Aplikasi Digital Watermarking Pada Citra Menggunakan 2d Haar Wavelet Transformation (2d-Hwt) Dan Least Significant Bit (Lsb) Chapter III V
BAB 3
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Bab ini merupakan pembahasan tentang analisis dan implementasi metode 2D Haar
Wavelet Transform dan Least Significant Bit dalam proses penyisipan watermark pada
citra digital. Bab ini juga akan membahas tentang tahap-tahap yang dilakukan dalam
perancangan sistem yang akan dibangun.
3.1 Arsitektur Umum
Bentuk perancangan sistem aplikasi dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar
3.1 yang memberikan gambaran arsitektur umum dan tahapan-tahapan yang dilakukan
dalam melaksanakan penelitian ini. Tahapan-tahapan yang dimaksud adalah
pengumpulan data citra berupa test image dan beberapa citra logo yang digunakan
sebagai watermark. Citra yang telah dikumpulkan akan digunakan sebagai sumber
(source). Tahapan selanjutnya adalah penerapan proses transformasi 2D Haar Wavelet
Transform dalam melakukan transformasi terhadap sumber (source). Diikuti dengan
tahapan penerapan Least Significant Bit (LSB) dalam menyisipkan citra watermark ke
dalam citra asli dan sebaliknya. Tahapan terakhir adalah melakukan langkah mundur
untuk pengecekan apakah citra watermark sudah berhasil disisipkan ke dalam citra
asli. Detail tahapan-tahapan yang dilakukan akan dijelaskan secara terperinci pada
sub-bab berikutnya.
3.1.1. Pengumpulan Data Citra
Data citra yang digunakan adalah test image yang sudah sering digunakan untuk
image processing. Citra asli yang digunakan harus memiliki ukuran panjang x lebar
yang sama. Sedangkan citra watermark yang digunakan sebagai label hak cipta citra
dengan ukuran maksimal ½ dari file citra yang akan disisipkan. Contoh: Jika
Universitas Sumatera Utara
27
menggunakan citra asli ukuran 512 x 512px maka citra watermark maksimal
berukuran 256 x 256px
Watermarking
Pengecekan Watermark
Citra watermark
Citra asli
Citra hasil watermarking
(Logo)
Aplikasi Digital Watermarking
Aplikasi Digital Watermarking
Transformasi 2D Haar Wavelet
Transformasi 2D Haar Wavelet
Decode Least Significant Bit
Encode Least Significant Bit
Citra Watermark
(Logo) ditemukan
Citra hasil
watermarking
Gambar 3.1 Arsitektur Umum
Universitas Sumatera Utara
28
3.1.2. 2D-Haar Wavelet Transform
Setelah data citra berhasil dikumpulkan maka selanjutnya akan dilakukan proses
transformasi. Proses transformasi menggunakan metode 2D-Haar Wavelet Transform
dapat diterapkan pada citra dengan menggunakan rumus matriks berikut ini:
(3,1)
] [ ]
[
[
]
Adapun rumus proses invers yang digunakan untuk mengembaklikan citra ke
bentuk semula adalah sebagai berikut:
(3,2)
[
]
[
]
[ ]
3.1.3. Least Significant Bit
Penyisipan citra watermark ke dalam citra asli dapat dilakukan dengan
membandingkan bit RGB tiap pixel pada kedua citra sumber. Citra watermark akan
disisipkan dengan cara 3 bit awal pada citra watermark akan menggantikan 3 bit
Universitas Sumatera Utara
29
terakhir pada citra asli. Pada 1 pixel citra terkandung warna RGB sehingga pada 1
pixel citra perbandingan akan terjadi sebanyak 3 kali. Contoh: Pada pixel pertama
akan dibandingkan warna Red pada citra watermark dengan citra asli.
Citra watermark memiliki nilai bit:
11001010 00100010 11110001 10101011
Citra asli memiliki nilai bit:
01010101 10100100 01100100 11010110
Maka hasil dari shifting kedua pixel ini adalah:
01010110 10100001 01100111 11010101
Proses ini akan berlangsung juga pada warna Green dan Blue kemudian
berlanjut ke pixel ke-2 dan berlangsung terus sampai pixel terakhir citra watermark.
3.2 Proses Penyisipan Watermark
Pada awalnya, user akan diminta untuk memberikan input berupa 2 buah citra.
Kedua citra ini akan mewakili 2 variabel dalam aplikasi yakni: citra asli dan citra
watermark. Kedua citra sumber akan ditransformasi dengan menggunakan rumus 2DHaar Wavelet Transform. Citra asli dan citra watermark yang telah ditransformasi ke
dalam bentuk 2D-Haar Wavelet kemudian akan dilakukan proses watermarking
dengan menggunakan metode Least Significant Bit (LSB). Contoh citra yang telah
mengalami proses transformasi 2D-Haar Wavelet dapat dilihat pada gambar 3.2.
Citra watermark yang telah ditransformasi sebelumnya akan disisipkan ke
dalam citra asli yang juga telah ditransformasikan. Penyisipan dilakukan dengan
metode Least Significant Bit (LSB) dengan membandingkan bit warna RGB tiap pixel
pada citra asli dan citra watermark kemudian melakukan shifting dengan perbedaan bit
warna sebesar 3 bit. Shifting yang dilakukan dimulai dari awal kiri atas pixel citra dan
diakhiri sampai ke pixel terakhir citra watermark. Contoh hasil dari proses ini dapat
dilihat pada gambar 3.3.
