Comparison of CDMA Watermark Techniques in Spatial Domain and Wavelet Domain on Digital Images
PERBANDINGAN TEKNIK WATERMARK CDMA DALAM
DOMAIN SPASIAL DAN DOMAIN WAVELET
PADA CITRA DIGITAL
ANDHICA SHASHICA DANASA
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
i
PERBANDINGAN TEKNIK WATERMARK CDMA DALAM
DOMAIN SPASIAL DAN DOMAIN WAVELET
PADA CITRA DIGITAL
ANDHICA SHASHICA DANASA
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Komputer pada
Departemen Ilmu Komputer
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
ii
Judul
Nama
NIM
: Perbandingan Teknik Watermark CDMA dalam Domain Spasial dan Domain Wavelet pada
Citra Digital
: Andhica Shashica Danasa
: G64052188
Menyetujui:
Pembimbing ,
Shelvie Nidya Neyman, S.Kom, M.Si
NIP 19770206 2005012 002
Mengetahui :
Ketua Departemen Ilmu Komputer
Dr. Ir. Sri Nurdiati, M.Sc.
NIP 19601126 1986012 001
Tanggal Lulus:
iii
ABSTRACT
ANDHICA SHASHICA DANASA. Comparison of CDMA Watermark Techniques in Spatial Domain and
Wavelet Domain on Digital Images. Under the supervision of SHELVIE NIDYA NEYMAN.
Presentation of data and information has been progressing quite rapidly, so data and information has been widely
presented in digital format. Problems began to emerge as widespread digital data need to be protected. This is
related to ownership, copyright, or authenticity issues. This study tries to provide solutions to these problems by
applying the digital watermarking with Code Division Multiple Access (CDMA) technique. This technique uses a
digital image composed of a cover image and two types of watermark (initial and copyright). There are two stages
in this research, the first is trying to insert two types of watermark on the cover image in two different domains,
namely spatial domain and wavelet domain. Once inserted, the watermark is extracted back to be compared with the
original watermark. The second is attempting to insert an initial watermark on the cover image in two different
domains, then giving some distortion of the image to be tested for resistance. After that, the watermark is extracted
again. From the experiment results, it is known that wavelet domain CDMA is superior in terms of quality of the
extracted watermark, processing time, and resistance to distortion (JPEG compression and gamma correction).
While CDMA coding spatial domain is simpler and has a resistance to gamma correction only.
Keyword : Digital Watermarking, Code Division Multiple Access (CDMA), Spatial Domain, Wavelet Domain,
Digital Image Distortion.
PRAKATA
Alhamdulillahi Rabbil ‘alamin, puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas
limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga skripsi dengan judul Perbandingan Teknik Watermark
CDMA dalam Domain Spasial dan Domain Wavelet pada Citra Digital dapat diselesaikan. Penelitian
ini dilaksanakan mulai Juli 2009 sampai dengan Agustus 2010, bertempat di Departemen Ilmu
Komputer.
Selama pelaksanaan skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh
karena itu, dengan segala kerendahan hati, penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada:
1
Papa dan mama yang selalu memberikan dukungan dan doa yang tidak terputus bagi penulis.
Shevia Sabrina, terima kasih untuk doa, perhatian, dan dukungan kepada penulis.
2
Ibu Shelvie Nidya Neyman, M.Si selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan
arahan bagi penulis selama penulis menjadi mahasiswa. Maaf atas segala kekhilafan yang telah
banyak penulis lakukan dan terima kasih atas segala saran yang telah diberikan.
3
Nenek tercinta, yang demikian sabarnya selalu menunggu penulis untuk menyelesaikan skripsi.
Tante Rita dan Om Taufan, Om Riza dan Tante Icha, Tante Rina dan Om Roy, Tante Dini, Om
Indra dan Tante Tety, terima kasih atas doa, harapan, dan segala dukungan kepada penulis.
4
Teman setia, Rantarou ‘Bani’, terima kasih atas segala dukungan yang telah diberikan kepada
penulis. Semoga impian indah kita bisa terwujud.
5
Teman-teman satu bimbingan, Egi, Wawan, Hari, Cira, dan Kibi, terima kasih atas diskusidiskusi dalam pengerjaan skripsi ini. Terima kasih atas doa dan dukungan yang kalian berikan
kepada penulis.
6
Annisa, Windy, Tara, Netty, Ida dan Tanto , terima kasih telah mengingatkan untuk segera
menyelesaikan skripsi dan atas dukungan dan semangatnya. Semoga impian kita bisa terwujud.
7
Teman seperjuangan, Artika ‘Teko’ (IKK 42), Tri ‘Trimi’ (STK 42), Ino ‘Noi’ (KSHE 42), Tia
‘Tante’ (IE 42), Bambang ‘Bembi’ (Biokim 42). Terimakasih atas segala dukungan, kepercayaan,
dan doa kepada penulis.
8
Teman berbagi suka duka, Nanda (Unpad), Selly (Uin), Soca(UGM), terima kasih selalu bersedia
mendengar keluh kesah penulis, saling memberi dukungan dan semangat, baik langsung maupun
tidak langsung.
9
Teman-teman Ilmu Komputer 42 lainnya, yang telah membantu baik dalam penelitian hingga
penyusunan skripsi ini.
Penulis menyadari dengan sepenuhnya bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam penulisan
skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat berguna bagi siapa pun yang membacanya.
Bogor, 27 Agustus 2010
Andhica Shashica Danasa
iv
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 20 Juli 1987 sebagai anak pertama dari dua bersaudara
dari pasangan Dodi Hendrawadi dan Andri Winuri. Penulis menyelesaikan pendidikan menengah atas
di SMUN 5 Bogor pada tahun 2005.
Pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui
jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Setelah menyelesaikan Tingkat Persiapan Bersama pada
tingkat 1, tahun 2006 penulis diterima sebagai mahasiswa Departemen Ilmu Komputer, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, IPB. Pada tahun 2008, selama dua bulan penulis
melaksanakan praktik kerja lapangan di PT Tugu Pratama Indonesia.
v
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ………………………………………………………………………………… v
DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………………………………... v
DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………………………………… v
PENDAHULUAN
Latar Belakang ………………………………………………………………………………... 1
Tujuan ………………………………………………………………………………………… 1
Ruang Lingkup .......................................................................................................................... 1
TINJAUAN PUSTAKA
Digital Watermarking ………………………………………………………………………… 2
Code Division Multiple Access (CDMA) …………………………………………………….. 3
Domain Spasial dan Domain Wavelet ………………………………………………………... 3
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) ………………………………………………………….. 3
Uji Ketahanan Teknik ………………………………………………………………………… 4
METODE PENELITIAN
Pengumpulan Data ……………………………………………………………………………. 5
Praproses ……………………………………………………………………………………… 5
Penyisipan Watermark ………………………………………………………………………... 5
a Proses Penyisipan Watermark pada Domain Spasial ………………………………………. 5
b Proses Penyisipan Watermark pada Domain Wavelet …………………………………….. 5
Uji Ketahanan (Uji Distorsi)…………………………………………………………………... 5
Ekstraksi Watermark ………………………………………………………………………...... 6
a Proses Ekstraksi Watermark pada Domain Spasial …………………………………………6
b Proses Ekstraksi Watermark pada Domain Wavelet ………………………………………. 6
Analisis Hasil Ekstraksi ………………………………………………………………………. 6
Perangkat Keras dan Perangkat Lunak ……………………………………………………….. 6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengumpulan Data ……………………………………………………………………………. 6
Praproses ……………………………………………………………………………………… 6
Hasil Penyisipan Watermark …………………………………………………………………. 7
Hasil Uji Ketahanan (Uji Distorsi) …………………………………………………………… 7
Hasil Ekstraksi Watermark …………………………………………………………………… 8
Analisis Hasil Ekstraksi ………………………………………………………………………. 8
a Capacity, Processing Time, dan Kualitas Cover Image …………………………………… 8
b Kualitas Watermark (Original dan Hasil Ekstraksi 1) …………………………………….. 9
c Ukuran File Watermark (Original dan Hasil Ekstraksi 1) …………………………………. 9
d Distorsi dan Kualitas Watermark (Hasil Ekstraksi 1 dan Hasil Ekstraksi 2) ……...………. 9
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan …………………………………………………………………………………...10
Saran ………………………………………………………………………………………... 10
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………………………. 10
LAMPIRAN .................................................................................................................................... 11
iv
DAFTAR TABEL
Halaman
1
2
3
4
5
6
Contoh Profil Evaluasi Skema Watermark ................................................................................ 4
Data Penyisipan dan Ekstraksi pada Domain Spasial dan Domain Wavelet ............................ 8
Data Kualitas Watermark pada Domain Spasial ....................................................................... 9
Data Kualitas Watermark pada Domain Wavelet ...................................................................... 9
Data Ukuran File Watermark pada Domain Spasial ................................................................ 9
Data Ukuran File Watermark pada Domain Wavelet ............................................................... 9
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Proses Penyisipan Watermark pada Citra Digital .................................................................... 2
Proses Ekstraksi Watermark pada Citra Digital ......................................................................... 2
Contoh Visible Watermark ....................................................................................................... 2
Transformasi DWT-skala 2D .................................................................................................... 3
Metodologi Penelitian ................................................................................................................ 4
Tahapan Penyisipan dan Pengekstraksian Watermark (Domain Spasial) .................................. 5
Tahapan Penyisipan dan Pengekstraksian Watermark (Domain Wavelet) ............................... 6
Hasil Uji JPEG Compression pada Domain Wavelet dengan Citra Lena.tif ............................ 7
Hasil Uji Gamma Correction pada Domain Spasial dengan Citra Elaine.tif ............................ 7
Hasil Uji Gaussian Noise pada Domain Spasial dengan Citra Baboon.tif ................................ 7
Grafik Processing Time pada Domain Spasial. ......................................................................... 8
Grafik Processing Time pada Domain Wavelet ........................................................................ 9
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
Seluruh Citra yang digunakan dalam Penelitian ...................................................................... 12
Hasil Penyisipan dan Ekstraksi Watermark ............................................................................. 13
Data Distorsi pada Domain Spasial dan Domain Wavelet....................................................... 17
v
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sekarang ini penyajian data dan informasi
telah mengalami perkembangan yang cukup
pesat, seiring dengan perkembangan teknologi
komputer dan perangkat digital lainnya. Banyak
data dan informasi yang tersebar luas disajikan
dalam format digital, baik berupa teks, citra
(image), audio, maupun video. Permasalahan
mulai muncul ketika data digital tersebut
merupakan karya yang perlu dilindungi. Hal ini
berkenaan dengan masalah kepemilikan
(ownership), penggandaan tidak berizin (hak
cipta), ataupun masalah keaslian (authenticity).
Oleh karena itu diperlukan suatu metode untuk
dapat memberi perlindungan terhadap data
digital. Digital watermarking adalah solusi dari
permasalahan tersebut.
Digital watermarking adalah suatu teknik
penyisipan informasi tertentu (watermark) ke
dalam suatu data digital. Informasi ini dapat
berupa teks seperti informasi copyright, logo
gambar, data audio, atau rangkaian bit yang
tidak bermakna. Penyisipan ini dilakukan
sedemikian rupa sehingga watermark tidak
merusak data digital yang dilindungi.
Terdapat beberapa teknik watermark pada
citra digital yang telah ditemukan. Teknik ini
dapat diklasifikasikan dalam dua kategori, yaitu
domain spasial dan domain transformasi atau
domain frekuensi. Penyisipan dalam domain
spasial berarti menyisipkan watermark secara
langsung pada piksel citra. Penyisipan dalam
domain transformasi adalah menyisipkan
watermark ke dalam koefisien transformasi.
Berikut adalah beberapa contoh teknik
watermark : LSB (Least Significant Bit),
Spread Spectrum, Patchwork, Pitas and
Kaskalis, Caroni, Cox, dan RSPPMC
(Randomly
Sequenced
Pulse
Position
Modulated Code).
Jemi (2007) menggunakan metode Cox yang
bekerja dalam domain transformasi. Metode ini
memanfaatkan karakteristik Discrete Cosine
Transform (DCT) dalam penyisipan maupun
pengekstraksian label hak cipta. Kemudian
metode tersebut diuji dengan beberapa
serangan, seperti rotasi citra (90°, 180°, dan
270°), kompresi JPEG, operasi cropping, dan
operasi resizing. Dari beberapa serangan yang
diberikan, metode Cox memiliki ketahanan
terhadap proses rotasi citra saja.
Penelitian ini difokuskan pada metode lain,
yaitu Code Division Multiple Access (CDMA).
CDMA merupakan salah satu teknik dasar
watermark pada citra digital. Teknik ini akan
diimplementasikan pada dua domain yang
berbeda, yaitu domain spasial dan domain
transformasi. Pada domain spasial, PNsequence disisipkan langsung pada piksel citra,
sedangkan pada domain transformasi, PNsequence disisipkan pada koefisien Discrete
Wavelete Transform (DWT).
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1
Mempelajari kinerja proses watermark
pada citra digital dengan teknik CDMA
dalam dua domain yang berbeda, yaitu
domain spasial dan domain wavelet.
2
Melakukan analisis performance teknik
CDMA pada masing-masing domain
dengan parameter sebagai berikut :
•
•
•
•
•
Kapasitas pesan yang disisipkan
(capacity).
Waktu pemrosesan (processing time),
terdiri atas
embedding time dan
recover time.
Kualitas watermark.
Ukuran file watermark.
Kekuatan teknik terhadap distorsi
(robustness).
Ruang Lingkup
Penelitian ini diterapkan pada citra digital
yang memiliki format TIFF (Tagged Image File
Format), dimana format tersebut sering
digunakan untuk pengolahan citra scientific.
Citra digital yang digunakan berjenis grayscale.
Watermark yang akan disisipkan (dalam hal ini
berbentuk initial dan copyright) memiliki
ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan
cover image. Teknik watermark yang
digunakan pada penelitian kali ini adalah Code
Division Multiple Access (CDMA) yang sesuai
untuk aplikasi watermark publik. Teknik
CDMA ini diterapkan dalam dua domain yang
berbeda, yaitu domain spasial dan domain
wavelet. Adapun mother wavelet yang
digunakan pada DWT level 1 ini adalah tipe
Haar. Untuk uji ketahanan teknik, seranganserangan yang digunakan adalah JPEG
compression, gamma correction, scaling,
rotation, horizontal flip, gaussian noise, dan
median filter.
1
Kunci
TINJAUAN PUSTAKA
Digital Watermarking
Digital watermarking adalah suatu teknik
yang mengizinkan seorang individu untuk
menyisipkan informasi tertentu (catatan hak
cipta atau verifikasi lain) ke dalam (dokumendokumen atau sinyal-sinyal citra, audio, video).
Menurut Munir (2004), Watermarking
merupakan aplikasi steganografi, tetapi
keduanya memiliki konteks dan cara pandang
yang berbeda. Steganografi berasal dari bahasa
Yunani yaitu steganos yang artinya tulisan
tersembunyi (covered writing). Steganografi
adalah ilmu dan seni penyembunyian pesan
rahasia (hiding message) sedemikian sehingga
keberadaannya tidak terdeteksi oleh manusia.
Pada steganografi, pesan rahasia disembunyikan
di dalam media cover yang tidak bermakna
(hanya sebagai pembawa), sedangkan pada
watermarking, media cover tersebut yang akan
dilindungi kepemilikannya dengan pemberian
label hak cipta (watermark). Selain itu, pada
steganografi kekokohan (robustness) tidak
terlalu penting, maka pada watermarking
kekokohan menjadi syarat utama.
Berikut adalah tahapan-tahapan dari teknik
watermarking pada citra digital (Munir 2004) :
1. Penyisipan
embedding)
watermark
2. Ekstraksi atau pendeteksian
(watermark detection)
Secara umum, proses penyisipan watermark
pada citra digital dapat dilihat pada Gambar 1,
sedangkan proses ekstraksi watermark dapat
dilihat pada Gambar 2.
Terdapat beberapa persyaratan umum yang
harus dipenuhi dalam watermarking, yaitu :
• Imperceptible : watermark tidak dapat
dipersepsi secara visual/auditori karena
watermark tidak boleh merusak kualitas
media host.
•
Watermark
Gambar 1 Proses penyisipan watermark pada
citra digital.
Kunci
Citra yang Decoding
diuji
Citra asal
Watermark
yang
terekstraksi
Perbandingan
keputusan
Watermark asli
Gambar 2 Proses ekstraksi watermark pada
citra digital.
Image watermarking dapat dibedakan ke
dalam beberapa kategori berikut :
• Berdasarkan kebutuhan akan citra asal
•
Blind watermarking, dimana proses
ekstraksi
watermark
tidak
membutuhkan citra asal.
•
Non blind watermarking, dimana
proses
ekstraksi
watermark
membutuhkan citra asal.
(watermark
watermark
Citra berwatermark
Encoding
Citra
• Berdasarkan persepsi manusia
•
Visible
watermarking,
dimana
watermark dapat dipersepsi oleh indra
penglihatan manusia. Bersifat sangat
robust karena keberadaannya mudah
dikenali dan sangat sulit dihapus.
Contoh hasil penyisipan visible
watermark dapat dilihat pada Gambar
3.
Robustness : kokoh terhadap manipulasi
yang ditujukan untuk merusak atau
menghapus watermark.
• Secure : hanya pihak yang punya otoritas
dapat mengakses watermark.
Gambar 3 Contoh visible watermark.
2
•
Invisible watermarking, dimana tidak
dapat dipersepsi oleh indra penglihatan
manusia. Hal ini dimungkinkan karena
indra penglihatan manusia tidak dapat
mendeteksi adanya perubahan kecil
pada citra.
• Berdasarkan tingkat kekokohan
•
Secure
watermarking,
artinya
watermark harus dapat bertahan
terhadap unintentional attack dan
intentional attack.
•
Robust
watermarking,
artinya
watermark harus dapat bertahan
terhadap unintentional attack.
•
Fragile
watermarking,
artinya
watermark mudah sekali mengalami
kerusakan atau perubahan setelah citra
mengalami modifikasi.
Berikut adalah istilah-istilah yang sering
digunakan dalam digital watermarking :
• Cover image
Media berupa citra digital yang akan
dilindungi
kepemilikannya
dengan
pemberian label hak cipta.
• Watermark
Citra digital yang akan disisipkan ke dalam
media
lain
yang
akan
dilindungi
kepemilikannya (cover image).
• Watermarked image
Hasil dari penyisipan citra digital
(watermark) ke dalam citra digital yang akan
dilindungi (cover image).
• Watermark key
Kunci rahasia yang akan digunakan dalam
penyisipan hak cipta dan pengekstraksian
kembali hak cipta.
Code Division Multiple Access (CDMA)
CDMA adalah suatu bentuk sistem
komunikasi Direct Sequence Spread Spectrum
(DSSS), yaitu sinyal-sinyal disebarkan dari
atau ke berbagai pengguna dengan berbagai
kode. Kode yang digunakan adalah pseudorandom, atau biasa dikenal dengan sebutan
pseudo-noise (PN). Kode acak ini berfungsi
untuk melindungi sinyal-sinyal yang akan
disebarkan pada suatu komunikasi. Walaupun
kode yang disebarkan tampak acak tetapi pada
dasarnya bersifat deterministic, sehingga
penerima (receiver) dapat merekonstruksi kode
PN
kembali
(http://www.bee.net/mhendry/vrml/library/cdma
/cdma.htm).
Domain Spasial dan Domain Wavelet
Metode watermarking pada citra digital
dapat diterapkan pada beberapa domain, yaitu
domain spasial (spatial domain) dan domain
transformasi (transform domain) atau domain
frekuensi (frequency domain). Penyisipan pada
domain spasial berarti menyisipkan watermark
secara langsung ke dalam piksel citra. Contoh
teknik pada domain ini adalah Least Significant
Bit (LSB). Keuntungan dari metode ini adalah
coding yang sederhana dan proses yang cepat
tetapi watermark umumnya tidak kokoh
terhadap manipulasi citra. Penyisipan dalam
domain transformasi adalah menyisipkan
watermark ke dalam koefisien transformasi.
Penyisipan pada domain ini akan menghasilkan
kekokohan yang lebih pada watermark. Domain
transformasi yang umum digunakan adalah
Discrete Fourier Transform (DFT), Discrete
Cosine Transform (DCT), dan Discrete Wavelet
Transform (DWT).
Selain menerapkan teknik watermarking
pada domain spasial, penelitian ini pun
memanfaatkan karakteristik Discrete Wavelet
Transform (DWT). Menurut Meerwald & Uhl
(2001), transformasi wavelet membagi cover
image ke dalam beberapa bagian, yaitu : lower
resolution approximation image
(LL),
horizontal (HL), vertical (LH), dan diagonal
(HH). Proses ini dapat diulang kembali untuk
menghitung dekomposisi wavelet dengan skala
yang lebih besar (2D, 3D, 4D, dan seterusnya).
Berikut adalah transformasi wavelet dengan
skala 2 dimensi yang dijelaskan pada Gambar 4.
LL2 HL2
LH2 HH2
LH1
HL1
HH1
Gambar 4 Transformasi DWT –skala 2D.
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)
SNR umumnya digunakan pada matriks
distorsi pixel-based visual dan digunakan untuk
mengukur distorsi antara citra asli dengan citra
setelah
dilakukan
proses
terhadapnya
(Katzenbeisser et al. 2000). PSNR merupakan
sebuah istilah yang digunakan untuk mengukur
rasio antara kekuatan maksimum dari sebuah
sinyal dan kekuatan pengkorupsian noise yang
3
dapat mempengaruhi kemurnian representasi
aslinya
Hubungan antara nilai PSNR dan distorsi
yang terjadi adalah berbanding terbalik. Dengan
demikian nilai PSNR yang
rendah
menunjukkan bahwa citra telah mengalami
distorsi yang cukup besar. Hal ini berlaku pula
sebaliknya. Nilai PSNR dapat dihitung dengan
Persamaan 1.
Tabel 1 Contoh profil evaluasi
watermark (sumber : Petitcolas 2000)
Level
zero
Standard JPEG
compression
quality
Color reduction
(GIF)
Cropping
,
…(1)
Dengan nilai MSE dapat dihitung menggunakan
Persamaan 2.
…(2)
Keterangan
dari
variabel-variabel
pada
Persamaan 1 dan 2 di atas adalah sebagai
berikut :
•
•
•
MAXp = nilai piksel maksimum pada
citra p
MSE = Mean Squared Error, yang
menunjukkan rata-rata noise yang
terjadi antara citra p dan citra q
m dan n = jumlah baris dan kolom dari
citra p
Uji Ketahanan Teknik
Uji ketahanan ini dilakukan untuk
mengetahui tingkat robustness dari suatu teknik
terhadap serangan-serangan tertentu. Seranganserangan disini terdiri atas unintentional attack
dan intentional attack (malicious attack).
Unintentional attack adalah distorsi yang terjadi
selama masa penggunaan normal sedangkan
intentional attack adalah usaha yang disengaja
untuk melumpuhkan atau menghilangkan
watermark (Munir 2004). Contoh serangan
unintentional adalah cropping, resizing,
contrast enhancement, dan lain-lain. Pada
intentional attack,
penyerang diasumsikan
mengetahui algoritme watermarking.
Menurut Petitcolas (2000) tingkat robustness
dapat dinilai dengan mengukur kemungkinan
deteksi suatu watermark dan bit error rate
untuk setiap set kriteria. Tabel 1 adalah contoh
profil evaluasi suatu skema watermark. Level –
level pada skema ini dimulai dari tingkat
robustness yang rendah hingga tingkat
robustness yang tinggi (terbukti robustness).
Low level
skema
Moderate
100-90
100-75
100-50
256
256
16
100-90%
100-75%
100-50%
0.7-1.2
Gamma
correction
0.5-1.5
Scaling
1/2-3/2
Rotation
± 0-2deg
1/3-2
±0-5,90deg
Horizontal flip
√
√
Uniform noise
1-5%
1-15%
Contrast
± 0-10%
± 0-25%
Brightness
± 0-10%
± 0-25%
3x3
Median filter
METODE PENELITIAN
Penelitian ini mencoba menerapkan metode
watermark untuk penyisipan initial dan label
hak cipta (copyright) pada citra digital. Metode
yang digunakan adalah Code Division Multiple
Access (CDMA) dan akan bekerja dalam
domain spasial dan domain wavelet suatu citra
digital. Tahapan yang lebih detail dapat dilihat
pada Gambar 5.
mulai
Cover
image
Praproses
Gain factor
Penyisipan
watermark
Watermark
Watermark
key
Watermarked
image
Ekstraksi
watermark 1
Uji ketahanan
(uji distorsi)
Watermark’
Analisis
Tahap 1
Image after
distortion
Watermark
key
Ekstraksi
watermark 2
Watermark’’
Watermark
Analisis
Tahap 2
selesai
Gambar 5 Metodologi penelitian.
4
Pengumpulan Data
Proses pengumpulan data dilakukan dengan
cara pengambilan 3 (tiga) citra digital dari
internet yang akan dijadikan sebagai cover
image. Keseluruhnya merupakan citra yang
umum digunakan dalam proses pengolahan
citra. Untuk citra watermark baik berupa initial
dan copyright dibuat langsung dengan aplikasi
Adobe Photoshop. Seluruh citra tersebut
tersimpan dalam format TIFF dengan tipe citra
grayscale dan dapat dilihat pada Lampiran 1.
Praproses
Tahap awal praproses yaitu mengubah ukuran
citra cover menjadi 512x512 piksel (resizing).
Kemudian citra yang diperoleh diubah ke tipe
grayscale dan disimpan dalam format TIFF.
Praproses ini menggunakan aplikasi Adobe
Photoshop 7.
…(4)
Untuk proses penyederhanaan digunakan
rumusan sesuai coding Shoemaker (2002)
sebagai berikut :
…(5)
Proses ini diakhiri dengan proses Invers
Discrete Wavelet Transform 2D (IDWT 2D)
terhadap koefisien citra yang telah disisipkan
IWu,v sehingga diperoleh watermarked image.
Tahapan penyisipan yang lebih detail dapat
dilihat pada Gambar 7.
mulai
Cover
image
a.
