Tài liệu Nghiên cứu công nghệ watermarking trên ảnh số và ứng dụng

HUỲNH MÃ ĐÔNG GIANG LÊ VIỆT HÙNG K H TN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM 9912142 9912030 – Đ H NGHIÊN CỨU WATERMARKING TRÊN ẢNH SỐ VÀ ỨNG DỤNG C N TT LUẬN VĂN CỬ NHÂN TIN HỌC GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN K H O A T.S GV DƯƠNG ANH ĐỨC TRẦN MINH TRIẾT NIÊN KHÓA 1999 - 2003 i Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cám ơn Khoa Công Nghệ Thông Tin, trường Đại K H TN Học Khoa Học Tự Nhiên TpHCM đã tạo điều kiện tốt cho chúng em thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp này. Chúng em xin chân thành cám ơn Thầy Dương Anh Đức, Thầy Trần Minh Triết đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. H Chúng em xin chân thành cám ơn quý Thầy Cô trong Khoa Công Nghệ Thông Tin đã tận tình giảng dạy, trang bị cho chúng em những kiến thức quí báu Đ trong bốn năm học vừa qua. – Chúng con xin nói lên lòng biết ơn sâu sắc đối với Ông Bà, Cha Mẹ đã chăm sóc, nuôi dạy chúng con thành người. C N TT Xin chân thành cám ơn các anh chị, các bạn và các em đã ủng hộ, giúp đỡ và động viên chúng em trong thời gian học tập và nghiên cứu. Mặc dù chúng em đã cố gắng hoàn thành luận văn trong phạm vi và khả năng cho phép nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em kính mong nhận được sự cảm thông và tận tình chỉ bảo của quý Thầy Cô và các K H O A bạn. Sinh viên thực hiện Lê Việt Hùng – Huỳnh Mã Đông Giang Tháng 7, năm 2003 ii Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 LỜI NÓI ĐẦU Trong công cuộc xây dựng và đổi mới của đất nước ta hiện nay, công nghệ K H TN thông tin được xem là một nghành kinh tế mũi nhọn. Tin học hóa đời sống xã hội đang được nhà nuớc ta quan tâm thực hiện và bước đầu đã gặt hái được nhiều thành quả to lớn tiến đến mục tiêu 500 triệu USD của ngành phần mềm vào năm 2005. Một sự kiện đáng lưu ý trong tháng 6 năm 2003 là sự bùng nổ viễn thông H khi Dịch vụ điện thoại internet, Dịch vụ internet băng thông rộng ADSL và mạng S-fone được Bộ Bưu chính viễn thông chính thức ký quyết định triển khai. Điều Đ đó cho thấy, cùng với sự bùng nổ của mạng máy tính toàn cầu, mạng internet ở – nước ta giờ đây đã là một phần không thể thiếu trong cuộc sống của người dân thành thị. C N TT Bên cạnh những lợi ích thiết thực mà mạng máy tinh đem lại, chúng ta cũng đang đối đầu với những thử thách liên quan đến các vấn đề truyền thông bảo mật và đặc biệt là vấn đề phân phối các tài liệu đa phương tiện sao cho bảo đảm quyền sở hữu trí tuệ. Tình trạng sao chép bất hợp pháp, giả mạo các tác phẩm số hóa gây búc xúc không chỉ riêng các tác giả mà còn cho cả những người làm K H O A pháp luật. Sau gần 700 năm kể từ khi phát minh watermark trên giấy ra đời ở Fabriano, Ý [ 3], một khái niệm tương tự áp dụng cho các tài liệu đa phương tiện đã được đông đảo cộng đồng khoa học quốc tế nghiên cứu và lĩnh vực này thật sự phát triển mạnh vào những năm cuối của thập niên 90. Watermarking là một kỹ thuật mới cho phép nhúng thông tin tác giả, gọi là một watermark, vào các tài liệu số hóa sao cho chất lượng trực quan của tài liệu iii Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 không bị ảnh hưởng và khi cần có thể dò lại được watermark đã nhúng nhằm xác nhận bản quyền. Watermarking trên ảnh có thể xem là một kỹ thuật ẩn dấu thông tin K H TN (steganography) đặc biệt nhằm đưa các dấu hiệu vào ảnh số. Hai hướng áp dụng chính của kỹ thuật watermarking trên ảnh là xác nhận (chứng thực) thông tin và đánh dấu bảo vệ bản quyền. Hệ thống watermarking được xây dựng chủ yếu trên các kỹ thuật watermarking. Tuy nhiên, việc lựa chọn các kỹ thuật nào và áp dụng hệ thống vào ứng dụng cụ thể gì, cũng như cần thiết phải có những công nghệ, thiết bị, H hay một nghi thức gì khác để hỗ trợ hệ thống hoạt động là các vấn đề không kém Đ phần quan trọng. Ngoài ra khi xây dựng hệ thống phải tính đến các yếu tố khác – như hệ thống được quản lý như thế nào? Được tích hợp vào hệ thống nào khác? Môi trường ứng dụng? v.v…Hiện thực được các hệ thống này sẽ góp phần làm C N TT phát triển các kỹ thuật watermarking và ngược lại. Trên thực tế, đã có nhiều quốc gia tiên tiến ứng dụng watermaking vào các hệ thống chứng thực nội dung, bảo vệ bản quyền, kiểm soát sao chép, nhưng đối với nước ta lĩnh vực này vẫn còn mới mẻ. Chính vì vậy, chúng em đã tập trung thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ watermarking trên ảnh số và ứng dụng” K H O A với mục tiêu tìm hiểu, thử nghiệm, đánh giá và ứng dụng các