Penyisipan Robust Watermark Dalam Suatu Citra Untuk Perlindungan Hak Cipta

Transkripsi

1 Penyspan Robust Watermark Dalam Suatu Ctra Untuk Perlndungan Hak Cpta MURINTO Program Stud Teknk Informatka Unerstas Ahmad Dahlan Jogakarta Jl.Prof.Dr. Soepomo, Janturan, Jogakarta.Telp. (07) 3798 emal : rntokusno@yahoo.com Abstrak Dalam makalah n delaskan tentang penyspan dgtal watermark dalam suatu ctra yang mempunya sfat tahan(robust,tdak terdeteks(undetecable), tdak mudah dpndah (unremoable), dan tdak mudah dubah (unalterable).ctra yang dgunakan dalam peneltan n adalah ctra gray scale. Metode yang dgunakan dalam penyspan watermark ddasarkan pada operas kompres JPEG untuk mage gray scale Dalam makalah n pertama kal dkenalkan tentang model kompres JPEG, kemudan delaskan tentang metode penyspan yang ddasarkan pada model kompres JPEG. Langkah berkutnya adalah menggunakan suatu algortma untuk menyspkan watermark ke dalam suatu ctra gray scale. Hasl percobaan secara umum memperlhatkan bahwa watermark yang dsspkan robust, dmana tdak akan menurunkan kualtas mage yang dtumpang. Kata kunc : dgtal watermark, sgnal to nose(snr), kompres JPEG, perlndungan hak cpta.. Pendahuluan Perkembangan teknolog komputer yang sangat pesat saat, tdak terlepas dar makn maunya teknolog dgtal. Teknolog dgtal membawa perubahan yang berat dalam peradaban manusa. Pada saat sekarang n serng dnamakan dengan era dgtal atau duna dgtal, hal n karena semakn banyaknya data dgtal yang dgunakan dalam kehdupan sehar-har. Perkembangan komputer dgtal dan perangkat-perangkat lannya yang menggunakan dgtal, mengakbatkan adanya perubahan perlaku manusa dalam memanfaatkan data dgtal tu sendr. Dengan berkembangnya teknolog dgtal, yang mudah dalam hal penyebaran, penduplkasan dan penympanannya maka akan tmbul masalah lan yakn sehubungan dengan hak cpta seseorang yang harus dperhtungkan d dalamnya. Penyspan watermark tdak terdeteks (undetecable), tdak mudah dpndah (unremoable), dan tdak mudah dubah (unalterable). Metode yang dgunakan dalam penyspan watermark ddasarkan pada JPEG untuk mage gray scale. Dalam makalah n pertama kal dkenalkan tentang model kompres JPEG, kemudan delaskan tentang metode penyspan yang ddasarkan pada model kompres JPEG. Terdapat beberapa peneltan mengena watermarkng sebaga suatu metode untuk menyspkan ctra dgtal yang dlakukan para ahl sebelumnya. Metode tersebut ada yang bekera pada doman spatal dan ada uga yang bekera pada doman ruang. Teknk dgtal watermarkng yang dlakukan pada doman spatal, secara sederhana menyspkan suatu watermark ke dalam the least sgnfcant bts (LSB) secara random. Sedangkan pada doman frekuens ctra terlbh dahulu dtransformaskan ke dalam koefsenkoefsen doman frekuens. Transfomas dapat berupa DCT(Dscrete Cosne Transform), DFT (Dscrete Fourer Transform) atau tranformas lannya. Tranformas yang ddasarkan pada blok DCT, pola watermarknya dapat dkenal secara sual. Ctra pertama kal dbag kedalam blokblok DCT dan dtamplkan pada tap blok-blok tersebut. Watermark dsspkan dengan cara menyeleks koefsen DCT frekuens menengah yang dmodfkas[]. Cox [3] memperkenalkan suatu metode penanaman seumlah urutan blangan real sepanang n pada ctra ukuran N x N dengan mentransformaskan terlebh dahulu menad koefsen DCT N x N. Blangan real tersebut dtanamkan pada n koefsen DCT yang palng besar, tdak termasuk komponenkomponen DC. Model Kompres JPEG Sebelum membahas lebh dalam tentang watermakng yang ddasarkan pada proses

2 Kompres JPEG, maka terlebh dulu akan dperkenalkan mengena proses kompres JPEG. Terdapat 6 langkah dalam proses kompres JPEG, yatu : normalsas DCT, kuantsas zg-zag scan, RLE(Run Length Encodng), dan Huffman Codng. Dagram blok proses kompres JPEG dapat dlhat dalam Gambar. Blok 8x8 Gambar. Model Kompres JPEG.. Transformas DCT Prnsp dasar dar transformas DCT adalah mentransformaskan data dar doman spatal ke dalam doman ruang. Transformas ke dalam doman ruang sangat menguntungkan kompres datanya. Transformas DCT dbag dalam blok-blok kecl yang berukuran tetap dan kemudan dkonerskan dar doman spatal ke dalam doman frekuens. Masukan proses DCT adalah matrk data dua dmens yang berukuran NxN. Apabla transformas DCT dterapkan untuk tap blok 8x8, maka akan menghaslkan suatu blok baru ukuran 8x8. Msalkan apabla blok baru tersebut dnamakan dengan F(, maka persamaan transformas DCT dtulskan : F (, f [ ] () DCT Hasl kompres kuantsas Encodng cos( ) u. u) A( u) 6 A(u) =,untuk = 0 dan, A(u) = untuk 0. Sedangkan keluaran dar proses DCT adalah matrks data dua dmens NxN. Tap koefsen dar matrks keluaran n merupakan nla pada tap frekuens spatal. JPEG standar pada saat n menggunakan DCT sebaga bassnya... Kuantsas dan RLE Proses kuantsas merupakan proses untuk mengurang umlah bt yang dperlukan dalam hal penympanannya. Proses kuantsas dterapkan pada keluaran proses DCT. Kuantsas dlakukan dengan cara membag keluaran proses DCT dengan suatu nla yan gdtetapkan dalam matrks kuantsas. Proses kuantsas dlakukan dengan cara : F[ ] F Q ( Round () q[ ] (q[]) = tabel kuantsas. Pemlhan tabel kuantsas (q[])) akan menentukan hasl kualtas kompres dan dekuantsas dar suatu ctra. Dalam proses dekompres JPEG tap elemen dar F Q ( dkalkan dengan q( untuk mendapatkan kembal suatu pendekatan bag F(, blok ctra f() dapat dbalkkan kembal dengan menggunakan suatu ners -D DCI (IDCT). Adapun persamaannya adalah : f ( ), F( (3) u RLE(Run Length Encodng) merupakan suatu proses serangkaan smbol yang berurutan dkodekan menad suatu kode yang terdr dar smbol-smbol tersebut dan umlah perulangannya. Hasl proses kuantsas cenderung nol untuk frekuens tngg. RLE secara efektf membaca keluaran dar proses kuantsas secara lner. Cara yang serng dgunakan adalah dengan zg-zag scanng, yakn membaca data secara zgzag dmula dar koefsen D0,0), kemudan koefsen (0,), koefsen (,0), dan seterusnya sampa dengan koefsen (N,N). 3. Dgtal Watermark ddasarkan pada JPEG Prnsp dasar dar operas kompres JPEG adalah mengkuantsas elemen-elemen yang berada pada frekuens menengah. Suatu bt label dsspkan melelu suatu hubungan secara khusus dar 3 elemen yang dkuantsas dalam suatu blok B. Hubungan dantara 3 elemen tersebut membentuk suatu pola kombnas yan gterbag dalam tga kelompok, yatu : dua dar tga kelompok tersebut mewakl keloompok ald untuk menyspkan suatu kode atau 0, sedangkan yang lannya mewakl suatu pola yang tdak ald. Krtera ald atu tdaknya suatu blok dtentukan melalu selsh maksmum dantara dua elemen dar suatu lokas yang dplh guna mendapatkan pola yang ald. Hal yang perlu dperhatkan dalam algortma penyspan adalah sebaga berkut :. Lokas blok mana yang akan dph untuk menyspkan watermark, pemlhannya dlakukan dengan menggunakan suatu kunc nsal untuk menghaslkan sederetan secara pseudo-random sehngga dapat dtentukan blok-blok mana yang akan dplh.. Pada saat menyspkan watermark untuk blok yang terplh dengan menggunakan sepasang

3 koefsen DCT dar blok tersebut. Pemlhan n dlakukan menurut tngkatnya yang terbag atas beberapa sub-band. leel leel leel 3 leel Gambar. Sub-band blok watermark Msalkan terdapat 8 x 8 blok sebaga hasl dar kuantsas JPEG yang nla pxel-pxelnya sepert dtamplkan dalan Tabel Tabel. Kuantsa JPEG ctra 8 x 8 blok Dar tabel. datas maka dapat dperoleh suatu lokas yang memungknkan untuk penyspan kode dalam suatu blok adalah : Tabel. Lokas Penyspan Kode dalam Blok Apabla dambl kemungknan 3 pasang (set) blok (u, ), (u, ), dan (u 3, 3 ), yang dgunakan untuk menyspkan watermark, maka kemungnankemungnan tersebut dapat dlhat dalam Tabel.3. No. (u, ) (u, ) (u 3, 3) 0(0,) (,) (,) (,) 0(0,) (,) 3 6(0,3) (,) 9(,3) (,) 6(0,3) 9(,3) 5 (,) 0(0,) (,) 6 0(0,) (,) (,) 7 (,) (,0) 0(0,) 8 (,0) (,) 0(0,) 9 0(0,) (,) (,0) 0 (,) 0(0,) (,0) (,) 3(,) 6(0,3) 3(,) (,) 6(0,3) 3 (,) 6(0,3) (,) 6(0,3) (,) 3(,) 5 (,) (,0) 3(,) 6 (,0) (,) 3(,) 7 (,) 3(,) 6(,) 8 3(,) (,) 6(,) Tabel 3. Lokas Pasangan untuk Penyspan Dalam sstem dgtal watermarkng terdapat dua bagan utama yatu penyspan watermark (encoder) dan pengekstraksan ctra watermark (decoder). Terdapat suatu kunc watermark, kunc n dgunakan selama proses penyspan dan pengekstraksan watermark. 3..Encoder Encoder atau proses penyspan watermark ke dalam ctra host melalu dua tahap utama yatu : pengoperasan proses kompres JPEG untuk ctra watermark dan penyspan ctra watermark kedalam ctra host (embeddng the scrambled watermark). Tuuan akhr dar penyspan watermark adalah ddapatkan watermark yang tahan terhadap tamperng atau dakses oleh yang tdak berhak melalu suatu serangan. Adapun algortma penyspan ctra watermark ke dalam ctra host adalah : Asumskan bahwa suatu lokas tga pasang elemen dar blok b secara pseudo-random dplh dar hmpunan lokas yang mungkn,dnotaskan sebaga (u, ), (u, ), (u 3, 3 ). Blok b dtransformas DCT dan kuantsas secara lokal d dalam (u, ), (u, ), (u 3, 3 ). dengan parameter kualtas faktor Q. Jka F Q (u, ), F Q (u, ), F Q (u 3, 3 ) dadkan nla koefsen kuantsas pada lokas-lokas yang dplh., dengan ketentuan sebag berkut : 3

4 . Ketka C =, modfkas F Q (u, ),F Q (u, ), F Q (u 3, 3 ) sedemkan hngga memenuh konds : F Q (u, ) > F Q (u 3, 3 ) + D, serta F Q (u, ) > F Q (u 3, 3 ) + D. Ketka C = 0,modfkas F Q (u, ),Y Q (u, ), F Q (u 3,l 3 ) sedemkan hngga memenuh konds : F Q (u, ) < F Q (u 3, 3 ) + D, serta F Q (u, ) < F Q (u 3, 3 ) + D 3. F Q (u, ), F Q (k,l ), F Q (u 3, 3 ), terlebh dulu dkuantsas transformas ners (IDCT) dan tuls kembal ke dalam blok b. 3.. Decoder Decoder atau proses pengekstraksan watermark sama halnya dengan proses penyspan dmana terad pembalkan. Dalam teknk n ekstraks dar ctra watermark harus mengacu pada ctra host. Adapun langkah-langkahnya adalah sebaga berkut : Asumskan bahwa suatu lokas tga pasang elemen dar blok b secara pseudo-random dplh dar hmpunan lokas yang mungkn,dnotaskan sebaga(u, ), (u, ), (u 3, 3 ). Blok b dtransformas DCT dan kuantsas secara lokal d dalam (u, ), (u, ), (u 3, 3 ). dengan parameter kualtas faktor Q. Jka F Q (u, ), F Q (u, ), F Q (u 3, 3 ) dadkan nla koefsen kuantsas pada lokas-lokas yang dplh., dengan ketentuan sebag berkut :. Jka F Q (u, ) > F Q (u, ) + D dan F Q (u, u ) > F Q (u 3, 3 ) + D, nla balkan.. Jka F Q (u, ) + D < F Q (u 3, 3 ),dan F Q (u, ) + D < F Q (u 3, 3 ), nla balkan Dalam kasus yang lan, penyspan bt dalam blok b n rusak (tdak ald).. Hasl Peneltan Dalam peneltan n ukuran dar ctra host adalah 5 x 5 dengan 56 ntenstas (gray scale). Ctra watermark yang akan dsspkan berupa ctra bnary btmap dengan ukuran 8 x 8 pxel. Gambar 5. dan Gambar 6. masng-masng memperlhatkan ctra host dan ctra watermarknya. Gambar 3. Ctra Host Gambar. Ctra Watermark Dengan menggunakan algortma penyspan yang sudah delaskan sebelumnya maka hasl penyspan ctra wateramark ke dalam ctra host dapat dlhat dalam Gambar 7, sedangkan hasl ctra watermark yang sudah dekstrak dar ctra host setelah dsspkan dapat dlhat dalam Gambar 8. Gambar 5. Terwatermark Gambar 6. Ekstraks Dar Gambar 3 dan Gambar 5, dapat dlhat bahwa antara ctra host dan ctra terwatermark kelhatan hampr sama. Mata manusa tdak dapat membedakan mana ctra yang tdak dssp dengan ctra watermark dan mana ctra yang sudah dssp dengan watermark. Untuk memperlhatkan apakah d dalam suatu ctra terdapat watermark atau tdak,maka dgunakan suatu pendekatan nla sgnal to nose raso (SNR), yatu untuk mengukur dstors yang tmbul pada ctra dakrenakan adanya watermark ddalamnya {Bors and Ptas, ]. Nla SNR dalam peneltan n adalah : 5.90 db. Adapun persamaannya adalah sebaga berkut : SNR 0 log ( ) [ w( ) w' ( )] w( ) w() = ctra host w () = ctra yang dssp watermark Smlartas antara kedua ctra watermark yatu antara ctra yang tdak dproses ( tdak dmasukkan ke dalam ctra host) dan ctra watermark yang dperoleh dar hasl ekstraks ctra secara kuanttatf dapat dukur dengan menggunakan normalzed cross correlaton (NC) [Hsu and W 3], yang ddefnskan sebaga : w w ' NC (5) [w ] w = nla pxel pada lokas () untuk watermark asl

5 w = nla pxel pada lokas () untuk watermark hasl ekstraks dar ctra host. Dar penghtungan yang dlakukan dalam peneltan terhadap ctra watermark ddapatkan nla NC sebesar 99,0 %. 5. Kesmpulan Dalam peneltan n dperkenalkan tentang dgtal watermakng untuk melndung hak cpta, khususnya hak cpta yang berhubungan dengan ctra dgtal. Penyspan watermark dalam suatu ctra dengan cara menyspkannya ke dalam ctra dengan menggunakan suatu algortma.metode yang dgunakan dalam penyspan watermark ddasarkan pada operas kompres JPEG untuk mage gray scale. Dar hasl yang ddapatkan tdak terdapat dstors yang bsa dlhat mata manusa terhadap ctra host. Hal n bsa dkatakan bahwa penyspan watermark tdak mempengaruh kualtas dar ctra yang dtumpa (ctra host). Daftar Pustaka [] Koch, E, Zhao, J, Toward Robust and Hdden Image Copyrght Labelng, IEEE workshop on nonlnear sgnal and mage processng, June 0, 995. [] Koch, E, Rndfrey,J Zhao,J, Copyrght Protecton for Multmeda Data, Proceedngs of the Interntonal Conference on Dgtal Meda and Electronc Publshng, Dec. 6-8, 99. [3] Cox,I.J, Kllan,J, Leghton,F.T and Shamoon, T, Secure Spread Spectrum Watermarkng for Multmeda, IEEE Transactons of Image Processng, Vol.6 No.,pp , 997. [] Hs,C.T, WU, J.I, Hdden Dgtal Watermark n Images, IEEE Transactons of Image Processng, Vol.8, No..pp , 999. [5] Ptas, I, A Method for Watermark Eastng on Dgtal Images, IEEE Transactons on Crcuts and system for deo technology, Vol.8 No.6, pp , 998. [6] TsaC, Chang, C, Embeddng Robust Gray Leel Watermark n An Image Usng Dscrete Cosne Transform, Department of Computer Scence and Informaton Engneerng Natonal Chung Chang Unersty, Tawan,