BLIND WATERMARKING PADA CITRA DIGITAL MENGGUNAKAN DISCRETE WAVELET TRANSFORM (DWT) DAN DISCRETE COSINE TRANSFORM (DCT)

BLIND WATERMARKING PADA CITRA DIGITAL MENGGUNAKAN DISCRETE WAVELET TRANSFORM (DWT) DAN DISCRETE COSINE TRANSFORM (DCT) Disusun Oleh : Andi Pramana Tarigan (1022077) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha Jl. Prof. drg. Suria Sumantri, MPH No. 65, Bandung 40164, Jawa Barat - Indonesia E – mail : [email protected]

ABSTRAK Kemudahan penyebaran citra digital melalui internet memiliki sisi positif dan negatif bagi pemilik asli suatu citra digital tersebut. Sisi positifnya adalah kemudahan penyebaran citra digital tersebut ke berbagai alamat situs di dunia. Sedangkan sisi negatifnya citra digital tersebut sangat mudah diakui kepemilikannya oleh pihak lain. Pada Tugas Akhir ini dibuat blind watermarking pada citra digital menggunakan Discrete Wavelet Transform (DWT) dan Discrete Cosine Transform (DCT), yang bertujuan untuk mendapatkan ketahanan watermark dan tingkat transparansi persepsi visual citra ber-watermark yang tinggi, yang dicapai dengan mengambil middle band koefisien DCT blok HL13, LH13, HL23, dan LH23 hasil dari DWT level 3 untuk penyisipan, tanpa membutuhkan citra host pada proses ektraksi watermark. Hasil percobaan menunjukkan rata-rata nilai MOS dari citra ber-watermark berada pada skala penilaian yang cukup baik yaitu sama dengan citra asli dan PSNR ≥ 35 dB. Watermark tahan terhadap pemrosesan citra berupa kompresi JPEG, dan croping 25%, tetapi tidak tahan terhadap pemrosesan citra berupa penghalusan citra, rotasi dan scaling. Kata Kunci : blind watermarking, discrete cosine transform, discrete wavelet transform.

i

BLIND WATERMARKING ON DIGITAL IMAGE USING DISCRETE WAVELET TRANSFORM (DWT) AND DISCRETE COSINE TRANSFORM (DCT) Composed by : Andi Pramana Tarigan (1022077) Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Maranatha Christian University Prof. drg. Suria Sumantri, MPH 65, Bandung, West Java - Indonesia E – mail : [email protected]

ABSTRACT Ease of deployment of digital images over the internet has both positive and negative for the original owner of a digital image. The positive side is the ease of deployment of digital images to various sites in the world, while the downside is very easily recognized ownership by other parties. In this final project was made blind watermarking in a digital image using Discrete Wavelet Transform (DWT) and Discrete Cosine Transform (DCT), which aims to get the watermark robustness and high transparency level of visual perception of watermarked image. It is achieved by taking the middle band of DCT coefficients of HL13, LH13, HL23 and LH23 blocks results of DWT level 3 for embedding, without requiring the host image in the process of extraction of watermark. The test case results showed the average MOS value of watermarked images are in fairly good assessment scale, which mean the same as the original image and the PSNR higher than 35 dB. Watermark resistant to image processing such as JPEG compression, and cropping 25%, but not resistant to image processing such as median filtering, rotation and scaling.

Keywords : blind watermarking, discrete cosine transform, discrete wavelet transform.

ii

DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK .................................................................................................

i

ABSTRACT .................................................................................................

ii

KATA PENGANTAR ...............................................................................

iii

DAFTAR ISI ..............................................................................................

v

DAFTAR TABEL ......................................................................................

vii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................

xi

BAB I

PENDAHULUAN 1. 1. Latar Belakang .....................................................................

1

1. 2. Perumusan Masalah .............................................................

2

1. 3. Tujuan .................................................................................

3

1. 4. Pembatasan Masalah ...........................................................

3

1. 5. Metodologi ..........................................................................

3

BAB II LANDASAN TEORI 2. 1. Pengertian Citra Digital .....................................................

