METODE WATERMARKING UNTUK PENYISIPAN...

METODE WATERMARKING UNTUK PENYISIPANINDEKS DATA PADA IMAGE MENGGUNAKAN

HAAR TRANSFORMASI WAVELET

Maryanti1, Nana Juhana, ST.1, Manahan P.Siallagan S.Si, MT.11) Jurusan Teknik Informatika, FT, UNIKOM

JURUSAN TEKNIK INFORMATIKAUNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA

2004

ABSTRAKSI

Penting bagi seseorang untuk mampu menyisipkan indeks data atau informasi rahasia tanpa kuncispesifik, ketika data indeks disisipkan ke dalam image digital.

Dalam tugas akhir ini, metode yang digunakan untuk menyisipkan indeks data ke dalam imageberwarna yaitu menggunakan haar transformasi wavelet. Metode ini bertujuan untuk mengetahuiapakah ada penurunan kualitas dari image dengan tidak menggunakan kunci spesifik tetapimemanfaatkan haar transformasi wavelet. Dan pengekstraksian dilakukan setelah proses penyisipandari proses dekomposisi, sebelum image direkonstruksi kembali.

Kata kunci : haar transformasi wavelet, digital watermarking, image digital , indeks data.

ABSTRACT

It is necessary for anyone to be able to embedded index data without specific keys, when index dataare embedded into digital content.

In this final report, I propose a method for embedding index data into color images using haarwavelet transform. This method aim to know do there is degradation of quality of image without usingspecific key but utilizing haar wavelet transform and extracted is done after embedded process ofdecomposition process, before image re-reconstructed.

Keywords : haar wavelet transform, digital watermark, image digital , index data.

1.PendahuluanPada tahun-tahun terakhir ini digital

watermarking telah banyak dimanfaatkan baikitu dalam melindungi sound digital, text digital,video digital, image digital dan lainnya. Digitalwatermarking adalah suatu teknik untukmeyisipkan data ke dalam [muatan/indeks]digital. Sebagian dari metode watermarkingbertujuan untuk melindungi hak cipta daripemakaian yang tidak seharusnya.

Metode watermarking umumnyamembutuhkan kunci yang spesifik untuk dapat

menambah kekokohan (robustness) danmenjaga penurunan kualitas citra. Tidak samadengan watermark untuk perlindungan hakcipta, kita mempertimbangkan pemakaian suatuwatermark untuk menyisipkan indeks data,dimana indeks data berarti memo yang dapatdibaca oleh seseorang, sebagai contoh suatutempat dan tanggal ketika suatu foto digitaltelah diambil.

Keuntungan menyisipkan indeks data kedalam image sebagai berikut: jika indeks datadiletakkan pada header dari format image,

Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.

http://www.pdfdesk.com

indeks data akan terhapus oleh konversi format.Tetapi indeks data yang disisipkan ke dalamsebuah image dengan watermarking tidak akanterhapus oleh konversi format. Kemudianindeks data ini hanya bisa dilihat oleh orang-orang yang mengetahui kunci spesifik untukkemudian indeks data itu diekstrak. Maka ituperlu watermark untuk menyisipkan indeksdata yang tidak memerlukan kunci spesifiksehingga seseorang dapat meng-ekstraks indeksdata. Sebagai tambahan, jumlah indeks datayang disisipkan lebih besar dari informasi hakcipta.

Dengan begitu banyak metode watermarkyang diperkenalkan untuk perlindungan hakcipta tidak sesuai untuk menyisipkan indeksdata, sebab mereka memerlukan kunci spesifikdan tidak cukup menyisipkan sejumlah data.Meskipun beberapa metode watermarkinguntuk melindungi hak cipta tidak mempunyaikunci spesifik, mereka tidak bisa menyisipkansejumlah data. Haar Transformasi waveletmenguraikan suatu image asli ke dalam empatsubband dan masing-masing subband dapatdigunakan untuk suatu tujuan yang tepat.

