong Miền Tần Số Phương Pháp Mới

Luận án đề xuất một kỹ thuật phát hiện mù cho ảnh giấu tin trên LSB của miền tần số bằng phân tích tỉ lệ xám. Phương pháp này phân tích tần suất xuất hiện của các giá trị xám trong miền tần số để phát hiện các thay đổi do việc giấu tin gây ra. Kỹ thuật này hứa hẹn mang lại hiệu quả cao trong việc phát hiện các kỹ thuật giấu tin tinh vi.

IV. Phát Hiện Có Ràng Buộc Ảnh Giấu Tin Tiếp Cận Dựa Trên Thuật Toán

Phát hiện có ràng buộc là một phương pháp phát hiện steganography trong đó biết trước kỹ thuật giấu tin đã được sử dụng. Điều này cho phép các nhà phân tích phát triển các thuật toán phát hiện cụ thể, có thể hiệu quả hơn so với phát hiện mù. Luận án này đề xuất một số kỹ thuật phát hiện có ràng buộc cho ảnh giấu tin với các kỹ thuật giấu biết trước, tập trung vào các trường hợp riêng của kỹ thuật giấu LSB.

4.1. Ưu Điểm của Phát Hiện Có Ràng Buộc so với Phát Hiện Mù

Phát hiện có ràng buộc thường hiệu quả hơn phát hiện mù vì nó tận dụng thông tin về kỹ thuật giấu tin được sử dụng. Điều này cho phép các nhà phân tích tập trung vào các đặc điểm cụ thể của ảnh bị ảnh hưởng bởi kỹ thuật giấu tin đó.

4.2. Phát Hiện Có Ràng Buộc Các Kỹ Thuật Giấu Tin HKC DIH và IWH

Luận án nghiên cứu các kỹ thuật phát hiện có ràng buộc cho các kỹ thuật giấu tin HKC, DIH và IWH. Các kỹ thuật này dựa trên việc phân tích các đặc điểm cụ thể của ảnh bị ảnh hưởng bởi các kỹ thuật giấu tin này, chẳng hạn như sự thay đổi trong biểu đồ tần suất, hoặc sự xuất hiện của các mẫu bất thường.

4.3. Cải Tiến và Đề Xuất Phương Pháp Phát Hiện Steganography Mới

Luận án tập trung vào việc cải tiến các phương pháp phát hiện steganography hiện có và đề xuất các phương pháp mới, đặc biệt trong các trường hợp riêng của kỹ thuật giấu LSB. Mục tiêu là phát triển các thuật toán phát hiện tối ưu hơn, có khả năng phát hiện các kỹ thuật giấu tin tinh vi một cách hiệu quả.

V. Ứng Dụng Thực Tế Kết Quả Nghiên Cứu Ảnh Giấu Tin Quan Trọng

Kết quả nghiên cứu trong luận án này có nhiều ứng dụng thực tế trong lĩnh vực an ninh thông tin và bảo mật dữ liệu. Các thuật toán phát hiện steganography được phát triển có thể được sử dụng để phát hiện và ngăn chặn việc truyền tải thông tin bí mật thông qua ảnh giấu tin. Điều này có thể giúp bảo vệ thông tin nhạy cảm, ngăn chặn các hoạt động tội phạm và đảm bảo an ninh quốc gia. Ví dụ, các kết quả thử nghiệm cho thấy phương pháp ước lượng thông tin giấu trên LSB dựa trên lý thuyết trùng khớp mang lại hiệu quả cao.

5.1. Ứng Dụng trong An Ninh Quốc Phòng và Bảo Mật Thông Tin

Các thuật toán phát hiện steganography có thể được sử dụng để phát hiện và ngăn chặn việc truyền tải thông tin bí mật thông qua ảnh giấu tin. Điều này có thể giúp bảo vệ thông tin nhạy cảm, ngăn chặn các hoạt động tội phạm và đảm bảo an ninh quốc gia. Nghiên cứu này đóng góp vào việc tăng cường khả năng phòng thủ trước các mối đe dọa an ninh mạng.

