Đang tải... (xem toàn văn)
Một số thử nghiệm các kỹ thuật ẩn dữ liệu trên ảnh tĩnh và mô hình ba chiều
Khoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCMKhoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCM-i-MỤC LỤCLỜI MỞ ĐẦU . 1CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU . 31.1 Lý do chọn đề tài: . 41.2 Mục đích nghiên cứu: . 51.3 Đối tượng nghiên cứu: 51.4 Phạm vi nghiên cứu: . 6CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN . 72.1 Giới thiệu: . 82.2 Mô tả hệ thống ẩn dữ liệu: 112.3 Phân loại các kỹ thuật ẩn dữ liệu: . 132.4 Các ứng dụng của ẩn dữ liệu: . 152.5 Các hướng nghiên cứu về ẩn dữ liệu: . 162.5.1 Trên văn bản: 162.5.2 Trên ảnh tĩnh: . 16CHƯƠNG 3 : LÝ THUYẾT VỀ ẨN DỮ LIỆU . 183.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ẩn dữ liệu: . 193.1.1 Sự thay đổi trên đối tượng chứa là tối thiểu: 193.1.2 Mức độ tránh các thao tác biến đổi trên đối tượng chứa: 193.1.3 Số lượng dữ liệu nhúng: . 203.1.4 Sự khó phát hiện bởi tri giác của con người-sự vô hình: 21 Khoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCMKhoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCM-ii-3.1.5 Không thể giải mã dữ liệu nhúng từ đối tượng chứa–Tính bảo mật: 223.2 Các mức độ ảnh hưởng của các yếu tố trong các ứng dụng của ẩn dữliệu: 223.3 Các kỹ thuật ẩn dữ liệu trên văn bản: . 233.3.1 Các kỹ thuật của Brassil: 233.3.1.1 Nhúng dữ liệu bằng cách dịch chuyển dòng: 243.3.1.2 Nhúng dữ liệu bằng cách dịch chuyển từ: . 253.3.1.3 Nhúng dữ liệu đặc trưng: 263.3.2 Các kỹ thuật của Bender: 263.3.2.1 Phương pháp khoảng trắng mở (open space methods): 273.3.2.2 Phương pháp cú pháp (syntactic methods): 293.3.2.3 Phương pháp ngữ nghĩa (semantic methods): . 303.4 Các kỹ thuật ẩn dữ liệu trên ảnh tĩnh: . 303.4.1 Các hướng tiếp cận của các kỹ thuật ẩn dữ liệu trên ảnh tĩnh: 313.4.1.1 Hướng tiếp cận chèn vào bit LSB: 313.4.1.2 Phương pháp ngụy trang và lọc: . 323.4.1.3 Các thuật toán và phép biến đổi: . 333.4.2 Các kỹ thuật ẩn dữ liệu trên ảnh tĩnh: . 333.4.2.1 Ẩn dữ liệu với tỉ lệ bit thấp: 343.4.2.2 Mã hóa với dữ liệu bit cao – Mã hóa affine: . 393.5 Các kỹ thuật ẩn dữ liệu trên mô hình ba chiều: 533.5.1 Lý thuyết của ẩn dữ liệu trên mô hình ba chiều: . 533.5.1.1 Các yêu cầu của ẩn dữ liệu trong mô hình ba chiều: 53 Khoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCMKhoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCM-iii-3.5.1.2 Mục đích của ẩn dữ liệu: 553.5.1.3 Các đối tượng nhúng trong mô hình ba chiều: 553.5.1.4 Sự sắp xếp các đối tượng nhúng: 573.5.2 Các kỹ thuật ẩn dữ liệu: 593.5.2.1 Thuật giải dựa trên sự biến đổi các đối tượng hình học: . 593.5.2.2 Thuật giải dựa trên sự thay đổi hình dạng lưới tam giác: . 68CHƯƠNG 4 : CÁC THỬ NGHIỆM TRÊN STEGANOGRAPHY . 724.1 Giới thiệu: . 734.2 Lịch sử phát triển: . 744.3 Các phần mềm ứng dụng: . 