Watermarking Citra Digital dengan Watermark Berwarna Menggunakan Teknik Sirkulasi Berdasarkan Non-overlapping Singular Value Decomposition (SVD).

(1)

i Universitas Kristen Maranatha Watermarking Citra Digital dengan Watermark Berwarna Menggunakan Teknik

Sirkulasi Berdasarkan Non-overlapping Singular Value Decomposition (SVD)

Disusun oleh:

Mia Minggariani (0822060)

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha

Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung, Indonesia

E – mail : miaminggariani@gmail.com

ABSTRAK

Kemudahan penyebaran citra digital melalui internet memiliki sisi positif dan

negatif. Sisi positifnya, dengan cepatnya pemilik citra tersebut menyebarkan file citra

digital ke berbagai alamat situs dunia. Namun, sisi negatifnya jika tidak ada hak cipta yang berfungsi sebagai pelindung citra yang disebarkan tersebut, maka citra digital

tersebut akan sangat mudah untuk diakui kepemilikannya oleh pihak lain. Watermarking

adalah salah satu solusi untuk melindungi hak cipta terhadap citra digital yang dihasilkan.

Pada Tugas Akhir ini dibuat watermarking citra digital dengan watermark

berwarna menggunakan teknik sirkulasi berdasarkan non-overlapping singular value

decomposition (SVD). Citra host berwarna dan watermark berwarna dibagi menjadi komponen R, G, B. Komponen R, G, B dari citra host dibagi menjadi blok-blok

non-overlapping. Acak komponen R, G, B dari watermark menggunakan transformasi Arnold dan bagi menjadi blok-blok non-overlapping. Lakukan SVD pada setiap blok. Nilai

singular dari hasil SVD watermark disisipkan ke nilai singular hasil SVD citra host dengan teknik sirkulasi.

Hasil percobaan menunjukkan rata-rata nilai MOS dari citra ter-watermark berada

pada skala penilaian yang baik, yaitu sama dengan citra asli dan dengan

PSNR ≥ 30 dB. Watermark tahan terhadap pemrosesan citra berupa kompresi JPEG

(faktor kualitas Q ≥ 5), sharpening, penambahan Salt & Pepper Noise (d=0.002 dan

(2)

ii Universitas Kristen Maranatha dan 90° ke kanan), dan penambahan Gaussian Noise 5%, Median Filtering (3x3 piksel

dan 5x5 piksel).

(3)

iii Universitas Kristen Maranatha Digital Image Watermarking with Color Watermark using Circulation Technique

Based on Non-overlapping Singular Value Decomposition (SVD)

Composed by :

Mia Minggariani (0822060)

Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Maranatha Christian University

Prof. drg. Suria Sumantri, MPH 65, Bandung, West Java - Indonesia E – mail : miaminggariani@gmail.com

ABSTRACT

Ease of deployment of digital images over the Internet has positive and negative sides. The positive sides, the owner of the digital image could rapidly spread the digital image files to various “World Wide Web” site addresses. The negative side, however if there is no copyright protection, then the digital image will be very easy to be recognized the ownership by other parties. “Watermarking” is one of solutions to protect copyrights of digital images produced.

(4)

iv Universitas Kristen Maranatha resistant to JPEG compression (Q=3), rotation, adding Gaussian Noise 5% and Median Filtering (3x3 pixels and 5x5 pixels).

(5)

vi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

ABSTRACT... iii

KATA PENGANTAR... v

DAFTAR ISI... vi

DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... ix xvi BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1

1.2 Perumusan Masalah……….…... 2

1.3 Tujuan...………...…... 2

1.4 Pembatasan Masalah……….….…... 2

1.5 Sistematika Penulisan……….…….…... 3

BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Citra Digital... 4

2.2Watermarking... 6

2.2.1 Digital Watermarking... 6

2.2.2 Teknik Watermarking... 7

2.2.3 Karakteristik Digital Watermarking... 7

2.2.4 Klasifikasi Teknik Digital Watermarking... 8

2.3 Singular Value Decomposition... 8

(6)

vii Universitas Kristen Maranatha

2.5 Transformasi Arnold... 10

2.6 Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)... 12

2.8 Mean Opinion Score (MOS)... 13

2.9 Normalized Correlation (NC)... 14

BAB 3 PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK 3.1 Blok Diagram Proses Penyisipan Watermark... 15

