KERAHASIAAN WATERMARKING CITRA DIGITAL DENGAN INFORMATION DISPERSAL ALGORITHM (IDA) DAN ALGORITMA HUFFMAN TESIS BAMBANG TJ HUTAGALUNG

Transkripsi

1 KERAHASIAAN WATERMARKING CITRA DIGITAL DENGAN INFORMATION DISPERSAL ALGORITHM (IDA) DAN ALGORITMA HUFFMAN TESIS BAMBANG TJ HUTAGALUNG PROGRAM STUDI S2 TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 KERAHASIAAN WATERMARKING CITRA DIGITAL DENGAN INFORMATION DISPERSAL ALGORITHM (IDA) DAN ALGORITMA HUFFMAN TESIS Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Magister Teknik Informatika BAMBANG TJ HUTAGALUNG PROGRAM STUDI S2 TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

3 PERSETUJUAN Judul : KERAHASIAAN WATERMARKING CITRA DIGITAL DENGAN INFORMATION DISPERSAL ALGORITHM (IDA) DAN ALGORITMA HUFFMAN Nama : BAMBANG TJ HUTAGALUNG NIM : Program Studi : MAGISTER (S2) TEKNIK INFORMATIKA Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing : Pembimbing 2 Pembimbing 1 Dr. Erna Budhiarti Nababan, M.IT Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc Diketahui/disetujui oleh Program Studi Magister (S2) Teknik Informatika, Ketua, Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc

4 PERNYATAAN KERAHASIAAN WATERMARKING CITRA DIGITAL DENGAN INFORMATION DISPERSAL ALGORITHM (IDA) DAN ALGORITMA HUFFMAN TESIS Dengan ini penulis menyatakan bahwa tesis ini disusun sebagai syarat untuk memperoleh gelar pada Program Studi Magister S2 Teknik Informatika Universitas Sumatera Utara adalah benar merupakan hasil karya penulis sendiri. Adapun pengutipan-pengutipan yang penulis lakukan pada bagian-bagian tertentu dari hasil karya orang lain dalam penulisan tesis ini, telah penulis cantumkan sumbernya secara jelas sesuai dengan norma, kaidah, dan etika penulisan ilmiah. Apabila di kemudian hari ternyata ditemukan seluruh atau sebagian tesis ini bukan hasil karya penulis sendiri atau adanya plagiat dalam bagian tertentu, penulis bersedia menerima sanksi pencabutan gelar akademik yang penulis sandang dan sanksi-sanksi lainnya sesuai dengan peraturan perundangan yang berlaku. Medan, 28 Agustus 2014 Penulis, Bambang TJ Hutagalung NIM:

5 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Bambang TJ Hutagalung NIM : Program Studi : Teknik Informatika Jenis Karya Ilmiah : Tesis Dengan pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Hak bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exlusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul: KERAHASIAAN WATERMARKING CITRA DIGITAL DENGAN INFORMATION DISPERSAL ALGORITHM (IDA) DAN ALGORITMA HUFFMAN Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non- Eksklusif ini, berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa minta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Dengan pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, 28 Agustus 2014 Bambang TJ Hutagalung NIM

6 Telah diuji pada Tanggal : 28 Agustus 2014 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua Anggota : Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, MSc : 1. Dr. Erna Budhiarti Nababan, M.IT 2. Prof. Dr. Muhammad Zarlis, MSc 3. Dr. Benny Benyamin Nasution 4. Dr. Syahril Efendi, S.Si, M.IT

7 RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama Lengkap : Bambang T.J. Hutagalung, S.Kom Tempat dan Tanggal Lahir : Pagarbatu, 21 Juni 1985 Alamat Rumah : Jl. Veteran Komp PTPN II No 5 Desa Helvetia Nomor HP : E_Mail : btjh@ymail.com Instansi Tempat Bekerja : SMP Negeri 4 Sei Lepan Alamat Kantor : Jl. Kenanga BM I Desa Harapan Makmur, Sei Lepan, 20859, Langkat Sumatera Utara DATA PENDIDIKAN SD : SD Negeri Pagarbatu, Taput TAMAT : 1997 SLTP : SMP Negeri 3 Sipoholon, Taput TAMAT : 2000 SLTA : SMA Negeri 1 Tarutung, Taput TAMAT: 2003 D1 : Tricom Medan TAMAT: 2004 S1 : STMIK Potensi Utama Medan TAMAT: 2008 Akta IV : Universitas Dharma Agung Medan TAMAT: 2009 S2 : Teknik Informatika USU TAMAT: 2014

