thủy vân số và ứng dụng trong xác thực nội dung ảnh số

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN&TRUYỀN THÔNG
.




ĐÀO TRUNG DŨNG




THỦY VÂN SỐ VÀ ỨNG DỤNG
TRONG XÁC THỰC NỘI DUNG ẢNH SỐ




LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH







Thái Nguyên - 2014

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN&TRUYỀN THÔNG
.



ĐÀO TRUNG DŨNG


THỦY VÂN SỐ VÀ ỨNG DỤNG
TRONG XÁC THỰC NỘI DUNG ẢNH SỐ

Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60 48 0101



LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH


NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS. Trịnh Nhật Tiến

Thái Nguyên - 2014

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3

MỞ ĐẦU
Lí do chọn đề tài
Chúng ta đang sống trong một xã hội thông tin, đặc trưng lớn nhất đó là
sự thâm nhập của các loại dữ liệu số vào mọi mặt của đời sống xã hội. Dữ liệu
số có thể lưu trữ với chất lượng cao, có thể được xử lý một cách dễ dàng. Mặt
khác, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mạng Internet quá trình phân phối
các sản phẩm kỹ thuật số trở nên thuận tiện và nhanh chóng, thì vấn đề bảo vệ
bản quyền, quyền sở hữu trí tuệ, hạn chế truy nhập thông tin trái phép, xác thực
dữ liệu số, ngày càng trở lên quan trọng và là yêu cầu cấp thiết đặt ra trong
bối cảnh hiện nay, bởi vì dữ liệu số có những đặc trưng riêng như:
- Dễ dàng sao chép, chỉnh sửa: Chỉ cần một vài thao tác đơn giản trên
máy tính, mạng máy tính thì một tài liệu dày hàng nghìn trang hay một tác
phẩm nghệ thuật (bức tranh, ảnh, bản nhạc, logo,…) giá trị được sao chép chỉ
trong vòng vài giây. Điều quan trọng là khi sao chép thì chất lượng bản sao
được giữ nguyên so với bản gốc, giống tài liệu gốc và dễ dàng chỉnh sửa.
- Dễ dàng tìm kiếm: Với sự ra đời và ứng dụng mạnh mẽ mạng máy
tính internet thì việc xây dựng các ứng dụng và các kho dữ liệu số trên tất cả
các lĩnh vực của đời sống như: văn hóa, chính trị, kinh tế, quân sự, an ninh,
quốc phòng, dữ liệu bản đồ,… cùng với nhiều công cụ tìm kiếm dữ liệu đã giúp
cho việc tìm kiếm các loại dữ liệu số trở nên nhanh chóng hơn.
- Dễ dàng phát tán: Ngày nay một người sử dụng bình thường có thể trở
thành nguồn phát tán tài liệu dễ dàng thông qua các ứng dụng, phương tiện kỹ

thuật số như máy tính, điện thoại, các ứng dụng nhắn tin, truyền file ftp, mạng
xã hội hay các dịch vụ chia sẻ file trực tuyến,… dữ liệu số có thể được truyền
một cách nhanh chóng thông qua mạng truyền thông mà không bị suy giảm tín
hiệu, chất lượng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4
- Dễ dàng lưu trữ: Dung lượng các thiết bị lưu trữ ngày càng lớn, giá
thành các thiết bị lưu trữ ngày càng rẻ đã khiến cho việc lưu trữ các dữ liệu số
hóa càng trở lên đơn giản hơn.
Từ tất cả các đặc trưng trên của dữ liệu số làm cho vấn đề bảo vệ bản
quyền, xác thực, phát hiện thay đổi, xuyên tạc thông tin số nói chung và ảnh số
nói riêng được quan tâm sâu sắc. Thủy vân số đã có từ lâu, tuy nhiên việc ứng
dụng của thuỷ vân đối với các lĩnh vực trên lại là những vấn đề mới, mang tính
thời sự. Nhận thức được ý nghĩa khoa học, thực tiễn của thuỷ vân số và yêu cầu
của việc xác thực nội dung thông tin đối với ảnh số, được sự hướng dẫn của
thầy giáo PGS.TS Trịnh Nhật Tiến, tôi đã chọn đề tài “Thủy vân số và ứng
dụng trong xác thực nội dung ảnh số” làm Luận văn của mình.
Luận văn này sẽ tập trung tìm hiểu tổng quan về ảnh số, ẩn giấu tin và
thủy vân số; một số thuật toán thủy vân trong miền không gian, miền biến đổi,
đồng thời tiến hành phân tích các lĩnh vực quảng cáo trong đó có lĩnh vực
quảng cáo trực tuyến và lập trình để xây dựng phần mềm thử nghiệm cho việc
xác thực nhãn hiệu quảng cáo trực tuyến. Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và
tài liệu tham khảo, luận văn gồm 3 chương, cụ thể như sau:
Chƣơng 1. Tổng quan về ảnh số, ẩn - giấu tin và thủy vân số. Nêu
tổng quan về các nội dung cơ bản, bao gồm các khái niệm, tính chất và ứng
dụng của ảnh số; ẩn - giấu tin số, phân loại kỹ thuật, mô hình giấu tin số; các
khái niệm, đặc tính, phân loại, quy trình, ứng dụng và các nguy cơ tấn công đối
với hệ thuỷ vân số.