774.3.1 Hide and Seek: 784.3.2 StegoDos: . 794.3.3 White Noise Storm: 794.3.4 S-Tools: 794.3.5 Jpeg-Jsteg v4: . 794.4 Lý do đề tài chọn ứng dụng Steganography là các thử nghiệm trên cáckỹ thuật ẩn dữ liệu: 794.5 Steganography trên ảnh tĩnh: 804.5.1 Phát biểu bài toán: 804.5.2 Phương án giải quyết: . 814.6 Steganography trên mô hình ba chiều: . 824.6.1 Phương pháp áp dụng thuật giải TSQ: 824.6.1.1 Phát biểu bài toán: 83 Khoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCMKhoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCM-iv-4.6.1.2 Phương án giải quyết: . 834.6.2 Phương pháp áp dụng thuật giải TVR: . 914.6.2.1 Phát biểu bài toán: 914.6.2.2 Phương án giải quyết: . 914.7 Hướng dẫn sử dụng chương trình: 94CHƯƠNG 5 : KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN1015.1 Kết quả thực nghiệm: . 1025.1.1 Kết quả thực nghiệm trên ảnh tĩnh: 1025.1.2 Kết quả thực nghiệm trên mô hình ba chiều: 1075.2 Các khó khăn khi thực hiện luận văn: . 1135.3 Hướng phát triển: . 1135.3.1 Hướng phát triển trên ảnh tĩnh: . 1135.3.2 Hướng phát triển trên mô hình ba chiều: 113TÀI LIỆU THAM KHẢO . 115 Khoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCMKhoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCM-v-DANH SÁCH CÁC HÌNHHình 1. Quá trình nhúng dữ liệu . 11Hình 2. Quá trình rút trích dữ liệu 12Hình 3. Quá trình nhúng và rút trích dữ liệu 12Hình 4. Sơđồ phân cấp các kỹ thuật ẩn dữ liệu . 13Hình 5. Biểu đồ liên hệ giữa số lượng dữ liệu nhúng và tính bền vững . 21Hình 6. Phương pháp khoảng trắng mở khai thác các khoảng trắng sau mỗi dòng.Hình (a) là đoạn văn bản trước khi nhúng, hình (b) là đoạn văn bản sau khinhúng 28Hình 7. Đoạn văn bản chứa dữ liệu nhúng sử dụng các khoảng trắng sau mỗi từ 29Hình 8. Các cặp từ đồng nghĩa. 30Hình 9. Vòng lặp đơn trong thuật giải Patchwork 35Hình 10. Hình dáng các mảnh 37Hình 11. Sự sắp xếp các mảnh . 38Hình 12. Một ví dụ về phương pháp mã hóa kết cấu khối 38Hình 13. Nhúng 3 bit vào ảnh 6 x 6 . 44Hình 14. Ảnh F, ma trận khóa K và ma trận trọng lượng W. . 50Hình 15. Ảnh F sau khi thực hiện toán tử XOR và ảnh chứa bị thay đổi dữ liệu51Hình 16. Các phương pháp sắp xếp các đối tượng nhúng. (a) sắp xếp toàn cục,(b) sắp xếp cụcbộ, (c) sắp xếp theo chỉ số . 58Hình 17. Các đặc trưng đồng dạng trong tam giác . 60Hình 18. Cấu trúc một MEP . 62Hình 19. Lưới tam giác và các MEP với dữ liệu nhúng là "data hiding" 63 Khoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCMKhoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCM-vi-Hình 20. Cạnh xác định tứ diện chính là bốn đỉnh của hai tam giác có cạnh này làcạnh chung . 65Hình 21. Quá trình tạo chuỗi tỉ số thể tích 66Hình 22. Mô tả các bước của thuật giải TSPS 70Hình 23. Chuỗi tam giác S tương ứng với dữ liệu nhúng "10101101011". Nếu bitcuối cùng là "1" thì tam giác cuối trong dãy là tam giác nét đứt 71Hình 24. Ma trận K 5x5 trong thuật giải LSB1bit và LSB2bit . 