PENERAPAN LCG PADA SPREAD SPECTRUM MENGGUNAKAN RUANG WARNA HSV PADA CITRA DIGITAL

Transkripsi

1 PENERAPAN LCG PADA SPREAD SPECTRUM MENGGUNAKAN RUANG WARNA HSV PADA CITRA DIGITAL Handrian Aprianto 1, Syahril Efendi 2, Marischa Elveny 3 Prodi Teknik Informatika Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan Jl. HM Jhoni No 70 Medan, Indonesia 1 hmdrntype@gmail.com Abstrak Masalah hak cipta pada citra digital menjadi hal serius belakangan ini. Mengatasi maraknya pelanggaran hak cipta pada citra digital dapat ditanggulangi dengan berbagai cara salah satunya adalah penggunaan watermark. Banyak teknik dan metode yang dapat digunakan yang salah satunya adalah Spread Spectrum yang merupakan teknik yang menyebarkan sinyal dari tanda air pada piksel piksel dari citra yang ingin dilindungi. Selain spread spectrum, teknik lain yang dapat di-implementasikan adalah teknik pemberian tanda air pada ruang warna HSV yang mana memberikan kualitas hasil yang lebih baik dibandingkan dengan menggunakan ruang warna RGB. Pengujian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa watermarking menggunakan spread spectrum memberikan keamanan tambahan dimana nilai watermark tersebar pada citra sehingga sulit di ekstraksi oleh pihak yang tidak berhak sedangkan proses menggunakan ruang warna HSV memberikan kualitas yang lebih baik dibandingkan dengan menggunakan ruang warna RGB. Keywords : Citra Digital, Watermarking, Spread Spectrum, LCG, HSV Abstract Copyright issues in the digital image into a serious case lately. Overcoming rampant copyright infringement in the digital image can be tackled in various ways one of which is the use watermark. Many of the techniques and methods that can be used, one of which is Spread Spectrum which is a technique to spread a signal of the watermark on the pixels - the pixels of the image you want protected. In addition to a spread spectrum, other techniques that can be implemented are the techniques of the watermark on the HSV color space which provides better quality results compared to using RGB color space. Tests have shown that the use of spread spectrum watermarking provides additional security where the value watermark is spread on the image so it is difficult in the extraction by unauthorized parties while using the HSV color space provides better quality than using the RGB color space. Keywords : Digital Image, Watermarking, Spread Spectrum, LCG, HSV 1. PENDAHULUAN Citra digital merupakan bentuk dari informasi visual yang telah digunakan secara luas saat ini. Citra digital yang lebih mudah untuk di olah dan didistribusikan saat ini menjadi salah satu informasi yang telah banyak beredar di jaringan global seperti internet. Beberapa pelaku fotografi sering kali menghasilkan karya karya citra digital yang berkualitas tinggi dan dipublikasikan secara luas melalui media sosial dan media media online lainnya. Luasnya akses jaringan global seperti internet saat ini memberikan ancaman tersendiri bagi para pelaku fotografi atau pelaku seni yang memiliki karya yang dipublikasikan di media online. Salah satu ancaman nya adalah pembajakan hak cipta dari citra digital tersebut. Luasnya akses internet dan mudahnya pertukaran file digital saat ini menyebabkan sulitnya menjaga hak cipta dari sebuah karya seni dalam wujud citra digital. Masalah hak cipta tersebut dapat diatasi dengan adanya penambahan tanda pada citra digital tersebut atau yang sering disebut dengan watermark. Tanda air pada citra digital tersebut dapat membantu pemilik dari citra digital untuk mempertahankan hak cipta dari karya nya. Tanda air atau watermark pada citra digital tidak dapat diterapkan dengan mudah seperti pada karya biasa seperti lukisan dan lain sebagainya. Penerapan watermark pada citra digital membutuhkan metode dan algoritma khusus yang sesuai dengan format digital yang terdiri dari piksel dan byte. Watermark pada citra digital telah banyak diteliti dan dikembangkan oleh beberapa peneliti 1

2 seperti Bhupendra Ram [1] yang mengembangkan aplikasi watermarking menggunakan DWT dan DCT serta Saini [2] yang melakukan penelitian perbandingan terhadap berbagai teknik pada bidang watermarking. Metode watermark salah satunya yang dikenal saat ini adalah metode spread spectrum. Metode watermark spread spectrum menggunakan pembangkit bilangan acak semu untuk mentransformasikan pesan atau tanda air yang digunakan dan lokasi dari piksel yang akan diberikan tanda air. Beberapa penelitian mengenai watermark spread spectrum telah dilakukan oleh beberapa peneliti seperti yang dilakukan oleh Ron G. van Schyndel [3] yang menerapkan larik multidimensi dalam proses distribusi watermarking. Saat ini penggunaan watermark spread spectrum kebanyakan beroperasi pada ruang warna RGB seperti yang dilakukan oleh [4]. Ruang warna RGB sangat rentan terhadap perubahan nilai intensitas cahaya sehingga penggunaan watermark yang radikal dapat secara signifikan merubah kualitas citra. Watermark spread spectrum pada dasarnya menggunakan posisi dan transformasi acak semu. Pada penelitian ini akan diterapkan pembangkit bilangan acak semu LCG yang mana merupakan pembangkit bilangan acak semu sederhana namun dapat diterapkan dengan mudah dan cepat. Berdasarkan penjabaran tersebut penelitian ini bertujuan untuk menerapkan pembangkit bilangan acak LCG pada watermarking spread spectrum menggunakan ruang warna HSV pada citra digital. Penelitian ini bertujuan untuk membangun sebuah aplikasi yang memberikan layanan watermarking pada citra digital yang dapat digunakan untuk memberikan keamanan pada hak cipta dari pemilik citra digital, untuk dapat membangun aplikasi yang dimaksud maka diperlukan analisis terhadap spesifikasi dari sistem yang akan dibangun sehingga diperoleh spesifikasi sistem sebagai berikut. 1. Sistem dapat mengkonversi ruang warna RGB ke HSV begitu juga sebaliknya. 2. Sistem dapat menyisipkan bit piksel watermark ke nilai warna HSV dari citra penampung. 3. Sistem dapat membangkitkan posisi penyisipan secara acak menggunakan pembangkit LCG. 4. Sistem dapat membangktikan kembali citra watermark yang telah disisipkan. 2.2 Perancangan Sistem Dalam perancangan yang akan dijabarkan oleh penulis, perancangan aplikasi watermarking citra digital menggunakan algoritma LCG pada ruang warna HSV ini meliputi perancangan modul modul atau dasar dari operasi yang dapat dilakukan oleh aplikasi yaitu operasi watermarking dan operasi deteksi pada citra digital. Perancangan flowchart sistem bertujuan untuk menggambarkan Perancangan flowchart dari sistem dapat dilihat pada gambar 3 berikut ini : 1.1 Tujuan Penelitian Berdasarkan perumusan dan batasan masalah yang tertera diatas, ada pun tujuan dri penelitian ini, antara lain : a. Untuk mengembangkan sistem watermarking yang handal. b. Untuk memperoleh informasi hasil kualitas citra digital yang telah diberikan tanda air atau watermark. c. Untuk memperoleh informasi kinerja proses watermarking pada metode spread spectrum menggunakan pseudorandom LCG dan ruang warna HSV. 2. Metodologi Penelitian 2.1 Analisis Sistem Pada bagian ini akan dibahas analisis terhadap arsitektur sistem dan metode watermarking spread spectrum menggunakan LCG pada ruang warna HSV pada citra digital. Analisis akan dimulai dengan analisis kebutuhan atau spesifikasi dari sistem sehingga berdasarkan spesifikasi tersebut dapat dibangun rancangan dari aristektur sistem yang akan dibangun. START Input Citra Tampung dan Watermark Input Parameter LCG Membangkitkan Posisi Piksel Menggunakan LCG Membaca piksel dari citra penampung dan citra watermark Melakukan konversi RGB to HSV pada posisi piksel yang ditentukan LCG Menyisipkan bit piksel watermark pada ruang HSV Piksel Melakukan konversi kembali HSV ke RGB Menulis kembali piksel ke citra hasil Output Citra Watermark END Gambar 3 Flowchart Sistem 2