2. Haar Transformasi WaveletCitra asli V dengan M x N piksel

didekomposisi menjadi empat subband menjadiLL1, LH1, HL1 dan HH1 dengan menggunakanHaar transformasi wavelet. Komponen dariLL1, LH1, HL1 dan HH1 secara matematis untuktransformasi wavelet dengan filter Haar(Daubechies orde 1) dihasilkan denganmenggunakan persamaan sebagai berikut [6]:

Dimana v(x,y) merupakan nilai pixel padakoordinat (x,y)pada citra V. Sedangkan ll1(x,y),lh1(x,y), hl1(x,y), dan hh1(x,y) secara berturut-turut adalah komponen pada koordinat (x,y)dari LL1, LH1, HL1 dan HH1. LL merupakansetengah resolusi dari citra asli. LH merupakansubband detail horizontal, HL – subband detailvertical, HH – subband detail diagonal. LL1selanjutnya didekomposisi menjadi empatsubband LL2, LH2, HL2 dan HH2. Operasi inidapat diulang sampai LL sama dengan 1 x 1.

3.Penyisipan Indeks DataMisalkan indeks data yang akan disisipkan

ke dalam citra berwarna yang mempunyaiukuran M x N piksel, merupakan sebuahrangkaian bit biner (0 dan 1) dengan panjang L,

Pertama dengan menggunakan Haartransformasi wavelet pada citra pembawa (citraasli), akan didapatkan subband LL2, LH2, danHL2 Kemudian kita menghitung denganmenggunakan nilai luminance Y dari LL2sebagai berikut [6][1] :

dimana :y(x,y) adalah nilai piksel pada koordinat

(x,y) dari Y,ll2r(x,y) adalah nilai piksel dari koordinat

(x,y) dari channel R pada ll2,ll2g(x,y) adalah nilai piksel dari koordinat

(x,y) dari channel G pada ll2,ll2b(x,y) adalah nilai piksel dari koordinat

(x,y) dari channel B pada ll2.LH2 dan HL2 dibagi menjadi blok-blok 2x2

dan sisipkan kω ke dalam k-th blok 2x2 dalamLH2 dan HL2.Misalkan b

kgk

rk LHBLHBLHB ,, merupakan

blok-blok ke k-th dan LH2 yang berisikomponen warna dari R,G dan B. Dan [6]

(0,0) adalah komponen pada kiri atasdalam ,

(1,0) adalah komponen pada kananatas dalam ,

(0,1) adalah komponen pada kiri atasdalam ,



(1,1) adalah komponen pada kanan atasdalam ,

Dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 1 Gambar 2

∑ p

kadalah penjumlahan dari komponen-

komponen pada blok-blok ke k dalam LH2 danHL2 ditandai dengan “P” seperti yang terlihatpada gambar 2 dan ∑ q

kadalah penjumlahan

dari komponen-komponen pada blok-blok k-thdalam LH2 dan HL2 ditandai dengan “Q”,sebagaimana persamaan berikut [6] :

Kemudian kω disisipkan dengan menggunakan

hubungan kuantitatif antara ∑ p

kdan

∑ q

kdengan ∑ p

k-∑ q

k Tw Untuk kω =1

dan ∑ q

k-∑ p

k Tw untuk kω =0.

Dalam proses penyisipan indeks dataselanjutnya, pertama kita menghitung nilai Ckyang merupakan perubahan pada lhbk(i,j) danhlbk(i,j) dengan melibatkan Tw dimana ωTadalah nilai tresholding yang dimasukkan olehpemakai (user), untuk membuat nilai absolutdari perbedaan antara ∑ p

kdan ∑ q

k. Ck

dihitung dengan [6]:

Jika Ck < 0 , maka Ck = 0.Kemudian kita menghitung Rk(i,j) yang

merupakan perbandingan dari total jumlah darinilai luminance yk(i,j) dari Y yangberkorespondensi dengan lhbk(i,j) dan hlbk(i,j).Rk(i,j) dihitung dengan [6] :

Alasan kenapa kita membagi dengan 6adalah karena Ck didistribusikan ke 6 blok,masing-masing yaitu LHB dan HLB dalam R,G, B subband LH’2 dan HL’2 dimana indeksdata disimpan, dihasilkan dengan menggunakanCkRk(i,j) dengan persamaan sebagaiberikut [6] :Jika kω =1 maka :

jika kω =0 maka :

Alasan mengapa kita mendistribusikan Ckmenggunakan Rk(i,j) adalah bahwa perubahandalam area dengan luminance rendah lebih jelasdaripada dalam area dengan luminance tinggi[6] . Terakhir didapatkan citra denganwatermark menggunakan LH’2 dan HL’2 denganinvers transformasi wavelet (rekonstruksiwavelet).Gambar a dan gambar b dibawah inimerupakan contoh dari penyisipan yang telahdiuraikan diatas. Dari metode yang diajukan,jumlah bit L yang dapat disimpan ke dalamcitra dengan M x N piksel adalah [6]:

Gambar a Contoh proses penyisipan menggunakannilai numerik pada Wk = 0



Gambar b Contoh proses penyisipan menggunakannilai numerik pada Wk = 1

4. Proses Ekstraksi Indeks DataProses ekstraksi ini dilakukan setelah

adanya proses dekomposisi dan prosespenyisipan. Secara singkat proses ekstraksiindeks data adalah sebagai berikut :1. Dari proses penyisipan akan didapat nilai

LH2 dan HL2 yang baru, maka nilai Pdan Q akan berubah.

2. Setelah proses (1) diatas, akan didapatkankω dari blok ke k-th sesuai

dengan persamaan berikut [6] :

3. Mengkonversi bit-bit biner dari kω yangtelah diperoleh dari proses (2), sehinggaakan didapat indeks data kembali.

5. Proses Invers WaveletSetelah Image didekomposisi dengan Haar

tansformasi wavelet kemudian dilakukanpenyisipan pada daerah LH2 dan HL2, prosesselanjutnya mengembalikan dekomposisi haarmenjadi sebuah image kembali (Rekonstruksi),secara singkat proses inversnya adalah :1. Mengembalikan LL2, HL2, LH2, dan HH2

menjadi LL1, dengan cara Mengambil 1piksel di LL2, HL2, LH2, dan HH2 dengankoordinat yang sama, begitu seterusnyasampai koordinat terakhir.

2. Mengembalikan LL1, HL1, LH1, dan HH1menjadi Image kembali dengan cara yangsama seperti proses satu.

Gambar Proses Dekomposisi dan Rekonstruksi(Invers Haar)

6.Kriteria PengujianUntuk menentukan kualitas citra asal

dengan citra terwatermark diperlukan suatupengujian yang meliputi pengujian secaraobyektif. Adapun pengujian pada tugas akhirini adalah :

6.1 Pengujian Secara ObyektifParameter yang dijadikan kriteria pengujianadalah [[6]] :1. Mean Square Error (MSE)

MSE merupakan parameter yangmengukur error antara citra asli dengan citrarekonstruksi. Jika nilai MSE besar makaakan terjadi penurunan pada image,begitupun sebaliknya..

2. Signal To Noise Ratio (SNR)SNR merupakan parameter yang

mengukur kualitas citra denganmembandingkan citra rekonstruksi dan citraasli. Jika nilai SNR kecil maka kualitasimage akan menurun, begitupun sebaliknya.

Keterangan :M = tinggi citraN = lebar citraOri = sample citra asliemb= sample citra terwatermark / citrarekonstruksi



7. Analisis Hasil Pengujian7.1 Pengaruh Filter Haar terhadap

KualitasCitra Rekonstruksi (tanpa disisipi

Watermark) Pengaruh filter haar pada prosesdekomposisi yang dilakukan terhadapparameter SNR tanpa disisipi watermark dapatdilihat pada grafik dibawah ini :

01020304050

Asuka256 Dragon256 Flinstone256 Jfycast256 Rei256

Image

SN

R

Grafik Perbandingan Nilai SNR terhadapCitra yang belum disisipi

Parameter SNR merupakan parameter yangmengukur kualitas citra denganmembandingkan citra rekonstruksi dengan citraasli. Semakin tinggi nilai SNR suatu citrarekonstruksi, maka dapat dikatakan bahwa citratersebut memiliki kualitas yang baik. Darigrafik diatas dapat diketahui nilai SNR yangpaling tinggi ada pada Image Rei256 dan nilaiSNR yang paling rendah ada pada ImageFlinstone256.

Parameter MSE merupakan parameter yangmengukur error antara citra asli dengan citrarekonstruksi. Semakin besar nilai MSE makasemakin besar pula tingkat error yang terjadi.Hal ini terjadi dengan diikuti menurunnya nilaiSNR. Sehingga dapat dikatakan nilai MSEkebalikan dari nilai SNR.

Untuk melihat pengaruh filter haar terhadapimage yang belum disisipi pada nilai MSE,dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

0

5

10

15

20

Asuka256 Dragon256 Flinstone256 Jfycast256 Rei256

Image

MS

E

Grafik Perbandingan Nilai MSE terhadapCitra yang belum disisipi

Pada gambar diatas nilai MSE pada ImageRei256 mempunyai nilai paling kecil dan nilaiMSE pada image Flinstone256 mempunyainilai paling besar. Jika kita lihat dari gambardiatas Ketika nilai SNR suatu image tinggimaka nilai MSE kecil, begitu juga sebaliknya,jika nilai SNR kecil maka nilai MSE pada citrarekonstruksi besar. Sehingga dapat dikatakanNilai SNR berbanding terbalik dengan nilaiMSE.

7.2 Pengaruh Besarnya Bit Watermarkyang disisipkan Terhadap ParameterSNR dan MSE

Pengujian ini dilakukan dengan mengubahjumlah bit dari teks yang akan disisipkan, yaitukapasitas maksimum yang dapat disimpan, ¼dari kapasitas maksimum dan ½ dari kapasitasmaksimum. Jumlah maksimum bit yang akandisisipkan dapat ditentukan dengan persamaan

.Jadi untuk citra berukuran 128x128 adalah

256 bit, dan untuk citra berukuran 256x256adalah 1024 bit.

Gambar dibawah ini memperlihatkanpengaruh banyaknya bit yang disimpan padacitra media.

0

5

10

15

20

1/4 Kap Maks 1/2 Kap Maks Kap Maks

Jumlah Bit Watermark

SN

R

Asuka256

Dragon256

Flinstone256

Jfycast256

Rei256

Grafik SNR citra rekonstruksi yang telahdisisipi watermark dengan kapasitas maksimum,

½ dari kapasitas maksimum, dan ¼ dari kapasitasmaksimum dengan nilai thresholding 1

Dari grafik diatas, kita dapat menyimpulkannilai SNR akan berubah ketika jumlah bit yangkita sisipkan berbeda, yaitu semakin banyakbit-bit watermark yang disisipkan, maka nilaiSNR dari citra terwatermark akan semakinkecil. Hal ini disebabkan karena banyaknyanilai koefisien transform yang berubah. Dengansemakin banyaknya nilai koefisien transform(nilai intensitas citra dari hasil dekomposisidengan filter haar) yang berubah, maka akan



semakin besar pula penurunan kualitas citra(yang dinyatakan dengan nilai SNR).

Pengaruh banyaknya bit watermarkterhadap parameter MSE dapat dilihat padagambar berikut :

020406080

100120

1/4 Kap Maks 1/2 Kap Maks Kap Maks

Jumlah Bit Watermark

MS

E

Asuka256

Dragon256

Flinstone256

Jfycast256

Rei256

Grafik MSE citra rekonstruksi yangtelahdisisipi watermark dengan kapasitas maksimum,

½ dari kapasitas maksimum, dan ¼ dari kapasitasmaksimum dengan nilai thresholding 1

Dari Gambar diatas terlihat bahwa nilai-nilaiMSE akan naik dengan semakin banyaknya bitwatermark yang disisipkan. Dengan semakinbesarnya nilai MSE berarti semakin besar pulapenurunan kualitas citra. Hal ini disebabkanbanyaknya nilai koefisien citra asli yangberubah setelah mengalami penyisipan bitwatermark.

