(Luận văn thạc sĩ) bảo vệ bản quyền ảnh số bằng kỹ thuật thủy vân dựa vào phép biến đổi sóng nhỏ

i

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG

NGUYỄN NIÊN

BẢO VỆ BẢN QUYỀN ẢNH SỐ BẰNG KỸ THUẬT
THỦY VÂN DỰAVÀO PHÉP BIẾN ĐỔI SÓNG NHỎ

LUẬN VĂN THẠC SỸ: KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Ngun 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn "Bảo vệ bản quyền ảnh số bằng kỹ thuật
thủy vân dựa vào phép biến đổi sóng nhỏ " là kết quả nghiên cứu của riêng
tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực. Đƣợc các tác giả cho
phép tham khảo và sử dụng các tài liệu đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và
các trang Web theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn.
Thái Nguyên, ngày 15 tháng 05 năm 2015
Nguyễn Niên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

iii
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn tất một luận văn thạc sĩ yêu cầu sự tập trung, sự cố gắng và
độc lập nghiên cứu. Bản thân tôi sau những năm tháng học tập vất vả và
nghiên cứu cũng đã cố gắng để hồn thành đƣợc luận văn này. Tơi ln ghi
nhận những sự đóng góp giúp đỡ nhiệt tình của những ngƣời bên cạnh mình,
sự ủng hộ, hỗ trợ của bố mẹ bạn bè giúp tơi có thêm động lực để hồn thành
khóa luận tốt nghiệp, nhân đây tơi muốn gửi lời cảm ơn nhất tới họ.
Lời đầu tiên em gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến PGS.TS.
Bùi Thế Hồng thầy đã tận tụy hƣớng dẫn, động viên, giúp đỡ em trong suốt
thời gian thực hiện luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trƣờng Đại học Công Nghệ và Truyền Thông Thái Nguyên đã truyền đạt kiến
thức quý báu cho chúng em trong những năm học vừa qua.
Chân trọng cảm ơn đến Bố, Mẹ, luôn là nguồn động viên trên mỗi bƣớc
đƣờng học vấn. Xin chân thành cảm ơn tập thể lớp K12G đã ủng hộ, giúp đỡ
và động viên tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu luận văn.
Mặc dù tơi đã cố gắng hồn thành luận văn trong phạm vi và khả năng cho
phép nhƣng chắc chắn sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót. Tơi kính mong
nhận đƣợc sự cảm thơng và tận tình chỉ bảo của q Thầy Cô và các bạn.
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 06 năm 2015
Học viên
Nguyễn Niên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

iv

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iii
MỤC LỤC .................................................................................................................. iv
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................... vi
DANH SÁCH HÌNH VẼ ..........................................................................................vii
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
Chƣơng 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN VÀ THỦY VÂN
TRÊN ẢNH SỐ........................................................................................................... 4
1.1 Giới thiệu chung ............................................................................................... 4
1.2 Giấu tin là gì và vài nét về lịch sử giấu tin ....................................................... 5
1.2.1 Định nghĩa ................................................................................................. 5
1.2.2 Phân loại các kỹ thuật giấu tin................................................................... 6
1.3 Mơ hình kỹ thuật giấu tin và một số thuật ngữ cơ bản ..................................... 7
1.4 Một số ứng dụng đang đƣợc triển khai ............................................................. 9
1.5 Giấu tin trong dữ liệu đa phƣơng tiện ............................................................. 11
1.5.1 Giấu tin trong ảnh .................................................................................... 11
1.5.2 Giấu tin trên ảnh tĩnh ............................................................................... 13
1.6 Giới thiệu chung về kỹ thuật thuỷ vân ............................................................ 16
1.6.1 Thủy vân số (Watermarking) và Giấu tin mật ( Steganography) ............ 16
1.6.2 Các yêu cầu cơ bản của hệ thuỷ vân trên ảnh ......................................... 19
1.7 Những tấn công trên hệ thuỷ vân .................................................................... 21
1.8 Những khuynh hƣớng tiếp cân của kỹ thuật thuỷ vân .................................... 22
1.8.1 Hƣớng tiếp cận dựa trên miền không gian ảnh ....................................... 22
1.8.2 Hƣớng tiếp cận dựa trên miền tần số của ảnh ......................................... 23
1.9 Một số kỹ thuật bổ trợ cho kỹ thuật thuỷ vân số trên ảnh .............................. 24
Chƣơng 2: KỸ THUẬT THỦY VÂN ẢNH SỐ DỰA VÀO CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI .. 26
2.1 Các phép biến đổi miền không gian ảnh sang miền tần số ............................. 26
2.1.1 Phép biến đổi Fourier rời rạc ................................................................... 26
2.1.2 Phép biến đổi Cosin rời rạc ..................................................................... 27

2.1.3 Phép biến đổi sóng nhỏ (Wavelet) .......................................................... 28
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

v
2.1.4 Kỹ thuật sinh chuỗi giả ngẫu nhiên ......................................................... 31
2.1.5 Kỹ thuật trải phổ trong truyền thông ....................................................... 31
2.1.6 Các kỹ thuật kiểm định thuỷ vân ............................................................. 33
2.2. Mơ hình thị giác ngƣời .................................................................................. 34
2.2.1. Nhạy cảm về sự tƣơng phản ................................................................... 35
2.2.3. Nhạy cảm về tần số ................................................................................ 36
2.2.4. Mặt nạ thị giác ........................................................................................ 38
Chƣơng 3: THIẾT KẾ CHƢƠNG TRÌNH THỦY VÂN ẢNH SỐ DỰA VÀO
PHÉP BIẾN ĐỔI SĨNG NHỎ SỬ DỤNG CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA HỆ THỐNG
THỊ GIÁC CỦA CON NGƢỜI ................................................................................ 39
3.1 Cài đặt một số thuật tốn thủy vân dựa vào phép biến đổi sóng nhỏ sử dụng
các đặc trƣng của hệ thống thị giác của con ngƣời. .............................................. 39
3.2 Các độ đo chất lƣợng mang tính nhận thức .................................................... 43
3.3 Thiết kế chƣơng trình chạy thử ....................................................................... 44
3.3.1 Chƣơng trình nhúng................................................................................. 44
3.3.2 Chƣơng trình trích thủy vân .................................................................... 49
3.3.3 Chƣơng trình kiểm tra ............................................................................. 52
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 58

