Xây dựng các lược đồ thủy vân bền vững bằng cách kết hợp phép biến đổi DWT và SVD

Bài viết trình bày một số lược đồ thủy vân bền vững dựa trên các phép biến đổi SVD, DWT ứng dụng trong việc bảo vệ bản quyền trên dữ liệu ảnh số. Đây là hướng nghiên cứu mới trên thế giới, có ý nghĩa khoa học và ứng dụng thực tiễn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng các lược đồ thủy vân bền vững bằng cách kết hợp phép biến đổi DWT và SVD Equipment with new general education program, Volume 1, Issue 306 (February 2024) ISSN 1859 - 0810 Xây dựng các lược đồ thủy vân bền vững bằng cách kết hợp phép biến đổi DWT và SVD Nguyễn Nam Phương*, Nguyễn Thùy Linh* ThS. Trường Cao Đẳng Yên Bái * Received: 10/01/2024; Accepted: 18/01/2024; Published: 22/01/2024 Abstract: This article presents some digital watermark schemes based on SVD and DWT transformations applied in copyright protection on digital image data. This is a new research direction in the world, with scientific significance and practical application. Keywords: Digital watermark, SVD and DWT transformations1. Đặt vấn đề cứu, dữ liệu ảnh được chia thành các khối Fi kích Ngày nay, mạng Internet đã trở thành một trong thước m×n, i = 1,…, n. Với mỗi khối F, các thuật toáncác phương tiện truyền tải, chia sẻ thông tin, tài liệu áp dụng phép khai triển SVD để nhận được 3 ma trậnmột cách thuận tiện, hiệu quả. Tuy nhiên, vấn nạn sao U, D, V tương ứng.chép và sử dụng không hợp pháp dữ liệu số ngày một Sau khai triển SVD, mỗi ma trận được nhúng mộttăng. Từ đó, cần thiết phải có các giải pháp chống sao bit dấu thủy vân vào một hoặc hai phần tử của machép để hạn chế việc vi phạm bản quyền các sản phẩm trận để nhận được ma trận U’. Từ U’, bằng phép biếndữ liệu số. Một trong những giải pháp hữu hiệu để bảo đổi SVD ngược sẽ nhận được khối ảnh thủy vân F’.vệ bản quyền là kỹ thuật thủy vân số. Bài báo trình bày Thay việc sử dụng ma trận U để nhúng thủy vân,một số lược đồ thủy vân bền vững dựa trên các phép một số phương pháp nhúng dấu thủy vân trên các mabiến đổi SVD, DWT ứng dụng trong việc bảo vệ bản trận V, D. Theo kết quả thực nghiệm của các phươngquyền trên dữ liệu ảnh số. Đây là hướng nghiên cứu pháp thì nhúng thủy vân trên ma trận D có tính bềnmới trên thế giới, có ý nghĩa khoa học và ứng dụng vững cao hơn so với nhúng thủy vân trên ma trận Vthực tiễn. và D. Tuy nhiên, chất lượng ảnh của các lược đồ thủy2. Nội dung nghiên cứu vân trên các ma trận U, V lại cao hơn các thuật toán2.1.Sơ lược về khái niệm kỹ thuật thủy vân số trên ma trận D. Thủy vân số(tiếng Anh: digital watermark) là một Trên miền SVD, lược đồ [7] được xem là mộtloại “dấu ấn số” (thủy vân) được nhúng ngẫu nhiên trong những lược đồ có tiềm năng ứng dụng cao.vào mộttín hiệuchốngnhiễunhư dữ liệu âm thanh, Theo [7], thuật toán sử dụng ảnh gốc I, dấu thủyvideo hoặc hình ảnh. Nó thường được sử dụng để xác vân W=(w1,...,wt) có độ dài t bit và một số nguyênđịnh quyền sở hữu bản quyền của tín hiệu đó.Thủy dương q dùng làm hệ số lượng tử. Đầu ra là ảnh I’vân số dựa trên kết quả nghiên cứu của nhiều lĩnh chứa dấu thủy vân W. Các bước của thuật toánvực khác nhau như: Mật mã học, kỹ thuật giấu tin, như sau:lý thuyết thống kê và xử lý tín hiệu số. Dựa trên mục Bước 1: Chia ảnh I thành t khối không giao nhauđích sử dụng các lược đồ thủy vân được chia thành từng đôi một và có cùng kích thước m×n, ký hiệu làhai nhóm chính gồm thủy vân bền vững và thủy vân Ii, i=1, 2,..., t.dễ vỡ. Thủy vân dễ vỡ là kỹ thuật nhúng thủy vân vào Bước 2: Áp dụng phân tích SVD trên mỗi khối Ii:trong ảnh, khi có bất kì sự can thiệp hay thay đổi nào I i = U i × Di × Vi Ttới ảnh gốc thì dấu thủy vân sẽ không còn nguyên vẹn;kỹ thuật thủy vân này được ứng dụng trong bài toán Bước 3: Nhúng bit Wi vào phần tử Di(1,1) củaxác thực tính toàn vẹn dữ liệu số. Trong khi đó thủy ma trận đường chéo Di :vân bền vững được ứng dụng trong bài toán bảo vệ Bước 3.1: Tính: Zi = Di(1,1) mod qbản quyền đối với các sản phẩm số. q là hệ số lượng tử cho trước, nó thể hiện tính bền2.2. Thủy vân bền vững dựa trên cac phép biến đổi vững của lược đồ thủy vân. Nếu hệ số q càng nhỏSVD–DWT thì tính bền vững của lược đồ càng thấp, nhưng chất 2.2.1. Thủy vân trên miền SVD lượng ảnh thủy vân càng cao. Ngược lại hệ số q càng Dựa trên khai triển, nhiều tác giả đề xuất các lược lớn thì tính bền vững của lược đồ càng cao, nhưngđồ thủy vân trên miền SVD. Theo các tài liệu nghiên chất lượng ảnh thủy vân càng thấp. Vì vậy hệ số q nên được chọn sao cho cân bằng giữa tính bền vững226 ...