ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG TRẦN ANH TRÚC GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH TRÊN ẢNH JPEG VÀ ỨNG DỤNG TRONG BẢO MẬT DỮ LIỆU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH THÁI NGUYÊN - 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG TRẦN ANH TRÚC GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH TRÊN ẢNH JPEG VÀ ỨNG DỤNG TRONG BẢO MẬT DỮ LIỆU Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số: 60 48 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM VĂN ẤT THÁI NGUYÊN - 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đạt luận văn sản phẩm riêng cá nhân, không chép lại người khác Trong toàn nội dung luận văn, điều trình bày cá nhân tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất tài liệu tham khảo có xuất xứ rõ ràng trích dẫn hợp pháp Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Tác giả luận văn ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến đến Ban Giám Hiệu, thầy giáo, cô giáo phòng sau đại học trường đại học Công Nghệ Thông Tin & Truyền Thông, thầy giáo Viện Công Nghệ Thông Tin giảng dạy cung cấp cho kiến thức bổ ích thời gian học, giúp có tảng tri thức để phục vụ nghiên cứu khoa học sau Đặc biệt, xin bày tỏ kính trọng lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Phạm Văn Ất người tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ suốt trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn đến gia đình bạn bè, người quan tâm, động viên khuyến khích Tác giả luận văn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH v MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN 1.1 Một số khái niệm 1.1.1 Khái niệm giấu tin 1.1.2 Vài nét lịch sử giấu tin 1.1.3 Phân loại kỹ thuật giấu tin 1.1.4 Mô hình kỹ thuật giấu tin 1.2 Các hướng tiếp cận kỹ thuật giấu tin ảnh 1.2.1 Tiếp cận miền không gian ảnh 1.2.2 Tiếp cận miền tần số ảnh 1.3 Thủy vân số ảnh 1.3.1 Các yêu cầu hệ thuỷ vân 11 1.3.2 Mô hình hệ thống thuỷ vân 12 1.3.3 Những công hệ thuỷ vân 14 1.3.4 Đánh giá chất lượng ảnh thuỷ vân 15 1.3.5 Ứng dụng thuỷ vân 16 1.4 Ảnh số 18 1.4.1 Khái niệm phân loại ảnh số 18 1.4.2 Định dạng ảnh 19 1.5 Các phép biến đổi ma trận 21 1.5.1 Biến đổi Cosine rời rạc DCT 21 1.5.2 Biến đổi Wavelet rời rạc DWT 24 iv Chương MỘT SỐ KỸ THUẬT GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH TRÊN ẢNH JPEG 25 2.1 Một số hướng tiếp cận giấu tin thuận nghịch 25 2.1.1 Sử dụng phương pháp dịch chuyển histogram 25 2.1.2 Sử dụng phép biến đổi mở rộng hiệu 29 2.1.3 Sử dụng nén bảo toàn 37 2.1.4 Sử dụng đặc trưng nén JPEG 38 2.2 Ảnh nén JPEG 39 2.3 Một số lược đồ nhúng tin thuận nghịch ảnh JPEG 41 2.3.1 Lược đồ nhúng tin thuận nghịch CLTT 42 2.3.2 Lược đồ nhúng tin thuận nghịch LS 47 2.3.3 Lược đồ nhúng tin thuận nghịch TSTA 47 2.3.4 Phân tích khả nhúng tin chất lượng