5.2. Cải Tiến và Nâng Cấp Các Kỹ Thuật Giấu Tin Trong Ảnh

Việc nghiên cứu phát hiện ảnh giấu tin cũng có thể giúp cải tiến và nâng cấp các kỹ thuật giấu tin trong ảnh. Bằng cách hiểu rõ các điểm yếu của các kỹ thuật giấu tin hiện có, các nhà nghiên cứu có thể phát triển các phương pháp giấu tin an toàn và hiệu quả hơn. Việc phát hiện và vá các lỗ hổng bảo mật là một quá trình liên tục để đảm bảo an toàn thông tin.

5.3. Kết Quả Thử Nghiệm và Đánh Giá Hiệu Suất Các Thuật Toán

Luận án trình bày kết quả thử nghiệm và đánh giá hiệu suất của các thuật toán phát hiện steganography được phát triển. Các kết quả này cho thấy các thuật toán có hiệu quả trong việc phát hiện ảnh giấu tin với độ chính xác cao. Các kết quả thực nghiệm chứng minh tính khả thi và hiệu quả của các phương pháp được đề xuất.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Ảnh Giấu Tin Tương Lai

Luận án này đã trình bày một số kỹ thuật mới để phát hiện ảnh giấu tin, cả phát hiện mù và phát hiện có ràng buộc. Các kỹ thuật này có tiềm năng cải thiện khả năng phát hiện ảnh giấu tin và bảo vệ chống lại các mối đe dọa an ninh mạng. Trong tương lai, có nhiều hướng nghiên cứu tiềm năng, bao gồm phát triển các thuật toán phát hiện mạnh mẽ hơn, nghiên cứu các kỹ thuật giấu tin mới và phát triển các công cụ tự động để phát hiện ảnh giấu tin.

6.1. Tóm Tắt Những Đóng Góp Chính Của Luận Án

Luận án đã đề xuất ba kỹ thuật phát hiện mù cho ảnh có giấu tin trên LSB của miền không gian, một kỹ thuật phát hiện mù cho ảnh giấu tin trên LSB của miền tần số, và các phương pháp phát hiện có ràng buộc cho một số kỹ thuật giấu tin cụ thể. Các kết quả nghiên cứu đóng góp vào sự phát triển của lĩnh vực phát hiện steganography.

6.2. Các Hướng Nghiên Cứu Tiềm Năng Trong Lĩnh Vực Steganography

Các hướng nghiên cứu tiềm năng bao gồm phát triển các thuật toán phát hiện mạnh mẽ hơn, nghiên cứu các kỹ thuật giấu tin mới (ví dụ, dựa trên machine learning hoặc deep learning), và phát triển các công cụ tự động để phát hiện ảnh giấu tin. Nghiên cứu về độ bảo mật của steganography và phân tích forensic ảnh cũng rất quan trọng.

6.3. Đề Xuất Phát Triển Công Cụ Phần Mềm Phát Hiện Steganography Tự Động

Việc phát triển các công cụ phần mềm phát hiện steganography tự động sẽ giúp các chuyên gia an ninh thông tin dễ dàng phát hiện và phân tích ảnh giấu tin. Các công cụ này có thể được sử dụng để quét các hệ thống và mạng để tìm kiếm các hoạt động giấu tin đáng ngờ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. GIẤU TIN TRONG ẢNH, PHÁT HIỆN ẢNH CÓ GIẤU TIN VÀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN Trong chương này trình bày tổng quan về kỹ thuật giấu tin trong ảnh, các phương pháp giấu tin thường sử dụng trong thời gian gần đây, kỹ thuật phát hiện ảnh có giấu tin và các nghiên cứu liên quan. Từ đó đưa ra phương pháp phát hiện ảnh có giấu tin đề xuất trong chương 2 và 3. Ngoài ra chương này còn giới thiệu phương pháp thử nghiệm, đánh giá và nguồn dữ liệu ảnh thử nghiệm cho các kỹ thuật phát hiện đề xuất trong các chương tiếp theo.