phương pháp watermarking trên ảnh số, trên cơ sở đó, xây dựng một số qui trình công cụ bảo vệ và xác nhận bản quyền trên ảnh số. Phần nghiên cứu lý thuyết watermarking, ngoài những nghiên cứu chung về watermarking, đề tài này sẽ đi sâu vào nghiên cứu những kỹ thuật watermarking trên ảnh số mới nhất, đó là những kỹ thuật watermarking trên ảnh màu, và những iv Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 kỹ thuật watermarking trên miền wavelet rất được quan tâm hiện nay, đặc biệt phù hợp với xu hướng nén ảnh theo chuẩn mã hóa mới nhất, đó là JPEG2000. Phần ứng dụng lý thuyết watermarking của đề tài, chúng em phải cài đặt K H TN một số thuật toán watermarking, đồng thời xây dựng một hệ thống dịch vụ watermarking thực hiện các kỹ thuật watermarking trên ảnh số. Hệ thống này có thể áp dụng được vào trong việc đáp ứng các nhu cầu như hỗ trợ bảo vệ tác quyền ảnh số, quản lý việc phân phối các tác phẩm ảnh số của các tác giả, và giúp xác nhận nội dung ảnh số. Tất cả những nhu cầu này đều là những nhu cầu bức xúc trong thực tế hiện nay. Một ví dụ nhỏ áp trong lĩnh vực xác nhận (chứng H thực) nội dung ảnh số của hệ thống này là hỗ trợ việc cấp phát bằng cấp bằng Đ ảnh số. – Ngoài ra, trong quá trình thực hiện đề tài chúng em còn phải nghiên cứu nhiều vấn đề khác liên quan để thực hiện hệ thống của mình, như các vấn đề về C N TT công nghệ, các vấn đề trong truyền thông mạng, mã hóa thông tin, xử lý ảnh v.v nhằm phát huy hết những thuận lợi của hệ thống , áp dụng được trong thực tiễn. Nội dung của luận văn được trình bày bao gồm 10 chương, trong đó, 6 chương đầu trình bày các vấn đề về lý thuyết và 4 chương cuối tập trung vào hệ K H O A thống ứng dụng Chương 1. Tổng quan về watermarking: Giới thiệu lịch sử phát triển của watermarking, các tính chất và các lĩnh vực ứng dụng của watermarking. Chương 2. Các mô hình watermarking: Trình bày các quan điểm khác nhau khi xem xét một hệ thống watermarking. Chương 3. Các thuật toán watermarking: Trình bày các tiêu chí phân loại thuật toán và giới thiệu một số thuật toán minh họa. v Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 Chương 4. Watermarking trên miền wavelet: Trình bày đặc điểm của biến đổi wavelet và các kỹ thuật watermarking trên miền này. Chương 5. Watermarking trên ảnh màu: Giới thiệu các phương pháp K H TN tiếp cận và một số thuật toán watermarking cụ thể làm việc trên ảnh màu. Chương 6. Watermark có độ an toàn cao và tấn công watermark: Giới thiệu các phương pháp tạo ra một watermark có độ an tòan cao, đồng thời giới thiệu một số tình huống tấn công watermark và cách giải quyết. Chương 7. Hệ thống watermarking services system WSS: Giới thiệu ứng Chương 8. Phân tích và thiết kế. Đ Chương 9. Cài đặt và thử nghiệm. H dụng WSS. – Chương 10: Tổng kết: Là chương cuối cùng của đề tài nhằm đánh giá các K H O A C N TT kết quả đã đạt được cùng với hướng mở rộng trong tương lai. vi Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 MỤC LỤC MỤC LỤC ......................................................................................... vii K H TN DANH SÁCH HÌNH ........................................................................ xii DANH SÁCH BẢNG.........................................................................xv MỘT SỐ THUẬT NGỮ................................................................. xvii Chương 1. TỔNG QUAN VỀ WATERMARKING.......................1 Lịch sử watermarking ...........................................................................1 1.2 Các tiêu chí cần có của một thuật toán watermarking mạnh mẽ ..........3 H 1.1 Tính bảo mật...........................................................................................3 1.2.2 Tính vô hình ...........................................................................................4 1.2.3 Tính vô hình đối với thống kê................................................................4 1.2.4 Tỉ lệ bit ...................................................................................................4 1.2.6 1.2.7 1.2.8 1.2.9 – C N TT 1.2.5 Đ 1.2.1 Quá trình dò đáng tin cậy .......................................................................5 Tính mạnh mẽ.........................................................................................5 Nhúng nhiều watermark .........................................................................6 Blind/non-blind, public/private watermarking.......................................6 Watermarking đọc được và dò được ......................................................7 K H O A 1.2.10 Tính khả đảo và tính thuận nghịch của watermark ................................8 1.2.11 Tính có thể thay đổi tỉ lệ (scalability) ....................................................9 1.3 Các ứng dụng của watermarking ........................................................10 1.3.1 Theo dõi phát sóng ...............................................................................10 1.3.2 Nhận ra người chủ sở hữu ....................................................................12 1.3.3 Bằng chứng về quyền sở hữu ...............................................................14 1.3.4 Lưu vết giao tác hay dấu vân tay..........................................................15 vii Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 1.3.5 Xác nhận nội dung................................................................................16 1.3.6 Kiểm soát sao chép...............................................................................18 Chương 2. CÁC MÔ HÌNH WATERMARKING........................22 Mô hình dựa trên quan điểm xem watermarking như một dạng truyền K H TN 2.1 thông 22 2.1.1 Mô hình cơ bản.....................................................................................22 2.1.2 Mô hình watermarking theo quan niệm truyền thông với thông tin phụ ở bộ trung chuyển...............................................................................................24 2.1.3 Mô hình dựa trên quan điểm hình học................................................27 H 2.2 Mô hình watermarking theo quan niệm truyền thông đa công ............25 Các phân phối và miền trong không gian đa phương tiện ...................27 2.2.2 Mô hình watermarking trong không gian nhúng..................................28 Đ 2.2.1 – Chương 3. CÁC THUẬT TOÁN WATERMARKING ...............31 Phân loại .............................................................................................31 3.2 Các thuật toán theo dạng cộng............................................................33 3.2.1 3.2.2 3.2.3 Dẫn nhập ..............................................................................................33 Các vấn đề liên quan ............................................................................36 Ví dụ: thuật toán Cox ...........................................................................39 Các thuật toán theo dạng lượng tử hóa ...............................................40 K H O A 3.3 C N TT 3.1 3.3.1 Dẫn nhập ..............................................................................................40 3.3.2 Các vấn đề liên quan ............................................................................42 3.3.3 Ví dụ: thuật toán Koch .........................................................................50 Chương 4. WATERMARKING TRÊN MIỀN WAVELET........53 4.1 Dẫn nhập.............................................................................................53 4.2 Biến đổi wavelet .................................................................................54 4.2.1 Phương pháp.........................................................................................54 viii Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 4.2.2 4.3 Các đặc tính và các lợi thế....................................................................57 Các thuật toán ví dụ ............................................................................61 4.3.1 Ví dụ về thuật toán non-blind...............................................................61 4.3.2 Ví dụ về thuật toán blind ......................................................................69 K H TN Chương 5. WATERMARKING TRÊN ẢNH MÀU ....................73 5.1 Tổng quan về các thuật toán nhúng watermark trên ảnh màu ............73 5.2 Các thuật toán ví dụ ............................................................................75 5.2.1 Thuật toán nhúng watermark trên kênh xanh da trời (blue).................75 5.2.2 Thuật toán nhúng watermark trên nhiều kênh......................................78 H Chương 6. WATERMARK CÓ ĐỘ AN TOÀN CAO VÀ TẤN Các phương pháp tiếp cận nhằm tạo Watermark có độ an toàn cao...81 – 6.1 Đ CÔNG WATERMARK ....................................................................81 Nhúng thừa, nhúng lặp .........................................................................81 6.1.2 Mã hóa tán phổ.....................................................................................82 