BLIND WATERMARKING PADA CITRA DIGITAL MENGGUNAKAN DISCRETE WAVELET TRANSFORM (DWT) DAN SINGULAR VALUE DECOMPOSITION (SVD)
Disusun Oleh : Johansen Valentino (0822062) 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 Pada saat ini, penyebaran citra digital di internet dapat dilakukan dengan mudah. Penyebarannya yang sangat mudah ini dapat memungkinkan terjadi pelanggaran hak cipta suatu citra digital. Untuk menghindari terjadinya pelanggaran hak cipta dapat dilakukan dengan pemberian tanda air pada citra digital tersebut atau sering dikenal sebagai watermarking. Pada tugas akhir ini dibuat blind watermarking berdasarkan Discrete Wavelet Transform (DWT) dan Singular Value Decomposition (SVD). DWT berfungsi untuk dekomposisi citra host menjadi 4 sub-band yaitu LL, LH, HL dan HH, kemudian pada masing-masing sub-band dilakukan SVD. Penyisipan watermark dilakukan pada beberapa nilai singular. Setelah dilakukan penyisipan, pada masing-masing sub-band dilakukan inverse SVD dan kemudian dipulihkan kembali dengan inverse DWT sehingga diperoleh citra terwatermark. Hasil uji coba menujukkan rata rata nilai MOS dari citra terwatermark berada dalam skala good dan PSNR lebih besar dari 35 dB untuk penyisipan pada nilai singular mulai ke 7 atau 8. Watermark tahan terhadap pemrosesan citra berupa kompresi JPEG (90%), scaling (150%), dan rotasi (90° ke kanan, 90° ke kiri, dan 180°), tetapi tidak tahan terhadap pemrosesan citra berupa median filter (3x3, 5x5,
i
dan 7x7), scaling (50% dan 75%), dan penambahan noise Gaussian (20%, 40%, dan 60%). Kata Kunci : blind watermarking, discrete wavelet transform, singular value decomposition.
ii
BLIND WATERMARKING ON DIGITAL IMAGE USING DISCRETE WAVELET TRANSFORM (DWT) AND SINGULAR VALUE DECOMPOSITION (SVD)
Composed by : Johansen Valentino (0822062) 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 At this time, deployment of digital image over the internet could happen easily. This can lead to infringement of copyright. To avoid that kind of infringement can be done with embedding a watermark on the digital image, or commonly known as watermarking. This final project is made blind watermarking based on the Discrete Wavelet Transform (DWT) and Singular Value Decomposition (SVD). DWT is used to decompose host image into four sub-band, that are LL, LH, HL and HH, then in each sub-band is performed SVD. Watermark is embedded on some singular value. After embbeding process, in each sub-band is performed inverse SVD and then inverse DWT to obtain watermarked image. The test case results showed the average MOS value of watermarked images are in good scale and PSNR greater than 35 dB for embbeding start on 7th or 8th singular value. Watermark is resistant to image processing such as JPEG compression (90%), scaling (150%), and rotation (90° CW, 90° CCW, and 180°), but is not resistant to image processing such as median filtering (3x3, 5x5, dan 7x7), scaling (50% and 75%) and noise Gaussian (20%, 40%, and 60%).
iii
Keywords : blind watermarking, discrete wavelet transform, singular value decomposition
iv
DAFTAR ISI
Halaman ABSTRAK ........................................................................................ .................
i
ABSTRACT .........................................................................................................
iii
KATA PENGANTAR .......................................................................................
v
DAFTAR ISI ...................................................................................................... vii DAFTAR TABEL ..............................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................
xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ....................................................................
1
1.2. Perumusan Masalah ............................................................
1
1.3. Tujuan Penelitian ................................................................
2
1.4. Pembatasan Masalah ...........................................................
2
1.5. Metodologi ..........................................................................
2
BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Pengertian Citra Digital .....................................................
3
2.2. Watermarking ....................................................................
4
2.2.1. Digital Watermarking .............................................
4
2.2.2. Karakteristik Digital Watermaking ..........................
5
2.2.3. Klasifikasi Teknik Digital Watermarking ...............
6
2.3. Discrete Wavelet Transform (DWT) ...................................
6
2.4. Singular Value Decomposition (SVD).................................
7
2.5. Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) ....................................