Universitas Sumatera Utara
30
Gambar 3.2 Hasil 2D-Haar Wavelet Transform
Gambar 3.3 Hasil Encode Least Significant Bit
Setelah citra watermark berhasil disisipi maka selanjutnya akan dilakukan
transformasi kembali agar kedua citra kembali ke bentuk semula. Untuk itu perlu
digunakan proses invers metode 2D-Haar Wavelet Transform.
Setelah dilakukan proses invers maka citra watermark tidak akan terlihat lagi
secara kasat mata dan citra yang dihasilkan akan persis sama dengan citra asli.
Universitas Sumatera Utara
31
3.3 Proses Pengecekan Watermark
Citra yang sudah diberi watermark tidak akan dapat terdeteksi karena proses
penyisipan watermark sebelumnya menggunakan metode penyisipan yang tidak dapat
dilihat oleh kasat mata. Citra watermark tersembunyi di dalam citra hasil dan hanya
dapat dilihat dengan melakukan langkah mundur terhadap proses watermarking. Oleh
karena itu, untuk melakukan pengecekan terhadap citra hasil apakah sudah berhasil
dilakukan penyisipan maka citra hasil akan ditransformasi kembali dengan metode 2D
Haar Wavelet Transform dan akan dilakukan pengecekan nilai bit tiap pixel citra
dengan Least Significant Bit yang berlawanan dengan proses penyisipan.
3.4 Perancangan Antarmuka
Perancangan antarmuka merupakan tahap dimana peneliti akan melakukan
perancangan tampilan yang menghubungkan user dengan aplikasi. Tampilan yang
dirancang diusahakan sesederhana mungkin agar user dapat dengan mudah
menggunakan aplikasi ini. Peletakan tombol dan fungsi lainnya juga dilakukan
sesederhana mungkin sehingga user dapat dengan mudah mengoperasikan aplikasi ini.
Perancangan antar muka sehendaknya dilakukan sebelum melakukan implementasi
program agar mendapatkan gambaran umum setiap tampilan yang terdapat pada
aplikasi yang dibangun. Hal ini dilakukan untuk memudahkan dalam pengembangan
aplikasi. Rancangan tampilan utama aplikasi dapat dilihat pada gambar 3.4.
Pada halaman utama aplikasi, sudah tersedia seluruh fungsi dan tombol yang
diperlukan oleh user untuk menjalankan semua fungsi yang ada pada aplikasi ini.
Terdapat 3 buah tombol browse yang masing-masing meminta input berupa file citra
dan masing-masing berada di tempat yang berbeda untuk mewakili apakah citra
tersebut citra asli, citra watermark maupun citra hasil. Untuk lebih memudahkan
dalam membedakan citra, disediakan pula kotak preview yang langsung akan
menampilkan citra yang di-input oleh user. Disediakan pula tempat untuk mencoba
pengaplikasian tranformasi 2D Haar Wavelet Transform yang disertai dengan tombol
dan kotak preview sehingga hasil dapat ditampilkan secara langsung.
Universitas Sumatera Utara
32
Jika user sudah memberikan input pada citra asli dan citra watermark maka
user dapat melakukan penyisipan langsung dengan menekan tombol Insert
Watermark. Begitu pula jika user sudah memberikan input pada citra hasil maka user
dapat melakukan pengecekan watermark dengan menekan tombol Check Watermark.
Tombol Insert Watermark dan Check Watermark akan memunculkan dialog hasil
(Result). Dialog hasil dapat dilihat pada Gambar 3.5.
Gambar 3.4 Rancangan Tampilan Utama Aplikasi
Gambar 3.5 Rancangan Tampilan Dialog Hasil
Universitas Sumatera Utara
33
BAB 4
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Bab ini membahas hasil penelitian yang dilakukan dari aplikasi digital watermarking
dengan menggunakan metode 2D-Haar Wavelet Transform (2D-HWT) dan Least
Significant Bit (LSB) sesuai dengan spesifikasi penerapan yang telah dibahas pada
Bab 3. Bab ini akan menjabarkan hasil dari aplikasi digital watermarking.
4.1. Implementasi Sistem
Dalam penelitian ini, aplikasi digital watermarking dibangun dengan menggunakan
VB (Visual Basic).
4.1.1
Konfigurasi Perangkat Keras
Spesifikasi perangkat keras yang digunakan untuk membangun aplikasi ini dapat
dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Spesifikasi perangkat keras yang digunakan
No.
Jenis Komponen
Komponen yang digunakan
1.
Processor
AMD Phenom II X6 1050T
2.
Memory
8.00GB Dual-Channel DDR3
3.
Kartu Grafis
1023MB NVIDIA GeForce GTX 550 Ti
4.
Storage
5.
Resolusi Layar
223GB Crucial_CT240M500SSD1 ATA
Device (SSD)
1280 x 1024 pixel
Universitas Sumatera Utara
34
4.1.2
Konfigurasi Perangkat Lunak
Konfigurasi perangkat lunak yang digunakan dalam penelitian ini, baik pada proses
implementasi maupun pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Spesifikasi perangkat lunak yang digunakan
No.
Jenis Software
Software yang digunakan
1.
Sistem Operasi
Microsoft® Windows 7 Ultimate 64-bit SP1
2.
Image Editor
Adobe Photoshop CS6 64-bit
3.
Bahasa Pemrograman
Visual Basic
4.
Aplikasi Pemrograman
Visual Studio 2013
4.2. Pengujian Sistem
Pengujian sistem dilakukan untuk menguji apakah sistem yang dibangun sudah
berjalan dengan baik dan benar serta sesuai dengan perancangan yang telah dilakukan
sebelumnya. Beberapa langkah pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut :
4.2.1
Pengujian 2D-Haar Wavelet Transformation
Pada tahapan ini, dilakukan pengujian terhadap rumus matriks 2D-Haar Wavelet
Transformation yang telah diaplikasikan dalam bahasa pemrograman Visual Basic.
Hasil yang didapatkan dari proses transformasi dapat dilihat pada gambar 4.1.
Hasil transformasi yang dilakukan sesuai dengan harapan. Citra asli berhasil
ditransformasikan menjadi 4 sub-bands wavelet yakni LL, LH, HL dan HH. Percobaan
pertama dapat dilihat pada gambar 4.1a dimana citra berhasil ditransformasi.
Dilanjutkan dengan percobaan kedua dan ketiga (gambar 4.1b dan gambar 4.1c) juga
berhasil dilakukan transformasi. Pada percobaan keempat (gambar 4.1d) juga berhasil
dilakukan transformasi. Percobaan menggunakan citra yang memiliki ukuran panjang
x lebar yang berbeda (gambar 4.1e) juga menghasilkan hasil yang memuaskan. Hasil
pengujian secara lengkap dapat dilihat pada tabel 4.3 dimana percobaan menggunkan
citra yang memiliki ukuran berbeda-beda membutuhkan waktu transformasi yang
Universitas Sumatera Utara
35
berbeda-beda pula. Waktu yang diperlukan untuk melakukan transformasi pada citra
sangat tergantung pada ukuran pixel pada gambar. Semakin besar pixel-nya maka
proses transformasi akan membutuhkan waktu lebih lama. Begitu juga sebaliknya
semakin kecil pixel-nya maka proses transformasi akan berlangsung lebih cepat.
Tabel 4.3 Hasil pengujian 2D-Haar Wavelet Transformation
No.
Nama & Ekstensi
Ukuran Citra
Waktu Transformasi
1.
Barbara.jpg
512 x 512px
0.811 detik
2.
Carole Hersee.jpg
304 x 304px
0.281 detik
3.
Lenna.png
512 x 512px
0.827 detik
4.
usu small.bmp
107 x 107px
0.031 detik
5.
duit.jpg
186 x 168px
0.093 detik
Gambar 4.1a Hasil 2D-Haar Wavelet Transformation
Universitas Sumatera Utara
36
Gambar 4.1b Hasil 2D-Haar Wavelet Transformation
Gambar 4.1c Hasil 2D-Haar Wavelet Transformation
Universitas Sumatera Utara
37
Gambar 4.1d Hasil 2D-Haar Wavelet Transformation
Gambar 4.1e Hasil 2D-Haar Wavelet Transformation
Universitas Sumatera Utara
38
4.2.2
Pengujian Least Significant Bit
Pada tahapan ini, dilakukan pengujian terhadap metode Least Significant Bit dengan
shifting bit diantara citra asli dan citra watermark. Hasil yang didapatkan sesuai
harapan. Citra hasil penyisipan dapat dilihat pada gambar 4.2.
Percobaan pertama dapat dilihat pada gambar 4.2a dimana citra watermark
berhasil disisipkan ke dalam citra asli dan citra watermark dapat dilihat secara kasat
mata. Percobaan kedua (gambar 4.2b) menunjukkan penyisipan berhasil dilakukan.
Begitu pula dengan percobaan berikutnya (gambar 4.2c) juga menunjukkan hasil yang
memuaskan. Pada gambar 4.2d dapat dilihat bahwa citra watermark berhasil
disisipkan. Pada gambar 4.2e percobaan dilakukan menggunakan 2 citra dengan
ukuran yang sama dan menghasilkan hasil yang cukup memuaskan. Hasil pengujian
secara rinci dapat dilihat pada tabel 4.4 dimana waktu penyisipan bergantung pada
ukuran citra asli dan citra watermark tidak terlalu mempengaruhi waktu penyisipan.
Gambar 4.2a Hasil Least Significant Bit
Universitas Sumatera Utara
39
Gambar 4.2b Hasil Least Significant Bit
Gambar 4.2c Hasil Least Significant Bit
Universitas Sumatera Utara
40
Gambar 4.2d Hasil Least Significant Bit
Gambar 4.2e Hasil Least Significant Bit
Universitas Sumatera Utara
41
Tabel 4.4 Hasil pengujian Least Significant Bit
Nama &
Nama & Ekstensi
Ukuran Citra
Citra Asli
Asli
1.
Barbara.jpg
512 x 512px
usu small.bmp
107 x 107px
0.577 detik
2.
Carole Hersee.jpg
304 x 304px
usu small.bmp
107 x 107px
0.172 detik
3.
Lenna.png
512 x 512px
usu small.bmp
107 x 107px
0.499 detik
4.
Lenna.png
512 x 512px
BinaryImage.jpg
325 x 270px
0.531 detik
5.
Barbara.jpg
512 x 512px
Lenna.png
512 x 512px
0.671 detik
No.
4.2.3
Proses
Ekstensi Citra
Watermark
Ukuran Citra
Watermark
Waktu Penyisipan
Pengujian Proses Penyisipan Watermark
penyisipan
watermark
menggabungkan
metode
2D-Haar
Wavelet
Transformation dan Least Significant Bit. Hasil yang diperoleh dari proses penyisipan
watermark dapat dilihat pada gambar 4.3.
Hasil yang diperoleh sesuai dengan harapan. Antara citra asli dengan citra
hasil tidak terdapat perbedaan yang signifikan. Pada gambar 4.3a tidak terdapat
perbedaan yang signifikan. Jika diperhatikan secara teliti pada gambar 4.3b, di bagian
kiri atas citra hasil memiliki warna yang lebih gelap dibanding dengan citra asli. Ini
menunjukkan bahwa citra watermark telah berhasil disisipkan ke dalam citra asli.