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.2 C N TT 6.1.1 Nhúng trong các hệ số quan trọng cảm nhận được ..............................83 Nhúng trong các hệ số được cho là mạnh mẽ ......................................83 Đảo nhiễu trong bộ dò..........................................................................84 Một kiểu tấn công ...............................................................................84 Đặt vấn đề.............................................................................................84 K H O A 6.2.1 6.2.2 Các cách giải quyết bài toán tác quyền khác nhau của các hệ thống watermarking khác nhau . ..................................................................................85 Chương 7. HỆ THỐNG WATERMARKING SERVICES SYSTEM - WSS.................................................................................89 7.1 Giới thiệu ............................................................................................89 7.1.1 Ứng dụng WMServer ..........................................................................89 ix Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 7.1.2 Ứng dụng WMAppClient.....................................................................90 7.1.3 Ứng dụng WMWebClient ....................................................................91 Tiêu chuẩn của hệ thống watermarking..............................................91 7.3 Qui trình của hệ thống WSS ...............................................................92 K H TN 7.2 7.3.1 Qui trình tổng quát ...............................................................................92 7.3.2 Qui trình hoạt động giữa WMWebClient và WMServer .....................92 7.3.3 Qui trình hoạt động giữa WMAppClient (Player) và WMServer........93 7.4 Phân tích qui trình của hệ thống WSS ................................................97 Các tiêu chuẩn mà hệ thống đạt được ..................................................97 7.4.2 Một số thuận lợi khi sử dụng hệ thống WSS .......................................99 Phạm vi áp dụng của hệ thống WSS.................................................100 Đ 7.5 H 7.4.1 Tranh chấp bản quyền ........................................................................100 7.5.2 Phát hiện phân phối bất hợp pháp ......................................................101 7.5.3 Chứng thực nội dung..........................................................................101 C N TT 7.6 – 7.5.1 Đánh giá và kết luận .........................................................................102 Chương 8. Phân tích và thiết kế ...................................................103 8.1 Các yêu cầu của hệ thống WSS ........................................................103 8.1.1 Yêu cầu phi chức năng .......................................................................105 K H O A 8.1.2 Yêu cầu chức năng .............................................................................103 8.2 Mô hình Use-Case ............................................................................105 8.2.1 Lược đồ Use-Case ..............................................................................105 8.2.2 Danh sách Actor .................................................................................106 8.2.3 Danh sách các Use-Case chính ..........................................................106 8.2.4 Đặc tả các Use-Case chính .................................................................108 8.3 Thiết kế lớp và các sơ đồ lớp............................................................122 8.3.1 Danh sách các lớp chính trong hệ thống ............................................122 x Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 8.3.2 Các sơ đồ lớp phân theo ứng dụng.....................................................127 8.3.3 Lược đồ tuần tự của một số Use-Case chính......................................131 8.4 Thiết kế dữ liệu.................................................................................135 Danh sách các bảng ............................................................................135 8.4.2 Mối quan hệ giữa các bảng ................................................................136 8.4.3 Chi tiết các bảng.................................................................................136 8.5 K H TN 8.4.1 Thiết kế giao diện .............................................................................138 8.5.1 Các giao diện trong hệ thống .............................................................138 8.5.2 Mô tả các giao diện chính ..................................................................139 H Chương 9. CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM...................................152 Công cụ và môi trường phát triển ứng dụng.....................................152 9.2 Mô hình cài đặt .................................................................................153 Đ 9.1 10.2 Kết luận .........................................................................................155 C N TT 10.1 – Chương 10. TỔNG KẾT.................................................................155 Hướng phát triển ...........................................................................156 K H O A TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................. xvii xi Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 DANH SÁCH HÌNH Hình - 1: Bộ dò không cần ảnh gốc .................................................................22 K H TN Hình - 2: Bộ dò cần ảnh gốc .............................................................................23 Hình - 3: Mô hình watermarking theo quan niệm truyền thông với thông tin phụ ở bộ trung chuyển .........................................................................25 Hình - 4: Mô hình watermarking theo quan niệm truyền thông đa công ...26 Hình - 5: Bộ dò trong mô hình watermarking theo quan niệm hình học trên H không gian nhúng .......................................................................................28 Hình - 6: Bộ nhúng trong mô hình watermarking theo quan niệm hình học Đ trên không gian nhúng ...............................................................................29 – Hình - 7: Quá trình dò ra ngưỡng thích hợp bằng quan sát thực nghiệm 1000 chuỗi kiểm tra ngẫu nhiên. ...............................................................35 C N TT Hình - 8: Phép ánh xạ lượng tử input/ouput (a) và lỗi lượng tử hóa (b) của hàm floor() ..................................................................................................41 Hình - 9: Mô hình truyền thông, trong đó tín hiệu gốc không có sẵn ở phía đầu thu.........................................................................................................42 Hình - 10: Sự khác nhau của các biến đổi trên thang năng lượng. GTC là K H O A biến đổi làm tăng số lượng mã. .................................................................44 Hình - 11: Điều biến chỉ số lượng tử hóa. Các điểm biểu diễn lại được đánh dấu là x (nếu m=1) và là o (nếu m=2) và thuộc về hai phép lượng tử khác nhau. ...................................................................................................46 Hình - 12: Dạng hình kim tự tháp của ảnh “Lena” qua phép phân tích cấp 2....................................................................................................................57 xii Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 Hình - 13: Ảnh tương đối trơn, “Lena”, ở cột trái; ảnh thô, “Baboon”, ở cột phải. Quan sát ở biểu đồ (e) và (f) cho thấy ảnh trơn có nhiều đỉnh quan trọng co hệ số là 0 hơn. Phương sai của ảnh thô cao hơn. ......................58 K H TN Hình - 14: Qui trình nhúng watermark được thực hiện giữa WMServer và AppClient ....................................................................................................94 Hình - 15: Qui trình nhúng watermark được thực hiện giữa WMServer và WebClient ...................................................................................................95 Hình - 16: Qui trình trích watermark được dùng thống nhất cho cả AppClient và WebClient với WMServer .................................................96 H Hình - 17: Lược đồ Use-Case .........................................................................105 Đ Hình - 18: Mối liên hệ giữa các đối tượng ....................................................127 – Hình - 19: Sơ đồ lớp theo ứng dụng WMServer ..........................................128 Hình - 20: Sơ đồ lớp theo ứng dụng WMAppClient....................................129 C N TT Hình - 21: Sơ đồ lớp trong ứng dụng WMWebClient .................................130 Hình - 22: Lược đồ tuần tự của Use-Case NewRegister..............................131 Hình - 23: Lược đồ tuần tự của Use-Case Login..........................................132 Hình - 26: Lược đồ tuần tự của Use-Case PlayerHideWM.........................135 Hình - 27: Mối quan hệ giữa