Mengukur Kualitas Citra Hasil Steganogra
Mengukur Kualitas Citra Hasil Steganografi
Oleh Achmad Solichin, S.Kom, M.T.I (achmatim@gmail.com), 16 April 2015
Sekilas Steganografi
Steganografi berasal dari bahasa Yunani yaitu Steganós yang berarti menyembunyikan dan
Graptos yang artinya tulisan sehingga secara keseluruhan artinya adalah tulisan yang
disembunyikan. Secara umum steganografi merupakan seni atau ilmu yang digunakan untuk
menyembunyikan pesan rahasia dengan segala cara sehingga selain orang yang dituju, orang
lain tidak akan menyadari keberadaan dari pesan rahasia tersebut. Steganografi sudah
digunakan sejak ribuan tahun yang lalu untuk kepentingan politik, militer, diplomatik, serta
untuk kepentingan pribadi sebagai alat komunikasi.
Dari masa ke masa, steganografi digunakan untuk menyembunyikan pesan rahasia dalam
berbagai media. Bahkan diantaranya masih menjadi misteri hingga saat ini. Contoh yang
fenomenal adalah pesan tersembunyi yang konon disematkan oleh Leonardo da Vinci pada
lukisan terkenalnya Mo alisa . Kisahnya diceritakan dengan apik dalam sebuah novel
berjudul Da Vi ci Code ya g ke udia di-film-kan dengan judul yang sama.
Pada era digital seperti saat ini, selain untuk menyembunyikan pesan, teknik steganografi juga
digunakan untuk keperluan lain seperti sebagai penanda keaslian suatu dokumen digital dan
penanda kepemilikan sebuah dokumen digital. Media yang digunakan untuk
menyembunyikan pesan juga beragam, mulai dari teks, citra (image), audio hingga video.
Citra merupakan salah satu media yang paling banyak digunakan dalam steganografi, karena
berbagai kelebihan yang dimilikinya. Jika dibandingkan dengan teks, citra memiliki jangkauan
area penyembunyian yang lebih luas. Setiap titik (pixel) terdiri dari 3 buah channel yang
mewakili komponen warna R (red), G (green) dan B (blue).
Saat ini begitu banyak metode steganografi yang dikembangkan oleh para peneliti. Namun
pada artikel ini, saya tidak ingin membahas mengenai metode atau algoritma steganografi.
Semoga di kesempatan lain, kita berkesempatan membahasnya. Artikel ini akan membahas
mengenai bagaimana mengukur kualitas citra (image) hasil steganografi. Dalam proses
steganografi secara umum, hasil pengukuran kualitas citra merupakan hal yang penting dalam
rangka mengetahui seberapa baik teknik steganografi yang digunakan. Bagi Anda yang sedang
skripsi atau thesis dan mengambil topik steganografi, perlu nih ditambahkan pada bagian
evaluasi.
Pengukuran Kualitas Citra Hasil Steganografi
Sebuah teknik steganografi citra yang baik setidaknya harus memenuhi 4 kriteria yaitu tidak
terlalu dapat dibedakan secara inderawi (imperectible), mutu citra hasil steganografi masih
cukup baik (fidelity), tahan terhadap operasi citra dasar seperti rotasi dan perubahan ukuran
citra (robustness), dan pesan yang disisipi dapat dipisahkan kembali (recoverable). Untuk
menguji keempat kriteria tersebut perlu dilakukan serangkaian pengujian.
Secara umum, pengukuran kualitas citra yang sudah disisipi pesan melalui teknik steganografi
tertentu (sering disebut sebagai stego-image) dapat dilakukan melalui 3 (tiga) aspek, yaitu:
1. Imperectibility. Aspek ini berusaha mengetahui seberapa mudah sebuah stego-image
dapat terdeteksi oleh inderawi manusia. Pengujian tingkat imperectibility dilakukan
secara manual dengan melibatkan sejumlah responden yang diminta mengisi sebuah
kuesioner. Pada umumnya kuesioner berisi sejumlah citra yang diuji dan responden
diminta membedakan antara citra asli dengan citra yang sudah disisipi (stego-image).
Hasil kuesioner dihitung secara statistik dan ditentukan berapa persentase tingkat
imperectibility-nya.
