Robust Reversible Watermarking based on Polar Harmonic Transform using Logarithmic QIM
Abstract
Di era digital yang terus berkembang, perlindungan hak cipta menjadi semakin penting, terutama dalam distribusi konten multimedia. Salah satu teknik yang digunakan untuk melindungi hak cipta adalah watermarking, khususnya watermarking yang kuat dan dapat dibalik. Namun, tantangan tetap ada dalam menjaga kualitas gambar asli setelah proses penyematan dan ekstraksi watermark, serta memastikan bahwa watermark tidak terlihat dan tahan terhadap berbagai jenis serangan. Penelitian ini mengusulkan metode watermarking yang kuat dan reversibel dengan memanfaatkan Polar Harmonic Transform (PHT) dan Logarithmic Quantization Index Modulation (LQIM) serta teknik normalisasi adaptif. Proses dimulai dengan menerapkan PHT untuk memperoleh koefisien frekuensi yang lebih tahan terhadap distorsi. Selanjutnya, LQIM digunakan untuk menyematkan watermark ke dalam gambar host secara tidak kentara, dengan teknik normalisasi adaptif yang mengoptimalkan proses penyematan dan meminimalkan dampaknya terhadap kualitas gambar. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa metode yang diusulkan mempertahankan kualitas visual yang tinggi, dengan nilai Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) yang memadai, dan menunjukkan ketahanan yang kuat terhadap serangan seperti kompresi, noise, dan pemotongan. Selain itu, metode ini memungkinkan pemulihan gambar asli secara sempurna tanpa kehilangan informasi, sehingga efektif untuk aplikasi watermarking dalam lingkungan yang memerlukan keamanan dan kualitas gambar. Hasil eksperimen juga menunjukkan bahwa skema watermarking yang diusulkan mencapai tingkat imperceptibility yang tinggi dengan nilai PSNR rata-rata sebesar 33.44 dB.
Kata kunci— Citra digital, Polar Harmonic Transform, Reversible, Robust, Watermarking.
References
F. Umar , H. Darwis , “Watermarking Citra Digital Berwarna Menggunakan Stationary Wavelet Transform (SWT)”, ILKOM Jurnal Ilmiah, vol. 11, pp. 1-10, 2019, doi: 10.33096/ilkom.v11i1.409.1-10
Y. Hafizhana, I. Safitri, L. Novamizanto, & N. Ibrahim, “Image Watermarking pada Citra digital menggunakan Compressive Sensing berbasis Stationary Wavelet Transform”, ELKOMIKA: Jurnal Teknik Energi Elektrik, Teknik Telekomunikasi, & Teknik Elektronika, vol. 8, no. 1, pp. 43-57, 2020, doi: 10.26760/elkomika.v8i1.43
L. Novamizanti, A. B. Suksmono, D. Danudirdjo, & G. Budiman, “Robust Reversible Watermarking using Stationary Wavelet Transform and Multibit Spread Spectrum in Medical Images”, International Journal of Intelligent Engineering and Systems, vol. 15, no. 3, pp. 343–354, 2022, doi: 10.22266/ijies2022.0630.29
Y. Tang, K. Li, C. Wang, S. Bian, & Q. Huang, “A two-stage robust reversible watermarking using polar harmonic transform for high robustness and capacity”, Information Sciences, 2024. doi: 10.1016/j.ins.2023.119786
N. K. Kalantari and S. M. Ahadi, "A Logarithmic Quantization Index Modulation for Perceptually Better Data Hiding," IEEE Transactions on Information Forensics and Security, vol. 8, no. 9, pp. 1456-1468, Sept. 2013, doi: 10.1109/TIFS.2013.2271146.
L. Novamizanti, A. B. Suksmono, D. Danudirdjo, & G. Budiman. “Robust Reversible Image Watermarking based on Independent Embedding Domain and Pixel Value Ordering.” In 2023 IEEE 8th International Conference on Recent Advances and Innovations in Engineering (ICRAIE) (pp. 1-6). IEEE, December, 2023.
L. Novamizanti, A. B., Suksmono, D. Danudirdjo, & G. Budiman, “Robust reversible watermarking using stationary wavelet transform and multibit spread spectrum in medical images. International Journal of Intelligent Engineering and Systems, vol. 15, no. 3, pp. 343-354, 2020.
L. Novamizanti, Suksmono, A.B., Danudirdjo,, D., & Budiman, G. "Robust and Imperceptible Watermarking on Medical Images using Coefficient Pair Modification." IIUM Engineering Journal, vol. 24, no. 1, pp. 88-105, 2023.
L. Novamizanti, I. Wahidah, and N. Wardana, “A Robust Medical Images Watermarking Using FDCuT-DCT-SVD,” Int. J. Intell. Eng. Syst., vol. 13, no. 6, pp. 266–278, 2020, doi: 10.22266/ijies2020.1231.24.
Y. Yunawan, I. Safitri, and L. Novamizanti. "Compressive sensing for image watermarking discrete wavelet transform and spread spectrum." In 2018 International Conference on Control, Electronics, Renewable Energy and Communications (ICCEREC), pp. 99-103. IEEE, 2018.
L. Novamizanti, G. Budiman, and E. N. F. Astuti, "Robust audio watermarking based on transform domain and SVD with compressive sampling framework," TELKOMNIKA Telecommunication Computing Electronics and Control, vol. 18, no. 2, pp. 1079-1088, 2020, doi: 10.1093/icon/moab009
Y. Hafizhana, I. Safitri, L. Novamizanti, and N. Ibrahim, Image Watermarking pada Citra Medis menggunakan Compressive Sensing berbasis Stationary Wavelet Transform. ELKOMIKA: Jurnal Teknik Energi Elektrik, Teknik Telekomunikasi, & Teknik Elektronika, 8(1), p.43, 2020.
P. T. Yap, X. Jiang, A.C. Kot, “Two dimensional polar harmonic transforms for invariant image representation,” IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. vol. 32, no. 7, pp. 1259–1270, 2010.
Y. N. Li, “Quaternion Polar Harmonic Transforms for Color Image,” IEEE Signal Processing Letters, vol. 20, no. 8, pp. 1070 9908, August 2013.
P. Bas, T. Filler, Break our watermarking system, July, 2007. Available: http://bows2.ec lille.fr/
A. H. Allaf & M. A. Kbir, “A Review of Digital Watermarking Applications for Medical Image Exchange Security,” Springer International Publishing, 2019.
Y. O. Xin, M. I. Pawlak, “M -Ary Phase Modulation for Digital Watermarking,” International Journal of Applied Mathematics and Computer Science, vol. 18, no. 1, pp. 93104, 2008.
G. Budiman, A. B. Suksmono, & D. Danudirdjo, “Compressive sampling with multiple bit spread spectrum-based data hiding,” Applied Sciences, vol. 10, no. 12, 2020.
