Paper
Analisa Pengujian Kualitas Citra Steganografi Dengan Pendekatan Parameter PSNR Dan MSE
Author: Dimas Yoga Prayuda
Analisa Pengujian Kualitas Citra Steganografi Dengan Pendekatan Parameter PSNR Dan MSE
Dimas Yoga Prayuda Universitas Harapan, Medan, Indonesia
Abstrak- Penelitian ini membahas tentang analisa pengujian kualitas citra steganografi dengan pendekatan parameter PSNR dan MSE. Tujuan dari penelitian ini untu kmelakukan penyisipan pesan kedalam cover citra dan melakukan ekstraksi pesan dari dalam citra stego, untuk mengetahui ketahanan hasi lpenyisipan pesan kedalam citra dengan pendekatan PSNR dan MSE, dan untuk merancang sebuah aplikasi steganografi serta untuk menguji ketahanan kualitas citra stego. Pada penelitian ini untuk melakukan Analisa pengujian kualitas citra steganografi dengan menggunakan metode LSB (least significant bit). Metode LSB memiliki beberapa kriteria yaitu recovery, videlity dan robustness. Hasil pengujian diperkuat dengan melihat nilai MSE (mean square error) dan PSNR (peak signal to noise ratio). PSNR memiliki standar nilai pada setiap cover citra yang disisipkan pesan yaitu >30db (decibel), sementara MSE sebaliknya semakin kecil semakin baik. Dalam hasil penelitian menunjukkan bahwa pada pengujian kriteria steganografi pada kriteria recovery sudah terpenuhi, pengujian pada kriteria videlity sudah terpenuhi karena nilai MSE yang dihasilkan cukup kecil sedangkan nilai PSNR yang besar dan telah memenuhi ambang batas yaitu >30 db, sedangkan pengujian kriteria steganografi pada kriteria robustness yang dilakukan dengan mengubah nilai kontras citra stego, melakukan operasi citra dan operasi pemotongan (crop) citra tidak berhasil karena isi pesan menjadi rusak.
Kata Kunci: Steganografi, MSE dan PSNR.
Abstract- This study discusses the analysis of steganography image quality testing with the PSNR and MSE parameter approaches. The purpose of this study is to insert messages into the cover image and extract messages from within the stego image, to determine the resilience of the results of inserting messages into the image using the PSNR and MSE approaches, and to design a steganography application and to test the durability of the stego image quality. in this study to analyze the quality of steganographic image testing using the LSB (least significant bit) method. LSB method has several criteria, namely recovery, videlity and robustness. the test results are strengthened by looking at the MSE (mean square error) and PSNR (peak signal to noise ratio) values.
PSNR has a standard value for each cover image that is inserted a message, which is >30db (decibels), while the smaller the MSE, the better. the results of the study indicate that the steganography test criteria for the recovery criteria have been met, the videlity criteria have been met because the MSE value produced is quite small while the PSNR value is large and has met the threshold of >30 db, while testing the steganography criteria on the robustness criteria which is done by changing the contrast value of the stego image, performing image operations and image crop operations is not successful because the message content is damaged..
Keywords: Steganography, MSE and PSNR.
1. PENDAHULUAN
Keamanan suatu pesan pada era digital ini makin vital peranannya dalam berbagai aspek kehidupan, terutama untuk suatu pesan yang memiliki nilai lebih dibandingkan dengan pesan yang lain. Terdapat berbagai cara yang dapat digunakan untuk melindungi suatu pesan, misalnya dengan Teknik kriptografi. Penggunaan Teknik kriptografi tidak selalu menjamin keamanan pesan, karena ciphertext yang dihasilkan dari enkripsi mengundang kecurigaan, dengan kata lain dapat dianggap sebagai hal yang tidak lazim. Guna menghindari permasalahan tersebut maka digunakan Teknik steganografi. Steganografi adalah Teknik penyembunyian data rahasia kedalam sebuah media sehingga data yang disembunyikan sulit dikenali oleh indera penglihatan manusia[1] Tujuan steganografi adalah untuk menyembunyikan pesan didalam gambar sedemikian rupa sehingga tidak memungkinkan orang lain untuk mendeteksi bahwa ada pesan rahasia yang ada dalam gambar[2].
Pada penelitian ini penulis melakukan Analisa pengujian kualitas citra hasil steganografi metode LSB dengan mengacu pada kriteria steganografi, yaitu kriteria videlity, robustness dan recovery. Pengujian pada
kriteria videlity berdasarkan parameter nilai Mean Square Error (MSE) dan Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) [3]. Pada penelitian terdahulu [4] menyatakan bahwa, metode LSB memiliki keunggulan pada kualitas citra stego. Terbukti bahwa nilai PSNR yang mencapai lebih dari 54 dB (decibel). Metode LSB juga cukup tahan terhadap serangan salt and pepper. Sedangkan metode Most Significant Bit (MSB) menghasilkan citra stego yang buruk bahkan Nampak rusak, tetapi lebih tahan terhadap serangan salt and pepper dan kompresi JPEG.
Kedua metode ini lemah terhadap serangan blur dibuktikan dengan citra hasil ekstraksi yang rusak. Pada penelitian lainnya yang dilakukan oleh [5] menyatakan bahwa, Teknik penyisipan data dengan metode LSB dengan media gambar tahan terhadap manipulasi berupa perubahan brightness dan contrast, gambar dapat mengembalikan Sebagian pesan namun gambar tersebut harus mempunyai nilai warna dominan merah atau greyscale.
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk melakukan penyisipan pesan kedalam citra penampung (cover citra) dan melakukan ekstraksi pesan dari dalam citra stego (citra yang telah disisipkan pesan).
2. Untuk mengetahui ketahanan hasil penyisipan pesan kedalam citra dengan pendekatan parameter PSNR dan MSE.
3. Untuk merancang sebuah aplikasi steganografi untuk menguji ketahanan kualitas citra stego (citra yang telah disisipkan pesan).
2. METODE PENELITIAN
2.1 Analisa SistemPada penelitian ini analisa sistem dibagi menjadi empat tahapan, yaitu analisa masalah, analisa pemecahan masalah, analisa kebutuhan sistem, dan terakhir analisa proses.
2.1.1 Analisa Masalah
Analisis masalah merupakan tahapan yang dilakukan untuk menyelesaikan permasalahan yang menjadi latar belakang pada penelitian ini. Seperti diketahui dengan perkembangan teknologi memudahkan penggunanya dalam berkomunikasi melalui media internet, dalam berkomunikasi akan melibatkan pengirim dan penerima pesan. Jatuhnya informasi pesan yang bersifat pribadi atau rahasia ke tangan pihak lain yang tidak bertanggung jawab dapat menimbulkan kerugian bagi pemilik informasi tersebut. Upaya untuk meminimalisir terjadinya hal tersebut dapat dilakukan dengan memberikan pengamanan terhadap informasi pesan yang dikirimkan.
Steganografi merupakan suatu teknik pengamanan data dengan cara menyisipkan pesan kedalam suatu media seperti citra digital.
2.1.2 Analisa Pemecahan Masalah
Sebagaimana pendeskripsian masalah yang telah dipaparkan diatas, maka solusi untuk menyelesaikan permasalahan untuk menjaga keamanan pesan rahasia maka dibuat aplikasi untuk mengamankan sebuah pesan rahasia dengan menyisipkan pesan kedalam citra digital dengan menggunakan metode LSB
2.1.3 Analisa Kebutuhan Sistem
Analisa kebutuhan sistem suatu proses yang bertujuan untuk mendapatkan informasi, model dan spesifikasi tentang aplikasi yang akan dibuat. Dalam analisa kebutuhan sistem, dibagi menjadi dua bagian yaitu analisa kebutuhan fungsional dan analisa kebutuhan non-fungsional. Kebutuhan fungsional menjelaskan fungsi-fungsi yang berkaitan dengan tujuan dari sistem aplikasi pada penelitian ini. Sementara kebutuhan non-fungsional menjelaskan fitur-fitur tambahan yang tidak mempengaruhi tujuan sistem aplikasi pada penelitian ini
2.1.4 Analisa Proses
Pada penelitian ini penulis akanmembuat sebuah aplikasi yang mempunyai dua tugas utama yaitu, proses embedding (penyisipan) dan proses extracting (pengembalian data) dengan metode LSB[6]
2.2 Pemodelan Sistem
Alur kerja yang dihasilkan berdasarkan analisis diatas sebagai sebuah teknik untuk mendefinisikan persyaratan sistem baru dapat disajikan dengan menggunakan pemodelan UML (Unified Modeling Language). UML digunakan untuk membantu pendeskripsian dan desain sistem perangkat lunak[7].Ada beberapa diagram resmi UML dan pada penelitian ini hanya menggunakan use case diagram yang berguna untuk menggambarkan cara kerja sebuah sistem dan activity diagram yang menggambarkan aktivitas yang terjadi pada suatu sistem yang akan dibuat
2.2.1 Use Case Diagram Sistem
Use Case Diagram merupakan pemodelan yang berguna untuk menggambarkan cara kerja sebuah sistem yang akan dibuat dan sebagai gambaran untuk user bagaimana cara menggunakan sistem itu sendiri. Berikut ini use case diagram dari aplikasi penyisipan pesan dengan menggunakan teknik steganografi metode LSB seperti pada gambar 1.
Gambar 1. Use Case Diagram Sistem 2.2.2 Activity Diagram Sistem
Activity diagram merupakan diagram yang menggambarkan aktivitas yang terjadi pada suatu sistem yang akan dibuat. Dalam Penelitian ini activity diagram sistem terbagi menjadi tiga, yaitu activity diagram penyisipan, activity diagram ekstraksi, dan activity diagram pengujian. Activity diagram penyisipan citra menggambarkan bagaimana hubungan aliran kerja yang telah dijelaskan pada use case penyisipan citra. Activity diagram penyisipan citra dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Activity Diagram Penyisipan
Activity diagram ekstraksi citra akan mengambarkan hubungan aliran kerja yang telah dijelaskan pada use case ekstraksi citra sebelumnya. Activity diagram ekstraksi citra dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3. Activity Diagram Ekstraksi
Activity diagram pengujian kualitas citra akan mengambarkan hubungan aliran kerja yang telah dijelaskan pada use case pengujian sebelumnya. Activity diagram pengujian kualitas citra dapat dilihat pada gambar 4.
Gambar 4. Activity Diagram Pengujian 2.3 Perancangan Antarmuka (Interface) Sistem
Halaman atau form antarmuka (interface)system ini merupakan media interaksi antara sistem dengan pengguna.
Interface dari sistem aplikasi ini dirancang sedemikian mungkin agar pengguna dapat dengan mudah mempelajari dan menggunakannya. Sistem aplikasi ini dibuat menggunakan bahasa pemrograman C# pada perangkat lunak Micosoft Visual Studio.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Implementasi SistemImplementasi system merupakan tahapan yang dilakukan setelah melewati tahapan analisis dan perancangan.
Setelah selesai menganalisis dan membuat rancangan dari sistem yang akan dibangun, selanjutnya adalah mengimplementasikan hasil analisis dan perancangan kedalam bentuk perangkat lunak dengan menggunakan Bahasa pemrograman. Dalam penelitian ini Bahasa pemrograman yang digunakan yaitu Visual Basic.NET.
Implementasi pada system ini dibuat berbasis desktop dalam lima halaman yaitu halaman home, halaman penyisipan, halaman ekstraksi, halaman pengujian, dan halaman help
3.2 Pengujian Sistem
Setelah tahap implementasi, selanjutnya adalah melakukan pengujian terhadap sistem. Pengujian system dilakukan untuk membuktikan bahwa sistem yang dibangun berjalan dengan baik serta sesuai dengan analisis dan perancangan sistem yang telah dibuat sebelumnya. Pengujian ini dilakukan dengan melakukan proses penyisipan file teks yang berekstensi .txt dan .doc/.docx kedalam citra, melakukan proses ekstraksi pesan dari
dalam citra stego serta melakukan proses pengujian dari kualitas citra stego berdasarkan kriteria recovery, videlity, dan robustness.
3.2.1 Pengujian Proses Penyisipan
Tampilan hasil pengujian proses penyisipan disajikan pada gambar 5
Gambar 5. Pengujian Proses Penyisipan
Gambar 5 menampilkan hasil pengujian penyisipan pesan teks kedalam citra, dimana system akan menampilkan citra baru hasil penyisipan (citra stego) serta menampilkan waktu proses penyisipan (running time) yaitu selama 0,204 second. Citra hasil penyisipan kemudian disimpand engan memilih tombol “Simpan”.