ảnh 51 2.3.5 Thực nghiệm 56 2.3.6 Kết luận 60 Chương XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 61 3.1 Môi trường thử nghiệm 61 3.2 Ảnh thử nghiệm 61 3.3 Cài đặt chương trình 63 3.4 Kết thử nghiệm 65 3.4.1 Khả nhúng tin 65 3.4.2 Chất lượng ảnh 65 3.5 Ứng dụng 67 3.5.1 Mô tả toán 67 3.5.2 Phương pháp giải toán 67 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Kết tiền xử lý nhúng tin Hình 2.5 44 Bảng 2.2 Kết trích tin khôi phục ảnh gốc 46 Bảng 2.3 Kết nhúng tin Hình 2.5 thuật toán TSTA 49 Bảng 2.4 Kết trích tin khôi phục dãy hệ số lượng tử gốc 51 Bảng 2.5 Kết khảo sát đường chéo theo lược đồ CLTT 52 Bảng 2.6 Kết khảo sát đường chéo theo lược đồ TSTA 52 Bảng 2.7 Khả nhúng tin lược đồ 58 Bảng 2.8 Kết thực nghiệm chất lượng ảnh lược đồ .59 Bảng 3.1 Khả nhúng tin lược đồ 65 Bảng 3.2 Kết thực nghiệm chất lượng ảnh lược đồ .66 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Phân loại kỹ thuật giấu tin Hình 1.2 Lược đồ trình giấu tin Hình 1.3 Lược đồ giải mã tin giấu .7 Hình 1.4 Phân loại kỹ thuật thuỷ vân 10 Hình 1.5 Mô hình trình nhúng thuỷ vân 13 Hình 1.6 Mô hình trình tách kiểm định thuỷ vân 14 Hình 1.7 Cấu trúc tệp ảnh bitmap 19 Hình 2.1 Biểu đồ histogram ảnh màu Pepper 26 Hình 2.2 Sơ đồ nén ảnh JPEG chuẩn Baseline 39 Hình 2.3 Khối hệ số DCT 40 Hình 2.4 Bảng lượng tử thành phần Y ứng với tỷ lệ nén 15:1 Photoshop CS5 .40 Hình 2.5 Một khối DCTLT ảnh Pepper 41 Hình 2.6 Các đường chéo khối DCTLT 42 Hình 2.7 Lược đồ nhúng tin LS .47 vi Hình 2.8 Sự thay đổi khối DCTLT sau nhúng 55 Hình 2.9 Bộ ảnh thử nghiệm 57 Hình 3.1 Bộ ảnh thử nghiệm 63 Hình 3.2 Giao diện nhúng tin 64 Hình 3.3 Giao diện trích tin khôi phục ảnh gốc 64 Hình 3.4 Sơ đồ nhúng đề thi vào ảnh JPEG 68 Hình 3.5 Sơ đồ trích đề thi xác thực tính toàn vẹn 68 MỞ ĐẦU Ngày nay, với đời phát triển rộng rãi mạng Internet, nhu cầu trao đổi thông tin qua mạng ngày lớn Thông tin trở thành sẵn sàng trực tuyến Chúng ta sống xã hội thông tin, có truyền tin thường có yêu cầu bí mật quốc gia, có bí mật quân sự, có bí mật công nghệ, có bí mật kinh tế, nhiều bí mật cá nhân Chính vậy, vấn đề an toàn bảo mật thông tin nhận quan tâm nhiều lĩnh vực Các công nghệ giải pháp để bảo vệ thông tin nghiên cứu, phát triển phù hợp với nhiều dạng lưu trữ thông tin phương thức truyền tải thông tin Giải pháp bảo mật thông tin sử dụng phổ biến dùng hệ mật mã như: Hệ mã hoá công khai, hệ mã hoá bí mật Với giải pháp này, thông tin ban đầu (bản rõ) mã hoá thành mật mã (bản mật) Tuy mật mã dễ gây ý tin tặc Một phương pháp khác nghiên cứu, ứng dụng mạnh mẽ nhiều lĩnh vực phương pháp giấu tin mật (Steganography) Theo phương pháp này, tin mật nhúng vào tệp môi trường, ví dụ tệp ảnh Tệp ảnh chứa tin mật truyền người nhận khôi phục tin mật từ ảnh nhận Phương pháp an toàn vừa có khóa bảo mật vừa không gây ý tin tặc Nhiều cách