Chƣơng 2. Một số kỹ thuật thủy vân trên ảnh số ứng dụng trong
xác thực nội dung ảnh số. Chương này tập trung trình bày về hướng tiếp cận
chính của thủy vân; các biến đổi thường dùng trên ảnh số như DFT, DCT,
DWT… một số kỹ thuật tiêu biểu thủy vân ảnh số trên miền không gian và
miền tần số.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5
Chƣơng 3: Ứng dụng thủy vân để xác thực nội dung nhãn hiệu
quảng cáo trực tuyến. Phân tích các hình thức quảng cáo trong đó có hình
thức quảng cáo trực tuyến. Đề xuất giải pháp, mô hình sử dụng thủy vân để xác
thực hình ảnh quảng cáo trực tuyến. Ứng dụng bộ chương trình Visual Studio
2010, ngôn ngữ C# để lập trình ứng dụng kỹ thuật thủy vân hợp ảnh để thực
hiện bài toán trên.
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
Tập trung vào tìm hiểu tổng quan về ảnh số, vấn đề giấu thông tin, thủy
vân trên ảnh số. Trong đó xác định hướng tiếp cận chính của thủy vân, một số
kỹ thuật, thuật toán thuỷ vân và ứng dụng trong xác nội dung ảnh số.
Hƣớng nghiên cứu của đề tài:
Tổng quan về ảnh số. Tổng quan vấn đề giấu thông tin. Một số kỹ
thuật, thuật toán thuỷ vân; cài đặt chương trình ứng dụng kỹ thuật thuỷ vân để
xác thực nhãn hiệu quảng cáo trực tuyến.
Phƣơng pháp nghiên cứu:
Sử dụng các phương pháp nghiên cứu chính sau: Phương pháp nghiên
cứu lý thuyết, thực nghiệm; Phân tích, so sánh các thuật toán giấu tin; Phương
pháp trao đổi khoa học, lấy ý kiến chuyên gia; Thử nghiệm các thuật toán trên
máy tính.
Ý nghĩa khoa học của đề tài:
Nghiên cứu, phân tích một số thuật toán thuỷ vân và xây dựng mô hình

ứng dụng xác nội dung ảnh số để xác thực các loại ảnh số, ứng dụng vào việc
xác thực nhãn hiệu quảng cáo trực tuyến.




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6


Chương 1. TỔNG QUAN VỀ ẢNH SỐ, ẨN - GIẤU TIN VÀ THỦY VÂN
1.1. ẢNH SỐ
1.1.1. Điểm ảnh (Picture Element)
Gốc của ảnh (ảnh tự nhiên) là ảnh liên tục về không gian và độ sáng. Để
xử lý bằng máy tính điện tử, ảnh cần phải được số hoá. Số hoá ảnh là sự biến
đổi gần đúng một ảnh liên tục thành một tập điểm phù hợp với ảnh thật về vị
trí (không gian) và độ sáng (mức xám). Khoảng cách giữa các điểm ảnh đó
được thiết lập sao cho mắt người không phân biệt được ranh giới giữa chúng.
Mỗi một điểm như vậy gọi là điểm ảnh hay gọi tắt là pixel. Trong khuôn khổ
ảnh hai chiều, mỗi pixel ứng với tọa độ (x, y).
Điểm ảnh (pixel) là một phần tử của ảnh số tại toạ độ (x, y) với độ xám
hoặc màu nhất định. Kích thước và khoảng cách giữa các điểm ảnh đó được
chọn thích hợp sao cho mắt người cảm nhận sự liên tục về không gian và mức
xám (hoặc màu) của ảnh số gần như ảnh thật. Mỗi phần tử trong ma trận được
gọi là một phần tử ảnh.
1.1.2. Độ phân giải của ảnh
Độ phân giải (Resolution) của ảnh là mật độ điểm ảnh được ấn định trên
một ảnh số được hiển thị. Khoảng cách giữa các điểm ảnh phải được chọn sao
cho mắt người vẫn thấy được sự liên tục của ảnh. Việc lựa chọn khoảng cách

thích hợp tạo nên một mật độ phân bổ, đó chính là độ phân giải và được phân
bố theo trục x và y trong không gian hai chiều.
Ví dụ: Độ phân giải của ảnh trên màn hình CGA (Color Graphic
Adaptor) là một lưới điểm theo chiều ngang màn hình: 320 điểm chiều dọc *
200 điểm ảnh (320*200). Rõ ràng, cùng màn hình CGA 12” ta nhận thấy mịn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7
hơn màn hình CGA 17” độ phân giải 320*200. Lý do: cùng mật độ nhưng diện
tích màn hình rộng hơn thì độ mịn của các điểm ảnh thấp hơn.
1.1.3. Mức xám của ảnh
Một điểm ảnh có hai đặc trưng cơ bản là vị trí (x, y) của điểm ảnh và độ
xám của nó. Mức xám của điểm ảnh là cường độ sáng của nó được gán bằng
giá trị số tại điểm đó.
- Các thang giá trị mức xám thông thường: 16, 32, 64, 128, 256 (Mức
256 là mức phổ dụng. Lý do: từ kỹ thuật máy tính dùng 01 byte (8 bit) để biểu
diễn mức xám: Mức xám dùng 01 byte biểu diễn: 2
8
=256 mức, từ 0 đến 255).
- Ảnh đen trắng: Là ảnh có hai màu đen, trắng (không chứa màu khác)
với mức xám ở các điểm ảnh có thể khác nhau.
- Ảnh nhị phân: Ảnh chỉ có 02 mức đen trắng phân biệt tức dùng 01 bit
mô tả 2
1
mức khác nhau. Nói cách khác, mỗi điểm ảnh của ảnh nhị phân chỉ có
thể là 0 hoặc 1.
- Ảnh màu: Trong khuôn khổ lý thuyết ba màu (Red, Blue, Green) để
tạo nên thế giới màu, người ta thường dùng 03 byte để mô tả mức màu, khi đó
các giá trị màu: 2

8
*
3
=2
24
K, sấp xỉ 16,7 triệu màu.
1.1.4. Ảnh số
Hình ảnh có thể là bức vẽ, họa hình (Picture, Photograph) hay nói cách
khác đó là các dữ liệu có thể được cảm nhận bằng thị giác (Visual data). Một
hình ảnh số thông thường có số chiều là 2 hoặc 3 [2]. Ảnh số là tập hợp các
điểm ảnh với mức xám phù hợp dùng để mô tả ảnh gần với ảnh thật.
Như vậy, có thể định nghĩa ảnh số là một ảnh đã được rời rạc hóa trong
không gian hai chiều có ảnh hưởng do cường độ ánh sáng và được mô tả như
ma trận hai chiều. Dựa trên màu sắc có thể phân loại ảnh số thành ảnh đen
trắng và ảnh màu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8
1.1.5. Biểu diến ảnh số
- Ảnh véctơ: Là các dữ liệu đồ họa (graphics). Ba loại đối tượng đồ họa
riêng biệt là điểm, đường và vùng. Ảnh véctơ được hình thành từ nhiều đối
tượng đồ họa đơn giản: đoạn thẳng, elíp. Khuôn mẫu ảnh có thể là DXF, WMF,
PIC, CGM
- Ảnh raster: Bao gồm các dữ liệu ảnh (Image). Khuôn mẫu ảnh raster có
thể là BMP, JPEG, GIF Mỗi điểm ảnh (pixel) của loại ảnh này cần được xác
định màu cụ thể. Ảnh raster có thể là đa mức xám hay ảnh màu.
Biểu diễn ảnh đa mức xám
Ảnh được hiển thị trên màn hình bởi các pixel. Các pixel có độ chói
(cường độ) khác nhau. Dải cường độ từ đen đến trắng phụ thuộc vào chất lượng

ảnh, hay tổng số bít sử dụng cho mỗi pixel. Thí dụ với 8 bit biểu diễn điểm ảnh
thì có tới 255 mức cường độ khác nhau có thể biểu diễn.
Tóm lại, ảnh đa mức xám được biểu diễn bằng mảng 2 chiều. Mỗi phần
tử của mảng tương ứng với 01 điểm ảnh.
Việc sắp xếp các giá trị pixel này trong vùng bộ nhớ liên tục được gọi là
bitmap. Khái niệm này xuất phát từ ánh xạ (map) các pixel ảnh vật lý vào các
địa chỉ liên tục trong bộ nhớ. Bộ nhớ sử dụng để lưu trữ dữ liệu ảnh bitmap
được gọi là “frame buffer”.
Biểu diễn ảnh màu
Ảnh màu cũng bao gồm trường chữ nhật các pixel. Khác biệt với các ảnh
đa cấp xám là cần 3 giá trị để biểu diễn ảnh. Mỗi giá trị biểu diễn một màu cơ
sở. Cách biểu diễn này xuất phát từ lý thuyết rằng màu có thể hình thành từ
trộn ba màu cơ sở. Các màu cơ sở sử dụng trong vô tuyến truyền hình và màn
hình máy tính là Red, Green và Blue.
Ảnh màu có thể biểu diễn bởi ba mảng hai chiều tương ứng với các màu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9
cơ sở Red, Green và Blue của ảnh.

Màu và mô hình màu
Màu là phân bổ bước sóng ánh sáng (màu blue - 440 nm, màu green -
545 nm và màu red - 580 nm). Mắt người cảm nhận ba màu red, green và blue
nhờ các tế bào hình nón (khoảng 6-7 triệu) trên võng mạc. Mắt người cảm nhận
màu (bước sóng điện từ) trong dải từ 400 nm đến 700 nm.
Phần lớn màu sắc xung quanh ta không có bước sóng đơn mà chúng được
tạo bởi do trộn nhiều bước sóng khác nhau, mắt người nhạy với bước sóng trội.
Mô hình màu là mô hình toán học trừu tượng mô tả cách biểu diễn màu
mà con người có thể nhận biết bởi bộ các giá trị (thông thường là 3 hay 4 giá

trị) hay bởi các thành phần màu.
Có nhiều mô hình màu khác nhau dành cho các mục đích sử dụng khác
nhau. Thí dụ, mô hình màu RGB dành cho màn hình máy tính, CMYK dành
cho máy in màu, HSV dành cho người sử dụng (trực quan hơn), YUV dành cho
nén ảnh, nén video và là chuẩn của Tivi.
1.2. ẨN - GIẤU TIN SỐ
1.2.1. Ẩn - giấu tin số, phân loại kỹ thuật giấu tin
Từ trước đến nay, nhiều phương pháp bảo vệ thông tin đã được đưa ra,
trong đó giải pháp dùng mật mã được ứng dụng rộng rãi nhất. Thông tin ban
đầu được mã hoá, sau đó sẽ được giải mã nhờ khoá của hệ mã. Đã có rất nhiều
hệ mã phức tạp được sử dụng như DES, RSA, NAPSACK rất hiệu quả và
phổ biến.
Một phương pháp mới khác đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng
mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới, đó là phương pháp giấu tin (Data
Hiding), Giấu thông tin là kỹ thuật nhúng (embedding) một lượng thông tin số

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10
nào đó vào trong một đối tượng dữ liệu số khác. Một trong những yêu cầu cơ
bản của giấu tin là đảm bảo tính chất ẩn của thông tin được giấu đồng thời
không làm ảnh hưởng đến chất lượng của dữ liệu gốc. Sự khác biệt chủ yếu
giữa mã hoá thông tin và giấu thông tin là mã hoá làm cho các thông tin hiện
rõ là nó có được mã hoá hay không, còn với giấu thông tin thì người ta sẽ khó
biết được là có thông tin giấu bên trong.
Kỹ thuật giấu thông tin nhằm mục đích đảm bảo an toàn và bảo mật
thông tin. Việc bảo đảm an toàn và bảo mật này có thể được xem xét ở hai khía
cạnh. Một là bảo mật cho dữ liệu được đem giấu, hai là bảo mật cho chính đối
tượng được dùng để giấu tin. Hai khía cạnh này dẫn đến hai khuynh hướng kỹ
thuật giấu tin. Khuynh hướng thứ nhất là giấu tin mật (steganography). Khuynh

hướng này tập trung vào các kỹ thuật giấu tin sao cho thông tin giấu được nhiều
và quan trọng là người khác khó phát hiện được một đối tượng có bị giấu tin
bên trong hay không. Khuynh hướng thứ hai là thuỷ vân số (watermarking).
Khuynh hướng thuỷ vân số đánh giấu vào đối tượng nhằm khẳng định bản
quyền sở hữu hay phát hiện xuyên tạc thông tin. Thuỷ vân số có miền ứng dụng
lớn hơn nên được quan tâm nghiên cứu nhiều hơn và thực tế đã có nhiều những
kỹ thuật dành cho khuynh hướng này.
Hình 1.1 dưới đây phân loại các kỹ thuật giấu tin dưới đây chia ra các
lĩnh vực của giấu tin. Có thể chia lĩnh vực giấu tin ra làm hai hướng lớn, đó là
watermarking và steganography. Nếu như watermarking quan tâm nhiều đến
các ứng dụng giấu các mẩu tin ngắn nhưng đòi hỏi độ bền vững cao của thông
tin cần giấu đối với các biến đổi thông thường của tệp dữ liệu môi trường thì
steganography lại quan tâm tới các ứng dụng che giấu các bản tin với độ mật và
dung lượng càng lớn càng tốt. Đối với từng hướng lớn này, quá trình phân loại
có thể tiếp tục theo các tiêu chí khác, ví dụ dựa theo ảnh hưởng các tác động từ
bên ngoài có thể chia watermark thành hai loại, một loại bền vững với các tác

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11
Information hiding
Giấu thông tin
Robust
Watermarking
Thuỷ vân bền vững
Steganography
Giấu tin mật
Fragile
Watermarking
Thuỷ vân “dễ vỡ”

Visible Watermarking
Thuỷ vân hiện
Imperceptible Watermarking
Thuỷ vân ẩn

Hình 1.1 Phân loại các kỹ thuật giấu tin

Watermarking
Thuỷ vân số
động sao chép trái phép, loại thứ hai lại cần tính chất hoàn toàn đối lập, phải dễ
bị phá huỷ trước các tác động nói trên.












Bảng 1.1. Bảng so sánh giữa giấu tin và thủy vân số
Giấu tin
Thủy vân số
- Mục đích bảo vệ thông tin được giấu.
- Giấu được càng nhiều thông tin càng
tốt, ứng dụng trong truyền dữ liệu
thông tin mật.

- Thông tin được giấu phải ẩn, không
cho người khác thấy được bằng mắt
thường.
- Chỉ tiêu quan trọng nhất là dung
- Mục đích bảo vệ môi trường giấu tin.
- Chỉ cần thông tin đủ để đặc trưng cho
bản quyền của chủ sở hữu.
- Thông tin giấu có thể ẩn (thủy vân
ẩn) hoặc hiện (thủy vân hiện).

- Chỉ tiêu quan trọng nhất là tính bền

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12
lượng của tin được giấu
vững của tin được giấu.

Có nhiều cách để tiến hành phân loại các phương pháp giấu thông tin
theo các tiêu chí khác nhau, như theo các phương tiện chứa tin, các phương
pháp tác động lên phương tiện chứa tin, hay phân loại theo ứng dụng, cụ thể:
- Phân loại theo phương tiện chứa tin:
+ Giấu thông tin trong ảnh.
+ Giấu thông tin trong các file âm thanh.
+ Giấu thông tin trong video.
+ Giấu thông tin trong văn bản dạng text.
- Phân loại theo cách thức tác động lên phương tiện:
+ Phương pháp chèn dữ liệu: Tìm vị trí trong file dễ bị bỏ qua, và chèn
các dữ liệu cần giấu vào đó (ví dụ: dữ liệu được giấu sau các ký tự EOF).
+ Phương pháp thay thế: Thay thế các phần tử không quan trọng của

phương tiện chứa, bằng các dữ liệu của thông điệp cần giấu (vd: thay thế các
bit ít quan trọng, thay thế trong miền tần số, các kỹ thuật trải phổ, thống kê…)
+ Phương pháp tạo các phương tiện chứa: Từ thông điệp cần chuyển đi,
sẽ tạo ra hợp lý phương tiện chứa, để phục vụ cho việc truyền thông tin đó.
- Phân loại theo mục đích sử dụng:
+ Giấu thông tin bí mật.
+ Giấu thông tin thuỷ vân.
1.2.2. Mô hình giấu tin
Mô hình giấu tin được mô tả trong Hình 1.2 và Hình 1.3 dưới đây. Trong
đó, Hình 1.2 biểu diễn quá trình giấu tin, phương tiện chứa bao gồm các đối
tượng được dùng làm môi trường để giấu tin như các tệp Multimedia. Thông

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13
tin cần giấu là một lượng thông tin mang một ý nghĩa nào đó tuỳ thuộc vào
mục đích của người sử dụng. Thông tin được giấu vào trong môi trường chứa
nhờ một bộ nhúng (là những chương trình, thuật toán để giấu tin và được thực
hiện với một khoá bí mật giống như các hệ mật mã cổ điển). Sau khi giấu tin ta
thu được môi trường đã giấu tin và được phân phối trên các phương tiện truyền
thông khác nhau. Hình 1.3 chỉ ra các công việc của quá trình giải mã thông tin
đã được giấu. Quá trình giải mã tin được thực hiện thông qua một bộ giải mã
tương ứng với bộ nhúng thông tin kết hợp với khoá để giải mã thông tin. Khoá
để giải mã thông tin có thể giống hoặc khác với khoá để nhúng thông tin. Kết
quả thu được gồm môi trường gốc và thông tin đã được giấu.
Với một hệ thống giấu tin mật, tính an toàn của dữ liệu cần giấu được
quan tâm đặc biệt. Một hệ thống được xem là có độ bảo mật cao nếu độ phức
tạp của các thuật toán thám mã khó có thể thực hiện được trên máy tính. Tuy
nhiên, một số hệ thống lại quan tâm đến số lượng thông tin được giấu, hoặc
quan tâm đến sự ảnh hưởng của thông tin mật đến môi trường chứa dữ liệu.

Tổng quát hóa quá trình thực hiện như sau:
- Giấu tin: M + F + K → F’
- Giải mã tin giấu: F’ + K → M + F
Trong đó:
M- Thông tin cần giấu, F - vật mang (ảnh, audio, video,. . .), K - một
hoặc nhiều khóa tùy thuộc và ứng dụng, F’ - vật mang chứa thông tin giấu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14

Hình 1.2. Mô hình của quá trình giấu tin


1.3. THỦY VÂN SỐ
1.3.1. Khái niệm
Thủy vân không phải là một kỹ thuật mới. Nó là một nhánh của kỹ thuật
ẩn giấu tin đã tồn tại vài trăm năm trước. Ẩn giấu tin là một kỹ thuật sử dụng
cho việc truyền các thông tin mật. Thông điệp được truyền ở đây là một bí mật
mà sự tồn tại của nó là chỉ được biết đến bởi các bên liên quan trong giao tiếp.
Hình 1.3. Mô hình của quá trình giải mã tin giấu


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15
Như vậy, có thể định nghĩa, “thủy vân số” là quá trình đó nhúng những
dữ liệu (được gọi là “thủy vân” - watermark) vào một đối tượng đa phương tiện
theo một cách nào đó, để sau đó có thể phát hiện hoặc trích xuất “thủy vân” cho
mục đích xác thực nguồn gốc sản phẩm [16]. “Thủy vân” là một phần đặc

trưng của thông tin được nhúng vào các dữ liệu được bảo vệ. Một yêu cầu quan
trọng đối với “thủy vân” là rất khó để trích xuất hoặc gỡ bỏ được từ các đối
tượng được nhúng “thủy vân” nếu không biết chìa khóa bí mật.
Một cách định nghĩa khác về thủy vân số: Thủy vân số là kỹ thuật giấu
thông tin theo kiểu đánh dấu (watermarking) để bảo vệ bản quyền đối tượng
chứa tin [5].
Một ví dụ của thủy vân số là một dấu hiệu (như chữ ký) trên một bức ảnh
để chứng thực nguồn gốc và chủ sở hữu của bức ảnh đó.
1.3.2. Các đặc tính của thủy vân
Trước đây, đã có nhiều bài báo đã thảo luận về các đặc tính của thủy
vân, một số thuộc tính thường được thảo luận như: tính phức tạp, tính trung
thực của hình ảnh, độ tin cậy phát hiện, tính bền vững, dung lượng, bảo mật
Trong thực tế, không thể thiết kế một hệ thống “thủy vân” đảm bảo tất cả các
thuộc tính trên. Do đó, việc đảm bảo cân bằng giữa các thuộc tính là thực sự
cần thiết và vấn đề đảm bảo cân bằng phải dựa trên sự phân tích ứng dụng
một cách cẩn thận, dưới đây là một số thuộc tính thường được quan tâm khi
xây dựng và phát triển các ứng dụng thủy vân:
- Độ trung thực:
Nghĩa là người theo dõi không thể phát hiện ra dấu thủy
vân hay nói cách khác dấu thủy vân không làm giảm chất lượng hình ảnh. Để
tín hiệu thực sự là không thể cảm thấy thì thông tin phải được nhúng vào
những bit ít quan trọng. Tuy nhiên, tín hiệu lại dễ dàng bị loại bỏ trong quá
trình nén có tổn thất thông tin.
- Tính ẩn: Là khả năng khó bị nhận ra của thủy vân sau khi đã nhúng vào

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

16
tài liệu điện tử, mà chủ yếu là các giác quan của con người. Nói cách khác, các
tài liệu điện tử phải chịu ít sự thay đổi về mặt chất lượng khi nhúng vân.

- Tính bền vững:
Hình ảnh được thủy vân có thể phải trải qua nhiều
loại xử lý biến đổi khác nhau, ví dụ, tăng độ tương phản ảnh, lọc thông, làm
mờ Do vậy, dấu thủy vân phải có tính bền vững chịu được các phép biến
đổi ảnh cũng như biến đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự, tương tự thành
số và nén Ngoài ra, ảnh chứa thủy vân phải chịu được các phép biến đổi
hình học như di chuyển vị trí, co giãn kích thước và cắt xén. Thủy vân đạt
được tính bền vững thực sự khi dấu thủy vân vẫn còn trong dữ liệu sau khi
biến đổi và bộ phát hiện/trích xuất vẫn có thể phát hiện ra thủy vân. Ví dụ:
Dấu thủy vân vẫn tồn tại trong ảnh sau phép biến đổi hình học nhưng thuật
toán phát hiện/trích xuất chỉ phát hiện và đưa ra thủy vân sau khi loại bỏ
phép biến đổi. Trong trường hợp, không xác định rõ phép biến đổi để thực
hiện biến đổi ngược thì bộ phát hiện/trích xuất không thể phát hiện và đưa ra
thủy vân mặc dù thủy vân vẫn còn tồn tại trong ảnh số.
Thủy
vân
có thể được nhúng trong hình ảnh bằng cách thay đổi các giá
trị điểm ảnh. Trong trường hợp biến đổi miền không gian, thủy
vân
đơn giản
có thể được nhúng vào trong ảnh bằng cách thay đổi các giá trị điểm ảnh hoặc
giá trị các bit ít quan trọng nhất (LSB, CPT). Tuy nhiên, thủy
vân
bền vững
hơn nếu được nhúng vào trong miền biến đổi của hình ảnh bằng cách thay đổi
các hệ số.

Tính bền vững được hiểu tùy vào mục đích của từng lại thủy vân, ví dụ
với thủy vân dùng để bảo vệ bản quyền, thì thủy vân phải bền với các phép tấn
công hay biến đổi, trong khi với thủy vân dùng để chống xuyên tạc hoặc đảm

bảo toàn vẹn dữ liệu, thì thủy vân phải bị phá hủy ngay khi có sự tác động hoặc
tấn công.
- Tính dễ hỏng:
Tính dễ hỏng là thuộc tính đối ngược với tính bền vững

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

17
của thủy vân. Thuộc tính này thường được ứng dụng trong lược đồ thủy vân
dễ vỡ. Với lược đồ này yêu cầu đặt ra là dấu thủy vân hoặc bị phá hủy bởi bất
cứ phương thức sao chép nào ngoại trừ các phương pháp sao chép hợp pháp.
- Tính bảo mật: Sau khi thủy vân số đã được nhúng vào tài liệu, thì yêu
cầu chỉ cho những người có quyền mới có thể chỉnh sửa và phát hiện thủy vân.
- Dung lượng giấu: Thuật toán thủy vân cho phép giấu càng nhiều thông
tin càng tốt. Tuy nhiên, các yêu cầu trên thường là trái ngược nhau, và người ta
phải cân đối giữa các yêu cầu để phù hợp với từng bài toán cụ thể.
- Tính hiệu quả: Yêu cầu thuật toán thủy vân phải làm việc được một
vùng lớn các ảnh có thể.
- Tỷ lệ lỗi sai dương: Là xác suất hệ thống phát hiện nhầm, đó là xác
định một mẩu dữ liệu không mang dấu thủy vân là mang dấu thủy vân và
ngược lại.Tùy theo ứng dụng mà ảnh hưởng của lỗi là khác nhau, trong một số
ứng dụng có thể là rất nghiêm trọng. Do đó, trong ứng dụng, người ta phải tính
toán trước sao cho tỷ lệ lỗi sai dương nhỏ hơn mức cho phép.
- Khả năng chống giả mạo (tính toàn vẹn): Đối với thủy vân thì khả
năng chống giả mạo là yêu cầu vô cùng quan trọng, vì có như vậy mới bảo vệ
được bản quyền, minh chứng tính pháp lý của sản phẩm. Để có thể chống lại
giả mạo thì bất cứ sự thay đổi nào về nội dung của các ảnh số thì thuỷ vân này
sẽ bị huỷ đi. Do đó rất khó làm giả các ảnh số có chứa thuỷ vân.
1.3.3. Phân loại thủy vân

Theo không gian xử lý

Theo kiểu tài liệu

Theo tri giác

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

18








Tùy theo từng tiêu chí phân loại mà “Thủy vân” có thể được chia thành
nhiều loại khác nhau [8]. Một trong những tiêu chí để phân loại là “miền
nhúng” là nơi chứa “thủy vân” khi thực hiện kĩ thuật “thủy vân”. Thủy vân
được phân biệt nhau bởi những đặc trưng, tính chất của từng kỹ thuật và ứng
dụng những kỹ thuật đó.
- Nếu phân biệt theo vùng làm việc thì có thể phân loại theo kỹ thuật
thủy vân theo miền không gian hoặc thủy vân theo miền tần số.
- Nếu phân loại theo kiểu dữ liệu thì có thể phân loại thủy vân trong text,

trong ảnh, trong audio hoặc trong video…
- Nếu theo khả năng tri giác của con người, có thể phân loại thủy vân
theo thủy vân hiện, thủy vân ẩn hoặc kết hợp. Trong đó thủy vân ẩn được chia
làm thủy vân dễ vỡ và thủy vân bền vững. Thủy vân ẩn là hướng được nghiên
cứu chủ yếu. Thuỷ vân “dễ vỡ” (fragile) là kỹ thuật nhúng thuỷ vân vào trong
ảnh sao cho khi phân bố sản phẩm trong môi trường mở nếu có bất cứ một
phép biến đổi nào làm thay đổi đối tượng sản phẩm gốc thì thuỷ vân được giấu
trong đối tượng sẽ không còn nguyên vẹn như trước khi giấu. Các kỹ thuật thuỷ
vân có tính chất này được sử dụng trong các ứng dụng xác thực thông tin
(authentication) và phát hiện xuyên tạc thông tin (tamper detection). Rất dễ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

19
hiểu vì sao những ứng dụng này cần đến kỹ thuật thuỷ vân dễ vỡ. Ví dụ như để
bảo vệ chống xuyên tạc một ảnh nào đó ta nhúng một thuỷ vân vào trong ảnh
và sau đó phân phối, quảng bá ảnh đó. Khi cần kiểm tra lại ảnh ta sử dụng hệ
thống đọc thủy vân. Nếu không đọc được thuỷ vân hoặc thuỷ vân đã bị sai lệch
nhiều so với thuỷ vân ban đầu đã nhúng vào ảnh thì có nghĩa là có thể ảnh đó
đã bị thay đổi. Cái khó ở đây là ta phải phân biệt giữa sai lệch thuỷ vân do
xuyên tạc và sai lệch do lỗi đường truyền. Ngược lại, với kỹ thuật thuỷ vân dễ
vỡ là kỹ thuật thuỷ vân bền vững (robust). Các kỹ thuật thuỷ vân bền vững
thường được ứng dụng trong các ứng dụng bảo vệ bản quyền. Trong những ứng
dụng đó, thuỷ vân đóng vai trò là thông tin sở hữu của người chủ hợp pháp.
Thuỷ vân được nhúng trong sản phẩm như một hình thức dán tem bản quyền.
Trong trường hợp như thế, thuỷ vân phải tồn tại bền vững cùng với sản phẩm
nhằm chống việc tẩy xoá, làm giả hay biến đổi phá huỷ thuỷ vân. Một yêu cầu
lí tưởng đối với thuỷ vân bền vững là nếu muốn loại bỏ thuỷ vân thì chỉ có một
cách duy nhất là phá huỷ sản phẩm. Thuỷ vân bền vững lại được chia thành hai
loại là thuỷ vân ẩn và thuỷ vân hiện. Thuỷ vân hiện là loại thuỷ vân được hiện

ngay trên sản phẩm và người dùng có thể nhìn thấy được giống như các biểu
tượng kênh chương trình vô tuyến mà chúng ta thường thấy như: VTV1,
VTV3, TTV… Các thuỷ vân hiện trên ảnh thường dưới dạng chìm, mờ hoặc
trong suốt để không gây ảnh hưởng đến chất lượng ảnh gốc. Đối với thuỷ vân
hiện, thông tin bản quyền hiển thị ngay trên sản phẩm.
1.3.4. Quy trình tạo thủy vân

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

20

Hình 1.5. Mô hình hệ thống thuỷ vân ảnh số
Quá trình liên quan đến xử lý thuỷ vân cơ bản gồm 04 bước chính như
sau [13]:
* Bước 1 - Tạo thuỷ vân
Thuỷ vân có thể là một logo hay dãy nhị phân với độ dài cho trước.
Thủy vân dạng ảnh có khả năng chống chịu trước các phép xử lý ảnh tốt hơn
nhiều hơn so với thủy vân dạng ký tự. Thuỷ vân có thể được biến đổi (bằng mã
hoá, chuyển đổi định dạng), trước khi dấu vào ảnh. Các thuật toán nhúng thuỷ
vân là một logo được gọi là thuật toán thuỷ vân hợp nhất ảnh (image-fusion).
Thuỷ vân dạng ảnh có lợi ích là dễ dàng nhận biết về mặt trực giác và đưa ra
một chứng minh đúng đắn về quyền sở hữu ảnh. Bình thường sẽ có một khoá bí
mật K dùng để tăng tính bảo mật cho dữ liệu được nhúng. Do tính bền vững
được đảm bảo hơn nên thủy vân dạng ảnh được sử dụng nhiều hơn.
Để tăng thêm tính an toàn và dung lượng, thì thủy vân trước khi nhúng
vào ảnh mang có thể được mã hóa hay nén lại. Theo cơ chế này, đầu tiên thủy
vân số sẽ được nén lại để lượng dữ liệu thủy vân có thể tăng lên, sau đó được

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

21
mã hóa để tăng tính bảo mật cho thông tin trước khi được giấu vào trong
ảnh mang. Tuy nhiên, giải pháp này làm tăng độ phức tạp của bài toán phát
hiện thủy vân.
* Bước 2 - Nhúng thuỷ vân
Thuỷ vân có thể được nhúng trực tiếp vào ảnh, hay vào dạng biến đổi
của ảnh. Đối với ứng dụng bảo vệ bản quyền, thì việc nhúng thuỷ vân vào dạng
biến đổi của ảnh là cần thiết để đảm bảo tính bền vững của thuỷ vân trước các
biến đổi như nén ảnh. Biến đổi ảnh là thuật toán biến đổi ảnh (trong xử lý ảnh)
như biến đổi Fourier rời rạc (DFT – Discrete Fourier Transform), biến đổi
cosine rời rạc (DCT – Discrete Cosine Transform), biến đổi sóng rời rạc
(DWT- Discrete Wavelet Tranform), biến đổi Haar, Hardamard, CWT… Biến
đổi hay được sử dụng nhất là biến đổi DCT vì biến đổi này là bước tiền xử lý
quan trọng của nén JPEG, loại nén thông dụng nhất hiện nay. Gần đây, chuẩn
nén mới JPEG2000 được sử dụng và phép biển đổi DWT liên quan đến chuẩn
nén này cũng đã được ứng dụng vào quá trình nhúng thuỷ vân vào ảnh số.
Để đảm bảo thay đổi ít nhất về chất lượng ảnh, thuỷ vân nên nhúng vào
thành phần tần số giữa của ảnh sau khi biến đổi ảnh. Đó là vì các thành phần
tần số thấp rất nhạy cảm đối với các thay đổi, vì vậy sẽ tạo ra sự biến đổi đáng
kể chất lượng ảnh, thành phần tần số cao thường bị loại trong quá trình nén ảnh
mà không làm giảm chất lượng ảnh, do đó thuỷ vân sẽ dễ dàng bị mất.
Để tăng cường chất lượng ảnh hơn nữa, mô hình hệ thống thị giác người
(HVS – Human Visual System Model) cũng được áp dụng trong quá trình
nhúng thuỷ vân. Nếu phép biến đổi ảnh có nhiều tính chất giống mô hình thị
giác người, thì ta có thể giấu thêm nhiều tin mà không gây ra sự nhận biết.
* Bước 3- Tách thuỷ vân

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

22

Để tách thuỷ vân ra khỏi ảnh, ta sẽ dùng khoá K trong quá trình nhúng,
và ảnh cần tách thuỷ vân. Thuật toán tách thuỷ vân có các bước ngược với thuật
toán nhúng ở trên.
* Bước 4- Phát hiện thuỷ vân và giải mã
Đối với thuỷ vân là một logo thì sau khi giải mã, việc xác định thuỷ vân
có tồn tại hay không là đơn giản. Còn nếu thuỷ vân là một dãy số có phân bố
Gauss thì có thể dựa vào kiểu tương quan, kiểu phân bố của dãy số thu được để
đánh giá sự tồn tại thuỷ vân.
Đối với ứng dụng nhằm xác thực ảnh thì cần phải xác định xem là có
thuỷ vân hay không. Điều này dẫn đến mô hình kiểm chứng giả thiết và hiệu
quả của hệ thống thuỷ vân có thể được đánh giá theo thuật ngữ lỗi loại I và lỗi
loại II. Lỗi loại I ứng với trường hợp thuỷ vân được tìm thấy mặc dù nó không
tồn tại. Còn lỗi loại II ứng với trường hợp thuỷ vân tồn tại nhưng không tìm
thấy. Cơ chế thuỷ vân cho các ứng dụng xác thực ảnh hoặc bảo toàn dữ liệu thì
đưa ra câu trả lời có/không về việc ảnh có bị giả mạo, thay đổi, đưa ra xác định
về nguồn dữ liệu hợp pháp hoặc chỉ ra các vùng dữ liệu đã bị thay đổi.
1.3.5. Nội dung thủy vân
Một câu hỏi đầu tiên đối với hệ thuỷ vân là thông tin gì sẽ được giấu vào
bên trong ảnh? Kiểu thuỷ vân hay dùng nhất là một chuỗi các ký tự mã ASCII,
chuỗi kí tự được nhúng trực tiếp lên ảnh mang những thông tin như tác giả, tiêu
đề hay ngày tháng…Tuy nhiên, chuỗi ký tự mã ASCII lại bị một hạn chế đó là
mỗi ký tự biểu diễn bằng nhiều bít nếu vì một lí do nào đó một bít bị lỗi thì sẽ
làm sai cả kí tự và có thể làm cho thuỷ vân bị sai lệch rất nhiều.
Chúng ta cũng có thể dùng ảnh để giấu, khi đó ta sẽ có ảnh trong ảnh.
Khi giải tin thì một số điểm ảnh có thể sai nhưng hình tổng thể sẽ được giữ
nguyên. Do đó khi lựa chọn ảnh làm thuỷ vân phải lựa chọn những bức ảnh đơn
giản, dễ nhận dạng như logo,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

