Nghiên cứu kỹ thuật bảo vệ bản quyền các sản phẩm đồ họa vectơ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ii
1.3. Kết luận chƣơng 21
CHƢƠNG 2: GIẤU TIN TRONG BẢN ĐỒ VÉC TƠ 23
2.1. Bản đồ 23
2.2. Thủy vân bản đồ véc tơ 25
2.3. Đặc điểm riêng của thủy vân bản đồ Véc tơ 27
2.3.1. Dữ liệu bản đồ véc tơ 27
2.3.2. Độ chính xác của bản đồ véc tơ 28
2.3.3. Các khả năng giấu tin 29
2.3.3.1. Giấu tin hình học 29
2.3.3.2. Giấu tin vào đỉnh 30
2.3.3.3. Sắp xếp đối tƣợng 30
2.3.3.4. Giảm nhiễu 30
2.4. Thuật toán thủy vân 31
2.4.1. Thuật toán trong miền không gian 31
2.4.2. Thuật toán trong miền biến đổi (miền tần số) 36
2.4.2.1. Miền DFT : 37
2.4.2.2. Miền DWT : 39
2.4.2.3. Miền DCT 41
2.4.3. Thuật toán nhận đƣợc từ mô hình ba chiều 41
2.6. Kết luận chƣơng 42
CHƢƠNG 3: THUẬT TOÁN GIẤU VÀ TÁCH TIN TRONG BẢN ĐỒ
VÉC TƠ 43
3.1. Giấu tin trong ảnh đen trắng 43
3.1.1. Thuật toán giấu tin cơ sở 43
a. Tiền xử lí 43
b. Quá trình thực hiện giấu tin 43

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

iii
3.1.2. Thuật toán trích tin 45
a. Tiền xử lí: 45
b. Quá trình trích tin: 45
3.2. Biến đổi Fourier 45
a. Biến đổi Fourier 45
b. Biến đổi Fourier liên tục 47
c. Biến đổi Fourier rời 49
3.2.1. Những biến đổi Fourier trong véc tơ 51
3.3. Kết luận chƣơng 51
CHƢƠNG 4: CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 52
4.1. Mô tả bài toán thử nghiệm 52
4.2. Định dạng cấu trúc tệp Shapefile 53
4.2.1. Tổ chức dữ liệu khuôn mẫu của Shapefile 54
4.2.2. Quy ƣớc về tên tệp 54
4.2.3. Kiểu dữ liệu 55
4.2.4. Cấu trúc của Main file 55
4.2.5. Cấu trúc của tệp chỉ số (Index file) 64
4.2.6. Cấu trúc của tệp chứa cơ sở dữ liệu 65
4.3. Quy trình giấu thông tin 65
a. Phân tích thuật toán 65
b. Giấu thông tin 66
4.4. Quy trình tách thông tin 69
4.5. Kết luận chƣơng 70
KẾT LUẬN 71
vi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ


Tên hình Ý nghĩa
Hình 1.1 Phân loại các kỹ thuật giấu tin (Fabien A.P. Petitcolaset al., 1999)
Hình 1.2 Quá trình giấu tin và tách tin.
Hình 2.1 Các lớp bản đồ phân lớp đối tượng
Hình 2.2 Thế giới thực và bản đồ vectơ
Hình 4.1 Cấu trúc của tệp chính
Hình 4.2 Cấu trúc của tệp chỉ số.
Hình 4.3 Mô tả một bản đồ vector đơn giản
Hình 4.4 Giao diện chương trình DEMO













vii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

1
MỞ ĐẦU:
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, với sự ra đời và phát triển của mạng Internet. Mọi người đều có
thể kết nối vào Internet, tìm kiếm thông tin một cách dễ dàng thông qua nhà
cung cấp dịch vụ mạng.
Sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật trên nhiều lĩnh vực đặc
biệt là trong lĩnh vực đa phương tiện (multimedia) làm cho sự sản xuất, quản lý
và phân phối các sản phẩm này: hình ảnh, âm thanh… rất dễ dàng. Cùng với sự
phổ biến rộng rãi các mạng internet tốc độ cao làm cho quá trình phân phối
chúng trở nên rất nhanh chóng, dễ dàng, đem lại những thuận lợi to lớn thông
qua hệ thống thương mại điện tử.
Với môi trường mở và tiện nghi như thế, các hệ thống mạng hiện đại trở
thành phương tiện phân phối tài liệu một cách nhanh chóng và kinh tế. Tuy
nhiên, việc phân phối một cách phổ biến các tài nguyên trên mạng hiện nay luôn
gặp phải vấn nạn sao chép và sử dụng không hợp pháp như: Xâm phạm bản
quyền, truy cập trái phép, xuyên tạc, giả mạo thông tin…
Đi đôi với sự phát triển của công nghệ máy tính thì tình trạng sử dụng bất
hợp pháp các sản phẩm số (tệp tin tài liệu, chương trình, âm thanh và hình ảnh )
ngày càng tăng, do các tệp tin số có thể sao chép dễ dàng giữa các máy tính. Dẫn
đến tình trạng vi phạm bản quyền số đang xảy ra hàng ngày, hàng giờ trên khắp
thế giới. Nhằm bảo vệ các sản phẩm số không bị sử dụng trái phép, song song
với việc kêu gọi ý thức tự giác thực thi luật bản quyền, các công ty công nghệ
lớn trên thế giới đã và đang thực hiện các giải pháp kỹ thuật kiểm soát bản quyền
số. Một trong những vấn đề được đặt ra là làm sao bảo vệ quyền sở hữu đối với
các sản phẩm đa phương tiện này.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2
Đứng trước tình hình đó vấn đề về bảo mật thông tin hiện nay luôn nhận
được sự quan tâm đặc biệt trong nhiều lĩnh vực. Từ xa xưa đã có nhiều cách để
bảo mật thông tin, một trong những phương pháp dùng rất sớm để bảo vệ quyền
sở hữu đối với nội dung của các sản phẩm đa phương tiện là mã hoá. Nội dung
của sản phẩm đó được mã hoá và gửi cho người sử dụng. Người sử dụng chỉ đọc
được các thông tin này khi nhận được khoá để giải mã đi kèm. Phương pháp mã
hoá trên chỉ hiệu quả trong việc truyền thông tin nhưng không hiệu quả trong
việc bảo vệ quyền sở hữu. Sau khi người sử dụng đã giải mã được thì sẽ nhân
bản và phân phối lại sản phẩm đó. Ngày nay phương pháp giấu thông tin trong
các sản phẩm đa phương tiện được dùng phổ biến vì ngoài vấn đề bảo mật còn
bảo vệ bản quyền, chống nhân bản bất hợp pháp, chống truy cập trái phép, chống
xuyên tạc, chống giả mạo thông tin…
Giải pháp bảo mật thông tin được sử dụng phổ biến nhất là dùng các hệ
mật mã [1], [3]. Với giải pháp này, thông tin ban đầu sẽ được mã hóa thành bản
mật mã mang những giá trị “vô nghĩa”. Chính điều này làm nảy sinh nghi ngờ và
người sử dụng tìm mọi cách thám mã. Ngược lại, nếu đem thông tin giấu vào
trong một đối tượng khác, một bức ảnh F chẳng hạn, sẽ thu được một ảnh F‟ hầu
như không sai khác với F khi nhìn bằng mắt thường. Đây là ý tưởng của phương
pháp giấu tin (data hiding) trong môi trường ảnh, giấu tin mật [5], [6], đánh dấu
bản quyền [7], [8], và nhiều ứng dụng khác …
2. MỤC ĐÍCH CỦA LUẬN VĂN
Giấu tin là một lĩnh vực rộng lớn, trong luận văn này nghiên cứu các kỹ
thuật giấu tin trong ảnh rồi áp dụng cho bản đồ, một trong những vấn đề được
ứng dụng khá rộng rãi. Để thực hiện việc giấu tin trong bản đồ, ý tưởng cơ bản là
biến đổi một số thuộc tính của các điểm trên bản đồ theo một số thuật toán nhất

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

3
định, nhằm đảm bảo rằng dữ liệu bản đồ, về mặt thị giác, không sai khác là mấy
so với bản đồ gốc, đồng thời, sau khi nhận được bản đồ đích, sử dụng quy trình
giải mã với các khóa phù hợp, ta có thể trích được thông tin cần dấu.
Nội dung của luận văn này tập trung nghiên cứu các phương pháp giấu tin
trong ảnh bitmap, ảnh vector, các phương pháp thủy vân số [14], [15], một số
phương pháp giấu tin dựa vào các phép biến đổi DCT, DFT, DWT.
3. BỐ CỤC LUẬN VĂN
Luận văn gồm trang, được trình bày trong 3 chương, có phần mở đầu,
phần kết luận, phần mục lục, phần tài liệu tham khảo. Các nội dung cơ bản của
luận văn được trình bày theo cấu trúc như sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về giấu tin
Trình bày tổng quan về giấu tin, phân tích các yêu cầu đối với giấu tin cho
ảnh, trình bày một số loại hình giấu tin và các yêu cầu đối với giấu tin trong ảnh.
Bên cạnh đó trình bày một số mô hình giấu tin và các ứng dụng của chúng,
những đặc trưng và tính chất của giấu tin trong ảnh. Ngoài ra, một nội dung rất
quan trọng trong chương này đó là các phương pháp giấu tin và các thuật toán
giấu tin.
Chƣơng 2 : Các kỹ thuật giấu tin trong ảnh
Tập trung phân tích, đánh giá các thuật toán giấu tin trong ảnh, kỹ thuật
biến đổi Fourier. Biến đổi Fourier trong ảnh vector, các thuật toán giấu và tách
thông tin trong ảnh vector.
Chƣơng 3: Xây dựng chƣơng trình
Trình bày cấu trúc bản đồ dạng shapefile và biến đổi DFT, xây dựng thuật toán
nhúng tách watermark.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

4
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN

1.1. Các khái niệm cơ bản về giấu tin
1.1.1. Định nghĩa:
Qua nghiên cứu các phương pháp giấu tin, ta có thể định nghĩa nó như
sau:
Giấu thông tin là kỹ thuật nhúng (embedding) một lượng thông tin số nào
đó vào trong một đối tượng dữ liệu số khác.[18]
Trong khuôn khổ của luận văn, các thuật ngữ “giấu tin”, “giấu thông tin”
và “giấu dữ liệu”; thuật ngữ “đánh dấu ẩn”,”thủy vân số” và “thủy vân”; Tương
tự ta cũng có “mã” và “mã đánh dấu bản quyền”được xem đồng nghĩa. 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 tức là giấu đi ý
nghĩa của thông tin còn, còn với giấu thông tin thì người ta sẽ khó biết được là
có thông tin giấu bên trong tức là giấu đi sự hiện diện của thông tin. Về bản chất
giấu tin gần với nén dữ liệu hơn. Tóm lại giấu tin và mã hóa có mối quan hệ mật
thiết với nhau, cùng xây dựng một hệ thống an toàn và bảo mật thông tin.
Kỹ thuật giấu thông tin nhằm mục đích đảm bảo an toàn và bảo mật thông
tin ở hai khía cạnh. Một là bảo mật cho giữ liệu được đem giấu (embedded
data), chẳng hạn như giấu tin mật: thông tin mật được giấu kỹ trong một đối
tượng khác sao cho người khác không phát hiện được (steganography), hai là
bảo mật cho chính đối tượng được dùng để giấu tin (host data), chẳng hạn như
ứng dụng bảo vệ bản quyền, phát hiện xuyên tạc thông tin (watermarking) Hai

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

5
khía cạnh khác nhau này dẫn đến hai khuynh hướng kỹ thuật chủ yếu của 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.
1.1.2. Phân loại các kỹ thuật giấu tin
Do kỹ thuật giấu thông tin số mới được hình thành trong thời gian gần đây
nên xu hướng phát triển chưa ổn định. Nhiều phương pháp mới, theo nhiều khía
cạnh khác nhau đang và chắc chắn sẽ được đề xuất, bởi vậy một định nghĩa
chính xác, một sự đánh giá phân loại rõ ràng chưa thể có được. Sơ đồ phân loại
trên được Fabien A. P. Petitcolas đề xuất năm 1999.
Có thể chia lĩnh vực giấu tin thành hai hướng lớn là thủy vân số và giấu tin
mật [18]. Giấu tin mật quan tâm đến các ứng dụng sao cho người khác khó phát
hiện nhất việc có tin được giấu và nếu có phát hiệ tin được giấu thì việc giải tin
cũng khó thực hiện nhất.
Phạm vi ứng dụng của thủy vân đa dạng hơn, tùy theo mục đích của hệ
thủy vân mà người ta lại chia thành các hướng nhỏ như thủy vân dễ vỡ và thủy
vân bền vững.




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

6















Hình 1.1 Phân loại các kỹ thuật giấu tin ( Fabien A.P. Petitcolaset al., 1999)

Sơ đồ phân loại này như một bức tranh khái quát về ứng dụng và kỹ
thuật giấu thông tin. Dựa trên việc thống kê sắp xếp khoảng 100 công trình đã
công bố trên một số tạp chí, cùng với thông tin về tên và tóm tắt nội dung của
khoảng 200 công trình đã công bố trên Internet, có thể chia lĩnh vực giấu tin ra
làm hai hướng lớn, đó là watermarking và steganography.
Steganography (giấu tin, viết phủ) là lĩnh vực nghiên cứu việc nhúng các
mẩu tin mật vào một môi trường phủ. Trong quá trình giấu tin để tăng bảo mật
có thể người ta dùng một khoá viết mật khi đó người ta nói về Intrinsic
Steganography (dấu tin có xử lý). Khi đó để giải mã người dùng cũng phải có
Giấu thông tin
Giấu tin mật Thủy vân số
Thủy vân dễ vỡ
Thủy vân ẩn Thủy vân hiện
Thủy vân bền vững
Thủy vân ẩn Thủy vân hiện

Xem chi tiết: Nghiên cứu kỹ thuật bảo vệ bản quyền các sản phẩm đồ họa vectơ