8 vii
2.6. Mean Opinion Score (MOS) ...............................................
9
2.7. Normalized Corelation (NC) .............................................. 10
BAB III PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK 3.1 Diagram Blok Proses Penyisipan Watermark ..................... 11 3.2 Diagram Blok proses Ekstraksi Watermark ........................ 13 3.3 Diagram Alir Proses Penyisipan Watermark ....................... 14 3.4 Diagram Alir Proses Ektraksi Watermark ............................ 18 3.5 Perancangan Graphic User Interface (GUI) ........................ 21
BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISA DATA 4.1. Prosedur Pengujian ............................................................ 25 4.2. Bentuk Watermark .............................................................. 26 4.3. Penyisipan dan Ekstraksi Watermark pada Beberapa Nilai Singular ...................................................................... 26 4.4. Pengujian Kualitas Citra yang Telah Disisipkan Watermark dan Analisa ...................................................... 31 4.5. Pengujian Ketahanan Watermark terhadap Pemrosesan Citra dan Analisa ............................................................... 32 4.5.1.
Kompresi ............................................................ 32
4.5.2.
Noise Gaussian ................................................... 33
4.5.3.
Scaling ................................................................ 33
4.5.4.
Median Filter ...................................................... 34
4.5.5.
Rotate .................................................................. 35
BAB V KESIMPULAN dan SARAN 5.1. Kesimpulan ........................................................................ 36 5.2. Saran .................................................................................. 36 DAFTAR PUSAKA ........................................................................................... 37
viii
LAMPIRAN A DATA dan CITRA HASIL PERCOBAAN ......................... A - 1 LAMPIRAN B DATA MEAN OPINION SCORE (MOS) .............................. B - 1 LAMPIRAN C LISTING PROGRAM ............................................................ C - 1
ix
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1 Atribut MATLAB pada perancangan perangkat lunak ....................
22
Tabel 4.1 Karakteristik citra (host image) ........................................................
25
Tabel 4.2 Watermark yang digunakan .............................................................. 26 Tabel 4.3 Nilai PSNR dan NC dari citra Lena.bmp ..........................................
27
Tabel 4.4 Nilai PSNR dan NC dari citra Baboon.bmp ...................................... 28 Tabel 4.5 Nilai PSNR dan NC dari citra Peppers.bmp ...................................... 29 Tabel 4.6 Nilai MOS dan PSNR citra yang telah disisipkan watermark ........... 31 Tabel 4.7 Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra host yang disisipkan watermark dan dikompresi ............................... 32 Tabel 4.8 Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra terwatermark yang diberikan noise Gaussian. .................................... 33 Tabel 4.9 Nilai koefisien korealasi watermark hasil ekstrasi dari citra terwatermark yang dilakukan scaling. ................................................ 34 Tabel 4.10 Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstrasi dari citra yang dilakukan penghalusan citra atau median filter. ......................
34
Tabel 4.11 Nilai koefisien korelasi watermark hasil ekstraksi dari citra terwatermark yang dirotasi. ............................................................. 35
x
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 3.1 Blok Diagram Proses Penyisipan Watermark ..............................
11
Gambar 3.2 Blok Diagram Proses Ekstraksi Watermark .................................
13
Gambar 3.3 Diagram Alir Proses Penyisipan Watermark ................................ 14 Gambar 3.4 Diagram Alir Subroutine Penyisipan ............................................ 16 Gambar 3.5 Diagram Alir Proses Ekstraksi Watermark ................................... 18 Gambar 3.6 Diagram Alir Subroutine Ekstraksi ............................................... 21 Gambar 3.7 Rancangan Graphic User Interface (GUI) .................................... 22 Gambar 4.1 Grafik Nilai Normalized Corelation (NC) dan Peak Signal to Noise Ratio PSNR) dari citra Lena.bmp ........................ 28 Gambar 4.2 Grafik Nilai Normalized Corelation (NC) dan Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) dari citra Baboon.bmp ................... 29 Gambar 4.3 Grafik Nilai Normalized Corelation (NC) dan Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) dari citra Peppers.bmp .................... 30
xi
