Đồ án xử lý ảnh: Kinh nghiệm và hướng dẫn chi tiết

Ử Ả ồ ệ Đ án môn: X LÝ NH Ngành công ngh thông tin

Ờ Ở Ầ L I M Đ U

ớ ự ẽ ủ ể ọ ạ Ngày nay, cùng v i s phát tri n m nh m c a ngành khoa h c công ngh ệ

ầ ộ ươ ệ ể ế ở thông tin, internet đã tr thành m t nhu c u, ph ố ớ ng ti n không th thi u đ i v i

ườ ớ ượ ạ ầ ổ ớ ọ m i ng i, nhu c u trao đ i thông tin qua m ng ngày càng l n. Và v i l ng thông

ư ậ ớ ượ ơ ữ ệ ề ạ ậ ị tin l n nh v y đ c truy n qua m ng thì nguy c d li u b truy c p trái phép

ề ả ả ả ậ ậ ấ ữ ệ cũng tăng lên vì v y v n đ b o đ m an toàn và b o m t thông tin cho d li u

ấ ầ ề ạ ế ề ậ ượ ằ truy n trên m ng là r t c n thi ỹ t. Nhi u k thu t đã đ ứ c nghiên c u nh m gi ả i

ế ấ ữ ề ậ ấ ộ ọ ỹ quy t v n đ này. M t trong nh ng k thu t quan tr ng nh t là mã hóa thông tin.

ự ệ ễ ộ ộ ị Tuy nhiên m t thông đi p b mã hóa d gây ra s chú ý và m t khi các thông tin mã

ặ ẽ ể ả ệ ọ ị hóa b phát hi n thì các tin t c s tìm m i cách đ gi i mã.

ầ ộ ả ế ượ ữ ệ ớ M t công ngh m i ph n nào gi i quy t đ ấ c nh ng khó khăn trên là gi u

ồ ươ ư ệ ả ồ thông tin trong các ngu n đa ph ng ti n nh các ngu n âm thanh, hinh nh … Xét

ộ ạ ậ ằ ả ạ ấ ổ ả theo khía c nh t ng quát thì gi u thông tin cũng là m t d ng m t mã nh m đ m b o

ủ ư ươ ể ở ư ả ổ tính an toàn c a thông tin, nh ng ph ng pháp này u đi m ch là gi m đ ượ c

ự ồ ạ ủ ệ ả ồ kh năng phát hi n ra s t n t i c a thông tin trong các ngu n mang.

ộ ỹ ậ ấ ươ ể ố ớ Gi u thông tin là m t k thu t còn t ấ ng đ i m i và đanh phát tri n r t

ượ ả ự ủ ớ ớ nhanh, thu hút đ c c s quan tâm c a gi ọ i khoa h c và gi ệ i công nghi p và cũng

ủ ế ề ỹ ứ ủ ứ ề ộ ậ còn nhi u thách th c. N i dung c a báo cáo này ch y u nghiên c u v k thu t

ả ấ ấ gi u tin nói chung và gi u tin trong văn b n nói riêng

Ử Ả ồ ệ Đ án môn: X LÝ NH Ngành công ngh thông tin

Ụ

M C L C

Ề Ỹ ƯƠ Ổ Ậ Ấ Ờ Ở Ầ L I M Đ U 1 .............................................................................................................. Ụ Ụ M C L C 2 ..................................................................................................................... Ụ 3 DANH M C HÌNH ....................................................................................................... 4 ........................................... CH NG 1. T NG QUAN V K THU T GI U TIN

ấ ậ

ạ ấ 1.1.Khái ni m ệ 4 ........................................................................................................... ủ ụ 4 ................................................................................. 1.2.M c đích c a vi c gi u tin ấ 5 1.3.Phân lo i các k thu t gi u tin ........................................................................... 5 ..................................................................... ệ ỹ ậ 1.2.1.Gi u tin m t (Seganography )

ủ ố 5 1.2.2.Th y vân s (Watermaking ) ......................................................................

ụ

Ả Ị ộ ố ứ 6 1.4.M t s ng d ng ................................................................................................ Ạ ƯƠ 7 ................................................................ CH NG 2. Đ NH D NG NH BITMAP

ổ ả

ả ả

Ậ Ả 2.1.T ng quan 7 ........................................................................................................... 7 ........................................................................................................... 2.2.B ng màu 2.3.Mô t nh 8 ........................................................................................................... ả 2.4.C u trúc nh 9 ........................................................................................................ Ỹ ƯƠ 15 ............................................... CH ấ Ấ NG 3. K THU T GI U TIN TRONG NH

ả

ậ ấ ỏ ơ ặ ằ Ả 15 ....................................................... 3. 1.Các kĩ thu t gi u tin trong nh BITMAP 15 3.1.1. nh nh h n ho c b ng 8 bit màu .............................................................

Ả 15 3.1.2. nh 16 bit màu ............................................................................................

Ả 15 3.1.3. nh 24 bit màu ............................................................................................

ỹ

ậ ề ả ệ ố ậ ỹ 3.2. K thu t dùng h s DCT 16 ............................................................................... 16 3.2.1.N n t ng k thu t .....................................................................................

ờ ạ ế ổ 3.2.2.Phép bi n đ i cosin r i r c (DCT) 16 ............................................................

ủ ể ế ặ ổ ề 17 3.2.3.Đ c đi m c a phép bi n đ i DCT hai chi u ............................................

ề ế ấ ổ

ả 18 3.3. K thu t gi u tin trong mi n bi n đ i DCT .................................................. ậ 18 thu t toán ......................................................................................... ậ ỹ 3.3.1.Mô t

18 3.3.2.Quá trình Watermarking ..............................................................................

ự ệ

3.4. Cài đ t và th c nghi m Ế Ậ

Ả Ệ ặ 22 .................................................................................. 26 ................................................................................................................. K T LU N 27 ............................................................................................ TÀI LI U THAM KH O

Ử Ả ồ ệ Đ án môn: X LÝ NH Ngành công ngh thông tin

Ụ DANH M C HÌNH

ỹ ạ ấ

ả ả

ố ồ ộ ủ

ướ

ậ Hình 1.1.Phân lo i các k thu t gi n tin 5 ...................................................................... ể ả Hình 2.1.B ng màu và các đi m nh dùng b ng màu 7 .................................................. ả 8 Hình 2.2.Các cách b trí b ng màu ............................................................................... ộ ả ể Hình 2.3.Bi u đ c t c a m t nh trong Paint Shop Pro 7 9 .......................................... ơ ồ ủ Hình 3.1.S đ nhúng th y vân 20 ................................................................................. ả ơ ồ 21 ................................................................................ i mã Hình 3.2.S đ quá trình gi ươ ủ ệ ng trình Hình 3.3.Giao di n chính c a ch 22 ............................................................... ệ ấ 23 ........................................................................... Hình 3.4.Giao di n sau khi gi u tin ệ Hình 3.5.Giao di n tr 24 c khi tách tin ........................................................................ ệ 24 Hình 3.6.Giao di n sau khi tách tin ............................................................................

ồ

Ngành công ngh thông tin Ậ

Ề Ỹ

Ổ

Ấ

Ử Ả ƯƠ ệ NG 1. T NG QUAN V K THU T GI U TIN

Đ án môn: X LÝ NH CH 1.1.Khái ni mệ ườ ấ ố ượ ậ ọ ượ Môi tr ng gi u tin (hay còn g i là v t mang tin): là đ i t ng đ c dùng

ả ả ư ể ấ đ gi u tin nh văn b n, nh, audio, video,…

ấ ả ẽ ượ ư ấ Thông tin s đ ấ ữ ệ ả c gi u vào d li u nh nh ng ch t Gi u tin trong nh:

ả ổ ế ượ ằ ữ ả ượ l ng nh ít thay đ i và “khó” bi c đ ng sau nh đó mang nh ng thông tin có t đ

ậ ả ườ ể ế ượ ý ngĩa gì. Trong nh thông tin m t cho nhau mà ng i khác khô th bi t đ c.