8 KATA PENGANTAR Puji dan Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah semesta alam dalam Tuhan Yesus Kristus berkat limpahan rahmat dan karunia-nya lah penulis dapat menyelesaikan Tesis ini dengan bimbingan, arahan, kritik dan saran serta bantuan dari pembimbing, pembanding, segenap dosen, rekan-rekan mahasiswa Program Studi Magister ( S2 ) Teknik Informatika. Tesis ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Komputer pada Program Studi Pascasarjana Magister Teknik Informatika pada Fakultas Ilmu Komputer Teknologi Informasi. Dengan judul tesis Kerahasiaan Watermarking Citra Digital dengan Information Dispersal Algorithm (IDA) dan algoritma Huffman. Pada proses penulisan sampai dengan selesainya penulisan tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Rektor, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp.A(K) atas kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk menyelesaikan Studi Program Magister (S2) Teknik Informatika. 2. Prof. Dr. Muhammad Zarlis selaku dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi sekaligus Ketua Program Studi Magister ( S2 ) Teknik Informatika, dan M. Andri Budiman, S.T, M. Comp, M.E.M selaku Sekretaris Program Studi Magister (S2) Teknik Informatika beserta seluruh staf pengajar pada Program Studi Magister (S2) Teknik Informatika Program Pascasarjana Fakultas Teknik Informatika, yang telah bersedia membimbing penulis sehingga dapat menyelesaikan pendidikan tepat pada waktunya. 3. Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi - tingginya saya ucapkan kepada Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, selaku pembimbing utama dan kepada Dr. Erna Budhiarti Nababan selaku pembimbing lapangan yang penuh dengan kesabaran menuntun serta membimbing saya hingga selesainya tesis ini dengan baik. 4. Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi tingginya saya ucapkan kepada Prof. Dr. Muhammad Zarlis, Dr. Benny Benjamin Nasution, Dr. Syahril Efendi, S.Si, M.IT, sebagai pembanding yang telah memberikan saran dan masukan serta arahan yang baik demi penyelesaian tesis ini. 5. Terima kasih juga kepada bapak M. Andri Budiman, S.T, M. Comp, M.E.M yang telah membimbing dan memberikan banyak masukkan hingga terselesaikannya tesis ini. 6. Staf Pegawai dan Administrasi pada Program Studi Magister ( S2 ) Teknik Informatika Program Pascasarjana Fakultas Teknik Informatika Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dan pelayanan terbaik kepada penulis selama mengikuti perkuliahan hingga saat ini. 7. Rekan mahasiswa / I angkatan tahun 2012 pada Program Pascasarjana Fakultas Teknik Informatika yang telah banyak membantu

9 penulis baik berupa dorongan semangat dan doa selama mengikuti perkuliahan. 8. Terima kasih juga kepada istri tercinta Taruli Asi Maria br Sihombing yang selalu bersedia memberikan dukungan semangat dan doa untuk keberhasilan dalam penyusunan tesis ini. 9. Terima kasih juga kepada orang tua dan keluarga besar Hutagalung dan Sihombing yang selalu memberikan dukungan semangat dan doa untuk keberhasilan dalam penyusunan tesis ini. 10. Terima kasih juga kepada abang senior Rano Tino Pandu yang bersedia memberikan dukungan semangat dan berbagi ilmu pengetahuan. 11. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkkan satu persatu dalam tesis ini, terima kasih atas segala bantuan dan doa yang diberikan. Dengan segala kekurangan dan kerendahan hati, sekali lagi penulis mengucapkan terima kasih. Semoga kiranya Tuhan Yang Maha Esa membalas segala bantuan dan kebaikan yang telah kalian berikan. Medan, 28 Agustus 2014 Bambang TJ Hutagalung NIM

10 ABSTRAK Tesis ini memaparkan bagaimana menunjukkan keaslian citra digital dari tindakan klaim kepemilikan citra digital oleh pihak yang tidak bertanggung jawab. Hal tersebut dapat dilakukan dengan proses watermaking menggunakan Information Dispersal Algorithm (IDA). Untuk menjaga kerahasiaan parameter pembangkit proses watermarking dapat dilakukan dengan proses encoding dan decoding dengan algoritma Huffman. Pembuktian keaslian citra digital ter-watermark dilakukan dengan proses deteksi dan ekstraksi watermark pada citra digital ter-watermark yang memiliki ukuran yang sama dengan citra digital asli, maupun yang telah mengalami perubahan ukuran. Kata kunci: citra digital, watermarking, Information Dispersal Algorithm (IDA) dan algoritma Huffman

11 THE CONFIDENTIALITY OF DIGITAL IMAGE WATERMARKING BY USING INFORMATION DISPERSAL ALGORITHM (IDA) AND HUFFMAN ALGORITHM ABSTRACT This thesis aims to discuss how to determine the originality of digital image of an ownership claim by the irresponsible party. It can be carried out by applying the watermarking process by using Information Dispersal Algorithm (IDA). The watermarking process can be done throught the decoding and encoding process by using Huffman algorithm, to keep the confidentiality of the generating parameter. To prove the confidentiality of a watermarked digital image, the detection and extraction process are applied to the watermarked digital image which has the similar size with the original one, or to the watermarked digital image which has been re-sized. Keyword: digital image, watermarking, Information Dispersal Algorithm (IDA) and Huffman algorithm.

12 DAFTAR ISI PENGESAHAN PERNYATAAN ORISINALITAS PERSETUJUAN PUBLIKASI PANITIA PENGUJI RIWAYAT HIDUP KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR Halaman i ii iii iv v vi viii ix x xiii xiv BAB I : PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 3 BAB II : TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Citra Digital Resolusi Citra Citra Warna (True Colour) Format File Citra Pengolahan Citra Digital Pengertian Watermarking Metode Information Dispersal Algorithm (IDA) Pemisahan dan Rekonstruksi File Implementasi Penyebaran dan Rekonstruksi Metode Algoritma Huffman... 15

13 Pembuatan Pohon Huffman Proses Encoding Proses Decoding Penelitian sebelumnya BAB III : METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Data citra digital yang digunakan Analisis Proses Watermarking Proses Penyisipan Watermark Input parameter F Dihitung 16 pasangan (α,β) Input Citra digital asli (I) Dipilih posisi watermark (PW) Pola Citra (X) Pola Modifikasi (X ) Citra watermark (W) Dibaca parameter F Encoding parameter F menjadi Konversi (C) Konversi (C) Proses Deteksi dan Ekstraksi Watermark Decoding Konversi (C) menjadi parameter F Input parameter F Dicari posisi watermark (PW) Pola Deteksi Citra digital asli (X i ) Pola Deteksi Citra Watermark (X w ) Komparasi (K) Ekstraksi (X ) Telusur Watermark (T) BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Percobaan Pertama Proses Penyisipan Watermark Proses Deteksi dan Ekstraksi Watermark... 67

14 4.3. Percobaan Kedua Hasil Percobaan Kedua Proses Penelusuran Watermark BAB IV : KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 84

15 DAFTAR TABEL Hal. TABEL 2.1 Jenis karakter dan frekuensinya...16 TABEL 2.2 Hasil dan kesimpulan dari berbagai penelitian sebelumnya...18 TABEL 3.1 Daftar nilai pixel sebelum dan sesudah mengalami modifikasi...38 TABEL 3.2 Angka-angka dalam parameter F...40 TABEL 3.3 Daftar nilai pixel pada Pola Deteksi Citra digital asli (X i )...51 TABEL 3.4 Daftar nilai pixel pada Pola Ekstraksi Citra Watermark (Xw ) 53 TABEL 3.5 Daftar proses Ekstraksi (X ) terhadap Citra Watermark (W)...56 TABEL 3.6 Daftar nilai pixel pada Pola Ekstraksi Citra Watermark (X w )...58 TABEL 4.1 Proses penyisipan watermark di sudut kiri atas...60 TABEL 4.2 Proses penyisipan watermark di sudut kiri bawah...62 TABEL 4.3 Proses penyisipan watermark di sudut kanan atas...63 TABEL 4.4 Proses penyisipan watermark di sudut kanan bawah...64 TABEL 4.5 Proses penyisipan watermark di tengah...65 TABEL 4.6 Proses deteksi dan ekstraksi watermark di sudut kiri atas...68 TABEL 4.7 Proses deteksi dan ekstraksi watermark di sudut kiri bawah...69 TABEL 4.8 Proses deteksi dan ekstraksi watermark di sudut kanan atas...71 TABEL 4.9 Proses deteksi dan ekstraksi watermark di sudut kanan bawah...73 TABEL 4.10 Proses deteksi dan ekstraksi watermark di tengah...75 TABEL 4.11 Proses penelusuran watermark...81