thức giấu tin mật nghiên cứu ứng dụng, nhiều định dạng khác âm thanh, hình ảnh video…Cả hai phương pháp có ưu, nhược điểm định Mã hoá giúp che giấu nội dung thông tin, giấu tin mật giúp che giấu hoạt động trao đổi thông tin Trên thực tế, để đảm bảo an toàn cho kênh trao đổi thông tin bí mật ta cần phải kết hợp hai phương pháp Giấu liệu lĩnh vực rộng lớn, Các phương pháp giấu tin thủy vân nghiên cứu phổ biến ảnh nén bảo toàn BMP, TIF, PRG Đối với ảnh loại này, việc nhúng tin thực trực tiếp ma trận điểm ảnh Tuy nhiên, kỹ thuật nhúng tin không áp dụng ảnh nén có mát thông tin Gần đây, có số công trình nghiên cứu giấu tin thuận nghịch ảnh JPEG Đây hướng nghiên cứu có nhiều ứng dụng Vì vậy, em chọn đề tài: “Giấu tin thuận nghịch ảnh JPEG ứng dụng bảo mật liệu” làm luận văn tốt nghiệp Cấu trúc luận văn: Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, phần mục lục tài liệu tham khảo Luận văn bố cục thành chương, cụ thể sau: Chương 1: Tổng quan kỹ thuật giấu tin Chương 2: Một số kỹ thuật giấu tin thuận nghịch ảnh JPEG Chương 3: Phần mềm thử nghiệm ứng dụng - Kết luận kiến nghị hướng phát triển Mặc dù trình nghiên cứu hoàn thành luận văn em nỗ lực cố gắng Song thời gian trình độ hạn chế nên luận văn khó tránh khỏi thiếu sót, kính mong nhận đóng góp, bảo thầy giáo, cô giáo bạn để luận văn hoàn thiện 57 g) Ảnh Boat, Q = 80 h) Ảnh Pagoda, Q = 90 Hình 2.9 Bộ ảnh thử nghiệm Theo [8], ảnh Baboon thuộc nhóm ảnh có kết cấu phức tạp Hai ảnh Pepper Map thuộc nhóm ảnh có nhiều vùng phẳng Ảnh Plane thuộc dạng có sáng cao Ảnh Girl có sáng thấp Ba ảnh Lena, Boat Pagoda thuộc nhóm ảnh thông thường Chương trình thử nghiệm xây dựng ngôn ngữ lập trình Matlab 12 Dưới trình bày hai kết thực nghiệm: Bảng 2.7 so sánh khả nhúng tin, Bảng 2.8 so sánh chất lượng ảnh lược đồ 2.3.5.1 So sánh khả nhúng tin Trong thực nghiệm sử dụng chung dãy bít ngẫu nhiên (dùng hàm randi Matlab) làm liệu nhúng tính số bít nhúng tối đa theo lược đồ Kết thực nghiệm khả nhúng tin lược đồ trình bày Bảng 2.7: 58 Bảng 2.7 Khả nhúng tin lược đồ STT Ảnh thử Số bít nhúng tối đa lược đồ nghiệm CLTT LS TSTA Lena 7680 8089 9830 Pepper 7178 7475 9323 Baboon 6656 6963 9118 Plane 5324 5529 8406 Girl 8460 9235 10228 Map 4946 5503 7757 Boat 6878 8251 9398 Pagoda 3339 3860 5381 Các số liệu Bảng 2.7 cho thấy, khả nhúng tin lược đồ TSTA cao hẳn so với hai lược đồ CLTT LS nhiều loại ảnh khác 2.3.5.2 So sánh chất lượng ảnh Theo [9], chất lượng ảnh chứa tin đánh giá hệ số PSNR (peak signal-to-noise ratio) Lược đồ có hệ số PSNR lớn chất lượng ảnh chứa tin cao Hệ số PSNR ảnh chứa tin I  so với ảnh gốc I kích thước m  n tính theo công thức:  MAX  PSNR  20.log10    MSE  (2.14) Trong đó, MAX giá trị cực đại điểm ảnh MSE xác định theo công thức: m n MSE   I (i, j )I(i, j ) m  n i 1 j 1 59 Ngoài hệ số PSNR, ta đánh giá chất lượng ảnh lược đồ qua hệ số biến đổi DCT lượng tử R (số phần tử cần biến đổi để nhúng bít), lược đồ có hệ số R nhỏ có chất lượng ảnh tốt Gọi Y hệ số DCT lượng tử gốc (Y ma trận nguyên cấp m  n ), Y  hệ số DCT lượng tử nhận sau nhúng L bít liệu vào Y Khi đó, hệ số R tính theo công thức: R m i 1   n j 1 Yi , j  Yi, j L Để việc so sánh khách quan, thực nghiệm sử dụng chung dãy bít ngẫu nhiên có phân bố với chiều dài khác làm liệu nhúng cho lược đồ Kết thực nghiệm trình bày Bảng 2.8: Bảng 2.8 Kết thực nghiệm chất lượng ảnh lược đồ STT Ảnh thử Số bít nghiệm nhúng Chất lượng ảnh lược đồ CLTT PSNR R LS PSNR TSTA R PSNR R Lena 7000 33.48 0.73 28.00 2.30 34.37 0.73 Pepper 6000 33.01 0.78 30.16 2.53 36.59 0.75 Baboon 5000 37.35 0.79 31.81 3.91 37.69 0.77 Plane 4000 42.32 0.81 37.63 3.77 43.22 0.78 Girl 7000 34.67 0.69 29.11 2.12 35.72 0.71 Map 4000 32.27 0.86 28.54 3.58 34.41 0.75 Boat 6000 39.66 0.77 34.57 2.44 40.23 0.72 Pagoda 3000 39.03 0.87 38.30 2.23 44.66 0.77 Các số liệu Bảng 2.8 cho thấy, chất lượng ảnh lược đồ TSTA tốt lược đồ CLTT lược đồ LS nhiều loại ảnh khác 60 2.3.6 Kết luận Luận văn giới thiệu lược đồ nhúng tin thuận nghịch ảnh nén JPEG Theo đó, khối hệ số DCT lượng tử thành phần Y, lược đồ TSTA dùng đường chéo liền kề với đường chéo để nhúng tin nhúng tối đa bít đường chéo Các phân tích lý thuyết kết thực nghiệm cho thấy, lược đồ TSTA có chất lượng ảnh tốt khả nhúng tin cao so với lược đồ nhúng tin thuận nghịch CLTT [3] LS [4] Ngoài ra, so với lược đồ [3], [4], lược đồ TSTA đơn giản dễ cài đặt ứng dụng 61 Chương XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 3.1 Môi trường thử nghiệm Để khảo sát khả nhúng tin chất lượng ảnh chứa tin hai thuật toán CLTT thuật toán TSTA Chương 2, luận văn cài đặt thuật toán ngôn ngữ lập trình Matlab 12, môi trường thử nghiệm đáng tin cậy hỗ trợ thao tác làm việc với ảnh nói riêng ma trận nói chung Trong chương trình thử nghiệm sử dụng số hàm xử lý ảnh sau: Một số hàm làm việc với ảnh STT Hàm Ý nghĩa Đọc ảnh tử tệp Nếu ảnh 24 bít màu : I = imread(‘tep ảnh’) ; I( :, :,1) thành phần R ; I( :, :,2) thành phần G ; I( :, :, 3) thành phần B imwrite(I, ‘tên tệp’) ; Ghi ảnh tệp Đổi hệ màu từ RGB sang YcbCr Khi X =rgb2ycbcr(I) ; X( :, :1) thành phần Y ; X( :, :,2) thành phần Cb ; X( :, :,3) thành phần Cr I = ycbcr2rgb(X) ; Đổi hệ màu từ YcbCr sang RGB G = rgb2gray(I) ; Chuyển ảnh mà ảnh đa cấp xám imshow(I) ; Hiển thị ảnh 3.2 Ảnh thử nghiệm Để khảo sát khả nhúng tin chất lượng ảnh lược đồ nhúng tin thuận nghịch Chương 2, luận văn tiến hành thử nghiệm ảnh có kích thước 256 × 256 (đại diện cho loại ảnh khác nhau) với mức nén JPEG (Q) từ 60% đến 90% sau: 62 a) Ảnh Lena, Q = 60 b) Ảnh Pepper, Q = 70 c) Ảnh Baboon, Q = 80 d) Ảnh Plane, Q = 90 e) Ảnh Girl, Q = 60 f) Ảnh Map, Q = 70 63 g) Ảnh Boat, Q = 80 h) Ảnh Pagoda, Q = 90 Hình 