ấ ấ ạ ệ ố ụ ộ Gi u tin trong audio l i ph thu c vào h th ng thính Gi u tin trong audio:

ầ ấ ề ấ ỏ ồ ộ giác. Gi u thông tin trong audio đòi h i yêu c u r t cao v tính đ ng b và tính an

ủ ươ ề ợ ụ ể ấ toàn c a thông tin. Các ph ng pháp gi u tin trong audio đ u l ế i d ng đi m y u

trong thính giác con ng i.ườ

ấ ư ấ ả ố Cũng gi ng nh gi u tin trong nh hay trong audio, Gi u tin trong video:

ấ ượ ượ ể ẽ ạ gi u tin trong video cũng đ c quan tâm và đ ề c phát ti n m nh m cho nhi u

ứ ư ề ụ ự ể ệ ề ậ ả ng d ng nh đi u khi n truy c p thông tin, xác th c thông tin và b o v quy n tác

ả ưở ươ ấ ả ố gi . Ý t ơ ả ủ ng c b n c a ph ầ ng pháp là phân ph i thông tin gi u dàn tr i thheo t n

ố ố ủ ữ ệ s c a d li u g c.

ữ ệ ẽ ượ ộ ượ ấ D li u s đ c gi u là m t l ộ ng thông tin mang ý nghĩa nào đó tùy thu c

ụ ủ ườ ử ụ vào m c đích c a ng i s d ng.

ộ ậ ậ ẩ ấ ắ Gi u tin là nhúng m u tin m t vào m t v t mang tin khác, sao cho m t

ườ ệ ặ ậ ẩ ậ th ng “khó” phát hi n ra m u tin đó, m t khác khó nh n bi ế ượ t đ c v t mang tin

ượ ấ ậ đã đ ộ c gi u m t tin m t.

ệ ấ

ủ 1.2.M cụ đích c a vi c gi u tin ấ ụ ủ ệ ả ả ậ ả M c đích c a vi c gi u tin là đ m b o an toàn và b o m t thông tin. Có 2

ầ ượ ạ khía c nh c n đ c quan tâm đó là:

ữ ệ ượ ả ậ ấ + B o m t cho d li u đ c đem gi u .

ố ượ ả ậ ượ ấ + B o m t cho chính đ i t ng đ c đem gi u thông tin .

ấ ậ ượ ứ ụ ụ ể ệ Ngày nay ngh thu t gi u tin đ ụ c nghiên c u đ ph c v các m c đích

ỷ ấ ố ệ ố ư ả ệ ả ự ề ấ tích c c nh : b o v b n quy n các tài li u s hóa (dùng thu n s ), hay gi u các

ậ ề ự ế thông tin bí m t v quân s và kinh t .

ể ủ ự ữ ệ ạ ườ S phát tri n c a công ngh thông tin đã t o ra nh ng môi tr ấ ng gi u tin

ệ ợ ớ ườ ể ấ ả m i vô cùng ti n l i và phong phú. Ng i ta có th gi u tin trong các văn b n, hình

ả ể ấ ả ố nh, âm thanh. Cũng có th gi u tin ngay trong các kho ng tr ng hay các phân vùng

ẩ ủ ườ ư ữ ư ứ ề ề n c a môi tr ạ ng l u tr nh đĩa c ng, đĩa m m. Các gói tin truy n đi trên m ng

ồ ệ Ngành công ngh thông tin

Ử Ả ấ ườ ậ ợ ệ ề ầ ườ Đ án môn: X LÝ NH cũng là môi tr ng gi u tin thu n l i. Các ti n ích ph n m m cũng là môi tr ng lý

ể ể ề ậ ả ưở t ọ ng đ gài các thông tin quan tr ng, đ xác nh n b n quy n.

ạ ậ ấ ỹ 1.3.Phân lo i các k thu t gi u tin

ỹ ể ậ ấ Có th chia k thu t gi u tin ra làm 2: steganography và watermarking.

ạ

ậ

ấ

ỹ

Hình 1.1.Phân lo i các k thu t gi n tin

ấ ậ 1.2.1.Gi u tin m t (Seganography )

ấ ậ ớ ệ ấ Gi u tin m t (Seganography ) quan tâm t i vi c gi u các tin sao cho thông tin

ấ ượ ố ọ ườ ệ ượ gi u đ ề c càng nhi u càng t t và quan tr ng là ng i khác khó phát hi n đ ộ c m t

ị ấ ằ ậ ỹ ườ ố ượ đ i t ng có b gi u tin bên trong hay không b ng k thu t thông th ng.

ủ ố 1.2.2.Th y vân s (Watermaking )

ố ượ ủ ấ ố ằ ị Th y vân s (Watermaking ) đánh gi u vào đ i t ả ẳ ng nh m kh ng đ nh b n

ở ữ ố ượ ủ ề ệ ạ quy n s h u hay phát hi n xuyên t c thông tin. Th y vân s đ c phân thành 2

ề ữ ủ ủ ạ ễ ỡ lo i th y vân b n v ng và th y vân d v .

ữ ề ỷ ườ ượ ứ ứ ụ ụ ả Thu vân b n v ng: th ng đ c ng d ng trong các ng d ng b o v ệ

ề ỷ ượ ư ộ ứ ả ẩ ả b n quy n. Thu vân đ ả c nhúng trong s n ph m nh m t hình th c dán tem b n

ề ườ ả ồ ạ ề ớ ả ữ ợ quy n. Trong tr ỷ ng h p này, thu vân ph i t n t ẩ i b n v ng cùng v i s n ph m

ằ ố ả ế ổ ỷ ỷ ệ ẩ nh m ch ng vi c t y xoá, làm gi hay bi n đ i phá hu thu vân.

ư ấ ằ ắ ẩ ố ỷ ườ ể + Thu vân n: cũng gi ng nh gi u tin, b ng m t th ng không th nhìn

ấ ỷ th y thu vân.

ệ ạ ỷ ỷ ượ ệ ả ẩ + Thu vân hi n: là lo i thu vân đ c hi n ngay trên s n ph m và ng ườ i

ấ ượ ể dùng có th nhìn th y đ c.

ễ ỡ ủ ậ ả ỹ ỷ Th y vân d v : là k thu t nhúng thu vân vào trong nh sao cho khi phân

ẩ ườ ấ ứ ộ ở ế ế ổ ố ả b s n ph m trong môi tr ng m n u có b t c m t phép bi n đ i nào làm thay

Ử Ả

ả ẩ ố ỷ ượ Ngành công ngh thông tin ố ượ ẽ ấ ồ Đ án môn: X LÝ NH ổ ố ượ đ i đ i t ng s n ph m g c thì thu vân đã đ ệ ng s không c gi u trong đ i t

ư ướ ẹ ấ ữ ễ ỡ còn nguyên v n nh tr c khi d u n a (d v ).

ữ So sánh gi a steganography và watermarking:

ự ệ ữ ủ ấ Steganography Che gi u s hi n h u c a thông Watermaking Thêm vào thông tin b nả ụ M c đích

đi p ệ quy n ề

ộ ậ ấ ắ ấ Thông tin che gi u đ c l p v i v ớ ỏ ớ Che gi u thông tin g n v i

ệ ượ ỏ ọ ng v b c ề ữ ẩ b cọ Không phát hi n đ ệ c thông đi p ố ượ đ i t Tiêu chu n b n v ng Yêu c uầ

ấ ị b che gi u

ng tin đ

ượ ấ c d u ệ ậ ị ị ỡ ấ ượ Dung l ệ Phát hi n ra thông đi p bí m t b che Watermaking b phá v T n công

ộ ố ứ gi uấ ụ thành công 1.4.M t s ng d ng

ụ ủ ủ ố Ứ * ng d ng c a th y vân s (Watermaking):

ự ộ ả ả ế T đ ng giám sát các b n sao và theo dõi các b n sao, vi ệ t tài li u trên

web.

ụ ệ ế ớ ượ ấ (Ví d 1 robot tìm ki m trên web v i 1 tài li u đ ề c đánh d u và do đó có ti m

ề ấ ợ ấ năng xác đinh v n đ b t h p pháp).

ự ộ ể ề T đ ng ki m tra 1 đài phát thanh truy n đi.

ồ ệ Ngành công ngh thông tin

Đ án môn: X LÝ NH ƯƠ

Ạ

Ả

Ị

Ử Ả CH

NG 2. Đ NH D NG NH BITMAP

ố ượ ầ ả ươ ắ ấ ớ Đ i t ng nh đ u tiên mà các ch ng trình gi u tin nh m t ả i là nh

ổ ế ạ ả ượ ấ Bitmap. Vì nh này ph bi n trên m ng Internet, dung l ng gi u tin cao và các

ươ ả ấ ơ ph ng pháp gi u tin đ n gi n.

