BLIND WATERMARKING PADA CITRA DIGITAL MENGGUNAKAN TEKNIK

of 6

Please download to get full document.

View again

All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
PDF
6 pages
0 downs
2 views
Share
Description
BLIND WATERMARKING PADA CITRA DIGITAL MENGGUNAKAN TEKNIK
Tags
Transcript
  1    Abstract  —   Watermarking is one solution that can be used to insert data into a secret information that digital works tobe protected. Watermark system consists of 2 (two) main process of insertion and extraction. In general, watermark extraction process is done using the srcinal image or image watermark and this is a step that is less effective and efficient.In this study, carried out the designing and manufacturing of engineering systems with maximumquantization watermarking in the discrete wavelet transform domain haar decimal combined with paritycoding techniques to overcome the problem of ownership of digital images are protected. Key generated in the processof watermark insertion and extraction process will be used to watermark protected confidentiality by changingchipertext into shape using an asymmetric cryptographicalgorithm RSA (Rivest, Shamir, Adleman). The final resultsof this study a watermark image that can be extracted without using the srcinal image and watermark image iscalled Blind watermarking is not visible and semi-fragilewatermark for image can be resistant to interference in the form of Gaussian Noise ≤   0.01, brightness ≥   -50 to ≤   50,and 40% cropping. Decimal parity coding used producesthe percentage of 100% in making improvements to thewatermark image extracted watermark image.  Keywords  —   Blind Watermarking, Decimal Parity Coding, RSA algorithm, the Maximum Quantization. 1. P ENDAHULUAN Penggunaan internet dalam kehidupan sehari-hari telahmenjadi hal yang umum saat ini. Banyak fasilitas yangditawarkan di internet, dan salah satu fasilitas yang seringdigunakan oleh para pengguna adalah  upload  dan download. Dengan fasilitas  upload  dan  download user  bisa mendapatkan  copy dari berbagai jenis  file gambar,audio, video, program aplikasi, dan lain sebagainya denganharga yang relatif murah atau bahkan secara gratis tanpaadanya penurunan kualitas dari  file tersebut. Dengansemakin berkembang dan populernya internet, semakintinggi pula pelanggaran-pelanggaran hak cipta karya  digital oleh pihak-pihak yang tidak bertanggungjawab. Mengingatkarya-karya  digital dapat dengan mudah digandakan dan Cathrine FolamaukadalahMahasiswi, Jurusan Ilmu Komputer, FSTUNDANA,Jl. Untung Surapati, Kel.Batuplat, Kec.Alak,Kupang,(Cathy_im03t@yahoo.co.id)Adriana Fanggidaeadalah staf pengajar Jurusan Ilmu Komputer,FSTUNDANA, Jl. Timor Raya Km.18,Kupang, (Pembimbing I)Yulianto Polly adalah staf pengajar Jurusan Ilmu Komputer, FSTUNDANA, Jl. Timor Raya Km.18, Kupang(Pembimbing II) diubah formatnya, maka dibutuhkan sebuah metode yangdapat memberikan perlindungan terhadap hak cipta denganmenyisipkan informasi rahasia ke dalam karya  digital yangakan dilindungi. Dengan adanya informasi rahasia ini, makapencipta karya  digital yang asli dapat dibuktikan dan bisamemperoleh perlindungan hak cipta. Watermarking merupakan salah satu solusi yang dapatdigunakan untuk menyisipkan data informasi rahasia kedalam karya  digital yang akan dilindungi. Adapuninformasi yang sering dijadikan informasi rahasia dapatberupa teks, suara, dan gambar. Namun ada beberapa halpenting yang harus diperhatikan dalam