3.1 Bộ ảnh thử nghiệm Các ảnh Hình 3.1 thường sử dụng để thử nghiệm thuật toán xử lý ảnh nói chung nén ảnh nói riêng Trong đó, ảnh Baboon thuộc nhóm ảnh có kết cấu phức tạp Hai ảnh Pepper Map thuộc nhóm ảnh có nhiều vùng phẳng Ảnh Plane thuộc dạng có sáng cao Ảnh Girl có sáng thấp Ba ảnh Lena, Boat Pagoda thuộc nhóm ảnh thông thường 3.3 Cài đặt chương trình Luận văn xây dựng chương trình thử nghiệm ngôn ngữ Matlab với giao diện đồ họa giúp thuận lợi trình thực nghiệm Chương trình gồm hai giao diện chính: nhúng tin trích tin Các giao diện bố trí hình sau: 64 Giao diện nhúng tin: Hình 3.2 Giao diện nhúng tin Giao diện trích tin khôi phục ảnh: Hình 3.3 Giao diện trích tin khôi phục ảnh gốc 65 3.4 Kết thử nghiệm Theo [4], hai tính chất quan trọng lược đồ giấu tin thuận nghịch khả nhúng tin chất lượng ảnh Trong thử nghiệm, luận văn tiến hành khảo sát tính chất hai thuật toán 3.4.1 Khả nhúng tin Trong thực nghiệm sử dụng chung dãy bít ngẫu nhiên (dùng hàm randi Matlab) làm liệu nhúng tính số bít nhúng tối đa theo lược đồ Kết thực nghiệm khả nhúng tin lược đồ trình bày Bảng 3.1: Bảng 3.1 Khả nhúng tin lược đồ STT Ảnh thử nghiệm Số bít nhúng tối đa lược đồ CLTT TSTA Lena 7680 9830 Pepper 7178 9323 Baboon 6656 9118 Plane 5324 8406 Girl 8460 10228 Map 4946 7757 Boat 6878 9398 Pagoda 3339 5381 Các số liệu Bảng 3.1 cho thấy, khả nhúng tin lược đồ TSTA cao hẳn so với lược đồ CLTT nhiều loại ảnh khác 3.4.2 Chất lượng ảnh Theo [9], chất lượng ảnh chứa tin đánh giá hệ số PSNR (peak signal-to-noise ratio) Lược đồ có hệ số PSNR lớn chất lượng ảnh chứa tin cao Hệ số PSNR ảnh chứa tin ′ so với ảnh gốc thước m×n tính theo công thức: kích 66 MAX = 20 (3.1) √ Trong đó, MAX giá trị cực đại điểm ảnh MSE xác định theo công thức: × = [ (, ) ( , )] (3.2) Ngoài hệ số PSNR, ta đánh giá chất lượng ảnh lược đồ qua hệ số biến đổi DCT lượng tử R (số phần tử cần biến đổi để nhúng bít), lược đồ có hệ số R nhỏ có chất lượng ảnh tốt Gọi hệ số DCT lượng tử gốc (Y ma trận nguyên cấp m × n), Y hệ số DCT lượng tử nhận sau nhúng L bít liệu vào Y Khi đó, hệ số R tính theo công thức: ∑ = ∑ Y, Y, (3.3) L Để việc so sánh khách quan, thực nghiệm sử dụng chung dãy bít ngẫu nhiên có phân bố với chiều dài khác làm liệu nhúng cho lược đồ Kết thực nghiệm trình bày Bảng 3.2: Bảng 3.2 Kết thực nghiệm chất lượng ảnh lược đồ Chất lượng ảnh lược đồ CLTT TSTA PSNR R PSNR R Lena 7000 33.48 0.73 34.37 0.73 Pepper 6000 33.01 0.78 36.59 0.75 Baboon 5000 37.35 0.79 37.69 0.77 Plane 4000 42.32 0.81 43.22 0.78 Girl 7000 34.67 0.71 0.69 35.72 Map 4000 32.27 0.86 34.41 0.75 Boat 6000 39.66 0.77 40.23 0.72 Pagoda 3000 39.03 0.87 44.66 0.77 Các số liệu Bảng 3.2 cho thấy, chất lượng ảnh lược đồ TSTA tốt Ảnh thử STT nghiệm Số bít nhúng lược đồ CLTT nhiều loại ảnh khác 67 3.5 Ứng dụng Các chương trình ứng dụng để bảo mật liệu