2. Fidelity. Pengujian terhadap aspek mutu (fidelity) citra hasil steganografi dapat dilakukan
dengan beberapa metode. Salah satu metode yang paling banyak digunakan adalah
dengan mengukur nilai MSE (Mean Square Error) dan PSNR (Peak Signal to Noise Ratio).
Keduanya merupakan sebuah nilai yang memiliki satuan dB (desibels). Semakin rendah
nilai MSE maka kualitas citra semakin baik. Sementara itu, mutu stego-image dikatakan
baik jika nilai PSNR 40 dB atau lebih. Bagaimana menghitung nilai MSE dan PSNR? Akan
dijelaskan pada bagian selanjutnya dari artikel ini.
3. Robustness. Tingkat ketahanan citra hasil steganografi terhadap operasi dasar seperti
rotasi dan resize merupakan aspek yang cukup penting. Pesan yang terkandung di dalam
stego-image seharusnya tidak rusak walaupun citra diputar, diperbesar atau diperkecil.
Pengujian terhadap tingkat ketahanan citra dapat dilakukan dengan mengenakan operasi
tertentu terhadap citra stego lalu dilihat apakah pesan yang disisipi masih dapat diambil
atau tidak.
4. Recoverable. Pesan rahasia yang disisipi pada sebuah citra harus dapat dipisahkan
kembali dari stego-image-nya. Pengujian dapat dilakukan dengan melihat keutuhan pesan
yang diekstraksi dari sejumlah citra uji.
Menghitung MSE dan PNSR
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) merupakan perbandingan antara nilai maksimum dari sinyal yang diukur
dengan besarnya derau yang berpengaruh pada sinyal tersebut. PSNR biasanya diukur dalam satuan
decibel (dB). PSNR digunakan untuk mengetahui perbandingan kualitas citra cover (asli) sebelum dan
sesudah disisipkan pesan. Untuk menentukan PSNR, terlebih dahulu harus ditentukan nilai MSE (Mean
Square Error). MSE adalah nilai error kuadrat rata-rata antara citra asli dengan citra manipulasi (dalam
kasus steganografi ; MSE adalah nilai error kuadrat rata-rata antara citra asli (cover-image) dengan citra
hasil penyisipan (stego-image).
Nilai PSNR dan MSE dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut.
�
=
�=
∑∑
.
dimana:
���
�
���
=
−�
=
Cmax adalah nilai pixel terbesar pada keseluruhan citra.
x dan y adalah koordinat suatu titik pada citra.
M dan N adalah dimensi dari citra.
S adalah citra tersisipi (stego-image)
C adalah citra asli (cover image)
PSNR sering dinyatakan dalam skala logaritmik dalam decibel (dB). Nilai PSNR jatuh dibawah
30 dB mengindikasikan kualitas yang relative rendah, dimana distorsi yang dikarenakan
penyisipan terlihat jelas. Akan tetapi kualitas stego-image yang tinggi berada pada nilai 40dB
dan diatasnya.
Berikut ini adalah contoh perhitungan PSNR. Citra asli (cover image) adalah citra yang belum
disisipi pesan, dan citra akhir (stego-image) adalah citra yang sudah disisipi pesan.
Nilai pixel citra akhir berukuran 3x3 pixel.
Nilai pixel citra asli berukuran 3x3 pixel.
7
1
1
6
1
1
2
3
4
4
3
4
5
0
6
5
3
6
Hitung nilai MSE terlebih dahulu:
�=
�=
�= ,
−
+
+
+
+
+
−
+
9
+
+
−
+
+9+
−
+
−
.
+
−
+
−
+
−
+
−
Selanjutnya hitung nilai PSNR:
�
=
�
=
�
=
���
,
���
���
�
,
Demikian penjelasan mengenai bagaimana mengukur kualitas citra hasil steganografi.
Semoga bermanfaat bagi kita semua, terutama dalam memahami topik steganografi.
