Thủy vân ảnh số dựa vào phép biến đổi Cosine rời rạc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TRẦN THỊ SON

THUỶ VÂN ẢNH SỐ DỰA VÀO PHÉP BIẾN ĐỔI

COSINE RỜI RẠC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên - 2010

Th¸i Nguyªn - 20.....

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TRẦN THỊ SON

THUỶ VÂN ẢNH SỐ DỰA VÀO PHÉP BIẾN ĐẶI

COSINE RỜI RẠC

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Mã số: 60.48.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. BÙI THẾ HỒNG

Thái Nguyên - 2010

Th¸i Nguyªn - 20.....

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những kết quả đạt được trong luận văn này là do tôi

nghiên cứu, sưu tầm, tổng hợp và sắp xếp lại phù hợp với yêu cầu của luận

văn. Toàn bộ những điều được trình bày trong khóa luận hoặc là của cá nhân,

hoặc được tham khảo và tổng hợp từ các nguồn tài liệu khác nhau.

Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan của mình. Nếu có

điều gì sai trái, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo qui định.

Thái Nguyên, tháng 10 năm 2010.

Học viên

Trần Thị Son

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ii

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn nghiên cứu “Thuỷ

vân ảnh số dựa vào phép biến đổi Cosine rời rạc” tác giả nhận được sự

hướng dẫn quý báu của các thầy cô, anh chị, các bạn và các em. Với lòng kính

trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến sự hỗ trợ

giúp đỡ của nhiều người:

Trước hết tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến người thầy kính mến

PGS.TS Bùi Thế Hồng, người đã tận tình giúp đỡ tác giả về đề tài về kiến

thức và tinh thần cho tác giả trong suốt quá trình hoàn thành tốt luận văn.

Xin cảm ơn các Thầy trong hội đồng bảo vệ đề cương đã cho tôi những

quý báo để hoàn chỉnh luận văn này.

Thành công của tác giả phải kể đến sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn

lớp CHK7 trường Đại học Thái Nguyên, các bạn đã giúp tác giả thu thập tài

liệu, ủng hệ về tinh thần và tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành tốt

luận văn của mình. Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến các bạn.

Xin cảm bố mẹ, người chồng yêu quý đã luôn bên cạnh động viên và

giúp đỡ tôi học tập làm việc hoàn thành luận văn.

Xin chân thành cảm ơn!

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN................................................................................................i

LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................ii

MỤC LỤC ........................................................................................................iii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN ......................................... vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN .................................. viii

LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................... 1

1. Giới thiệu tổng quan về đề tài.................................................................. 1

2. Lý do chọn đề tài...................................................................................... 1

3. Mục tiêu nghiên cứu và tính cấp thiết của đề tài ..................................... 1

4. Phạm vi nghiên cứu và ứng dụng............................................................. 2

5. Ý nghĩa khoa học ..................................................................................... 2

6. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 2

7. Bố cục của luận văn ................................................................................. 2

Chương 1: Tổng quan về thuỷ vân ảnh số .............................................. 2

Chương 2: Thuỷ vân ảnh số dựa vào phép biến đổi Cosine rời

rạc(DCT) ........................................................................................................... 3

Chương 3: Thiết kế và phát triển chương trình thử nghiệm................... 3

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.............................................................................. 4

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THUỶ VÂN ẢNH SỐ...................................... 4

1.1. Cấu trúc một số loại ảnh thông dụng .................................................... 4

1.1.1. Khái niệm về ảnh số..................................................................... 4

1.1.2. Ảnh bitmap (BMP) ....................................................................... 5

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

iv

1.1.3. Ảnh JPEG (Joint Photographic Expert Group)............................. 6

1.2. Giấu tin trong ảnh ................................................................................. 7

1.2.1. Khái niệm giấu tin......................................................................... 7

1.2.2. Mục đích của việc giấu tin............................................................ 7

1.3. Giới thiệu về thuỷ vân........................................................................... 7

1.3.1. Thuỷ vân là gì? ............................................................................. 7

1.3.2. Phân loại thuỷ vân......................................................................... 8

1.3.3. Mục đích của việc “Thuỷ vân” ................................................... 10

1.3.4. Truyền thông tin mật (Steganography)....................................... 13

1.4. Thuỷ vân ảnh số .................................................................................. 14

1.4.1. Thông tin trong ảnh có bị biến đổi nếu có bất cứ một biến đổi nào

trên ảnh............................................................................................................ 15

1.4.2. Thuỷ vẩn ẩn hay thuỷ vân hiện................................................... 15

1.4.3. Tính chất bền vững ..................................................................... 15

1.4.4. Thuỷ vân cái gì ........................................................................... 15

1.5. Thuỷ vân trên đa phương tiện (video, audio,…) ................................ 18

1.6. Những tấn công trên hệ thuỷ vân....................................................... 19

1.7. Những khuynh hướng tiếp cận của kỹ thuật thuỷ vân ........................ 19

1.7.1. Hướng tiếp cận dựa trên miền không gian ảnh........................... 19

1.7.2. Hướng tiếp cận dựa trên miền tần số của ảnh............................. 21

1.8. Một số kỹ thuật bổ trợ cho các kỹ thuật thuỷ vân số trên ảnh ............ 22

CHƢƠNG II: THUỶ VÂN ẢNH SỐ DỰA VÀO PHÉP BIẾN ĐỔI COSINE

RỜI RẠC (DCT) .............................................................................................. 24

2.1. Phép biến đổi Cosine rời rạc ............................................................... 24

2.1.1. Định nghĩa biến đổi Cosine rời rạc hai chiều ............................. 24

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

v

2.1.2. Đặc điểm của phép biến đổi DCT trên ảnh hai chiều:................ 25

2. 2. Các thuật toán thủy vân ảnh dựa vào phép biến đổi Cosine rời rạc .. 28

2.3. Một số cải tiến, mở rộng đối với các thuật toán thuỷ vân dựa vào phép

biến đổi Cosine rời rạc .................................................................................... 42

CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ PHÁT TRIỂN CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM

......................................................................................................................... 51

3.1. Cài đặt một số thuật toán thuỷ vân dựa vào phép biến đổi Cosine rời

rạc .................................................................................................................... 51

3.2. Cài đặt một số cải tiến đối với thuật toán thủy vân dựa vào phép biến

đổi Cosine rời rạc ............................................................................................ 57

3.3. Đánh giá và so sánh kết quả đạt được................................................. 65

KẾT LUẬN ...................................................................................................... 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 69