3.2 Blok Diagram Proses Ekstraksi Watermark ... 18

3.3 Diagram Alir Proses Penyisipan Watermark... 20

3.4 Diagram Alir Proses Ekstraksi Watermark... 22

3.5 Perancangan Graphic User Interface... 24

BAB 4 DATA PENGAMATAN & ANALISIS DATA 4.1 Prosedur Pengujian …………...………... 27

4.2 Bentuk Citra Watermark ………... 29

4.3 Data Pengamatan Penyisipan dan Ekstraksi Watermark... 29

4.4 Pengujian Ketahanan Watermark Terhadap Pemrosesan Citra dan Analisis ... 34 4.4.1 Kompresi JPEG... 35

4.4.2 Rotation ... 41

4.4.3 Sharpening ... 45

4.4.4 Gaussian Noise ... 47

4.4.5 Salt & Pepper Noise ... 51

4.4.6 Median Filter ... 55

4.4.7 Cropping ... 59

(7)

viii Universitas Kristen Maranatha

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan……..……….…….. 69

5.2 Saran………..……....……….…… 70

DAFTAR PUSTAKA………..………...……... 71

LAMPIRAN A DATA HASIL PENGUJIAN... A-1

LAMPIRAN B DATA MEAN OPINION SCORE (MOS)... B-1

(8)

ix Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Atribut MATLAB pada perancangan perangkat lunak ... 25

Tabel 4.1 Karakteristik citra host ... 28

Tabel 4.2 Citra Watermark ... 29

Tabel 4.3 Nilai PSNR citra ter-watermark, NCR, NCG dan NCB untuk

ekstraksi pada koordinat (25,25) s/d (28,28)... 29

Tabel 4.4 Nilai PSNR citra ter-watermark, NCR, NCG dan NCB untuk

ekstraksi pada koordinat (29,29) s/d (32,32)... 30

Tabel 4.5 Watermark hasil ekstraksi pada koordinat (25,25) s/d (28,28)

untuk alpha=0.04 ... 31

Tabel 4.6 Nilai PSNR dan MOS citra yang telah disisipi

watermark... 35

Tabel 4.7 Nilai NCR, NCG dan NCB watermark hasil ekstraksi pada

koordinat (25,25) s/d (28,28) dari citra host yang disisipi

watermark dan dikompresi dengan Q=3... 35 Tabel 4.8 Nilai NCR, NCG dan NCB watermark hasil ekstraksi pada

watermark dan dikompresi dengan

Q=5... 35

watermark dan dikompresi dengan Q = 10... 36 Tabel 4.10 Nilai NCR, NCG dan NCB watermark hasil ekstraksi pada

koordinat (25,25) s/d (28,28)dari citra host yang disisipi

(9)

x Universitas Kristen Maranatha Tabel 4.11 Nilai NCR, NCG dan NCB watermark hasil ekstraksi pada

Q=3... 37

watermark dan dikompresi dengan Q = 5... 38

Tabel 4.13 Nilai NCR, NCG dan NCB watermark hasil ekstraksi pada

Q=10... 38

Q=12... 39

Tabel 4.15 Citra ter-watermark yang dikompresi dengan Q=10 dan

watermark hasil ekstraksi pada koordinat (25,25) s/d (28,28)

dengan alpha=0.04... 40

Tabel 4.16 Nilai NCR,NCG dan NCB watermark hasil ekstraksi pada

koordinat (25,25) s/d (28,28) pada citra host yang telah disisipi

watermark dan dirotasi dengan sudut 90o_{ke kiri...} ₄₁

watermark dan dirotasi dengan sudut 90o_{ke kanan ...} ₄₂

(10)

xi Universitas Kristen Maranatha Tabel 4.19 Nilai NCR,NCG dan NCB watermark hasil ekstraksi pada

watermark dan dirotasi dengan sudut 90o_{ke kanan ...} ₄₃

Tabel 4.20 Citra ter-watermark yang dirotasi dengan sudut 90° ke kiri dan

watermark hasil ekstraksi pada koordinat (25,25) s/d (28,28) untuk alpha=0.04... 44