môi trường không an toàn môi trường Internet Để minh họa, luận văn mô toán trao đổi đề thi mạng sở đào tạo A địa điểm thi B Bài toán phát biểu sau 3.5.1 Mô tả toán Một địa điểm tổ chức thi B thuộc sở đào tạo A cách xa Giữa chúng liên lạc phương tiện vận tải thông thường, bên A phải chuyển đề thi cho bên B qua mạng Internet hay mạng cục Vấn đề đặt phải bảo mật đề thi đường truyền 3.5.2 Phương pháp giải toán Sau thời gian nghiên cứu giấu tin thuận nghịch sử dụng đặc trưng nén JPEG, luận văn đưa phương hướng giải cho toán sau: Đầu tiên, sở đào tạo A nén đề thi nhúng vào tệp ảnh JPEG, sử dụng khóa bí mật K Sau tệp ảnh chứa đề thi sở đào tạo A truyền qua mạng cho địa điểm thi B Khóa K trao đổi cách sử dụng khóa công khai RSA (bên A dùng khóa công khai K’, bên B giữ khóa bí mật K”) Khi bên B nhận ảnh chứa đề thi khóa nhúng tin K, họ dùng khóa K để trích rút đề thi từ ảnh chứa tin Để đề phòng trường hợp ảnh chứa tin bị công, mà bên B không phát ra, sử dụng phương án hai sau: Chia ngẫu nhiên ảnh gốc thành hai phần rời nhau, đề thi nén nhúng vào phần riêng rẽ Khi nhận ảnh, bên B trích hai đề thi Nếu hai khác bên B biết ảnh chứa đề thi bị công đề nghị bên A gửi lại Trái lại chắn đề thi không bị công Dưới sơ đồ minh họa 68 Nhân ngẫu nhiên R Đề thi I1 Phân hoạch Ảnh gốc I Nhúng tin K I2 I1 Truyền I I (có thể bị công) I2 Ghép Hình 3.4 Sơ đồ nhúng đề thi vào ảnh JPEG K Nhân ngẫu nhiên R Bản Trích tin I1 Phân hoạch Bản Trích tin I I2 K Giống Toàn vẹn, đề thi xác So sánh Khác Bị công, đề thi không xác Hình 3.5 Sơ đồ trích đề thi xác thực tính toàn vẹn 69 KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu tìm hiểu, bảo, hướng dẫn tận tình thầy PGS.TS Phạm Văn Ất cố gắng nỗ lực thân Luận văn tập trung nghiên cứu số kỹ thuật giấu tin thuận nghịch ảnh JPEG, luận văn đạt số kết sau: - Cung cấp tài liệu tổng quan kỹ thuật giấu tin, thủy vân số ảnh - Luận văn tập trung nghiên cứu kỹ thuật giấu tin thuận nghịch theo hướng tiếp cận khác - Trình bày chuyên sâu số lược đồ giấu tin thuận nghịch ảnh JPEG sử dụng đặc trưng nén JPEG - Xây dựng phầm mềm nhúng tin thuận nghịch dựa lược đồ CLTT, lược đồ TSTA ứng dụng bảo mật liệu đường truyền Internet 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Đỗ Văn Tuấn, Nguyễn Kim Sao, Nguyễn Thanh Toàn, Phạm Văn Ất, “Một sơ đồ nhúng tin thuận nghịch ảnh JPEG”, Tạp chí Thông tin khoa học công nghệ Bộ thông tin Truyền thông, Tập V-1, số 12 (32), tháng 12 năm 2014, 41-52 [2] Đỗ Năng Toàn Phạm Việt Bình, Đại học Thái Nguyên, “Giáo trình xử lý ảnh số” Nxb khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2008 Tiếng Anh [3] C.C Chang, C.C Lin, C.S Tseng and W.L Tai, “Reversible hiding in DCTbased compressed images”, Information Sciences, Vol 177, Issue 13, July 2007, pp 2768-2786 [4] C.C Lin and P.F Shiu, “DTC-Base Reversible Data Hiding