i
Universitas Kristen Maranatha Blind Watermarking pada Citra Digital
Menggunakan Metoda Fast Hadamard Transform (FHT) Angga Kurniawan Prapmanto (1022047)
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia.
Email : [email protected]
ABSTRAK
Pesatnya pertumbuhan internet dan teknologi semakin mempermudah
pembelian dan distribusi arsip digital. Dengan kemudahan seperti ini, arsip digital
yang belum memiliki hak cipta lebih mudah diakui kepemilikannya atau
disalahgunakan oleh orang lain. Watermarking merupakan salah satu solusi untuk
melindungi hak cipta terhadap arsip digital yang dihasilkan. Watermark atau adalah
data atau informasi yang disisipkan ke dalam arsip lain sehingga bila arsip tersebut,
dalam hal ini adalah citra digital, disalahgunakan oleh orang lain tanda air tersebut
akan tetap ada dalam data. Sehingga hak kepemilikan data tersebut dapat terlindungi.
Pada Tugas Akhir ini dibuat digital watermarking menggunakan teknik Fast
Hadamard Transform. Dalam metoda yang diusulkan, citra host dibagi menjadi
sub-block ukuran 8 × 8. Citra watermark ditransformasi menjadi koefisien Hadamard.
Semua koefisien AC FHT citra watermark disisipkan dengan faktor kekuatan
penyisipan tertentu ke dalam beberapa komponen frekuensi menengah dan tinggi
koefisien Hadamard dari sub-block citra host yang dipilih secara acak.
Hasil percobaan menunjukkan rata-rata nilai MOS berada pada skala
penilaian baik dan PSNR lebih dari 80dB. Watermark yang disisipkan pada citra
umumnya tahan terhadap pemrosesan citra berupa kompresi JPEG (Q=30 dan 50),
scaling (75% dan 200%) dan sharpening sedangkan untuk rotate, median filtering,
scaling (90%) dan cropping tidak tahan.
Kata kunci: Fast Hadamard Transform, Digital Watermarking, Perlindungan
ii
Universitas Kristen Maranatha Blind Watermarking on Digital Image Using Fast Hadamard Transform (FHT)
Angga Kurniawan Prapmanto (1022047)
Electrical Engineering Department, Faculty of Engineering, Maranatha Christian University,
Prof. drg. Suria Sumantri, MPH Street, No. 65th, Bandung, Indonesia. Email : [email protected]
ABSTRACT
The rapid growth of the Internet and technology make it easier to purchase
and distribute digital archives. With such ease, digital archives that do not have
copyright ownership can be easily recognized or misused by others. Watermarking is
one of solutions to protect the copyright of the digital archive. Watermark is the data
or information that is inserted into another archive so that when it, in this case is a
digital image, misused by others watermark will still exist in the data. Thus the data
ownership rights can be protected.
In this final project, digital watermarking using the Fast Hadamard
Transform technique is realized. In the proposed method, the host image is divided
into sub-block size of 8 × 8. Watermark image is transformed into a Hadamard
coefficients. All AC FHT coefficients of watermark image is embedded with certain
insertion factor into some middle and high frequency components of the Hadamard
coefficients of the sub-block image host which randomly selected.
The test results showed the average value of MOS are on a good scale and the
PSNR is over than 80dB. Embedded watermark on the image generally resistant to
image processing such as JPEG compression (Q = 30 and 50), scaling (75% and
200%) and sharpening while to rotate, median filtering, scaling (90%) and cropping
does not resistant.
v
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... ix
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... .... 2
1.3 Tujuan ... 2
1.4 Pembatasan Masalah ... 2
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Citra Digital ... 3
2.2 Digital Watermarking ... 4
2.2.1 Karakteristik Digital Watermarking ... 5
2.2.2 Jenis-Jenis Digital Watermarking ... 5
2.3 Fast Hadamard Transform (FHT) ... 6
2.4 Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) ... 8
2.5 Mean Opinion Score (MOS) ... 9
2.6 Normalized Cross Corelation (NCC) ... 10
BAB III PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK 3.1 Diagram Blok Proses Penyisipan Watermark ... 11
3.2 Diagram Blok Proses Ekstraksi Watermark ... 13
vi
Universitas Kristen Maranatha
3.4 Diagram Alir Proses Ekstraksi Watermark ... 16
3.5 Tampilan GUI Program yang Dirancang ... 18
BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS 4.1 Tampilan Program ... 19
4.2 Prosedur Pengujian ... 20
4.3 Bentuk Citra Watermark ... 21
4.4 Penyisipan dan Ekstraksi Watermark Untuk Beberapa Nilai α ... 21
4.5 Pengujian Kualitas Citra Yang Telah Disisipkan Watermark dan Analisis ... 23
4.6 Pengujian Ketahanan Watermark Terhadap Pemrosesan Citra dan Analisa ... 26
4.6.1 Kompresi ... 27
4.6.2 Rotate ... 30
4.6.3 Smoothing ... 32
4.6.4 Cropping ... 34
4.6.5 Scaling ... ... 36
4.6.6 Sharpening ... 38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 40
5.2. Saran ... 40
DAFTAR PUSTAKA ... 41
LAMPIRAN A CITRA HASIL PERCOBAAN ... A-1
vii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1 Karakteristik Citra (Host Image) ... 20
Tabel 4.2 Citra Watermark yang Digunakan ... 21
Tabel 4.3 Percobaan pada citra berukuran 512 x 512 piksel... 22
Tabel 4.4 Citra Hasil Penyisipan Watermark ... 22
Tabel 4.5 Nilai MOS dan PSNR citra yang telah disisipkan watermark ... 23
Tabel 4.6 Contoh citra hasil ekstraksi watermark untuk nilai α = 3 ... 25
Tabel 4.7 Nilai koefisien korelasi hasil ekstraksi watermark dari citra Lena yang disisipkan watermark dan dikompres dengan faktor kualitas (Q=30 dan 50)... ... 27
Tabel 4.8 Contoh hasil ekstraksi citra watermark untuk citra ter-watermark yang dikompresi dengan faktor kualitas (Q=30) ... 28
Tabel 4.9 Contoh hasil ekstraksi citra watermark untuk citra ter-watermark yang dikompresi dengan faktor kualitas (Q=50) ... 29
Tabel 4.10 Nilai koefisien korelasi hasil ekstraksi citra watermark untuk citra ter-watermark yang dirotasi ... 30
Tabel 4.11 Contoh hasil ekstraksi citra watermark untuk citra ter-watermark yang dirotasi dengan sudut +90º ... 31
Tabel 4.12 Nilai koefisien korelasi hasil ekstraksi citra watermark untuk citra ter-watermark yang dilakukan proses smoothing menggunakan median filtering 3x3 dan 7x7 ... 32
viii
Universitas Kristen Maranatha
Tabel 4.14 Nilai koefisien korelasi hasil ekstraksi citra watermark
untuk citra ter- watermark yang dilakukan
proses Croping dengan beberapa skala pemotongan... .. 34
Tabel 4.15 Contoh hasil ekstraksi citra watermark untuk citra
ter-watermark yang dilakukan proses croping 75% ... 35
Tabel 4.16 Nilai koefisien korelasi hasil ekstraksi untuk citra
ter-watermark yang dilakukan proses Scaling ... 36
Tabel 4.17 Contoh hasil ekstraksi citra watermark untuk citra
ter-watermark yang dilakukan proses Scaling 75% ... 37
Tabel 4.18 Nilai koefisien korelasi hasil ekstraksi untuk citra
ter-watermark yang dilakukan proses Sharpening ... 38
Tabel 4.19 Contoh hasil ekstraksi untuk citra ter-watermark yang
ix
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Matrix Pada Citra Digital ... 3
Gambar 2.2 Matrix Hadamard untuk � = 2 ... 7
Gambar 2.3 Matrix Hadamard dengan nilai �=3 ... 8
Gambar 3.1 Blok Diagram Proses Penyisipan Watermark ... 11
Gambar 3.2 Blok Diagram Proses Ekstraksi Watermark ... 13
Gambar 3.3 Diagram Alir Proses Penyisipan Watermark ... 14
Gambar 3.4 Diagram Alir Proses Ekstraksi Watermark ... 16
Gambar 3.5 Tampilan GUI Program yang Dirancang ... 18
Bab I Pendahuluan
Pesatnya pertumbuhan internet dan teknologi semakin mempermudah
pembelian dan distribusi arsip digital. Dengan kemudahan seperti ini arsip digital
yang belum memiliki hak cipta lebih mudah diakui kepemilikannya atau
disalahgunakan oleh orang lain.
Digital Watermarking merupakan salah satu solusi untuk melindungi hak
cipta terhadap arsip digital yang dihasilkan. Watermark atau ‘tanda air’ adalah
data atau informasi yang disisipkan ke dalam arsip lain sehingga bila arsip
tersebut, dalam hal ini adalah citra digital, disalahgunakan oleh orang lain tanda
air tersebut akan tetap ada dalam data. Sehingga hak kepemilikan data tersebut
dapat terlindungi.
Beberapa metoda watermarking yang sudah banyak digunakan oleh para
peneliti antara lain watermarking dengan metoda Fast Hadamard Transform
(FHT).
Pada metoda Fast Hadamard Transform (FHT), komponen AC dan DC
diatur secara Hadamard order, sehingga memungkinkan watermark dapat
disisipkan pada frekuensi rendah dan membuat watermark sulit untuk
dihilangkan. Selain itu FHT juga memiliki band frekuensi tengah dan tinggi untuk
menyisipkan watermark yang lebih baik dibandingkan dengan DCT dan DWT.
Keuntungan lain dari metoda ini adalah processing time yang lebih cepat dan
lebih mudah diimplementasikan dibandingkan orthogonal transforms lain yang
umum digunakan.[6]
Berdasarkan keuntungan metoda diatas, maka pada tugas akhir ini
watermarking diimplementasikan dengan menggunakan metoda Fast Hadamard
Bab I Pendahuluan 2
Universitas Kristen Maranatha 1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan yang akan dibahas dalam tugas akhir ini meliputi:
1. Bagaimana mengimplementasikan blind watermarking menggunakan
metode Fast Hadamard Transform (FHT) ?
2. Bagaimana kualitas citra setelah proses penyisipan watermark ?
3. Bagaimana ketahanan watermark terhadap beberapa proses manipulasi
citra ?
1.3 Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dari tugas akhir ini adalah :
1. Mengimplementasikan blind watermarking menggunakan metode Fast
Hadamard Transform (FHT).
2. Mengukur kualitas citra setelah penyisipan watermark.
3. Mengukur ketahanan watermark terhadap pemrosesan manipulasi citra.
1.4 Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah yang dibahas pada tugas akhir ini antara lain :
1. Data digital sebagai media penyisipan (citra host) berupa citra digital
grayscale berukuran 512x512x8bits.
2. Data digital yang disisipkan berupa citra digital grayscale 64x64x4bits.
3. Perbandingan kualitas citra yang telah disisipkan watermark diukur
dengan penilaian obyektif menggunakan PSNR (Peak Signal to Noise
Ratio) dan penilaian subyektif menggunakan MOS (Mean Opinion
Score).
4. Kualitas watermark hasil ekstraksi diukur dengan koefisien korelasi atau
NCC (Normalized Cross Corelation).
5. Format citra yang dipakai untuk citra host dan citra watermark adalah
BMP (Bitmap).
6. Pengujian ketahanan citra ter-watermark yang akan dilakukan antara lain
rotasi, croping, scaling, smoothing, sharpening dan kompresi.
Bab IV Kesimpulan dan Saran
1. Blind watermarking pada citra digital menggunakan Fast Hadamard
Transform (FHT) direalisasikan dan dapat berjalan dengan baik.
2. Berdasarkan hasil pengujian nilai koefisien α pada range nilai 3 – 3,5,
dengan PSNR lebih dari 80 dB dan nilai NCC diatas 0,9 cukup tahan
terhadap beberapa jenis serangan dan tidak mengganggu Human Visual
System (HVS) pada citra ber – watermark.
3. Semakin besar nilai α, maka ketahanan watermark terhadap pemrosesan
citra semakin meningkat, tetapi kualitas citra yang ber - watermark
semakin menurun.
4. Berdasarkan hasil ekstraksi watermark yang dilihat secara visual dan nilai
koefisien korelasi dari percobaan yang telah dilakukan, didapatkan bahwa
watermark yang disisipkan pada citra umumnya tahan terhadap
pemrosesan citra berupa kompresi dengan Q = 30 dan Q=50, scaling (75%
dan 200%) dan sharpening. Sedangkan untuk smoothing menggunakan
median filtering (3 x 3 dan 7 x 7), rotasi (+15º, + 45º dan +90º), cropping
dan scalling (90%) secara visual watermark hasil ekstraksi tidak terlihat
jelas atau tidak tahan terhadap pemrosesan citra.
5.2 Saran
1. Penelitian lanjutan yang dapat dilakukan adalah untuk mengetahui apakah
metoda Blind watermarking pada citra digital menggunakan Fast
Hadamard Transform (FHT) ini bisa digunakan lebih baik untuk citra
berwarna (RGB).
2. Penelitian lanjutan dapat dicoba untuk menyisipkan citra watermark pada
41
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
[1] Coxy, Ingemar J, Joe Kiliany, Tom Leightonz and Talal Shamoony, “Secure
Spread Spectrum Watermarking for Multimedia”.
[2] Fahmi, “Studi dan Implementasi Watermarking Citra Digital dengan
Menggunakan Fungsi Hash”, Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2007.
[3] Fahthony, Dean “Watermarking pada Citra Digital Menggunakan Discreate
Wavelet Transform”, Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2007.
[4] Hidayat, Erwin Yudi & Erika Devi Udayanti, “Hybrid Watermarking Citra
Digital Menggunakan Teknik DWT-DCT dan SVD”, Fakulti Teknologi
Maklumat dan Komunikasi, Universiti Teknikal Malaysia Melaka.
[5] Ho, Anthony T.S., Jun Shen, Soon Hie Tan, Alex C. Kot, “ Digital
Image-in-Image Watermarking For Copyright Protection Of Satellite Images Using
the Fast Hadamard Transform”, School of Electrical and Engineering,
Nanyang Technology University.
[6] Ho, Anthony T.S., Jun Shen, Soon Hie Tan, “A Robust Digital
Image-in-Image Watermarking Algorithm Using the Fast Hadamard Transform.
School of Electrical and Engineering”, Nanyang Technology University.
[7] Kutter, M. and F. A. P. Petitcolas, “A FAIR BENCHMARK for IMAGE
WATERMARKING SYSTEMS”, Electronic Imaging '99. Security and
Watermarking of Multimedia Contents, vol. 3657,Sans Jose, CA, USA,
25-27 January 1999. The International Society for Optical Engineering.
[8] Sutoyo, T., Mulyanto, Edi, dkk. 2009. Teori Pengolahan Citra Digital.
Yogyakarta: Penerbit Andi.
[9] http://sipi.usc.edu/database/database.php?volume=misc&image=38#top
diakses 15 September 2014
[10] http://www.petitcolas.net/watermarking/stirmark
42
Universitas Kristen Maranatha [11] http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31325/4/Chapter%20II.pdf
diakses 1 November 2014
[12] http://informatika.stei.itb.ac.id/~rinaldi.munir/Buku/Pengolahan%20Citra%
20Digital/Bab-13_Steganografi%20dan%20Watermarking.pdf
diakses 1 November 2014
[13] http://www.mathworks.com/help/images/ref/normxcorr2.html