23
Trong những kỹ thuật gần đây, người ta sử dụng thuỷ vân là một chuỗi
bít sinh ngẫu nhiên theo một luật phân phối xác suất nào đó và sau đó áp dụng
các lí thuyết xác suất thống kê để chứng thực thuỷ vân.
Trong các loại kỹ thuật thuỷ vân thì kỹ thuật thuỷ vân ẩn, bền vững là
loại kỹ thuật được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất vì ý nghĩa ứng dụng lớn của
nó như đã nói ở phần trên. Do vậy, hai tính chất quan trọng nhất của hệ thuỷ
vân mà các nhà nghiên cứu đang cố gắng đạt được là thuộc tính ẩn và thuộc
tính bền vững. Nhưng đây lại là mấu chốt của sự phức tạp vì hai thuộc tính mâu
thuẫn nhau này. Nếu như để đảm bảo thuộc tính ẩn thì thuỷ vân phải được giấu
trong những vị trí mà ít có ý nghĩa tri giác nhất, ít bị chú ý nhất nhưng để đảm
bảo được thuộc tính bền vững thì thuỷ vân phải chịu được những phép xử lí ảnh
phổ biến như dịch chuyển ảnh hay nén ảnh.
1.3.6. øng dụng của thủy vân
Thủy vân không phải là một kỹ thuật mới, nó là một nhánh của
kỹ thuật ẩn giấu tin đã tồn tại vài trăm năm trước. Ẩn giấu tin là một kỹ
thuật sử dụng cho việc truyền các thông tin mật, thông điệp được truyền ở đây
là một bí mật mà sự tồn tại của nó là chỉ được biết đến bởi các bên liên quan
trong giao tiếp. Trong giấu tin, một thông điệp bí mật được giấu và môi trường
giấu tin không có sự liên quan và nó chỉ nhằm mục đích gửi thông tin bí mật
tới những thành viên khác. Trái ngược với điều này, trong thủy vân thông tin
được giấu là có liên quan tới môi trường giấu tin theo một nghĩa nào đó.
Phương pháp giấu tin nói chung không có tính bền vững, tức thông tin được
giấu không thể khôi phục được sau khi xử lý, trái với giấu tin, về cơ bản
một số loại thủy vân có tính bền vững chống lại các cuộc tấn công. Ngay cả
khi biết sự tồn tại của thủy vân thì kẻ tấn công cũng khó có thể phá hủy thủy
vân, thậm chí thuật toán thủy vân được công khai. Chính vì vậy nên thủy vân
thường được sử dụng trong một số lĩnh vực [7], [8] sau:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

24
* Bảo vệ bản quyền (copyright protection)
Đây là ứng dụng cơ bản nhất của kỹ thuật thuỷ vân số (digital
watermarking) - một dạng của phương pháp giấu tin. Một thông tin nào đó
mang ý nghĩa quyền sở hữu tác giả (người ta gọi nó là thuỷ vân - watermark) sẽ
được nhúng vào trong các sản phẩm. Thuỷ vân đó chỉ một mình người chủ sở
hữu hợp pháp các sản phẩm đó có và được dùng làm minh chứng cho bản
quyền sản phẩm. Giả sử có một thành phẩm dữ liệu dạng đa phương tiện như
ảnh, âm thanh, video cần được lưu thông trên mạng. Để bảo vệ các sản phẩm
chống lại các hành vi lấy cắp hoặc làm nhái cần phải có một kỹ thuật để “dán
tem bản quyền” vào sản phẩm này. Việc dán tem hay chính là việc nhúng thuỷ
vân cần phải đảm bảo không để lại một ảnh hưởng lớn nào đến việc cảm nhận
sản phẩm. Yêu cầu kỹ thuật đối với ứng dụng này là thuỷ vân phải tồn tại bền
vững cùng với sản phẩm
* Xác thực thông tin hay phát hiện xuyên tạc thông tin (tamper
detection and authentication)
Một tập các thông tin sẽ được giấu trong phương tiện chứa sau đó được
sử dụng để nhận biết xem dữ liệu trên phương tiện gốc đó có bị thay đổi hay
không. Các thuỷ vân nên được ẩn để tránh được sự tò mò của kẻ thù, hơn nữa
việc làm giả các thuỷ vân hợp lệ hay xuyên tạc thông tin nguồn cũng cần được
xem xét. Trong các ứng dụng thực tế, người ta mong muốn tìm được vị trí bị
xuyên tạc cũng như phân biệt được các thay đổi (ví dụ như phân biệt xem một
đối tượng đa phương tiện chứa thông tin giấu đã bị thay đổi, xuyên tạc nội
dung hay là chỉ bị nén mất dữ liệu). Yêu cầu chung đối với ứng dụng này là
khả năng giấu thông tin nhiều và thuỷ vân không cần bền vững trước các phép
xử lý trên đối tượng đã được giấu tin.
* Giấu tin mật (steganography)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

25
Các thông tin giấu được trong những trường hợp này càng nhiều càng
tốt, việc giải mã để nhận được thông tin cũng không cần phương tiện chứa gốc
ban đầu. Các yêu cầu mạnh về chống tấn công của kẻ thù không cần thiết lắm,
thay vào đó là thông tin giấu phải được bảo mật và càng nhiều càng tốt.
* Giấu vân tay hay dán nhãn (fingerprinting or labeling)
Thuỷ vân được sử dụng để nhận diện người gửi hay người nhận của một
thông tin nào đó trong ứng dụng phân phối sản phẩm. Thuỷ vân trong trường
hợp này cũng tương tự như số serial của sản phẩm phần mềm. Mỗi một sản
phẩm sẽ mang một thuỷ vân riêng. Ví dụ như các vân khác nhau sẽ được nhúng
vào các bản copy khác nhau của thông tin gốc trước khi chuyển cho nhiều
người. Với những ứng dụng này thì yêu cầu là đảm bảo độ an toàn cao cho các
thuỷ vân tránh sự xoá dấu vết trong khi phân phối.
* Điều khiển sao chép (copy control)
Điều mong muốn đối với các hệ thống phân phối dữ liệu đa phương tiện
là tồn tại một kỹ thuật chống sao chép trái phép dữ liệu. Có thể sử dụng thuỷ
vân để chỉ trạng thái sao chép của dữ liệu. Các thuỷ vân trong những trường
hợp này được sử dụng để điều khiển sao chép đối với các thông tin. Các thiết bị
phát hiện ra thuỷ vân thường được gắn sẵn vào trong các hệ thống đọc ghi. Ví
dụ như hệ thống quản lí sao chép DVD đã được ứng dụng ở Nhật. Thuỷ vân
mang các giá trị chỉ trạng thái cho phép sao chép dữ liệu như “copy never” -
không được phép sao chép hay “copy once” - chỉ được copy một lần, sau khi
copy xong, bộ đọc, ghi thuỷ vân sẽ ghi thuỷ vân mới chỉ trạng thái mới lên
DVD. Các ứng dụng loại này cũng yêu cầu thuỷ vân phải được bảo đảm an
toàn và cũng sử dụng phương pháp phát hiện thuỷ vân đã giấu mà không cần
thông tin gốc.
1.3.7. Tấn công hệ thuỷ vân