Giấu tin thuận nghịch cho ảnh stereo dựa trên phương pháp dịch chuyển histogram và EMD

Ảnh stereo gồm hai ảnh, bên trái và bên phải, có cùng kích thước và có nhiều khối ảnh tương đồng nhau. Dựa trên đặc tính này, một phương pháp giấu tin thuận nghịch được đề xuất để giấu thông tin mật vào các cặp khối ảnh tương đồng trong ảnh stereo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giấu tin thuận nghịch cho ảnh stereo dựa trên phương pháp dịch chuyển histogram và EMDKỷ yếu Hội nghị KHCN Quốc gia lần thứ XII về Nghiên cứu cơ bản và ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR); Huế, ngày 07-08/6/2019DOI: 10.15625/vap.2019.00025 GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH CHO ẢNH STEREO DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP DỊCH CHUYỂN HISTOGRAM VÀ EMD Huỳnh Văn Thanh1, Võ Phước Hưng1,2, Nguyễn Thái Sơn1, Trầm Hoàng Nam1, Đỗ Thanh Nghị2 1 Khoa Kỹ thuật và Công nghệ, Đại học Trà Vinh 2 Khoa Công nghệ thông tin và Truyền thông, Đại học Cần Thơ hvthanh@tvu.edu.vn, hungvo@tvu.edu.vn, thaison@tvu.edu.vn, tramhoangnam@tvu.edu.vn, dtnghi@cit.ctu.edu.vnTÓM TẮT: Ảnh stereo gồm hai ảnh, bên trái và bên phải, có cùng kích thước và có nhiều khối ảnh tương đồng nhau. Dựa trên đặctính này, một phương pháp giấu tin thuận nghịch được đề xuất để giấu thông tin mật vào các cặp khối ảnh tương đồng trong ảnhstereo. Phương pháp đề xuất thực hiện giấu tin bằng cách xây dựng lược đồ histogram hai chiều các cặp hệ số DCT được lượng tửhóa. Mỗi cặp khối tương đồng của ảnh stereo chứa nhiều cặp hệ số giống nhau có giá trị gần bằng không (0, 0) và chúng được chọnđể giấu tin. Ngoài ra, để nâng cao khả năng giấu tin trong khi vẫn duy trì được chất lượng ảnh stereo sau khi nhúng tin, chúng tôixây dựng bảng điều hướng nhúng tối ưu (optimal EMD) để dịch chuyển histogram khi giấu tin. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng,giải pháp đề xuất tăng hơn 40 % hiệu năng giấu tin nhưng không làm suy giảm chất lượng ảnh mang tin.Từ khóa: ảnh stereo, DCT, dịch chuyển histogram, EMD, giấu tin thuận nghịch. I. GIỚI THIỆU Ngày nay, khi dữ liệu số được truyền qua kênh phổ thông như mạng Internet, sẽ đối mặt với những rủi ro tiềmẩn từ những kẻ tấn công nhằm muốn thay đổi, phá hoại thông tin. Chính vì vậy, vấn đề bảo đảm sự an toàn của dữ liệusố ngày càng thu hút sự quan tâm đặc biệt của các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước. Nhiều giải pháp giữ an toàn vàbảo mật thông tin được đề xuất như mã hoá thông tin (cryptography) hay giấu thông tin trong dữ liệu (steganorgraphy)được đề xuất để giải quyết vấn đề khó khăn này. Trong đó, mã hoá thông tin là việc chuyển đổi các thông tin ở dạng cóý nghĩa (plaintext) sang dạng không có ý nghĩa (ciphertext). Tuy nhiên, phương pháp này thu hút nhiều hơn sự quantâm của những kẻ tấn công đối với bản mật mã. Trong khi đó, phương pháp giấu tin, thực hiện việc giấu thông tin mậtvào một dữ liệu số (dữ liệu mang tin). Các dữ liệu mang tin vẫn ở dạng có ý nghĩa sau khi giấu tin, do đó tránh được sựquan tâm không đáng có của những người dùng không hợp pháp. Vì vậy, phương pháp giấu thông tin mật vào một đốitượng mang tin đang nổi lên như một giải pháp hữu hiệu cho sự đảm bảo an toàn thông tin khi truyền trên môi trườngmạng mở. Các đối tượng mang tin (cover data) có thể là các tập tin văn bản (text), hình ảnh (image), âm thanh (audio),phim (video). Trong đó, giấu tin vào ảnh được cộng đồng các nhà nghiên cứu quan tâm phát triển. Thông thường, cáckỹ thuật giấu tin sẽ làm cho đối tượng mang tin bị nhiễu, bị biến dạng sau khi thông tin ẩn giấu được rút trích. Tuynhiên, nếu kỹ thuật giấu tin được ứng dụng trong các lĩnh vực đặc biệt như ảnh y sinh hay ảnh pháp chứng số, thì đòihỏi cả thông tin giấu và ảnh mang tin phải được bảo toàn (lossless) sau khi rút trích. Do đó, cần có các phương phápgiấu tin đảm bảo khả năng khôi phục được hoàn toàn đối tượng mang tin về trạng thái ban đầu sau khi thông tin mậtđược rút trích. Các phương pháp giấu tin làm được như thế được gọi phương pháp giấu tin thuận nghịch (reversibledata hiding) [1]. Phương pháp giấu tin trong ảnh có thể được thực hiện trên miền không gian (spatial domain) hoặc miền tần số(frequency domain). Trong đó, với phương pháp giấu tin trên miền không gian ảnh, các thông tin mật được giấu trựctiếp vào giá trị các điểm ảnh (pixels) của ảnh mang tin [2]-[7]. Phương pháp đơn giản nhất thuộc nhóm này là thay thếdữ liệu mật vào các bít thông tin có trọng số thấp (LSB) của các điểm ảnh [3]. Tuy nhiên, phương pháp này không thểkhôi phục ảnh mang tin về trạng thái gốc sau khi tin mật được trích ra. Năm 2003, Tian [7] đã đề xuất một lược đồ giấutin thuận nghịch đầu tiên, bằng cách giấu tin dựa vào mở rộng sự khác biệt (difference expansion - DE) của các cặpđiểm ảnh. Giải pháp này giúp bảo toàn ảnh mang tin sau khi rút trích, tuy nhiên cần phải dùng bản đồ định vị (locationmap) để xác định các điểm ảnh được nhúng hoặc không nhúng, đây là nguyên nhân dẫn đến khả năng nhúng khôngcao. Trong khi đó, với phương pháp dự báo (prediction), đã có nhiều lược đồ giấu tin hiệu quả hơn được đề xuất trong[5], [6]. Những phương pháp này, tác giả xây dựng lưu đồ dịch chuyển (histogram shifting - HS) từ các giá trị mở rộng ...