PERBANDINGAN KUALITAS WATERMARKING DALAM CHANNEL GREEN DENGAN CHANNEL BLUE UNTUK CITRA RGB PADA DOMAIN FREKUENSI Lucky David Tando ( 0522025 ) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Jln. Prof. Drg. Suria Sumantri 65, Bandung 40164, Indonesia Email : lu_q11@yahoo.com ABSTRAK Salah satu informasi yang tersedia dalam internet berupa citra digital yang sangat mudah diambil dan digunakan secara ilegal. Watermarking merupakan proses penyisipan data (watermark) ke dalam citra digital yang bertujuan sebagai tanda identitas pemilik asli citra digital tersebut, yang merupakan solusi untuk mengatasi masalah tersebut. Tugas akhir ini bertujuan untuk membuat perangkat lunak watermarking yang disisipkan dalam channel green dan yang disisipkan dalam channel blue citra RGB, serta membandingkan kualitas watermarking yang berada dalam channel green dengan yang berada dalam channel blue. Proses watermarking dilakukan dalam domain frekuensi. Watermark berupa perubahan pada koefisien hasil transformasi DCT channel green atau channel blue yang besarnya merupakan bilangan acak sesuai dengan karakteristik citra. Watermark dibentuk dari matrik chrominance yang dimodifikasi, dan disisipkan pada bagian citra yang mempunyai tingkat perceptual yang tinggi. Dari hasil uji coba didapatkan bahwa, kualitas citra yang telah disisipkan watermark pada channel blue lebih baik dari pada yang disisipkan pada channel green. Sedangkan berdasarkan hasil pengujian ketahanaan watermark, penyisipan watermark pada chanel green lebih tahan terhadap berbagai distorsi (nilai koefisien korelasi lebih tinggi), daripada penyisipan watermark pada channel blue. Kata kunci : watermarking, citra RGB, channel green, channel blue, dan koefisien korelasi. i
COMPARISON OF WATERMARKING QUALITY IN GREEN CHANNEL AND BLUE CHANNEL FOR RGB IMAGE ON FREQUENCY DOMAIN Lucky David Tando ( 0522025 ) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Jln. Prof. Drg. Suria Sumantri 65, Bandung 40164, Indonesia Email : lu_q11@yahoo.com ABSTRACT One of the information that available in Internet, in the form of digital image is very easy to be taken and used illegally. Watermarking is an insertion process of data into a digital image with aim to identify the original owner of digital image, which is one of the solutions to overcome the problem above. The aim of this final project is to develop a software for watermarking that the watermark is inserted in green channel and blue channel at RGB image, and also compare the quality of watermarking which is in green channel and blue channel. The process of watermarking is done in frequency domain. Watermark in form of coefficient change is resulted from DCT transform in green channel or blue channel. The value of coefficient change is a random number according to image characteristic. Watermark is inserted at image that has high level of perceptual. The result of experiment show that watermark which is inserted in blue channel give better watermarked image quality than inserted in green channel. While, based on examination of watermark robustness, insertion of watermark in green channel is more robust (give higher correlation coefficient value) than watermark in blue channel against various distortions. Keyword : watermarking, RGB image, green channel, blue channel, correlation coefficient. ii
DAFTAR ISI ABSTRAK... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL..... DAFTAR GRAFIK... DAFTAR GAMBAR.... i ii iii v ix xi xii BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah... 1 I.2 Identifikasi Masalah... 4 I.3 Perumusan Masalah... 4 I.4 Tujuan Penelitian......... 4 I.5 Pembatasan masalah... 4 I.6 Metodologi... 5 I.6 Sistematika Penulisan... 5 BAB II LANDASAN TEORI II.1 Gambar Digital......... 7 II.1.1 Warna...... 7 II.1.2 Persepsi Gambar... 8 II.1.3 Format Gambar Bitmap (BMP)...... 8 II.2 Watermark... 9 II.2.1 Definisi Watermark Digital... 9 II.2.2 Jenis-Jenis Watermark Pada Gambar... 10 II.2.3 Karakteristik Watermark Digital... 10 II.2.4 Klasifikasi Teknik Watermarking Digital... 12 II.2.5 Watermarking Dalam Domain Frekuensi... 13 II.3 DCT (Discrete Cosine Transform)... 14 v
II.4 MOS (Mean Opinion Score)... 15 II.5 PSNR ( Peak Signal to Noise Ratio )... 16 II.6 MSE ( Mean Square Error )... 16 II.7 SNR ( Signal to Noise Ratio )... 17 II.8 Korelasi... 17 II.9 Penambahan Noise... 18 II.10 Filter... 19 II.11 Scaling... 20 BAB III PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK III.1 Blok Diagram Penyisipan Watermark... 21 III.1.1 Blok Diagram Penyisipan Watermark pada Channel Green... 21 III.1.2 Blok Diagram Penyisipan Watermark pada Channel Blue... 23 III.2 Blok Diagram Pendeteksian (Extract) Watermark... 25 III.2.1 Blok Diagram Pendeteksian (Extract) Watermark pada channel green... 25 III.2.2 Blok Diagram Pendeteksian (Extract) Watermark pada channel blue... 26 III.3 Diagram Alir Penyisipan Watermark... 27 III.3.1 Diagram Alir Penyisipan Watermark pada Channel Green, dan pada Channel Blue... 27 III.3.2 Diagram Alir Untuk Membaca Gambar... 28 III.3.3 Diagram Alir Untuk Proses Watermarking pada Channel Green... 30 III.3.4 Diagram Alir Untuk Proses Watermarking pada Channel Blue... 32 III.3.5 Diagram Alir Untuk Proses Perubahan Elemen Matrik. 33 III.3.6 Diagram Alir Untuk Proses Selector pada Channel Green... 37 vi
III.3.7 Diagram Alir Untuk Proses Selector pada Channel Blue... 41 III.4 Diagram Alir Pendeteksian (Extract) Watermark... 42 III.4.1 Diagram Alir Pendeteksian (Extract) Watermark pada Channel Green Tanpa Distorsi... 43 III.4.2 Diagram Alir Pendeteksian (Extract) Watermark pada Channel Blue Tanpa Distorsi... 45 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA IV.1 Prosedur Pengujian... 47 IV.2 Pemilihan Parameter Scaling, dan Analisa... 49 IV.3 Bentuk Watermark... 56 IV.4 Uji Kualitas Citra yang Sudah Diberi Watermark dan Analisa... 60 IV.4.1 Kriteria Penilaian MOS... 60 IV.4.2 Nilai PSNR ( Peak Signal to Noise Ratio )... 60 IV.4.3 MSE ( Mean Square Error )... 64 IV.5 Uji Ketahanan Watermark... 65 IV.5.1 Noise Gausian... 66 IV.5.2 Kompresi... 72 IV.5.2 Filter Low Pass... 74 IV.5.3 Scaling (diperbesar)... 76 IV.5.4 Scaling (diperkecil)... 79 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan... 82 V.2 Saran... 83 DAFTAR PUSTAKA...... 84 vii
LAMPIRAN: A CITRA HASIL PERCOBAAN... A - 1 B DATA MOS (MEAN OPINION SCORE)... B - 1 C LISTING PROGRAM... C - 1 viii
DAFTAR TABEL Tabel II.1 Skala Penilaian Subyektif... 15 Tabel III.1 Matrik Af... 34 Tabel III.2 Nomer index dari matrik Af... 35 Tabel III.3 Matrik Af yang dipilih... 35 Tabel III.4 Matrik Wf... 36 Tabel III.5 Matrik G... 38 Tabel III.6 Matrik A... 39 Tabel III.7 Matrik G yang terpilih... 39 Tabel III.8 Matrik channel green asli... 40 Tabel III.9 Matrik channel green asli yang telah disisipi G pada koefisien DC dan beberapa koefisien AC nya... 40 Tabel IV.1 Karakteristik citra... 48 Tabel IV.2 Percobaan pemilihan parameter scaling pada citra Batu.BMP dengan nila α = 3, dan β = 0.1, -1, -0.1, -0.05, -0.025, dan -0.0125... 50 Tabel IV.3 Percobaan pemilihan parameter scaling pada citra Batu.BMP dengan nila α = 1, dan β = 0.1, -1, -0.1, -0.05, -0.025, dan -0.0125... 51 Tabel IV.4 Percobaan pemilihan parameter scaling pada citra Batu.BMP dengan nila α = 3, dan β = 0.1, -1, -0.1, -0.05, -0.025, dan -0.0125... 52 Tabel IV.5 Percobaan pemilihan parameter scaling pada citra Ular.BMP dengan nila α = 2, dan β = 0.1, -1, -0.1, -0.05, -0.025, dan -0.0125... 53 Tabel IV.6 Percobaan pemilihan parameter scaling pada citra Ular.BMP dengan nila α = 1, dan β = 0.1, -1, -0.1, -0.05, -0.025, dan -0.0125... 54 Tabel IV.7 Percobaan pemilihan parameter scaling pada citra Ular.BMP dengan nila α = 3, dan β = 0.1, -1, -0.1, -0.05, -0.025, dan -0.0125... 55 Tabel IV.8 Watermark yang disisipkan pada CitraA-32-1-G... 56 Tabel IV.9 Watermark hasil extract dari CitraA-32-1-G... 57 Tabel IV.10 CitraA-32-3-G yang terdistorsi oleh noise dengan SNR = 30dB... 58 ix
Tabel IV.11 CitraA-32-3-G yang terdistorsi oleh noise dengan SNR = 10dB... 59 Tabel IV.12 Skala Penilaian Subyektif... 60 Tabel IV.13 Nilai MOS dan PSNR citra terwatermark... 61 Tabel IV.14 Contoh citra hasil watermarking... 64 Tabel IV.15 Nilai MSE... 64 Tabel IV.16 Nilai Korelasi dari citra terwatermark yang diberi noise... 66 Tabel IV.17 Contoh citra ter-watermark setelah diberi noise... 68 Tabel IV.18 Nilai Korelasi dari citra ter-watermark yang dikompresi... 72 Tabel IV.19 Contoh citra ter-watermark setelah dikompresi (Q = 0)... 74 Tabel IV.20 Nilai Korelasi dari citra ter-watermark yang difilter low pass... 74 Tabel IV.21 Contoh citra ter-watermark setelah dilow-pass filter... 76 Tabel IV.22 Nilai Korelasi dari citra ter-watermark yang diperbesar... 76 Tabel IV.23 Contoh citra ter-watermark yang diperbesar... 78 Tabel IV.24 Nilai Korelasi dari citra ter-watermark yang diperkecil... 79 Tabel IV.25 Contoh citra ter-watermark yang diperkecil... 81 x
DAFTAR GRAFIK Grafik IV.1 Nilai koefisien korelasi watermark pada citra yang terdistorsi noise untuk CitraA-32-3-G, CitraA-32-3-B, CitraA-32-2-G, CitraA-32-2- B, CitraA-32-1-G, dan CitraA-32-1-B sebagai fungsi dari nilai SNR... 69 Grafik IV.2 Nilai koefisien korelasi watermark pada citra yang terdistorsi noise untuk CitraA-43-3-G, CitraA-43-3-B, CitraA-43-2-G, CitraA-43-2- B, CitraA-43-1-G, dan CitraA-43-1-B sebagai fungsi dari nilai SNR... 69 Grafik IV.3 Nilai koefisien korelasi watermark pada citra yang terdistorsi noise untuk CitraB-32-3-G, CitraB-32-3-B, CitraB-32-2-G, CitraB-32-2-B, CitraB-32-1-G, dan CitraB-32-1-B sebagai fungsi dari nilai SNR... 70 Grafik IV.4 Nilai koefisien korelasi watermark pada citra yang terdistorsi noise untuk CitraB-43-3-G, CitraB-43-3-B, CitraB-43-2-G, CitraB-43-2- B, CitraB-43-1-G, dan CitraB-43-1-B sebagai fungsi dari nilai SNR... 70 Grafik IV.5 Nilai koefisien korelasi watermark pada citra yang terdistorsi noise untuk CitraC-32-3-G dan CitraC-32-3-B sebagai fungsi dari nilai SNR... 71 Grafik IV.6 Nilai koefisien korelasi watermark pada citra yang terdistorsi noise untuk CitraC-43-3-G dan CitraC-43-3-B sebagai fungsi dari nilai SNR... 71 xi
DAFTAR GAMBAR Gambar II.1 Ruang Warna RGB... 7 Gambar II.2 Citra asli... 18 Gambar II.3 Citra setelah diberi noise dengan SNR = 0 db... 19 Gambar II.4 Citra asli... 19 Gambar II.5 Citra setelah dilakukan filter low pass... 20 Gambar III.1 Blok Diagram penyisipan watermark pada channel green.. 21 Gambar III.2 Blok Diagram penyisipan watermark pada channel blue... 23 Gambar III.3 Blok Diagram Pendeteksian (Extract) Watermark Pada Channel Green... 25 Gambar III.4 Blok Diagram Pendeteksian (Extract) Watermark Pada Channel Blue... 26 Gambar III.5 Diagram alir penyisipan watermark pada chanel green, dan pada channel blue... 28 Gambar III.6 Diagram Alir Untuk Membaca Gambar... 29 Gambar III.7 Diagram Alir Untuk Proses Watermarking pada Channel Green... 30 Gambar III.8 Diagram Alir Untuk Proses Watermarking pada Channel Blue... 32 Gambar III.9 Diagram Alir Untuk Proses Perubahan Elemen Matrik... 33 Gambar III.10 Diagram Alir Untuk Proses Selector pada Channel Green... 37 Gambar III.11 Diagram Alir Untuk Proses Selector pada Channel Blue... 41 Gambar III.12 Diagram alir pendeteksian (extract) watermark pada channel green tanpa distorsi... 43 Gambar III.13 Diagram alir pendeteksian (extract) watermark pada channel blue tanpa distorsi... 45 Gambar IV.1 Frekuensi respon dari low-pass filter... 76 xii