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

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. 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 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: Chương 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. Chương 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. Chương 3: Xây dựng chương trình Trình bày cấu trúc bản đồ dạng shapefile và biến đổi DFT, xây dựng thuật toán nhúng tách watermark. MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục i Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt . iv Danh mục các bảng v Danh mục các hình (hình vẽ, hình chụp, đồ thị) . iv MỞ ĐẦU: 1 1. ĐẶT VẤN ĐỀ . 1 2. MỤC ĐÍCH CỦA LUẬN VĂN 2 3. BỐ CỤC LUẬN VĂN . 3 NỘI DUNG CHưƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN 4 1.1. Các khái niệm cơ bản về giấu tin . 4 1.1.1. Định nghĩa: . 4 1.1.2. Phân loại các kỹ thuật giấu tin 5 1.1.3. Vài nét về lịch sử giấu tin . 9 1.1.4. Các yêu cầu đối với giấu tin cho ảnh 10 1.1.5. Mô hình kỹ thuật giấu tin . 12 1.1.6. Các ứng dụng của kỹ thuật giấu tin . 13 1.1.7. Các kiểu đánh dấu ẩn 15 1.2. Giấu tin trong ảnh những đặc trưng và tính chất . 15 1.2.1. Giấu tin trong ảnh . 15 1.2.2. Những đặc trưng và tính chất . 16 1.2.3. Các phương pháp giấu tin . 19 1.3. Kết luận chương 21 CHưƠNG 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 tượng 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 được từ mô hình ba chiều 41 2.6. Kết luận chương 42 CHưƠNG 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 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 chương 51 CHưƠNG 4: CHưƠNG 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 ước 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 chương 70 KẾT LUẬN 71