GIẤU TIN TRONG ẢNH VÀ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 1. Khái niệm Giấu tin trong ảnh (image steganography) là kỹ thuật lợi dụng một số thông tin dư thừa của dữ liệu ảnh gốc (cover image) để giấu (hoặc nhúng) thông tin vào đó. Kỹ thuật giấu này phải đảm bảo chỉ người gửi (giấu) và người nhận (tách) biết thông tin đã giấu, còn những người khác khó có thể cảm nhận được sự tồn tại của thông tin đã giấu trong ảnh [18, 27, 32]. Giấu tin trong ảnh gồm hai giai đoạn: nhúng thông tin vào ảnh gốc và tách thông tin đã giấu.

Để tăng cường độ an toàn cho thông tin đem giấu, thường thì trước khi giấu thông tin có thể được mã hóa bằng kỹ thuật mã hóa nào đó [27, 45, 74]. Trong quá trình tách thông tin, dữ liệu gốc có thể tham gia hoặc không. Các kỹ thuật giấu tin tốt thường không cần dữ liệu gốc để tách thông tin đã giấu. Dữ liệu có chứa thông Dữ liệu gốc c tin s (Cover) C Bộ giấu tin Biến đổi T Biến đổi ngược T-1 (tùy chọn) (tùy chọn) Thông tin M Hình 1.1: Sơ đồ quá trình giấu tin trong ảnh [84].tin TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Dữ liệu có chứa thông tin (Stego) s (Cover) C Bộ tách tin Thông tin M Biến đổi T (tùy chọn) Hình 1.2: Sơ đồ quá trình tách tin trong ảnh.2 là sơ đồ tổng quát của quá trình giấu tin và tách tin trong ảnh, trong đó phép biến đổi T và T-1 là các phép biến đổi tần số cosine, wavelet, fourier rời rạc hoặc biến đổi sai phân (image difference).

Dưới đây là tóm lược một số phép biến đổi sử dụng trong luận án này: - Biến đổi cosine rời rạc được thực hiện theo chuẩn nén ảnh JPEG, miền dữ liệu pixel của ảnh được chia thành các miền nhỏ (thường là kích cỡ 8x8 hoặc 16x16 pixel) sử dụng phép biến cosine rời rạc được các hệ số cosine [43], thông tin thường được giấu vào các hệ số cosine có giá trị lớn nhất hoặc nằm ở miền tần số giữa như các kỹ thuật giấu [3, 7, 23, 25, 69, 70, 92, 94, 104]. - Biến đổi wavelet rời rạc, sử dụng phép biến đổi wavelet rời rạc biến đổi miền dữ liệu pixel thành bốn băng tần mới LL, LH, HL, HH [72, 99]. Các giá trị trên bốn băng tần này gọi là các hệ số wavelet. Theo nhận định của những nhà giấu tin thì khi có thay đổi nhỏ các hệ số wavelet trên hai băng tần cao LH và HL (một số kỹ thuật giấu sử dụng cả băng tần HH) sẽ ít ảnh hưởng đến chất lượng trực quan của ảnh ban đầu như các kỹ thuật giấu [4, 5, 6, 42, 73, 91, 99].

Còn băng tần LL không hay sử dụng để giấu tin vì nó chính là nội dung thu nhỏ của ảnh, khi giấu vào băng tần này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của ảnh ban đầu. - Biến đổi sai phân (image difference), giả sử dữ liệu ảnh nào đó, kích thước m × n pixel, được biểu diễn dưới dạng vector X = {xij, i=0, …, m - 1, j=0, …, n - 1}, miền giá trị pixel của ảnh sẽ được biến đổi sang miền giá trị sai phân được vector các hệ số sai phân D ={dij} trong đó dij = 22 (LUAN.tin TIEU LUAN MOI download : [e-mail] xi,2j+1 – xi,2j với 0 ≤ i ≤ m − 1, 0 ≤ j ≤ n/2 – 1 hoặc dij = xi,j-1 – xi,j với 0 ≤ i ≤ m – 1, 0 ≤ j ≤ n – 2. Thông tin thường được giấu trên LSB của các hệ số này như các kỹ thuật [48, 49, 52, 53, 90, 97]. Phương pháp giấu tin và nghiên cứu liên quan Kỹ thuật giấu tin trong ảnh ra đời dựa trên sự phát triển ưu việt của kỹ thuật thủy vân số (Watermarking), phương pháp thủy vân ảnh số đầu tiên là phương pháp thủy vân trên LSB của ảnh hay còn gọi là phương pháp thay thế LSB (LSB replacement – LSB hiding) và nó cũng trở thành phương pháp giấu tin đầu tiên trong ảnh [75].

Phương pháp giấu tin trên LSB là phương pháp thay thế các bit thông tin vào bit LSB của điểm ảnh. Trong một điểm ảnh của ảnh 8-bit cấp độ xám có thể biểu diễn dưới dạng chuỗi nhị phân 8 bit (giả sử điểm ảnh P có giá trị 236 có thể biểu diễn thành chuỗi nhị phân 8 bit là “11101100”) thì 7 bit liên tiếp đầu tiên (là chuỗi bit “1110110”) gọi là các bit MSBs (Most Significant Bit) có ý nghĩa quan trọng nhất đối với điểm ảnh, còn bit cuối cùng (bit “0”) gọi là bit LSB vì có ảnh hưởng ít nhất đến sự thể hiện của điểm ảnh. Do vậy, việc thay đổi giá trị của bit LSB (từ “0” sang “1” hay từ “1” sang “0”) không làm ảnh hưởng nhiều đến chất lượng trực quan của ảnh. Kỹ thuật giấu tin trên LSB vẫn còn được ưa chuộng cho đến ngày nay ở chỗ nó rất đơn giản và có khả năng giấu được nhiều thông tin.

Mỗi điểm ảnh có thể nhúng được một bit thông tin, do đó tỉ lệ nhúng lớn nhất là một bit thông tin trên một điểm ảnh (hay độ dài bit thông tin có thể nhúng bằng số điểm ảnh của ảnh). Để đơn giản, giả sử ảnh gốc đầu vào để giấu tin là ảnh xám 8 – bit kích cỡ m × n điểm ảnh, dữ liệu ảnh được biểu diễn dưới dạng vector Xm×n ={xij, i=1, …, m, j=1, …, n, xij  {0, …, 255}}. Sau khi giấu chuỗi bit thông tin Bl = {bi, i = 1, …, l, bi  {0,1}} vào ảnh bằng cách thay thế từng bit bi  B vào từng bit LSB của xij theo thứ tự nào đó ta nhận được ảnh có giấu tin với vector Sm×n ={sij, i=1, …, m, j=1, …, 23 (LUAN.tin TIEU LUAN MOI download : [e-mail] n, sij  {0, …, 255}} tương ứng. Khi đó LSB của điểm ảnh được giấu tin theo mô tả như hình 1.

Minh họa giấu thông tin trong LSB của ảnh cấp xám 8 - bit [84]. Việc áp dụng hàm giấu và tách thông tin có thể thực hiện tương tự trên ảnh 24 - bit màu với 3 kênh màu R, G, B (mỗi kênh 8 – bit), khi đó việc giấu tin thường thực hiện trên kênh màu B (được cho là ít ảnh hưởng đến hệ thống cảm nhận của mắt người [27]) như quá trình giấu tin trên ảnh 8 – bit cấp độ màu. Để đảm bảo ảnh sau khi đã giấu tin bằng kỹ thuật giấu LSB trên miền không gian không bị phá vỡ bằng một số phép tấn công hình học như xoay, nén, co, giãn, … người ta đề xuất một số phương pháp giấu cải tiến LSB khác trên miền tần số: cosine [3, 7, 23, 25, 94, 104], wavelet [91, 99]. Một số khác còn giấu trên LSB của các hệ số sai phân [49, 53, 90, 97].

Bit LSB của điểm ảnh hay của hệ số biến đổi được chọn để giấu thông tin có thể chọn theo thứ tự tuần tự (quét raster) (như kỹ thuật giấu EzStego [105], Jstego [104 ], DE [91], …) hoặc theo thứ tự ngẫu nhiên dựa trên một bộ chọn vị trí giả ngẫu nhiên PR (Pseudo Random) (như kỹ thuật giấu OutGuess [71], F5 [94], Hide and Seek [69], …). Ngoài ra còn có hai trường đặc biệt giấu trên LSB đó là: phương pháp tăng giảm LSB, phương pháp đồng chẵn lẻ. Phương pháp tăng giảm LSB (1 embedding), bit thông tin sẽ được so sánh với bit LSB của điểm ảnh được chọn (việc chọn điểm ảnh có thể là tuần tự hoặc ngẫu nhiên theo bộ chọn PR). Nếu bit thông tin cùng giá trị với bit LSB của điểm 24 (LUAN.tin TIEU LUAN MOI download : [e-mail] ảnh cần giấu thì mặc định sẽ giấu một bit thông tin vào điểm ảnh này, ngược lại điểm ảnh cần giấu sẽ tăng hoặc giảm đi 1 để LSB của nó đồng giá trị với bit thông tin.

Một số kỹ thuật giấu sử dụng phương pháp giấu này như [78, 49],… Phương pháp đồng chẵn lẻ, chia miền không gian ảnh ra thành nhiều khối bằng nhau kích thước k × t, bit thông tin sẽ được giấu vào từng khối theo quy tắc: số bit LSB có giá trị “1” của khối phải đồng tính chẵn lẻ với bit được giấu, tức là số bit “1” của một khối LSB là lẻ nếu bit thông tin cần giấu là “1”, ngược lại là chẵn nếu bit cần giấu là “0”. Trong trường hợp không trùng hợp, ta phải thay đổi giá trị LSB của khối đó để đảm bảo đồng tính chẵn lẻ với bit thông tin. Trường hợp đặc biệt, nếu kích thước mỗi khối dùng để giấu tin là 1×1, thì nó trở thành trường hợp giấu thay thế LSB tổng quát. Kỹ thuật giấu sử dụng phương pháp giấu này như [78], chỉ áp dụng cho miền không gian không áp dụng được cho miền tần số.

Có thể có nhiều phương pháp giấu LSB khác nhau không tuân theo bốn phương pháp đã nêu ở trên, đó là các phương pháp kết hợp với một trong bốn phương pháp trên (phương pháp tuần tự, phương pháp ngẫu nhiên, phương pháp tăng giảm, phương pháp đồng chẵn lẻ) cùng với một số thao tác nào đó nhằm nâng cao hiệu quả an toàn cho thông tin được giấu. Ngoài phương pháp giấu trên LSB còn có một số phương pháp giấu tin khác theo hình thức chèn nhiễu SS hay điều chỉnh hệ số lượng tử QIM như sau: Kỹ thuật giấu tin theo hình thức chèn nhiễu SS: Dữ liệu đem giấu sẽ được điều biến thành một chuỗi tín hiệu mang thông tin theo một hệ số bền vững α, sau đó được chèn vào dữ liệu ảnh gốc. Với cách thức giấu tin theo kiểu SS đã có nhiều phương pháp được đề xuất [3, 4, 26, 27, 32, 60]. Điển hình như phương pháp của J.

Cox [26], ảnh gốc sẽ được biến đổi Cosine và chọn ra một lượng hệ số DCT xk ở miền tần số giữa có giá trị lớn nhất bằng độ dài tín hiệu thông tin cần giấu, các tín hiệu thông tin dk trong chuỗi thông tin sẽ được chèn vào các hệ số xk này theo một trong ba công thức sau: sk = xk + αdk, sk = xk + (αxk) dk = xk (1+αdk) hoặc sk = xk eαdk.