Pada gambar 4.3c juga sulit menemukan perbedaan yang signifikan diantara kedua
gambar. Begitu pula dengan gambar 4.3d dan gambar 4.3e tidak ditemukan perbedaan
yang terlalu signifikan. Hasil pengujian menurut waktu penyisipan dapat dilihat pada
tabel 4.5 dimana diperoleh bahwa waktu penyisipan bergantung pada ukuran citra asli
dan ukuran citra watermark.
Universitas Sumatera Utara
42
Gambar 4.3a Hasil Proses Penyisipan Watermark
Gambar 4.3b Hasil Proses Penyisipan Watermark
Universitas Sumatera Utara
43
Gambar 4.3c Hasil Proses Penyisipan Watermark
Gambar 4.3d Hasil Proses Penyisipan Watermark
Universitas Sumatera Utara
44
Gambar 4.3e Hasil Proses Penyisipan Watermark
Tabel 4.5 Hasil pengujian proses penyisipan watermark
Nama &
Nama & Ekstensi
Ukuran Citra
Citra Asli
Asli
1.
Barbara.jpg
512 x 512px
usu small.bmp
107 x 107px
2.013 detik
2.
Carole Hersee.jpg
304 x 304px
usu small.bmp
107 x 107px
0.749 detik
3.
Lenna.png
512 x 512px
usu small.bmp
107 x 107px
2.012 detik
4.
Lenna.png
512 x 512px
BinaryImage.jpg
325 x 270px
2.262 detik
5.
Barbara.jpg
512 x 512px
Lenna.png
512 x 512px
2.917 detik
No.
4.2.4
Ekstensi Citra
Watermark
Ukuran Citra
Watermark
Waktu Penyisipan
Pengujian Proses Pengecekan Watermark
Proses pengecekan watermark yang dilakukan tidak membuahkan hasil yang
diharapkan. Hal ini terjadi dikarenakan saat dilakukan proses rekonstruksi ulang citra
Universitas Sumatera Utara
45
yang telah ditransformasi dengan metode 2D-Haar Wavelet Transfromation modus
invers ditemukan bahwa 4 sub-bands hasil transformasi wavelet yakni LL, HL, LH,
dan HH memiliki peranan penting dalam melakukan rekonstruksi ulang citra.
Penyisipan citra watermark hanya menempati sub-bands LL sehingga pada saat
rekonstruksi ulang citra, citra watermark yang telah disisipkan terpecah bentuknya dan
tidak dapat ditemukan dalam citra hasil. Jika penyisipan dilakukan pada 2 atau 3 subbands maka hasil yang didapatkan kurang lebih sama yakni citra watermark tidak
dapat ditemukan dalam citra hasil. Sedangkan jika penyisipan dilakukan pada
masing-masing 4 sub-bands, hasil yang akan diperoleh adalah hasil proses pengujian
Least Significant Bit yaitu gambar 4.5. Hal ini membuktikan bahwa untuk melakukan
rekonstruksi ulang citra secara sempurna maka ke 4 sub-bands harus memiliki nilai bit
yang kurang lebih sama atau sesuai dengan perhitungan matematis matriksnya. Hasil
pengecekan watermark yang tidak berhasil ini dapat dilihat pada gambar 4.7.
Pada gambar 4.7a dan gambar 4.7e memiliki waktu deteksi dan hasil
pengecekan yang sama. Begitu pula dengan gambar 4.7c dan gambar 4.7d memiliki
waktu deteksi yang mendekati dan hasil pengecekan yang sama. Pada gambar 4.7b
dapat dilihat bahwa hasil pengecekan tidak menemukan citra watermark.
Gambar 4.4a Hasil Proses Pengecekan Watermark
Universitas Sumatera Utara
46
Gambar 4.4b Hasil Proses Pengecekan Watermark
Gambar 4.4c Hasil Proses Pengecekan Watermark
Universitas Sumatera Utara
47
Gambar 4.4d Hasil Proses Pengecekan Watermark
Gambar 4.4e Hasil Proses Pengecekan Watermark
Universitas Sumatera Utara
48
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini membahas tentang kesimpulan dari metode yang diajukan untuk digital
watermarking pada bagian 5.1, serta pembahasan saran-saran untuk pengembangan
penelitian selanjutnya pada bagian 5.2.
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan penerapan metode 2D Haar Wavelet Transformation (2D-HWT) dan
Least Significant Bit (LSB) dalam melakukan proses digital watermarking, didapatkan
beberapa kesimpulan, yaitu:
1. Metode 2D-Haar Wavelet Transformation sangat mudah diaplikasikan dalam
melakukan transformasi terhadap citra. Citra yang telah ditransformasi dengan
modus forward sebanyak berapa kali pun dapat direkonstruksikan kembali dengan
modus invers.
2. Penyisipan invisible watermark sulit dilakukan dikarenakan Metode Least
Significant Bit tidak dapat digunakan sebanding dengan metode 2D-Haar Wavelet
Transformation.
5.2. Saran
Pada penelitian selanjutnya, dapat dilakukan penyisipan watermark dengan metode
selain Least Significant Bit (LSB) agar penyisipan dapat berlangsung dengan baik dan
tidak mengalami redundansi yang diakibatkan oleh transformasi citra secara 2D Haar
Wavelet Transformation (2D-HWT). Penggunaan wavelet lain juga lebih disarankan
karena Haar Wavelet hanya mampu menyimpan data integer ke integer.