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

vi
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt
CSF

Tiếng Anh
Contrast Sensitivity Function

Tiếng Việt
Hàm nhạy cảm tƣơng phản

DCT
DFT
DWT
HVS
MSE

Discrete Cosine Transform
Discrete Fourier Transform
Discrete Wavelet Transform
Human visual system
Mean squared error

Biến đổi cosine rời rạc
Biến đổi Fourier
Biến đổi sóng nhỏ rời rạc
Hệ thống trực quan của con ngƣời
Sai số bình phƣơng trung bình

NC

PSNR

Normalized Correlation
Peak Signal to noise ration

HH
HL
LH
LL

Hệ số tƣơng quan
Tỷ số tín hiệu cực đại trên nhiễu
Horizontally and vertically Theo chiều ngang và theo chiều dọc
high - pass
cao - vƣợt qua
Horizontally high - pass and Theo chiều ngang cao - qua và
vertically low - pass
theo chiều dọc thấp - qua
Horizontally low - pass and Theo chiều ngang thấp - qua và
vertically high pass
theo chiều dọc cao - qua
Horizontally and vertically low Theo chiều ngang và theo chiều dọc
– pass
thấp - vƣợt qua

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

vii

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1 Phân loại các kỹ thuật giấu tin ..................................................................... 7
Hình 1.2 Lƣợc đồ chung cho quá trình giấu tin .......................................................... 7
Hình 1.3 Lƣợc đồ cho quá trình giải mã ..................................................................... 8
Hình 1.4 Hai ảnh trƣớc và sau khi giấu tin giống hệt nhau ...................................... 10
Hình 1.5 Thực chất bên trong ảnh đã giấu có chứa thơng tin của ngƣời chủ sở hữu ......... 10
Hình 1.6. Phân loại các kỹ thuật thuỷ vân ................................................................ 17
Hình 1.7. Ví dụ về thuỷ vân hiện (Trên trang Web thƣ viện số của Mỹ) ................ 18
Hình 1.8. Ảnh Lena đã đƣợc nhúng thuỷ vân là logo ở hình bên phải .................... 19
Hình 2.1 Cấu trúc phân tích ...................................................................................... 30
Hình 2.2 Ảnh đƣợc phân tích ................................................................................... 30
Hình 2.3 Vấn đề thuỷ vân dƣới góc nhìn của truyền thơng ...................................... 33
Hình 2.4 Ngƣỡng biến đổi nhỏ nhất mà con ngƣờicảm nhận đƣợc với các độ chói I
khác nhau................................................................................................................... 35
Hình 2.5 Hàm nhạy cảm tƣơng phản dựa trên mẫu của Mannos và Sakrison ......... 37
Hình 2.6 Sự cảm nhận ba màu của thị giác ngƣời ................................................... 37
Hình 2.7 Độ nhạy cảm của mắt ngƣời với các tần số thời gian khác nhau ............... 38
Hình 3.1 Lƣợc đồ đề xuất cho thủy vân ảnh ............................................................. 41
Hình 3.2 Nhúng thủy vân vào các hệ số sóng nhỏ dƣơng......................................... 42

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

1
MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ
Thủy vân số là phƣơng pháp nhúng một lƣợng thơng tin nào đó vào một
sản phẩm đa phƣơng tiện cấn đƣợc bảo vệ quyền sở hữu mà không làm ảnh
hƣởng nhiều đến chất lƣợng của sản phẩm. Thủy vân số hứa hẹn một giải

pháp cho vấn đề bảo vệ bản quyền đối với sản phẩm số khi sản phẩm đó đƣợc
sử dụng trong mơi trƣờng mở mà khơng cần đến việc mã hóa. Thủy vân phải
tồn tại bền vững với sản phẩm và phải không đƣợc loại bỏ bằng bất kỳ những
tấn cơng có chủ đích hay khơng chủ đích nào trừ khi phá hủy sản phẩm.
Trong những năm gần đây sự bùng nổ của công nghệ thông tin, đặc biệt là
sự bùng nổ của Internet và các phƣơng tiện dữ liệu số (nhƣ các bức ảnh, các
audio, video...), đã mang lại nhiều thuận lợi cho ngƣời sử dụng, nhƣng bên
cạnh đó vấn đề ăn cắp bản quyền, xuyên tạc thông tin, truy cập thông tin trái
phép… đang tăng, địi hỏi khơng ngừng tìm các giải pháp mới hữu hiệu đảm
bảo cho sự an toàn và bảo mật thông tin. Nhƣ chúng ta biết, thông tin số đƣợc
sử dụng rộng rãi trong một môi trƣờng mở. Trong hoàn cảnh nhƣ thế, nhu cầu
đƣợc bảo vệ bản quyền và sở hữu trí tuệ các sản phẩm số đã trở thành một
vấn đề hết sức quan trọng và đang đƣợc sự quan tâm của giới khoa học và
công nghệ. Đây là một vấn đề nghiên cứu mới và phức tạp khơng chỉ ở trong
nƣớc mà cịn với cả thế giới công nghệ thông tin. Trong một vài năm trở lại
đây đã có nhiều hội nghị quốc tế về vấn đề này và giải pháp đƣợc đƣa ra là
phƣơng pháp thủy vân số. Giải pháp này tuy mới đƣa ra những đã nhận đƣợc
sự quan tâm rất lớn của các nhà khoa học và đã có nhiều những nghiên cứu
trong lĩnh vực thủy vân số trong đó đã có nhiều những cơng trình nghiên cứu
rất có giá trị về lĩnh vực này. Các ứng dụng phổ biến của thủy vân số đang
đƣợc nghiên cứu bao gồm bảo vệ bản quyền, in vân tay, nhận thức thông tin,
phát hiện xuyên tạc, điều khiện truy cập và giấu thơng tin mật.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

2
Thủy vân trên ảnh số là một trong những kỹ thuật đƣợc phát triển sớm
nhất trong các kỹ thuật thủy vân nói chung. Thủy vân trên ảnh số giống nhƣ

một ảnh đƣợc “dán tem” sở hữu của ngƣời chủ. Thủy vân phải mang thơng tin
có ý nghĩa xác định duy nhất ngƣời đƣợc sở hữu ảnh đó.
Việc thủy vân có thể đƣợc thực hiện trực tiếp trên các điểm ảnh hoặc trên
miền biến đổi của ảnh. Hiện tại, ngƣời ta đã sử dụng các phép biến đổi rời rạc
nhƣ phép biến đổi Fourier (DFT), phép biến đổi cosine(DCT) và phép biến
đổi sóng nhỏ (DWT). Các kỹ thuật thủy vân dựa vào DCT và DWT đã đƣợc
một số tác giả nghiên cứu và chứng tỏ khá bền vững trƣớc những tấn cơng
thơng thƣờng.
Từ những phân tích trên và trong khn khổ của một luận văn thạc sỹ, tác
giả thực hiện đề tài "Bảo vệ bản quyền ảnh số bằng kỹ thuật thủy vân dựa
vào phép biến đổi sóng nhỏ "
1. ĐỐI TƢỢNG PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu, đánh giá kỹ thuật bảo vệ bản quyền ảnh số dựa vào các
phép biến đổi sóng nhỏ.
- Tìm hiểu các đặc trƣng của hệ thống thị giác của con ngƣời nhằm phát
triển các kỹ thuật giấu tin sao cho có thể giấu thơng tin bản quyền vào các hệ
số biến đổi mà không ảnh hƣởng đến chất lƣợng của ảnh dƣới góc nhìn của
thị giác con ngƣời.
- Các cơng cụ lập trình và phần mềm dùng để cài đặt chƣơng trình thử
nghiệm
2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu các tài liệu có liên quan về bảo vệ bản quyền ảnh số.
- Tìm hiểu và phát hiện các vấn đề trong thực tế, so sánh, đánh giá và
đƣa ra giải pháp.
- Cài đặt thử nghiệm trên những giải pháp đƣợc đƣa ra.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

3
3. HƢỚNG NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu, phát triển và cài đặt một lƣợc đồ thủy vân ảnh bền vững và
đảm bảo chất lƣợng cảm quan của ảnh.
- Lƣợc đồ này sẽ dựa vào các phép biến đổi sóng nhỏ kết hợp tận dụng
các đặc trƣng của hệ thống thị giác của con ngƣời.
- Lƣợc đồ này sẽ đƣợc sử dụng để bảo vệ bản quyền của ảnh trƣớc sự
mạo nhận và những tấn công nhằm gỡ bỏ thủy vân.
4. BỐ CỤC LUẬN VĂN
Chƣơng 1: Giới thiệu chung về kỹ thuật giấu tin và thủy vân trên ảnh số.
Chƣơng 2: Kỹ thuật thủy vân ảnh số dựa vào các phép biến đổi
Chƣơng 3: Thiết kế chƣơng trình thủy vân ảnh số dựa vào phép biến đổi sóng
nhỏ sử dụng các đặc trƣng của hệ thống thị giác của con ngƣời
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
- Nghiên cứu, đánh giá kỹ thuật bảo vệ bản quyền dựa vào các phép biến
đổi sóng nhỏ.
- Cải tiến, phát triển kỹ thuật bảo vệ bản quyền dựa vào phép biến đổi
sóng nhỏ rời rạc DWT kết hợp với các đặc trƣng của hệ thống thị giác con
ngƣời.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

4
Chƣơng 1:
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN VÀ THỦY VÂN
TRÊN ẢNH SỐ
1.1 Giới thiệu chung
Cuộc cách mạng thông tin kỹ thuật số đã đem lại những thay đổi sâu

sắc trong xã hội và trong cuộc sống của chúng ta. Những thuận lợi mà thông
tin kỹ thuật số mang lại cũng sinh ra những thách thức và cơ hội mới cho quá
trình đổi mới. Sự ra đời những phần mềm có tính năng rất mạnh, các thiết bị
mới nhƣ máy ảnh kỹ thuật số, máy quét chất lƣợng cao, máy in, máy ghi âm
kỹ thuật số, v.v, đã với tới thế giới tiêu dùng rộng lớn để sáng tạo, xử lý và
thƣởng thức các dữ liệu đa phƣơng tiện (multimedia data). Mạng Internet
toàn cầu đã biến thành một xã hội ảo nơi diễn ra q trình trao đổi thơng tin
trong mọi lĩnh vực chính trị, qn sự, quốc phịng, kinh tế, thƣơng mại. Và
chính trong mơi trƣờng mở và tiện nghi nhƣ thế đã xuất hiện những vấn nạn,
tiêu cực đang rất cần đến các giải pháp hữu hiệu cho vấn đề an tồn thơng tin
nhƣ nạn ăn cắp bản quyền, nạn xuyên tạc thông tin, truy nhập thông tin trái
phép v.v.. Đi tìm giải pháp cho những vấn đề này không chỉ giúp ta hiểu thêm
về công nghệ phức tạp đang phát triển rất nhanh này mà còn đƣa ra những cơ
hội kinh tế mới cần khám phá.
Các giải pháp cho những vấn đề trên
Trong một quá trình phát triển lâu dài, nhiều phƣơng pháp bảo vệ thông
tin đã đƣợc đƣa ra trong đó giải pháp dùng mật mã học là giải pháp đƣợc ứng
dụng rộng rãi nhất. Các hệ mã mật đã đƣợc phát triển nhanh chóng và đƣợc
ứng dụng rất phổ biến cho đến tận ngày nay. Thơng tin ban đầu sẽ đƣợc mã
hố thành các ký hiệu vơ nghĩa, sau đó sẽ đƣợc lấy lại thơng qua việc giải mã
nhờ khố của hệ mã. Đã có rất nhiều những hệ mã phức tạp đƣợc sử dụng nhƣ
DES, RSA, NAPSACK...và phƣơng pháp này đã đƣợc chứng minh thực tế là
rất hiệu quả và đƣợc ứng dụng phổ biến.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

5
Nhƣng ở đây ta khơng định nói về các hệ mã mật mà ta tìm hiểu về một
phƣơng pháp đã và đang đƣợc nghiên cứu và ứng dụng rất mạnh mẽ ở nhiều

nƣớc trên thế giới đó là phƣơng pháp giấu tin (data hiding). Đây là phƣơng
pháp mới và phức tạp, nó đang đƣợc xem nhƣ một cơng nghệ chìa khố cho
vấn đề bảo vệ bản quyền, nhận thực thơng tin và điều khiện truy cập ứng dụng
trong an toàn và bảo mật thông tin.
Sự khác biệt chủ yếu giữa mã hố thơng tin và giấu thơng tin là phƣơng
pháp mã hố làm cho các thơng tin hiện rõ có đƣợc mã hố hay khơng vì tín
hiệu thu đƣợc tồn những ký hiệu vơ nghĩa cịn đối với phƣơng pháp giấu
thơng tin thì ngƣời ta sẽ khó biết đƣợc là có thơng tin giấu bên trong. Một khi
những thơng tin mã hố bị phát hiện thì những tên tin tặc sẽ tìm mọi cách để
triệt phá. Và cuộc chạy đua giữa những ngƣời bảo vệ thông tin và bọn tin tặc
vẫn chƣa kết thúc tuyệt đối về bên nào. Trong hồn cảnh đó thì giấu thơng tin
trở thành một phƣơng pháp hữu hiệu.
Giấu thơng tin, xét theo khía cạnh tổng quát thì cũng là một hệ mã mật,
nhằm đảm bảo tính an tồn thơng tin. Phƣơng pháp này ƣu điểm là ở chỗ việc
gửi đi những bức ảnh thông thƣờng sẽ không gây ra sự chú ý của ngƣời khác.
Sự vơ hình của thơng tin chứa trong ảnh sẽ đánh lừa đƣợc sự phát hiện của
những tên tin tặc. Giấu tin trong ảnh và hệ mã mật có quan hệ mật thiết với
nhau, cùng xây dựng nên một hệ thống an tồn và bảo mật thơng tin.
1.2 Giấu tin là gì và vài nét về lịch sử giấu tin
1.2.1 Định nghĩa
Giấu thông tin là một kỹ thuật nhúng (giấu) một lượng thơng tin số nào
đó vào trong một đối tượng dữ liệu số khác.
Kỹ thuật giấu thông tin nhằm hai mục đích: một là bảo mật cho dữ liệu
đƣợc đem giấu, hai là bảo mật cho chính đối tƣợng đƣợc dùng để giấu tin. Hai
mục đích khác nhau này dẫn đến hai khuynh hƣớng kỹ thuật chủ yếu của giấu
tin. Khuynh hƣớng thứ nhất là giấu tin mật (steganography), khuynh hƣớng
này tập trung vào các kỹ thuật giấu tin sao cho giấu đƣợc nhiều thơng tin và
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

6
quan trọng là ngƣời khác khó phát hiện đƣợc một đối tƣợng có bị giấu tin bên
trong hay khơng. Khuynh hƣớng thứ hai là thuỷ vân số (watermarking).
Khuynh hƣớng thuỷ vân số có miền ứng dụng lớn hơn nên đƣợc quan tâm
nghiên cứu nhiều hơn và thực tế đã có rất nhiều những kỹ thuật dành cho
khuynh hƣớng này [2].
1.2.2 Phân loại các kỹ thuật giấu tin
Do kỹ thuật giấu thơng tin số mới đƣợc hình thành trong thời gian gần
đây nên xu hƣớng phát triển vẫn chƣa ổn định. Nhiều phƣơng pháp mới, theo
nhiều khía cạnh khác nhau đang và chắc chắn sẽ đƣợc đề xuất, bởi vậy một
định nghĩa chính xác, một sự đánh giá phân loại rõ ràng chƣa thể có đƣợc.
Một số tác giả đã đƣa ra các cách đánh giá phân loại, thậm chí các định
nghĩa, nhƣng khơng lâu sau lại có các định nghĩa khác, một sự phân loại khác
đƣợc đề xuất. Sơ đồ phân loại trên Hình 1.1 đƣợc Fabien A. P. Petitcolas đề
xuất năm 1999.
Sơ đồ phân loại này nhƣ một bức tranh khái quát về ứng dụng và kỹ
thuật giấu thông tin. Dựa trên việc thống kê sắp xếp khoảng 100 cơng trình đã
cơng bố trên một số tạp chí, cùng với thơng tin về tên và tóm tắt nội dung của
khoảng 200 cơng trình đã cơng bố trên internet, có thể chia lĩnh vực giấu dữ
liệu ra làm hai hƣớng lớn, đó là watermarking và steganography. Nếu nhƣ
watermark quan tâm nhiều đến các ứng dụng giấu các mẩu tin ngắn nhƣng địi
hỏi độ bền vững lớn của thơng tin cần giấu (trƣớc các biến đổi thông thƣờng
của tệp dữ liệu mơi trƣờng) thì steganography lại quan tâm tới các ứng dụng
che giấu các bản tin đòi hỏi độ mật và dung lƣợng càng lớn càng tốt. Đối với
từng hƣớng lớn này, q trình phân loại theo các tiêu chí khác có thể tiếp tục
đƣợc thực hiện, ví dụ dựa theo ảnh hƣởng các tác động từ bên ngồi có thể
chia watermark thành hai loại, một loại bền vững với các tác động sao chép
trái phép, loại thứ hai lại cần tính chất hồn tồn đối lập: phải dễ bị phá huỷ
trƣớc các tác động nói trên. Cũng có thể chia watermark theo đặc tính, một

loại cần đƣợc che dấu để chỉ có một số những ngƣời tiếp xúc với nó có thể
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

7
thấy đƣợc thông tin, loại thứ hai đối lập, cần đƣợc mọi ngƣời nhìn thấy. Chi
tiết hơn về vấn đề này sẽ đƣợc trình bày trong phần sau [2].
Infomation
hiding
Giấu thơng tin

Watermarking
Thuỷ vân số

Steganography
Giấu tin mật

Robust
Copyright marking
Thuỷ vân bền vững

Imperceptible
Watermarking
Thuỷ vân ẩn

Fragile
Watermarking
Thuỷ vân “dễ vỡ”

Visible
Watermarking
Thuỷ vân hiển

Hình 1.1 Phân loại các kỹ thuật giấu tin
1.3 Mơ hình kỹ thuật giấu tin và một số thuật ngữ cơ bản
Mơ hình của kỹ thuật giấu tin cơ bản đƣợc mô tả trong các Hình 1.2 và
1.3. Trong đó, Hình 1.2 biểu diễn q trình giấu tin cơ bản. Phƣơng tiện chứa
bao gồm các đối tƣợng đƣợc dùng làm môi trƣờng để giấu tin nhƣ text, audio,
video, ảnh …
Thông tin cần
giấu

Phƣơng
tiện chứa
(audio,
ảnh,

Bộ
nhúng
thông

Phƣơng
tiện chứa
đã đƣợc
giấu tin

Phân
phối

Kho
á

Hình 1.2 Lược đồ chung cho quá trình giấu tin
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

8
Thông tin cần giấu là một lƣợng thông tin mang một ý nghĩa nào đó tuỳ
thuộc vào mục đích của ngƣời sử dụng. Thông tin sẽ đƣợc giấu vào trong
phƣơng tiện chứa nhờ một bộ nhúng. Bộ nhúng là những chƣơng trình, những
thuật tốn để giấu tin và đƣợc thực hiện với một khố bí mật giống nhƣ các hệ
mã mật cổ điển. Sau khi giấu tin ta thu đƣợc phƣơng tiện chứa đã giấu và
đƣợc phân phối sử dụng trên mạng.
Hình 1.3 chỉ ra các cơng việc giải mã thơng tin đã giấu. Q trình giải
mã đƣợc thực hiện thông qua một bộ giải mã tƣơng ứng với bộ nhúng thơng
tin cùng với khố của q trình nhúng. Kết quả thu đƣợc gồm phƣơng tiện
chứa gốc và thông tin đã giấu. Bƣớc tiếp theo thông tin giấu sẽ đƣợc xử lí
kiểm định so sánh với thơng tin giấu ban đầu.
Khoá

Phƣơng tiện
chứa đã đƣợc
giấu tin

Phƣơng tiện
chứa (audio,
ảnh, video)

Bộ giải
mã tin

Kiểm định

Thơng tin giấu

Hình 1.3 Lược đồ cho q trình giải mã
Một số thuật ngữ cơ bản:
datahiding: là thuật ngữ chỉ kỹ thuật giấu tin nói chung bao gồm cả giấu
tin mật và thuỷ vân số.
steganography: chỉ kỹ thuật giấu tin mật trong một đối tƣợng.
watermarking: thuỷ vân số, chỉ những kỹ thuật giấu tin dùng để bảo vệ
đối tƣợng chứa thơng tin giấu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

9
phƣơng tiện chứa (host signal): là phƣơng tiện gốc đƣợc dùng để nhúng
thông tin. Trong dấu thông tin trong ảnh thì nó mang tên ảnh chứa, cịn
trong audio là audio chứa v.v..
thông tin cần giấu (embeded data): là lƣợng thông tin đƣợc nhúng vào
trong phƣơng tiện chứa. Trong giấu tin mật (steganography), thông tin
giấu đƣợc gọi là thông điệp giấu (message), cịn trong kỹ thuật thuỷ vân số
thì thơng tin giấu đƣợc gọi là thuỷ vân (watermark)
1.4 Một số ứng dụng đang đƣợc triển khai
Bảo vệ bản quyền tác giả (copyright protection): Đây là ứng dụng cơ bản
nhất của kỹ thuật thuỷ vân số (digital watermarking) - một dạng của

phƣơng pháp giấu tin. Một thơng tin nào đó mang ý nghĩa quyền sở hữu
tác giả (ngƣời ta gọi nó là thuỷ vân - watermark) sẽ đƣợc nhúng vào trong
các sản phẩm, thuỷ vân đó chỉ một mình ngƣời chủ sở hữu hợp pháp các
sản phẩm đó có và đƣợc dùng làm minh chứng cho bản quyền sản phẩm.
Giả sử có một thành phẩm dữ liệu dạng đa phƣơng tiện nhƣ ảnh, âm thanh,
video và cần đƣợc lƣu 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 hƣởng 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, muốn bỏ thuỷ vân này mà khơng đƣợc phép của
ngƣời chủ sở hữu thì chỉ cịn cách là phá huỷ sản phẩm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

10

a) Ảnh hoa hồng gốc

b) Ảnh hoa hồng sau khi giấu
thơng tin bản quyền

Hình 1.4 Hai ảnh trước và sau khi giấu tin giống hệt nhau

Hình 1.5 Thực chất bên trong ảnh đã giấu có chứa thơng tin của người chủ sở hữu
Nhận thực thông tin hay phát hiện xuyên tạc thông tin
(authentication and tamper detection):
Một tập các thông tin sẽ đƣợc giấu trong phƣơng tiện chứa sau đó đƣợc

sử dụng để nhận biết xem dữ liệu trên phƣơng tiện gốc đó có bị thay đổi hay
khơng. Các thuỷ vân nên đƣợc ẩn để tránh đƣợc sự tò mò của kẻ thù, hơn nữa
việc làm giả các thuỷ vân hợp lệ hay xuyên tạc thông tin nguồn cũng cần
đƣợc xem xét. Trong các ứng dụng thực tế, ngƣời ta mong muốn tìm đƣợc vị
trí bị xun tạc cũng nhƣ phân biệt đƣợc các thay đổi (ví dụ nhƣ phân biệt
xem một đối tƣợng đa phƣơng tiện chứa thông tin giấu đã bị thay đổi, xuyên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

11
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 cao và thuỷ vân không cần bền vững.
Giấu vân tay và dán nhãn (fingerprinting and labeling):
Thuỷ vân trong những ứng dụng này đựơc sử dụng để nhận diện ngƣời
gửi hay ngƣời nhận của một thông tin nào đó. Ví dụ nhƣ các vân khác nhau sẽ
đƣợc nhúng vào các bản copy khác nhau của thông tin gốc trƣớc khi chuyển
cho nhiều ngƣời. Với những ứng dụng này thì u cầu là đảm bảo độ an tồn
cao cho các thuỷ vân tránh sự xoá giấu vết trong khi phân phối.
Kiểm soát sao chép (copy control):
Các thuỷ vân trong những trƣờng hợp này đƣợc sử dụng để kiểm sốt
sao chép đối với các thơng tin. Các thiết bị phát hiện ra thuỷ vân thƣờng đƣợc
gắn sẵn vào trong các hệ thống đọc/ghi. Ví dụ nhƣ hệ thống quản lí sao chép
DVD đã đƣợc ứng dụng ở Nhật. Các ứng dụng loại này cũng yêu cầu thuỷ
vân phải đƣợc bảo đảm an toàn và cũng sử dụng phƣơng pháp phát hiện thuỷ
vân đã giấu mà không cần thông tin gốc.
Giấu tin mật (steganography):
Các thông tin giấu đƣợc trong những trƣờng hợp này càng nhiều càng
tốt, việc giải mã để nhận đƣợc thông tin cũng không cần phƣơng tiện chứa
ban đầu. Các yêu cầu mạnh về chống tấn công của kẻ thù khơng cần thiết lắm

