Mengukur Kualitas Citra Hasil Steganografi

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 “Monalisa”. Kisahnya diceritakan dengan apik dalam sebuah novel berjudul “Da Vinci Code” yang kemudian di-film-kan dengan judul yang sama.

Steganography

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.

pnsr

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 asli berukuran 3×3 pixel.

pnsr-1

Nilai pixel citra akhir berukuran 3×3 pixel.

pnsr-2

Hitung nilai MSE terlebih dahulu:

mse

Selanjutnya hitung nilai PSNR:

pnsr-3

Demikian penjelasan mengenai bagaimana mengukur kualitas citra hasil steganografi. Semoga bermanfaat bagi kita semua, terutama dalam memahami topik steganografi.

Download Artikel

Referensi

Berbagi itu indah...Share on Facebook0Share on Google+0Tweet about this on TwitterShare on LinkedIn0Pin on Pinterest0Digg this

One comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *