Watermarking Citra Digital Menggunakan GHM Multiwavelet Transform dan Discrete Cosine Transform (DCT).

16 

Teks penuh

(1)

i

Watermarking Citra Digital Menggunakan GHM Multiwavelet Transform dan Discrete Cosine Transform (DCT)

Deliar Nurzikry (1122067)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia.

Email : delinurzikry@gmail.com

ABSTRAK

Kemajuan teknologi dan pesatnya perkembangan internet saat ini membuat penyebaran citra digital menjadi lebih mudah dan cepat, hal ini menyebabkan suatu citra digital akan mudah diakui kepemilikannya oleh pihak lain. Salah satu cara untuk melindungi hak cipta citra digital adalah dengan menyisipkan sebuah informasi tambahan ke dalam citra digital tersebut, yang disebut dengan Digital

Image Watermarking.

Pada Tugas Akhir ini direalisasikan watermarking citra digital berwarna menggunakan GHM multiwavelet dan DCT. Citra host dipisah menjadi 3 channel warna yaitu R (Red), G (Green), dan B (Blue). Channel B (layer Blue) dari citra

host ditransformasi menggunakan GHM multiwavelet, diambil sub-band L₂L₂

untuk didekomposisi ke dalam block size 8x8 lalu ditransformasi lagi menggunakan DCT. Selanjutnya disisipkan citra watermark (citra biner) hasil

arnold scrambling dengan pseudorandom sequence. Untuk meningkatkan

ketahanan watermark, penyisipan dilakukan pada koefisien DCT mid-band.

Watermark dapat diekstraksi tanpa memerlukan citra host tetapi memerlukan pseudorandom sequence yang sama yang digunakan pada proses penyisipan.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa, citra ber-watermark memiliki nilai PSNR > 33dB dan MOS > 3 (fair citra ber-watermark cukup mirip dengan citra

host). Watermark tahan terhadap pemrosesan citra berupa jpeg compression

(Q=90), median filtering (3x3), cropping (25%, 35%, 50%), scaling (50%, 75%, 150%) dan penambahan gaussian noise (0.1, 0.3, 0.5). Sedangkan untuk jpeg

compression (Q=30, 60), rotation (45°, 90°,180°) dan median filtering (5x5, 7x7)

tidak tahan terhadap pemrosesan citra tersebut.

(2)

ii

Digital Image Watermarking Using GHM Multiwavelet Transform and Discrete Cosine Transform (DCT)

Deliar Nurzikry (1122067)

Electrical Engineering Department, Faculty of Engineering, Maranatha Christian University, Prof. drg. Suria Sumantri, MPH Street, No. 65th, Bandung, Indonesia.

Email : delinurzikry@gmail.com

ABSTRACT

Advances in technology and the rapid development of the internet today makes the deployment of digital images easier and faster, it causes the ownership of a digital image will be very easily recognized by other parties. One way to protect the copyright of a digital image is by inserting an additional information to the digital image, called Digital Image Watermarking.

In this final project, it’s implemented a digital color image watermarking using GHM Multiwavelet transform and DCT (Discrete Cosine Transform). The host image is separated into three color channels, namely R (Red), G (Green), and B (Blue). Blue channel of host image transformed using GHM Multiwavelet, then take L₂L₂ sub-band to be decomposed into a 8x8 block size and then transformed using the DCT. Furthermore, embedded the Arnold-scrambled watermarking (binary images) with pseudorandom sequence. To improve the

robustness, watermark is embedded into the mid-band of DCT coefficients. Watermark can be extracted back without requiring the original image but requires the same pseudorandom sequence used in embedding process.

Experimental results show that watermarked images have PSNR value > 33dB and MOS value > 3 (fair – watermarked image quite similar to host image). Watermark is robust to common image processing, such as jpeg compression (Q=90), median filtering (3x3), cropping (25%, 35%, 50%), scaling (50%, 75%, 150%) and white gaussian noise (0.1, 0.3, 0.5).Whereas for jpeg compression (Q=30, 60), rotation (45 °, 90 °,180°) and a median filtering (5x5, 7x7) watermark does not withstand to those image processing.