Referensi
http://ketutrare.blogspot.com/2014/07/mse-dan-psnr.html
https://cogierb201.wordpress.com/2012/05/08/teknik-menyembuyikan-pesan-dengansteganografi/
http://www.gunadarma.ac.id/library/articles/graduate/computerscience/2009/Artikel_11104284.pdf
https://danangjunaedi.files.wordpress.com/2011/02/latihan-soal-fidelity-criteria.pdf
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165168409003648
Oleh Achmad Solichin, S.Kom, M.T.I (achmatim@gmail.com), 16 April 2015
Sekilas Steganografi
Steganografi berasal dari bahasa Yunani yaitu Steganós yang berarti menyembunyikan dan
Graptos yang artinya tulisan sehingga secara keseluruhan artinya adalah tulisan yang
disembunyikan. Secara umum steganografi merupakan seni atau ilmu yang digunakan untuk
menyembunyikan pesan rahasia dengan segala cara sehingga selain orang yang dituju, orang
lain tidak akan menyadari keberadaan dari pesan rahasia tersebut. Steganografi sudah
digunakan sejak ribuan tahun yang lalu untuk kepentingan politik, militer, diplomatik, serta
untuk kepentingan pribadi sebagai alat komunikasi.
Dari masa ke masa, steganografi digunakan untuk menyembunyikan pesan rahasia dalam
berbagai media. Bahkan diantaranya masih menjadi misteri hingga saat ini. Contoh yang
fenomenal adalah pesan tersembunyi yang konon disematkan oleh Leonardo da Vinci pada
lukisan terkenalnya Mo alisa . Kisahnya diceritakan dengan apik dalam sebuah novel
berjudul Da Vi ci Code ya g ke udia di-film-kan dengan judul yang sama.
Pada era digital seperti saat ini, selain untuk menyembunyikan pesan, teknik steganografi juga
digunakan untuk keperluan lain seperti sebagai penanda keaslian suatu dokumen digital dan
penanda kepemilikan sebuah dokumen digital. Media yang digunakan untuk
menyembunyikan pesan juga beragam, mulai dari teks, citra (image), audio hingga video.
Citra merupakan salah satu media yang paling banyak digunakan dalam steganografi, karena
berbagai kelebihan yang dimilikinya. Jika dibandingkan dengan teks, citra memiliki jangkauan
area penyembunyian yang lebih luas. Setiap titik (pixel) terdiri dari 3 buah channel yang
mewakili komponen warna R (red), G (green) dan B (blue).
Saat ini begitu banyak metode steganografi yang dikembangkan oleh para peneliti. Namun
pada artikel ini, saya tidak ingin membahas mengenai metode atau algoritma steganografi.
Semoga di kesempatan lain, kita berkesempatan membahasnya. Artikel ini akan membahas
mengenai bagaimana mengukur kualitas citra (image) hasil steganografi. Dalam proses
steganografi secara umum, hasil pengukuran kualitas citra merupakan hal yang penting dalam
rangka mengetahui seberapa baik teknik steganografi yang digunakan. Bagi Anda yang sedang
skripsi atau thesis dan mengambil topik steganografi, perlu nih ditambahkan pada bagian
evaluasi.
Pengukuran Kualitas Citra Hasil Steganografi
Sebuah teknik steganografi citra yang baik setidaknya harus memenuhi 4 kriteria yaitu tidak
terlalu dapat dibedakan secara inderawi (imperectible), mutu citra hasil steganografi masih
cukup baik (fidelity), tahan terhadap operasi citra dasar seperti rotasi dan perubahan ukuran
citra (robustness), dan pesan yang disisipi dapat dipisahkan kembali (recoverable). Untuk
menguji keempat kriteria tersebut perlu dilakukan serangkaian pengujian.
Secara umum, pengukuran kualitas citra yang sudah disisipi pesan melalui teknik steganografi
tertentu (sering disebut sebagai stego-image) dapat dilakukan melalui 3 (tiga) aspek, yaitu:
1. Imperectibility. Aspek ini berusaha mengetahui seberapa mudah sebuah stego-image
dapat terdeteksi oleh inderawi manusia. Pengujian tingkat imperectibility dilakukan
secara manual dengan melibatkan sejumlah responden yang diminta mengisi sebuah
kuesioner. Pada umumnya kuesioner berisi sejumlah citra yang diuji dan responden
diminta membedakan antara citra asli dengan citra yang sudah disisipi (stego-image).
Hasil kuesioner dihitung secara statistik dan ditentukan berapa persentase tingkat
imperectibility-nya.