16 DAFTAR GAMBAR Hal. Gambar 2.1. Pembagian Steganography 8 Gambar 2.2. Penyimpanan dan transmisi file menggunakan nformation Dispersal Algorithm (IDA). 10 Gambar 2.3. Pembentukan pohon dari dua simpul 16 Gambar 2.4. Pembentukan pohon dari tiga simpul 16 Gambar 2.5. Pembentukan pohon dari empat simpul 17 Gambar 3.1. Citra digital dengan ukuran 700x700 pixel 24 Gambar 3.2. Diagram blok proses Penyisipan, Deteksi dan Ekstraksi Watermark menggunakan Information Dispersal Algorithm (IDA) dan Algoritma Huffman 26 Gambar 3.3. Citra digital asli (I) dengan ukuran 256x256 pixel 31 Gambar 3.4. Posisi titik awal P(x c,y c ) pada sudut kiri atas dari Citra digital asli (I) 32 Gambar 3.5. Posisi titik awal P(x c,y c ) pada posisi sudut kiri bawah dari Citra digital asli (I) 33 Gambar 3.6. Posisi titik awal P(x c,y c ) pada sudut kanan atas dari Citra digital asli (I) 34 Gambar 3.7. Posisi titik awal P(x c,y c ) pada sudut kanan bawah dari Citra digital asli (I) 35 Gambar 3.8. Posisi titik awal P(x c,y c ) pada posisi tengah dari Citra digital asli (I) 36 Gambar 3.9. Penentuan titik awal Pola Citra (X) dengan ukuran 16x16 berdasarkan ukuran Citra digital asli (I) 37 Gambar Posisi pixel pada Pola Modifikasi (X ) yang telah mengalami modifikasi nilai pixel 39 Gambar Urutan angka-angka parameter F beserta frekuensinya 41 Gambar Pohon dibentuk dari dua daun dengan nilai terkecil 41 Gambar Daun dengan nilai terkecil dan pohon sebelumnya dihubungkan oleh sebuah akar yang baru 41

17 Gambar Daun dengan nilai terkecil dan pohon sebelumnya dihubungkan oleh sebuah akar yang baru 42 Gambar Daun dengan nilai terkecil dan pohon sebelumnya dihubungkan oleh sebuah akar yang baru 42 Gambar Daun dengan nilai terkecil dan pohon sebelumnya dihubungkan oleh sebuah akar yang baru 43 Gambar Daun dengan nilai terkecil dan pohon sebelumnya dihubungkan oleh sebuah akar yang baru 43 Gambar Daun dengan nilai terkecil dan pohon sebelumnya dihubungkan oleh sebuah akar yang baru 44 Gambar Pohon dan simpul daun diurutkan berdasarkan nilainya 45 Gambar Bentuk pembentukan karakter dalam Konversi (C) 46 Gambar Bentuk isi karakter dalam Konversi (C) 47 Gambar Diagram blok proses Deteksi dan Ekstraksi Watermark menggunakan Information Dispersal Algorithm (IDA) dan Algoritma Huffman 48 Gambar Tampilan isi parameter F hasil decode dari Konversi (C) 54 Gambar Bentuk pola Deteksi Citra Watermark (X w ) yang telah diekstrak dari Citra Watermark (W) 55 Gambar 4.1. Gambar dengan nama Keponakan.jpg ukuran 700x700 pixel 60 Gambar 4.2. Tampilan parameter F yang telah di-encode 66 Gambar 4.3. Salah satu tampilan citra digitl ter-watermark (W) 66 Gambar 4.4. Tampilan parameter F yang telah di-decode 67 Gambar 4.5. Salah satu tampilan citra watermark (W) 77 Gambar 4.6. Citra digital asli (I) dengan nama keponakan.bmp dengan ukuran 700x700 pixel 78 Gambar 4.7. Citra Watermark (W) dengan nama keponakan.bmp dengan ukuran 700x700 pixel 79 Gambar 4.8. Citra digital ter-watermark dengan ukuran 500x700 pixel 79 Gambar 4.9. Citra digital ter-watermark dengan ukuran 250x400 pixel 80 Gambar Citra digital ter-watermark dengan ukuran 700x300 pixel 80 Gambar Citra digital ter-watermark dengan ukuran 320x200 pixel 80 Gambar Citra digital ter-watermark dengan ukuran 200x200 pixel 80