Trang 1

Chương I : Tổng quan watermarking

1.1 Khái quát về vấn đề giấu thông tin

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. Bên cạnh những thuận lợi mà thông

tin kỹ thuật số mang lại cũng có những thách thức và cơ hội mới. Sự ra đời những

phần mềm có tính năng rất mạnh, các thiết bị mới như máy ảnh kỹ thuật số, máy

quét chất lượng cao, máy in, máy ghi âm kỹ thuật số v.v.. đã thúc đẩy khả năng

sáng tạo, xử lý và thưởng thức các dữ liệu đa phương tiện. Mạng Internet toàn cầu

đã tạo ra những cơ cấu ảo - nơi diễn ra các quá trình trao đổi thông tin trong mọi

lĩnh vực chính trị, quân sự, quốc phòng, kinh tế, thương mại. Và chính trong môi

trường mở và tiện nghi như thế xuất hiện những vấn nạn, tiêu cực đang rất cần các

giải pháp hữu hiệu nhằm đảm bảo an toàn thông tin, chống lại các nạn ăn cắp bản

quyền, xuyên tạc thông tin, truy nhập thông tin trái phép [9,7,24,38,31] v.v.. Việc

tìm giải pháp cho những vấn đề này không chỉ giúp chúng ta hiểu thêm về công

nghệ phức tạp đang phát triển rất nhanh này mà còn tạo ra những cơ hội phát triển

mới.

Trong một thời gian dài, nhiều phương pháp bảo vệ thông tin đã được đưa ra,

trong đó giải pháp dùng mật mã được ứng dụng rộng rãi nhất. Các hệ mã đã được

phát triển nhanh chóng và được ứng dụng rất phổ biến. Thông tin ban đầu sẽ được

mã hoá thành các ký hiệu vô nghĩa, sau đó sẽ được lấy lại thông qua việc giải mã

nhờ khoá của hệ mã. Đã có nhiều hệ mã phức tạp và hiệu quả được sử dụng như

DES, RSA, ... Nhưng ở đây không đề cập về các hệ mã mật mà tìm hiểu về một

phương pháp đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng mạnh mẽ ở nhiều nước trên

thế giới. Đó là phương pháp giấu thông tin, đây là phương pháp mới đang được xem

như là một công nghệ chìa khoá cho vấn đề bảo vệ bản quyền, xác nhận thông tin và

điều khiển truy cập ứng dụng trong an toàn và bảo mật thông tin.

Trang 2

Giả sử ta có đối tượng cần bảo mật R (một văn bản, một ảnh hoặc một tập tin

âm thanh chẳng hạn). Nếu dùng phương pháp mã hoá để bảo mật R ta sẽ thu được

bản mật mã của R là R’ chẳng hạn. Thông thường, R’ mang những giá trị vô nghĩa

và chính điều này làm cho đối phương nghi ngờ và tìm mọi cách thám mã. Ngược

lại, nếu dùng phương pháp giấu R vào một đối tượng khác, một bức ảnh F chẳng

hạn ta sẽ thu được bức ảnh F’ hầu như không sai khác với F. Sau đó chỉ cần gửi ảnh

F cho người nhận. Để lấy ra bản tin R từ ảnh F’ ta có thể cần hoặc không cần ảnh

gốc F tùy theo từng phương pháp. Như vậy, khi đối phương bắt được tấm ảnh F’

nếu đó là ảnh lạ (ảnh cá nhân, ảnh phong cảnh của những nơi không nổi tiếng) thì

khó nảy sinh nghi ngờ về khả năng chứa tin mật trong F.

Sự khác biệt giữa mã hoá thông tin và giấu thông tin là mức độ lộ liễu của

đối tượng mang tin mật. Nếu ta phối hợp hai phương pháp trên thì mức độ lộ liễu

được giảm đến mức tối đa, đồng thời độ an toàn cũng được nâng cao. Chẳng hạn, ta

có thể mã hoá R thành R’ sau đó mới giấu R’ vào ảnh F để thu được ảnh F’. Tóm

lại, giấu thông tin và hệ mã mật có quan hệ mật thiết với nhau, cùng xây dựng nên

một hệ thống an toàn và bảo mật thông tin.