proses watermark  ing, yaitu proses  watermark  tidak bolehmenurunkan kualitas citra yang digunakan, sehingga dapatmenjaga kerahasiaannya,  watermark  harus cukup kuatuntuk menahan serangan pengolahan gambar padaumumnya dan tidak mudah dihilangkan[8].Pada penelitian ini diberikan batasan masalah danasumsi sebagai berikut:a.Citra  host  merupakan citra asli berformat “.bmp”, dengan skala warna  RGB 32 bit, berukurandancitra  watermark  yang digunakan adalah citra berformat “.bmp” dengan skala warna  RGB, grayscale , biner.b.Citra  watermark  ditambahkan teknik   decimal paritycoding untuk mempertahankan bentuk citra  watermark  ketika diekstraksi.c.Proses  watermarking menggunakan metode Waveletproses dekomposisi  level 2 (dua) dengan fungsiWavelet Haar  , dan sub-band yang digunakan adalahsub-band  (Low-Low Frequency) dan(  Low- High Frequency) pada citra  host  .d.Gangguan yang akan diberikan pada citra ber- watermark  adalah penambahan  Gaussian noise ,kecerahan ( braightness ) dan  cropping 40%.e.Untuk merahasiakan kunci hasil proses  embeded  yangakan digunakan pada proses ekstraksi citra watermarking digunakan algoritma RSA. 2. D ASAR TEORI 2.1 Citra Digital Citra adalah gambar dua dimensi yang dihasilkan darigambar analog dua dimensi yang kontinu menjadi gambardiskrit melalui proses samplingCitra  digital adalah citra yang dinyatakan secaradiskrit, baik untuk posisi koordinatnya maupun warnanya.Dengan demikian, citra  digital dapat digambarkan sebagaisuatu matriks, di mana indeks baris dan indeks kolom darimatriks menyatakan posisi suatu titik di dalam citra dan  BLIND WATERMARKING  PADA CITRA DIGITAL MENGGUNAKAN TEKNIKMAKSIMUM KUANTISASI CathrineFolamauk, Adriana Fanggidae dan Yulianto Polly  2harga dari elemen matriks menyatakan warna citra padatitik tersebut.Dimensi ukuran citra  digital dinyatakan sebagai tinggi (  M  )x  lebar  (  N  ). Citra  digital yang berukuran  M  x  N  dinyatakan dengan matriks yang berukuran  M  baris dan  N  kolom sebagai berikut[2]: (0,0)(0,1)..(0,1)(1,0)(1,1)..(1,1)(,)......(1,0)(1,1)..(1,1)  f f f N  f f f N  f x y f M f M f M N              (2.1)Format warna RGB 32 bit berbeda dengan RGB 24 bit,dimana jika pada RGB 24 bit perpikselnya menggunakan 3byte warna yang terdiri dari  red, green dan  blue, sedangkanpada RGB 32 bit menggunakan 4 byte warna perpikselnyayang terdiri dari  alpha channel-8  bit,  red, green dan bluesehingga banyaknya warna yang dapat dihasilkan adalah 256 256 256 256 = 4.294.967.296  jenis warna. 2.2 Sistem Koordinat Warna YIQ Modelmerupakan salah satu model warna yangberfokus pada persepsi mata manusia terhadap warna.Model ini merupakan standar warna pada penyiaran TVyang diperkenalkan pertama kali oleh( The NationalTelevision System Comitee) .  YIQ merepresentasikan warnadalam tiga komponen, yaitu komponenmewakilipencahayaan ( luminance ), komponenmewakili corak warna ( hue ) dan komponenmewakili intensitas ataukedalaman warna ( saturation ).Masing-masing komponentersebut diperoleh dengan mentransformasikan RGBdengan persamaan (Russ, 2011) : = 0.299 +0.587 +0.114= 0.596 − 0.275 −0.321 (2.2) = 0.212 − 0.523 + 0.311 Untuk mentukan sistem kebalikannya dalah denganmentransformasikan warna YIQ ke RGB adalah : = + 0.956 + 0.621= − 0.272 −0.647 (2.3) = − 1.107 + 1.704 2.3 Algoritma RSA adalah salah satu contoh kriptografi yangmenerapkan konseppublik   key. Algoritma ini pertama kalidipublikasikan di tahun 1977 oleh Ron Rivest, Adi Shamir,dan Leonard Adleman dari  Massachusetts Institute Of Technology (MIT). Namasendiri merupakan singkatandari nama belakang mereka bertiga (Ron, Shamir,Adleman).Pada algoritma RSA terdapat 3 langkah utama yaitu key generation (pembangkit kunci), enkripsi dandekripsi.Kunci pada RSA terdiri dari dua jenis kunciyaitupublik  key dan  private key. Publik   key digunakan untuk melakukanenkripsi, dan dapat diketahui oleh orang lain. Sedangkan  private key bersifat rahasia dan digunakan untuk melakukandekripsi[4]. 