Proses Penyisipan Watermark pada Domain
Spasial
Langkah awal yang dilakukan pada proses
ini adalah penyiapan cover image, watermark,
watermark key, dan gain factor. Kemudian
watermark diubah dari bentuk citra 2 (dua)
dimensi menjadi bentuk vektor, dengan
keseluruhan nilai diinisiasikan dengan format
fixed point. Fixed point ini diperoleh dengan
membagi seluruh nilai dengan 256 kemudian
dilakukan pembulatan sehingga menghasilkan 0
atau 1. Selanjutnya dilakukan proses reset pada
generator Pseudo-Noise (PN)
menjadi
watermark key state. Setelah itu PN sequence
dapat diperoleh dengan proses generate. Proses
selanjutnya adalah penyisipan PN sequence
W(x,y) dengan gain factor k pada cover image
I(x,y) sehingga menghasilkan watermarked
image Iw(x,y). Proses penyisipan ini dapat
dilihat pada Persamaan 3.
…(3)
Tahapan penyisipan yang lebih detail dapat
dilihat pada Gambar 6.
b.
Proses Penyisipan Watermark pada Domain
Wavelet
Tahap-tahap yang dilakukan pada proses
ini hampir serupa dengan proses penyisipan
pada domain spasial. Proses penyisipan diawali
dengan transformasi cover image menjadi 4
(empat) koefisien Discrete Wavelet Transform
2D (DWT 2D). Langkah selanjutnya penyisipan
PN sequence xi dengan gain factor k ke dalam
koefisien citra hasil transformasi wi. Proses
penyisipan ini dapat dilihat pada Persamaan 4.
Watermark
key
Watermark
Penyisipan Watermark
PN sequence
di-generate
Proses penyisipan
Gain
factor
Generator PN
di-reset pada
watermark key
Penyisipan
watermark
Proses ekstraksi
Watermarked
image
watermark
PN sequence
di-generate
Watermark
key
Generator PN
di-reset pada
watermark key
Perhitungan
korelasi dan
threshold
Ekstraksi
watermark
Watermark
Selesai
Gambar
6
Tahapan
penyisipan
dan
pengekstraksian watermark (domain spasial).
Uji Ketahanan (Uji Distorsi)
Tahapan ini dilakukan dengan menguji citra
hasil penyisipan initial (watermarked image)
dengan dengan beberapa distorsi yang telah
ditentukan, yaitu JPEG compression, gamma
correction, scalling, rotation, horizontal flip,
gaussian noise, dan median filter. Setelah
mendapatkan citra hasil distorsi (image after
distortion) selanjutnya dilakukan proses
ekstraksi
untuk
mendapatkan
kembali
watermark yang telah disisipkan (watermark’’).
5
mulai
Cover
image
Watermark
Proses penyisipan
Watermark
key
Gain
factor
Generator PN
di-reset pada
watermark key
Transformasi
DWT 2 D
PN sequence
di-generate
Analisis Hasil Ekstraksi
Penyisipan
watermark
IDWT 2D
Proses ekstraksi
Watermarked
image
watermark
Perhitungan
korelasi dan
threshold
Watermark
key
Generator PN
di-reset pada
watermark key
Transformasi
DWT 2D
PN sequence
di-generate
Ekstraksi
watermark
Watermark
Selesai
Gambar
7
Tahapan
penyisipan
dan
pengekstraksian watermark (domain wavelet).
Ekstraksi Watermark
a.
Proses Ekstraksi Watermark pada Domain
Spasial
Langkah awal yang dilakukan pada proses
ini adalah penyiapan watermarked image,
watermark dan watermark key. Kemudian
watermark diubah dari bentuk citra 2 (dua)
dimensi menjadi bentuk vektor, keseluruhan
nilai diinisiasikan 1 (satu). Selanjutnya
dilakukan proses reset pada generator PseudoNoise (PN) menjadi watermark key state.
Setelah itu PN sequence dapat diperoleh dengan
proses
generate.
Kemudian,
dilakukan
perhitungan korelasi antara PN sequence dan
watermarked image untuk mendapatkan nilai
threshold.
Nilai threshold ini kemudian
dibandingkan dengan nilai korelasi untuk
mendapatkan watermark kembali. Tahapan
ekstraksi yang lebih detail dapat dilihat pada
Gambar 6.
b.
dan watermarked image untuk mendapatkan
nilai threshold. Proses ini diakhiri dengan
perbandingan antara nilai korelasi dan nilai
threshold sehingga watermark dapat diperoleh
kembali. Tahapan ekstraksi yang lebih detail
dapat dilihat pada Gambar 7.
Proses Ekstraksi Watermark pada Domain
Wavelet
Tahap-tahap yang dilakukan pada proses
ini hampir serupa dengan proses ekstraksi pada
domain spasial. Perhitungan korelasi diawali
dengan transformasi watermarked image
menjadi 4 (empat) koefisien Discrete Wavelet
Transform 2D (DWT 2D). Langkah selanjutnya
adalah perhitungan korelasi antara PN sequence
Pada
analisis
tahap
1,
dilakukan
perbandingan watermark hasil ekstraksi
watermarked image (watermark’) dengan
watermark original (watermark asli). Analisa
ini dilakukan berdasarkan parameter kualitas
watermark (original dan hasil ekstraksi 1) dan
ukuran file watermark (original dan hasil
ekstraksi 1).
Pada
analisis
tahap
2,
dilakukan
perbandingan watermark hasil ekstraksi image
after
distortion
(watermark”)
dengan
watermark hasil ekstraksi watermarked image
(watermark’).
Analisis
ini
dilakukan
berdasarkan parameter kualitas watermark
(hasil ekstraksi 1 dan hasil ekstraksi 2) saja.
Perangkat Keras dan Perangkat Lunak
Perangkat keras yang digunakan dalam
penelitian ini adalah Processor Intel Atom
N270 @ 1600 MHz, memory 2 GB DDR2 dan
harddisk 160 GB. Perangkat lunak yang
digunakan adalah Sistem operasi Windows XP
Home, Adobe Photoshop 7.0 dan MATLAB
7.0.1.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengumpulan Data
Data yang digunakan adalah 3 (tiga) buah
citra yang diperoleh dari media internet.
Ketiganya adalah citra ‘lena’, ‘elaine’, dan
‘baboon’. Seluruh citra tersebut telah banyak
dimanfaatkan dalam image processing dan
pada penelitian ini akan digunakan sebagai
cover image. Untuk citra watermark terdiri atas
citra initial (9x12 piksel) dan copyright (50x20
piksel) dimana keduanya telah dibuat langsung
dengan aplikasi Adobe Photoshop 7.0. Total
citra yang digunakan adalah 5 buah dan
seluruhnya tersimpan dalam format TIFF
dengan tipe grayscale.
Praproses
Setelah cover image diperoleh, ukurannya
diseragamkan
menjadi 512x512 piksel.
Kemudian citra RGB diubah menjadi citra
grayscale dan disimpan dalam format TIFF.
6
Hasil Penyisipan Watermark
Hasil dari penyisipan watermark untuk 3
cover image adalah 12 watermarked image,
karena untuk setiap cover image terdapat 2
(dua) jenis watermak yang akan disisipkan
(initial dan copyright) serta dilakukan pada 2
(dua) domain yang berbeda (spasial dan
wavelet). Hasil dari penyisipan watermark
dapat dilihat pada Lampiran 2, sedangkan data
penyisipan watermark dapat dilihat pada Tabel
2.
Quality factor = 100
Quality factor = 90
Quality factor = 75
Quality factor = 50
Hasil Uji Ketahanan (Uji Distorsi)
Hasil dari uji ketahanan adalah sebagai
berikut :
1 Uji JPEG Compression dengan quality
factor 100, 90, 75, dan 50 menghasilkan
image after distortion sebanyak 12 citra
untuk domain spasial dan 12 citra untuk
domain
wavelet.
Hasil
uji
JPEG
Compression pada domain wavelet dengan
citra lena.tif dapat dilihat pada Gambar 8.
2 Uji gamma Correction dengan gamma value
0.5, 0.7, 1.2, dan 1.5 menghasilkan image
after distortion sebanyak 12 citra untuk
domain spasial dan 12 citra untuk domain
wavelet. Hasil uji gamma correction pada
domain spasial dengan citra elaine.tif dapat
dilihat pada Gambar 9.
3 Uji scaling dengan scale factor 1/3, 1/2, 3/2,
dan 2 menghasilkan image after distortion
sebanyak 12 citra untuk domain spasial dan
12 citra untuk domain wavelet.
4 Uji rotation dengan angle 0, 2, dan 5.9
menghasilkan image after distortion
sebanyak 9 citra untuk domain spasial dan 9
citra untuk domain wavelet.
5 Uji horizontal flip menghasilkan image after
distortion sebanyak 3 citra untuk domain
spasial dan 3 citra untuk domain wavelet.
6 Uji Gaussian noise dengan variance 1%,
5%, dan 15% menghasilkan image after
distortion sebanyak 9 citra untuk domain
spasial dan 9 citra untuk domain wavelet.
Hasil uji Gaussian noise pada domain
spasial dengan citra baboon.tif dapat dilihat
pada Gambar 10.
7 Uji median filter dengan filter 3x3
menghasilkan image after distortion
sebanyak 3 citra untuk domain spasial dan 3
citra untuk domain wavelet.
Total image after distortion yang diperoleh
adalah 60 citra pada domain spasial dan 60 citra
pada domain wavelet.
Gambar 8 Hasil uji JPEG Compression pada
domain wavelet dengan citra lena.tif.
Gamma value = 0.5
Gamma value = 0.7
Gamma value = 1.2
Gamma value = 1.5
Gambar 9 Hasil uji gamma correction pada
domain spasial dengan citra elaine.tif.
variance = 1 %
variance = 5 %
variance = 15 %
Gambar 10 Hasil uji Gaussian noise pada
domain spasial dengan citra baboon.tif.
7
Hasil Ekstraksi Watermark
Ekstraksi Watermark 1
Hasil ekstraksi watermark untuk 12
watermarked image adalah 12 citra watermark’.
Hasil dari ekstraksi watermark 1 dapat dilihat
pada Lampiran 2, sedangkan data ekstraksi
watermark 1 dapat dilihat pada Tabel 2.
Ekstraksi Watermark 2
Hasil ekstraksi watermark untuk 120 image
after distortion adalah 120 citra watermark”.
Hasil ekstraksi watermark 2 dapat dilihat pada
Lampiran 3.
Analisis Hasil Ekstraksi
a. Capacity, processing time, dan kualitas
cover image.
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui
hubungan antara capacity atau jumlah piksel
yang akan disisipkan terhadap processing time
dan kualitas cover image yang telah disisipi.
Processing time disini terdiri atas embedding
time dan recover time yang memiiki satuan
second (s). Kualitas dari cover image diperoleh
dengan perhitungan PSNR dan memiliki satuan
decibel (dB).
Data penyisipan dan ekstraksi pada domain
spasial dan domain wavelet dapat dilihat pada
Tabel 2. Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa
semakin besar capacity yang disisipkan maka
semakin besar processing time yang dibutuhkan
dan semakin rendah kualitas cover image yang
telah disisipi.
Tabel 2 Data penyisipan dan ekstraksi pada domain spasial dan domain wavelet
CDMA (spatial domain)
Cover image
lena.tif (512x512)
elaine.tif (512x512)
baboon.tif (512x512)
Watermark
Initial
Copyright
Initial
Copyright
Initial
Copyright
Embed time (s)
5.922
57.484
6.422
57.5
6.359
57.437
Recover time (s)
11.484
104.594
11.422
104.625
11.453
104.859
PSNR (dB)
31.0491
22.2341
30.9077
22.1203
30.4689
21.6555
CDMA (wavelet domain)
Cover image
lena.tif (512x512)
elaine.tif (512x512)
baboon.tif (512x512)
Watermark
Initial
Copyright
Initial
Copyright
Initial
Copyright
Embed time (s)
4.203
29.469
3.734
29.469
3.734
29.594
Recover time (s)
5.531
48.312
5.547
48.282
5.562
48.406
PSNR (dB)
34.0529
25.2523
33.9111
25.1231
33.4723
24.6741
•
lena
elaine
initial
copyright
embed time
initial
•
120
100
80
60
40
20
0
copyright
•
Percobaan menghasilkan processing time
dengan nilai yang hampir seragam untuk
masing-masing capacity.
Pada setiap penyisipan, recover time lebih
besar hampir 2 kali lipat dibandingkan
embed time.
Embed time dan recover time untuk
penyisipan
copyright
lebih
besar
dibandingkan penyisipan initial.
Terdapat pola yang serasi antara jumlah
piksel dari suatu capacity dan processing
initial
•
•
time
yang
dibutuhkan
(hubungan
eksponensial).
Wavelet domain memiliki processing time
½ kali lebih singkat dibandingkan spatial
domain.
copyright
Grafik processing time pada domain spasial
dapat dilihat pada Gambar 11 sedangkan grafik
processing time pada domain wavelet dapat
dilihat pada Gambar 12. Dari kedua grafik
tersebut dapat disimpulkan bahwa :
recover time
baboon
Gambar 11 Grafik processing time pada domain
spasial.
8
c. Ukuran file watermark (original dan hasil
ekstraksi 1)
60
50
40
30
20
10
0
lena
elaine
recover time
copyright
initial
copyright
initial
copyright
initial
embed time
baboon
Gambar 12 Grafik processing time pada domain
wavelet.
b. Kualitas watermark (original dan hasil
ekstraksi 1)
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui
kualitas watermark hasil ekstraksi 1 yang
kemudian
akan
dibandingkan
dengan
watermark aslinya (original).
Data kualitas watermark pada domain
spasial dapat dilihat pada Tabel 3, sedangkan
data kualitas watermark pada domain wavelet
dapat dilihat pada Tabel 4. Dari kedua tabel
tersebut dapat disimpulkan bahwa untuk
watermark initial, kualitas hasil ekstraksi 1
domain spasial dan domain wavelet adalah
hampir sama dengan aslinya. Berbeda halnya
dengan watermark copyright, domain wavelet
jauh lebih unggul dibandingkan domain spasial
karena hasil ekstraksi 1 domain wavelet
memiiki kualitas watermark yang hampir sama
dengan aslinya sedangkan hasil ekstraksi 1
domain spasial mengalami perubahan yang
cukup signifikan.
Tabel 3 Data kualitas watermark pada domain
spasial
Nama
citra
Initial
Copyright
MSE
Lena
PSNR
(dB)
68.4650
0
PSNR
(dB)
26.9897
Elaine
Baboon
MSE
130.05
68.4650
0
23.9794
260.1
68.4650
0
30
65.025
Tabel 4 Data kualitas watermark pada domain
wavelet
Nama
citra
Initial
Copyright
MSE
Lena
PSNR
(dB)
68.4650
MSE
0
PSNR
(dB)
78.1308
Elaine
68.4650
0
78.1308
0
Baboon
68.4650
0
78.1308
0
0
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui
kuantitas watermark hasil ekstraksi 1 yang
kemudian
akan
dibandingkan
dengan
watermark aslinya (original).
Data ukuran file watermark pada domain
spasial dapat dilihat pada Tabel 5, sedangkan
data ukuran file watermark pada domain
wavelet dapat dilihat pada Tabel 6. Dari kedua
tabel tersebut dapat disimpulkan bahwa pada
masing-masing domain terdapat gradasi atau
perubahan ukuran file watermark yang cukup
besar. Hal ini dikarenakan terdapat beberapa
fitur tidak penting dari watermark yang
dihilangkan
ketika proses penyisipan
berlangsung.
Tabel 5 Data ukuran file watermark pada
domain spasial
Jenis
watermark
Ukuran file watermark
Original
Hasil ekstraksi 1
initial
6.87 kb
280 bytes
copyright
8.26 kb
640 bytes
Tabel 6 Data ukuran file watermark pada
domain wavelet
Jenis
watermark
Ukuran file watermark
Original
Hasil ekstraksi 1
initial
6.87 kb
280 bytes
copyright
8.26 kb
632 bytes
d. Distorsi dan kualitas watermark (hasil
ekstraksi 1 dan hasil ekstraksi 2)
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui
pengaruh suatu distorsi terhadap kualitas
watermark hasil ekstraksi.
Data distorsi pada domain spasial dan
domain wavelet dapat dilihat pada Lampiran 3.
Dari data tersebut dapat dilihat bahwa teknik
watermark CDMA pada domain spasial robust
terhadap gamma correction (gamma value 0.5,
0.7, 1.2, dan 1.5) saja. Teknik watermark
CDMA pada domain wavelet robust terhadap
JPEG compression (quality factor 100, 90, 75,
dan 50) dan gamma correction (gamma value
0.5, 0.7, 1.2, dan 1.5).
9
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1 CDMA pada domain spasial dapat
menghasilkan recovery watermark initial
yang hampir sama dengan aslinya. Tetapi
tidak demikian untuk recovery watermark
copyright, dikarenakan masih terdapat noise
pada watermark hasil ekstraksi.
2 CDMA pada domain wavelet dapat
menghasilkan recovery watermark yang
hampir sama dengan aslinya, baik untuk
citra initial maupun copyright.
3 Adanya gradasi atau penyusutan ukuran file
watermark hasil ekstraksi watermarked
image yang cukup signifikan. Hal ini terjadi
karena dihilangkannya beberapa fitur tak
penting dari suatu citra watermark.
4 CDMA domain wavelet robust terhadap
beberapa karakteristik distorsi
jpeg
compression dan gamma correction,
sedangkan CDMA pada domain spasial
robust terhadap gamma correction saja.
5 CDMA domain wavelet lebih unggul dalam
hal kualitas watermark hasil ekstraksi,
processing time, dan ketahanan terhadap
suatu distorsi. CDMA domain spasial
memiliki coding yang lebih sederhana
dikarenakan
tidak adanya proses
transformasi beserta inverse dari nilai
transformasi tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Hendry
M. Introduction to CDMA.
http://www.bee.net/mhendry/vrml/library/c
dma/cdma.htm [10 Januari 2010].
Jemi A. 2007. Penerapan Watermarking untuk
Penyisipan Hak Cipta pada Citra Digital
dengan Metode Cox. [skripsi]. Bogor :
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam, Institut Pertanian Bogor.
Katzenbeisser S, Stefan, Petitcolas AP. 2004.
Information Hiding Techniques for
Steganography and Digital Watermarking.
Norwood : Artech House.
Meel J. 1999. Spread Spectrum. De Nayer
Institute.
Meerwald AP, Andreas Uhl. 2001. A Survey of
Wavelet-Domain
Watermarking
Algorithms. California.
Munir
R. 2004. Steganografi dan
Watermarking. Bandung : Departemen
Teknik Informatika ITB.
Petitcolas FAP. 2000. Watermarking Schemes
Evaluation. IEEE Signal Processing
Magazine, vol 17, pp 58-64.
Shoemaker C. 2002. Hidden Bits : A Survey of
Techniques for Digital Watermarking. New
York.
Saran
1 Metode ini agar lebih dikembangkan
sehingga dapat diperoleh watermarked
image dan watermark hasil ekstraksi dengan
kualitas yang lebih baik serta processing
time yang lebih singkat.
2 Selain citra digital, metode ini cocok
diterapkan pada audio digital tetapi tidak
disarankan untuk text ASCII mengingat
adanya gradasi ukuran file watermark hasil
ekstraksi.
3 Disarankan penambahan teknik distorsi agar
ketahanan suatu teknik watermark lebih
diketahui.
10
LAMPIRAN
11
Lampiran 1 Seluruh Citra yang digunakan dalam Penelitian
Lena.tif
Cover Image (512x512)
Elaine.tif
Watermark
Initial (12x9)
Baboon.tif
Watermark key
Copyright (50x20)
(1x35)
12
Lampiran 2 Hasil Penyisipan dan Ekstraksi Watermark
1. Domain Spasial
Initial
Cover Image
Watermarked Image
(Hasil Ekstraksi)
13
Lampiran 2 Lanjutan
Copyright
Cover Image
Watermarked Image
(Hasil Ekstraksi)
14
Lampiran 2 Lanjutan
2. Domain Wavelet
Initial
Cover Image
Watermarked Image
(Hasil Ekstraksi)
15
Lampiran 2 Lanjutan
Copyright
Cover Image
Watermarked Image
(Hasil Ekstraksi)
16
Lampiran 3 Data Distorsi pada Domain Spasial dan Domain Wavelet
1. Distorsi JPEG compression pada domain spasial .
Image
Quality
factor
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
100
0
68.465
90
0
68.465
75
1204.17
17.3239
50
7225
9.54243
100
0
68.465
90
0
68.465
75
3010.42
13.3445
50
6622.92
9.92031
100
0
68.465
90
0
68.465
75
0
68.465
50
602.083
20.3342
Recover
watermark
17
Lampiran 3 Lanjutan
2. Distorsi gamma correction pada domain spasial.
Image
Gamma
value
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
0.5
0
68.465
0.7
0
68.465
1.2
0
68.465
1.5
0
68.465
0.5
0
68.465
0.7
0
68.465
1.2
0
68.465
1.5
0
68.465
0.5
0
68.465
0.7
0
68.465
1.2
0
68.465
1.5
0
68.465
Recover
watermark
18
Lampiran 3 Lanjutan
3. Distorsi scalling pada domain spasial.
Image
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Scale
factor
1/3
Image After
Distortion
MSE
PSNR
34920.8
2.69996
1/2
35522.9
2.62572
3/2
32512.5
3.0103
2
26491.7
3.8997
1/3
28297.9
3.6133
1/2
34318.8
2.7755
3/2
35522.9
2.6257
2
31910.4
3.0915
1/3
34318.8
2.7755
1/2
28900
3.5218
3/2
33114.6
2.9306
2
29502.1
3.4323
Recover
watermark
19
Lampiran 3 Lanjutan
4. Distorsi rotation pada domain spasial.
Image
Angle
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Image After
Distortion
MSE
PSNR
0
0
68.4650
2
37329.2
2.4103
5.9
39135.4
2.2051
0
0
68.4650
2
30706.3
3.2585
5.9
33114.6
2.9306
0
0
68.4650
2
31910.4
3.0915
5.9
31308.3
3.1742
Recover
watermark
20
Lampiran 3 Lanjutan
5. Distorsi horizontal flip pada domain spasial.
6.
Image
Horizontal
or Vertical
Lena.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
Horizontal
30104.2
3.3445
Elaine.tif
Horizontal
32512.5
3.0103
Baboon.tif
Horizontal
34318.8
2.7755
Recover
watermark
Distorsi median filter pada domain spasial.
Image
Filter
Lena.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
3x3
15654.2
6.1845
Elaine.tif
3x3
18664.6
5.4206
Baboon.tif
3x3
13245.8
6.9100
Recover
watermark
21
Lampiran 3 Lanjutan
7. Distorsi gaussian noise pada domain spasial.
Image
Variance
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
1%
0
68.4650
5%
1204.17
17.3239
15 %
3010.42
13.3445
1%
0
68.4650
5%
1806.25
15.563
15 %
5418.75
10.7918
1%
0
68.4650
5%
1204.17
17.3239
15 %
1204.17
17.3239
Recover
watermark
22
Lampiran 3 Lanjutan
8. Distorsi JPEG compression pada domain wavelet .
Image
Quality
factor
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
100
0
68.4650
90
0
68.4650
75
0
68.4650
50
0
68.4650
100
0
68.4650
90
0
68.4650
75
0
68.4650
50
0
68.4650
100
0
68.4650
90
0
68.4650
75
0
68.4650
50
0
68.4650
Recover
watermark
23
Lampiran 3 Lanjutan
9. Distorsi gamma correction pada domain wavelet.
Image
Gamma
value
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
0.5
0
68.4650
0.7
0
68.4650
1.2
0
68.4650
1.5
0
68.4650
0.5
0
68.4650
0.7
0
68.4650
1.2
0
68.4650
1.5
0
68.4650
0.5
0
68.4650
0.7
0
68.4650
1.2
0
68.4650
1.5
0
68.4650
Recover
watermark
24
Lampiran 3 Lanjutan
10. Distorsi scalling pada domain wavelet.
Image
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Scale
factor
1/3
Image After
Distortion
MSE
PSNR
25287.5
4.1017
1/2
31308.3
3.1742
3/2
34920.8
2.7000
2
14450
6.5321
1/3
38533.3
2.2724
1/2
30104.2
3.3445
3/2
31308.3
3.1742
2
14450
6.5321
1/3
30104.2
3.3445
1/2
30104.2
3.3445
3/2
30706.3
3.2585
2
14450
6.5321
Recover
watermark
25
Lampiran 3 Lanjutan
11. Distorsi rotation pada domain wavelet.
Image
Angle
Lena.tif
0
Elaine.tiff
Baboon.tif
Image After
Distortion
MSE
PSNR
0
68.4650
Recover
watermark
2
Error
5.9
Error
0
0
68.4650
2
Error
5.9
Error
0
0
68.4650
2
Error
5.9
Error
26
Lampiran 3 Lanjutan
12. Distorsi horizontal flip pada domain wavelet.
Image
Horizontal
or Vertical
Lena.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
Horizontal
32512.5
3.0103
Elaine.tif
Horizontal
30104.2
3.3445
Baboon.tif
Horizontal
31308.3
3.1742
Recover
watermark
13. Distorsi median filter pada domain wavelet.
Image
Filter
Lena.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
3x3
8429.17
8.8730
Elaine.tif
3x3
12643.8
7.1120
Baboon.tif
3x3
17460.4
5.7103
Recover
watermark
27
Lampiran 3 Lanjutan
14. Distorsi gaussian noise pada domain wavelet.
Image
Variance
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
1%
0
68.4650
5%
1806.25
15.563
15 %
5418.75
10.7918
1%
0
68.4650
5%
1204.17
17.3239
15 %
6622.92
9.92031
1%
0
68.4650
5%
602.083
20.3342
15 %
6020.83
10.3342
Recover
watermark
28
ABSTRACT
ANDHICA SHASHICA DANASA. Comparison of CDMA Watermark Techniques in Spatial Domain and
Wavelet Domain on Digital Images. Under the supervision of SHELVIE NIDYA NEYMAN.
Presentation of data and information has been progressing quite rapidly, so data and information has been widely
presented in digital format. Problems began to emerge as widespread digital data need to be protected. This is
related to ownership, copyright, or authenticity issues. This study tries to provide solutions to these problems by
applying the digital watermarking with Code Division Multiple Access (CDMA) technique. This technique uses a
digital image composed of a cover image and two types of watermark (initial and copyright). There are two stages
in this research, the first is trying to insert two types of watermark on the cover image in two different domains,
namely spatial domain and wavelet domain. Once inserted, the watermark is extracted back to be compared with the
original watermark. The second is attempting to insert an initial watermark on the cover image in two different
domains, then giving some distortion of the image to be tested for resistance. After that, the watermark is extracted
again. From the experiment results, it is known that wavelet domain CDMA is superior in terms of quality of the
extracted watermark, processing time, and resistance to distortion (JPEG compression and gamma correction).
