Tổng quan về thủy vân số

Bài đăng này đã không được cập nhật trong 3 năm

1. Khái niệm thủy vân số

Thủy vân số là quá trình nhúng dữ liệu (hay được gọi là thủy vân) vào một đối tượng đa phương tiện nhằm xác thực nguồn gốc hay chủ sở hữu của đối tượng đó

So sánh với ẩn mã

Giống: Giấu một dữ liệu vào trong dữ liệu khác
Khác về mục đích:

Ẩn mã	Thủy vân
che giấu sự tồn tại của dữ liệu được nhúng	đảm bảo tính xác thực, an toàn và bảo vệ bản quyền đối với dữ liệu chứa thông tin được nhúng

2. Phân loại thủy vân số

3. Cấu trúc của hệ thống thủy vân số

Kí hiệu:

I là vật phủ dung để nhúng thủy vân vào
W là thủy vân ban đầu cần nhúng
𝑊𝑒 là thủy vân trích xuất được
𝐼𝑊 là vật phủ sau khi được nhúng thủy vân
K là khóa sử dụng trong quá trình nhúng và phát hiện/ trích xuất thủy vân
𝐼𝑟 là vật có nhúng thủy vân nhưng đã bị tấn công trên đường truyền, đây cũng chính là vật dung để kiểm tra trong quá trình phát hiện/trích xuất thủy vân
𝐸𝑚𝑏 là hàm (thuật toán) nhúng thủy vân
𝐷𝑡𝑐 là hàm (thuật toán) trích xuất thủy vân
D là hàm phát hiện thủy vân
f(I) là hàm biến đổi vật phủ I sang miền tần số/sóng, giá trị của f là một vector các hệ số tương ứng của vật phủ trên miền lựa chọn

Quá trình nhúng

Nhúng trên miền không gian:
- 𝐸𝑚𝑏 𝐼, 𝑊,𝐾 = 𝐼𝑊
Nhúng trên miền tần số:
- 𝐸𝑚𝑏 𝑓 𝐼 ,𝑊,𝐾 = 𝐼𝑊
Lược đồ nhúng thủy vân

Quá trình phát hiện/trích xuất

Nếu quá trình nhúng sử dụng khóa K thì quá trình phát hiện/trích xuất cũng phải áp dụng K
Thủy vân mù: 𝐷𝑡𝑐 (𝐼𝑟,𝐾) = 𝑊𝑒
Thủy vân không mù: 𝐷𝑡𝑐(𝐼𝑟,𝐼,𝐾) = 𝑊𝑒
Quá trình phát hiện mù sinh ra đầu ra là một giá trị nhị phân thể hiện sự có mặt hay không của thủy vân W và có thể được biểu diễn như sau:
𝐷 (𝐼𝑟, 𝑊,𝐾) =
- 0, 𝑘ℎô𝑛𝑔 𝑐ó 𝑡ℎủ𝑦 𝑣â𝑛
- 1, 𝑐ó 𝑡ℎủ𝑦 𝑣ân

Lược đồ phát hiện/trích xuất thủy vân

4. Một số tính chất của thủy vân số

Bền vững
- Không bị thay đổi trước các tác động xử lí cũng như các tấn công
  - Nhưng vẫn có thể phát hiện được sau khi xảy ra các tác động hay tấn công
- Thường áp dụng trong trường hợp bảo vệ bản quyền chứ không phù hợp với ứng dụng xác thực tính toàn vẹn của dữ liệu
Dung lượng nhúng
- Là số lượng thông tin có thể được giấu trong vật phủ
- Luôn phải xem xét tới hai yêu cầu quan trọng khác đó là tính trong suốt và tính bền vững
  - → Để có được dung lượng lớn thường phải mất đi hoặc tính bền vững hoặc tính trong suốt hoặc cả hai
Trong suốt
Không thể cảm nhận được bằng các giác quan thông thường của con người về thủy vân đã được nhúng
- Vẫn phát hiện được thông qua việc xử lí đặc biệt
Chỉ áp dụng với thủy vân ẩn chứ không phải thủy vân hiện
An toàn
Thủy vân số là dấu hiệu để định danh một cách chính xác
- → Chỉ những người dùng có thẩm quyền mới có thể phát hiện, trích xuất và thậm chí sửa đổi thủy vân
Chi phí tính toán
- Là độ phức tạp của thuật toán sử dụng trong mô hình thủy vân
- Là vấn đề rất quan trọng đặc biệt trong các ứng dụng giám sát truyền thông
  - Vì việc sản xuất đa phương tiện không được phép chậm và quá trình phát hiện thủy vân phải thực hiện với thời gian thực
- Cũng là yêu cầu quan trọng đối với các ứng dụng trên các thiết bị di động
  - Vì tài nguyên hạn chế và cần phải cân bằng giữa rất nhiều yếu tố như nguồn pin, băng thông, bộ nhớ, …