81Hình 25. Ma trận W 5x5 trong thuật giải LSB2bit với r=3 82Hình 26. Ví dụ về một thao tác chèn bit . 85Hình 27. Tam giác trong không gian hai chiều 87Hình 28. Biến đổi trên tam giác Mark 88Hình 29. Biến đổi trên tam giác Subscript, Data1 và Data2 . 89Hình 30. Quá trình biến đổi một tứ diện . 93Hình 31. Giao diện ảnh tĩnh . 94Hình 32. Giao diện 3D . 95Hình 33. Hộp thoại tham số của thuật giải LSB1bit 96Hình 34. Hộp thoại tham số của thuật giải LSB2bit . 96Hình 35. Hộp thoại thông tin của thao tác nhúng dữ liệu trên ảnh . 97Hình 36. Hộp thoại thông tin của thao tác rút trích dữ liệu 98Hình 37. Hộp thoại thông tin nhúng trên mô hình 3D 98Hình 38. Hộp thoại thông tin về ảnh 99Hình 39. Hộp thoại thông tin về mô hình 3D . 100Hình 40. Thử nghiệmthuật giải TSQ trên mô hình con mèo với sự thay đổi trênd . 109 Khoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCMKhoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCM-vii-Hình 41. Thử nghiệm thuật giải TSQ trên mô hình con chó với sự thay đổi trên c . 110Hình 42. Thử nghiệm thuật giải TVR trên mô hình con mèo với sự thay đổi trênd . 111Hình 43. Thử nghiệm thuật giải TVR trên mô hình con chó với sự thay đổi trên c . 112 Khoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCMKhoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCM-viii-DANH SÁCH CÁC BẢNGBảng 1. Số lượng các ấn phẩm về kỹ thuật ẩn dữ liệu 9Bảng 2. So sánh giữa Watermarking và Steganography về các yếu tố . 23Bảng 3. Mối quan hệ giữa n và độ tin cậy 36Bảng 4. Đối tượng nhúng và tính chất bất biến của chúng với các phép biến đổi . 56Bảng 5. Thời gian nhúng và rút trích trong thuật toán TSQ trên mô hình con mèo . 108 Khoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCMKhoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCM-1-LỜI MỞ ĐẦUWWXXThế kỷ XXI còn được gọi là thế kỷ củanền kinh tế tri thức, thế kỉ củathông tin số hóa. Vấn đề bảo vệ bản quyền của các dạng thông tin số hiện đangđược sự quan tâm của các nhà sản xuất, phân phối thông tin kỹ thuật số và kỹthuật ẩn dữ liệu là kỹ thuật được sử dụng trong các ứng dụng bảo vệ bản quyền,nhúng dấu hiệu đặc trưng, truyền thông mật,… Tuy nhiên, tại Việt Nam, các ứngdụng trên chưa có nhiều. Luận văn này được thực hiện với sự mong muốn đượcthử nghiệm các kỹ thuật ẩn dữ liệu trong truyền thông mật. Trong phạm vi mộtluận văn có sự giới hạnvề thời gian, một đề tài tương đối mới tại Việt Nam, mộtnguồn tài liệu không nhiều, tôi thực hiện luận văn này chắc hẳn không thiếu sựsai sót, tôi mong muốn được thử nghiệm các kỹ thuật mới và mong muốn sự chỉdạy của các thầy cô và các ý kiến của các bạn. Luận văn được trình bày theo cấutrúc sau:Chương 1 trình bày tổng quan về nội dung của luận văn, các đối tượng vàcác phạm vi nghiên