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Bab ini merupakan pembahasan tentang analisis dan implementasi metode 2D Haar
Wavelet Transform dan Least Significant Bit dalam proses penyisipan watermark pada
citra digital. Bab ini juga akan membahas tentang tahap-tahap yang dilakukan dalam
perancangan sistem yang akan dibangun.
3.1 Arsitektur Umum
Bentuk perancangan sistem aplikasi dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar
3.1 yang memberikan gambaran arsitektur umum dan tahapan-tahapan yang dilakukan
dalam melaksanakan penelitian ini. Tahapan-tahapan yang dimaksud adalah
pengumpulan data citra berupa test image dan beberapa citra logo yang digunakan
sebagai watermark. Citra yang telah dikumpulkan akan digunakan sebagai sumber
(source). Tahapan selanjutnya adalah penerapan proses transformasi 2D Haar Wavelet
Transform dalam melakukan transformasi terhadap sumber (source). Diikuti dengan
tahapan penerapan Least Significant Bit (LSB) dalam menyisipkan citra watermark ke
dalam citra asli dan sebaliknya. Tahapan terakhir adalah melakukan langkah mundur
untuk pengecekan apakah citra watermark sudah berhasil disisipkan ke dalam citra
asli. Detail tahapan-tahapan yang dilakukan akan dijelaskan secara terperinci pada
sub-bab berikutnya.
3.1.1. Pengumpulan Data Citra
Data citra yang digunakan adalah test image yang sudah sering digunakan untuk
image processing. Citra asli yang digunakan harus memiliki ukuran panjang x lebar
yang sama. Sedangkan citra watermark yang digunakan sebagai label hak cipta citra
dengan ukuran maksimal ½ dari file citra yang akan disisipkan. Contoh: Jika
Universitas Sumatera Utara
27
menggunakan citra asli ukuran 512 x 512px maka citra watermark maksimal
berukuran 256 x 256px
Watermarking
Pengecekan Watermark
Citra watermark
Citra asli
Citra hasil watermarking
(Logo)
Aplikasi Digital Watermarking
Aplikasi Digital Watermarking
Transformasi 2D Haar Wavelet
Transformasi 2D Haar Wavelet
Decode Least Significant Bit
Encode Least Significant Bit
Citra Watermark
(Logo) ditemukan
Citra hasil
watermarking
Gambar 3.1 Arsitektur Umum
Universitas Sumatera Utara
28
3.1.2. 2D-Haar Wavelet Transform
Setelah data citra berhasil dikumpulkan maka selanjutnya akan dilakukan proses
transformasi. Proses transformasi menggunakan metode 2D-Haar Wavelet Transform
dapat diterapkan pada citra dengan menggunakan rumus matriks berikut ini:
(3,1)
] [ ]
[
[
]
Adapun rumus proses invers yang digunakan untuk mengembaklikan citra ke
bentuk semula adalah sebagai berikut:
(3,2)
[
]
[
]
[ ]
3.1.3. Least Significant Bit
Penyisipan citra watermark ke dalam citra asli dapat dilakukan dengan
membandingkan bit RGB tiap pixel pada kedua citra sumber. Citra watermark akan
disisipkan dengan cara 3 bit awal pada citra watermark akan menggantikan 3 bit
Universitas Sumatera Utara
29
terakhir pada citra asli. Pada 1 pixel citra terkandung warna RGB sehingga pada 1
pixel citra perbandingan akan terjadi sebanyak 3 kali. Contoh: Pada pixel pertama
akan dibandingkan warna Red pada citra watermark dengan citra asli.
Citra watermark memiliki nilai bit:
11001010 00100010 11110001 10101011
Citra asli memiliki nilai bit:
01010101 10100100 01100100 11010110
Maka hasil dari shifting kedua pixel ini adalah:
01010110 10100001 01100111 11010101
Proses ini akan berlangsung juga pada warna Green dan Blue kemudian
berlanjut ke pixel ke-2 dan berlangsung terus sampai pixel terakhir citra watermark.
3.2 Proses Penyisipan Watermark
Pada awalnya, user akan diminta untuk memberikan input berupa 2 buah citra.
Kedua citra ini akan mewakili 2 variabel dalam aplikasi yakni: citra asli dan citra
watermark. Kedua citra sumber akan ditransformasi dengan menggunakan rumus 2DHaar Wavelet Transform. Citra asli dan citra watermark yang telah ditransformasi ke
dalam bentuk 2D-Haar Wavelet kemudian akan dilakukan proses watermarking
dengan menggunakan metode Least Significant Bit (LSB). Contoh citra yang telah
mengalami proses transformasi 2D-Haar Wavelet dapat dilihat pada gambar 3.2.
Citra watermark yang telah ditransformasi sebelumnya akan disisipkan ke
dalam citra asli yang juga telah ditransformasikan. Penyisipan dilakukan dengan
metode Least Significant Bit (LSB) dengan membandingkan bit warna RGB tiap pixel
pada citra asli dan citra watermark kemudian melakukan shifting dengan perbedaan bit
warna sebesar 3 bit. Shifting yang dilakukan dimulai dari awal kiri atas pixel citra dan
diakhiri sampai ke pixel terakhir citra watermark. Contoh hasil dari proses ini dapat
dilihat pada gambar 3.3.
Universitas Sumatera Utara
30
Gambar 3.2 Hasil 2D-Haar Wavelet Transform
Gambar 3.3 Hasil Encode Least Significant Bit
Setelah citra watermark berhasil disisipi maka selanjutnya akan dilakukan
transformasi kembali agar kedua citra kembali ke bentuk semula. Untuk itu perlu
digunakan proses invers metode 2D-Haar Wavelet Transform.