ổ 2.1.T ng quan

ố ườ ả ượ ư ướ ạ ệ ả Các nh s th ng đ c l u d ộ i d ng t p nh 24bit hay 8bit cho m t

ể ả Ả ượ ề ả ấ ọ đi m nh. nh 24bit còn đ ỗ ấ c g i là nh true colour cung c p nhi u ch gi u

ụ ộ ả ả ơ ớ ỡ thông tin h n; tuy nhiên nh 24bit l n, ví d m t nh 24bit c 1024 x 768 pixels

ướ ễ ị ả ườ có kích th c trên 2 MB, nên d b gây chú ý khi t ạ i qua m ng. Th ả ữ ng nh ng nh

ượ ư ấ ậ ả ộ ươ ầ đó c n đ ể c nén, nh ng nén nh có th làm m t tin m t. M t ph ng án khác là

ể ấ ể ả có th dùng nh 8bit màu đ gi u thông tin.

ể ả ả ỗ ượ ể ệ ằ ư ả Trong các nh 8bit (nh nh GIF), m i đi m nh đ ộ c th hi n b ng m t

ộ ả ỏ ế ỉ ụ ể ầ ơ ỗ ớ byte. M i đi m đ n thu n tr đ n m t b ng ch m c các màu (palette), v i 256 kh ả

ể ả ị ằ ỉ ơ ứ ữ ề ầ ầ năng màu. Đi m nh ch a tr n m gi a 0 và 255. Các ph n m m ch đ n thu n v ẽ

ể ầ ạ ị ộ ả ự ế ọ ị màu c n bi u th lên màn hình t ả i v trí l a ch n. N u dùng m t nh 8bit làm nh

ề ấ ủ ấ ề ả ả ấ ph , r t nhi u chuyên gia v gi u tin trong nh khuyên nên dùng nh 256 c p xám

ổ ồ ủ ả ữ ề ấ ả ả ấ vì b ng màu c a nh xám thay đ i đ ng đ u gi a làm tăng kh năng gi u tin. Gi u

ố ớ ộ ả ả ả ẫ ả ả ầ tin trong nh 8bit c n xem xét c nh l n b ng màu. M t nh có kh i l n các màu

ễ ị ậ ấ ấ ơ ế ọ ả ủ ướ ế ồ đ ng nh t khó gi u h n vì d b nh n bi t. Sau khi ch n nh ph , b c ti p theo là

ươ ả ọ ch n ph ng pháp mã hoá nh.

2.2.B ng mả àu

ỉ ụ ủ ả ứ ề ả ả ộ ỗ B ng màu là m t m ng 1 chi u ch a ch m c các màu c a nh. Sau đó m i

ể ả ỏ ế ỉ ụ ỉ ệ ả ộ đi m nh ch vi c tr đ n m t màu ch m c nào đó trên b ng màu.

ể ả

ả

Hình 2.1.B ng màu và các đi m nh dùng b ng màu

ộ ộ ộ ố ứ ả ớ Trong b ng màu, 1 màu ng v i m t b ba hay b b n.

ướ ủ ả ượ ừ ộ ể ả Kích th c c a b ng màu đ c tính t đ sâu đi m nh (pixel depth):

ồ ệ Đ án môn: X LÝ NH Ngành công ngh thông tin

Ử Ả 4bit pixel: 3 byte/màu * 16 (= 24) màu = 48 byte

8bit pixel: 3 byte/màu * 256 màu = 768 byte

15bit pixel: 3 byte/màu * 32768 màu = 96 kbyte

16bit pixel: 3 byte/màu * 65536 màu = 192 kbyte

ộ ố ạ ả ớ ố ả ấ ả ả ả M t s lo i nh gi m b t s màu trong b ng màu, vì không ph i t t c các

ượ ả màu đ c dùng trong nh (CGM, TGA).

ị ể ượ ấ Các giá tr đi m đ c c t trong 2 byte (16 bit):

16 bit = 2 byte = (8 bit, 8 bit) > (5,6,5) = (R,G,B)

ố Có các cách b trí:

ể ả + Theo đi m nh (pixelorientiert) (RGB) (RGB) (RGB) (RGB) (RGB)

ặ ẳ + Theo m t ph ng màu (planeorientiert) (RRRRR ..... GGGGG ..... BBBBB)

ả

ố

Hình 2.2.Các cách b trí b ng màu

ươ ệ ắ ế ạ ả ự ấ ả ộ ố M t s ph ng pháp gi u tin trong nh d a vào vi c s p x p l i b ng màu,

ươ ả ớ trong khi các ph ng pháp khác thêm b t các màu vào b ng màu.

ả ả 2.3.Mô t nh

ứ ề ả ể ử ặ ườ ả ỳ Đ x lý ho c nghiên c u v nh ng i ta ph i mô hình hoá chúng. Tu theo

ử ụ ể ể quan đi m, mô hình mà có th áp d ng các phép x lý khác nhau trên mô hình đó.

Ả ồ ư ộ ả ể ả ồ quan đi m nh mành nh m t b n đ các bít ư ộ ả nh nh m t b n đ bít:

ề ả ụ ể ề ạ t o n n t ng đ chúng ta áp d ng các phép toán v bit.

ư ộ Ả ể ử ả ọ đ x lý nh trong máy tính dùng các công nh nh m t hàm toán h c:

ọ ườ ờ ạ ễ ả ư ể ộ ụ c toán h c, ng i ta tìm cách bi u di n nh nh là m t hàm r i r c f(x,y) trong đó

ạ ộ ủ ể ả ủ ả ặ ậ ộ ị x, y là to đ c a đi m nh còn f là giá tr xám ho c đ sáng c a nh. f nh n các

ị ờ ạ ả ừ ế ả giá tr r i r c trong kho ng t 0 đ n fmax. Trong nh 8 bit thì fmax = 28= 256.

ả ườ ể ả ễ ể ầ Trong nh màu ng i ta có th mô t ỏ màu qua ba hàm bi u di n các thành ph n đ ,

ụ l c và lam.

ồ Ử Ả ệ Ngành công ngh thông tin

Đ án môn: X LÝ NH ụ Ví d r(x,y); g(x,y); b(x,y).

ườ ộ ả ộ M t nh f(x,y) cũng là m t môi tr ườ ng ư ộ Ảnh nh m t môi tr ậ ng v t lý:

ổ ậ ụ ể ế ả ậ v t lý nên có th dùng áp d ng các phép bi n đ i v t lý trên nh.

ụ ứ ượ ả ầ ố ủ ể ả ễ ả ủ ả ổ Ví d m c năng l ng c a đi m nh, d i t n s c a nhi u nh, d i ph ,..

ả ả ư ộ ố ể ả ị ủ ứ Các giá tr c a đi m nh (m c nh nh m t mô hình th ng kê:

Mô t ộ ị ượ ư ế ẫ xám, đ sáng hay tr màu) đ c coi nh là bi n ng u nghiên, do đó chúng ta có th ể

ượ ụ ố ườ ể ể tính đ ấ ủ c phân b xác su t c a chúng. Ví d ng ồ ộ i ta có th dùng bi u đ c t

ể ể ử ễ ả ộ ị ườ (histogram) đ bi u di n đ xám hay các tr màu. Trong x lý nh ng i ta có th ể

ồ ộ ể ư ọ ễ ệ ể ể ấ dùng bi u đ c t đ làm các vi c nh l c nhi u.Còn trong gi u tin thì ta có th qua

ế ể ấ ả ố ấ đó mà bi t đâu là vùng nh có th gi u tin t t nh t.

ồ ộ ủ

ể

ộ ả Hình 2.3.Bi u đ c t c a m t nh trong Paint Shop Pro 7 ể ề ả

ề ả ể ượ Chính các quan đi m khác nhau v nh đã làm n n t ng đ có đ ữ c nh ng

ậ ấ ỹ k thu t khác gi u tin khác nhau.

ấ ả 2.4.C u trúc nh

Ả ể ậ ượ ọ nh Bitmap do Microsoft phát tri n, do v y còn đ c g i là Microsoft

Windows Bitmap (BMP, DIB, Windows BMP, Windows DIB, Compatible Bitmap)

ữ ộ ậ ớ ế ị ể Ả ị ượ ử ụ ộ ượ ư đ c l u tr đ c l p v i thi t b hi n th (DIB). nh này đ c s d ng r ng rãi

ầ Ả ể ườ trên Windows. Có th có 1, 4, 8, 16, 24, hay 32bit m u. nh này th ng s ử

ươ ụ d ng ph ạ ng pháp mã hoá lo t dài RLE. Kích th ướ ố c t i đa là 32Kx32K và 2Gx2G

ộ ệ ề ả Ả ứ pixel. nh bitmap không cho phép ch a nhi u nh trong m t t p.

ấ ạ ủ ả ồ C u t o c a nh bitmap g m các ph n ầ : 1. Header

2. Palette

3. Bitmap Data

4. Footer

ồ

Đ án môn: X LÝ NH ả Ử Ả ử ể ọ ườ ầ ắ Ngành công ngh thông tin ấ ượ Đ đ c và x lý nh Bitmap ng i ta c n n m đ ệ ủ ả c các c u trúc c a nh

c ượ đ

ầ ư l u trong ph n Header .

ủ ư ấ Ví dụ: Header c a Microsoft Windows Bitmap Version 1.x có c u trúc nh sau:

Header Palette

Bitmap Index

Palette 1

File Identifier

File Version

Number of Lines per Image

Number of Pixels per Line

Number of Bits per Pixel

Number of Color Planes

Compression Type

X Origin of Image

Y Origin of Image

Text Description

Ả ầ ồ Unused Space nh Bitmap Microsoft Windows 1.x có ph n Header g m 10byte :

TYPEDEF struct _Win1xHeader

{

WORD Type; /* File type identifier (always 0) */

WORD Width; /* Width of the bitmap in pixels */

WORD Height; /* Height of the bitmap in scan lines */

WORD ByteWidth; /* Width of bitmap in bytes */

BYTE Planes; /* Number of color planes */

BYTE BitsPerPixel; /* Number of bits per pixel */

} WIN1XHEADER;

ữ ệ ả ượ ệ D li u nh Bitmap đ c ghi vào t p theo 2 cách:

ậ ự ể ả ừ ư ượ ể Quét t ng dòng theo tr t t đi m nh nh chúng đ ị c hi n th trên thi ế ị t b

ừ ặ ầ ẳ theo t ng m t ph ng m u (plane)

ế ấ * Chi ti ả t c u trúc các nh BITMAP

Bitmap header:

ứ ể ậ ạ ự 12 Nh n d ng file Ki u arrayp1..2] of char:ch a ký t BM

ướ ể ằ 36 Kích th file Ki u Longint: tính b ng byte

Ử Ả ồ ệ Đ án môn: X LÝ NH Ngành công ngh thông tin

ư ế ẽ ừ 710 Reserve nt : tôi ch a bi t(có l là tên file th a)

ắ ầ ắ ầ ể ừ ầ ể ị 1114 Byte b t đ u Ki u longint, v trí byte b t đ u vùng data k t đ u file

ồ Ử Ả ệ Ngành công ngh thông tin

Đ án môn: X LÝ NH BitmapInfor :

ệ ạ ể ố ị 14 S byte trong vùng info Ki u Longint, hi n t i có giá tr 40

ề ộ ằ ể 58 Chi u r ng bitmap Ki u longint tính b ng pixel

ề ằ ể 912 Chi u cao bitmap Ki u longint tính b ng pixel

ố ả ố ể 1314 S Planes màu Ki u Word s b ng màu

ể ộ ố ị ể 1516 S bits cho m t pixel Ki u Word, các giá tr có th có

ắ 1: Đen/tr ng,

4:16 màu,

8:256 màu,

24: 24bit màu

ữ ệ ể ể ị 1720 Ki u nén d li u Ki u Longint có giá tr là

0: Không nén

1: Nén runlength+8bit/pixel

2: Nén runlength+4bit/pixel

ướ ả ủ ả ể ố 2124 Kích th ằ c nh Ki u Longint, b ng s byte c a nh

ả ể ằ ộ 2528 Đ phân gi i ngang Ki u Longint, tính b ng pixel

ả ọ ể ằ ộ 2932 Đ phân gi i d c Ki u Longint, tính b ng pixel

ượ ử ụ ể ả ố 3336 S màu đ c s d ng Ki u Longint trong nh

ượ ử ụ ệ ả ể ố 3740 S màu đ c s d ng Ki u Longint khi hi n nh

Bitmap palette:

ủ ế ề ồ ộ Ti p theo sau vùng info là palette màu c a BMP, g m nhi u b có kích th ướ c

ế ề ấ ộ ằ b ng 4 byte x p li n nhau theo c u trúc BlueGreenRed và m t Byte dành riêng cho

ướ ủ ủ ả ằ ố Itensity. Kích th c c a vùng Palette màu b ng 4*s màu c a nh. Vì Palette màu

ấ ạ ứ ự ọ ủ c a màn hình có c u t o theo th t ủ RedGreenBlue, nên khi đ c palette màu c a

ả ổ ạ ể ả ủ ả ợ ượ nh BMP vào ta ph i chuy n đ i l ố i cho phù h p. S màu c a nh đ c bi ế ự t d a

ụ ể ả ố trên s bít cho 1 pixel c th là: 8.bits/pixel: nh 256 màu,

ả ả 4bits/pixel: nh 16 màu, 24bits/pixel nh 24 bít màu

BitmapData:

ề ế ủ ứ ầ ầ Ph n này k ti p ngay sau Palette màu c a BMP. Đây là ph n ch a các giá tr ị

ể ả ủ ượ ư ứ ự ừ màu c a các đi m nh trong BMP. Các đi m nh ể ả đ c l u theo th t t trái qua

ả ộ ạ ượ ư ỗ ph i trên m t dòng và các dòng l c l u theo th t ứ ự ướ d i đ i lên trên. M i Byte

trong vùng

ể ả ể ề ễ ặ ố ộ BitmapData bi u di n 1 ho c nhi u đi m nh tùy theo s bits cho m t pixel.

Ử Ả ồ Đ án môn: X LÝ NH

ắ Ngành công ngh thông tin ả ệ ứ ụ ơ + Khi là 1 bit màu: Các bitmap là Đ n s c, và b ng màu có ch a hai m c.

ể ả ệ ế ả ạ ỗ ộ ể M i bit trong bitmap m ng đ i di n cho m t đi m nh. N u bit, rõ ràng, các đi m

ả ẽ ượ ắ ủ ị ớ ế ể ả ầ nh s đ ụ c hi n th v i màu s c c a các m c đ u tiên trong b ng màu, n u các

ượ ế ậ ắ ủ ể ả ứ ụ ả ậ bit, đ c thi t l p, các đi m nh có màu s c c a các m c nh p th hai trong b ng.

ố ả ắ + Khi là 4 bit màu: Các bitmap đã có t i đa là 16 màu s c, và các b ng màu

ể ả ụ ứ ế ượ ể ệ ộ ỗ ch a lên đ n 16 m c. M i đi m nh trong bitmap đ ằ c th hi n b ng m t 4bit,

ụ ế ỉ ụ ả ườ ầ ch m c vào các b ng màu. Ví d , n u là ng i đ u tiên byte trong bitmap là 1Fh,

ể ả ứ ệ ầ ả ạ các byte đ i di n cho hai pixel. Đ u tiên ch a các đi m nh màu trong b ng màu

ể ả ụ ụ ứ ứ ứ ả ầ ậ m c nh p th hai, và l n th hai ch a các đi m nh màu trong b ng màu 16 m c.

ố ả + Khi là 8 bit màu: Các bitmap đã có t ắ i đa là 256 màu s c, và các b ng màu

ứ ố ườ ệ ả ạ ỗ ợ ch a t ụ i đa 256 m c. Trong tr ộ ng h p này, m i byte trong m ng đ i di n cho m t

ể ả đi m nh.

ố ế + Khi là 16 bit màu: Các bitmap đã có t ự i đa là 216 màu. N u các lĩnh v c

ậ ượ ế ậ ự ể ủ c a nén t p tin bitmap đ c thi ứ t l p đ BI_RGB, các lĩnh v c Palette không ch a

ỗ ừ ể ả ệ ạ ả ộ ụ b t kấ ỳ m c. M i t trong m ng bitmap đ i di n cho m t đi m nh. Các thân nhân

ượ ệ ạ ầ ớ ỗ ỏ ủ c a intensities đ , xanh, xanh và đ c đ i di n v i 5 bit cho m i thành ph n màu

ể ấ ỗ ị ắ s c. Các giá tr cho màu xanh là đáng k trong ít nh t 5 bit, sau 5 bit cho m i màu

ỏ ươ ứ ả ọ ượ ử ụ xanh và đ , t ấ ng ng. Tr ng nh t không ph i là ít đ c s d ng.

ự ủ ế ậ ượ ế ậ N u các lĩnh v c c a nén t p tin bitmap đ c thi t l p đ ể BI_BITFIELDS,

ặ ạ ự ứ ỏ ỉ ị các lĩnh v c Palette có ch a ba dword màu m t n mà ch đ nh màu đ , màu xanh,

ầ ươ ể ả ỗ ừ ứ màu xanh và các thành ph n, t ỗ ng ng, trong m i đi m nh. M i t ả trong m ng

ể ả ệ ạ ộ bitmap đ i di n cho m t đi m nh.

ụ ể ự ượ ế ậ ể Windows NT, c th : Khi nén lĩnh v c đ c thi t l p đ BI_BITFIELDS,

ế ậ ả ượ ỗ ồ thi t l p bit trong m i dword mask ph i đ c tác và không nên ch ng chéo các bit

ể ả ấ ả ầ ộ ủ c a m t khách mask. T t c các bit trong các đi m nh không c n ph i đ ả ượ ử c s

ụ d ng.

ụ ể ự ượ ế ậ ể Windows 95 c th : Khi nén lĩnh v c đ c thi t l p đ BI_BITFIELDS,

ỉ ỗ ợ ặ ạ ả ộ ơ Windows 95 ch h tr sau đây 16bpp màu m t n : M t 555 16bit, hình nh, n i

ỏ mà màu xanh mask là 0x001F, cácmàu xanh lá cây mask là 0x03E0, và màu đ mask

ả ơ là 0x7C00; và 565 16bit, hình nh, n i mà màu xanh mask là 0x001F, các màu

ỏ xanh lá cây mask là 0x07E0, và màu đ là 0xF800 mask.

ố ắ + Khi là 24 bit màu: Các bitmap đã có t i đa là 224 ự màu s c, và các lĩnh v c

ứ ấ ỳ ụ ả ạ ỗ ệ Palette không ch a b t k m c. M i 3byte ban tam ca trong m ng bitmap đ i di n

ồ Ngành công ngh thông tin

Ử Ả ủ ệ ứ ỏ ươ Đ án môn: X LÝ NH cho thân nhân c a intensities màu xanh, màu xanh lá cây, và đ , t ộ ng ng, cho m t

ể ả đi m nh.

ự ằ ố ế + Khi lĩnh v c này là b ng 32 : Các bitmap đã có t i đa là 232 màu. N u các

ủ ự ượ ế ậ ự ể lĩnh v c nén c a bitmap đ c thi ứ t l p đ BI_RGB, các lĩnh v c Palette không ch a

ủ ệ ạ ả ỗ ấ ỳ ụ b t k m c. M i dword trong m ng bitmap đ i di n cho thân nhân c a intensities

ỏ ươ ứ ộ màu xanh, màu xanh lá cây, và đ , t ể ả ng ng, cho m t đi m nh. Cao byte trong

ử ụ ỗ m i dword là không s d ng.

ủ ự ế ượ ế ậ ể N u các lĩnh v c nén c a bitmap đ c thi t l p đ BI_BITFIELDS, các lĩnh

ặ ạ ứ ỏ ỉ ị ự v c Palette có ch a ba dword màu m t n mà ch đ nh màu đ , màu xanh, màu xanh

ầ ươ ể ả ứ ả ỗ ỗ và các thành ph n, t ng ng, trong m i đi m nh. M i dword trong m ng bitmap

ể ả ệ ộ ạ đ i di n cho m t đi m nh.

ồ ệ Đ án môn: X LÝ NH Ngành công ngh thông tin

Ử Ả ƯƠ

Ả

Ậ

Ỹ

CH

Ấ NG 3. K THU T GI U TIN TRONG NH

ậ ấ ả 3. 1.Các kĩ thu t gi u tin trong nh BITMAP

ậ ợ ề ệ ấ ấ ả ấ ớ Vi c gi u tin trong nh màu thì có r t nhi u thu n l ệ i so v i vi c gi u tin

ộ ư ư ể ả ắ trong nh đen tr ng nó có m t u đi m nh sau:

ấ ượ ề ắ ơ Gi u đ ỡ ớ ả c nhi u thông tin h n so v i nh đen tr ng cùng kích c

ớ ả ự ấ ộ ơ ổ ớ ả ắ Đ an toàn cao h n so v i nh đen tr ng vì có r t ít s thay đ i so v i nh

ầ ố g c ban đ u.

ặ ằ ỏ ơ Ả 3.1.1. nh nh h n ho c b ng 8 bit màu

ả ấ ả ữ ỏ ơ ề ả ả Không ph i t ặ ằ t c nh ng nh nh h n ho c b ng 8 bit màu đ u có b ngmàu

ệ ắ ế ế ầ ắ ấ ậ ượ ắ đ c s p x p, do v y vi c s p x p LSB r t khó khăn. Ta c n s p x p l ế ạ ả i b ng

ấ ỳ ả ử ọ ư ầ ạ ị ộ màu: Ch n m t màu b t k gi s màu có d ng: A(x, y, z) tđ a vào v trí đ u tiên

ệ ấ ả ạ Duy t t t c các màu B(m, n, p) còn l i và tính:

S(A, B) =sqrt((xm)2 +(yn)2+(zp)2)

ấ ể ắ ế ạ ẽ ọ ỏ Ta s ch n màu B có S(A, B) nh nh t đ s p x p c n màu A sau đó l ạ ế i ti p

ụ ướ t c b c 2.

ế ả ượ ắ ế Quy trình k t thúc khi b ng màu đã đ c s p x p.

ư ể ả ỉ ố ả ượ ổ ỉ ố Các đi m nh có ch s màu là 15 ph i đ c đ i thành ch s 853. 1. L u ý:

Ả 3.1.2. nh 16 bit màu

ự ế ỉ ượ ể ể ể ả ễ ộ Th c t ch có 15 bit đ c dùng đ bi u di n cho m t đi m nh :

ể ể ễ ườ ộ ươ ố 5 bit dùng đ bi u di n c ng đ t ỏ ng đ i màu đ

ể ể ễ ườ ộ ươ ố ơ 5 bit dùng đ bi u di n c ng đ t ng đ i màu xanh l

ể ể ễ ườ ộ ươ ố 5 bit dùng đ bi u di n c ng đ t ng đ i màu xanh lam

ấ ở ế ứ Còn 1 bit không dùng đ n là bit cao nh t ủ ả byte th 2, đó chính là bit LSB c a nh

ế ộ ượ ấ ấ ỉ ấ 16 bit màu. N u ch l y m t bit này thì l ầ ầ ng thông tin gi u là r t ít do đó c n l y

ữ ộ ố thêm m t s bit n a.

Ả 3.1.3. nh 24 bit màu

ể ả ỗ ượ ễ ể ằ ộ M i m t đi m nh đ c bi u di n b ng 3 byte

ể ể ễ ườ ộ ươ ố 1 byte dùng đ bi u di n c ng đ t ỏ ng đ i màu đ

ể ể ễ ườ ộ ươ ố ơ 1 byte dùng đ bi u di n c ng đ t ng đ i màu xanh l

ể ể ễ ườ ộ ươ ố 1 byte dùng đ bi u di n c ng đ t ng đ i màu xanh lam

ề ố ả ỗ ưở ế ằ Trong m i byte các bít n m càng v cu i càng ít nh h ầ ữ ệ ng đ n ph n d li u

ả ườ ượ ượ ườ ườ ấ nh. Thông th ể ng đ tăng l ng thông tin đ ấ c gi u ng i ta th ng l y 4 bít

ể ấ ỗ ố cu i m i byte đ gi u thông tin.

ồ ệ

Ngành công ngh thông tin ộ Ử Ả ự ố ủ ế ấ ằ ộ Đ án môn: X LÝ NH ả ệ B ng th c nghi m cho th y n u thay toàn b bít cu i c a m t byte thì nh

ề ắ ớ ả ề ầ ế ủ k t q a cũng không khác nhi u l m so v i nh ban đ u. Đi u này là vô cùng có ý

ể ấ ượ ề ả nghĩa vì ta có th gi u đ c nhi u thông tin trong nh .

ệ ố ậ ỹ 3.2. K thu t dùng h s DCT

ề ả ậ ỹ 3.2.1.N n t ng k thu t

ả ấ ượ ố Các nh JPEG có t ỷ ệ l nén cao, ch t l ng t t, do đó chúng đ ượ ử ụ c s d ng

ớ ử ệ ả ư ề ạ ợ nhi u trên m ng. Tuy nhiên các t p nh JPEG không phù h p v i x lý bít nh các

ả ể ấ ữ ệ ự ể ẫ ả ầ ậ nh d a trên b ng m u, tuy v y v n có th dùng chúng đ gi u d li u.