cứu trong luận văn.Chương 2 bao gồm khái niệm về ẩn dữ liệu, các ứng dụng của ẩn dữ liệuvà phân loạicác kỹ thuật ẩn dữ liệu. Đồng thời chương 2 còn giới thiệu một sốhướng nghiên cứu trên văn bản và ảnh tĩnh của các nhà nghiên cứutại các phòngthí nghiệm nổi tiếng trên thế giới.Chương 3 đi sâu vào lý thuyết của các kỹ thuật ẩn dữ liệu, giới thiệu mộtsố kỹ thuật ẩn dữ liệu trên văn bản, ảnh tĩnh và mô hình ba chiều. Các yếu tốtrong ẩn dữ liệu cũng được đề cập trong chương 3. Khoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCMKhoa CNTT - ÐH KHTN TP.HCM-2-Lịch sử và các phần mềm ứng dụng của Steganography được tìm hiểutrong chương 4. Chương 4 còn bao gồm các phương pháp được đề nghị để ápdụng thực tế các kỹ thuật ẩn dữ liệu trong Steganography, các vấn đề phát sinhvà hướng giải quyết. Một phần hướng dẫn sử dụng sẽ giúp người dùng sử dụngchương trình thực nghiệmdễ dàng hơn.Các kết quả thực nghiệm không thể thiếu trong một luận văn, kếtquả thựcnghiệm này được mô tả trong chương 5. Sự nhận xét trên các kỹ thuật ẩn dữ liệu,các hướng phát triển, cải tiến được tôi đề cập trong phần cuối chương 5.Và tài liệu tham khảo sẽ kết thúc phần báo cáo củaluận vănnày. [...]... trước một tập hợp các biến đổi hình học Luồng, một kỹ thuật hứa hẹn trong lĩnh vực ẩn dữ liệu, khó bị ngăn chặn và di chuyển K dữ liệu, nhưng tín hiệu chứa dễ bị phát hiện và suy biến -17- M TP H C K H TN CHƯƠNG 3 : LÝ THUYẾT VỀ ẨN DỮ LIỆU Chương 3 trình bày phần lý thuyết của các kỹ thuật của ẩn dữ liệu, giới thiệu một số kỹ thuật ẩn dữ liệu trên văn bản, ảnh tĩnh và mơ hình ba. .. chiều, mơ K ho a C N TT -Ð H tả các yếu tố, tham số trong ẩn dữ liệu -18- 3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình ẩn dữ liệu: Các kỹ thuật ẩn dữ liệu nói chung đều phải đáp ứng một số các yếu tố, các yếu tố này thay đổi tùy theo từng ứng dụng cụ thể Sau đây là các yếu tố chung cho các kỹ thuật ẩn dữ liệu M 3.1.1 Sự thay đổi trên đối tượng chứa là tối thiểu: TP H C Mục đích của ẩn dữ liệu là nhúng dữ liệu. .. và khảo sát các ưu khuyết điểm của các kỹ thuật K Steganography, tơi tiến hành cài đặt một số kỹ thuật Steganography trên ảnh tĩnh và mơ hình ba chiều 1.3 Đối tượng nghiên cứu: Các đối tượng hiện nay đang phổ biến để nhúng dữ liệu vào là văn bản, ảnh tĩnh, âm thanh và video vì các dạng thức số này được phổ biến trên Internet -5- và trong đời sống hằng ngày Tùy vào từng loại đối tượng mà có các kỹ thuật. .. quyết các vấn đề về xâm phạm quyền sở hữu trí ho a tuệ, kỹ thuật ẩn dữ liệu còn hỗ trợ một số nhu cầu thiết yếu cho các định dạng thơng tin số như ứng dụng nhúng một đoạn chú thích vào một đoạn video, đưa K một hình mờ vào một ảnh Một nhiếp ảnh gia có thể giám sát các bức ảnh của mình lưu thơng trên mạng bằng cách nhúng dấu hiệu đặc trưng vào các ảnh và nhờ một trình duyệt Web kiểm tra các ảnh lưu... của