2.3.1Pembangkit Kunci (  key generation) Secara ringkas, algoritma pembangkit kunci RSAadalahsebagai berikut: 1. Pilih dua buah bilangan prima sembarang, sebut saja  p dan  q . Nilai dari  p dan  q bersifat rahasia 2. Hitung  = (sebaiknya  ≠ , sebab jika  = maka  = , sehingga  p dapat diperoleh denganmenarik akar pangkat dua dari  n ) 3. Hitung  = ( − 1) ( − 1). Sekali m telahdihitung,  p dan  q dapat dihapus untuk mencegahdiketahuinya oleh orang lain. 4. Pilih sebuah bilangan bulat untuk kuncipublik, sebutsaja namanya  , yang relatifprima terhadap, dengansyarat  ≠ ( − 1), ≠ ( − 1), dan  < 5. Bangkitkan kunciprivat  d  , dengan kekongruenan . = 1 ( ) atau  . = 1 + , sehinggasecara sederhana  d  dapat dihitung dengan persamaan: =1+(2.4) 2.3.2Enkripsi Proses enkripsi dilakukan dengan menggunakan kuncipublik denganalgoritma:1.Ambil kuncipublikpenerima pesan  e dan modulus  n. 2.Nyatakan plainteks  m menjadi blok-blok sedemikiansehingga setiap blok mempresentasikan nilai di dalamselang [0,  n -1].3.Setiap blokdi enkripsi menjadi blokdenganpersamaan : = (2.5) 2.3.3Dekripsi Proses dekripsi dilakukan dengan menggunakankunciprivat hasil denganpersamaan : = (2.6)  2.4 Decimal Parity Coding Parity adalah bit yang ditambahkan pada setiap kodekarakter atau pada satu blok data sedemikian sehinggamemberi kemudahan untuk mendeteksi adanya  error  yangterjadi pada data aslinya.Pengendalian kesalahan dengan bit  parity terbagimenjadi dua bentuk yaitu  parity karakter dan  parity blok.Pada bentuk   parity karakter, sebuah bit ditambahkan padasetiap karakter dalam data, sedangkan pada  parity blok efisiensi pengiriman data kesalahan ditingkatkan denganmembagi pesan sejumlah blok, agar tiap blok dapatdiketahui kesalahannya.Pada penelitian ini menggunakan  parity blok dimanasetiap bit citra  watermark  dihitung perbaris denganmembaginya menjadi 9 bitperbloknya. Perhitungan  parity yang dilakukan berbeda dengan beberapa jenis metode  parity yang digunakan yaitu dengan melakukan konversi bitpada setiap blok ke dalam bentuk desimal, hal inidisebabkan karena citra  watermark  yang digunakanberbentuk citrabiner ( monochrome ) yang hanya memiliki 2(dua) nilai yaitu 1 untuk warna putih dan 0 untuk warnahitam, oleh karena itu metode ini dinamakan  DecimalParity Coding.  3 2.5 Metode  watermarking  dengan Teknik MaksimumKuantisasi Secara umum penyisispan  watermark  ke dalam citradilakukan dengan cara membandingkan koefisien DWTdari dekomposisi citra, dimana koefisien yang memilikinilai terbesar adalah tempat yang paling signifikan untuk menyisispkan  watermark  .Teknik maksimum kuantisasi merupakan suatu teknik penyisipan  watermark  dengan menggunakan nilaimaksimum koefisien dari subband yang digunakan yangkemudian dikuantisasikan berdasarkan nilai citra watermark  yang akan disisipkan. 