Whil
DOMAIN SPASIAL DAN DOMAIN WAVELET
PADA CITRA DIGITAL
ANDHICA SHASHICA DANASA
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
i
PERBANDINGAN TEKNIK WATERMARK CDMA DALAM
DOMAIN SPASIAL DAN DOMAIN WAVELET
PADA CITRA DIGITAL
ANDHICA SHASHICA DANASA
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Komputer pada
Departemen Ilmu Komputer
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
ii
Judul
Nama
NIM
: Perbandingan Teknik Watermark CDMA dalam Domain Spasial dan Domain Wavelet pada
Citra Digital
: Andhica Shashica Danasa
: G64052188
Menyetujui:
Pembimbing ,
Shelvie Nidya Neyman, S.Kom, M.Si
NIP 19770206 2005012 002
Mengetahui :
Ketua Departemen Ilmu Komputer
Dr. Ir. Sri Nurdiati, M.Sc.
NIP 19601126 1986012 001
Tanggal Lulus:
iii
ABSTRACT
ANDHICA SHASHICA DANASA. Comparison of CDMA Watermark Techniques in Spatial Domain and
Wavelet Domain on Digital Images. Under the supervision of SHELVIE NIDYA NEYMAN.
Presentation of data and information has been progressing quite rapidly, so data and information has been widely
presented in digital format. Problems began to emerge as widespread digital data need to be protected. This is
related to ownership, copyright, or authenticity issues. This study tries to provide solutions to these problems by
applying the digital watermarking with Code Division Multiple Access (CDMA) technique. This technique uses a
digital image composed of a cover image and two types of watermark (initial and copyright). There are two stages
in this research, the first is trying to insert two types of watermark on the cover image in two different domains,
namely spatial domain and wavelet domain. Once inserted, the watermark is extracted back to be compared with the
original watermark. The second is attempting to insert an initial watermark on the cover image in two different
domains, then giving some distortion of the image to be tested for resistance. After that, the watermark is extracted
again. From the experiment results, it is known that wavelet domain CDMA is superior in terms of quality of the
extracted watermark, processing time, and resistance to distortion (JPEG compression and gamma correction).
While CDMA coding spatial domain is simpler and has a resistance to gamma correction only.
Keyword : Digital Watermarking, Code Division Multiple Access (CDMA), Spatial Domain, Wavelet Domain,
Digital Image Distortion.
PRAKATA
Alhamdulillahi Rabbil ‘alamin, puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas
limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga skripsi dengan judul Perbandingan Teknik Watermark
CDMA dalam Domain Spasial dan Domain Wavelet pada Citra Digital dapat diselesaikan. Penelitian
ini dilaksanakan mulai Juli 2009 sampai dengan Agustus 2010, bertempat di Departemen Ilmu
Komputer.
Selama pelaksanaan skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh
karena itu, dengan segala kerendahan hati, penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada:
1
Papa dan mama yang selalu memberikan dukungan dan doa yang tidak terputus bagi penulis.
Shevia Sabrina, terima kasih untuk doa, perhatian, dan dukungan kepada penulis.
2
Ibu Shelvie Nidya Neyman, M.Si selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan
arahan bagi penulis selama penulis menjadi mahasiswa. Maaf atas segala kekhilafan yang telah
banyak penulis lakukan dan terima kasih atas segala saran yang telah diberikan.
3
Nenek tercinta, yang demikian sabarnya selalu menunggu penulis untuk menyelesaikan skripsi.
Tante Rita dan Om Taufan, Om Riza dan Tante Icha, Tante Rina dan Om Roy, Tante Dini, Om
Indra dan Tante Tety, terima kasih atas doa, harapan, dan segala dukungan kepada penulis.
4
Teman setia, Rantarou ‘Bani’, terima kasih atas segala dukungan yang telah diberikan kepada
penulis. Semoga impian indah kita bisa terwujud.
5
Teman-teman satu bimbingan, Egi, Wawan, Hari, Cira, dan Kibi, terima kasih atas diskusidiskusi dalam pengerjaan skripsi ini. Terima kasih atas doa dan dukungan yang kalian berikan
kepada penulis.
6
Annisa, Windy, Tara, Netty, Ida dan Tanto , terima kasih telah mengingatkan untuk segera
menyelesaikan skripsi dan atas dukungan dan semangatnya. Semoga impian kita bisa terwujud.
7
Teman seperjuangan, Artika ‘Teko’ (IKK 42), Tri ‘Trimi’ (STK 42), Ino ‘Noi’ (KSHE 42), Tia
‘Tante’ (IE 42), Bambang ‘Bembi’ (Biokim 42). Terimakasih atas segala dukungan, kepercayaan,
dan doa kepada penulis.
8
Teman berbagi suka duka, Nanda (Unpad), Selly (Uin), Soca(UGM), terima kasih selalu bersedia
mendengar keluh kesah penulis, saling memberi dukungan dan semangat, baik langsung maupun
tidak langsung.
9
Teman-teman Ilmu Komputer 42 lainnya, yang telah membantu baik dalam penelitian hingga
penyusunan skripsi ini.
Penulis menyadari dengan sepenuhnya bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam penulisan
skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat berguna bagi siapa pun yang membacanya.
Bogor, 27 Agustus 2010
Andhica Shashica Danasa
iv
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 20 Juli 1987 sebagai anak pertama dari dua bersaudara
dari pasangan Dodi Hendrawadi dan Andri Winuri. Penulis menyelesaikan pendidikan menengah atas
di SMUN 5 Bogor pada tahun 2005.
Pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui
jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Setelah menyelesaikan Tingkat Persiapan Bersama pada
tingkat 1, tahun 2006 penulis diterima sebagai mahasiswa Departemen Ilmu Komputer, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, IPB. Pada tahun 2008, selama dua bulan penulis
melaksanakan praktik kerja lapangan di PT Tugu Pratama Indonesia.
v
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ………………………………………………………………………………… v
DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………………………………... v
DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………………………………… v
PENDAHULUAN
Latar Belakang ………………………………………………………………………………... 1
Tujuan ………………………………………………………………………………………… 1
Ruang Lingkup .......................................................................................................................... 1
TINJAUAN PUSTAKA
Digital Watermarking ………………………………………………………………………… 2
Code Division Multiple Access (CDMA) …………………………………………………….. 3
Domain Spasial dan Domain Wavelet ………………………………………………………... 3
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) ………………………………………………………….. 3
Uji Ketahanan Teknik ………………………………………………………………………… 4
METODE PENELITIAN
Pengumpulan Data ……………………………………………………………………………. 5
Praproses ……………………………………………………………………………………… 5
Penyisipan Watermark ………………………………………………………………………... 5
a Proses Penyisipan Watermark pada Domain Spasial ………………………………………. 5
b Proses Penyisipan Watermark pada Domain Wavelet …………………………………….. 5
Uji Ketahanan (Uji Distorsi)…………………………………………………………………... 5
Ekstraksi Watermark ………………………………………………………………………...... 6
a Proses Ekstraksi Watermark pada Domain Spasial …………………………………………6
b Proses Ekstraksi Watermark pada Domain Wavelet ………………………………………. 6
Analisis Hasil Ekstraksi ………………………………………………………………………. 6
Perangkat Keras dan Perangkat Lunak ……………………………………………………….. 6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengumpulan Data ……………………………………………………………………………. 6
Praproses ……………………………………………………………………………………… 6
Hasil Penyisipan Watermark …………………………………………………………………. 7
Hasil Uji Ketahanan (Uji Distorsi) …………………………………………………………… 7
Hasil Ekstraksi Watermark …………………………………………………………………… 8
Analisis Hasil Ekstraksi ………………………………………………………………………. 8
a Capacity, Processing Time, dan Kualitas Cover Image …………………………………… 8
b Kualitas Watermark (Original dan Hasil Ekstraksi 1) …………………………………….. 9
c Ukuran File Watermark (Original dan Hasil Ekstraksi 1) …………………………………. 9
d Distorsi dan Kualitas Watermark (Hasil Ekstraksi 1 dan Hasil Ekstraksi 2) ……...………. 9
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan …………………………………………………………………………………...10
Saran ………………………………………………………………………………………... 10
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………………………. 10
LAMPIRAN .................................................................................................................................... 11
iv
DAFTAR TABEL
Halaman
1
2
3
4
5
6
Contoh Profil Evaluasi Skema Watermark ................................................................................ 4
Data Penyisipan dan Ekstraksi pada Domain Spasial dan Domain Wavelet ............................ 8
Data Kualitas Watermark pada Domain Spasial ....................................................................... 9
Data Kualitas Watermark pada Domain Wavelet ...................................................................... 9
Data Ukuran File Watermark pada Domain Spasial ................................................................ 9
Data Ukuran File Watermark pada Domain Wavelet ............................................................... 9
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Proses Penyisipan Watermark pada Citra Digital .................................................................... 2
Proses Ekstraksi Watermark pada Citra Digital ......................................................................... 2
Contoh Visible Watermark ....................................................................................................... 2
Transformasi DWT-skala 2D .................................................................................................... 3
Metodologi Penelitian ................................................................................................................ 4
Tahapan Penyisipan dan Pengekstraksian Watermark (Domain Spasial) .................................. 5
Tahapan Penyisipan dan Pengekstraksian Watermark (Domain Wavelet) ............................... 6
Hasil Uji JPEG Compression pada Domain Wavelet dengan Citra Lena.tif ............................ 7
Hasil Uji Gamma Correction pada Domain Spasial dengan Citra Elaine.tif ............................ 7
Hasil Uji Gaussian Noise pada Domain Spasial dengan Citra Baboon.tif ................................ 7
Grafik Processing Time pada Domain Spasial. ......................................................................... 8
Grafik Processing Time pada Domain Wavelet ........................................................................ 9
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
Seluruh Citra yang digunakan dalam Penelitian ...................................................................... 12
Hasil Penyisipan dan Ekstraksi Watermark ............................................................................. 13
Data Distorsi pada Domain Spasial dan Domain Wavelet....................................................... 17
v
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sekarang ini penyajian data dan informasi
telah mengalami perkembangan yang cukup
pesat, seiring dengan perkembangan teknologi
komputer dan perangkat digital lainnya. Banyak
data dan informasi yang tersebar luas disajikan
dalam format digital, baik berupa teks, citra
(image), audio, maupun video. Permasalahan
mulai muncul ketika data digital tersebut
merupakan karya yang perlu dilindungi. Hal ini
berkenaan dengan masalah kepemilikan
(ownership), penggandaan tidak berizin (hak
cipta), ataupun masalah keaslian (authenticity).
Oleh karena itu diperlukan suatu metode untuk
dapat memberi perlindungan terhadap data
digital. Digital watermarking adalah solusi dari
permasalahan tersebut.
Digital watermarking adalah suatu teknik
penyisipan informasi tertentu (watermark) ke
dalam suatu data digital. Informasi ini dapat
berupa teks seperti informasi copyright, logo
gambar, data audio, atau rangkaian bit yang
tidak bermakna. Penyisipan ini dilakukan
sedemikian rupa sehingga watermark tidak
merusak data digital yang dilindungi.
Terdapat beberapa teknik watermark pada
citra digital yang telah ditemukan. Teknik ini
dapat diklasifikasikan dalam dua kategori, yaitu
domain spasial dan domain transformasi atau
domain frekuensi. Penyisipan dalam domain
spasial berarti menyisipkan watermark secara
langsung pada piksel citra. Penyisipan dalam
domain transformasi adalah menyisipkan
watermark ke dalam koefisien transformasi.
Berikut adalah beberapa contoh teknik
watermark : LSB (Least Significant Bit),
Spread Spectrum, Patchwork, Pitas and
Kaskalis, Caroni, Cox, dan RSPPMC
(Randomly
Sequenced
Pulse
Position
Modulated Code).
Jemi (2007) menggunakan metode Cox yang
bekerja dalam domain transformasi. Metode ini
memanfaatkan karakteristik Discrete Cosine
Transform (DCT) dalam penyisipan maupun
pengekstraksian label hak cipta. Kemudian
metode tersebut diuji dengan beberapa
serangan, seperti rotasi citra (90°, 180°, dan
270°), kompresi JPEG, operasi cropping, dan
operasi resizing. Dari beberapa serangan yang
diberikan, metode Cox memiliki ketahanan
terhadap proses rotasi citra saja.
Penelitian ini difokuskan pada metode lain,
yaitu Code Division Multiple Access (CDMA).
CDMA merupakan salah satu teknik dasar
watermark pada citra digital. Teknik ini akan
diimplementasikan pada dua domain yang
berbeda, yaitu domain spasial dan domain
transformasi. Pada domain spasial, PNsequence disisipkan langsung pada piksel citra,
sedangkan pada domain transformasi, PNsequence disisipkan pada koefisien Discrete
Wavelete Transform (DWT).
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1
Mempelajari kinerja proses watermark
pada citra digital dengan teknik CDMA
dalam dua domain yang berbeda, yaitu
domain spasial dan domain wavelet.
2
Melakukan analisis performance teknik
CDMA pada masing-masing domain
dengan parameter sebagai berikut :
•
•
•
•
•
Kapasitas pesan yang disisipkan
(capacity).
Waktu pemrosesan (processing time),
terdiri atas
embedding time dan
recover time.
Kualitas watermark.
Ukuran file watermark.
Kekuatan teknik terhadap distorsi
(robustness).
Ruang Lingkup
Penelitian ini diterapkan pada citra digital
yang memiliki format TIFF (Tagged Image File
Format), dimana format tersebut sering
digunakan untuk pengolahan citra scientific.
Citra digital yang digunakan berjenis grayscale.
Watermark yang akan disisipkan (dalam hal ini
berbentuk initial dan copyright) memiliki
ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan
cover image. Teknik watermark yang
digunakan pada penelitian kali ini adalah Code
Division Multiple Access (CDMA) yang sesuai
untuk aplikasi watermark publik. Teknik
CDMA ini diterapkan dalam dua domain yang
berbeda, yaitu domain spasial dan domain
wavelet. Adapun mother wavelet yang
digunakan pada DWT level 1 ini adalah tipe
Haar. Untuk uji ketahanan teknik, seranganserangan yang digunakan adalah JPEG
compression, gamma correction, scaling,
rotation, horizontal flip, gaussian noise, dan
median filter.
1
Kunci
TINJAUAN PUSTAKA
Digital Watermarking
Digital watermarking adalah suatu teknik
yang mengizinkan seorang individu untuk
menyisipkan informasi tertentu (catatan hak
cipta atau verifikasi lain) ke dalam (dokumendokumen atau sinyal-sinyal citra, audio, video).
Menurut Munir (2004), Watermarking
merupakan aplikasi steganografi, tetapi
keduanya memiliki konteks dan cara pandang
yang berbeda. Steganografi berasal dari bahasa
Yunani yaitu steganos yang artinya tulisan
tersembunyi (covered writing). Steganografi
adalah ilmu dan seni penyembunyian pesan
rahasia (hiding message) sedemikian sehingga
keberadaannya tidak terdeteksi oleh manusia.
Pada steganografi, pesan rahasia disembunyikan
di dalam media cover yang tidak bermakna
(hanya sebagai pembawa), sedangkan pada
watermarking, media cover tersebut yang akan
dilindungi kepemilikannya dengan pemberian
label hak cipta (watermark). Selain itu, pada
steganografi kekokohan (robustness) tidak
terlalu penting, maka pada watermarking
kekokohan menjadi syarat utama.
Berikut adalah tahapan-tahapan dari teknik
watermarking pada citra digital (Munir 2004) :
1. Penyisipan
embedding)
watermark
2. Ekstraksi atau pendeteksian
(watermark detection)
Secara umum, proses penyisipan watermark
pada citra digital dapat dilihat pada Gambar 1,
sedangkan proses ekstraksi watermark dapat
dilihat pada Gambar 2.
Terdapat beberapa persyaratan umum yang
harus dipenuhi dalam watermarking, yaitu :
• Imperceptible : watermark tidak dapat
dipersepsi secara visual/auditori karena
watermark tidak boleh merusak kualitas
media host.
•
Watermark
Gambar 1 Proses penyisipan watermark pada
citra digital.
Kunci
Citra yang Decoding
diuji
Citra asal
Watermark
yang
terekstraksi
Perbandingan
keputusan
Watermark asli
Gambar 2 Proses ekstraksi watermark pada
citra digital.
Image watermarking dapat dibedakan ke
dalam beberapa kategori berikut :
• Berdasarkan kebutuhan akan citra asal
•
Blind watermarking, dimana proses
ekstraksi
watermark
tidak
membutuhkan citra asal.
•
Non blind watermarking, dimana
proses
ekstraksi
watermark
membutuhkan citra asal.
(watermark
watermark
Citra berwatermark
Encoding
Citra
• Berdasarkan persepsi manusia
•
Visible
watermarking,
dimana
watermark dapat dipersepsi oleh indra
penglihatan manusia. Bersifat sangat
robust karena keberadaannya mudah
dikenali dan sangat sulit dihapus.
Contoh hasil penyisipan visible
watermark dapat dilihat pada Gambar
3.
Robustness : kokoh terhadap manipulasi
yang ditujukan untuk merusak atau
menghapus watermark.
• Secure : hanya pihak yang punya otoritas
dapat mengakses watermark.
Gambar 3 Contoh visible watermark.
2
•
Invisible watermarking, dimana tidak
dapat dipersepsi oleh indra penglihatan
manusia. Hal ini dimungkinkan karena
indra penglihatan manusia tidak dapat
mendeteksi adanya perubahan kecil
pada citra.
• Berdasarkan tingkat kekokohan
•
Secure
watermarking,
artinya
watermark harus dapat bertahan
terhadap unintentional attack dan
intentional attack.
•
Robust
watermarking,
artinya
watermark harus dapat bertahan
terhadap unintentional attack.
•
Fragile
watermarking,
artinya
watermark mudah sekali mengalami
kerusakan atau perubahan setelah citra
mengalami modifikasi.
Berikut adalah istilah-istilah yang sering
digunakan dalam digital watermarking :
• Cover image
Media berupa citra digital yang akan
dilindungi
kepemilikannya
dengan
pemberian label hak cipta.
• Watermark
Citra digital yang akan disisipkan ke dalam
media
lain
yang
akan
dilindungi
kepemilikannya (cover image).
• Watermarked image
Hasil dari penyisipan citra digital
(watermark) ke dalam citra digital yang akan
dilindungi (cover image).
• Watermark key
Kunci rahasia yang akan digunakan dalam
penyisipan hak cipta dan pengekstraksian
kembali hak cipta.
Code Division Multiple Access (CDMA)
CDMA adalah suatu bentuk sistem
komunikasi Direct Sequence Spread Spectrum
(DSSS), yaitu sinyal-sinyal disebarkan dari
atau ke berbagai pengguna dengan berbagai
kode. Kode yang digunakan adalah pseudorandom, atau biasa dikenal dengan sebutan
pseudo-noise (PN). Kode acak ini berfungsi
untuk melindungi sinyal-sinyal yang akan
disebarkan pada suatu komunikasi. Walaupun
kode yang disebarkan tampak acak tetapi pada
dasarnya bersifat deterministic, sehingga
penerima (receiver) dapat merekonstruksi kode
PN
kembali
(http://www.bee.net/mhendry/vrml/library/cdma
/cdma.htm).
Domain Spasial dan Domain Wavelet
Metode watermarking pada citra digital
dapat diterapkan pada beberapa domain, yaitu
domain spasial (spatial domain) dan domain
transformasi (transform domain) atau domain
frekuensi (frequency domain). Penyisipan pada
domain spasial berarti menyisipkan watermark
secara langsung ke dalam piksel citra. Contoh
teknik pada domain ini adalah Least Significant
Bit (LSB). Keuntungan dari metode ini adalah
coding yang sederhana dan proses yang cepat
tetapi watermark umumnya tidak kokoh
terhadap manipulasi citra. Penyisipan dalam
domain transformasi adalah menyisipkan
watermark ke dalam koefisien transformasi.
Penyisipan pada domain ini akan menghasilkan
kekokohan yang lebih pada watermark. Domain
transformasi yang umum digunakan adalah
Discrete Fourier Transform (DFT), Discrete
Cosine Transform (DCT), dan Discrete Wavelet
Transform (DWT).
Selain menerapkan teknik watermarking
pada domain spasial, penelitian ini pun
memanfaatkan karakteristik Discrete Wavelet
Transform (DWT). Menurut Meerwald & Uhl
(2001), transformasi wavelet membagi cover
image ke dalam beberapa bagian, yaitu : lower
resolution approximation image
(LL),
horizontal (HL), vertical (LH), dan diagonal
(HH). Proses ini dapat diulang kembali untuk
menghitung dekomposisi wavelet dengan skala
yang lebih besar (2D, 3D, 4D, dan seterusnya).
Berikut adalah transformasi wavelet dengan
skala 2 dimensi yang dijelaskan pada Gambar 4.
LL2 HL2
LH2 HH2
LH1
HL1
HH1
Gambar 4 Transformasi DWT –skala 2D.
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)
SNR umumnya digunakan pada matriks
distorsi pixel-based visual dan digunakan untuk
mengukur distorsi antara citra asli dengan citra
setelah
dilakukan
proses
terhadapnya
(Katzenbeisser et al. 2000). PSNR merupakan
sebuah istilah yang digunakan untuk mengukur
rasio antara kekuatan maksimum dari sebuah
sinyal dan kekuatan pengkorupsian noise yang
3
dapat mempengaruhi kemurnian representasi
aslinya
Hubungan antara nilai PSNR dan distorsi
yang terjadi adalah berbanding terbalik. Dengan
demikian nilai PSNR yang
rendah
menunjukkan bahwa citra telah mengalami
distorsi yang cukup besar. Hal ini berlaku pula
sebaliknya. Nilai PSNR dapat dihitung dengan
Persamaan 1.
Tabel 1 Contoh profil evaluasi
watermark (sumber : Petitcolas 2000)
Level
zero
Standard JPEG
compression
quality
Color reduction
(GIF)
Cropping
,
…(1)
Dengan nilai MSE dapat dihitung menggunakan
Persamaan 2.
…(2)
Keterangan
dari
variabel-variabel
pada
Persamaan 1 dan 2 di atas adalah sebagai
berikut :
•
•
•
MAXp = nilai piksel maksimum pada
citra p
MSE = Mean Squared Error, yang
menunjukkan rata-rata noise yang
terjadi antara citra p dan citra q
m dan n = jumlah baris dan kolom dari
citra p
Uji Ketahanan Teknik
Uji ketahanan ini dilakukan untuk
mengetahui tingkat robustness dari suatu teknik
terhadap serangan-serangan tertentu. Seranganserangan disini terdiri atas unintentional attack
dan intentional attack (malicious attack).
Unintentional attack adalah distorsi yang terjadi
selama masa penggunaan normal sedangkan
intentional attack adalah usaha yang disengaja
untuk melumpuhkan atau menghilangkan
watermark (Munir 2004). Contoh serangan
unintentional adalah cropping, resizing,
contrast enhancement, dan lain-lain. Pada
intentional attack,
penyerang diasumsikan
mengetahui algoritme watermarking.
Menurut Petitcolas (2000) tingkat robustness
dapat dinilai dengan mengukur kemungkinan
deteksi suatu watermark dan bit error rate
untuk setiap set kriteria. Tabel 1 adalah contoh
profil evaluasi suatu skema watermark. Level –
level pada skema ini dimulai dari tingkat
robustness yang rendah hingga tingkat
robustness yang tinggi (terbukti robustness).
Low level
skema
Moderate
100-90
100-75
100-50
256
256
16
100-90%
100-75%
100-50%
0.7-1.2
Gamma
correction
0.5-1.5
Scaling
1/2-3/2
Rotation
± 0-2deg
1/3-2
±0-5,90deg
Horizontal flip
√
√
Uniform noise
1-5%
1-15%
Contrast
± 0-10%
± 0-25%
Brightness
± 0-10%
± 0-25%
3x3
Median filter
METODE PENELITIAN
Penelitian ini mencoba menerapkan metode
watermark untuk penyisipan initial dan label
hak cipta (copyright) pada citra digital. Metode
yang digunakan adalah Code Division Multiple
Access (CDMA) dan akan bekerja dalam
domain spasial dan domain wavelet suatu citra
digital. Tahapan yang lebih detail dapat dilihat
pada Gambar 5.
mulai
Cover
image
Praproses
Gain factor
Penyisipan
watermark
Watermark
Watermark
key
Watermarked
image
Ekstraksi
watermark 1
Uji ketahanan
(uji distorsi)
Watermark’
Analisis
Tahap 1
Image after
distortion
Watermark
key
Ekstraksi
watermark 2
Watermark’’
Watermark
Analisis
Tahap 2
selesai
Gambar 5 Metodologi penelitian.
4
Pengumpulan Data
Proses pengumpulan data dilakukan dengan
cara pengambilan 3 (tiga) citra digital dari
internet yang akan dijadikan sebagai cover
image. Keseluruhnya merupakan citra yang
umum digunakan dalam proses pengolahan
citra. Untuk citra watermark baik berupa initial
dan copyright dibuat langsung dengan aplikasi
Adobe Photoshop. Seluruh citra tersebut
tersimpan dalam format TIFF dengan tipe citra
grayscale dan dapat dilihat pada Lampiran 1.
Praproses
Tahap awal praproses yaitu mengubah ukuran
citra cover menjadi 512x512 piksel (resizing).
Kemudian citra yang diperoleh diubah ke tipe
grayscale dan disimpan dalam format TIFF.
Praproses ini menggunakan aplikasi Adobe
Photoshop 7.
…(4)
Untuk proses penyederhanaan digunakan
rumusan sesuai coding Shoemaker (2002)
sebagai berikut :
…(5)
Proses ini diakhiri dengan proses Invers
Discrete Wavelet Transform 2D (IDWT 2D)
terhadap koefisien citra yang telah disisipkan
IWu,v sehingga diperoleh watermarked image.
Tahapan penyisipan yang lebih detail dapat
dilihat pada Gambar 7.
mulai
Cover
image
a.
Proses Penyisipan Watermark pada Domain
Spasial
Langkah awal yang dilakukan pada proses
ini adalah penyiapan cover image, watermark,
watermark key, dan gain factor. Kemudian
watermark diubah dari bentuk citra 2 (dua)
dimensi menjadi bentuk vektor, dengan
keseluruhan nilai diinisiasikan dengan format
fixed point. Fixed point ini diperoleh dengan
membagi seluruh nilai dengan 256 kemudian
dilakukan pembulatan sehingga menghasilkan 0
atau 1. Selanjutnya dilakukan proses reset pada
generator Pseudo-Noise (PN)
menjadi
watermark key state. Setelah itu PN sequence
dapat diperoleh dengan proses generate. Proses
selanjutnya adalah penyisipan PN sequence
W(x,y) dengan gain factor k pada cover image
I(x,y) sehingga menghasilkan watermarked
image Iw(x,y). Proses penyisipan ini dapat
dilihat pada Persamaan 3.
…(3)
Tahapan penyisipan yang lebih detail dapat
dilihat pada Gambar 6.
b.
Proses Penyisipan Watermark pada Domain
Wavelet
Tahap-tahap yang dilakukan pada proses
ini hampir serupa dengan proses penyisipan
pada domain spasial. Proses penyisipan diawali
dengan transformasi cover image menjadi 4
(empat) koefisien Discrete Wavelet Transform
2D (DWT 2D). Langkah selanjutnya penyisipan
PN sequence xi dengan gain factor k ke dalam
koefisien citra hasil transformasi wi. Proses
penyisipan ini dapat dilihat pada Persamaan 4.
Watermark
key
Watermark
Penyisipan Watermark
PN sequence
di-generate
Proses penyisipan
Gain
factor
Generator PN
di-reset pada
watermark key
Penyisipan
watermark
Proses ekstraksi
Watermarked
image
watermark
PN sequence
di-generate
Watermark
key
Generator PN
di-reset pada
watermark key
Perhitungan
korelasi dan
threshold
Ekstraksi
watermark
Watermark
Selesai
Gambar
6
Tahapan
penyisipan
dan
pengekstraksian watermark (domain spasial).
Uji Ketahanan (Uji Distorsi)
Tahapan ini dilakukan dengan menguji citra
hasil penyisipan initial (watermarked image)
dengan dengan beberapa distorsi yang telah
ditentukan, yaitu JPEG compression, gamma
correction, scalling, rotation, horizontal flip,
gaussian noise, dan median filter. Setelah
mendapatkan citra hasil distorsi (image after
distortion) selanjutnya dilakukan proses
ekstraksi
untuk
mendapatkan
kembali
watermark yang telah disisipkan (watermark’’).
5
mulai
Cover
image
Watermark
Proses penyisipan
Watermark
key
Gain
factor
Generator PN
di-reset pada
watermark key
Transformasi
DWT 2 D
PN sequence
di-generate
Analisis Hasil Ekstraksi
Penyisipan
watermark
IDWT 2D
Proses ekstraksi
Watermarked
image
watermark
Perhitungan
korelasi dan
threshold
Watermark
key
Generator PN
di-reset pada
watermark key
Transformasi
DWT 2D
PN sequence
di-generate
Ekstraksi
watermark
Watermark
Selesai
Gambar
7
Tahapan
penyisipan
dan
pengekstraksian watermark (domain wavelet).
Ekstraksi Watermark
a.
Proses Ekstraksi Watermark pada Domain
Spasial
Langkah awal yang dilakukan pada proses
ini adalah penyiapan watermarked image,
watermark dan watermark key. Kemudian
watermark diubah dari bentuk citra 2 (dua)
dimensi menjadi bentuk vektor, keseluruhan
nilai diinisiasikan 1 (satu). Selanjutnya
dilakukan proses reset pada generator PseudoNoise (PN) menjadi watermark key state.
Setelah itu PN sequence dapat diperoleh dengan
proses
generate.
Kemudian,
dilakukan
perhitungan korelasi antara PN sequence dan
watermarked image untuk mendapatkan nilai
threshold.
Nilai threshold ini kemudian
dibandingkan dengan nilai korelasi untuk
mendapatkan watermark kembali. Tahapan
ekstraksi yang lebih detail dapat dilihat pada
Gambar 6.
b.
dan watermarked image untuk mendapatkan
nilai threshold. Proses ini diakhiri dengan
perbandingan antara nilai korelasi dan nilai
threshold sehingga watermark dapat diperoleh
kembali. Tahapan ekstraksi yang lebih detail
dapat dilihat pada Gambar 7.
Proses Ekstraksi Watermark pada Domain
Wavelet
Tahap-tahap yang dilakukan pada proses
ini hampir serupa dengan proses ekstraksi pada
domain spasial. Perhitungan korelasi diawali
dengan transformasi watermarked image
menjadi 4 (empat) koefisien Discrete Wavelet
Transform 2D (DWT 2D). Langkah selanjutnya
adalah perhitungan korelasi antara PN sequence
Pada
analisis
tahap
1,
dilakukan
perbandingan watermark hasil ekstraksi
watermarked image (watermark’) dengan
watermark original (watermark asli). Analisa
ini dilakukan berdasarkan parameter kualitas
watermark (original dan hasil ekstraksi 1) dan
ukuran file watermark (original dan hasil
ekstraksi 1).
Pada
analisis
tahap
2,
dilakukan
perbandingan watermark hasil ekstraksi image
after
distortion
(watermark”)
dengan
watermark hasil ekstraksi watermarked image
(watermark’).
Analisis
ini
dilakukan
berdasarkan parameter kualitas watermark
(hasil ekstraksi 1 dan hasil ekstraksi 2) saja.
Perangkat Keras dan Perangkat Lunak
Perangkat keras yang digunakan dalam
penelitian ini adalah Processor Intel Atom
N270 @ 1600 MHz, memory 2 GB DDR2 dan
harddisk 160 GB. Perangkat lunak yang
digunakan adalah Sistem operasi Windows XP
Home, Adobe Photoshop 7.0 dan MATLAB
7.0.1.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengumpulan Data
Data yang digunakan adalah 3 (tiga) buah
citra yang diperoleh dari media internet.
Ketiganya adalah citra ‘lena’, ‘elaine’, dan
‘baboon’. Seluruh citra tersebut telah banyak
dimanfaatkan dalam image processing dan
pada penelitian ini akan digunakan sebagai
cover image. Untuk citra watermark terdiri atas
citra initial (9x12 piksel) dan copyright (50x20
piksel) dimana keduanya telah dibuat langsung
dengan aplikasi Adobe Photoshop 7.0. Total
citra yang digunakan adalah 5 buah dan
seluruhnya tersimpan dalam format TIFF
dengan tipe grayscale.
Praproses
Setelah cover image diperoleh, ukurannya
diseragamkan
menjadi 512x512 piksel.
Kemudian citra RGB diubah menjadi citra
grayscale dan disimpan dalam format TIFF.
6
Hasil Penyisipan Watermark
Hasil dari penyisipan watermark untuk 3
cover image adalah 12 watermarked image,
karena untuk setiap cover image terdapat 2
(dua) jenis watermak yang akan disisipkan
(initial dan copyright) serta dilakukan pada 2
(dua) domain yang berbeda (spasial dan
wavelet). Hasil dari penyisipan watermark
dapat dilihat pada Lampiran 2, sedangkan data
penyisipan watermark dapat dilihat pada Tabel
2.
Quality factor = 100
Quality factor = 90
Quality factor = 75
Quality factor = 50
Hasil Uji Ketahanan (Uji Distorsi)
Hasil dari uji ketahanan adalah sebagai
berikut :
1 Uji JPEG Compression dengan quality
factor 100, 90, 75, dan 50 menghasilkan
image after distortion sebanyak 12 citra
untuk domain spasial dan 12 citra untuk
domain
wavelet.
Hasil
uji
JPEG
Compression pada domain wavelet dengan
citra lena.tif dapat dilihat pada Gambar 8.
2 Uji gamma Correction dengan gamma value
0.5, 0.7, 1.2, dan 1.5 menghasilkan image
after distortion sebanyak 12 citra untuk
domain spasial dan 12 citra untuk domain
wavelet. Hasil uji gamma correction pada
domain spasial dengan citra elaine.tif dapat
dilihat pada Gambar 9.
3 Uji scaling dengan scale factor 1/3, 1/2, 3/2,
dan 2 menghasilkan image after distortion
sebanyak 12 citra untuk domain spasial dan
12 citra untuk domain wavelet.
4 Uji rotation dengan angle 0, 2, dan 5.9
menghasilkan image after distortion
sebanyak 9 citra untuk domain spasial dan 9
citra untuk domain wavelet.
5 Uji horizontal flip menghasilkan image after
distortion sebanyak 3 citra untuk domain
spasial dan 3 citra untuk domain wavelet.
6 Uji Gaussian noise dengan variance 1%,
5%, dan 15% menghasilkan image after
distortion sebanyak 9 citra untuk domain
spasial dan 9 citra untuk domain wavelet.
Hasil uji Gaussian noise pada domain
spasial dengan citra baboon.tif dapat dilihat
pada Gambar 10.
7 Uji median filter dengan filter 3x3
menghasilkan image after distortion
sebanyak 3 citra untuk domain spasial dan 3
citra untuk domain wavelet.
Total image after distortion yang diperoleh
adalah 60 citra pada domain spasial dan 60 citra
pada domain wavelet.
Gambar 8 Hasil uji JPEG Compression pada
domain wavelet dengan citra lena.tif.
Gamma value = 0.5
Gamma value = 0.7
Gamma value = 1.2
Gamma value = 1.5
Gambar 9 Hasil uji gamma correction pada
domain spasial dengan citra elaine.tif.
variance = 1 %
variance = 5 %
variance = 15 %
Gambar 10 Hasil uji Gaussian noise pada
domain spasial dengan citra baboon.tif.
7
Hasil Ekstraksi Watermark
Ekstraksi Watermark 1
Hasil ekstraksi watermark untuk 12
watermarked image adalah 12 citra watermark’.
Hasil dari ekstraksi watermark 1 dapat dilihat
pada Lampiran 2, sedangkan data ekstraksi
watermark 1 dapat dilihat pada Tabel 2.
Ekstraksi Watermark 2
Hasil ekstraksi watermark untuk 120 image
after distortion adalah 120 citra watermark”.
Hasil ekstraksi watermark 2 dapat dilihat pada
Lampiran 3.
Analisis Hasil Ekstraksi
a. Capacity, processing time, dan kualitas
cover image.
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui
hubungan antara capacity atau jumlah piksel
yang akan disisipkan terhadap processing time
dan kualitas cover image yang telah disisipi.
Processing time disini terdiri atas embedding
time dan recover time yang memiiki satuan
second (s). Kualitas dari cover image diperoleh
dengan perhitungan PSNR dan memiliki satuan
decibel (dB).
Data penyisipan dan ekstraksi pada domain
spasial dan domain wavelet dapat dilihat pada
Tabel 2. Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa
semakin besar capacity yang disisipkan maka
semakin besar processing time yang dibutuhkan
dan semakin rendah kualitas cover image yang
telah disisipi.
Tabel 2 Data penyisipan dan ekstraksi pada domain spasial dan domain wavelet
CDMA (spatial domain)
Cover image
lena.tif (512x512)
elaine.tif (512x512)
baboon.tif (512x512)
Watermark
Initial
Copyright
Initial
Copyright
Initial
Copyright
Embed time (s)
5.922
57.484
6.422
57.5
6.359
57.437
Recover time (s)
11.484
104.594
11.422
104.625
11.453
104.859
PSNR (dB)
31.0491
22.2341
30.9077
22.1203
30.4689
21.6555
CDMA (wavelet domain)
Cover image
lena.tif (512x512)
elaine.tif (512x512)
baboon.tif (512x512)
Watermark
Initial
Copyright
Initial
Copyright
Initial
Copyright
Embed time (s)
4.203
29.469
3.734
29.469
3.734
29.594
Recover time (s)
5.531
48.312
5.547
48.282
5.562
48.406
PSNR (dB)
34.0529
25.2523
33.9111
25.1231
33.4723
24.6741
•
lena
elaine
initial
copyright
embed time
initial
•
120
100
80
60
40
20
0
copyright
•
Percobaan menghasilkan processing time
dengan nilai yang hampir seragam untuk
masing-masing capacity.
Pada setiap penyisipan, recover time lebih
besar hampir 2 kali lipat dibandingkan
embed time.
Embed time dan recover time untuk
penyisipan
copyright
lebih
besar
dibandingkan penyisipan initial.
Terdapat pola yang serasi antara jumlah
piksel dari suatu capacity dan processing
initial
•
•
time
yang
dibutuhkan
(hubungan
eksponensial).
Wavelet domain memiliki processing time
½ kali lebih singkat dibandingkan spatial
domain.
copyright
Grafik processing time pada domain spasial
dapat dilihat pada Gambar 11 sedangkan grafik
processing time pada domain wavelet dapat
dilihat pada Gambar 12. Dari kedua grafik
tersebut dapat disimpulkan bahwa :
recover time
baboon
Gambar 11 Grafik processing time pada domain
spasial.
8
c. Ukuran file watermark (original dan hasil
ekstraksi 1)
60
50
40
30
20
10
0
lena
elaine
recover time
copyright
initial
copyright
initial
copyright
initial
embed time
baboon
Gambar 12 Grafik processing time pada domain
wavelet.
b. Kualitas watermark (original dan hasil
ekstraksi 1)
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui
kualitas watermark hasil ekstraksi 1 yang
kemudian
akan
dibandingkan
dengan
watermark aslinya (original).