3 Pada gambar 3 dapat dilihat gambaran umum proses watermarking pada sistem yang dibangun. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa pada tahap pertama posisi piksel yang akan disisipkan akan dibangkitkan oleh pembangkit bilangan acak LCG. Kemudian piksel piksel penampung akan dikonversi ke dalam ruang HSV. Bit bit citra watermark kemudian akan disisipkan ke dalam ruang warna HSV. Ruang warna HSV yang ter-watermark kemudian di konversi kembali ke ruang RGB dan dituliskan kembali ke dalam citra hasil. 3. Hasil & Pembahasan 3.1 Hasil Implementasi sistem merupakan tahap bagaimana sistem untuk dijalankan berdasarkan desain yang telah dibuat dan dirancang pada tahap sebelumnya kemudian dimasukkan ke bahasa pemograman yang digunakan. Implementasi ini menggunakan bahasa pemograman VB.NET. Frorm aplikasi utama merupakan form yang berisi tombol tombol yang dapat digunakan untuk membuka tampilan enkripsi dan dekripsi, aplikasi yang dirancang dibuat semenarik mungkin sebagai desain interface nya sehingga terkesan menarik dan mudah digunakan berikut adalah interface nya. Gambar 5 Pengujian Watermark Pada gambar 5 dapat dilihat fungsi watermarking merupakan komponen sistem yang melakukan penyisipan citra watermark ke citra penampung dimana bilangan LCG dibangkitkan untuk menentukan posisi piksel yang akan digunakan untuk proses watermarking. Kanal warna Saturation dari citra asli kemudian dioperasikan menggunakan nilai warna dari citra watermark. Pada gambar 5 dapat dilihat proses dari proses watermarking. Citra watermark yang memiliki ukuran 128 x 128 piksel berhasil di sisipkan pada citra asli berukuran 1024 x 768 piksel dimana hasil watermarking tidak memberikan efek yang berarti pada citra hasil. Gambar 4 Tampilan Aplikasi Utama Secara garis besar sistem memiliki dua fungsi utama, yaitu fungsi watermarking dan atau fungsi ekstraksi. Masing masing fungsi dijalankan pada halaman yang terpisah sehingga memudahkan dalam penggunaan dari sistem yang dikembangkan. Pengguna memilih citra digital yang akan digunakan sebagai citra penampung yang kemudian akan digunakan oleh sistem untuk menyisipkan watermark. Antarmuka watermarking dapat dilihat pada gambar 5 sebagai berikut. Gambar 6 Pengujian Deteksi Watermark Pengujian ekstraksi dari citra ter-watermark berhasil dilakukan oleh sistem yang dikembangkan. Dapat dilihat bahwa citra hasil watermark memiliki beberapa noise yang mana disebabkan proses konversi antara ruang warna RGB ke ruang warna HSV maupun sebaliknya. Pembahasan pengujian yang dilakukan pada penelitian ini bertujuan menganalisa metode LCG dan ruang warna HSV yang digunakan dalam kegiatan watermarking pada citra digital cukup baik dimana setiap kanal warna dari citra watermark dapat disisipkan langsung pada citra asli pada kanal Saturation dari ruang warna HSV sehingga memberikan ruang kapasitas yang cukup besar serta tidak merusak kualitas dari citra asli. 3

4 Tabel 1 Hasil Pengujian Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan dapat dilihat bahwa sistem yang dikembangkan memberikan hasil yang baik dimana citra asli dapat di berikan tanda watermark tanpa merusak kualitas dari citra asli. Hasil ekstraksi juga menunjukkan citra watermark memiliki kualitas yang cukup baik walaupun masih terdapat noise hasil dari konversi RGB ke HSV. Adapun kelemahan dan kelebihan aplikasi yang dikembangkan adalah sebagai berikut : Kelebihan : 1. Operasi watermark dapat dilakukan dengan baik dan cepat. 2. Operasi ekstraksi menghasilkan citra watermark yang cukup baik. 3. Daya tampung citra menjadi lebih besar dikarenakan penggunaan ruang HSV menggantikan subsitusi bit dari ruang warna RGB. 4. Kualitas hasil operasi watermark tetap terjaga. 5. Adanya pengamanan tambahan menggunakan kunci inisialisasi LCG. Kekurangan : 1. Operasi ekstraksi membutuhkan input dimensi citra watermark. 2. Operasi ekstraksi menghasilkan citra watermark yang terkadang mengandung noise atau titik titik hasil dari konversi ruang warna HSV ke ruang warna RGB. 4. Penutup 4.1 Kesimpulan Berdasarkan proses perancangan watermarking menggunakan LCG dan HSV maka dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu: 1. Implementasi pengembangan LCG pada proses watermarking memberikan hasil yang cukup baik dimana lokasi peletakan piksel piksel citra watermark pada citra asli ditentukan oleh LCG sehingga menyulitkan para penyadap untuk melakukan ekstraksi dari citra asli. LCG juga memberikan kontribusi dalam menjaga kualitas citra asli dimana peletakan piksel secara tersebar tidak merusak tampilan dari citra secara visual. 2. Kualitas dari citra hasil watermarking pada ruang warna HSV menunjukkan bahwa citra hasil watermarking tidak memiliki penurunan kualitas yang cukup signifikan dimana kanal warna Saturation yang digunakan pada penelitian ini tidak begitu memberikan dampak pada warna RGB sehingga substitusi warna pada kanal tersebut menggunakan warna dari citra watermark tidak menurunkan kualitas citra asli secara keseluruhan. 3. Sistem yang dikembangkan pada penelitian ini mampu melakukan operasi watermark dan ekstraksi dengan baik dimana citra hasil watermark dapat di-ekstraksi kembali dengan baik walaupun terdapat beberapa kelamahan seperti adanya noise pada hasil ekstraksi dikarenakan konversi antara RGB dan HSV. 4.2 Saran Saran - saran yang penulis kemukakan diharapkan dapat lebih meningkatkan hasil yang telah didapatkan. Berikut ini beberapa saran yang disampaikan oleh penulis adalah: 1. Penelitian selanjutnya diharapkan adanya fitur auto detection pada proses ekstraksi sehingga sistem dapat mendeteksi apakah citra memiliki tanda watermark atau tidak. 2. Pengembangan yang akan datang diharapkan untuk melakukan penelitian pada ruang warna lainnya sehingga memperoleh informasi tambahan terhadap dampak masing masing ruang warna pada proses watermarking. 5. DAFTAR PUSTAKA [1] Ram, B. (2013). Digital Image Watermarking Technique Using Discrete Wavelet Transform And Discrete Cosine Transform. International Journal of Advancements in Research & Technology, Volume 2, Issue4. [2] Saini, L. K., & Shrivastava, V. (2014). A Survey of Digital Watermarking Techniques and its Applications. International Journal of Computer Science Trends and Technology (IJCST), Vol. 2 Issue 3. [3] Schyndel, R. G., & Tirkel, A. Z. (2014). Spread-Spectrum Digital Watermarking Concepts and Higher Dimensional Array Constructions. Monash University. [4] Pakereng, M. I., Beeh, Y. R., & Endrawan, S. (2010). Perbandingan Steganografi Metode Spread Spectrum dan Least 4

5 Significant Bit (LSB) Antara Waktu Proses dan Ukuran File Gambar. Jurnal Informatika, Volume 6, Nomor 1. [5] Danny, P. (2010). A Review of RGB Color Spaces. Montreal: The BabelColor Company. [6] Bellare, M., Goldwasser, S., & Micciancio, D. (1997). Pseudo-Random Number Generation Within Cryptographic Algorithm : The DDS Case. California: Springer. [7] Entacher, K. (1997). A collection of selected pseudorandom number generators with linear structures. Autrian Science Foundation. 5