Tìm hiểu các kỹ thuật ẩn ngược trong miền dữ liệu hình ảnh bằng thuật toán Maxmin. Triển khai kỹ thuật ẩn bằng Matlab, kiểm tra trên tập ảnh để đánh giá độ trực quan của ảnh sau khi ẩn thông tin bằng PSNR, sau đó đưa ra nhận xét về kỹ thuật ẩn áp dụng cho tập ảnh kiểm tra. Đánh giá chất lượng luận án (so với nội dung yêu cầu quy định trong luận án).
Những lợi ích mà thông tin số mang lại cũng tạo ra những thách thức và cơ hội mới cho sự đổi mới. Một công nghệ giải quyết được phần nào vấn đề trên là ẩn thông tin bí mật, cho phép ẩn thông tin bí mật ở các nguồn thông tin khác, giúp che giấu sự tồn tại của thông tin bí mật. Tổng quan về kỹ thuật ẩn thông tin: Khái niệm về ẩn thông tin, mục đích ẩn thông tin, cấu trúc ảnh bitmap, đánh giá chất lượng ảnh bằng PSNR.
TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN
TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN
- Định nghĩa kỹ thuật giấu tin
- Mục đích của giấu tin
- Mô hình kỹ thuật giấu thông tin cơ bản
- Mô hình kỹ thuật tách thông tin cơ bản
- Yêu cầu thiết yếu đối với một hệ thống giấu tin
- Môi trƣờng giấu tin
- Một số đặc điểm của việc giấu tin trên ảnh
Ẩn thông tin là kỹ thuật nhúng (ẩn) một lượng thông tin số nhất định vào một đối tượng dữ liệu số khác (ẩn thông tin chỉ là quy ước chứ không phải là một hành động cụ thể). Nhúng thông tin: là các chương trình ẩn thông tin Đầu ra: là phương tiện lưu trữ đã có sẵn thông tin ẩn trong đó. Phương tiện lưu trữ sau khi trích xuất thông tin có thể được sử dụng và quản lý theo các yêu cầu khác nhau.
Nhúng là lượng thông tin nhúng được nhúng vào phương tiện. Khác với kỹ thuật che giấu thông tin bằng hình ảnh: tùy thuộc vào hệ thống thị giác của con người - HSV (Human Vision System), kỹ thuật che giấu thông tin bằng âm thanh phụ thuộc vào hệ thống thính giác HAS (Human Auditory System). Yêu cầu cuối cùng là thuật toán phải có khả năng lấy được thông tin ẩn trong ảnh mà không cần đến ảnh gốc.
MỘT SỐ ẢNH ĐỊNH DẠNG BITMAP PHỔ BIẾN
- Cấu trúc ảnh Bitmap
- Cấu trúc ảnh PNG
Cao Lê Huân - CT1201 19 Lượng thông tin ẩn so với kích thước của ảnh môi trường cũng là vấn đề cần quan tâm trong thuật toán ẩn thông tin. Rõ ràng, có thể ẩn chỉ 1 bit thông tin trong mỗi ảnh mà không lo ảnh bị nhiễu, nhưng điều này sẽ rất kém hiệu quả khi thông tin ẩn có kích thước Kb. Các thuật toán cố gắng đạt được mục tiêu che giấu nhiều thông tin nhất mà không gây ra tiếng ồn đáng kể.
Thuật toán nhúng thông tin được coi là an toàn nếu thông tin nhúng không thể bị phát hiện khi bị tấn công có chủ ý dựa trên kiến thức đầy đủ về thuật toán nhúng thông tin và bộ giải mã (ngoại trừ khóa), đồng thời lấy được các hình ảnh chứa thông tin (hình ảnh kết quả) . . Thành phần bitcount (Bảng 1.2) của cấu trúc Bitmap Header cho biết số bit cho mỗi pixel và số lượng màu tối đa trong hình ảnh. Nếu bit có giá trị "0" thì pixel có màu đen, nếu bit có giá trị "1" thì pixel có màu trắng.
Phần tử Màu được sử dụng của cấu trúc Tiêu đề Bitmap xác định số lượng màu Bảng màu thực sự được sử dụng để hiển thị Bitmap. Nếu phần tử này được đặt thành 0, Bitmap sẽ sử dụng số lượng màu lớn nhất tương ứng với giá trị của số bit. Các dòng hình ảnh được lưu từ dưới lên trên, pixel được lưu từ trái sang phải. Giá trị của mỗi pixel là một chỉ số trỏ tới thành phần màu tương ứng trong bảng màu.
Mặc dù định dạng GIF có thể thể hiện hình ảnh động nhưng PNG rõ ràng vẫn là một định dạng hình ảnh duy nhất (chỉ một hình ảnh). Khung dựa trên thành phần được thiết kế để cho phép định dạng PNG tương thích ngược khi sử dụng. Cao Lê Huân – CT1201 23 PNG được cấu tạo thành một dãy các thành phần, mỗi thành phần chứa kích thước, loại, dữ liệu và mã sửa lỗi CRC ngay bên trong nó.
Việc viết hoa chữ cái đầu tiên cho biết rằng chuỗi này là cần thiết, nếu không thì ít cần thiết hơn (bổ sung). Chuỗi thiết yếu chứa thông tin cần thiết để đọc tệp và nếu bộ giải mã không nhận ra chuỗi thiết yếu thì việc đọc tệp phải bị hủy.
PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG ẢNH SAU KHI GIẤU TIN
Sự phân biệt này giúp bộ giải mã phát hiện bản chất của chuỗi khi không thể nhận dạng được. Bộ giải mã phải có khả năng đọc và hiển thị tệp PNG. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HÌNH ẢNH SAU THÔNG TIN ẨN Để đánh giá chất lượng ảnh (hoặc khung hình video) ở đầu ra của bộ.
Thông thường, nếu PSNR > 35dB, hệ thống mắt người khó có thể phân biệt được giữa ảnh gốc và ảnh được khôi phục.
KỸ THUẬT GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH TRONG ẢNH
KHÁI NIỆM GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH
- Khái niệm
- Một số kỹ thuật giấu thuận nghịch điển hình
Trong biểu đồ, giá trị xám cao nhất được biểu thị là a, giá trị xám thấp nhất được biểu thị là b. Sau đó đổi đồ thị tần số H1(x), sang phải một đơn vị và để trống cột tần số ở vị trí có giá trị a+1. Nếu giá trị pixel được quét và bit dữ liệu nhúng là 1 thì đặt giá trị pixel thành a+1.
Nếu bit dữ liệu nhúng là 0 thì các pixel được quét sẽ không thay đổi. Bước 3: Đặt các giá trị được ghi trong bản đồ L thành b. Bước 4: Nếu bit dữ liệu là 1, hãy đặt giá trị của pixel được quét thành +1. Nếu không có thay đổi nào đối với các pixel này, hãy quay lại bước 3 để tiếp tục quá trình nhúng.
Bước 5: Nếu tất cả các giá trị pixel được quét nằm trong phạm vi (a, b) thì cộng các giá trị pixel đó thêm 1. Nếu các giá trị pixel được quét nằm trong phạm vi (a, b) thì giá trị pixel trừ 1 từ hình ảnh được quét. Nếu vị trí pixel được ghi trong bản đồ L, hãy đặt giá trị pixel được quét thành b.
KỸ THUẬT GIẤU THUẬN NGHỊCH BẰNG THUẬT TOÁN MAXMIN
- Giới thiệu
- Thuật toán
- Lƣợc đồ giấu tin và tách tin
- Ví dụ minh họa
CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM
MÔI TRƢỜNG CÀI ĐẶT
GIAO DIỆN CHƢƠNG TRÌNH
Trong giao diện chính của chương trình có phần kiểm tra ảnh trước và sau khi ẩn thông tin. Phần ẩn thông tin và tách thông tin của thuật toán MAX tương tự như các bước của thuật toán MIN nêu trên.
KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VÀ NHẬN XÉT
- Kết quả thực nghiệm
- Nhận xét
Bằng cách thực hiện đánh giá PSNR giữa tập ảnh gốc và tập ảnh ẩn bằng thuật toán MAX, ta thu được kết quả theo Bảng 3.1. Bằng cách thực hiện đánh giá PSNR giữa tập ảnh gốc và tập ảnh ẩn bằng thuật toán MAX, ta thu được kết quả theo Bảng 3.2. Cao Lê Huân - CT1201 55 Bằng cách thực hiện ước lượng PSNR giữa tập ảnh gốc và tập ảnh ẩn bằng thuật toán MIN, ta thu được kết quả theo Bảng 3.3.
Bằng cách thực hiện đánh giá PSNR giữa tập ảnh gốc và tập ảnh ẩn bằng thuật toán MIN, ta thu được kết quả theo Bảng 3.4. Sau khi thử nghiệm đánh giá PSNR của bộ ảnh trước khi ẩn thông tin và ảnh trích xuất, cả hai thuật toán MAX và MIN đều cho kết quả là 100 dB. Với kết quả thử nghiệm thu được, nếu quan sát chuỗi tin nhắn nhỏ bằng mắt thường thì khó phân biệt được đâu là ảnh ẩn và ảnh không ẩn, giá trị PSNR trung bình thu được khá cao khi ẩn tin nhắn.
Thời gian xử lý ẩn thông tin phụ thuộc phần lớn vào dữ liệu đầu vào như kích thước ảnh gốc, tin nhắn ẩn lớn hay nhỏ. Phương pháp này không chỉ khôi phục hoàn toàn môi trường steganography mà còn tạo ra chất lượng nhận dạng cao cho các hình ảnh được gắn thẻ. Kỹ thuật ẩn thông tin trong ảnh là hướng nghiên cứu chính của các thuật toán ẩn thông tin hiện nay và đã đạt được những kết quả khả quan.
Dự án đã trình bày một số khái niệm liên quan đến kỹ thuật ẩn thông tin có thể đảo ngược, cũng như trình bày các kỹ thuật ẩn thông tin có thể đảo ngược bằng thuật toán MAXMIN. Thuật toán MAXMIN bao gồm hai phần: Thuật toán ẩn thông tin bảo thủ tối thiểu và Thuật toán ẩn thông tin bảo thủ tối đa. Thông thường, các thuật toán steganography ít được bảo toàn nhất sẽ ít tốn kém hơn so với việc nhúng thông tin bí mật vào một loạt hình ảnh.
Thuật toán bảo toàn tối đa thay thế các thuật toán steganography bảo toàn tối thiểu khi thuật toán steganography bảo toàn ít nhất không thể khôi phục dữ liệu ẩn trong một hình ảnh nhất định. Để cung cấp mức lưu trữ ngầm cao hơn và khắc phục sự cố tràn, thuật toán MAXMIN nhúng các bit dữ liệu vào một khối đặc biệt được tạo bằng cách trừ giá trị pixel nhỏ nhất (hoặc lớn nhất) khỏi các pixel còn lại của khối. Tuy nhiên, việc giấu thông tin mật là một vấn đề phức tạp, cùng với kỹ năng và kinh nghiệm còn hạn chế nên tôi vẫn gặp một số khó khăn trong việc nghiên cứu, tìm hiểu các kỹ thuật giấu thông tin có thể đảo ngược.