thay vào đó là thơng tin giấu phải đƣợc giấu kín.
1.5 Giấu tin trong dữ liệu đa phƣơng tiện
1.5.1 Giấu tin trong ảnh
Giấu thông tin trong ảnh, hiện nay, là một bộ phận chiếm tỉ lệ lớn nhất
trong các chƣơng trình ứng dụng, các phần mềm, hệ thống giấu tin trong đa
phƣơng tiện bởi lƣợng thông tin đƣợc trao đổi bằng ảnh là rất lớn và hơn nữa
giấu thơng tin trong ảnh cũng đóng vai trò hết sức quan trọng trong các hầu
hết các ứng dụng bảo vệ an tồn thơng tin nhƣ: nhận thực thông tin, xác định
xuyên tạc thông tin, bảo vệ bản quyền tác giả, điều khiện truy cập, giấu thơng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

12
tin mật...Chính vì thế mà vấn đề này đã nhận đƣợc sự quan tâm rất lớn của
các nhà cá nhân, tổ chức, trƣờng đại học, và viện nghiên cứu trên thế giới.
Thông tin sẽ đƣợc giấu cùng với dữ liệu ảnh nhƣng chất lƣợng ảnh ít thay đổi
và chẳng ai biết đƣợc đằng sau ảnh đó mang những thơng tin có ý nghĩa. Và
ngày nay, khi ảnh số đã đƣợc sử dụng rất phổ biến, thì giấu thơng tin trong
ảnh đã đem lại rất nhiều những ứng dụng quan trọng trên nhiều lĩnh vực trong
đời sống xã hội. Ví dụ nhƣ đối với các nƣớc phát triển, chữ kí tay đã đƣợc số
hoá và lƣu trữ sử dụng nhƣ là hồ sơ cá nhân của các dịch vụ ngân hàng và tài
chính, nó đƣợc dùng để nhận thực trong các thẻ tín dụng của ngƣời tiêu dùng.
Phần mềm WinWord của MicroSoft cũng cho phép ngƣời dùng lƣu trữ chữ kí
trong ảnh nhị phân rồi gắn vào vị trí nào đó trong file văn bản để đảm bảo tính
an tồn của thơng tin. Tài liệu sau đó đƣợc truyền trực tiếp qua máy fax hoặc
lƣu truyền trên mạng. Theo đó, việc nhận thực chữ kí, xác thực thơng tin đã
trở thành một vấn đề cực kì quan trọng khi mà việc ăn cắp thông tin hay
xuyên tạc thông tin bởi các tin tặc đang trở thành một vấn nạn đối với bất kì
quốc gia nào, tổ chức nào. Thêm vào đó, lại có rất nhiều loại thơng tin quan

trọng cần đƣợc bảo mật nhƣ những thông tin về an ninh, thông tin về bảo
hiểm hay các thơng tin về tài chính, các thơng tin này đƣợc số hố và lƣu trữ
trong hệ thống máy tính hay trên mạng. Chúng rất dễ bị lấy cắp và bị thay đổi
bởi các phần mềm chuyên dụng. Việc nhận thực cũng nhƣ phát hiện thông tin
xuyên tạc đã trở nên vô cùng quan trọng và cấp thiết. Một đặc điểm của giấu
thông tin trong ảnh đó là thơng tin đƣợc giấu trong ảnh một cách vơ hình, nó
nhƣ là một cách truyền thơng tin mật cho nhau mà ngƣời khác không thể biết
đƣợc bởi sau khi giấu thơng tin thì chất lƣợng ảnh gần nhƣ không thay đổi,
đặc biệt đối với ảnh mầu hay ảnh xám. Gần đây báo chí đã đƣa tin vụ việc
ngày 11-9 gây chấn động nƣớc Mỹ và toàn thế giới, chính tên trùm khủng bố
quốc tế Osma BinLaDen đã dùng cách thức giấu thông tin trong ảnh để liên
lạc với đồng bọn, và đã qua mặt đƣợc Cục tình báo trung ƣơng Mỹ CIA và
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

13
các cơ quan an ninh quốc tế. Chắc chắn sau vụ việc này, việc nghiên cứu các
vấn đề liên quan đến giấu thông tin trong ảnh sẽ rất đƣợc quan tâm.
1.5.2 Giấu tin trên ảnh tĩnh
Qua phần trên, chúng ta đã nắm bắt đƣợc một số khái niệm cơ bản của
giấu tin. Trong phần này chúng ta sẽ đi sâu tìm hiểu vấn đề giấu tin trong ảnh,
lần lƣợt xem xét những nội dung sau:
Giấu thông tin trong ảnh, những đặc trƣng và tính chất
Giấu thơng tin trong ảnh đen trắng và ảnh màu, ảnh đa cấp xám
Cấu trúc ảnh Bitmap
Một số kỹ năng xử lí ảnh trong kỹ thuật giấu tin.
Chúng ta chú ý là khi ta nói đến kỹ thuật giấu tin có nghĩa là ta đang
nói đến giấu tin thơng mật (khái niệm steganography) cịn ở phần sau chúng
ta sẽ nói đến kỹ thuật thuỷ vân số (watermarking) và cả hai kỹ thuật này đều

thuộc lĩnh vực giấu tin (datahiding).
Giấu tin trong ảnh, những đặc trưng và tính chất
Nhƣ đã đƣợc giới thiệu ở trên, giấu tin trong ảnh chiếm vị trí chủ yếu
trong các kỹ thuật giấu tin chính vì vậy mà các kỹ thuật giấu tin phần lớn
cũng tập trung vào các kỹ thuật giấu tin trong ảnh. Các phƣơng tiện chứa khác
nhau thì cũng sẽ có các kỹ thuật giấu khác nhau. Đối tƣợng ảnh là một đối
tƣợng dữ liệu đƣợc tri giác tĩnh có nghĩa là dữ liệu tri giác khơng biến đổi
theo thời gian ( không giống nhƣ audio và video ) và có nhiều định dạng cũng
nhƣ tính chất của các ảnh khác nhau nên các kỹ thuật giấu tin trong ảnh phải
chú ý những đặc trƣng và các tính chất cơ bản sau đây:
Phƣơng tiện chứa có dữ liệu tri giác tĩnh:
Dữ liệu gốc ở đây là dữ liệu của ảnh tĩnh, dù đã giấu thông tin vào trong
ảnh hay chƣa thì khi ta xem ảnh bằng thị giác, dữ liệu ảnh không thay đổi theo
thời gian, điều này khác với dữ liệu audio hay là video vì khi ta nghe hay xem
thì dữ liệu gốc sẽ thay đổi liên tục với tri giác của con ngƣời theo các đoạn hay
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

14
các bài, các cảnh.... Sự khác biệt này ảnh hƣởng lớn đối với các kỹ thuật giấu
thông tin trong ảnh với kỹ thuật giấu thông tin trong audio hay video.
Kỹ thuật giấu phụ thuộc ảnh
Kỹ thuật giấu tin phụ thuộc vào các loại ảnh khác nhau. Chẳng hạn nhƣ
đối với ảnh đen trắng, ảnh xám hay ảnh màu ta cũng có những kỹ thuật riêng
do các loại ảnh có những đặc trƣng khác nhau (sẽ đƣợc trình bày kỹ hơn ở
phần sau). Ảnh nén và ảnh khơng nén cũng có những kỹ thuật giấu khác nhau
vì ảnh nén có thể mất mát thông tin ảnh do nén ảnh…
Kỹ thuật giấu tin lợi dụng tính chất hệ thống thị giác của con ngƣời:
Giấu tin trong ảnh ít nhiều cũng gây ra những thay đổi trên giữ liệu ảnh

gốc. Giữ liệu ảnh đƣợc quan sát bằng hệ thống thị giác (HVS - Human Vision
System) của con ngƣời nên các kỹ thuật giấu tin phải đảm bảo một yêu cầu cơ
bản là những thay đổi trên ảnh phải rất nhỏ sao cho bằng mắt thƣờng khơng
thể nhận ra đƣợc sự thay đổi đó vì có nhƣ thế thì mới đảm bảo đƣợc độ an
tồn cho thơng tin giấu. Rất nhiều các kỹ thuật đã lợi dụng các tính chất của
hệ thống thị giác để giấu tin chẳng hạn nhƣ mắt ngƣời cảm nhận về sự biến
đổi về độ chói kém hơn sự biến đổi về màu hay cảm nhận của mắt về màu
xanh da trời (Blue) là kém nhất trong ba màu cơ bản RGB…
Giấu thông tin trong ảnh tác động lên dữ liệu ảnh nhƣng khơng thay
đổi kích thƣớc ảnh:
Các phép tốn thực hiện công việc giấu thông tin sẽ đƣợc thực hiện trên
dữ liệu của ảnh. Dữ liệu ảnh bao gồm cả phần header, bảng màu (có thể có)
và dữ liệu ảnh. Khi giấu thông tin, các phƣơng pháp giấu đều biến đổi các giá
trị của các bit trong dữ liệu ảnh chứ không thêm vào hay bớt đi dữ liệu ảnh.
Do vậy mà kích thƣớc ảnh trƣớc hay sau khi giấu thơng tin là nhƣ nhau.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

15
Đảm bảo yêu cầu chất lƣợng ảnh sau khi giấu thông tin:
Đây là một yêu cầu quan trọng đối với giấu thông tin trong ảnh. Sau khi
giấu thông tin bên trong, ảnh phải đảm bảo đƣợc yêu cầu không bị biến đổi để
có thể bị phát hiện dễ dàng so với ảnh gốc. Yêu cầu này dƣờng nhƣ khá đơn
giản đổi với ảnh màu hoặc ảnh xám bởi mỗi một pixel ảnh đƣợc biểu diễn bởi
nhiều bit, nhiều giá trị và khi ta thay đổi một giá trị nhỏ nào đó thì chất lƣợng
ảnh khơng thay đổi, thơng tin giấu khó bị phát hiện, nhƣng đối với ảnh đen
trắng thì việc giấu thơng tin phức tạp hơn nhiều, vì ảnh đen trắng mỗi pixel
ảnh chỉ gồm hai giá trị hoặc trắng hoặc đen, và nếu ta biến đổi một bit từ đen

thành trắng mà khơng khéo thì sẽ rất dễ bị phát hiện. Do đó yêu cầu đối với
các thuật tốn giấu thơng tin trong ảnh màu hay ảnh xám và giấu thông tin
trong ảnh đen trắng là khác nhau. Trong khi đối với ảnh màu thì các thuật
tốn chú trọng vào việc làm sao cho giấu đƣợc càng nhiều thơng tin càng tốt
thì các thuật tốn áp dụng cho ảnh đen trắng lại tập trung vào làm thế nào để
thơng tin giấu khó bị phát hiện.
Thơng tin trong ảnh sẽ bị biến đổi nếu có bất cứ một biến đổi nào trên ảnh:
Vì phƣơng pháp giấu ảnh dựa trên việc điều chỉnh các giá trị của các bit
theo một qui tắc nào đó và khi giải mã sẽ theo các giá trị đó để tìm đƣợc
thơng tin giấu. Theo đó, nếu một phép biến đổi nào đó trên ảnh làm thay đổi
giá trị của các bit thì sẽ làm cho thơng tin giấu sẽ bị sai lệch. Chính đặc điểm
này mà giấu thơng tin trong ảnh có tác dụng nhận thực và phát hiện xuyên tạc
thông tin.
Cần ảnh gốc khi giải mã ảnh ?
Các kỹ thuật giấu tin phải phân biệt rõ ràng quá trình giải mã ảnh để lấy
thơng tin giấu có cần ảnh gốc hay khơng. Đa số các kỹ thuật giấu tin mật thì
thƣờng khơng cần ảnh gốc khi giải mã. Thông tin đƣợc giấu trong ảnh sẽ
đƣợc mang cùng với dữ liệu ảnh, khi giải mã chỉ cần ảnh đã mang thông tin
giấu mà không cần dùng đến ảnh gốc để so sánh đối chiếu.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