7.3 Pengaruh Nilai Threshholding (Tw)terhadap Parameter SNR dan MSE

Nilai thresholding berpengaruh padaperubahan image watermark, tetapiperubahannnya tidak dapat dilihat secara visualnamun dapat dilihat dari perubahan nilai SNRdan MSE-nya.

Pengaruh nilai thresholding (Tw) terhadapparameter SNR dapat dilihat pada gambarberikut ini :

02468

101214

1 10 20 30 40 50 100

Nilai Thresholding

SN

R

Asuka256Dragon256Flinstone256Jfycast256Rei256

Grafik Perbandingan SNR terhadap nilaithresholding pada citra yang telah disisipi dengan

jumlah bit watermark ½ kapasitas maksimum.

0

20

40

60

80

100

1 10 20 30 40 50 100

Nilai Thresholding

MS

E

Asuka256Dragon256Flinstone256Jfycast256Rei256

Grafik Perbandingan MSE dengan nilai Thresholdingpada citra yang telah disisipi dengan jumlah bit

watermark½ kapasitas maksimum.

Dari gambar diatas terlihat ada perubahan nilaiSNR dan MSE pada nilai thresholding (Tw)yang berbeda. Pada pengujian ini nilai Tw-nyaadalah 1, 10, 20, 30, 40, 50, dan 100. Dalammenghitung nilai Ck (salah satu nilai yangdigunakan untuk proses penyisipan) dibutuhkannilai Tw, yang mana nilai Tw akan berpengaruhterhadap perubahan koefisien transform.Besarnya perubahan ini akan menyebabkanperbedaan antara nilai intensitas citra asli dancitra rekonstruksi. Dari gambar diatas dapatdisimpulkan bahwa nilai thresholding tidakterlalu sensitif terhadap nilai SNR dan MSE-nya.

8. KesimpulanBerdasarkan analisis diatas yang

menunjukkan performansi citra hasil(citra+watermark) menggunakan haartransformasi wavelet, maka dapat disimpulkan :

1. Adanya penurunan kualitas dari imagesecara Visual.

2. Semakin besar jumlah watermark yangdisisipkan, akan memberikan nilai SNRyang rendah dan nilai MSE yang tinggi.

3. Nilai thresholding tidak terlalu sensitifterhadap nilai SNR dan MSE.

4. Citra Rei256 memiliki nilai SNR palingtinggi dan nilai MSE paling rendah, dancitra Flinstone256 memiliki nilai SNRpaling rendah dan nilai MSE palingtinggi.



DAFTAR PUSTAKA

1. Andriyano Devid, PembuatanWatermark dalam domain frekuensipada channel RGB , Insitut TeknologiBandung 1999.

2. C. Sidney Burrus, Ramesh A, GopinathHaitao Guo, Introduction to Waveletand Wavelet Transform, Prentice HallInternational 1998.

3. Gert Van De Wouwer, Wavelet forMultiscale Texture Analysis,Universitaire Instelling Antwerpen1998.

4. Gonzales Rafael, Wintz Paul, SecondEdition digital Image processing,Addison Wesley Publishing Company1987.

5. Haryadi Ferdian, Perancangan danImplementasi Teknik Steganographypada citra digital dengan Metode DCT,Jurusan Teknik Informatika STTTelkom Bandung 1998.

6. Iwata M., Shiozaki A., Watermarkingmethod for embedding index data intoimages utilizing features of WaveletTransform, IEICE Trans. Fundamentals2001.

7. Polikar Robi, Wavelet Tutorial, DurhamComputation Center 1996.

8. Stephani Mallat, A Wavelet Tour ofSignal Processing, Academic Press1999

9. Supangkat H Suhono., Kuspriyanto,Juanda, Watermarking sebagai TeknikPenyembunyian Label Hak Cipta PadaData Digital , Departemen TeknikElektro Insitut Teknologi Bandung2000.



METODE WATERMARKING UNTUK PENYISIPAN...

Documents

Transcript of METODE WATERMARKING UNTUK PENYISIPAN...