2.5.1 Proses Penyisipan  watermark Penyisipan  watermark  dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:1.Menghitung nilai koefisien dari  l tingkatan DWT, watermark  disisipkan ke dalam rentang frekuensi ,( ∈ {2,3,4}) danyang dijadikan sebagaicadangan.2.Menentukan besar  n blok yang digunakan untuk penyisipan  ≥ 2 pada sub-blokdansesuaidengan ukuran citra  watermark  yang digunakan3.Menentukan koefisien terbesardan koefisienterbesar keduapada setiap  n blok yang telahditentukan.4.Menghitung koefisien rata-rata darisebanyak bit watermark  logo dengan persamaan [8]: =1(2.7) Dimanaadalah nilairata-rata darikoefisien tertinggi tiap blok danNwadalahjumlah bit watermark  logo5.Menentukan nilaiyang merupakan nilai rata-ratadari tiap blok   j (tidak termaksud dengan nilai). ( ∈ {1,2,3,4…. }) .6.Setelah mendapatkan nilai,,dan, selanjutnya melakukan proses penyisipan watermark  dengan persamaan : = + , = 1, = 0 (2.8) Dimana: = {| |,| |} (2.9 )Awalnya direncanakan hanya menggunakan nilaiuntuk mengkuantisasi, tetapi terkadang nilaiterlalu kecil atau sama dengan 0, sehingga dapatmenyebabkan kesalahan dalam proses ekstraksi watermark  , oleh karena itu perlu adanya perbandingannilai yang akan digunakan antara  dan (W.Lin dkk, 2009). Jika bit  watermark  = 0 maka nilaitertinggi keduanilainya akan disamakan dengannilai dari = (2.10)merupakan nilai batas ambang yang sangatmenentukan kualitas citra  watermark  setelah disisipkancitra logo.7.Lakukan  invers transformasi Wavelet diskrit ()pada koefisien yang dimodifikasi untuk mendapatkancitra ter- watermark  . 2.5.2 Proses Ekstraksi  watermark Ekstraksi  watermark  dilakukan tanpa menggunakancitra asli atau citra  watermark  . Pendeteksian ada tidaknya watermark  dalam citra dilakukan dengan menggunakanpembandingan koefisien yang bersesuaian pada citra ber- watermark  [8]Langkah-langkah ekstraksi  watermark  ingadalah sebagai berikut:1.Menghitung nilai koefisien dari  l tingkatan,sesuai dengan  l tingkatan yang digunakan dalamproses penyisipan.2.Menentukan besar  n blok yangdigunakan untuk penyisipan  ≥ 2 pada sub-blokdansesuaidengan ukuran citra  watermark  yang digunakan3.Menentukan nilai  , ,dan sesuai langkah3 dan 5 pada proses penyisipan  watermark  4.Menghitung nilaisebagai nilai rata-ratadari nilai tertinggi koefisien dari masing-masing blok dan nilaisebagai nilai rata-rata darikeseluruhan nilaiyang diperoleh denganpersamaan : =1(2.11)=1| | (2.12) 5.Melakukan perbandingan koefisien citra untuk memperoleh citra logo dengan menggunakanpersamaan : =10, ( − ) >( − ) ≤ (2.13) Dimana nilaidengan persamaan: = {| ∗ |,(| | + + )∗ } (2.14) Dimana nilai  dan adalah nilai ambang yangdiperoleh dari: = (2.15)= (2.16) 6.Menjalankan  IDWT  untuk membentuk citra  watermark  . 2.6 MSE  Mean Square Error  (  MSE  ) adalah kesalahan kuadratrata-rata. Nilai  MSE  didapat dengan membandingkan nilaiselisih  piksel -  piksel citra asal dengan citra hasil pada posisi  piksel yang sama. Semakin besar nilai  MSE  , maka tampilanpada citra hasil akan semakin buruk. Sebaliknya, semakinkecil nilai  MSE  , maka tampilan pada citra hasil akansemakin baik. Satuan nilai dari  MSE  adalah dB  (deciBell) Perhitungan  MSE  dilakukan dengan menggunakan rumus(Lestari dkk,2006:45): )]),[],[(( 1 21010  ji y ji x  MN  MSE   N  j M i      (2.17)dimana:  [ , ] adalah citra asal dengan dimensi M x N, dan [ , ] adalah citra hasil yang telah mengalami proses.  4 2.7 PSNR Peak Signal to Noise Ratio ( PSNR ) adalah sebuahperhitungan yang menentukan nilai dari sebuah citra yangdihasilkan. Nilai  PSNR ditentukan oleh besar atau kecilnyanilai MSE yang terjadi pada citra. Semakin besar nilai PSNR , semakin baik pula hasil yang diperoleh padatampilan citra hasil. Sebaliknya, semakin kecil nilai  PSNR ,maka akan semakin buruk pula hasil yang diperoleh padatampilan citra hasil.Perhitungan  PSNR dilakukan denganmenggunakan rumus:  MSE PSNR 2 25510log10  (2.18) atau :     102102 )]),[],[(( 125510log10  M  j M i  ji y ji x  MN PSNR (2.19) 2.8 Normalisasi Koefisien Korelasi (NC) Normalisasi koefisien korelasi merupakan suatuperhitungan matematika yang dilakukan pada citra asalmaupun citra hasil untuk mengetahui hubungan antarakedua citra tersebut, dengan demikian maka dapat diketahuiseberapa besar kemiripan citra  watermark  yang dihasilkanpada proses ekstraksi dengan citra  watermark  asli yangdimasukkan ke dalam citra host. Adapun rumus darinormalisasi koefisien korelasi yang digunakan adalah[8]: =1( , ) ( , ) (2.20) Dimanaadalah normalisasi koefisien korelasi,citraasli,citra hasil,Tinggi citra yang dibandingkandanLebar citra yang dibandingkan 3. PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN Uji coba pada program dalam Tugas Akhir inidilakukan terhadap citra RGB berukuran 1024 x 1024, 512x 512, 256 x 256, dan 128 x 128 piksel sebagai citra hostdan citra RGB, grayscale yang dikonversi ke bentuk citrabiner berukuran 28 x 28, 20 x 20, 15 x 15 dan 10 x 10sebagai citra  watermark  serta nilai ambang yang digunakanadalah= 0.009, dan jumlah perblok disesuaikan denganukuran citra host yang digunakan. (a)(b)(c)(d)Gambar Citra Host(a) Montain_Flower.bmp 1024 x 1024, (b)Peppers.bmp 512 x 512, (c) Lena.bmp 256 x 256, (d) Avril.bmp 128 x 128(a)(b)(c)(d)(e)Gambar citra  watermark  (a) citra logo Undana sebelum konversi kebiner, (b) Undana biner 28 x28, (c) Undana biner 20 x 20, (d)Undana biner15 x 15, (e) Undana biner 10 x 10. a.Uji Coba PertamaUji coba pertama akan menghasilkan citra berwatermark sebagai hasil dari proses penyisipan dan estimasi citra watermark  sebagai hasil dari proses ekstraksi.Tabel3.1Hasil Perhitungan Kualitas Citra Ber- watermark  Berdasarkan hasil uji coba pertama yang dilakukandapatdisimpulkan bahwa ukuran dari citra  watermark  dan jumlahperblok yang digunakansangat menentukan kualitas daricitra  watermark  yang dihasilkan.Bobot normalisasikoefisien korelasi yang dihasilkan juga menunjukkanbahwa hasil ekstraksi dari 3 (tiga) citra  watermark  yangdiujikan, warna putih citra  watermark  memberikan hasilyang stabil dan sesuai dengan citra  watermark  masukkandengan persentase 100%, sedangkan untuk warna hitambelum sepenuhnya kembali ke bentuk semula denganpersentase 81,8325%.b.Uji Coba KeduaUji coba kedua dilakukan dengan menambahkan  Gaussian Noise, kecerahan ( braightness), dan  cropping 40 %. CitraHostHasil PenelitianMaksUkuran Watermark Blok(n) MSE PSNR NC Citra Watermark (a)28x28800.259953.98271Putih(b)20x20400.321353.06171Putih(c)14x14200.201155.09671Putih(d)10x10100.532350.86921Putih  Persentase 100 % (a)28x28803.904942.21470.7066Hitam(b)20x20400.620350.20480.91Hitam(c)14x14202.693343.81830.8367Hitam(d)10x10106.842439.77870.82Hitam  Persentase 81.8325 % (a)28x28800.844848.86330.9184UNC(b)20x20400.348752.70630.94UNC(c)14x14200.767849.27830.9592UNC(d)10x10102.312744.48960.92UNC  Persentase 93.44%  5 Tabel 3.2Pengujian Ketahanan Citra Ber- watermark  terhadapGangguan  Gaussian Noise CitraHostGaussian NoiseTanpa 0.001 0.005 0.01 0.015 0.02 (a)0.91840.91070.79850.50510.37240.2628(b)0.940.940.8650.670.5350.415(c)0.95920.93880.69390.56120.41840.3265(d)0.920.920.940.760.620.5 % 93.44 92.7375 82.435 62.4075 48.645 37.6075 Tabel 3.3Pengujian Ketahanan Citra Ber- watermark  terhadapGangguan Cropping dan kecerahan (Brightness). CitraHostCropping Brightness40% 50 -50 (a)0.54340.70920.7679(b)0.590.620.82(c)0.71430.50.8878(d)0.780.920.2 % 65.6925 68.73 66.8925 Dari hasil persentase yang ditunjukkan pada tabel 5.3 dan5.4 menunjukkan bahwa persentase yang dihasilkan darinilai normalisasi koefisien kuantisasi  ( ) terhadap citraber- watermark  yang mengalamai gangguan pengolahancitra berupa  cropping 40%,  brightness (kecerahan)  ≥−50 dan  ≤ 50 ,  Gaussian noise dengan varian  ≤ 0.01 mampu mendeteksi citra  watermark   ≥ 50% , sehinggadapat disimpulkan bahwa citra ber- watermark  denganmetode maksimum kuantisasi bersifat semi  fragile karenamampu menahan serangan terhadap gangguan pengolahancitra berupa Gaussian noise dengan varian  ≤ 0.01 , croppingsebesar 40% pada bagian tengah citra ber- watermark, dankecerahan  ≥ −50 dan  ≤ 50 .c.Uji Coba KetigaPada uji coba ketiga dilakukan pengujian terhadap citra watermark  yang dihasilkan pada proses ekstraksimenggunakan metode  decimal parity coding. Citra Host Ekstraksi WatermarkBlok NC ParityCodingNCParity Mountain_Flowers.bmp Cropping 40 % 800.54341peppers.bmpBrightness-50400.621Lena256.bmpCropping 40 %200.71431Avril.bmpBrightness 50100.21 Pada hasil pengamatan dan pengujian yang telah dilakukanmenggunakan  decimal parity coding ,  parity mampumengembalikan bentuk citra  watermark  seperti semulasecara sempurna dengan nilai normalisasi koefisienkuantisasi adalah 1 (satu), sehingga persentase yangdihasilkan adalah 100 %.Terbukti bahwa  decimal parity coding sangatmembantu untuk mengenali citra  watermark  yangdisisipkan, bahkan pada citra  watermark  yang rusak atautidak dapat dikenali lagi. Namun kelebihan ini tidak selamanya membawa dampak yang baik. Adapun dampak buruk yang dapat dihasilkan dari penggunaan  decimal parity coding ini adalah adanya penyalahgunaan daripihak-pihakyang tidak bertanggung jawab untuk melakukan pemalsuan identitas kepemilikan citra digitalyang sebenarnya. Untuk itu dengan menggunakan nilainormalisasi koefisien kuantisasi dapat ditentukan batasan-batasan dalam penggunaan parity coding ini.Jika padahasil ekstraksi nilai normalisasi koefisienkuantisasi yang diperoleh  ≥ 0.5 maka fungsi dari  decimal parity coding dapat diaktifkan, sebaliknya jika nilainormalisasi koefisien kuantisasi yang dihasilkan  < 0.5 maka fungsi dari parity coding akan di non aktifkan . 4. K ESIMPULAN Berdasarkan hasil pengamatan dan pengujian padasistem  Blind Watermarking yang dibuat dapat disimpulkansebagai berikut :f.Program  Blind watermarking menggunakan metodeMaksimum Kuantisasi dapat mengekstraksi citra ber- watermark  dengan baik tanpa menggunakan citra aslidan citra  watermark. g.Untuk mendapatkan kualitas citra ber- watermark  yangbaik pada program  blind watermarking menggunakanmetode maksimum kuantisasi menggunakan nilaiambang  = 0.009 dengan batasan ukuran citra watermark  tertinggi  ≤ 28 dan jumlah blok 80 untuk citra host 1024x1024.h.  Watermark  yang tertanam pada citra ber- watermark  bersifat  invisible dan semi  fragile karena tahan terhadapbeberapa gangguan seperti  Gaussian noise denganvariani  ≤ 0.01 ,  cropping sebesar 40% dengan
Related Search
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks