DETEKSI KERUSAKAN DAN PEMULIHAN CITRA DENGAN DUAL WATERMARK

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR CI1599 DETEKSI KERUSAKAN DAN PEMULIHAN CITRA DENGAN DUAL WATERMARK ROBI ARMADANI NRP Dosen Pembimbing Prof. Ir. Handayani Tjandrasa, M.Sc, Ph.d JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA Fakultas Teknologi Informasi Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009 i

2

3 TUGAS AKHIR CI1599 DETEKSI KERUSAKAN DAN PEMULIHAN CITRA DENGAN DUAL WATERMARK ROBI ARMADANI NRP Dosen Pembimbing Prof. Ir. Handayani Tjandrasa, M.Sc, Ph.d JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA Fakultas Teknologi Informasi Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009

4 UNDERGRADUATE THESES CI1599 IMAGE TAMPERING DETECTION AND RECOVERY USING DUAL WATERMARK ROBI ARMADANI NRP Supervisor Prof. Ir. Handayani Tjandrasa, M.Sc, Ph.d DEPARTMENT OF INFORMATICS Faculty of Information Technology Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2009

5 LEMBAR PENGESAHAN DETEKSI KERUSAKAN DAN PEMULIHAN CITRA DENGAN DUAL WATERMARK TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Komputer pada Bidang Studi Intelligent Business System Program Studi S-1 Jurusan Teknik Informatika Fakultas Teknologi Informasi Institut Teknologi Sepuluh Nopember Oleh : ROBI ARMADANI Nrp Disetujui oleh Tim Pembimbing Tugas Akhir : 1. Prof. Ir. Handayani Tjandrasa, M.Sc, Ph.d. ( Pembimbing ) SURABAYA, JULI 2009

6

7 DETEKSI KERUSAKAN DAN PEMULIHAN CITRA DENGAN DUAL WATERMARK Nama Mahasiswa : Robi Armadani NRP : Jurusan : Teknik Informatika FTIf - ITS Dosen Pembimbing : Prof. Ir. Handayani Tjandrasa, M.Sc, Ph.d Abstrak Datangnya era dijital multimedia telah membawa banyak manfaat dalam hal berkreasi dan pendistribusian konten citra, tetapi kemudahan dalam penyalinan dan pengeditan juga memfasilitasi penggunaan yang tidak sah, penyalahgunaan, dan penyampaian informasi yang tidak benar. Pemilik dari konten citra tentu saja khawatir dengan dengan persoalan ini sehingga watermarking yang merupakan penempelan suatu signal (watermark) kedalam suatu citra, diajukan untuk melindungi hak kekayaan intelektual. Skema Dual Watermark yang efektif untuk deteksi kerusakan citra dan pemulihan diajukan dalam tugas akhir ini. Di dalam algoritma ini, setiap blok pada citra mengandung watermark dari dua blok lainnya. Dapat dikatakan, ada dua salinan dari watermark untuk setiap blok pada citra. Untuk itu, algoritma ini menjaga dua salinan dari watermark keseluruhan citra dan menyediakan kesempatan kedua untuk pemulihan blok jika dalam suatu kasus satu salinan telah rusak. Algoritma ini membutuhkan sebuah kunci rahasia, yang dilekatkan kedalam citra ber-watermark, dan sebuah algoritma public chaotic mixing yang digunakan untuk mengekstrak watermark untuk pemulihan kerusakan. Kata Kunci : Watermark, Deteksi, Pemulihan, Dual Watermark. i

8 IMAGE TAMPERING AND DETECTION USING DUAL WATERMARK Student Name : Robi Armadani NRP : Major : Teknik Informatika FTIf - ITS Supervisor : Prof. Ir. Handayani Tjandrasa, M.Sc, Ph.d Abstract The age of digital multimedia has brought many advantages in the creation and distribution of image content, but the ease of copying and editing also facilitates unauthorized use, misappropriation, and misrepresentation. Content providers are naturally concerned about these issues, and watermarking which is the act of embedding another signal (the watermark) into an image, have been proposed to protect an owners rights. An effective dual watermark scheme for image tamper detection and recovery is proposed in this paper. In our algorithm, each block in the image contains the watermark of other two blocks. That is to say, there are two copies of watermark for each nonoverlapping block in the image. Therefore, we maintain two copies of watermark of the whole image and provide second chance for block recovery in case one copy is destroyed. A secret key, which is transmitted along with the watermarked image, and a public chaotic mixing algorithm are used to extract the watermark for tamper recovery. Keywords : Watermark, Dual Watermark, Detection, Recovery, Embedding. ii

9 KATA PENGANTAR Segala puja dan puji syukur ke hadirat Allah SWT yang menguasai segala pengetahuan, atas berkat rahmat dan hidayah Nya, buku Tugas Akhir yang berjudul: DETEKSI KERUSAKAN DAN PEMULIHAN CITRA DENGAN DUAL WATERMARK Mata Kuliah Tugas Akhir yang memiliki beban sebesar 4 satuan kredit disusun dan diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program strata satu (S-1) pada Jurusan Teknik Informatika di Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Dengan mengucap syukur, dengan ini penulis hendak menyampaikan penghormatan dan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada pihak-pihak yang telah memberikan dukungan secara langsung maupun tidak langsung antara lain kepada : 1. Ayahanda dan Ibunda tercinta, Abdullah dan Maria Ulfa atas segala bimbingan, didikan, doa, dan dukungannya selama ini. 2. Kakak-kakaku, Mas Ruli dan Mbak Eli yang senantiasa memberikan saran dan dukungan. 3. Prof. Ir. Handayani Tjandrasa, M.Sc, Ph.d, selaku dosen pembimbing yang dengan sabar membimbing sampai akhir demi selesainya Tugas Akhir ini. Saya ucapkan terima kasih sedalam-dalamnya atas bimbingannya. 4. Dosen Penguji saya, Bu Bilqis Amaliah dan Pak Rully Soelaiman. Terima kasih atas kritik dan sarannya yang membangun. 5. Seluruh Dosen Pengajar dan Staf Akademis yang telah memberikan semua ilmunya dan kemudahan selama perkuliahan. 6. Teman teman Para Senior atas bimbingan moral nya yang memberikan dampak positif bagiku. 8. Teman teman di kos: Mas Dimas, Rahmat, Theo, Bayu,

10 Sastro, Cita, Diki. Terima kasih atas do a dan supportnya. 9. Arek arek Lemmonice: maen band dengan kalian memberi tambahan semangat dan energi baru lagi buat menyelesaikan tugas akhir ini. 10. dan Pihak-pihak yang tidak bisa saya sebutkan satu-persatu. Sebagai manusia biasa, penulis menyadari bahwa karya Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan dan mengandung banyak kekurangan di sana-sini sehingga dengan segala kerendahan hati penulis tetap mengharapkan saran serta kritik yang membangun dari rekan-rekan pembaca. Surabaya, Juni 2009 Penulis iv

11 DAFTAR ISI Abstrak... i KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... xi BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan dan Manfaat Rumusan Masalah Batasan Masalah Metodologi Sistematika Laporan... 5 BAB 2 DASAR TEORI Watermark Pengenalan Struktur dari Watermarking Watermarking pada Citra Dijital Fragile Image Watermarks Citra di MATLAB dan Kakas Pengolahan Citra Tipe Data Ringkasan Tipe Citra dan Tipe Data Peningkatan Kualitas Citra Dual Watermark Watermark Embedding Deteksi Kerusakan Blok Pemulihan Kerusakan pada Blok... 33

12 BAB 3 PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI PERANGKAT LUNAK Deskripsi umum Perancangan dan implementasi proses Watermark Embedding Deteksi Kerusakan Blok Pemulihan Kerusakan pada Blok BAB 4 UJI COBA DAN EVALUASI Uji Fungsionalitas Skenario Lingkungan Uji Coba Pelaksanaan Hasil uji coba Analisis Hasil Uji Coba Uji Kualitas Citra Skenario Lingkungan Uji Coba Pelaksanaaan Hasil Uji Coba dan Analisis Hasil Uji Coba Uji Keamanan Skenario Lingkungan Uji Coba Pelaksanaaan Hasil Uji Coba Analisis Hasil Uji Coba BAB 5 PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA BIODATA PENULIS vi

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Perbedaan Steganography dengan Cryptography... 8 Gambar 2.2 Proses Embedding Watermark Gambar 2.3 Proses Deteksi Watermark Gambar 2.4 Teknik Watermarking Gambar 2.5 Tahap pelekatan fragile watermark Gambar 2.6 Citra orisinil(kiri) dan citra berwatermark(kanan) Gambar 2.7 Teknik Deteksi Kerusakan pada Fragile Watermark Gambar 2.8 Hasil operasi Median Filter sebelum(kiri) dan sesudah(kanan) Gambar 2.9 Skema dari pelekatan watermark Gambar 2.10 Skema proses deteksi dan pemulihan citra watermark. 23 Gambar 2.11 Skema proses pelekatan watermark Gambar 2.12 Gambar contoh partner blok Gambar 2.13 Proses pembangkitan blok watermark Gambar 2.14 Proses pembentukan Joint bit Gambar 2.15 Proses peletakan joint bit pada partner-blok Gambar 2.16 Skema proses deteksi kerusakan pada citra berwatermark Gambar 2.17 Gambar blok-blok tetangga dari blok utama Gambar 2.18 Skema proses pemulihan kerusakan citra berwatermark Gambar 3.1 Kode Program Pembentukan Tabel Blok Awal Gambar 3.2 Kode Program Pembentukan Tabel Look-Up Gambar 3.3 Kode Program Pembentukan Tabel PushAside Gambar 3.4 Kode Program Pembangkitan Blok Watermark Gambar 3.5 Kode Program Pembentukan 12 Joint Bit Watermark Gambar 3.6 Diagram proses embedding blok watermark... 43

14 Gambar 3.7 Kode Program Pelekatan Watermark pada Blok Pemulihan Pertama Gambar 3.8 Lanjutan Kode Program Pelekatan Watermark pada Blok Pemulihan Pertama Gambar 3.9 Kode Program Pelekatan Watermark Blok Pemulihan Kedua Gambar 3.10 Lanjutan Kode Program Pelekatan Watermark Blok Pemulihan Kedua Gambar 3.11 Diagram proses penghalusan citra Gambar 3.12 Kode Program Penghalusan Citra Watermark Gambar 3.13 Lanjutan Kode Program Penghalusan Citra Watermark Gambar 3.14 Diagram proses deteksi level Gambar 3.15 Kode Program Deteksi Kerusakan Level Gambar 3.16 Lanjutan Kode Program Deteksi Kerusakan Level Gambar 3.17 Diagram proses deteksi level Gambar 3.18 Kode Program Deteksi Level 2 untuk Blok Bagian Pojok Citra Gambar 3.19 Kode Program Deteksi Level 2 untuk Blok Bagian Pojok Citra Gambar 3.20 Kode Program Deteksi Level 2 untuk Blok Bagian Tepi Atas Citra Gambar 3.21 Kode Program Deteksi Level 2 untuk Blok Bagian Tepi Bawah Citra Gambar 3.22 Kode Program Deteksi Level 2 untuk Blok Bagian Tepi Kiri Citra Gambar 3.23 Kode Program Deteksi Level 2 untuk Blok Bagian Tepi Kanan Citra Gambar 3.24 Kode Program Deteksi Level 2 untuk Blok Bagian Tengah Citra Gambar 3.25 Diagram proses deteksi level viii

15 Gambar 3.26 Kode Program Deteksi Level 3 untuk Blok Tepi Atas Citra Gambar 3.27 Kode Program Deteksi Level 3 untuk Blok Tepi Bawah Citra Gambar 3.28 Lanjutan Kode Program Deteksi Level 3 untuk Blok Tepi Bawah Citra Gambar 3.29 Kode Program Deteksi Level 3 untuk Blok Tepi Kiri Citra Gambar 3.30 Kode Program Deteksi Level 3 untuk Blok Tepi Kiri Citra Gambar 3.31 Kode Program Deteksi Level 3 untuk Blok Tepi Kanan Citra Gambar 3.32 Kode Program Deteksi Level 3 untuk Blok Tengah Citra Gambar 3.33 Diagram proses pemulihan tahap Gambar 3.34 Kode Program Pemulihan Tahap 1 Pembentukan Blok Pemetaan Gambar 3.35 Kode Program Pemulihan Tahap 1 Pengecekan Blok Pemulihan Pertama untuk Blok Tengah Atas Gambar 3.36 Kode Program Pemulihan Tahap 1 Pengecekan Blok Pemulihan Kedua untuk Blok Tengah Atas Gambar 3.37 Kode Program Pemulihan Tahap 1 Pengecekan Blok Pemulihan Pertama untuk Blok Tengah Bawah Gambar 3.38 Kode Program Pemulihan Tahap 1 Pengecekan Blok Pemulihan Kedua untuk Blok Tengah Bawah Gambar 3.39 Lanjutan Kode Program Pemulihan Tahap 1 Pengecekan Blok Pemulihan Kedua untuk Blok Tengah Bawah Gambar 3.40 Diagram proses pemulihan tahap Gambar 3.41 Kode Program Pemulihan Tahap Gambar 3.42 Kode Program Peningkatan Kualitas Citra Gambar 4.1 Gambar grafik PSNR terhadap luas kerusakan... 84

16 Halaman ini sengaja dikosongkan x

17 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Ringkasan Tipe Citra dan Tipe Data Tabel 2.2 Lanjutan Ringkasan Tipe Citra dan Tipe Data Tabel 2.3 Blok Pemetaan Awal Tabel 2.4 Tabel Look-Up Tabel 2.5 Tabel Look-Up dengan operasi Push-Aside Tabel 4.1 Hasil Uji Coba Fungsionalitas Citra Berwatermark Tabel 4.2 Lanjutan 1 Hasil Uji Coba Fungsionalitas Citra Berwatermark Tabel 4.3 Lanjutan 2 Hasil Uji Coba Fungsionalitas Citra Berwatermark Tabel 4.4 Lanjutan 3 Hasil Uji Coba Fungsionalitas Citra Berwatermark Tabel 4.5 Lanjutan 4 Hasil Uji Coba Fungsionalitas Citra Berwatermark Tabel 4.6 Hasil Uji Coba PSNR Citra Berwatermark Tabel 4.7 Lanjutan Hasil Uji Coba PSNR Citra Berwatermark Tabel 4.8 Hasil Uji Coba Pengaruh Luas Kerusakan terhadap nilai PSNR untuk kerusakan Single Chunk Tabel 4.9 Lanjutan 1 Hasil Uji Coba Pengaruh Luas Kerusakan terhadap nilai PSNR untuk kerusakan Single Chunk Tabel 4.10 Lanjutan 2 Hasil Uji Coba Pengaruh Luas Kerusakan terhadap nilai PSNR untuk kerusakan Single Chunk Tabel 4.11 Lanjutan 3 Hasil Uji Coba Pengaruh Luas Kerusakan terhadap nilai PSNR untuk kerusakan Single Chunk Tabel 4.12 Hasil Uji Coba PSNR Citra Pemulihan dengan kerusakan menyebar (Spread Chunk) Tabel 4.13 Lanjutan 1 Hasil Uji Coba PSNR Citra Pemulihan dengan kerusakan menyebar (Spread Chunk)... 85

18 Tabel 4.14 Lanjutan 2 Hasil Uji Coba PSNR Citra Pemulihan dengan kerusakan menyebar (Spread Chunk) Tabel 4.15 Hasil Uji Coba Pengaruh Nilai Kunci Rahasia terhadap Nilai PSNR Tabel 4.16 Lanjutan Hasil Uji Coba Pengaruh Nilai Kunci Rahasia terhadap Nilai PSNR Tabel 4.17 Hasil Uji Coba Keamananan Watermark Tabel 4.18 Lanjutan Hasil Uji Coba Keamananan Watermark xii