1.1.1 Định nghĩa giấu thông tin:

Là một kỹ thuật nhúng (giấu) một lượng thông tin nào đó vào trong một đối

tượng dữ liệu khác. Kỹ thuật giấu thông tin nhằm mục đích đảm bảo an toàn và bảo

mật thông tin rõ ràng 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 khác nhau

này dẫn đến hai khuynh hướng kỹ thuật chủ yếu của giấu tin:

� 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.

Steganography có khả năng che giấu mã bằng kỹ thuật thông minh do đó nó

không dễ dàng bị tấn công.

Trang 3

� Mật mã (cryptography). Mật mã quan tâm đến vấn đề bảo vệ nội dung của

thông tin. Mật mã có thể bị tấn công. Công nghệ thuỷ vân số (watermarking)

đánh giấu vào đối tượng nhằm khẳng định bản quyền sở hữu hay phát hiện

xuyên tạc thông tin. Là một lĩnh vực nổi bật trong khoa học máy tính, mật

mã, xử lý tín hiệu và truyền thông. Watermarking 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.

1.1.2 Vài nét về lịch sử giấu tin

Từ Steganography bắt nguồn từ Hi Lạp và được sử dụng cho tới ngày nay,

nó có nghĩa là tài liệu được che phủ. Các câu chuyện kể về kỹ thuật giấu thông tin

được truyền qua nhiều thế hệ. Có lẽ những ghi chép sớm nhất về kỹ thuật giấu

thông tin thuộc về sử gia Hy-Lạp Herodotus. Khi bạo chúa Hy-Lạp Histiaeus bị vua

Darius bắt giữ ở Susa vào thế kỷ thứ năm trước công nguyên, ông ta đã gửi một

thông báo bí mật cho con rể của mình là Aristagoras ở Miletus bằng cách cạo trọc

đầu một nô lệ tin cậy và xăm một thông báo trên da đầu của người nô lệ ấy. Khi tóc

của người nô lệ này mọc đủ dài người nô lệ được gửi tới Miletus. Một câu chuyện

khác về thời Hy-Lạp cổ đại cũng do Herodotus ghi lại. Môi trường để ghi văn bản

chính là các viên thuốc được bọc trong sáp ong. Demeratus, một người Hy-Lạp, cần

thông báo cho Sparta rằng Xerxes định xâm chiếm Hy-Lạp. Để tránh bị phát hiện,

ông ta đã bóc lớp sáp ra khỏi các viên thuốc và khắc thông báo lên bề mặt các viên

thuốc này, sau đó bọc lại các viên thuốc bằng một lớp sáp mới. Những viên thuốc

được để ngỏ và lọt qua mọi sự kiểm tra một cách dễ dàng. Ngoài ra, loại mực không

màu cũng là phương tiện hữu hiệu cho bảo mật thông tin trong một thời gian dài.

Người Romans cổ đã biết sử dụng những chất sẵn có như nước quả, nước tiểu và

sữa để viết các thông báo bí mật giữa những hàng văn tự thông thường. Khi bị hơ

nóng, những thứ mực không nhìn thấy này trở nên sẫm màu và có thể đọc dễ dàng.

Mực không màu cũng được sử dụng rất gần đây, như trong thời kỳ chiến tranh Thế

giới II.

Trang 4

Ý tưởng về che giấu thông tin đã có từ hàng nghìn năm về trước nhưng kỹ

thuật này được dùng chủ yếu trong quân đội và trong các cơ quan tình báo. Mãi cho

tới vài thập niên gần đây, giấu thông tin mới nhận được sự quan tâm của các nhà

nghiên cứu và các viện công nghệ thông tin với hàng loạt công trình nghiên cứu giá

trị. Cuộc cách mạng số hoá thông tin và sự phát triển nhanh chóng của mạng truyền

thông là nguyên nhân chính dẫn đến sự thay đổi này. Những phiên bản sao chép

hoàn hảo, các kỹ thuật thay thế, sửa đổi tinh vi, cộng với sự lưu thông phân phối

trên mạng của các dữ liệu đa phương tiện đã sinh ra nhiều vấn đề nhức nhối về nạn

ăn cắp bản quyền, phân phối bất hợp pháp, xuyên tạc trái phép...