Setelah dilakukan proses invers maka citra watermark tidak akan terlihat lagi
secara kasat mata dan citra yang dihasilkan akan persis sama dengan citra asli.
Universitas Sumatera Utara
31
3.3 Proses Pengecekan Watermark
Citra yang sudah diberi watermark tidak akan dapat terdeteksi karena proses
penyisipan watermark sebelumnya menggunakan metode penyisipan yang tidak dapat
dilihat oleh kasat mata. Citra watermark tersembunyi di dalam citra hasil dan hanya
dapat dilihat dengan melakukan langkah mundur terhadap proses watermarking. Oleh
karena itu, untuk melakukan pengecekan terhadap citra hasil apakah sudah berhasil
dilakukan penyisipan maka citra hasil akan ditransformasi kembali dengan metode 2D
Haar Wavelet Transform dan akan dilakukan pengecekan nilai bit tiap pixel citra
dengan Least Significant Bit yang berlawanan dengan proses penyisipan.
3.4 Perancangan Antarmuka
Perancangan antarmuka merupakan tahap dimana peneliti akan melakukan
perancangan tampilan yang menghubungkan user dengan aplikasi. Tampilan yang
dirancang diusahakan sesederhana mungkin agar user dapat dengan mudah
menggunakan aplikasi ini. Peletakan tombol dan fungsi lainnya juga dilakukan
sesederhana mungkin sehingga user dapat dengan mudah mengoperasikan aplikasi ini.
Perancangan antar muka sehendaknya dilakukan sebelum melakukan implementasi
program agar mendapatkan gambaran umum setiap tampilan yang terdapat pada
aplikasi yang dibangun. Hal ini dilakukan untuk memudahkan dalam pengembangan
aplikasi. Rancangan tampilan utama aplikasi dapat dilihat pada gambar 3.4.
Pada halaman utama aplikasi, sudah tersedia seluruh fungsi dan tombol yang
diperlukan oleh user untuk menjalankan semua fungsi yang ada pada aplikasi ini.
Terdapat 3 buah tombol browse yang masing-masing meminta input berupa file citra
dan masing-masing berada di tempat yang berbeda untuk mewakili apakah citra
tersebut citra asli, citra watermark maupun citra hasil. Untuk lebih memudahkan
dalam membedakan citra, disediakan pula kotak preview yang langsung akan
menampilkan citra yang di-input oleh user. Disediakan pula tempat untuk mencoba
pengaplikasian tranformasi 2D Haar Wavelet Transform yang disertai dengan tombol
dan kotak preview sehingga hasil dapat ditampilkan secara langsung.
Universitas Sumatera Utara
32
Jika user sudah memberikan input pada citra asli dan citra watermark maka
user dapat melakukan penyisipan langsung dengan menekan tombol Insert
Watermark. Begitu pula jika user sudah memberikan input pada citra hasil maka user
dapat melakukan pengecekan watermark dengan menekan tombol Check Watermark.
Tombol Insert Watermark dan Check Watermark akan memunculkan dialog hasil
(Result). Dialog hasil dapat dilihat pada Gambar 3.5.
Gambar 3.4 Rancangan Tampilan Utama Aplikasi
Gambar 3.5 Rancangan Tampilan Dialog Hasil
Universitas Sumatera Utara
33
BAB 4
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Bab ini membahas hasil penelitian yang dilakukan dari aplikasi digital watermarking
dengan menggunakan metode 2D-Haar Wavelet Transform (2D-HWT) dan Least
Significant Bit (LSB) sesuai dengan spesifikasi penerapan yang telah dibahas pada
Bab 3. Bab ini akan menjabarkan hasil dari aplikasi digital watermarking.
4.1. Implementasi Sistem
Dalam penelitian ini, aplikasi digital watermarking dibangun dengan menggunakan
VB (Visual Basic).
4.1.1
Konfigurasi Perangkat Keras
Spesifikasi perangkat keras yang digunakan untuk membangun aplikasi ini dapat
dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Spesifikasi perangkat keras yang digunakan
No.
Jenis Komponen
Komponen yang digunakan
1.
Processor
AMD Phenom II X6 1050T
2.
Memory
8.00GB Dual-Channel DDR3
3.
Kartu Grafis
1023MB NVIDIA GeForce GTX 550 Ti
4.
Storage
5.
Resolusi Layar
223GB Crucial_CT240M500SSD1 ATA
Device (SSD)
1280 x 1024 pixel
Universitas Sumatera Utara
34
4.1.2
Konfigurasi Perangkat Lunak
Konfigurasi perangkat lunak yang digunakan dalam penelitian ini, baik pada proses
implementasi maupun pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Spesifikasi perangkat lunak yang digunakan
No.
Jenis Software
Software yang digunakan
1.
Sistem Operasi
Microsoft® Windows 7 Ultimate 64-bit SP1
2.
Image Editor
Adobe Photoshop CS6 64-bit
3.
Bahasa Pemrograman
Visual Basic
4.
Aplikasi Pemrograman
Visual Studio 2013
4.2. Pengujian Sistem
Pengujian sistem dilakukan untuk menguji apakah sistem yang dibangun sudah
berjalan dengan baik dan benar serta sesuai dengan perancangan yang telah dilakukan
sebelumnya. Beberapa langkah pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut :
4.2.1
Pengujian 2D-Haar Wavelet Transformation
Pada tahapan ini, dilakukan pengujian terhadap rumus matriks 2D-Haar Wavelet
Transformation yang telah diaplikasikan dalam bahasa pemrograman Visual Basic.
Hasil yang didapatkan dari proses transformasi dapat dilihat pada gambar 4.1.
Hasil transformasi yang dilakukan sesuai dengan harapan. Citra asli berhasil
ditransformasikan menjadi 4 sub-bands wavelet yakni LL, LH, HL dan HH. Percobaan
pertama dapat dilihat pada gambar 4.1a dimana citra berhasil ditransformasi.
Dilanjutkan dengan percobaan kedua dan ketiga (gambar 4.1b dan gambar 4.1c) juga
berhasil dilakukan transformasi. Pada percobaan keempat (gambar 4.1d) juga berhasil
dilakukan transformasi. Percobaan menggunakan citra yang memiliki ukuran panjang
x lebar yang berbeda (gambar 4.1e) juga menghasilkan hasil yang memuaskan. Hasil
pengujian secara lengkap dapat dilihat pada tabel 4.3 dimana percobaan menggunkan
citra yang memiliki ukuran berbeda-beda membutuhkan waktu transformasi yang
Universitas Sumatera Utara
35
berbeda-beda pula. Waktu yang diperlukan untuk melakukan transformasi pada citra
sangat tergantung pada ukuran pixel pada gambar. Semakin besar pixel-nya maka
proses transformasi akan membutuhkan waktu lebih lama. Begitu juga sebaliknya
semakin kecil pixel-nya maka proses transformasi akan berlangsung lebih cepat.
Tabel 4.3 Hasil pengujian 2D-Haar Wavelet Transformation
No.
Nama & Ekstensi
Ukuran Citra
Waktu Transformasi
1.
Barbara.jpg
512 x 512px
0.811 detik
2.
Carole Hersee.jpg
304 x 304px
0.281 detik
3.
Lenna.png
512 x 512px
0.827 detik
4.
usu small.bmp
107 x 107px
0.031 detik
5.
duit.jpg
186 x 168px
0.093 detik
Gambar 4.1a Hasil 2D-Haar Wavelet Transformation
Universitas Sumatera Utara
36
Gambar 4.1b Hasil 2D-Haar Wavelet Transformation
Gambar 4.1c Hasil 2D-Haar Wavelet Transformation
Universitas Sumatera Utara
37
Gambar 4.1d Hasil 2D-Haar Wavelet Transformation
Gambar 4.1e Hasil 2D-Haar Wavelet Transformation
Universitas Sumatera Utara
38
4.2.2
Pengujian Least Significant Bit
Pada tahapan ini, dilakukan pengujian terhadap metode Least Significant Bit dengan
shifting bit diantara citra asli dan citra watermark. Hasil yang didapatkan sesuai
harapan. Citra hasil penyisipan dapat dilihat pada gambar 4.2.
Percobaan pertama dapat dilihat pada gambar 4.2a dimana citra watermark
berhasil disisipkan ke dalam citra asli dan citra watermark dapat dilihat secara kasat
mata. Percobaan kedua (gambar 4.2b) menunjukkan penyisipan berhasil dilakukan.
Begitu pula dengan percobaan berikutnya (gambar 4.2c) juga menunjukkan hasil yang
memuaskan. Pada gambar 4.2d dapat dilihat bahwa citra watermark berhasil
disisipkan. Pada gambar 4.2e percobaan dilakukan menggunakan 2 citra dengan
ukuran yang sama dan menghasilkan hasil yang cukup memuaskan. Hasil pengujian
secara rinci dapat dilihat pada tabel 4.4 dimana waktu penyisipan bergantung pada
ukuran citra asli dan citra watermark tidak terlalu mempengaruhi waktu penyisipan.
Gambar 4.2a Hasil Least Significant Bit
Universitas Sumatera Utara
39
Gambar 4.2b Hasil Least Significant Bit
Gambar 4.2c Hasil Least Significant Bit
Universitas Sumatera Utara
40
Gambar 4.2d Hasil Least Significant Bit
Gambar 4.2e Hasil Least Significant Bit
Universitas Sumatera Utara
41
Tabel 4.4 Hasil pengujian Least Significant Bit
Nama &
Nama & Ekstensi
Ukuran Citra
Citra Asli
Asli
1.
Barbara.jpg
512 x 512px
usu small.bmp
107 x 107px
0.577 detik
2.
Carole Hersee.jpg
304 x 304px
usu small.bmp
107 x 107px
0.172 detik
3.
Lenna.png
512 x 512px
usu small.bmp
107 x 107px
0.499 detik
4.
Lenna.png
512 x 512px
BinaryImage.jpg
325 x 270px
0.531 detik
5.
Barbara.jpg
512 x 512px
Lenna.png
512 x 512px
0.671 detik
No.
4.2.3
Proses
Ekstensi Citra
Watermark
Ukuran Citra
Watermark
Waktu Penyisipan
Pengujian Proses Penyisipan Watermark
penyisipan
watermark
menggabungkan
metode
2D-Haar
Wavelet
Transformation dan Least Significant Bit. Hasil yang diperoleh dari proses penyisipan
watermark dapat dilihat pada gambar 4.3.
Hasil yang diperoleh sesuai dengan harapan. Antara citra asli dengan citra
hasil tidak terdapat perbedaan yang signifikan. Pada gambar 4.3a tidak terdapat
perbedaan yang signifikan. Jika diperhatikan secara teliti pada gambar 4.3b, di bagian
kiri atas citra hasil memiliki warna yang lebih gelap dibanding dengan citra asli. Ini
menunjukkan bahwa citra watermark telah berhasil disisipkan ke dalam citra asli.