Scheme”, Journal of software, 2-2010, pp 214-224 [5] D Salomon, “Data Compression”, Third Edition, ISBN 0-387-40697-2, 2004 [6] J Tian, “Reversible data embedding using a difference expansion”, IEEE Trans Circuits Syst Video Technol., 2003, 13, (8), pp 890–896 [7] M Iwata, K Miyake and A Shiozaki, “Digital Steganography Utilizing Feature of JPEG images”, IEICE Trans Fundamentals, Vol.E87 – A, No.4 April 2004, pp 929-936 [8] Y Hu, H.K Lee and J Li, “DE-Based Reversible Data Hiding With Improved Overflow Location Map”, IEEE Transaction on Circuits and Systems for Video Technology, Vol.19, NO.2, February 2009, pp 250-260 [9] W Zhang, B Chen and N Yu, “Improving Various Reversible Data Hiding Schemes Via Optimal Codes for Binary Covers”, IEEE Transaction on Image Processing, Vol 21, No 6, June 2012, pp 2991 – 3003 [10] http://sipi.usc.edu/database/ [...]... phương pháp sử dụng đặc trưng nén JPEG 2.1 Một số hướng tiếp cận trong giấu tin thuận nghịch Trong nhiều ứng dụng như y tế, tòa án và quân sự, ngoài việc trích tin, thì việc khôi phục lại dữ liệu gốc từ dữ liệu chứa tin là yêu cầu bắt buộc Các kỹ thuật giấu tin có khả năng như vậy được gọi là giấu tin thuận nghịch Giấu tin thuận nghịch có vai trò quan trọng trong lĩnh vực giấu tin, đặc biệt trong lĩnh... đến môi trường chứa dữ liệu Khoá Dữ liệu môi trường đã được giấu tin Dữ liệu môi trường (audio, video, ảnh ) Bộ giải mã tin Thông tin giấu Kiểm định Hình 1.3 Lược đồ giải mã tin giấu 1.2 Các hướng tiếp cận của kỹ thuật giấu tin trong ảnh 1.2.1 Tiếp cận trên miền không gian ảnh Miền không gian ảnh là miền dữ liệu ảnh gốc, tác động lên miền không gian ảnh chính là tác động lên các điểm ảnh, thay đổi giá... THUẬT GIẤU TIN Chương này tập trung trình bày một số khái niệm liên quan đến ảnh số, các phép biến đổi ma trận sử dụng trong xử lý ảnh, kỹ thuật giấu tin, thuỷ vân số và úng dụng 1.1 Một số khái niệm cơ bản 1.1.1 Khái niệm về giấu tin Giấu tin là một kỹ thuật giấu một lượng thông tin số nào đó vào một đối tượng dữ liệu khác Kỹ thuật giấu tin nhằm hai mục đích: một là bảo mật cho dữ liệu được đem giấu, ... toán giấu thông tin mật này không quan tâm đến việc bảo vệ thông tin mật trước sự tấn công, phá hoại của các đối thủ mà thay vào đó là các thuật toán rất chú trọng đến tính ẩn và tính an toàn đối với dữ liệu thông tin cần che giấu Do đó, các thuật toán giấu tin này có độ bảo mật cao sẽ được dùng trong các ứng dụng giấu tin mật Bài toán xác thực thông tin Với bài toán này, một số thông tin sẽ được che giấu. .. mang tin nhưng nó để lại một dấu hiệu không bình thường trên lược đồ histogram của các ảnh đó Vì vậy dựa trên quan sát một loạt histogram của 27 các dữ liệu sau khi giấu tin bằng các kỹ thuật trên có thể dễ dàng phát hiện ra dữ liệu có giấu tin sử dụng kỹ thuật này 2.1.1.1 Phương pháp giấu tin thuận