1.1.3 Mô hình kỹ thuật giấu thông tin và một số thuật ngữ

Hình 1.1: Mô hình giấu thông tin trong ảnh

Một số thuật ngữ cơ bản:

Datahiding: là thuật ngữ chỉ kỹ thuật giấu tin nói chung bao gồm :

� Steganography: chỉ kỹ thuật giấu tin mật trong một đối tượng.

� Watermarking: thuỷ vân số, chỉ những kỹ thuật giấu tin dùng để bảo vệ đối

tượng chứa thông tin giấu.

Ảnh gốc (Original Image)

Dữ liệu cần giấu (Watermark)

Ảnh sau khi giấu thông tin

(Watermarked Image)

Watermark trích

Trang 5

Phương tiện chứa (host signal): là phương tiện gốc được dùng để nhúng thông tin.

Trong giấu thông tin trong ảnh thì nó mang tên ảnh chứa hay ảnh gốc (original

image), còn trong audio là audio chứa v.v.. Đôi khi ta cũng gọi phương tiện chứa là

môi trường (text, audio, video, ảnh).

Thông tin giấu (embedded data): là lượng thông tin được nhúng vào trong

phương tiện chứa. Thông tin giấu là một lượng thông tin mang một ý nghĩa nào đó

như ảnh, logo, đoạn văn bản tuỳ thuộc vào mục đích của người sử dụng. Trong giấu

tin mật steganography thông tin giấu được gọi là thông điệp giấu (message), còn

trong kỹ thuật watermarking số thì thông tin giấu được gọi là watermark. Thông tin

sẽ được giấu vào trong phương tiện chứa nhờ một bộ nhúng, bộ nhúng là những

chương trình, triển khai các 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 phương tiện

chứa bản tin đã giấu và phân phối sử dụng trên mạng.

1.1.4 Giấu tin trong dữ liệu đa phương tiện

� Giấu tin trong ảnh: hiện nay, giấu thông tin trong ảnh là một bộ phận chiếm

tỉ lệ lớn nhất trong các chương trình ứng dụng, các phần mềm, hệ thống giấu

tin trong đa phương tiện bởi lượng thông tin được trao đổi bằng ảnh là rất lớn

và hơn nữa giấu thông tin trong ảnh cũng đóng vai trò hết sức quan trọng

trong hầu hết các ứng dụng bảo vệ an toàn thông tin như: xác nhận thông tin,

xác định xuyên tạc thông tin, bảo vệ bản quyền tác giả, điều khiển truy cập,

giấu thông tin mật... Chính vì thế mà vấn đề này đã nhận được sự quan tâm

rất lớn của các cá nhân, tổ chức, trường đại học, và viện nghiên cứu trên thế

giới. Thông tin sẽ được giấu cùng với dữ liệu ảnh nhưng chất lượng ảnh ít

thay đổi và chẳng ai biết được đằng sau ảnh đó mang những thông tin có ý

nghĩa. Và ngày nay, khi ảnh số đã được sử dụng rất phổ biến, thì giấu thông

tin trong ảnh đã đem lại nhiều những ứng dụng quan trọng trên các lĩnh vực

trong đời sống xã hội. Ví dụ như đối với các nước phát triển, chữ kí tay đã

được số hoá và lưu trữ sử dụng như là hồ sơ cá nhân của các dịch vụ ngân

Trang 6

hàng và tài chính. Nó được dùng để nhận thực trong các thẻ tín dụng của

người tiêu dùng. Hay trong một số những ứng dụng về nhận diện như thẻ

chứng minh, thẻ căn cước, hộ chiếu, người ta có thể giấu thông tin trên các

ảnh thẻ để xác định thông tin thực.

Và một đặc điểm nữa của giấu thông tin trong ảnh đó là thông tin

được giấu một cách vô hình. Truyền thông tin mật cho nhau mà người khác

không thể biết được, bởi sau khi giấu thông tin thì chất lượng ảnh gần như

không thay đổi ngay cả đối với ảnh xám hay ảnh màu.

� Giấu tin trong audio: Giấu thông tin trong audio mang những đặc điểm

riêng khác với giấu thông tin trong các đối tượng đa phương tiện 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. Để

đảm bảo yêu cầu này, ta lưu ý rằng kỹ thuật giấu thông tin trong ảnh phụ

thuộc vào hệ thống thị giác của con người - HVS (Human Vision System)

còn kỹ thuật giấu thông tin trong audio lại phụ thuộc vào hệ thống thính giác

HAS (Human Auditory System). Và một vấn đề khó khăn là hệ thống thính

giác của con người nghe được các tín hiệu ở các giải tần rộng và công suất

lớn nên đã gây khó dễ đối với các phương pháp giấu tin trong audio. Nhưng

thật may là tai người lại kém trong việc phát hiện sự khác biệt các dải tần và

công suất, có nghĩa là các âm thanh to, cao tần có thể che giấu được các âm

thanh nhỏ thấp một cách dễ dàng. Các mô hình phân tích tâm lí đã chỉ ra

điểm yếu trên và giúp ích cho việc chọn các audio thích hợp cho việc giấu

tin. Vấn đề khó khăn thứ hai đối với giấu thông tin trong audio là kênh

truyền tin. Kênh truyền hay băng thông chậm sẽ ảnh hưởng đến chất lượng

thông tin sau khi giấu. Giấu thông tin trong audio đòi hỏi yêu cầu rất cao về

tính đồng bộ và tính an toàn của thông tin. Các phương pháp giấu thông tin

trong audio đều lợi dụng điểm yếu trong hệ thống thính giác của con người.

Trang 7

� Giấu thông tin trong video : Cũng giống như giấu thông tin trong ảnh hay

trong audio, giấu tin trong video cũng được quan tâm và được phát triển

mạnh mẽ cho nhiều ứng dụng như điều khiển truy cập thông tin, nhận thực

thông tin và bảo vệ bản quyền tác giả [44,25]. Ta có thể lấy một ví dụ là các

hệ thống chương trình video trả tiền xem theo đoạn với các video clip (pay

per view application). Các kỹ thuật giấu tin trong video cũng được phát triển

mạnh mẽ và cũng theo hai khuynh hướng là thủy vân số (digital

watermarking) và giấu thông tin (data hiding). Với các kỹ thuật giấu tin trong

video, một phương pháp được đưa ra bởi Cox là phương pháp phân bố đều.

Ý tưởng cơ bản của phương pháp là phân phối thông tin giấu dàn trải theo

tần số của dữ liệu chứa gốc (host signal). Nhiều nhà nghiên cứu đã dùng

những hàm cosin riêng và các hệ số truyền sóng riêng để giấu tin. Trong các

thuật toán khởi nguồn thì thường các kỹ thuật cho phép giấu các ảnh vào

trong video nhưng thời gian gần đây các kỹ thuật cho phép giấu cả âm thanh

và hình ảnh vào video. Như phương pháp của Swanson [39,40] đã sử dụng

để giấu theo khối. Phương pháp này đã giấu được hai bít vào khối 8*8. Gần

đây, phương pháp của Mukherjee [14] là kỹ thuật giấu audio và video sử

dụng cấu trúc lưới đa chiều ...

Kỹ thuật giấu thông tin áp dụng cả đặc điểm thị giác và thính giác của con

người. Kỹ thuật giấu tin đang được áp dụng cho nhiều loại đối tượng chứ không

riêng gì dữ liệu đa phương tiện như ảnh, audio hay video [10]. Chắc chắn sau

này còn tiếp tục phát triển. Phạm vi của luận văn này chỉ đề cập đến kỹ thuật

giấu thông tin trong ảnh, một kỹ thuật được nghiên cứu chủ yếu nhất hiện nay.

1.2 Quyền sở hữu trí tuệ và kỉ nguyên số

Cùng với sự phát triển của internet đã làm cho việc thông tin liên lạc cũng

như việc phân phối và sử dụng các sản phẩm truyền thông một cách nhanh chóng và

dễ dàng hơn. Dữ liệu số dễ dàng bị sao chép và phát tán nhanh chóng mà không mất

đi chất lượng và không tốn tiền trả bản quyền cho tác giả của sản phẩm. Việc sao

Trang 8

chép bất hợp pháp các sản phẩm trong các lĩnh vực âm nhạc, phim ảnh, sách, phần

mềm đã làm suy yếu những ngành công nghiệp này. Đứng trước khó khăn đó, một

yêu cầu đặt ra là dùng các kỹ thuật tác động lên sản phẩm để bảo vệ bản quyền,

chống sao chép, bảo mật các dữ liệu khi truyền … trước khi tung lên mạng.

Một kỹ thuật có thể thực hiện những điều trên một cách khả thi là “digital

watermarking”, kỹ thuật này tập trung tự xác minh khởi tố những ai vi phạm bản

quyền. Nghiên cứu watermarking” là tìm cách giấu thông tin bản quyền (hiding

copyright messages) hay “fingerpringting” (giấu số serial hay một tập hợp các đặc

tính mà hướng tới việc phân biệt sản phẩm gốc với sản phẩm sao chép).

Watermarking so với steganography phải quan tâm đến điều kiện về tính bền

vững (robustness) trước những tấn công. Khái niệm về tính bền vững này không thể

định nghĩa rõ ràng vì nó phụ thuộc vào từng ứng dụng cụ thể. Tính bền vững có thể

xem là yếu tố quan trọng nhất trong việc thiết kế các hệ thống watermarking và

cũng là yếu tố phân biệt giữa steganography và watermarking.

Như vậy, từ cách nhìn khái quát, ta có thể chú ý đến sự khác nhau cơ bản

giữa watermarking và steganography. Thông tin giấu bởi các hệ thống

watermarking gắn liền với các đối tượng số hóa cần được bảo vệ hay gắn liền với

chủ sở hữu của nó, trong khi steganography là hệ thống chỉ thực hiện giấu thông tin

và tách thông tin được giấu, thường không bền vững trước các điều chỉnh dữ liệu,

thông tin nhúng không liên hệ gì với dữ liệu bao phủ. Do đó, steganography là kênh

thông tin điểm – điểm giữa 2 đối tượng người gởi và người nhận, trong khi kỹ thuật

watermarking là kênh một đến nhiều người, dữ liệu bao phủ có thể được cung cấp

cho những người biết sự tồn tại của dữ liệu giấu và quan tâm đến việc loại bỏ nó.

Với những đặc tính riêng phù hợp với thời đại số cũng như những đòi hỏi về

độ an toàn và tính bền vững nên các hệ thống watermarking ngày càng được nghiên

cứu và chú trọng.

Trang 9

1.3 Phân loại watermarking :

Có nhiều cách phân loại kỹ thuật watermatking khác nhau, có thể phân loại như sau:

Hình 1.2: Phân loại watermarking

� Phân loại watermarking theo miền nhúng

• Miền không gian

• Miền tần số

� Miền DFT

� Miền DCT

� Miền DWT

Khả đảo Không khả đảo

Watermarking

Miền hoạt động According to Human Perception

According to Application

Visible

-

Tài liệu giấu tin

Mô hình cảm nhận của người

Ứng dụng

Dựa vào dữ liệu nguồn

Nhận biết Không Nhận biết

Miền tần số

Video Âm thanh Ảnh Văn bản

Yếu Bền vững

- Công cộng Gần như khả

đảo Cá nhân

Dựa vào dữ liệu đích

Gần như Không khả đảo

Miền không gian

Trang 10

� Miền hỗn hợp, ví dụ như là miền hình học, miền Fourier –

Mellin, đặc tính Histogram, miền biến đổi Wavelets phức tạp

Hình 1.3 : Phân loại các thuật toán watermarking dựa trên miền biến đổi

dùng cho quá trình nhúng watermarking

� Kỹ thuật watermarking có thể chia thành 4 loại theo đúng loại tài liệu nhúng

watermark bao gồm:

• Ảnh

• Video

• Văn bản

• Âm thanh

• Định dạng đa phương tiện đặc biệt (ví dụ như hoạt hình)

� Theo hệ thống nhìn của con người kỹ thuật watermarking số có thể chia thành các loại sau:

• Watermark có thể nhìn thấy (Visible Watermark)

• Watermark bền vững không nhìn thấy (Invisible-Robust Watermark)

Trải phổ

Biến đổi Cosin (DCT)

Biến đổi Fractal

hoặc khác

Phân loại watermarking theo miền nhúng

Miền biến đổi

Biến đổi Wavelet (DWT)

Biến đổi bit có ý nghĩa thấp nhất

(LSB)

Miền không gian

Trang 11

• Watermark yếu không nhìn thấy (Invisible-Fragile Watermark)

• Watermark kép (Dual Watermark)

� Phương pháp thay đổi dữ liệu chủ

• Cộng tuyến tính của tín hiệu trải phổ

• Tổng hợp ảnh (nhúng một logo)

• Thay thế và lượng tử hóa không tuyến tính

� Phân loại kỹ thuật watermarking dựa vào các ứng dụng

Hình 1.4 : Phân loại thuật toán watermarking dựa vào ứng dụng của watermarking

� Ngoài ra, kỹ thuật watermarking có thể được chia làm 3 loại khác nhau như

sau:

• Watermark rõ ràng;

• Watermark bền vững không rõ ràng;

• Watermark dễ hư không rõ ràng.

Các ứng dụng watermarking

Bảo vệ bản quyền (Copyright Protection)

Quyền tác giả ảnh (Image

Authenication)

Quyền tác giả ảnh (Image

Authenication)

Thông tin che phủ (Covert

communication)

Các ảnh hợp pháp

Thẻ ATM

Các ảnh y tế

Bản đồ

Phát hình

Các ứng dụng quân sự

Các ứng dụng thông minh

Kiểm soát việc sao chép

Thương mại điện tử

Phân phối đa phương tiện

Trang 12

� Độ khả dụng của tham chiếu dữ liệu (ví dụ như ảnh gốc) cho quá trình trích

watermark.

• Oblivious (blind): mù [10]

• Semi – obilious: bán mù

• Non – obilious (non – blind) : không mù

1.4 Những ứng dụng của kỹ thuật watermarking

Trong lĩnh vực watermarking, các điều kiện một hệ thống watermarking cần

phải thỏa luôn tùy thuộc vào ứng dụng của nó. Vì vậy, trước khi xét đến các điều

kiện, cũng như cách thiết kế hệ thống watermarking cần xét đến các ứng dụng của

kỹ thuật watermarking. Ngoài ra ta còn thấy rằng hiện không có một giải thuật

watermarking nào là hoàn hảo cả và mọi giải thuật watermarking đều phải chú trọng

đến mức độ bền vững của dữ liệu sao cho phù hợp với từng ứng dụng cụ thể.

1.4.1 Bảo vệ quyền sở hữu (Copyright Protection)

Đây là ứng dụng cơ bản nhất của kỹ thuật digital watermarking [12]. Mục

đích của watermarking cho bảo vệ quyền tác giả là nhúng thông tin xác nhận bản

quyền (watermark) vào dữ liệu ảnh số để có thể nhận biết người chủ bản quyền.

Ngoài mục đích xác nhận người chủ bản quyền còn để kiểm tra kín công việc của

người mua (truy xét các bản sao không hợp lệ). Dữ liệu nhúng có thể là một số đăng

ký (giống như UPC trên đĩa), một đoạn thông điệp, logo hình hoặc là một mẫu duy

nhất (như ADN: Acid deoxyribonucleic). Ví dụ như hệ thống quản lí sao chép DVD

đã được ứng dụng ở Nhật. Watermark 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 watermark sẽ ghi watermark mới,

chỉ trạng thái mới lên DVD. Các ứng dụng loại này yêu cầu watermark phải được

bảo đảm an toàn và sử dụng phương pháp phát hiện watermark đã giấu mà không

cần thông tin gốc.

Trang 13

Watermark số có thể nhận thấy được hoặc không nhìn thấy được. Watermark

ảnh nhìn thấy được thường là logo của người bản quyền, có thể dễ dàng đặt vào ảnh

nhưng khó gở bỏ. Tuy nhiên nhiều ứng dụng cần watermark không nhận thấy.

Trong luận văn chỉ đề cập đến “invisible watermark” trong ảnh số.

Invisible watermark đòi hỏi phải có tính bền vững cao trước các quá trình xử

lý ảnh như nén ảnh (ví dụ JPEG, JPEG2000), lọc ảnh, biến đổi hình học (xoay, cắt

ảnh, co dãn ảnh…). Muốn loại bỏ watermark này mà không được phép của người

chủ sở hữu thì chỉ có cách là phá huỷ sản phẩm. Để thiết lập quyền sở hữu hợp

pháp, sơ đồ watermark phải an toàn để chống lại những tấn công cố ý.

1.4.2 Xác nhận thông tin ảnh và tình trạng nguyên vẹn dữ liệu (Image

Athentication and Data Integrity)

Một ứng dụng khác của watermarking là xác nhận đúng ảnh và xác nhận sự

giả mạo[18]. Ảnh số ngày càng được sử dụng như một chứng cứ buộc tội ngày nay.

Watermark được sử dụng để phát hiện nó có bị sửa đổi hay không và có thể định vị

được vị trí sửa đó. Ảnh số dễ bị sửa đổi từ ứng dụng xử lý ảnh phức tạp. Watermark

được sử dụng để xác nhận tính xác thực của ảnh. Đối với ứng dụng loại này

watermark cần phải yếu (fragile) không cần bền vững trước các phép xử lý trên ảnh

đã được giấu tin để bất cứ sự sửa đổi nào trên ảnh sẽ phá hủy watermark (phát hiện

sự sửa đổi).

1.4.3 Lấy dấu vân tay hay dán nhãn (Fingerprinting and Labeling):

Nhãn ảnh là một ứng dụng mà thông tin về nội dung ảnh được mã hóa thành

watermark và được chèn vào ảnh. Mục tiêu của ứng dụng này tập trung vào vấn đề

truyền thông tin, về tính hợp pháp của người nhận hơn là tính hợp pháp của nguồn

dữ liệu số, nhằm xác định các bản sao của dữ liệu được phân phối chỉ có một. Việc

này rất hữu dụng trong việc giám sát và theo dõi các bản sao được sản xuất bất hợp

pháp. Nó tương tự như số seri trong sản phẩm phần mềm, mỗi một sản phẩm sẽ

mang một watermark riêng, loại ứng dụng này được gọi là “fingerpringting” và nó

liên quan đến việc gắn những watermark khác nhau thực hiện dễ dàng và độ phức

Trang 14

tạp thấp. Watermark được sử dụng trong lĩnh vực này cũng đòi hỏi tính bền vững

cao trước những tấn công cố ý.

1.4.4 Theo dõi quá trình sử dụng (Tracking):

Digital watermarking có thể được dùng để theo dõi quá trình sử dụng của các

digital media. Mỗi bản sao của sản phẩm được chứa một watermark duy nhất dùng

để xác định người được phép sử dụng là ai. Nếu có sự nhân bản bất hợp pháp, ta có

thể truy ra người vi phạm nhờ vào watermark được chứa bên trong digital media.

1.4.5 Kiểm tra giả mạo (Tamper Proofing):

Digital watermarking có thể được dùng để chống sự giả mạo. Nếu có bất cứ

sự thay đổi nào về nội dung của các digital media thì watermark này sẽ bị huỷ đi.

Do đó rất khó làm giả các digital media có chứa watermark.

1.4.6 Kiểm tra truyền thông (Broadcast Monitoring):

Nhiều chương trình rất tốn kém chi phí để sản xuất và phát trên mạng lưới

truyền hình như: tin tức, phim ảnh, các sự kiện thể thao, quảng cáo … Bảo vệ tài

sản trí tuệ và ngăn chặn các hoạt động phát sóng lại một cách bất hợp pháp là vô

cùng quan trọng. Các công ty truyền thông và quảng cáo có thể dùng kỹ thuật

digital watermarking để quản lý xem có bao nhiêu khách hàng đã dùng dịch vụ cung

cấp.

1.4.7 Truyền tin bí mật (Concealed Communication):

Vì digital watermarking là một dạng đặc biệt của kỹ thuật che giấu dữ liệu

(steganography) nên người ta có thể dùng để truyền các thông tin bí mật.