Data kualitas watermark pada domain
spasial dapat dilihat pada Tabel 3, sedangkan
data kualitas watermark pada domain wavelet
dapat dilihat pada Tabel 4. Dari kedua tabel
tersebut dapat disimpulkan bahwa untuk
watermark initial, kualitas hasil ekstraksi 1
domain spasial dan domain wavelet adalah
hampir sama dengan aslinya. Berbeda halnya
dengan watermark copyright, domain wavelet
jauh lebih unggul dibandingkan domain spasial
karena hasil ekstraksi 1 domain wavelet
memiiki kualitas watermark yang hampir sama
dengan aslinya sedangkan hasil ekstraksi 1
domain spasial mengalami perubahan yang
cukup signifikan.
Tabel 3 Data kualitas watermark pada domain
spasial
Nama
citra
Initial
Copyright
MSE
Lena
PSNR
(dB)
68.4650
0
PSNR
(dB)
26.9897
Elaine
Baboon
MSE
130.05
68.4650
0
23.9794
260.1
68.4650
0
30
65.025
Tabel 4 Data kualitas watermark pada domain
wavelet
Nama
citra
Initial
Copyright
MSE
Lena
PSNR
(dB)
68.4650
MSE
0
PSNR
(dB)
78.1308
Elaine
68.4650
0
78.1308
0
Baboon
68.4650
0
78.1308
0
0
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui
kuantitas watermark hasil ekstraksi 1 yang
kemudian
akan
dibandingkan
dengan
watermark aslinya (original).
Data ukuran file watermark pada domain
spasial dapat dilihat pada Tabel 5, sedangkan
data ukuran file watermark pada domain
wavelet dapat dilihat pada Tabel 6. Dari kedua
tabel tersebut dapat disimpulkan bahwa pada
masing-masing domain terdapat gradasi atau
perubahan ukuran file watermark yang cukup
besar. Hal ini dikarenakan terdapat beberapa
fitur tidak penting dari watermark yang
dihilangkan
ketika proses penyisipan
berlangsung.
Tabel 5 Data ukuran file watermark pada
domain spasial
Jenis
watermark
Ukuran file watermark
Original
Hasil ekstraksi 1
initial
6.87 kb
280 bytes
copyright
8.26 kb
640 bytes
Tabel 6 Data ukuran file watermark pada
domain wavelet
Jenis
watermark
Ukuran file watermark
Original
Hasil ekstraksi 1
initial
6.87 kb
280 bytes
copyright
8.26 kb
632 bytes
d. Distorsi dan kualitas watermark (hasil
ekstraksi 1 dan hasil ekstraksi 2)
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui
pengaruh suatu distorsi terhadap kualitas
watermark hasil ekstraksi.
Data distorsi pada domain spasial dan
domain wavelet dapat dilihat pada Lampiran 3.
Dari data tersebut dapat dilihat bahwa teknik
watermark CDMA pada domain spasial robust
terhadap gamma correction (gamma value 0.5,
0.7, 1.2, dan 1.5) saja. Teknik watermark
CDMA pada domain wavelet robust terhadap
JPEG compression (quality factor 100, 90, 75,
dan 50) dan gamma correction (gamma value
0.5, 0.7, 1.2, dan 1.5).
9
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1 CDMA pada domain spasial dapat
menghasilkan recovery watermark initial
yang hampir sama dengan aslinya. Tetapi
tidak demikian untuk recovery watermark
copyright, dikarenakan masih terdapat noise
pada watermark hasil ekstraksi.
2 CDMA pada domain wavelet dapat
menghasilkan recovery watermark yang
hampir sama dengan aslinya, baik untuk
citra initial maupun copyright.
3 Adanya gradasi atau penyusutan ukuran file
watermark hasil ekstraksi watermarked
image yang cukup signifikan. Hal ini terjadi
karena dihilangkannya beberapa fitur tak
penting dari suatu citra watermark.
4 CDMA domain wavelet robust terhadap
beberapa karakteristik distorsi
jpeg
compression dan gamma correction,
sedangkan CDMA pada domain spasial
robust terhadap gamma correction saja.
5 CDMA domain wavelet lebih unggul dalam
hal kualitas watermark hasil ekstraksi,
processing time, dan ketahanan terhadap
suatu distorsi. CDMA domain spasial
memiliki coding yang lebih sederhana
dikarenakan
tidak adanya proses
transformasi beserta inverse dari nilai
transformasi tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Hendry
M. Introduction to CDMA.
http://www.bee.net/mhendry/vrml/library/c
dma/cdma.htm [10 Januari 2010].
Jemi A. 2007. Penerapan Watermarking untuk
Penyisipan Hak Cipta pada Citra Digital
dengan Metode Cox. [skripsi]. Bogor :
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam, Institut Pertanian Bogor.
Katzenbeisser S, Stefan, Petitcolas AP. 2004.
Information Hiding Techniques for
Steganography and Digital Watermarking.
Norwood : Artech House.
Meel J. 1999. Spread Spectrum. De Nayer
Institute.
Meerwald AP, Andreas Uhl. 2001. A Survey of
Wavelet-Domain
Watermarking
Algorithms. California.
Munir
R. 2004. Steganografi dan
Watermarking. Bandung : Departemen
Teknik Informatika ITB.
Petitcolas FAP. 2000. Watermarking Schemes
Evaluation. IEEE Signal Processing
Magazine, vol 17, pp 58-64.
Shoemaker C. 2002. Hidden Bits : A Survey of
Techniques for Digital Watermarking. New
York.
Saran
1 Metode ini agar lebih dikembangkan
sehingga dapat diperoleh watermarked
image dan watermark hasil ekstraksi dengan
kualitas yang lebih baik serta processing
time yang lebih singkat.
2 Selain citra digital, metode ini cocok
diterapkan pada audio digital tetapi tidak
disarankan untuk text ASCII mengingat
adanya gradasi ukuran file watermark hasil
ekstraksi.
3 Disarankan penambahan teknik distorsi agar
ketahanan suatu teknik watermark lebih
diketahui.
10
LAMPIRAN
11
Lampiran 1 Seluruh Citra yang digunakan dalam Penelitian
Lena.tif
Cover Image (512x512)
Elaine.tif
Watermark
Initial (12x9)
Baboon.tif
Watermark key
Copyright (50x20)
(1x35)
12
Lampiran 2 Hasil Penyisipan dan Ekstraksi Watermark
1. Domain Spasial
Initial
Cover Image
Watermarked Image
(Hasil Ekstraksi)
13
Lampiran 2 Lanjutan
Copyright
Cover Image
Watermarked Image
(Hasil Ekstraksi)
14
Lampiran 2 Lanjutan
2. Domain Wavelet
Initial
Cover Image
Watermarked Image
(Hasil Ekstraksi)
15
Lampiran 2 Lanjutan
Copyright
Cover Image
Watermarked Image
(Hasil Ekstraksi)
16
Lampiran 3 Data Distorsi pada Domain Spasial dan Domain Wavelet
1. Distorsi JPEG compression pada domain spasial .
Image
Quality
factor
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
100
0
68.465
90
0
68.465
75
1204.17
17.3239
50
7225
9.54243
100
0
68.465
90
0
68.465
75
3010.42
13.3445
50
6622.92
9.92031
100
0
68.465
90
0
68.465
75
0
68.465
50
602.083
20.3342
Recover
watermark
17
Lampiran 3 Lanjutan
2. Distorsi gamma correction pada domain spasial.
Image
Gamma
value
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
0.5
0
68.465
0.7
0
68.465
1.2
0
68.465
1.5
0
68.465
0.5
0
68.465
0.7
0
68.465
1.2
0
68.465
1.5
0
68.465
0.5
0
68.465
0.7
0
68.465
1.2
0
68.465
1.5
0
68.465
Recover
watermark
18
Lampiran 3 Lanjutan
3. Distorsi scalling pada domain spasial.
Image
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Scale
factor
1/3
Image After
Distortion
MSE
PSNR
34920.8
2.69996
1/2
35522.9
2.62572
3/2
32512.5
3.0103
2
26491.7
3.8997
1/3
28297.9
3.6133
1/2
34318.8
2.7755
3/2
35522.9
2.6257
2
31910.4
3.0915
1/3
34318.8
2.7755
1/2
28900
3.5218
3/2
33114.6
2.9306
2
29502.1
3.4323
Recover
watermark
19
Lampiran 3 Lanjutan
4. Distorsi rotation pada domain spasial.
Image
Angle
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Image After
Distortion
MSE
PSNR
0
0
68.4650
2
37329.2
2.4103
5.9
39135.4
2.2051
0
0
68.4650
2
30706.3
3.2585
5.9
33114.6
2.9306
0
0
68.4650
2
31910.4
3.0915
5.9
31308.3
3.1742
Recover
watermark
20
Lampiran 3 Lanjutan
5. Distorsi horizontal flip pada domain spasial.
6.
Image
Horizontal
or Vertical
Lena.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
Horizontal
30104.2
3.3445
Elaine.tif
Horizontal
32512.5
3.0103
Baboon.tif
Horizontal
34318.8
2.7755
Recover
watermark
Distorsi median filter pada domain spasial.
Image
Filter
Lena.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
3x3
15654.2
6.1845
Elaine.tif
3x3
18664.6
5.4206
Baboon.tif
3x3
13245.8
6.9100
Recover
watermark
21
Lampiran 3 Lanjutan
7. Distorsi gaussian noise pada domain spasial.
Image
Variance
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
1%
0
68.4650
5%
1204.17
17.3239
15 %
3010.42
13.3445
1%
0
68.4650
5%
1806.25
15.563
15 %
5418.75
10.7918
1%
0
68.4650
5%
1204.17
17.3239
15 %
1204.17
17.3239
Recover
watermark
22
Lampiran 3 Lanjutan
8. Distorsi JPEG compression pada domain wavelet .
Image
Quality
factor
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
100
0
68.4650
90
0
68.4650
75
0
68.4650
50
0
68.4650
100
0
68.4650
90
0
68.4650
75
0
68.4650
50
0
68.4650
100
0
68.4650
90
0
68.4650
75
0
68.4650
50
0
68.4650
Recover
watermark
23
Lampiran 3 Lanjutan
9. Distorsi gamma correction pada domain wavelet.
Image
Gamma
value
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
0.5
0
68.4650
0.7
0
68.4650
1.2
0
68.4650
1.5
0
68.4650
0.5
0
68.4650
0.7
0
68.4650
1.2
0
68.4650
1.5
0
68.4650
0.5
0
68.4650
0.7
0
68.4650
1.2
0
68.4650
1.5
0
68.4650
Recover
watermark
24
Lampiran 3 Lanjutan
10. Distorsi scalling pada domain wavelet.
Image
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Scale
factor
1/3
Image After
Distortion
MSE
PSNR
25287.5
4.1017
1/2
31308.3
3.1742
3/2
34920.8
2.7000
2
14450
6.5321
1/3
38533.3
2.2724
1/2
30104.2
3.3445
3/2
31308.3
3.1742
2
14450
6.5321
1/3
30104.2
3.3445
1/2
30104.2
3.3445
3/2
30706.3
3.2585
2
14450
6.5321
Recover
watermark
25
Lampiran 3 Lanjutan
11. Distorsi rotation pada domain wavelet.
Image
Angle
Lena.tif
0
Elaine.tiff
Baboon.tif
Image After
Distortion
MSE
PSNR
0
68.4650
Recover
watermark
2
Error
5.9
Error
0
0
68.4650
2
Error
5.9
Error
0
0
68.4650
2
Error
5.9
Error
26
Lampiran 3 Lanjutan
12. Distorsi horizontal flip pada domain wavelet.
Image
Horizontal
or Vertical
Lena.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
Horizontal
32512.5
3.0103
Elaine.tif
Horizontal
30104.2
3.3445
Baboon.tif
Horizontal
31308.3
3.1742
Recover
watermark
13. Distorsi median filter pada domain wavelet.
Image
Filter
Lena.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
3x3
8429.17
8.8730
Elaine.tif
3x3
12643.8
7.1120
Baboon.tif
3x3
17460.4
5.7103
Recover
watermark
27
Lampiran 3 Lanjutan
14. Distorsi gaussian noise pada domain wavelet.
Image
Variance
Lena.tif
Elaine.tif
Baboon.tif
Image
After
Distortion
MSE
PSNR
1%
0
68.4650
5%
1806.25
15.563
15 %
5418.75
10.7918
1%
0
68.4650
5%
1204.17
17.3239
15 %
6622.92
9.92031
1%
0
68.4650
5%
602.083
20.3342
15 %
6020.83
10.3342
Recover
watermark
28
ABSTRACT
ANDHICA SHASHICA DANASA. Comparison of CDMA Watermark Techniques in Spatial Domain and
Wavelet Domain on Digital Images. Under the supervision of SHELVIE NIDYA NEYMAN.
Presentation of data and information has been progressing quite rapidly, so data and information has been widely
presented in digital format. Problems began to emerge as widespread digital data need to be protected. This is
related to ownership, copyright, or authenticity issues. This study tries to provide solutions to these problems by
applying the digital watermarking with Code Division Multiple Access (CDMA) technique. This technique uses a
digital image composed of a cover image and two types of watermark (initial and copyright). There are two stages
in this research, the first is trying to insert two types of watermark on the cover image in two different domains,
namely spatial domain and wavelet domain. Once inserted, the watermark is extracted back to be compared with the
original watermark. The second is attempting to insert an initial watermark on the cover image in two different
domains, then giving some distortion of the image to be tested for resistance. After that, the watermark is extracted
again. From the experiment results, it is known that wavelet domain CDMA is superior in terms of quality of the
extracted watermark, processing time, and resistance to distortion (JPEG compression and gamma correction).
Whil