i Universitas Kristen Maranatha
PERBANDINGAN CITRA DENGAN ALGORITMA
DITHERING ZHIGANG FAN, SHIAU FAN DAN STUCKI
SEBAGAI MASUKAN KRIPTOGRAFI VISUAL
Disusun Oleh :
Terry Suryacandra (1022017)
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha.
Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung 40164, Jawa Barat - Indonesia.
e-mail : terrysuryacandra@gmail.com
ABSTRAK
Kriptografi visual merupakan suatu teknik untuk enkripsi gambar untuk
membuat pesan citra rahasia (hidden image) ke dalam beberapa transparansi
gambar (share) yang tidak memiliki arti, dan setelah itu gambar tersebut dapat
didekripsikan menggunakan visual manusia tanpa kalkukasi tertentu. Kriptografi
visual merupakan salah satu metode yang sederhana karena penerima pesan dapat
dengan mudah membaca pesan rahasia (hidden image) tanpa menggunakan kunci
atau algoritma tertentu.
Pada tugas akhir ini dibuat perluasan kriptografi visual menggunakan
algoritma dithering. Pesan rahasia yang digunakan merupakan citra biner.
Dithering adalah salah satu teknik untuk memperbaiki kualitas citra sebelum
dilakukannya teknik kriptografi visual. Teknik dithering yang digunakan adalah
menggunakan modifikasi dari algoritma dithering Floyd Steinberg dan dithering
Jarvis, Judice and Ninke (JaJuNi) . Modifikasi dithering Floyd Steinberg diberi
nama dithering Zhigang Fan dan Shiau-Fan, untuk modifikasi dithering JaJuNi
diberi nama dithering Stucki .
Hasil uji coba menujukkan rata rata nilai MOS tertinggi dengan dithering
Stucki berada dalam skala “fair” dan nilai MOS untuk perluasan kriptografi visual
ii Universitas Kristen Maranatha
ukuran memiliki berada dalam skala “bad” dan perhitungan PSNR hasil perbaikan
ukuran dengan citra masukan hasil dithering mendapatkan nilai rata-rata 5.8105
dB.
Kata Kunci : dithering, floyd steinberg dithering, Zhigang Fan dan Shiau-Fan
dithering , ( Jarvis, Judice and Ninke ) dithering , Stucki Dithering, halftoning,
iii Universitas Kristen Maranatha
IMAGE COMPARISON WITH ZHIGANG FAN, SHIAU FAN AND
STUCKI DITHERING AS INPUT VISUAL CRYPTOGRAPHY
Composed by :
Terry Suryacandra (1022017)
Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Maranatha Christian University, Bandung, Indonesia
E – mail :terrysuryacandra@gmail.com
ABSTRACT
Visual cryptography is a technique for image encryption to make a secret image into image transparency (share) which has no meaning and after that the image can be decrypted by Human Visual System without any calculations. Visual cryptography is a simple method because the recipient of the secret message can be easily to read the secret message without any key or any algorithm.
This final project is made extended visual cryptography with dithering algorithm. The secret image that is used is a binary image. Dithering is a technique to improve image quality for visual cryptography. It use modification of the Floyd Steinberg dithering and modification of Jarvis, Judice and Ninke dithering (JaJuNi). Zhigang Fan and Shiau Fan dithering are the modification of Floyd Steinberg dithering, and Stucki dithering is modification of JaJuNi dithering.
iv Universitas Kristen Maranatha
Key Words : dithering, floyd steinberg dithering, Zhigang Fan and Shiau-Fan dithering , (
vii Universitas Kristen Maranatha
2.1.3 Representasi Citra ... 6
2.1.4 Citra Grayscale ... 8
viii Universitas Kristen Maranatha
2.3 Pengenalan Kriptografi Visual ... 16
2.4 Contoh Perluasan Kriptografi Visual ... 16
2.5 Proses Perancangan Perluasan Kriptografi Visual ... 19
2.6 Teori Kompresi Hasil Perluasan Kriptografi ... 22
2.7 Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) ... 22
BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Diagram Blok ... 24
3.2 Proses Kriptografi Visual ... 25
3.3 Diagram Alir ( Flowchart ) ... 28
3.5.3 Citra Rahasia Hasil XOR dan Perbaikan Ukuran ... 60
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS HASIL UJI 4.1 Data Pengujian ... 62
4.2 Hasil Pengujian ... 64
4.2.1 Dithering ... 64
4.2.2 Kriptografi Visual ... 65
4.3 Analisis Hasil Percobaan... 67
BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan ... 71
ix Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA ... 73
x Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Palet citra grayscale ... 7
Gambar 2.2 Representasi citra dalam matriks array ... 7
Gambar 2.3 Contoh citra biner ... 8
Gambar 2.4 Citra Grayscale Lena ... 9
Gambar 2.5 Citra Biner Lena ... 10
Gambar 2.6 Gambar Error Diffusion Lena ... 10
Gambar 2.7 Floyd-Steinberg Dithering 24 bit RGB to 3-bit RGB ... 11
Gambar 2.8 Floyd-Steinberg Dithering Algorithm 1bit ... 12
Gambar 2.9 Contoh Kriptografi Visual ... 15
Gambar 2.10 Model kriptografi visual 2 sub piksel... 18
Gambar 2.11 Contoh proses enkripsi gambar rahasia... 19
Gambar 2.12 Contoh proses dekripsi dari gambar rahasia ... 20
Gambar 2.13 Contoh hasil perluasan kriptografi visual ... 20
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem ... 23
Gambar 3.2 Contoh Operasi Aljabar Boolean pada piksel ... 25
Gambar 3.3 Contoh perluasan piksel secret image ... 26
Gambar 3.4 Contoh share yang terbentuk ... 26
Gambar 3.5 Flowchart Alir Utama ... 27
Gambar 3.6 Flowchart Konversi Citra Berwarna ke Grayscale ... 28
Gambar 3.7 Flowchart Dithering Zhigang Fan ... 29
Gambar 3.8 Flowchart Dithering Shiau Fan ... 32
Gambar 3.9 Flowchart Dithering Stucki ... 35
Gambar 3.10 Flowchart Proses Kriptografi Visual ... 40
Gambar 3.11 Flowchart Proses Perbaikan Ukuran ... 43
Gambar 3.12 Nilai Intensitas lena_rgb.jpg ... 57
Gambar 3.13 Nilai Intensitas lena_grayscale.bmp ... 58
Gambar 3.14 Nilai Intensitas lena_biner.bmp ... 58
xi Universitas Kristen Maranatha
Gambar 3.16 Nilai Intensitas hasilkompres_biner.bmp ... 59
Gambar 4.1 Gambar untuk uji coba ... 62
Gambar 4.2 Gambar hasil uji dithering Zhigang Fan dan Shiau Fan ... 63
Gambar 4.3 Gambar hasil uji dithering Stucki ... 64
Gambar 4.4 Gambar percobaan untuk kriptografi visual ... 64
Gambar 4.5 Gambar share1 dan share2 ... 65
Gambar 4.6 Gambar hasil rekonstruksi XOR ... 65
Xii Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Parameter penilaian MOS (Mean Opinion Score) ... 67
Tabel 4.2 Hasil penilaian MOS (Mean Opinion Score) dithering ... 68
Tabel 4.3 Hasil penilaian MOS (Mean Opinion Score) hasil kriptografi ... 68
1 Universitas Kristen Maranatha BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada masa sekarang, seluruh teknologi berkembang sangat pesat,
terutama teknologi informasi dan telekomunikasi. Setiap orang dapat
mengirim atau menerima informasi dengan mudah dan dalam waktu yang
singkat.
Kriptografi Visual adalah sebuah teknik kriptografi pada sebuah data
berupa citra rahasia yang dienkripsi, dengan suatu cara, menjadi sejumlah n
gambar ( share ) yang didistribusikan pada n peserta. Keunggulan kriptografi
visual adalah sekelompok peserta ini dapat mengembalikan citra rahasia tanpa
pengetahuan kriptografi dan perangkat penghitung. Enkripsi hanya dilakukan
dengan indera penglihatan manusia, tanpa bantuan komputer, jika seluruh
bagian gambar ditumpuk bersamaan. Terdapat dua proses utama dalam
kriptografi. Proses pertama adalah proses enkripsi. Proses enkripsi adalah
proses untuk menyandikan pesan (plaintext) menjadi pesan rahasia
(chipertext) sehingga pesan yang akan dikirimkan menjadi tidak bisa dibaca
(bersifat rahasia), proses ini dilakukan oleh pengirim pesan. Proses kedua
adalah dekripsi. Proses dekripsi adalah proses untuk mengubah pesan rahasia
(chipertext) menjadi pesan awal (plaintext). Proses ini dilakukan oleh
penerima pesan. Metode dalam kriptografi biasanya dibedakan berdasarkan
proses enkripsi dan dekripsinya.
Kriptografi visual diperkenalkan oleh Moni Naor dan Adi Shamir pada
tahun 1994 yang mengubah gambar rahasia (hidden image) menjadi n buah
transparansi (share) dan kemudian gambar rahasia tersebut hanya bisa dibaca
jika n buah transparansi tersebut diletakkan bertumpuk secara bersamaan.
Skema kriptografi yang diperkenalkan oleh mereka disebut dengan Visual
BAB I PENDAHULUAN
2 Universitas Kristen Maranatha
diperkenalkannya konsep (k,n)-treshold. Salah satu metode kriptografi visual
yang akan diimplementasikan dalam tugas akhir ini adalah perbandingan citra
menggunakan algoritma dithering Zhigang Fan, dithering Shiau Fan dan
dithering Stucki .
1.2 Perumusan Masalah
1 Bagaimana hasil konversi citra grayscale menjadi citra biner sebelum
dilakukan kriptografi visual dengan menggunakan algoritma dithering
Zhigang Fan, Shiau-Fan dan Stucki ?
2 Apa kelebihan citra biner yang akan dikonversi menggunakan
algoritma dithering Zhigang Fan, Shiau-Fan dan Stucki ?
3 Bagaimana menyembunyikan pesan rahasia berupa citra biner dengan
menggunakan perluasan kriptografi visual?
4 Bagaimana hasil citra biner sebelum dan sesudah dilakukan perluasan
kriptografi visual?
1.3Tujuan Penelitian
1. Membuat program menggunakan MATLAB untuk pengerjaannya.
2. Mengkonversi citra grayscale ke dalam citra biner menggunakan
algoritma dithering Zhigang Fan, Shiau-Fan dan Stucki.
3. Melakukan perbandingan citra hasil konversi citra dengan masing –
masing teknik dithering.
4. Menyembunyikan pesan rahasia berbentuk citra hasil dithering ke
dalam 2 buah transparansi (share).
5. Menganalisa hasil perluasan kriptografi visual menggunakan beberapa
ukuran citra.
6. Menganalisa perbedaan kualitas citra sebelum dan sesudah proses
BAB I PENDAHULUAN
3 Universitas Kristen Maranatha 1.4Batasan Masalah
1. Citra input yang digunakan adalah citra berwarna ( RGB ).
2. Format citra awal citra berupa jpg / gif / bmp.
3. Format citra hasil olahan berupa bmp.
4. Ukuran yang digunakan untuk citra standar kriptografi visual adalah 256 x 256.
5. Ukuran citra input lain yang digunakan untuk uji coba yaitu
450x450, 512x512
6. Konstanta dithering sesuai dengan referensi Zhigang Fan, Shiau-Fan
dan Stucki.
7. Kriptografi visual menggunakan perluasan piksel 2x2.
8. Program dibuat dengan menggunakan software Matlab 2013a.
1.5 Sistematika Pembahasan
Sistematika penulisan yang akan digunakan untuk menyusun laporan Tugas Akhir
ini adalah sebagai berikut:
1. Bab I Pendahuluan
Bab ini dijelaskan latar belakang, rumusan masalah, tujuan, batasan
masalah, metodologi, serta sistematika pembahasan yang digunakan
untuk menyusun laporan Tugas Akhir.
2. Bab II Landasan Teori
Bab ini dijelaskan teori-teori yang digunakan sebagai referensi penulis
dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. Teori yang diuraikan berkaitan
dengan metode kriptografi visual.
3. Bab III Perancangan Perangkat Lunak
Bab ini dijelaskan mengenai sistem dari Tugas Akhir ini serta
perancangan perangkat lunak dengan menggunakan software Matlab
(Matrix Laboratory).
BAB I PENDAHULUAN
4 Universitas Kristen Maranatha
Bab ini berisikan percobaan-percobaan yang dilakukan terhadap
perangkat lunak dan menampilkan data pengamatan serta analisis hasil
percobaan.
5. Bab VI Simpulan dan Saran
Bab ini berisikan simpulan dari hasil percobaan yang telah didapatkan
dari Tugas Akhir serta saran-saran yang dapat digunakan untuk
71 Universitas Kristen Maranatha
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan mengenai kesimpulan berdasarkan data pengamatan serta
analisis penelitian yang dilakukan dari Tugas Akhir ini serta saran – saran yang dapat
ditambahkan untuk pengembangan penelitian selanjutnya agar mendapatkan hasil
yang lebih baik.
5.1. Simpulan
Dari data pengamatan dan analisis penelitian yang sudah dilakukan pada
pelaksanaan Tugas Akhir, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut.
1) Citra hasil dithering menghasilkan kesan warna citra biner tampak seperti
citra abu-abu meskipun menggunakan piksel warna hitam dan putih saja.
2) Berdasarkan hasil MOS pada tabel 4.2, dapat dianalisa untuk teknik konversi
citra grayscale ke biner, nilai rata-rata terbesar yaitu dengan menggunakan
dithering Stucki dan masuk dalam skala “fair”.
3) Hasil MOS pada tabel 4.2 menunjukkan bahwa kualitas citra biner “ relatif
mirip “ dengan citra grayscale.
4) Program perluasan kriptografi visual untuk pengkodean citra menjadi dua
buah share dan hasil rekonstruksi dari kedua buah share tersebut berhasil
dijalankan.
5) Citra hasil rekonstruksi menghasilkan perluasan pada ukuran citra rahasia
menjadi dua kali lebih besar dari citra rahasianya.
6) Penggabungan kedua buah share menggunakan fungsi XOR menghasilkan
citra hasil rekonstruksi yang relatif mirip dengan citra rahasia.
7) Pengujian menggunakan PSNR pada setiap citra hasil perbaikan ukuran
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
72 Universitas Kristen Maranatha
8) Hasil MOS yang membandingkan citra hasil perbaikan ukuran dengan citra
biner hasil dithering Stucki memiliki rata – rata 1.83, termasuk ke dalam skala
“bad”
5.2. Saran
1) Mencoba variasi dari teknik dithering lainnya supaya mendapatkan kualitas
CURRICULUM VITAE
Data Pribadi
Terry Suryacandra
Kopo Permai III blok 45a No. 9
Bandung.
Email : terrysuryacandra@gmail.com
Handphone : 0838-2026-2169
TTL : Bandung, 17 Agustus 1992
Jenis Kelamin : Laki-laki
Kewarganegaraan : Indonesia
Riwayat Pendidikan ~ Pendidikan Formal
2010 – Saat ini Universitas Kristen Maranatha, Bandung S1, Teknik Elektro
2008 – 2010 SMA Talenta IPA
2006 – 2008 SMP Providentia -
IP terakhir 3.06
~ Pendidikan Non-Formal
2011 Pelatihan PLC ( Programmable Logic Controller )
Demikian Curriculum Vitae ini saya buat dengan sebenar-benarnya.
Hormat saya,
73 Universitas Kristen Maranatha DAFTAR PUSTAKA
1. Mizuho Najakima and Yasushi Yamaguchi, “ Extended Visual Cryptography
For Natural Images”, The University of Tokyo, 3-8-1 Komaba, Meguro-ku, Tokyo 153-8902, Japan
2. N.Naor and A.Shamir, Visual Cryptography Advances in Cryptography :
Eurocrypt’94, Springer Verleg, Berlin, ppi-129(1995).
3. R.W. Floyd and L. Steinberg, “ An Adaptive Algorithm for Spatial Grayscale”, Proc.SID, 17/2:75-77, 1995
4. Funkhouser Thomas, “ Image Quantization, Halftoning, and Dithering”,
Princeton University, COS 426, Fall 2000
5. Prof. Brian L. Evans, “ Embedded Signal Processing Laboratory”, University
of Texas, Last modified at 7 November 2002
6. Gonzalez, Rafael C and Richard E. Woods, “ Digital Image Processing “,
Second edition, University of Tennessee, 2002 by Prentice-Hall
7. Berlianto, ST. Tugas Akhir “Penyembunyian Gambar Dalam Gambar
Menggunakan Transformasi Intensitas”, Universitas Kristen Maranatha.
8. Amazone Ruwe Munthe, ST. Tugas Akhir “Kriptografi Visual Pada Citra
Berwarna Menggunakan Metode Kombinasi Perluasan Warna Red Green dan
Blue” , Universitas Kristen Maranatha.
9. Mohammad Nur Aliman Karim, Kriptografi visual yang diperluas berbasis
74 Universitas Kristen Maranatha
12.
http://blog.widhianbramantya.com/2015/03/03/parameter-kn-visual-cryptography-scheme/, 15 April 2015
13.http://en.wikipedia.org/wiki/Floyd%E2%80%93Steinberg_dithering
14.http://en.wikipedia.org/wiki/Error_diffusion, 22 April 2015
15.
http://wisdarani.blogspot.com/2011/12/konsep-dasar-pengolahan-citra-digital.html, 15 April 2015
16.http://caca.zoy.org/wiki/libcaca/study/3, 20 April 2015
17.http://caca.zoy.org/study/part3.html, 20 April 2015
18.http://fiji.sc/Dithering, 23 April 2015
19.
http://greenvanda.blogspot.com/2012/12/perbedaan-kompresi-lossless-dan-lossy.html, 23 April 2015
20.
http://bangkitagp.wordpress.com/2013/01/23/teknik-kompresi-lossless-dan-lossy-pada-audio/, 23 April 2015
21.http://v081-080010224.blogspot.com/2009/05/metode-kompresi-data.html,