các kỹ thuật ẩn dữ liệu Chương 2 trình bày các hướng nghiên cứu về ẩn dữ liệu của các nhà K ho a C N TT -Ð H nghiên cứu và các ứng dụng của ẩn dữ liệu -7- 2.1 Giới thiệu: Hiện nay, các kỹ thuật ẩn dữ liệu trở nên quan trọng trong một số các lĩnh vực ứng dụng Ảnh, âm thanh và video được cung cấp các dấu hiệu phân biệt, các dấu hiệu này vơ hình, có chứa một thơng tin bản quyền hoặc con số đăng ký... khắp nơi Với các vấn đề trên, kỹ thuật ẩn dữ liệu (data hiding) còn được gọi là ẩn -Ð H thơng tin (ìnformation hiding) ra đời như một cứu cánh cho các nhà kinh doanh, phân phối thơng tin kỹ thuật số Kỹ thuật ẩn dữ liệu là kỹ thuật đưa một TT lượng dữ liệu có giá trị vào thơng tin dạng số cần phổ biến Lượng dữ liệu này C N khơng thể dễ dàng bị hủy bỏ, nhưng lại phải dễ dàng được rút trích với các yếu tố... thơng các thơng điệp mà người trung gian khơng nhận biết và khơng thể giải mã, tơi thực hiện luận văn này nhằm thử nghiệm các kỹ thuật ẩn mới tại Việt Nam TT 1.2 Mục đích nghiên cứu: -Ð H dữ liệu nói chung và Steganography nói riêng hiện đang còn là các kỹ thuật khá C N Mục đích nghiên cứu của luận văn này nhằm tìm hiểu và đánh giá các kỹ thuật ẩn dữ liệu và đi sâu vào các kỹ thuật Steganography - kỹ thuật. .. vùng dữ liệu có tần số xuất hiện cao Thực hiện trên ảnh tĩnh được mã hóa theo hình chóp, Adelson thay thế -16- những dữ liệu ảnh nơi có tần số xuất hiện cao bằng những dữ liệu nhúng Bằng cách này có thể nhúng hiệu quả một số lượng lớn dữ liệu, nhưng phương pháp này khơng cung cấp một phương tiện nào để tránh khỏi sự dò tìm và sự xóa bỏ dữ liệu nhúng khi thực hiện các thao tác cơ bản trên ảnh như lọc ảnh. .. phải nhúng dữ liệu vào các vị trí mà khơng bị thuật tốn nén xén mất -10- 2.2 Mơ tả hệ thống ẩn dữ liệu: Q trình nhúng dữ liệu của một hệ thống ẩn dữ liệu thơng thường có các đầu vào là đối tượng chứa (giả sử là ảnh) I, một dấu hiệu M và một khóa K (thường được phát sinh từ dãy số giả ngẫu nhiên – pseudoramdom) Q trình nhúng dữ liệu là một ánh xạ có dạng như sau: M I´ K´ M ® I¢ H C và đầu ra là một đối... thí nghiệm Bell, C N chun nghiên cứu về các kỹ thuật ẩn dữ liệu trên văn bản, Brassil sử dụng ho a khoảng cách giữa các từ, các câu và các đặc trưng của ký tự để nhúng dữ liệu Các phương pháp này có nhược điểm trong trường hợp văn bản được canh lề và K sắp chữ lại 2.5.2 Trên ảnh tĩnh: Adelson[3][4] nghiên cứu một phương pháp ẩn dữ liệu bằng cách khai thác sự nhạy cảm của mắt người đối nghịch với các . sâu vào lý thuyết của các kỹ thuật ẩn dữ liệu, giới thiệu mộtsố kỹ thuật ẩn dữ liệu trên văn bản, ảnh tĩnh và mô hình ba chiều. Các yếu tốtrong ẩn dữ liệu. affine:........................... 393.5 Các kỹ thuật ẩn dữ liệu trên mô hình ba chiều: .................................. 533.5.1 Lý thuyết của ẩn dữ liệu trên mô hình ba chiều: .............................