2. Fidelity. Pengujian terhadap aspek mutu (fidelity) citra hasil steganografi dapat dilakukan
dengan beberapa metode. Salah satu metode yang paling banyak digunakan adalah
dengan mengukur nilai MSE (Mean Square Error) dan PSNR (Peak Signal to Noise Ratio).
Keduanya merupakan sebuah nilai yang memiliki satuan dB (desibels). Semakin rendah
nilai MSE maka kualitas citra semakin baik. Sementara itu, mutu stego-image dikatakan
baik jika nilai PSNR 40 dB atau lebih. Bagaimana menghitung nilai MSE dan PSNR? Akan
dijelaskan pada bagian selanjutnya dari artikel ini.
3. Robustness. Tingkat ketahanan citra hasil steganografi terhadap operasi dasar seperti
rotasi dan resize merupakan aspek yang cukup penting. Pesan yang terkandung di dalam
stego-image seharusnya tidak rusak walaupun citra diputar, diperbesar atau diperkecil.
Pengujian terhadap tingkat ketahanan citra dapat dilakukan dengan mengenakan operasi
tertentu terhadap citra stego lalu dilihat apakah pesan yang disisipi masih dapat diambil
atau tidak.
4. Recoverable. Pesan rahasia yang disisipi pada sebuah citra harus dapat dipisahkan
kembali dari stego-image-nya. Pengujian dapat dilakukan dengan melihat keutuhan pesan
yang diekstraksi dari sejumlah citra uji.
Menghitung MSE dan PNSR
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) merupakan perbandingan antara nilai maksimum dari sinyal yang diukur
dengan besarnya derau yang berpengaruh pada sinyal tersebut. PSNR biasanya diukur dalam satuan
decibel (dB). PSNR digunakan untuk mengetahui perbandingan kualitas citra cover (asli) sebelum dan
sesudah disisipkan pesan. Untuk menentukan PSNR, terlebih dahulu harus ditentukan nilai MSE (Mean
Square Error). MSE adalah nilai error kuadrat rata-rata antara citra asli dengan citra manipulasi (dalam
kasus steganografi ; MSE adalah nilai error kuadrat rata-rata antara citra asli (cover-image) dengan citra
hasil penyisipan (stego-image).
Nilai PSNR dan MSE dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut.
�
=
�=
∑∑
.
dimana:
���
�
���
=
−�
=
Cmax adalah nilai pixel terbesar pada keseluruhan citra.
x dan y adalah koordinat suatu titik pada citra.
M dan N adalah dimensi dari citra.
S adalah citra tersisipi (stego-image)
C adalah citra asli (cover image)
PSNR sering dinyatakan dalam skala logaritmik dalam decibel (dB). Nilai PSNR jatuh dibawah
30 dB mengindikasikan kualitas yang relative rendah, dimana distorsi yang dikarenakan
penyisipan terlihat jelas. Akan tetapi kualitas stego-image yang tinggi berada pada nilai 40dB
dan diatasnya.
Berikut ini adalah contoh perhitungan PSNR. Citra asli (cover image) adalah citra yang belum
disisipi pesan, dan citra akhir (stego-image) adalah citra yang sudah disisipi pesan.
Nilai pixel citra akhir berukuran 3x3 pixel.
Nilai pixel citra asli berukuran 3x3 pixel.
7
1
1
6
1
1
2
3
4
4
3
4
5
0
6
5
3
6
Hitung nilai MSE terlebih dahulu:
�=
�=
�= ,
−
+
+
+
+
+
−
+
9
+
+
−
+
+9+
−
+
−
.
+
−
+
−
+
−
+
−
Selanjutnya hitung nilai PSNR:
�
=
�
=
�
=
���
,
���
���
�
,
Demikian penjelasan mengenai bagaimana mengukur kualitas citra hasil steganografi.
Semoga bermanfaat bagi kita semua, terutama dalam memahami topik steganografi.
Referensi
http://ketutrare.blogspot.com/2014/07/mse-dan-psnr.html
https://cogierb201.wordpress.com/2012/05/08/teknik-menyembuyikan-pesan-dengansteganografi/
http://www.gunadarma.ac.id/library/articles/graduate/computerscience/2009/Artikel_11104284.pdf
https://danangjunaedi.files.wordpress.com/2011/02/latihan-soal-fidelity-criteria.pdf
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165168409003648