Ả ể ự ử ụ ế ệ ế ả ổ ổ ờ ạ nh JPEG s d ng bi n đ i Cosin r i r c đ th c hi n nén nh Bi n đ i

ấ ữ ệ ờ ạ ế ể ổ cosin r i r c là phép bi n đ i m t d li u vì không th tính chính xác các giá tr ị

ể ỗ ữ ệ ộ ệ ữ ố ư cosin, cũng nh có th có các l ữ ệ i làm tròn. Đ l ch gi a d li u g c và d li u

ụ ồ ạ ụ ế ổ ộ ị ươ ử ụ ph c h i l i sau khi bi n đ i ph thu c vào các giá tr và ph ng pháp s d ng đ ể

ờ ạ ị tính các tr cosin r i r c.

ể ử ế ế ặ ả ổ ổ Cũng có th x lý nh dùng bi n đ i Fourier nhanh ho c bi n đ i sóng con

ệ ằ ả ậ (wavelet transformation). Thu t toán JPEG làm vi c b ng cách chia nh ra thành các

ệ ố ế ờ ạ ướ ừ ậ ậ ổ ế ma tr n 8x8. Sau đó tính h s bi n đ i cosin r i r c cho t ng ma tr n. B c ti p

ệ ố ượ ậ ượ ớ ộ ả theo các h s này đ c nhân v i m t ma tr n l ế ng hoá. K t qu thu đ ượ ẽ c s

ế ố ầ ố ố ượ ượ đ ấ c làm tròn đ n s nguyên g n nh t, cu i cùng các s nguyên này đ c nén và

ư ạ l u l i.

ấ ử ể ấ ữ ệ ế ậ ơ Các c u t DCT chính là n i chúng ta có th gi u d li u. Cách ti p c n ph ổ

ệ ố ớ ứ ệ ố ử ứ ế ọ ớ ượ bi n là ch n các h s DCT l n và s đi chút ít. Vì h s l n t c m c "năng l ng"

ổ ả ộ ướ ấ ệ ố ọ cao nên ít làm thay đ i nh nh t. M t h ng khác là ch n các h s DCT trong các

ắ ườ ấ vùng mà m t ng i không nhìn th y.

ổ ế ụ ề ậ ử Các thu t toán JPEG n i ti ng áp d ng trong F5 và JSteg đ u dùng cách s a

ữ ệ ể ả ươ ề ượ ườ DCT đ nhúng d li u. C hai ph ng pháp này đ u qua đ ắ c m t th ư ng nh ng

ượ ươ ố không qua đ c các ph ng pháp phân tích th ng kê.

ượ Dung l ấ ng gi u :

ượ ỷ ấ ấ ợ ơ ớ Dung l ậ ng gi u không cao, và vì v y phù h p h n v i thu n.

ế ổ ờ ạ 3.2.2.Phép bi n đ i cosin r i r c (DCT)

ờ ạ ế ổ ượ Bi n đ i cosin r i r c vi ế ắ t t t là DCTDiscrete Cosine Transform đ ư c đ a

ủ ệ ế ồ ở ổ ra b i Ahmed và các đ ng nghi p c a ông vào năm 1974. Phép bi n đ i DCT đã

ờ ạ ẩ ả ế ạ ổ ị ượ đ c dùng trong d ng chu n nh JPEG. v Đ nh nghĩa bi n đ i cosin r i r c hai

chi u: ề

ồ Đ án môn: X LÝ NH Ngành công ngh thông tin

Ử Ả ổ ề ổ ế ế ổ ố ệ ề ấ ỳ Bi n đ i DCT hai chi u t ng quát là bi n đ i trên kh i hai chi u b t k m

ố ướ ượ ử ụ ề ấ x n, trong đó các kh i kích th c 8*8, 16*16 đ c s d ng nhi u nh t. Tuy nhiên,

ể ế ẽ ố ổ ỉ ượ ử ụ chúng ta s ch tìm hi u phép bi n đ i DCT trên kh i 8*8 đ c s d ng trong

ẩ ả chu n nén nh JPEG.

ế ậ ổ ượ ị ư Phép bi n đ i thu n DCT 8*8 đ c đ nh nghĩa nh sau:

ế ổ ủ ề ể ặ 3.2.3.Đ c đi m c a phép bi n đ i DCT hai chi u

ề ầ ố ể ệ ệ ố ả ặ ộ ớ Th hi n đ c tính n i dung v t n s thông tin nh. H s góc trên là l n

ệ ố ư ề ầ ặ ộ ọ ị và đ c tr ng cho giá tr trung bình thành ph n m t chi u g i là h s DC, còn các

ầ ầ ố ỏ ơ ể ị ễ ệ ố h s khác có giá tr nh h n bi u di n cho các thành ph n t n s cao theo h ướ ng

ướ ệ ố ứ ẳ ngang và theo h ọ ng th ng đ ng g i là h s AC.

ế ả ượ ữ ệ ổ B n thân bi n đ i DCT không nén đ ệ ố c d li u vì cũng sinh ra 64 h s .

ế ổ ế ể ả ữ ớ Theo nguyên lý chung, khi bi n đ i chi ti t gi a các đi m nh càng l n theo

ộ ướ ể ả ướ ướ ứ ẳ m t h ố ng nào đó trong kh i các đi m nh, h ng ngang, h ng th ng đ ng hay

ướ ườ ươ ứ ướ ế ổ theo h ng đ ng chéo thì t ng ng theo các h ng đó, các bi n đ i DCT càng

l n.ớ

ế ổ ế ể ả ữ ớ Theo nguyên lý chung, khi bi n đ i chi ti t gi a các đi m nh càng l n theo

ộ ướ ể ả ướ ướ ứ ẳ m t h ố ng nào đó trong kh i các đi m nh, h ng ngang, h ng th ng đ ng hay

ướ ườ ươ ứ ướ ế ổ theo h ng đ ng chéo thì t ng ng theo các h ng đó, các bi n đ i DCT càng

l n. ớ

ộ ươ ả ố ả ủ DCT làm gi m đ t ng quan không gian c a thông tin trong kh i nh. Nh ờ

ủ ệ ố ầ ố ủ ắ ặ ườ các đ c tính t n s không gian c a h th ng nhìn c a m t ng ệ ố i, các h s DCT có

ể ượ ớ ượ ấ ợ ọ ỉ th đ ệ ố c mã hoá phù h p, ch các h s DCT quan tr ng nh t m i đ c mã hoá đ ể

ề truy n đi.

ề ầ ố ấ ố ệ ố ể ề Kh i h s DCT có th chia thành 3 mi n: mi n t n s th p, mi n t n s ề ầ ố

ề ầ ố ữ cao, mi n t n s gi a:

ề ầ ố ấ ứ ả ọ ưở ế + Mi n t n s th p: ch a các thông tin quan tr ng nh h ng đ n tri giác.

ồ ệ Đ án môn: X LÝ NH Ngành công ngh thông tin

Ử Ả ề ầ ố ề ầ ố ườ + Mi n t n s cao: các thông tin trong mi n t n s cao th ng không mang

ườ ạ ỏ ề tính tri giác cao, khi nén JPEG thì th ng lo i b thông tin trong mi n này. Trong

ầ ố ệ ố ậ ỷ ườ ề các thu t toán thu vân, mi n h s DCT t n s cao th ng không đ ượ ử ụ c s d ng

ườ ữ ề ả ặ ả ớ do nó th ề ử ng không b n v ng v i các phép x lý nh, ho c nén nh JPEG. Mi n

ượ ử ụ ộ ự ề ỏ ầ ố t n s cao cũng khó đ ổ c s d ng do m t s thay đ i dù nh trong mi n này cũng

ấ ượ ủ ả ế ẫ d n đ n ch t l ng tri giác c a nh.

ườ ượ ử ụ ế ấ ề ầ ố ữ + Mi n t n s gi a: th ng hay đ c s d ng nh t và cũng cho k t qu t ả ố t

ề ầ ố ở ữ ử ụ ề ấ ậ ấ nh t. Trong thu t toán đ xu t cũng s d ng mi n t n s gi a.

ế ổ ề ấ ậ ỹ 3.3. K thu t gi u tin trong mi n bi n đ i DCT

ậ ướ ươ Thu t toán d ẽ ử ụ i đây s s d ng ph ề ầ ỷ ng pháp nhúng thu vân trong mi n t n

ả ầ ượ ử ụ ể ứ ỷ ố ủ ả s c a nh, gi ệ c s d ng đ ch a tín hi u thu vân là mi n t n s ề ầ ố ở ữ gi a i t n đ

ố ả ữ ố ộ ố ủ c a m t kh i DCT 8x8. Trong đó, các kh i DCT 8x8 là nh ng kh i nh cùng kích

ướ ượ ẫ ọ ừ ả ầ ượ ụ ế th c đã đ c ch n ra ng u nhiên t nh ban đ u và đ ổ c áp d ng phép bi n đ i

ề ầ ờ ạ ệ ể ể ố ỗ ỷ cosin r i r c DCT đ chuy n sang mi n t n s . M i tín hi u thu vân s đ ẽ ượ c

ứ ộ ố ch a trong m t kh i.

ả 3.3.1.Mô t ậ thu t toán

Input:

ộ ỗ Watermark: M t chu i các bit b.

ộ ả M t nh F.

Output:

ộ ả ỷ M t nh sau khi thu vân, F’.

ể ả Khoá đ gi i mã K.

3.3.2.Quá trình Watermarking

ộ ả ẽ ượ ỗ ố M t nh có kích m x n s đ c chia thành (m x n)/64 kh i 8 x 8, m i bit s ẽ

ố ấ ỳ ế ấ ộ ố ọ ổ ộ ố ượ đ c gi u trong m t kh i. Ch n m t kh i b t k B và bi n đ i DCT kh i đó thu

ệ ố ở ị ề ầ ố ở ữ ủ ấ ỳ ọ ố ượ đ c B’. Ch n hai h s v trí b t k trong mi n t n s gi a c a kh i DCT,

ả ử gi s đó là b’(i,j) và b’(p,q). Ta tính:

d = || b’(i,j) |b’(p,q)|| mod a

ộ ố ả ộ ố ươ Trong đó a là m t tham s tho mãn: a= 2(2t + 1), t là m t s nguyên d ng.

ẽ ượ ề ệ Bit Si s đ ả c nhúng sao cho tho mãn đi u ki n :

i =1 thì m t trong hai h s DCT b’(i,j) ho c b’(p,q) có tr

ế ệ ố ặ ộ + N u d<2t+1 mà S ị

ệ ố ớ ơ ẽ ị ứ ổ ể tuy t đ i l n h n s b thay đ i đ d>= 2t+1 theo công th c sau:

ồ Ử Ả ệ Ngành công ngh thông tin

Đ án môn: X LÝ NH max(|b’(i,j)| , |b’(p,q)|) + (INT(0.75*a) d)

ệ ố ớ ệ ố ớ ọ ị ơ V i hàm max (|b’(i,j)| , |b’(p,q)|) là hàm ch n ra h s có tr tuy t đ i l n h n,

ọ ẽ ượ ộ ộ ượ ặ ệ ố ượ h s đ c ch n s đ c c ng thêm m t l ng là (INT(0.75*a) d) ho c cũng có

ể ế ệ ố ứ ổ ộ th bi n đ i m t trong hai h s theo công th c:

min(|b’(i,j)| , |b’(p,q)|) (INT(0.75*a) + d)

ệ ố ệ ố ớ ọ ị ỏ ơ V i hàm min(|b’(i,j)| , |b’(p,q)|) là hàm ch n ra h s có tr tuy t đ i nh h n,

ẽ ị ừ ọ ộ ượ ệ ố ượ h s đ c ch n s b tr đi m t l ng là (INT(0.75*a) + d) INT() là hàm làm

ộ ố ự ủ ầ ấ l yph n nguyên c a m t s th c.

ươ ự ế ệ ố ộ + T ng t , n u d>= 2t+1 mà S ặ i = 0 thì m t trong hai h s DCT b’(i,j) ho c

ệ ố ớ ơ ẽ ượ ị ổ ể ư ả b’(p,q) có tr tuy t đ i l n h n s đ c thay đ i đ tho mãn d<2t+1 nh sau:

max(|b’(i,j)| , |b’(p,q)|) – (d (INT(0.75*a)))

ệ ố ớ ệ ố ị ọ hàm max(|b’(i,j)| , |b’(p,q)|) là hàm ch n ra h s có tr tuy t đ i l n, h s đ ệ ố ượ c

ẽ ị ừ ọ ộ ượ ể ế ổ ch n s b tr đi m t l ộ ặ ng là (d (INT(0.75*a)) ho c cũng có th bi n đ i m t

ệ ố ứ trong hai h s theo công th c:

min(|b’(i,j)| , |b’(p,q)|) + (INT(0.75*a) d)

ệ ố ỏ ơ ệ ố ọ ị hàm min(|b’(i,j)| , |b’(p,q)|) là hàm ch n ra h s có tr tuy t đ i nh h n, h s ệ ố

ọ ẽ ượ ộ ộ ượ ợ đu c ch n s đ c c ng thêm m t l ng là (INT(1.25*a)d)

Ử Ả ồ ệ Đ án môn: X LÝ NH Ngành công ngh thông tin

ơ ồ

ủ

Hình 3.1.S đ nhúng th y vân

ả Quá trình gi i nhúng:

ệ ố ủ ế ố ọ ổ ị Đ c vào kh i DCT đã nhúng th y vân và v trí hai h s đã bi n đ i, sau đó

tính:

ớ d=||b’(i,j)||b’(p,q)|| mod a v i (a=2(2t+1))

i =1

ế N u d>=2t+1 thì S

i =0

ế N u d<2t+1 thì S

ả ượ ả ư Quá trình gi i mã đ c mô t nh sau:

Ử Ả ồ ệ Đ án môn: X LÝ NH Ngành công ngh thông tin

ả

ơ ồ Hình 3.2.S đ quá trình gi

i mã

ắ ủ ứ ậ Ch ng minh tính đúng đ n c a thu t toán:

ườ ợ Xét các tr ng h p sau đây:

ườ ế ợ + Hai tr ng h p n u d< 2t+1 v i S ớ i = 0 và d>=2t+1 v i Sớ i =1 thì s ẽ

ệ ố ủ ế ổ ố ổ ả không thay đ i gì h s c a kh i DCT, và vì DCT là phép bi n đ i hoàn toàn đ o

ượ ả ượ ế ả ng c nên khi gi i mã thì ta cũng thu đ c k t qu chính xác.

i = 1Ta bi n đ i m t trong hai h s b’(i,j) và

ườ ợ ệ ố ế ộ ổ + Tr ng h p d<2t+1 và S

ư b’(p,q) nh sau:

max(|b’(i,j)| , |b’(p,q)|) + (INT(0.75*a) d)

ớ ị Khi đó giá tr d m i là :

d’ = (||b’(i,j)| |b’(p,q)| |+ (INT(0.75*a) d)) mod a

d’ = (|b’(i,j)| |b’(p,q)|| mod a)+ (INT(0.75*a)mod a)(d mod a)

d’ = d+INT(0.75*a)d = INT(0.75*a)> 0.5*a=2t+1(dfcm)

i = 0 Ta bi n đ i m t trong hai h s DCT b’(i,j)

ườ ợ ệ ố ế ộ ổ + Tr ng h p d>=2t+1 và S

ư và b’(p,q) nh sau:

Ử Ả ệ Ngành công ngh thông tin

ồ Đ án môn: X LÝ NH max(|b’(i,j)| , |b’(p,q)|) (dINT(0.25*a))

ớ ị Khi đó giá tr d m i là :

d’ = (||b’(i,j)| |b’(p,q)| | (dINT(0.25*a)) mod a

d’ = (|b’(i,j)| |b’(p,q)|| mod a)+ (INT(0.25*a)mod a)(d mod a)

d’ = dd + 0.25*a= 0.75*a)> 0.5*a=2t+1(dfcm)

ự ặ ệ 3.4. Cài đ t và th c nghi m

* Cài đ tặ

ữ ặ ườ ạ ả Ngôn ng cài đ t, môi tr ng so n th o Microsoft Visual Studio.

ươ ượ ữ ậ ự ệ ạ Ch y ch ng trình đ c th c hi n trên ngôn ng l p trình C#.

ự ệ * Th c nghi m

ệ ủ ươ Giao di n c a ch ng trình:

ủ

ươ

ệ Hình 3.3.Giao di n chính c a ch

ng trình

ướ ữ ầ ầ ấ ế Tr ậ c khi gi u tin: yêu c u nh p nh ng thông tin c n thi t

ọ ả ố ừ ệ ả ẵ Ch n nh g c .bmp t t p nh có s n.

ạ ấ ả ọ ố Ch n văn b n mu n gi u tin (d ng text).

ậ ẩ ậ Nh p m t kh u khóa.

ể ươ ự ệ ấ ọ ế ấ Sau đó ch n “Th c hi n gi u tin” đ ch ng trình ti n hành gi u tin.

Ử Ả ồ ệ Đ án môn: X LÝ NH Ngành công ngh thông tin

ấ

ệ Hình 3.4.Giao di n sau khi gi u tin

ự ẽ ệ ầ ấ ồ Sau khi th c hi n gi u tin thành công, đ u ra s bao g m:

ấ Thông báo “Gi u tin thành công!”.

Khóa.

Ả ấ nh đã gi u tin.

ụ ả ầ ả ậ ả ớ Nh p tên nh m i đã mang tin vào m c “Tên nh ra” (tên nh có ph n m ở

ộ r ng).

ể ư ạ ọ Ẩ Sau đó ch n “ n” đ l u l i.

ự ữ ể ế ệ ề ấ ấ N u th c hi n gi u không thành công thì có th do nh ng v n đ sau:

ế ữ ệ ệ ầ ư ấ ả ầ ậ Nh p thi u d li u đ u vào nh : Tên nh vào, thông đi p c n gi u. Khi đó

ươ ể ườ ử ụ ụ ể ẽ ắ ch ng trình s thông báo đ ng i s d ng có th kh c ph c.

* Quy trình tách tin

Ử Ả ồ ệ Đ án môn: X LÝ NH Ngành công ngh thông tin

ệ

ướ

Hình 3.5.Giao di n tr

c khi tách tin

ướ ể ấ ự ệ ả ượ Tr c khi th c hi n tách nh đã mang tin đ l y đ ậ ệ c thông đi p bí m t

ữ ệ ầ ậ ữ yêu c u nh p nh ng d li u sau:

ọ ả ầ ừ ị ư ướ Ch n nh đã mang tin c n tách t v trí đã l u tr c đó.

ậ ả ầ ấ Nh p khóa thu đ ượ ừ ế c t k t qu đ u ra trong quá trình gi u.

ể ế ỏ ả ự ệ ọ Ch n “Th c hi n” đ ti n hành tách tin kh i nh.

ệ Hình 3.6.Giao di n sau khi tách tin

ự ủ ệ ầ ươ ồ Sau khi th c hi n tách tin thành công, đ u ra c a ch ẽ ng trình s bao g m:

Ử Ả ồ ệ Đ án môn: X LÝ NH

ậ ướ ệ ộ ấ Ngành công ngh thông tin ả N i dung thông đi p bí m t tr c khi gi u vào nh.

Ả ệ ậ nh sau khi đã tách thông đi p bí m t.

ữ ế ể ỗ N u tách tin không thành công thì có th do nh ng l i sau:

ọ ả Do ch n sai nh đã mang tin.

ậ Do nh p sai khóa.

ể ạ ữ ể ượ ế ả Khi đó ph i ki m tra l i nh ng lý do trên đ thu đ ả c k t qu đúng.

Ử Ả ồ ệ Đ án môn: X LÝ NH Ngành công ngh thông tin

Ậ

Ế

K T LU N

ộ ộ ỉ ệ ớ ế ệ ậ ấ ả Hi n nay gi u thông tin trong nh là m t b ph n chi m t l ấ l n nh t trong

ươ ệ ố ụ ứ ấ ươ ở ượ các ch ng trình ng d ng h th ng gi u tin trong đa ph ệ ng ti n b i l ng thông

ượ ổ ằ ấ ớ ả ấ ả tin đ ơ ữ c trao đ i b ng nh là r t l n và h n n a gi u thông tin trong nh cũng đóng

ế ứ ụ ứ ệ ế ả ầ ọ vai trò h t s c quan tr ng trong h u h t các ng d ng b o v an toàn thông tin.

ề ế ậ ượ ự ấ Chính vì th mà v n đ này nh n đ ấ ớ ủ c s quan tâm r t l n c a các cá nhân,

ườ ạ ọ ế ớ ứ ề ồ ổ t ứ ch c, tr ệ ng đ i h c và nhi u vi n nghiên c u trên th gi i. Trong đ án này

ề ỹ ủ ả ế ể ề ậ ấ ổ tìm hi u v k thu t gi u tin trên mi n bi n đ i DCT c a nh.

ứ ượ ờ ữ ề ồ Trong th i gian làm đ án em đã nghiên c u đ ấ c nh ng v n đ sau:

ứ ổ ấ ậ ả ỹ Nghiên c u t ng quan k thu t gi u tin trong nh.

ứ ấ ả Nghiên c u c u trúc nh Bitmap.

ủ ả ế ể ề ậ ấ ổ ỹ Tìm hi u k thu t gi u tin trên mi n bi n đ i DCT c a nh.

ể ể ề ậ ấ ổ ỹ ươ ự ế K thu t gi u tin trên mi n bi n đ i DCT có th tri n khai t ng t ả cho nh

ứ ạ ệ ậ ả ặ ạ PNG, nh JPG… Vi c cài đ t thu t toán không quá ph c t p, l ể i cho phép tri n

ể ấ ượ ấ ượ ế ả ớ ơ khai đ gi u l ữ ng thông tin khá l n. H n n a, k t qu đánh giá ch t l ả ng nh

ậ ấ ộ ỹ ậ ấ sau khi gi u tin cho th y k thu t trên có đ tin c y cao.

Ử Ả ồ ệ Đ án môn: X LÝ NH Ngành công ngh thông tin

Ả

Ệ

TÀI LI U THAM KH O

ủ ị ạ ậ ấ Gi u thông tin trong nh [1]. Vũ Th Chung Th y. 2004 . Lu n văn th c sĩ “ ả ”.

ề ạ ậ ậ ằ ả ỹ ậ B o m t b ng các k thu t ọ [2]. Đinh Ng c Tri u. 2004 . Lu n văn th c sĩ “

ấ mã hóa và gi u tin ”.

ế ậ ị An toàn d li u [3]. Tr nh Nh t Ti n. Giáo trình “ ữ ệ ”.

ọ ậ ướ ẫ ớ ấ ả ậ ố [4]. H ng d n h c l p trình v i C# . T p 1,2,3: Nhà Xu t B n Th ng Kê.

ươ ử ễ ạ [5]. L ng M nh Bá, Nguy n Thanh Th y ả ủ . Giáo trình “Nh p môn x lý nh ậ

ọ ỹ ậ s ”ố . NXB Khoa h c và k thu t.

Đồ án: Xử lý ảnh

Đồ án "Xử lý ảnh" gồm các nội dung chính như sau: Tổng quan về kỹ thuật giấu tin, định dạng ảnh bitmap, kỹ thuật giấu tin trong ảnh,... Mời các em cùng tham khảo để nắm vững nội dung của đồ án.

Chủ đề:

Ờ Ở Ầ L I M Đ U

Ụ

Ụ

M C L C

Ụ DANH M C HÌNH

Ề Ỹ

Ổ

Ấ

ạ

ậ

ấ

ỹ

Hình 1.1.Phân lo i các k thu t gi n tin

Ạ

Ả

Ị

NG 2. Đ NH D NG NH BITMAP

ể ả

ả

ả

Hình 2.1.B ng màu và các đi m nh dùng b ng màu

ả

ố

Hình 2.2.Các cách b trí b ng màu

ồ ộ ủ

ể

ộ ả Hình 2.3.Bi u đ c t c a m t nh trong Paint Shop Pro 7 ể ề ả

Ả

Ậ

Ỹ

CH

Ấ NG 3. K THU T GI U TIN TRONG NH

ơ ồ

ủ

Hình 3.1.S đ nhúng th y vân

ả

ơ ồ Hình 3.2.S đ quá trình gi

i mã

ủ

ươ

ệ Hình 3.3.Giao di n chính c a ch

ng trình

ấ

ệ Hình 3.4.Giao di n sau khi gi u tin

ệ

ướ

Hình 3.5.Giao di n tr

c khi tách tin

ệ Hình 3.6.Giao di n sau khi tách tin

Ậ

Ế

K T LU N

Ả

Ệ

TÀI LI U THAM KH O

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi