Article Details

REVERSIBLE FRAGILE WATERMARKING BERBASIS JARAK MANHATTAN TITIK KOORDINAT PADA PETA DIGITAL

Oleh   Shelvie Nidya Neyman [33211014]
Kontributor / Dosen Pembimbing : Prof. Dr.-Ing. Ir. Benhard Sitohang;;
Jenis Koleksi : S3-Disertasi
Penerbit : STEI - Teknik Elektro dan Informatika
Fakultas : Sekolah Teknik Elektro dan Informatika (STEI)
Subjek :
Kata Kunci : reversible fragile watermarking, jarak Manhattan, peta digital, integritas data
Sumber :
Staf Input/Edit : karya  
File : 1 file
Tanggal Input : 2021-02-17 14:01:22

Generic placeholder image

Disertasi

PUBLIC


Peta digital memiliki presisi data yang tinggi, mengotomatiskan proses dan lossless scaling dibandingkan dengan peta cetak. Kemudahan penyimpanan dan distribusi peta digital membawa konsekuensi lain, yakni kemudahan untuk diubah isinya. Hal ini dapat menyebabkan kesulitan dalam pemeriksaan keaslian isi peta atau disebut jaminan integritas data peta. Salah satu solusi untuk jaminan integritas data adalah digital watermarking, yakni penyisipan penanda integritas ke dalam media digital. Penelitian lebih lanjut dibutuhkan untuk menemukan wilayah redundansi pada peta sebagai tempat penyisipan penanda yang menghasilkan distorsi peta hasil sekecil mungkin dan kemampuan pemulihan peta hasil sedekat mungkin dengan nilai peta semula. Penelitian ini menghasilkan teknik baru dalam penyisipan watermark pada skema reversible fragile watermarking untuk peta digital. Penyisipan watermark pada media digital dilakukan pada wilayah redundansi dari media tersebut untuk mengurangi distorsi media (tersisip) watermark. Fungsi jarak Manhattan dalam penelitian ini diusulkan sebagai penghasil wilayah redundansi peta digital yang akan disisipi watermark. Alasan pemilihan ini adalah nilai jarak yang dihasilkan fungsi Manhattan lebih besar dibandingkan dengan fungsi jarak lainnya, misal jarak Euclidean, sehingga apabila terjadi distorsi jarak, sebarannya lebih merata dan pengaruhnya lebih kecil. Alasan lainnya adalah kemudahkan komputasi kebalikan, atau apabila memiliki nilai jarak, secara komputasi mudah untuk menghitung kembali nilai titik koordinatnya. Skema reversible fragile watermarking ini dikembangkan untuk model data vektor pada peta berfitur spasial garis dan area yang bekerja pada ranah domain spasial. Lingkup skema tersebut adalah: (1) algoritme digital watermarking untuk penyisipan dan ekstraksi penanda, (2) algoritme kriptografi fungsi hash untuk pembangkit penanda integritas data (watermark), dan (3) Parameter pengukuran kinerja skema beserta alat ukurnya. Algoritme reversible fragile watermarking dikembangkan untuk memenuhi karakteristik watermark yang rentan terhadap manipulasi data pada peta (fragile) dan mampu memulihkan kondisi peta ke nilai semula (reversible). Pembangkitan penanda integritas data dilakukan pada ii keseluruhan fitur dalam peta digital menggunakan kriptografi fungsi hash takberkunci yang sudah ada, yakni MD5. Kontribusi lainnya dari penelitian ini adalah usulan satu set parameter pengukuran kinerja skema reversible fragile watermarking yang dapat digunakan untuk berbagai jenis media digital. Parameter tersebut adalah efektivitas penyisipan, invisibility, fidelity, data payload, fragility, blindness, dan reversibility. Parameter efektivitas penyisipan diukur dari persentase watermark yang dapat diekstraksi; invisibility pengukuran besaran distorsi media watermark; fidelity pengukuran tingkat degradasi kebenaran data melalui korelasi media reversibel dengan media awal; data payload pengukuran kapasitas penyisipan watermark; fragility pengukuran kerentanan terhadap manipulasi data pada peta; blindness tidak membutuhkan media/watermark awal; dan reversibility pengukuran kemampuan pemulihan pesan melalui perhitungan selisih nilai media reversibel dengan media awal. Level kinerja skema dalam penelitian ini dapat diatur melalui variabel ketelitian peta threshold ? dan ketelitian digit desimal ?. Selain itu, penentuan kinerja juga perlu memperhatikan trade-off antarparameter kinerja yang disesuaikan dengan kebutuhan. Peningkatan level data payload akan menurunkan level invisibility dan reversibility, begitu juga sebaliknya. Uji coba skema menggunakan 27 buah peta digital tipe shapefile dari Badan Informasi Geospasial yang memiliki jumlah fitur yang berbeda-beda pada skala 1:5.000, 1:10.000, 1:25.000, dan 1:250.000 dengan nilai threshold yang berbeda untuk setiap skala. Efektivitas penyisipan pada skema ini diatur pada level 100% dengan nilai parameter ?=6, sesuai dengan representasi default nilai desimal titik koordinat berkas peta shapefile. Parameter invisibility menunjukkan besaran distorsi peta watermark mendekati nol, dengan nilai RMSE rerata untuk koordinat X 0,00000044, koordinat Y 0,00000018 dan nilai RMSE maksimal koordinat X 0,000022, koordinat Y 0,000015. Penelitian ini mengusulkan pengukuran baru untuk distorsi peta watermark dengan perhitungan pergeseran titik koordinat dalam satuan meter. Hasil pergeseran dari peta 5K 0,015 m, peta 10K 0,049 m, peta 25K 0,13 m, peta 50K 0,23 m, dan peta 250K 1,78 m. Level fidelity penelitian ini terjaga, ditunjukkan dari peta reversibel mencapai nilai korelasi NC rerata 0,99 atau mendekati identik dengan peta awal. Parameter data payload menunjukkan jumlah titik koordinat peta yang tersisip watermark berkisar 3,7%-55,59%. Hasil uji parameter fragility dalam penelitian ini direpresentasikan oleh variabel ? yang mewakili jumlah fitur yang terdeteksi termanipulasi. Serangan yang berhasil dideteksi oleh skema ini adalah modifikasi nilai, penambahan, penghapusan dan pengubahan urutan fitur/titik koordinat. Skema ini bersifat blindness dikarenakan proses ekstraksi dan verifikasi watermark tidak melibatkan peta/watermark awal. Level reversibility peta reversibel rerata antara 0,005 dan 0,5 m. Level reversibility skema ini memperlihatkan bahwa kemampuan pemulihan peta cukup tinggi, yakni pada kisaran nilai 96,34%-99,84% dari kondisi semula.