các bảng dữ liệu .............................................136 K H O A Hình - 28: Màn hình chính của server ..........................................................139 Hình - 29: Màn hình cấu hình server............................................................141 Hình - 30: Màn hình chính của WMAppClient ...........................................142 Hình - 31: Màn hình nhúng watermark trên WMAppClient.....................144 Hình - 32: Màn hình trích watermark trên WMAppClient .......................146 Hình - 33: Màn hình đăng nhập của WMWebClient ..................................147 Hình - 34: Màn hình các chức năng của thành viên trên WMWebClient.148 xiii Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 Hình - 35: Màn hình nhúng watermark từ WMWebClient .......................150 Hình - 36: Màn hình báo cáo kết quả trích ..................................................151 K H O A C N TT – Đ H K H TN Hình - 37: Mô hình cài đặt của hệ thống WSS.............................................153 xiv Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 DANH SÁCH BẢNG Bảng - 1: Các công ty và sản phẩm trong lĩnh vực watermarking.................3 K H TN Bảng - 2: Thuật toán của Cox ..........................................................................40 Bảng - 3: Thuật toán của Koch........................................................................52 Bảng - 4: Thuật toán Wang..............................................................................64 Bảng - 5: Thuật toán Xia..................................................................................66 Bảng - 6: Thuật toán của Zhu..........................................................................68 H Bảng - 7: Danh sách các Actor.......................................................................106 Bảng - 8: Danh sách các Use-Case chính ......................................................107 Đ Bảng - 9: Danh sách các lớp trong hệ thống.................................................127 – Bảng - 10: Danh sách các bảng ......................................................................135 Bảng - 11: Mô tả bảng USERS ......................................................................137 C N TT Bảng - 12: Mô tả bảng WATERMARKS .....................................................137 Bảng - 13: Mô tả bảng PARAMETERS .......................................................138 Bảng - 14: Danh sách các chức năng của server ..........................................140 Bảng - 15: Các chức năng của màn hình cấu hình server...........................141 Bảng - 16: Các chức năng của màn hình chính WMAppClient .................143 K H O A Bảng - 17: Các chức năng trên màn hình nhúng watermark trên WMAppClient ..........................................................................................145 Bảng - 18: Các chức năng của màn hình trích watermark trên WMAppClient ..........................................................................................145 Bảng - 19: Các chức năng của màn hình đăng nhập WMWebClient ........148 Bảng - 20: Các chức năng trên trang thành viên .........................................149 xv Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 Bảng - 21: Các chức năng trên màn hình nhúng watermark từ WMWebClient..........................................................................................151 K H O A C N TT – Đ H K H TN Bảng - 22: Cấu trúc các thành phần trong mô hình cài đặt........................154 xvi Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 MỘT SỐ THUẬT NGỮ (Discrete Fourier biến đổi Fourier rời rạc, biến đổi sử dụng các Transform): DCT giá trị biến đổi là các số Fourier . (Discrete Cosine biến đổi cosine rời rạc, biến đổi sử dụng các Transform): DWT K H TN DFT giá trị biến đổi dạng hình sin. (Discrete Wavelet biến đổi wavelet rời rạc, biến đổi sử dụng các giá trị biến đổi dạng sóng. IDWT (Inverse DWT): biến đổi DWT ngược HVS (Human Visual System): hệ thống cảm nhận trực quan của con người Lỗi dò tích cực: lỗi khi dò watermark, không có watermark H Transform): Đ nhưng lại báo có lỗi khi dò watermark, có watermark nhưng – Lỗi dò tiêu cực: lại báo không có ánh xạ các thông điệp thành các chuỗi ký C N TT ECC (Error Correction Code): hiệu nhưng lại không có khả năng chuyển chuỗi đó lại thành thông điệp Tấn công khả đảo: Tấn công bằng cách nhúng một watermark K H O A khác làm mất đi watermark gốc do trung hòa các giá trị watermark gốc Biến đổi tăng mã: biến đổi làm tăng số lượng mã để mã hóa LSB (least significant bits): các bit kém quan trọng ROI (region – of – interest): vùng quan tâm, vùng cần được bảo vệ nội dung trên ảnh xvii Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ WATERMARKING 1.1 Lịch sử watermarking K H TN Nghệ thuật làm giấy đã được phát minh ở Trung Quốc cách đây trên một ngàn năm nhưng mãi đến khỏang năm 1282, các watermark trên giấy mới xuất hiện đầu tiên dưới hình thức một số vị trí khuôn giấy là các mẫu dây mỏng hơn, khi đó giấy sẽ mỏng và trong suốt hơn ở những vị trí dây mỏng. Các watermark giấy nguyên thủy giúp xác nhận xưởng sản xuất hay đơn giản chỉ là để trang trí. Vào thế kỉ thứ 18, ở châu Âu và Mỹ, watermark trên giấy đã đem lại những lợi H ích thiết thực trong việc xác định nhãn hiệu thương mại, ghi nhận ngày sản xuất, Đ chống làm tiền giả. Thuật ngữ watermark bắt nguồn từ một loại mực vô hình được viết lên giấy và chỉ hiển thị khi nhúng giấy đó vào nước. Thuật ngữ digital – watermarking được cộng đồng thế giới chấp nhận rộng rãi vào đầu thập niên C N TT 1990. Khoảng năm 1995, sự quan tâm đến watermarking bắt đầu phát triển nhanh. Năm 1996, hội thảo về che dấu thông lần đầu tiên đưa watermarking vào phần trình nội dung chính. Đến năm 1999, SPIE đã tổ chức hội nghị đặc biệt về Bảo mật và watermarking trên các nội dung đa phương tiện [ 25]. Cũng trong khoảng thời gian này, một số tổ chức đã quan tâm đến kỹ thuật K H O A watermarking với những mức độ khác nhau. Chẳng hạn CPTWG thử nghiệm hệ thống watermarking bảo vệ phim trên DVD. SDMI sử dụng watermarking trong việc bảo vệ các đoạn nhạc. Hai dự án khác được liên minh châu Âu ủng hộ, VIVA và Talisman đã thử nghiệm sử dụng watermarking để theo dõi phát sóng. Vào cuối thập niên 1990, một số công ty đưa watermarking vào thương trường, chẳng hạn các nhà phân phối nhạc trên internet sử dụng Liqid Audio áp dụng 1 Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 công nghệ của Verance Corporation. Trong lĩnh vực watermarking ảnh, Photoshop đã tích hợp một bộ nhúng và bộ dò watermark tên là Digimarc. Ngày nay, các công ty chuyên kinh doanh các hệ thống watermarking đã K H TN tăng đáng kể, dưới đây là một số ví dụ về các công ty và sản phẩm trong lĩnh vực watermarking: Các hệ thống watermarking âm thanh Blue Spike, Inc. Công nghệ watermarking của Giovanni, Blue Spike có thể được dùng để nhận dang, xác nhận và kiểm tra các tài liệu âm thanh. Verance Corporation - được sát nhập từ ARIS H Verance Corporation Đ Technologies, Inc. (Cambridge, Mass) và Solana – Technology Development Corporation - sở hữu công nghệ watermarking đã có bằng sáng chế Musicode® C N TT và Electronic DNA®. Các hệ thống watermarking trên ảnh Signum Một công ty Anh phát triển hệ thống Technologies watermarking 'SureSign' dùng cho bảo vệ bản quyền K H O A và hệ thống 'VeriData' dùng để xác thự tính toàn vẹn Digimarc của các ảnh số. Các công nghệ có bằng sáng chế của Digimarc cho phép dữ liệu kĩ thuật số được nhúng trong các tài liệu có giá trị như giấy tờ tài chính, thị thực, giúp ngăn chặn giả mạo, trộm và sử dụng không được phép khác. Các hệ thống watermarking trên phim 2 Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399 Alpha Tec. Ltd. AudioMark Alpha Tec. Ltd. là một công ty Hy Lạp phát triển AudioMark, gói phần mềm thiết kế cho việc nhúng các watermark vào tài liệu âm thanh và phim Cung cấp công cụ SysCoP (System for K H TN MediaSec Technologies Copyright Protection) để nhúng nhãn hiệu tác quyền vào ảnh và phim (MPEG ) Bảng - 1: Các công ty và sản phẩm trong lĩnh vực watermarking H 1.2 Các tiêu chí cần có của một thuật toán watermarking mạnh mẽ Đ Tùy thuộc vào từng ứng dụng, kỹ thuật watermarking có những đòi hỏi C N TT tế phải đạt được. – khác nhau. Tuy nhiên có một số yêu cầu chung mà mà hầu hết các ứng dụng thực 1.2.1 Tính bảo mật Giống như trong lĩnh vực mã hóa, tính hiệu quả của một thuật toán không thể dựa vào giả định là các kẻ tấn công không biết cách mà watermark được nhúng vào tài liệu đa phương tiện. Tuy nhiên, giả định đó lại được dùng để đánh giá độ an toàn của các sản phẩm thương mại sử dụng watermarking có giá trị K H O A trên thị trường. Vì vậy với một ứng dụng watermarking, một khi biết được cách làm việc của bộ nhúng và bộ dò, việc làm cho watermark không đọc được thường rất dễ dàng. Hơn nữa một số kỹ thuật sử dụng dữ liệu gốc trong quy trình dò và thường thì các giải pháp loại này không khả thi trong thực tế. 3 Viết thuê luận văn thạc sĩ [email protected] - 0972.162.399