watermark dan dilakukan proses sharpening ... 45

watermark dan dilakukan proses sharpening... 45

Tabel 4.23 Citra ter-watermark yang dilakukan sharpening dan watermark

hasil ekstraksi pada koordinat (25,25) s/d (28,28) untuk

alpha=0.04 ... 46

watermark dan dilakukan proses Gaussian Noise sebesar 1% ... 47

watermark dan dilakukan proses Gaussian Noise sebesar

5%... 48

koordinat (29,29-32,32) pada citra host yang telah disisipi

watermark dan dilakukan proses Gaussian Noise sebesar 1% ... 49

koordinat (29,29-32,32) pada citra host yang telah disisipi

(11)

xii Universitas Kristen Maranatha Tabel 4.28 Citra ter-watermark yang dilakukan Gaussian Noise sebesar

1% dan watermark hasil ekstraksi pada koordinat (25,25) s/d

(28,28) dengan alpha=0.04 ... 50

watermark dan dilakukan proses Salt & Pepper Noise dengan

d=0.002 ... 51

d=0.005... 52

d=0.002 ... 52

d=0.005 ... 53

Tabel 4.33 Citra ter-watermark yang dilakukan Salt & Pepper Noise

dengan d=0.002 dan watermark hasil ekstraksi pada koordinat

(25,25) s/d (28,28) dengan alpha=0.04 ... 54

(12)

xiii Universitas Kristen Maranatha Tabel 4.35 Nilai NCR, NCG dan NCB watermark hasil ekstraksi pada

watermark dan dilakukan proses median filtering 5x5 piksel .. 55

watermark dan dilakukan proses median filtering 3x3 piksel .... 56

watermark dan dilakukan proses median filtering 5x5 piksel .... 57

Tabel 4.38 Citra ter-watermark yang dilakukan proses median filtering

sebesar 3x3 piksel dan watermark hasil ekstraksi pada koordinat

(25,25) s/d (28,28) dengan alpha=0.04 ... 58

watermark dan di-crop sebesar 10% kiri ... 59

(13)

xiv Universitas Kristen Maranatha Tabel 4.42 Nilai NCR, NCG dan NCB watermark hasil ekstraksi pada

Tabel 4.45 Citra ter-watermark yang di-crop sebesar 25% kiri dan

watermark hasil ekstraksi pada koordinat (25,25) s/d (28,28)

dengan alpha=0.04 ... 62

watermark dan dilakukan proses scaling sebesar 25% ... 64

(14)

xv Universitas Kristen Maranatha Tabel 4.51 Nilai NCR, NCG dan NCB watermark hasil ekstraksi pada

koordinat (29,29) s/d (32,32) pada citra host yang telah disisipi watermark dan dilakukan proses scaling sebesar

150%... 67

Tabel 4.52 Citra ter-watermark yang dilakukan proses scaling sebesar 50%

dan watermark hasil ekstraksi pada koordinat (25,25) s/d (28,28)

(15)

xvi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Koordinat suatu piksel pada citra digital ………...…… 4

Gambar 2.2 Posisi blok-blok watermark disisipkan pada citra host dengan teknik sirkulasi .……... 10 Gambar 3.1 Blok Diagram Proses Penyisipan Watermark... 15

Gambar 3.2 Blok Diagram Proses Ekstraksi Watermark ... 18

Gambar 3.3 Diagram Alir Proses Penyisipan Watermark ... 20

Gambar 3.4 Diagram Alir Subroutine Penyisipan pada komponen hijau ... 21

Gambar 3.5 Diagram Alir Proses Ekstraksi Watermark... 22

Gambar 3.6 Diagram Alir Subroutine Ekstraksi pada komponen hijau... 23

(16)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

Bab ini membahas mengenai latar belakang, perumusan masalah, tujuan,

pembatasan masalah, dan metodologi dari Tugas Akhir ini.

1.1. Latar Belakang

Pada saat ini, kemudahan penyebaran citra digital melalui internet memiliki

sisi positif dan sisi negatif. Sisi positifnya adalah dengan cepatnya pemilik citra

tersebut menyebarkan file citra ke berbagai alamat situs di dunia. Namun, ada juga

sisi negatifnya, yaitu jika tidak ada hak cipta yang berfungsi sebagai pelindung

citra yang disebarkan tersebut akan sangat mudah untuk diakui kepemilikannya

oleh pihak lain. Saat ini, watermarking adalah salah satu solusi untuk melindungi

hak cipta citra digital yang dihasilkan. Watermark merupakan suatu pesan,

informasi atau data yang akan disisipkan ke dalam data lain dengan modifikasi

tertentu. Dengan diterapkannya watermarking citra digital maka hak cipta citra

digital yang dihasilkan akan terlindungi dari penyalahgunaan hak cipta yaitu dengan cara menyisipkan informasi tambahan ke dalam citra digital tersebut.

Dalam beberapa tahun terakhir, watermarking untuk gambar berwarna telah

dikembangkan terus, karena gambar berwarna lebih banyak memberikan

informasi dari yang monokromatik. Informasi warna juga dapat menawarkan

tingkat keamanan yang lebih tinggi daripada gambar biner dan abu-abu.[9] Teknik

sirkulasi adalah sebuah metode untuk menyisipkan watermark. Dengan teknik

sirkulasi ini blok-blok watermark disisipkan ke dalam semua blok citra host

secara berulang sedemikian rupa, sehingga watermark dapat diekstraksi kembali

dengan lokasi awal blok yang mana saja.[9]

Dalam tugas akhir ini, digunakan teknik watermarking berbasis SVD dengan

(17)

BAB 1 PENDAHULUAN

2 Universitas Kristen Maranatha

1.2. Perumusan Masalah

Bagaimana merealisasikan watermarking Citra Digital dengan Watermark

Berwarna Menggunakan Teknik Sirkulasi Berdasarkan Non-overlapping Singular

Value Decomposition (SVD)?

1.3. Tujuan

Merealisasikan watermarking Citra Digital dengan Watermark Berwarna

Menggunakan Teknik Sirkulasi Berdasarkan Non-overlapping Singular Value

Decomposition (SVD).

1.4. Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah yang dibahas pada Tugas Akhir ini antara lain:

1. Citra host atau citra yang akan disisipi watermark adalah citra berwarna

dengan ukuran 512 x 512 piksel.

2. Watermark yang akan disisipkan adalah berupa citra berwarna dengan ukuran 32 x 32 piksel.

3. Format citra yang dipakai untuk citra host dan citra watermark adalah BMP

(Bitmap).

4. Kualitas citra yang telah disisipi watermark diukur dengan penilaian obyektif

menggunakan PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) dan penilaian subyektif

menggunakan MOS (Mean Opinion Score).

5. Kualitas watermark hasil ekstraksi diukur dengan nilai koefisien korelasi.

6. Pengujian ketahanan watermark yang akan dilakukan pada citra

(18)

BAB 1 PENDAHULUAN

3 Universitas Kristen Maranatha

1.5. Sistematika Penulisan

BAB 1 PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan penelitian,

pembatasan masalah, dan sistematika penulisan.

BAB 2 LANDASAN TEORI

Bab ini berisi teori-teori penunjang yang digunakan untuk merancang aplikasi

watermarking citra digital dengan watermark berwarna menggunakan teknik sirkulasi berdasarkan non-overlapping singular value decomposition (SVD).

BAB 3 PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK

Bab ini berisi penjelasan desain yang dilakukan dalam membuat perangkat

lunak untuk watermarking citra digital dengan watermark berwarna

menggunakan teknik sirkulasi berdasarkan non-overlapping singular value

decomposition (SVD).

BAB 4 DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS DATA

Bab ini berisi data pengamatan dari hasil pengujian program dan analisis data

dari data pengamatan yang didapat menggunakan perangkat lunak

watermarking citra digital dengan watermark berwarna menggunakan teknik sirkulasi berdasarkan non-overlapping singular value decomposition (SVD).

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran untuk pengembangan

(19)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan berdasarkan hasil uji coba dan analisis data dari Tugas Akhir ini serta saran untuk pengembangan “Watermarking citra digital dengan watermark berwarna menggunakan teknik sirkulasi berdasarkan non-overlapping singular value decomposition (SVD).”

5.1 Kesimpulan

1. Watermarking citra digital dengan watermark berwarna menggunakan teknik sirkulasi berdasarkan non-overlapping singular value decomposition (SVD) berhasil direalisasikan.

2. Semua citra pada setiap nilai alpha yang diuji memiliki PSNR > 30 dB,

sehingga dapat disimpulkan bahwa citra memiliki kualitas yang baik

setelah disisipi watermark.

3. Semua citra jika disisipi watermark pada setiap nilai alpha yang diuji

menghasilkan nilai MOS yang berada pada skala penilaian good (4), citra

ter-watermark mempunyai kualitas baik yaitu mirip dengan citra host

(citra asli), yang berarti citra watermark relatif tidak mengubah citra

aslinya.

4. Watermark hasil ekstraksi pada setiap alpha yang diuji memiliki nilai NCR, NCG dan NCB mendekati 1, sehingga dapat disimpulkan bahwa

watermark hasil ekstraksi mirip dengan watermark aslinya.

5. Penyisipan watermark dengan alpha 0.04 menghasilkan PSNR, NCR,

NCG dan NCB yang paling baik diantara alpha yang diuji lainnya.

6. Berdasarkan hasil ekstraksi watermark yang dilihat secara visual dan nilai

NCR, NCG, NCB dari percobaan yang telah dilakukan, didapat bahwa

(20)

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

70 Universitas Kristen Maranatha (d=0.002 dan d=0.005), cropping kiri (10%,25% dan 50%), Gaussian

Noise 1% dan Scaling (25%, 50% dan 150%).

7. Sedangkan watermark yang disisipkan tidak tahan terhadap pemrosesan

citra berupa kompresi (Q=3), rotasi, Gaussian Noise 5%, Median Filtering

(3x3 piksel dan 5x5 piksel).

5.2 Saran

1. Untuk perkembangan Tugas Akhir ini, dapat dicoba menyisipkan

(21)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Alfatwa, Dean Fathony. (2007). Watermarking pada Citra Digital

Menggunakan Discrete Wavelet Transform. Tugas Akhir. Bandung: Program Studi Teknik Informatika, Institut Teknologi Bandung.

[2] Fahmi; “Studi dan Implementasi Watermarking Citra Digitaldengan Menggunakan Fungsi Hash”, Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2007.

[3] Gilani, S. Asif Mahmood, A. N. Skodras. (2000). DLT-Based Digital

Image Watermarking. University of Patras, Greece.

[4] Hakim, Arif Rakhman. (2012). Analisa Perbandingan Watermarking

Image Menggunakan Discrete Wavelet Transform. Tugas Akhir. Depok: Program Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas

Indonesia.

[5] Hermawati, Fajar Astuti. (2012). Pengolahan Citra Digital.

Yogyakarta:

[6] Liang†, Fengmei & Lijia WANG. (2011). An Improved Wavelet-Based Color Image Watermarking Algorithm. Journal of Computational Information Systems 7: 6 (2011) 2013-2020. China: College of

Information Engineering, Taiyuan University of Technology.

[7] MATLAB R2013a.

[8] Sigalingging, D.G.,”Watermarking Citra Digital Berbasis DWT

-SVD”,Tugas Akhir,TE-UKM,2013.

[9] Hongqin Shi, Fangliang Lv†, Yiqin Cao. A Dual Color Image Watermarking Scheme Based on Non-overlapping Blocks with Circulation. Journal of Computers, Vol. 9, No. 8, August 2014. School of software, East China Jiaotong University, Nanchang, Jiangxi,

China.

[10] Sianipar, R.H., Herry S., Wirjayati. (2013). MATLAB untuk

(22)

DAFTAR PUSTAKA

72 Universitas Kristen Maranatha [11] Sutoyo, T., Mulyono, Edi. (2009). Teori Pengolahan Citra Digital.

Yogyakarta: Andi.

[12]

https://catatankriptografi.wordpress.com/2012/04/23/enkripsi-citra-dengan-arnold-cat-map/ (diakses pada tanggal 10 Maret 2015)

[13] http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/24447/4/Chapter%20II

.pdf(diakses pada tanggal 27 Oktober 2015)

[14] http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/24447/4/Chapter%20II

.pdf (diakses pada tanggal 27 Oktober 2015)