16
Thủy vân số trên ảnh tĩnh
Nhƣ chúng ta đã biết, giấu tin trong ảnh (datahiding) có hai hƣớng
nghiên cứu chủ yếu là giấu tin mật (steganography) và thuỷ vân số
(watermarking). Trong các phần 2, chúng ta đã tìm hiểu các khái niệm cơ bản
về giấu tin mật, những đặc điểm, tính chất và một số thuật tốn giấu tin.
Hƣớng nghiên cứu thứ hai là thuỷ vân số sẽ đƣợc trình bày trong các phần sau

đây. Cụ thể, chúng ta tìm hiểu những vấn đề cơ bản sau đây của thuỷ vân số.
Phân biệt giữa Steganography và Watermarking
Các yêu cầu cơ bản của một hệ thuỷ vân số ẩn
Các tấn công trên thuỷ vân
Phân loại các kỹ thuật thuỷ vân theo ứng dụng.
Những khuynh hƣớng tiếp cận của các kỹ thuật thuỷ vân
Một số kỹ thuật bổ trợ cho thuỷ vân.
1.6 Giới thiệu chung về kỹ thuật thuỷ vân
1.6.1 Thủy vân số (Watermarking) và Giấu tin mật ( Steganography)
Nhƣ đã giới thiệu ở phần trƣớc, tính năng an tồn và bảo mật thông tin
của kỹ thuật giấu tin đƣợc thể hiện ở hai khía cạnh. Một là bảo vệ cho dữ liệu
đem giấu và hai là bảo vệ cho chính đối tƣợng đƣợc sử dụng để giấu tin.
Tƣơng ứng với hai khía cạnh đó chúng ta có hai khuynh hƣớng kỹ thuật rõ
ràng đó là giấu tin mật (steganography) và thuỷ vân số (watermarking). Từ
“thuỷ vân” có xuất xứ từ kỹ thuật đánh dấu nƣớc thời xƣa. Kỹ thuật này là kỹ
thuật đánh dấu chìm một hình ảnh logo nào đó lên trên giấy nhằm mục đích
trang trí và phân biệt đƣợc xuất xứ của sản phẩm giấy [1].
Trong kỹ thuật giấu tin mật, thông tin cần giấu đƣợc gọi là thơng điệp
(message) cịn trong kỹ thuật thuỷ vân số thì đƣợc gọi là thuỷ vân
(watermark). Thuỷ vân có thể là một chuỗi các kí tự, hay một hình ảnh, logo
nào đó.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

17
Nói đến thuỷ vân số là nói đến kỹ thuật giấu tin nhắm đến những ứng
dụng bảo đảm an toàn dữ liệu cho đối tƣợng đƣợc sử dụng để giấu tin nhƣ:
bảo vệ bản quyền, chống xuyên tạc, nhận thực thơng tin, điều khiện sao chép

v.v…Có thể thấy rõ là phần ứng dụng của thủy vân rất lớn, mỗi ứng dụng lại
có những u cầu riêng và tính chất riêng, do đó các kỹ thuật thuỷ vân cũng
có những tính năng khác biệt tƣơng ứng:
Watermarking
Thuỷ vân số

Robust
Copyright marking
Thuỷ vân bền vững

Imperceptible
Watermarking
Thuỷ vân ẩn

Fragile
Watermarking
Thuỷ vân “dễ vỡ”

Visible
Watermarking
Thuỷ vân hiện

Hình 1.6. Phân loại các kỹ thuật thuỷ vân
Các kỹ thuật thuỷ vân trên Hình 1.6 đƣợc phân biệt nhau bởi những đặc
trƣng, tính chất của từng kỹ thuật và ứng dụng những kỹ thuật đó. Thuỷ vân
“dễ vỡ” (fragile) là kỹ thuật nhúng thuỷ vân vào trong ảnh sao cho khi phân
bố sản phẩm trong mơi trƣờng mở nếu có bất cứ một phép biến đổi nào làm
thay đổi đối tƣợng sản phẩm gốc thì thuỷ vân đã đƣợc giấu trong đối tƣợng sẽ
khơng cịn ngun vẹn nhƣ trƣớc khi giấu nữa (dễ vỡ). Các kỹ thuật thuỷ vân
có tính chất này đƣợc sử dụng trong các ứng dụng nhận thực thông tin

(authentication) và phát hiện xuyên tạc thông tin (tamper detection). Rất dễ
hiểu vì sao những ứng dụng này cần đến kỹ thuật thuỷ vân dễ vỡ. Ví dụ nhƣ
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 đƣợc thuỷ vân hoặc thuỷ vân đã bị sai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

18
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 đƣờng truyền. Ngƣợc lại, với kỹ thuật thuỷ
vân dễ vỡ là kỹ thuật thuỷ vân bền vững (robust). Các kỹ thuật thuỷ vân bền
vững thƣờng đƣợc ứng dụng trong các ứng dụng bảo vệ bản quyền. Trong
những ứng dụng đó, thuỷ vân đóng vai trị là thông tin sở hữu của ngƣời chủ
hợp pháp. Thuỷ vân đƣợc nhúng trong sản phẩm nhƣ một hình thức dán tem
bản quyền. Trong trƣờng hợp nhƣ 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 tƣởng 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 đƣợc chia thành hai loại là thuỷ vân ẩn và thuỷ
vân hiện. Thuỷ vân hiện là loại thuỷ vân đƣợc hiện ngay trên sản phẩm và
ngƣời dùng có thể nhìn thấy đƣợc giống nhƣ các biểu tƣợng kênh chƣơng
trình vơ tuyến mà chúng ta thƣờng thấy VTV3, CCTV, TV5…Các thuỷ vân
hiện trên ảnh thƣờng dƣới dạng chìm, mờ hoặc trong suốt để không gây ảnh
hƣởng đến chất lƣợng ảnh gốc. Đối với thuỷ vân hiện, thông tin bản quyền
hiện thị ngay trên sản phẩm.

Hình 1.7. Ví dụ về thuỷ vân hiện (Trên trang Web thư viện số của Mỹ)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>