3.2.2 Pengujian Proses Ekstraksi
Pengujian proses ekstraksi dilakukan untuk mengetahui tingkat keberhasilan system dalam melakukan ekstraksi pesan teks dari dalam citra stego. Tampilan hasil pengujian proses ekstraksi disajikan pada gambar 6
Gambar 6. Pengujian Proses Ekstraksi
Gambar 6 menampilkan hasil pengujian ekstraksi pesan teks dari dalam citra stego, dimana system akan menampilkan pesan teks hasil ekstraksi serta menampilkan waktu proses ekstraksi (running time) yaitus elama 0, 204 second. Pesan teks hasil ekstraksi kemudian disimpan dengan memilih tombol “Simpan”.
3.2.3 Pengujian Kualitas Citra
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tingkat kualitas citra stego yang dihasilkan dari proses penyisipan pesan teks. Kriteria yang digunakan dalam pengujian kualitas citra stego, yaitu berdasarkan kriteria recovery, videlity, dan robustness. Parameter yang digunakan untuk mengetahui kualitas citra stego yaitu berdasarkan indicator nilai MSE dan PSNR[8].
Tahapan yang dilakukandalam proses pengujian kualitas citra, yaitu menginputkan citra cover dan citra stego dengan memilih tombol “Browse”. Selanjutnya pilih kriteria pengujian, jika memilih pengujian recovery maka system akan menampilkan hasil pengujian seperti ditampilkan pada gambar 7
Gambar 7. Pengujian Recovey
Gambar 7 menampilkan hasil pengujian kriteria recovery dengan menggunakan format citra.bmp sebagai cover citra dan Panjang pesan teks yang disisipkan sebanyak 2500 karakter, dimana system berhasil mengektraksi dan menampilkan isi pesan teks yang terdapat dalam citra stego, sehingga dapat disimpulkan bahwa pengujian pada kriteria recovery sudah terpenuhi.
Selanjutnya dilakukan pengujian kualitas citra pada kriteria videlity, Gambar 8 menampilkan hasil pengujian kualitas citra pada kriteria videlity.
Gambar 8. Pengujian Videlity
Gambar 8 menampilkan hasil pengujian kriteria videlity, dimana system menampilkan nilai MSE sebesar 0,03884 serta nilai PSNR sebesar 62,238 db (decibel), sehingga dapat disimpulkan bahwa pengujian pada kriteria videlity sudah terpenuhi, karena nilai MSE yang dihasilkan cukup kecils edangkan nilai PSNR yang besar dan telah memenuhi ambang batas yaitu > 30 db[9].
Selanjutnya dilakukan pengujian kualitas citra pada kriteria robustness, dimana kualitas dari citra cover sebagai media untuk menampung pesan teks harus tahan terhadap manipulasi yang dilakukan. Pengujian robustness pada penelitian ini dengan melakukan manipulasi berupa pengubahan kontras (brightness) citra, rotasi citra, dan pemotongan citra (crop). Gambar 9 menampilkan hasil pengujian kualitas citra pada kriteria robustness dengan mengubah nilai kontras citra stego.
Gambar 9. Pengujian Robustness Pada Operasi Brightness
Gambar 9 menampilkan hasil pengujian kualitas citra pada kriteria robustness dengan melakukan operasi perubahan kontas citra. Hasil pengujian menunjukkan perubahan kontras citra sangat berpengaruh terhadap hasil ekstraksi dan nilai MSE dan PSNR yang dihasilkan. Sistem tidak dapat mengembalikan isi pesan teks secara utuh serta nilai MSE yang sangat besar yaitu 27956,6707 serta nilai PSNR yang sangat kecil yaitu 3,665 db, sehingga dapat disimpulkan bahwa pengujian kriteria robustness pada operasi perubahan kontras citra tidak berhasil karena isi pesan menjadi rusak.
Selanjutnya dilakukan pengujian kualitas citra pada kriteria robustness dengan melakukan operasi rotasi citra. Hasil pengujiannya dapat ditampilkan pada gambar 10.
Gambar 10. Pengujian Robustness Pada Operasi Rotasi Citra
Gambar 10 menampilkan hasil pengujian kualitas citra pada kriteria robustness dengan melakukan operasi rotasi citra. Hasil pengujian menunjukkan perubahan rotasi citra sangat berpengaruh terhadap hasil ekstraksi dan nilai MSE dan PSNR yang dihasilkan. Sistem tidak dapat mengembalikan isi pesan teks secara utuh serta nilai MSE yang sangat besar yaitu 14926,02243 serta nilai PSNR yang sangat kecil yaitu 6,39136 db, sehingga dapat disimpulkan bahwa pengujian kriteria robustnes pada operasi rotasi citra tidak berhasil karena isi pesan menjadi rusak.
Selanjutnya dilakukan pengujian kualitas citra pada kriteria robustness dengan melakukan operasi pemotongan (crop) citra. Adapun hasil pengujiannya dapat ditampilkan pada gambar 11.
Gambar 11. PengujianRobustness Pada Operasi Crop Citra
Gambar 11 menampilkan hasil pengujian kualitas citra pada kriteria robustness dengan melakukan operasi crop citra. Hasil pengujian menunjukkan perubahan dengan melakukan crop citra sangat berpengaruh terhadap hasil ekstraksi yang dihasilkan. Sistem tidak dapat mengembalikan isi pesan teks secara utuh, sehingga dapat disimpulkan bahwa pengujian kriteria robustness pada operasi crop citra tidak berhasil karena isi pesan menjadi rusak.
Berdasarkan hasil implementasi dan pengujian terhadap kualitas citra steganografi dengan pendekatan berdasarkan kriteria recovery, videlity dan robustness pada penelitian ini dapat disimpulkan, yaitu:
1. Pengujian kriteria steganografi pada aspek recovery, system berhasil mengekstraksi dan menampilkan isi pesan teks yang terdapat dalam citra stego, sehingga dapat disimpulkan bahwa pengujian pada kriteria recovery sudah terpenuhi.
2. Pengujian kriteria steganografi pada aspek videlity, system menampilkan nilai MSE sebesar 0,03884 serta nilai PSNR sebesar 62,2383 db (decibel), sehingga dapat disimpulkan bahwa pengujian pada kriteria videlity sudah terpenuhi, karena nilai MSE yang dihasilkan cukup kecil sedangkan nilai PSNR yang besar dan telah memenuhi ambang batas yaitu >30 db.
3. Pengujian kriteria steganografi pada aspek robustness dilakukan dengan mengubah nilai kontras citra stego, melakukan operasi rotasi citra, dan operasi pemotongan (crop) citra. Kesimpulan dari hasil pengujian pada kriteria robustness, yaitu:
a. Perubahan kontras citra sangat berpengaruh terhadap hasil ekstraksi dan nilai MSE dan PSNR yang dihasilkan. Sistem tidak dapat mengembalikan isi pesan teks secara utuh serta nilai MSE yang sangat besar yaitu 27956,6707 serta nilai PSNR yang sangat kecil yaitu 3,665 db, sehingga dapat disimpulkan bahwa pengujian kriteria robustness pada operasi perubahan kontras citra tidak berhasil karena isi pesan menjadi rusak
b. Perubahan rotasi citra sangat berpengaruh terhadap hasil ekstraksi dan nilai MSE dan PSNR yang dihasilkan. Sistem tidak dapat mengembalikan isi pesan teks secara utuh serta nilai MSE yang sangat besar yaitu 14926,02243 serta nilai PSNR yang sangat kecil yaitu 6,39136 db, sehingga dapat disimpulkan bahwa pengujian kriteria robustness pada operasi rotasi citra tidak berhasil karena isi pesan menjadi rusak.
c. perubahan dengan melakukan crop citra sangat berpengaruh terhadap hasil ekstraksi yang dihasilkan.
Sistem tidak dapat mengembalikan isi pesan teks secara utuh, sehingga dapat disimpulkan bahwa pengujian kriteria robustness pada operasi crop citra tidak berhasil karena isi pesan menjadi rusak.
