Luận Văn Kỹ thuật giấu ảnh màu trong ảnh màu

Đồ án tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Kỹ thuật giấu ảnh màu trong ảnh màu


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN . 2
MỤC LỤC . 3
LỜI MỞ ĐẦU . 4
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN TRONG ẢNH 5
1.1. Định nghĩa giấu thông tin 5
1.1.1 Định nghĩa 5
1.1.1.1. Giấu tin thuần tuý (Pure Steganography) . 5
1.1.1.2. Giấu tin dùng khoá bí mật (Secret key Steganography) . 5
1.1.1.3. Giấu tin dùng khoá công khai (Public Key Steganography) . 5
1.1.2. Phân loại các kỹ thuật giấu tin . 5
1.2. Môi trường giấu tin . 6
1.2.1. Giấu tin trong ảnh 6
1.2.2. Giấu tin trong audio . 8
1.2.3. Giấu thông tin trong video . 8
1.2.4. Giấu thông tin trong văn bản dạng text 9
1.3. Biến đổi ảnh từ miền không gian sang miền tần số sóng nhỏ 9
1.4. Phương pháp đánh giá chất lượng ảnh bằng PSNR(peak signal-to-noise
ratio) 11
Chương 2. GIẤU ẢNH MÀU TRONG ẢNH MÀU 12
2.1. Giới thiệu: 12
2.2. Thuật toán giấu tin 12
2.3. Thuật toán tách tin 15
2.4. Ví dụ minh họa . 16
Chương 3. CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM 17
3.1. Môi trường cài đặt 17
3.2. Giao diện chương trình . 17
3.3. Thử nghiệm chương trình . 24
3.4. Nhận xét: 27
KẾT LUẬN . 28
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 29


LỜI MỞ ĐẦU
Cuộc cách mạng thông tin kỹ thuật số đã đem lại những thay đổi sâu sắc trong
xã hội và trong cuộc sống của chúng ta. Những thuận lợi mà thông tin kỹ thuật số
mang lại cũng sinh ra những thách thức và cơ hội mới cho quá trình đổi mới. Sự ra đời
những phần mềm có tính năng rất mạnh, các thiết bị mới như máy ảnh kỹ thuật số,
máy quét chất lượng cao, máy in, máy ghi âm kỹ thuật số, v.v , đã với tới thế giới
tiêu dùng rộng lớn để sáng tạo, xử lý và thưởng thức các dữ liệu đa phương tiện
(multimedia data). Mạng Internet toàn cầu đã biến thành một xã hội ảo nơi diễn ra quá
trình trao đổi thông tin trong mọi lĩnh vực chính trị, quân sự, quốc phòng, kinh tế,
thương mại Và chính trong môi trường mở và tiện nghi như thế xuất hiện những vấn
nạn, tiêu cực đang rất cần đến các giải pháp hữu hiệu cho vấn đề an toàn thông tin như
nạn ăn cắp bản quyền, nạn xuyên tạc thông tin, truy nhập thông tin trái phép v.v Đi
tìm giải pháp cho những vấn đề này không chỉ giúp ta hiểu thêm về công nghệ phức
tạp đang phát triển rất nhanh này mà còn đưa ra những cơ hội kinh tế mới cần khám
phá. Do đó trong đồ án này tìm hiểu phương pháp giấu tin trong ảnh. Nôi dung gồm 3
chương chính sau:
 Chương 1. Tổng quan về giấu tin trong ảnh.Giới thiệu về một số định
nghĩa giấu thông tin môi trường giấu tin, sơ lược về mô hình giấu tin cơ
bản.
 Chương 2.Giấu ảnh màu trong ảnh màu. Thuật toán, sơ đồ thuật toán, ví
dụ minh họa của 2 quá trình giấu tin và tách tin.
 Chương 3. Cài đặt và thử nghiệm. Đưa ra môi trường cài đặt, giới thiệu
giao diện chương trình và chạy thử nghiệm trên một số ảnh.


Chương 1. TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN TRONG ẢNH
1.1. Định nghĩa giấu thông tin
1.1.1 Định nghĩa
Giấu thông tin là kỹ thuật giấu (hoặc nhúng) một lượng thông tin số nào đó vào
trong một đối tượng dữ liệu số khác (“giấu tin” nhiều khi không cần phải chỉ hành
động giấu cụ thể mà chỉ mang ý nghĩa quy ước).
Định nghĩa trên mang tính tổng quát về giấu tin. Xét riêng trong kỹ thuật giấu
tin mật (Steganography), những định nghĩa sau đây cụ thể hơn và được chia theo các
hệ giấu tin mật. Từ đó, các hệ thống giấu tin mật có thể chia thành ba loại như:
1.1.1.1. Giấu tin thuần tuý (Pure Steganography)
Một bộ 4 σ(C, M, D, E), trong đó C là tập các phương tiện chứa thông tin cần
giấu, M là tập thông điệp cần giấu với |C|≥|M|, E: C×M → C là một hàm nhúng thông
điệp M vào phương tiện chứa C và D: C → M là hàm giải tin sao cho D(E(c, m)) = m
với mọi m ∈ M, c ∈ C được gọi là một hệ pure Steganography.
1.1.1.2. Giấu tin dùng khoá bí mật (Secret key Steganography)
Một bộ năm σ(C, M, K, Dk, Ek), trong đó C là tập các phương tiện chứa thông
tincần giấu, M là tập thông điệp cần giấu với |C|≥|M|, K là một tập khoá bí mật, Ek:
C×M×K → C là một hàm nhúng thông điệp M vào phương tiện chứa C sử dụng khoá
K và Dk: C × K→ M là hàm giải tin sao cho Dk(Ek(c, m, k), k) = m với mọi m ∈ M, c
∈ C và k ∈ K được gọi là một hệ Secret key Stegangraphy
1.1.1.3. Giấu tin dùng khoá công khai (Public Key Steganography)
Giống như là hệ mã mật khoá công khai, hệ giấu tin mật khoá công khai không
sử dụng việc truyền khoá bí mật mà sử dụng hai khoá là khoá bí mật và khoá công
khai. Khoá công khai được lưu trong cơ sở dữ liệu công cộng. Được sử dụng trong quá
trình giấu tin. Còn khoá bí mật được sử dụng trong quá trình giải tin.
1.1.2. Phân loại các kỹ thuật giấu tin
Do kỹ thuật giấu thông tin số mới được hình thành trong thời gian gần đây nên
xu hướng phát triển vẫn chưa ổn định. Nhiều phương pháp mới, theo nhiều khía cạnh
khác nhau đang và sẽ được đề xuất, bởi vậy chưa thể có được một định nghĩa chính
6
xác, một sự đánh giá phân loại rõ ràng. Sơ đồ phân loại trên hình 2.2 tác giả Yedla
Dinesh & Addanki Parna Ramesh đề suất vào tháng 1_2012 dựa trên phép biến đổi
sóng nhỏ (Wavelet)
Có thể chia lĩnh vực giấu dữ liệu ra làm hai hướng lớn, đó là watermarking và
steganography. Nếu như watermark quan tâm nhiều đến các ứng dụng giấu các mẩu tin
ngắn nhưng đòi hỏi độ bền vững lớn của thông tin cần giấu (trước các biến đổi t hông
thường của tệp dữ liệu môi trường) thì steganography lại quan tâm tới các ứng dụng
che giấu các bản tin đòi hỏi mật độ và dung lượng càng lớn càng tốt.
1.2. Môi trường giấu tin
1.2.1. Giấu tin trong ảnh
Giấu thông tin trong ảnh, hiện nay, là một bộ phận chiếm tỉ lệ lớn nhất trong
các chương trình ứng dụng, các phần mềm, hệ thống giấu tin trong đa phương tiện bởi
lượng thông tin được trao đổi bằng ảnh là rất lớn và hơn nữa giấu thông tin trong ảnh
cũng đóng vai trò hết sức quan trọng trong hầu hết các ứng dụng bảo vệ an toàn thông
tin như: nhận thực thông tin, xác định xuyên tạc thông tin, bảo vệ bản quyền tác giả,
điều khiển truy cập, giấu thông tin mật . Chính vì thế mà vấn đề này đã nhận được sự
quan tâm rất lớn của các nhà cá nhân, tổ chức, trường đại học, và viện nghiên cứu trên
thế giới.
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.
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. 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 .


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Xuân Huy, Trần Quốc Dũng, Giáo trình giấu tin và thuỷ vân ảnh,
Trung tâm thông tin tư liệu, TTKHTN - CN 2003
[2]. Ingemar Cox, Jeffrey Bloom, Matthew Miller, Ton Kalker, Jessica Fridrich,
Digital Watermarking and Steganography, Morgan Kaufmann, 2008.
[3]. Yedla dinesh, Addanki purna ramesh, Efficient Capacity Image
Steganography by Using Wavelets, International Journal of Engineering
Research and Applications (IJERA) ISSN: 2248-9622, Vol. 2, Issue 1, Jan-Feb
2012, pp.251-259.
Đồ án tốt nghiệp của các khóa trước:
[4]. Dương Uông Hiên_lớp CT701, “Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin mật trên vùng
biến đổi DWT”, tiểu án tốt nghiệp ngành CNTT – 2008.
[5]. Ngô Minh Long – Lớp CT701, “Phát hiện ảnh có giấu tin trên Bit ít ý nghĩa
nhất LSB”, tiểu án tốt nghiệp ngành CNTT – 2008.
[6]. Đỗ Trọng Phú – CT702, “Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin trên miềm biến đổi
DFT”, tiểu án tốt nghiệp ngành CNTT – 2008.
[7]. Hoàng Thị Huyền Trang – CT802, “Nghiên cứu kỹ thuật phát hiện ảnh giấu tin
trên miền biến đổi của ảnh”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2008.
[8]. - Nguyễn Thị Kim Cúc – CT801, “Nghiên cứu một số phương pháp bảo mật
thông tin trước khi giấu tin trong ảnh”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2008.
[9]. Vũ Tuấn Hoàng – CT801, “Nghiên cứu kỹ thuật phát hiện ảnh có giấu tin dựa
trên LSB của ảnh cấp xám”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2008.
[10]. Vũ Thị Hồng Phương – CT801, “Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin trong ảnh gif”,
đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2008.
[11]. Đỗ Thị Nguyệt – CT901, “Nghiên cứu một số kỹ thuật ước lượng độ dài thông
điệp giấu trên bit có trọng số thấp”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2009.
[12]. Mạc như Hiển – CT901, “Nghiên cứu kỹ thuật giấu thông tin trong ảnh GIF”,
đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2009.
30
[13]. Phạm Thị Quỳnh – CT901, “NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT PHÁT HIỆN
THÔNG TIN ẨN GIẤU TRONG ẢNH JPEG2000”, đồ án tốt nghiệp ngành
CNTT – 2009.
[14]. Phạm Thị Thu Trang – CT901, “Nghiên cứu kỹ thuật giấu thông tin trong ảnh
JPEG2000”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2009.
[15]. Trịnh Thị Thu Hà – CT901, “NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT PHÁT HIỆN
THÔNG TIN ẨN GIẤU TRONG ẢNH GIF ”,đồ án tốt nghiệp ngành CNTT –
2009.
[16]. Vũ Trọng Hùng – CT801, “Kỹ thuật giấu tin thuận nghịch dựa trên miền dữ liệu
ảnh”, tiểu án tốt nghiệp ngành CNTT – 2009.
[17]. Đỗ Lâm Hoàng – CT1001, “Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin thuận nghịch trên
miền dữ liệu ảnh cấp xám”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2010.
[18]. Nguyễn trường Huy- CT1001, “Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin trên ảnh nhị
phân”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2010.
[19]. Vũ Văn Thành- CT1001, “ Tìm hiểu giải pháp và công nghệ xác thực điện tử sử
dụng thủy vân số”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2010.
[20]. Vũ Văn Tập – CT1001, “Nghiên cứu kỹ thuật phát hiện ảnh có giấu tin trên
miền dữ liệu của ảnh”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2010.
[21]. Vũ Khắc Quyết – ct1001, “Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin với dung lượng thông
điệp lớn”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2010.
[22]. Phạm Quang Tùng – CT1001, “Tìm hiểu kỹ thuật phát hiện ảnh có giấu tin dựa
trên phân tích tương quan giữa các bit LSB của ảnh”, đồ án tốt nghiệp ngành
CNTT – 2010.
[23]. Vũ Thị Ngọc – CT1101, “Nghiên cứu một giải pháp giấu văn bản trong ảnh”,
[24]. Cao Thị Nhung – CT1101, “Tìm hiểu kỹ thuật thủy vân số thuận nghịch cho
ảnh nhị phân”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2011.
[25]. Hoàng Thị Thuy Dung – CT1101, “Kỹ thuật giấu tin trong ảnh dựa trên MBNS
(Multiple Base Notational System)”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2011.
31
[26]. Vũ Thùy Dung – CT1101, “Kỹ thuật giấu tin trong ảnh SES (Steganography
Evading Statistical analyses)”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2011.
[27]. Trịnh Văn Thành – CT1101, “Phát hiện ảnh có giấu tin trên LSB bằng
phương pháp phân tích cặp mẫu”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2011
[28]. Phạm Văn Đại – CT1101, “Kỹ thuật giấu tin dựa trên biến đổi
Contourlet”,đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2011
[29]. Nguyễn Mai Hương – CT1101, “Kỹ thuật giấu tin PVD”,đồ án tốt nghián
ngành CNTT – 2011
[30]. Phạm Văn Minh, “Kỹ thuật phát hiện mù cho ảnh có giấu tin bằng LLRT
(Logarithm likelihood Ratio Test)”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2011.
[31]. Nguyễn Thị Diễm Hương, “Kỹ thuật giấu tin trên k bit LSB của ảnh”, đồ án
tốt nghiồ ngành CNTT – 2012.
[32]. Bùi Văn Nhất, “Kỹ thuật giấu tin thuận nghịch trong ảnh MMPOUA”, đồ án tốt
nghiVă ngành CNTT – 2012.
[33]. Nguyễn Văn Cường – CT1201, “Lược đồ giấu tin dựa trên hàm Modulus”,
đồ án tốt nghiệp ngành CNTT – 2012.
[34]. Trần Đại Dương, “Kỹ thuật giấu tin thuận nghịch trong ảnh bằng hiần chỉnh hệ
số wavelet”, đồ án tốt nghiệp ngành CNTT.