Pada gambar 4.3c juga sulit menemukan perbedaan yang signifikan diantara kedua
gambar. Begitu pula dengan gambar 4.3d dan gambar 4.3e tidak ditemukan perbedaan
yang terlalu signifikan. Hasil pengujian menurut waktu penyisipan dapat dilihat pada
tabel 4.5 dimana diperoleh bahwa waktu penyisipan bergantung pada ukuran citra asli
dan ukuran citra watermark.
Universitas Sumatera Utara
42
Gambar 4.3a Hasil Proses Penyisipan Watermark
Gambar 4.3b Hasil Proses Penyisipan Watermark
Universitas Sumatera Utara
43
Gambar 4.3c Hasil Proses Penyisipan Watermark
Gambar 4.3d Hasil Proses Penyisipan Watermark
Universitas Sumatera Utara
44
Gambar 4.3e Hasil Proses Penyisipan Watermark
Tabel 4.5 Hasil pengujian proses penyisipan watermark
Nama &
Nama & Ekstensi
Ukuran Citra
Citra Asli
Asli
1.
Barbara.jpg
512 x 512px
usu small.bmp
107 x 107px
2.013 detik
2.
Carole Hersee.jpg
304 x 304px
usu small.bmp
107 x 107px
0.749 detik
3.
Lenna.png
512 x 512px
usu small.bmp
107 x 107px
2.012 detik
4.
Lenna.png
512 x 512px
BinaryImage.jpg
325 x 270px
2.262 detik
5.
Barbara.jpg
512 x 512px
Lenna.png
512 x 512px
2.917 detik
No.
4.2.4
Ekstensi Citra
Watermark
Ukuran Citra
Watermark
Waktu Penyisipan
Pengujian Proses Pengecekan Watermark
Proses pengecekan watermark yang dilakukan tidak membuahkan hasil yang
diharapkan. Hal ini terjadi dikarenakan saat dilakukan proses rekonstruksi ulang citra
Universitas Sumatera Utara
45
yang telah ditransformasi dengan metode 2D-Haar Wavelet Transfromation modus
invers ditemukan bahwa 4 sub-bands hasil transformasi wavelet yakni LL, HL, LH,
dan HH memiliki peranan penting dalam melakukan rekonstruksi ulang citra.
Penyisipan citra watermark hanya menempati sub-bands LL sehingga pada saat
rekonstruksi ulang citra, citra watermark yang telah disisipkan terpecah bentuknya dan
tidak dapat ditemukan dalam citra hasil. Jika penyisipan dilakukan pada 2 atau 3 subbands maka hasil yang didapatkan kurang lebih sama yakni citra watermark tidak
dapat ditemukan dalam citra hasil. Sedangkan jika penyisipan dilakukan pada
masing-masing 4 sub-bands, hasil yang akan diperoleh adalah hasil proses pengujian
Least Significant Bit yaitu gambar 4.5. Hal ini membuktikan bahwa untuk melakukan
rekonstruksi ulang citra secara sempurna maka ke 4 sub-bands harus memiliki nilai bit
yang kurang lebih sama atau sesuai dengan perhitungan matematis matriksnya. Hasil
pengecekan watermark yang tidak berhasil ini dapat dilihat pada gambar 4.7.
Pada gambar 4.7a dan gambar 4.7e memiliki waktu deteksi dan hasil
pengecekan yang sama. Begitu pula dengan gambar 4.7c dan gambar 4.7d memiliki
waktu deteksi yang mendekati dan hasil pengecekan yang sama. Pada gambar 4.7b
dapat dilihat bahwa hasil pengecekan tidak menemukan citra watermark.
Gambar 4.4a Hasil Proses Pengecekan Watermark
Universitas Sumatera Utara
46
Gambar 4.4b Hasil Proses Pengecekan Watermark
Gambar 4.4c Hasil Proses Pengecekan Watermark
Universitas Sumatera Utara
47
Gambar 4.4d Hasil Proses Pengecekan Watermark
Gambar 4.4e Hasil Proses Pengecekan Watermark
Universitas Sumatera Utara
48
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini membahas tentang kesimpulan dari metode yang diajukan untuk digital
watermarking pada bagian 5.1, serta pembahasan saran-saran untuk pengembangan
penelitian selanjutnya pada bagian 5.2.
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan penerapan metode 2D Haar Wavelet Transformation (2D-HWT) dan
Least Significant Bit (LSB) dalam melakukan proses digital watermarking, didapatkan
beberapa kesimpulan, yaitu:
1. Metode 2D-Haar Wavelet Transformation sangat mudah diaplikasikan dalam
melakukan transformasi terhadap citra. Citra yang telah ditransformasi dengan
modus forward sebanyak berapa kali pun dapat direkonstruksikan kembali dengan
modus invers.
2. Penyisipan invisible watermark sulit dilakukan dikarenakan Metode Least
Significant Bit tidak dapat digunakan sebanding dengan metode 2D-Haar Wavelet
Transformation.
5.2. Saran
Pada penelitian selanjutnya, dapat dilakukan penyisipan watermark dengan metode
selain Least Significant Bit (LSB) agar penyisipan dapat berlangsung dengan baik dan
tidak mengalami redundansi yang diakibatkan oleh transformasi citra secara 2D Haar
Wavelet Transformation (2D-HWT). Penggunaan wavelet lain juga lebih disarankan
karena Haar Wavelet hanya mampu menyimpan data integer ke integer.
Universitas Sumatera Utara