4

2. 2. Watermarking .....................................................................

5

2. 2. 1. Digital Watermarking .............................................

6

2. 2. 2. Karakteristik Digital Watermarking ........................

7

2. 2. 3. Klasifikasi Teknik Digital Watermarking .............

8

2. 3. Discrete Wavelet Transform (DWT) ..................................

9

2. 4. Discrete Cosine Transform (DCT) .....................................

11

2. 5. Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) ...................................

12

2. 6. Mean Opinion Score (MOS) ..............................................

13

2. 7. Normalized Cross Corelation (NCC) ................................

14

BAB III PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK 3. 1. Diagram Blok Proses Penyisipan Watermark ....................

15

3. 2. Diagram Blok Proses Ekstraksi Watermark .......................

17

v

3. 3. Diagram Alir Proses Penyisipan Watermark .....................

18

3. 4. Diagram Alir Proses Ekstraksi Watermark ........................

20

3. 5. Perancangan Graphic User Interface (GUI) ......................

21

BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS 4. 1. Prosedur Pengujian ............................................................

24

4. 2. Bentuk Watermark .............................................................

26

4. 3. Penyisipan dan Ekstraksi Watermark Untuk Beberapa Nilai α ......................................................

26

4. 4. Pengujian Kualitas Citra Yang Telah Disisipkan Watermark dan Analisa .....................................................

31

4. 5. Pengujian Ketahanan Watermark Terhadap Pemrosesan Citra dan Analisa ............................

33

4. 5. 1. Kompresi ..............................................................

34

4. 5. 2. Rotate ....................................................................

37

4. 5. 3. Penghalusan Citra .................................................

43

4. 5. 4. Croping .................................................................

47

4. 5. 5. Scaling ...................................................................

53

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5. 1. Kesimpulan .........................................................................

59

5. 2. Saran ....................................................................................

60

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................

61

LAMPIRAN A CITRA HASIL PERCOBAAN ........................................

A-1

LAMPIRAN B DATA MEAN OPINION SCORE (MOS).........................

B-1

LAMPIRAN C LISTING PROGRAM ......................................................

C-1

vi

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 3. 1.

Atribut MATLAB pada perancangan perangkat lunak ......

22

Tabel 4. 1.

Karakteristik citra (host image) ..........................................

25

Tabel 4. 2.

Citra watermark yang digunakan .......................................

26

Tabel 4. 3.

Nilai PSNR dan NCC dari citra Baboon.bmp ....................

27

Tabel 4. 4.

Nilai PSNR dan NCC dari citra Barbara.bmp ....................

28

Tabel 4. 5.

Nilai PSNR dan NCC dari citra Lena.bmp .........................

29

Tabel 4. 6.

Citra ber-watermark dan watermark hasil ekstraksi untuk nilai α = 50 ................................................................

Tabel 4. 7.

Nilai MOS dan PSNR citra yang telah disisipkan watermark ...........................................................................

Tabel 4. 8.

30

31

Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra host yang telah disisipkan watermark dan dikompresi dengan faktor kualitas (Q = 0) ...............................................

Tabel 4. 9.

34

Citra ber-watermark yang dilakukan kompresi dengan faktor kualitas (Q = 0) dan watermark hasil ekstraksi dengan α = 50 ........................................................................

Tabel 4. 10.

35

Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra host yang telah disisipkan watermark dan dikompresi dengan faktor kualitas (Q = 10) .............................................

35

vii

Tabel 4. 11.

Citra ber-watermark yang dilakukan kompresi dengan faktor kualitas (Q = 10) dan watermark hasil ekstraksi dengan α = 50 ........................................................................

Tabel 4. 12.

Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra ber – watermark yang dirotasi kanan 90° ......................

Tabel 4. 13.

36

37

Hasil ekstraksi watermark citra yang telah disisipkan watermark yang dilakukan rotasi kanan 90° dengan α = 50 .........................................................................

Tabel 4. 14.

Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra ber – watermark yang dirotasi kiri 90° ..........................

Tabel 4. 15.

38

39

Hasil ekstraksi watermark citra yang telah disisipkan watermark yang dilakukan rotasi kiri 90° dengan α = 50 .........................................................................

Tabel 4. 16.

Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra ber – watermark yang dirotasi 180° ..............................

Tabel 4. 17.

40

41

Hasil ekstraksi watermark citra yang telah disisipkan watermark yang dilakukan rotasi 180° dengan α = 50 .........................................................................

Tabel 4. 18.

42

Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra yang dilakukan penghalusan citra dengan median filtering 3 x 3 piksel .................................................

43

viii

Tabel 4. 19.

Hasil ekstraksi watermark citra yang telah disisipkan watermark yang dilakukan penghalusan citra dengan median filtering 3 x 3 piksel dengan α = 50 ...........................

Tabel 4. 20.

44

Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra yang dilakukan penghalusan citra dengan median filtering 7 x 7 piksel .................................................

Tabel 4. 21.

45

Hasil ekstraksi watermark citra yang telah disisipkan watermark yang dilakukan penghalusan citra dengan median filtering 7 x 7 piksel dengan α = 50 ..........................

Tabel 4. 22.

46

Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra yang dilakukan proses croping 25% dengan posisi atas + bawah ..........................................................................

Tabel 4. 23.

47

Hasil ekstraksi watermark citra yang telah disisipkan watermark yang dilakukan proses croping 25% dengan posisi atas + bawah dengan α = 50 .........................................

Tabel 4. 24.

48

Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra yang dilakukan proses croping 25% dengan posisi bawah ........................................................................................

Tabel 4. 25.

49

Hasil ekstraksi watermark citra yang telah disisipkan watermark yang dilakukan proses croping 25% pada bagian bawah citra dengan α = 50 ......................................................

50

ix

Tabel 4. 26.

Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra yang dilakukan proses croping 25% dengan posisi kiri + kanan ............................................................................

Tabel 4. 27.

51

Hasil ekstraksi watermark citra yang telah disisipkan watermark yang dilakukan proses croping 25% dengan posisi kiri + kanan citra dengan α = 50 ...................................

Tabel 4. 28.

Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra ber - watermark yang dilakukan proses scaling 25% ....

Tabel 4. 29.

52

53

Hasil ekstraksi watermark citra yang telah disisipkan watermark yang dilakukan proses scaling 25% dengan α = 50 .........................................................................

Tabel 4. 30.

Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra ber - watermark yang dilakukan proses scaling 50% ....

Tabel 4. 31.

54

55

Hasil ekstraksi watermark citra yang telah disisipkan watermark yang dilakukan proses scaling 50% dengan α = 50 .........................................................................

Tabel 4. 32.

Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra ber - watermark yang dilakukan proses scaling 75% ....

Tabel 4. 33.

56

57

Hasil ekstraksi watermark citra yang telah disisipkan watermark yang dilakukan proses scaling 75% dengan α = 50 .........................................................................

58

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 3. 1. Blok Diagram Proses Penyisipan Watermark ....................

15

Gambar 3. 2. Blok Diagram Proses Ekstraksi Watermark .......................

17

Gambar 3. 3. Diagram Alir Proses Penyisipan Watermark ......................

18

Gambar 3. 4. Struktur DWT Level 3 ........................................................

18

Gambar 3. 5. Contoh middle band yang berukuran 2 x 2 pada blok 4 x 4 ...................................................................

18

Gambar 3. 6. Diagram Alir Proses Ektraksi Watermark ..........................

20

Gambar 3. 7. Rancangan Graphic User Interface (GUI) .........................

21

Gambar 4. 1. Tampilan GUI Program Yang Dirancang ...........................

24

Gambar 4. 2. Grafik Nilai Normalized Cross Corelation (NCC) dan Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) dari citra Baboon.bmp .....................................................................

27

Gambar 4. 3. Grafik Nilai Normalized Cross Corelation (NCC) dan Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) dari citra Barbara.bmp .....................................................................

28

Gambar 4. 4. Grafik Nilai Normalized Cross Corelation (NCC) dan Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) dari citra Lena.bmp ..........................................................................

29

xi