4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil implementasi dan pengujian terhadap kualitas citra steganografi dengan pendekatan parameter PSNR dan MSE, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Prinsip dasar penyisipan teknik steganografi LSB yaitu menyisipkan bit pesan secara berurutan dari data titik pertama yang ditemukan pada file gambar. Sedangkan prinsip dasar yang digunakan didalam ekstraksi teknik steganografi LSB yaitu dengan cara mengekstrak bit-bit LSB dimulai dari index[0,0], dari kiri kekanan, baris perbaris, sehingga diperoleh bit-bit LSB, kemudian disusun ulang hingga diperoleh nilai bit pesan yang disisipkan.
2. Hasil pengujian ketahanan kualitas citra stego berdasarkan kriteria recovery sudah terpenuhi karena sistem berhasil mengekstraksi dan menampilkan isi pesan teks yang terdapat dalam citra stego, criteria videlity juga terpenuhi Karena nilai MSE yang dihasilkan cukup kecil sedangkan nilai PSNR yang besar dan telah memenuhi ambang batas yaitu > 30 db. Sedangkan criteria robustness pada operasi perubahan kontras, operasirotasi, dan operasi crop tidak berhasil karena isi pesan menjadi rusak.
3. Penelitian ini menghasilkan sebuah aplikasi yang dapat memberikan keamanan dengan cara menyisipkan pesan kedalam citra dan dapat menguji ketahanan kualitas citra stego berdasarkan kriteria recovery, videlity dan robustness.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Ramadhani, N. A., & Susilawati, I. (2020). Penerapan Steganografi untuk Penyisipan Pesan Teks pada Citra Digital dengan Menggunakan Metode Least Significant Bit. Jurnal Multimedia & Artificial Intelligence, IV(1), 21–27.
[2] Nurhasanah. (2020). Analisa Dan Implementasi Ketahanan Citra Digital Untuk Penyimpanan Data Teks Dengan Teknik Steganografi Menggunakan Metode LSB. Jurnal Ilmu Sosial, Pendidikan, Dan Humaniora, 3(1), 3–6.
[3] Wibisono, G., Waluyo, T., & Ujianto, E. I. H. (2020). Kajian Metode Metode Steganografi Pada Domain Spasial. JITK (Jurnal Ilmu Pengetahuan Dan Teknologi Komputer), 5(2), 259–264.
https://doi.org/10.33480/jitk.v5i2.1212
[4] Jatmoko, C., Handoko, L. B., Sari, C. A., & Setiadi, D. R. I. M. (2018). Uji Performa Penyisipan Pesan Dengan Metode Lsb Dan Msb Pada Citra Digital Untuk Keamanan Komunikasi. Dinamika Rekayasa, 14(1), 47–56.
[5] Wamiliana, Andrian, R., & Fitri Jayanti, E. (2017). Implementasi Kriptografi Dan Steganografi Pada Media Gambar Menggunakan Hill Cipher Dan Least Significant Bit (LSB). Jurnal Komputasi, 5(1), 17–23.
https://doi.org/10.23960/komputasi.v5i1.1411
[6] Ardiansyah, A., & Kurniasih, M. (2020). Penyembunyian Pesan Rahasia Pada Citra Digital Dengan Teknik Steganografi Menggunakan Metode Least Significant Bit. Jurnal Teknologi Informasi, XIII(3), 96–101.
https://doi.org/10.31234/osf.io/8g39h
[7] Heriyanto, Y. (2018). Perancangan Sistem Informasi Rental Mobil Berbasis Web Pada PT.APM Rent Car.
Jurnal Intra-Tech, 2(2), 64–77
[8] Yakti, B. K., Prayitno, R. H., & Kusumah, H. (2020). Perbandingan Dan Analisa Gambar Pada Steganografi Berdasarkan MSE Dan PSNR. ICIT Journal, 6(2), 138–152.
https://doi.org/10.33050/icit.v6i2.1105
[9] Hasan, N. F., Dengen, C. N., & Ariyus, D. (2020). Analisis Histogram Steganografi Least Significant Bit Pada Citra Grayscale. Digital Zone: Jurnal Teknologi Informasi Dan Komunikasi, 11(1), 20–29.
https://doi.org/10.31849/digitalzone.v11i1.3413