nghịch NSAS Vào năm 2006, Ni và các đồng nghiệp đã đề xuất lược đồ giấu tin thuật nghịch NSAS trên ảnh. .. thông tin giấu sẽ bị sai lệch nếu có bất kỳ sự thay đổi nào trên dữ liệu chứa Như vậy, kỹ thuật giấu tin có thể được phân loại như trong hình 1.1 Giấu thông tin Giấu tin mật Thuỷ vân số Thuỷ vân bền vững Thuỷ vân ẩn Thuỷ vân hiện Thuỷ vân dễ vỡ Thuỷ vân ẩn Hình 1.1 Phân loại kỹ thuật giấu tin Thuỷ vân hiện 6 1.1.4 Mô hình kỹ thuật giấu tin Mô hình của kỹ thuật giấu tin được mô tả trong Hình 1.2 và 1.3 Trong. .. của ảnh sang miền tần số như biến đổi Furier, biến đổi cosin rời rạc, Wavelet được sử dụng phổ biến 1.3 Thủy vân số trên ảnh Như đã giới thiệu ở trên, tính an toàn và bảo mật thông tin của kỹ thuật giấu tin được thể hiện ở hai khía cạnh Một là bảo vệ cho dữ liệu đem giấu và hai là bảo vệ cho chính đối tượng sử dụng để giấu tin Tương ứng với hai khía cạnh đó có hai khuynh hướng kỹ thuật rõ ràng đó là giấu. .. Phương tiện chứa là ảnh hai chiều tĩnh - Thủy vân trên ảnh tác động lên dữ liệu ảnh nhưng không làm thay đổi kích thước ảnh - Thông tin được giấu vào trong ảnh nhưng không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng ảnh 12 - Kỹ thuật giấu phụ thuộc vào bản chất của hệ thống thị giác con người - Ngoài một số đặc điểm chung nêu trên, kỹ thuật thuỷ vân trên ảnh số được phân biệt với kỹ thuật giấu tin mật ở những đặc... nữa việc nghiên cứu trong lĩnh vực này 5 1.1.3 Phân loại kỹ thuật giấu tin Có thể chia lĩnh vực giấu tin thành hai hướng chính, đó là thuỷ vân số và giấu tin mật Kỹ thuật giấu tin mật luôn chú trọng đến tính che giấu, với tính che giấu, các đối thủ khó có thể phát hiện được đối tượng có chứa tin mật bên trong hay không; hơn nữa, nếu phát hiện có giấu tin thì việc giải mã thông tin mật cũng khó có thể... như các hệ mật mã cổ điển Sau khi giấu tin ta thu được môi trường đã giấu tin và được phân phối trên các phương tiện truyền thông khác nhau Thông tin cần giấu Dữ liệu môi trường (audio, video, ảnh ) Bộ nhúng thông tin Dữ liệu môi trường đã được giấu tin Khoá Hình 1.2 Lược đồ của quá trình giấu tin Hình 1.3 chỉ ra các công việc của quá trình giải mã thông tin đã được giấu Quá trình giải mã được thực ... thông tin Gần đây, có số công trình nghiên cứu giấu tin thuận nghịch ảnh JPEG Đây hướng nghiên cứu có nhiều ứng dụng Vì vậy, em chọn đề tài: Giấu tin thuận nghịch ảnh JPEG ứng dụng bảo mật liệu ... HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG TRẦN ANH TRÚC GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH TRÊN ẢNH JPEG VÀ ỨNG DỤNG TRONG BẢO MẬT DỮ LIỆU Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số: 60... lượng thông tin giấu, quan tâm đến ảnh hưởng thông tin mật đến môi trường chứa liệu Khoá Dữ liệu môi trường giấu tin Dữ liệu môi trường (audio, video, ảnh ) Bộ giải mã tin Thông tin giấu Kiểm định