(3)

iii

2.3.3 Karakteristik Digital Watermarking ... 9

2.3.4 Klasifikasi Teknik Digital Teknik Watermarking ... 9

(4)

iv

BAB III PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK

3.1 Diagram Blok Proses Penyisipan Watermark ... 19

3.2 Diagram Blok Proses Ekstraksi Watermark ... 20

3.3 Diagram Alir Proses Penyisipan Watermark ... 22

3.4 Diagram Alir Proses Ekstraksi Watermark ... 25

3.5 Tampilan GUI Program yang Dirancang ... 26

BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS 4.1 Tampilan Hasil Rancangan GUI Program ... 28

4.2 Prosedur Pengujian ... 28

4.3 Pengukuran Kualitas Citra ... 31

4.4 Pengujian Ketahanan Watermark ... 32

Terhadap Pemrosesan Citra dan Analisa 4.4.1 JPEG Compression ... 34

4.4.2 Rotation ... 36

4.4.3 Median Filtering ... 38

4.4.4 Cropping ... 40

4.4.5 Scaling ... .... 43

4.4.6 Gaussian Noise ... 45

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 47

5.2. Saran ... 48

DAFTAR PUSTAKA ... 49

(5)

v

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Perbandingan beberapa filter wavelets ... 12 Tabel 4.1 Nilai PSNR dan BCR Hasil Penyisipan dan Ekstraksi

Watermark dengan beberapa nilai α ... 29 Tabel 4.2 Penilaian MOS Citra yang telah disisipkan Watermark ... 31 Tabel 4.3 Citra Hasil Penyisipan dan Ekstraksi Watermark dengan nilai

Koefisien α = 105 - 120 ... 32 Tabel 4.4 Watermark Hasil Ekstraksi Setelah Dilakukan Proses

JPEG Compression ... 34 Tabel 4.5 Watermark Hasil Ekstraksi Setelah Dilakukan Proses

Rotation ... 36 Tabel 4.6 Watermark Hasil Ekstraksi Setelah Dilakukan Proses

Median Filtering ... 38 Tabel 4.7 Watermark Hasil Ekstraksi Setelah Dilakukan Proses

Cropping ... 40 Tabel 4.8 Watermark Hasil Ekstraksi Setelah Dilakukan Proses

Scaling ... 43 Tabel 4.9 Watermark Hasil Ekstraksi Setelah Dilakukan Proses

(6)

vi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

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

Gambar 2.2 Citra Biner ... 6

Gambar 2.3 Citra Grayscale ... 6

Gambar 2.4 Citra RGB ... 7

Gambar 2.5 Proses penyisipan watermark ... 10

Gambar 2.5 Proses ekstraksi watermark ... 11

Gambar 2.7 Dua fungsi scaling dan dua fungsi wavelet dari GHM Multiwavelet ... 10

Gambar 2.8 Dekomposisi menggunakan Multiwavelet dan dekomposisi menggunakan scalar wavelet ... 14

Gambar 3.1 Blok Diagram Proses Penyisipan Watermark ... 19

Gambar 3.2 Blok Diagram Proses Ekstraksi Watermark ... 20

Gambar 3.3 Diagram Alir Proses Penyisipan Watermark ... 22

Gambar 3.3 Struktur GHM Multiwavelet ... 23

Gambar 3.5 Posisi koefisien DCT mid-band yang digunakan untuk block size 8x8 ... 24

Gambar 3.6 Diagram Alir Proses Ekstraksi Watermark ... 25

Gambar 3.7 Rancangan Graphic User Interface (GUI) ... 26

Gambar 4.1 Tampilan Hasil Rancangan GUI Program ... 28

Gambar 4.2 Grafik PSNR dengan α=90 hingga α=135... 30

(7)

Bab I Pendahuluan Universitas Kristen Maranatha

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kemajuan teknologi dan pesatnya perkembangan internet saat ini membuat penyebaran suatu produk multimedia digital menjadi lebih mudah dan cepat, salah satunya penyebaran citra digital. Kemudahan ini dapat menyebabkan suatu citra

digital akan sangat mudah diakui kepemilikannya oleh pihak lain. Salah satu cara

untuk melindungi hak cipta citra digital yang dihasilkan adalah dengan menyisipkan sebuah informasi tambahan ke dalam citra digital tersebut, yang disebut dengan Digital Image Watermarking[1].

Digital Image Watermarking adalah salah satu teknik penyembunyian data

berupa kode untuk mengidentifikasi kepemilikan dari suatu citra. Citra

ber-watermark yang dihasilkan dari proses ber-watermarking diharapkan akan tidak

berbeda jauh secara visual dengan citra digital asalnya. Hal ini disebabkan karena pengubahan dari citra digital asal ke citra ber-watermark hanya berpengaruh sedikit terhadap perubahan warna dari citra digital, sehingga sistem penglihatan manusia tidak dapat mempersepsi perubahan tersebut[1]. Hal ini bisa mengurangi pembajakan dengan penghapusan watermark.

Metode GHM multiwavelet yang digunakan merupakan salah satu teknik dalam

watermarking. Seperti pada scalar wavelet, teori multiwavelet berdasarkan multiresolution analysis (MRA). Perbedaannya adalah multiwavelet terdiri dari

beberapa fungsi scaling dan fungsi wavelet, sedangkan scalar wavelet biasanya hanya terdiri dari satu fungsi scaling dan fungsi wavelet yang hasilnya terdapat empat subblock pada coarsest level dalam multiwavelet domain dan hanya satu

subblock pada scalar wavelet[9].

Pada metode Discrete Cosine Transform (DCT) terjadi proses transformasi

spatial domain ke dalam frequency domain, dan citra watermark bisa disisipkan

(8)

Bab I Pendahuluan 2

Universitas Kristen Maranatha

tahan terhadap kompresi JPEG dan noise attacks[13]. Oleh karena itu, watermark akan disisipkan dengan memodifikasi koefisien pada bagian middle frequency sub

band, sehingga visibility dari citra tidak akan terpengaruh dan watermark tidak

akan terhapus oleh pengolahan citra seperti kompresi.

Berdasarkan keuntungan dan kerugian metode – metode di atas, maka

watermarking diimplementasikan dengan menggabungkan metode GHM Multiwavelet Transform dan Discrete Cosine Transform (DCT) sehingga

diperoleh kualitas dan ketahanan yang lebih baik terhadap pemrosesan citra.

1.2 Perumusan Masalah

Permasalahan yang akan dibahas dalam tugas akhir ini meliputi:

1. Bagaimana cara merealisasikan watermarking citra digital menggunakan

GHM multiwavelet transform dan discrete cosine transform (DCT)?

2. Bagaimana kualitas citra yang telah disisipi watermark?

3. Bagaimana ketahanan watermark terhadap beberapa proses manipulasi citra?

1.3 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dari tugas akhir ini adalah :

1. Merancang dan merealisasikan watermarking citra digital menggunakan

GHM multiwavelet transform dan discrete cosine transform (DCT).

2. Mengetahui kualitas citra yang telah disisipi watermark.

3. Mengetahui ketahanan watermark terhadap pemrosesan manipulasi citra.

1.4 Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah yang dibahas pada tugas akhir ini antara lain : 1. Citra host berupa citra RGB dengan ukuran citra 512 x 512 piksel. 2. Citra watermark berupa citra biner dengan ukuran citra 32 x 32 piksel. 3. Format citra yang dipakai untuk citra host dan citra watermark adalah

BMP (Bitmap).

(9)

Bab I Pendahuluan 3

Universitas Kristen Maranatha

5. Kualitas citra watermark hasil ekstraksi diukur menggunakan Bit Correct

Ratio (BCR).

6. Pengujian ketahanan watermark yang dilakukan antara lain median

filtering, penambahan gaussian noise, rotation, cropping, scaling dan

jpeg compression.

(10)

Bab V Kesimpulan dan Saran Universitas Kristen Maranatha

47

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Watermarking Citra Digital Menggunakan GHM Multiwavelet dan Discrete Cosine Transform (DCT) berhasil direalisasikan dan dapat

berjalan dengan baik.

2. Nilai koefisien α yang optimal terletak pada range nilai 105 – 120, dengan nilai PSNR > 33 dB, MOS > 3 (fair) dan BCR > 0,99. Sehingga citra

ber-watermark cukup mirip dengan citra asli (host image), yang berarti

keberadaan watermark relatif tidak mengubah citra aslinya dan citra

ber-watermark cukup tahan terhadap beberapa jenis pemrosesan citra.

3. Semakin besar nilai α, maka nilai PSNR semakin kecil yang berarti kualitas citra ber-watermark semakin menurun, tetapi nilai BCR semakin besar (mendekati 1) yang berarti ketahanan watermark terhadap pemrosesan citra semakin meningkat.

4. Berdasarkan hasil ekstraksi watermark yang dilihat secara visual dan nilai BCR dari percobaan yang telah dilakukan, didapatkan bahwa watermark yang disisipkan pada citra umumnya tahan terhadap pemrosesan citra berupa jpeg compression dengan faktor kualitas Q (90), median filtering (3x3), cropping (25%, 35%, 50%), scaling (50%, 75%, 150%) dan penambahan gaussian noise (0.1, 0.3, 0.5), sedangkan untuk jpeg

compression dengan faktor kualitas Q (30, 60), rotation (45°, 90°,180°)

(11)

Bab V Kesimpulan dan Saran 48

Universitas Kristen Maranatha

5.2 Saran

1. Untuk penelitian lanjutan watermarking yang menggunakan GHM Multiwavelet ini dapat digabungkan dengan SVD atau lainnya.

(12)

Watermarking Citra Digital Menggunakan GHM Multiwavelet

Transform dan Discrete Cosine Transform (DCT)

Digital Image Watermarking Using GHM Multiwavelet Transform

and Discrete Cosine Transform (DCT)

Laporan Tugas Akhir

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Program Studi Strata Satu (S1) Program Studi Teknik Elektro - Fakultas Teknik

Universitas Kristen Maranatha Bandung

Disusun oleh : Deliar Nurzikry

1122067

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA

BANDUNG

(13)

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Watermarking Citra Digital Menggunakan GHM Multiwavelet Transform dan Discrete Cosine Transform (DCT)” dengan baik.

Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan Program Sarjana Strata Satu (S-1) Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Kristen Maranatha Bandung.

Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, semangat dan dukungan serta doa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tanpa semua itu, penulis yakin Tugas Akhir ini belum tentu dapat diselesaikan dengan baik. Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Tuhan Yang Maha Esa.

2. Bapak Dr. Ir. Daniel Setiadikarunia, MT selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah menyumbangkan pengetahuan, memberikan masukan berupa ide-ide, kritik, dan saran.

3. Novie Theresia br Pasaribu, S.T, M.T. Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha.

4. Bapak Dr. Roy Pramono, ST.MT., Bapak Jimmy Hasugian, ST.MT., dan Ibu Dr. Ratnadewi ST.MT. selaku penguji yang telah memberikan ide, kritik, dan saran pada saat Seminar dan Sidang Tugas Akhir.

3. Ibu Ir. Yohana Susanthi, MSc., selaku Koordinator Tugas Akhir Program Studi Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha.

4. Seluruh Karyawan dan Civitas Akademik Universitas Kristen Maranatha yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

(14)

6. Angga Kurniawan Prapmanto, Rio, Rizky Maulana Fahreza, Zenitawati, Elserita Josselyn sebagai teman sharing yang memberikan ide-ide, saran dan semangat pada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Suci Atikasari, Bayu Prabowo, Febryanne Irianty, Hany Medina dan M. F. Fajri selaku teman terdekat penulis yang senantiasa memotivasi dan menyemangati.

8. Bintang Satyowibowo, Imanuel Lomo, Annisa Ramadhina, Chrisdianto Manurung dan seluruh keluarga besar Mapeka yang selalu memberi semangat. 9. Teman-teman Teknik Elektro 2011 yang selalu menjadi teman sharing dan

pemberi semangat.

10.Dan seluruh pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna yang disebabkan karena keterbatasan yang penulis miliki. Untuk itu saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca sangat penulis harapkan demi perbaikan di masa yang akan datang.

Dengan segala kerendahan hati, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan dan penulis khususnya, serta bagi dunia pendidikan pada umumnya.

Bandung, Januari 2017

(15)

Daftar Pustaka Universitas Kristen Maranatha

49

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] Arnold V. I., Avez A. (1968). Ergodic Problems in Classical Mechanics. New York: Benjamin.

[3] Donovan G., Geronimo J. S., Hardin D. P., and Massopust P. R. (1994). Construction of orthogonal wavelets using fractal interpolation functions. [4] Geronimo J. S., Hardin D. P., and Massopust P. R.. (1994). Fractal functions

and wavelet expansions based on several scaling functions," J. Approx. Theory.

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

Watermarking. University of Patras, Greece.

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

Menggunakan Discrete Wavelet Transform. Tugas Akhir. Depok: Program

Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

[7] Hermawati, Fajar Astuti. (2012). Pengolahan Citra Digital. Yogyakarta: Andi.

[8] Hsiang-Cheh Huang, Jeng-Shyang Pan, Jain L. C. (2004). Intelligent Watermarking Techniques, Volume 7 of Series on Innovative Intelligence.

World Scientific.

[9] Jun Zhang, Nengchao Wang and Feng Xiong. (2002). “Hiding Logo

Watermark into the Multiwavelet Domain Using Neural Network”,

Proceedings of the 14th IEEE International Conference on Tools With Artificial Intelligence.

[10] Kadir, Abdul dan Adhi Susanto. (2012). Pengolahan Citra, Teori dan

Aplikasi. Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta

(16)

Daftar Pustaka 50

Universitas Kristen Maranatha

and Department of Electrical Engineering-Systems University of Southern California, Los Angeles, California 90089-2564.

[12] Liang†, Fengmei and Lijia WANG. (2011). An Improved Wavelet-Based Color Image Watermarking Algorithm. Journal of Computational

Information.

[13] Prabawaningtyas, Annissa Yanuvita. (2014). “Robust Blind Watermarking

pada Citra Digital menggunakan Teknik Kuantisasi Koefisien Discrete

Wavelet Transform”, Universitas Kristen Maranatha.

[14] Tarigan, Andi Pramana. (2014). “Blind Watermarking pada Citra Digital

menggunakan Discrete Wavelet Transform (DWT) dan Discrete Cosine

Transform (DCT)”, Universitas Kristen Maranatha.

[15] Watson, Andrew B. (1994). Image Compression Using the Discrete Cosine

Transform. Mathematica Journal, 4(1), p. 81-88.

[16] http://en.wikipedia.org/wiki/Mean_opinion_score, diakses pada tanggal 27 November 2016.

[17] http://www.hlevkin.com/default.html#templates diakses 2 Desember 2016. [18]

Figur

Memperbarui...

Referensi

Memperbarui...