Аналіз змін хі-квадрат відстані між розподілами яскравості пікселів при фільтрації зображень-контейнерів та стеганограм

  • D. O. Progonov Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0002-1124-1497
Ключові слова: цифрові зображення, стегоаналіз, хі-квадрат відстань

Анотація

Забезпечення надійного захисту конфіденційних даних державних установ та приватних компаній є важливою та актуальною задачею. Особлива увага при вирішенні даної задачі приділяється попередженню витоку конфіденційних даних при передачі повідомлень з використанням глобальних інформаційно-комунікаційних систем. Виявлення прихованих повідомлень (стеганограм) потребує комплексного дослідження потоків даних в інформаційно-комунікаційних системах з використанням методів стегоаналізу. Забезпечення високої точності виявлення стеганограм (більше 95 %) потребує використання апріорних даних щодо способу вбудовування повідомлень до файлу-контейнеру, зокрема цифрового зображення. Це суттєво обмежує застосування стандартних методів стегоаналізу для виявлення стеганограм, сформованих згідно невідомих стеганографічних методів. Тому становить інтерес розробка універсальних стегодетекторів, здатних надійно виявляти стеганограми в умовах обмеженості даних щодо особливостей застосованого стеганографічного методу. Для виявлення слабких змін зображення-контейнеру, обумовлених прихованням повідомлень згідно новітніх адаптивних стеганографічних методів, в роботі запропоновано проводити попередню обробку (фільтрацію) досліджуваних зображень. Досліджено зміни розподiлів значень яскравостi пiкселiв зображення-контейнеру та сформованих стеганограм при використанні медіанного та вінеровського фільтрів. За результатами проведених досліджень встановлено, що застосування зазначених фільтрів при стегоаналізі цифрових зображень дозволяє виявити слабкі відмінності в розподілі значень яскравості пікселів контейнерів та стеганограм, сформованих згідно адаптивних методів HUGO та WOW. Показано, що аналіз змін χ2-відстані між розподілами яскравості пікселів вихідних та оброблених зображень дозволяє підвищити імовірність виявлення стеганограм. Отримані результати дають можливість підвищити точність стегоаналізу навіть у слабкого заповнення контейнеру стегоданими (менше 10 %), для якого застосування стандартних методів виявлення стеганограм є неефективним.

Біографія автора

D. O. Progonov, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Прогонов Д. О., к.т.н., доцент кафедри фізико-технічних засобів захисту інформації Фізико-технічного інституту

Посилання

Перелік посилань

Fridrich J. Steganography in Digital Media: Principles, Algorithms, and Applications / J. Fridrich. - Cambridge University Press, 2009. - 437 p.

Kodovsky J. Steganalysis of JPEG Images Using Rich Models / J. Kodovsky, J. Fridrich // XIV Proc. SPIE, Electronic Imaging, Media Watermarking, Security, and Forensics. - 2012.

Chen M. et al. JPEG-Phase-Aware Convolutional Neural Network for Steganalysis of JPEG Images / M. Chen, V. Sedighi, M. Boroumand, J. Fridrich // 5th ACM Workshop on Information Hiding and Multimedia Security. - 2017. - pp. 75-84.

Progonov D. Information-Theoretic Estimations of Cover Distortion by Adaptive Message Embedding / D. Progonov // Int. J. "Information Theories and Applications". - 2018. - Vol. 25, Iss. 1. - pp. 47-62.

Filler T. Gibbs Construction in Steganography / T. Filler, J. Fridrich // IEEE Trans. Inf. Forensics Security. - 2010. - Vol. 5, Iss. 4. - pp. 705-720.

Holub V. Designing Steganographic Distortion Using Directional Filters / V. Holub, J. Fridrich // Proc. of IEEE Workshop on Information Forensic and Security. - 2012.

Nielsen F. On the Chi square and higher-order Chi distances for approximating f-divergences / F. Nielsen, R. Nock // Cornell University Library. Electronic Archive. - 2013.

Huiskes M.J. The MIR Flickr Retrieval Evaluation / M.J. Huiskes, M.S. Lew // Proc. of ACM Int. Conf. on Multimedia Information Retrieval. - 2008.

Avcibas I. et al. Steganalysis using image quality metrics / I. Avcibas, N. Memon, B. Sankur // IEEE Trans. Image Process. - 2003. - Vol. 12, Iss. 2. - pp. 221-229.

Гонсалес Р. Цифровая обработка изображений / Р. Гонсалес, Р. Вудс - М. : Техносфера. - 2012. - 1104 с.

References

Fridrich J. (2009) Steganography in Digital Media. DOI: 10.1017/cbo9781139192903

Kodovský J. and Fridrich J. (2012) Steganalysis of JPEG images using rich models. Media Watermarking, Security, and Forensics 2012. DOI: 10.1117/12.907495

Chen M., Sedighi V., Boroumand M. and Fridrich J. (2017) JPEG-Phase-Aware Convolutional Neural Network for Steganalysis of JPEG Images. Proceedings of the 5th ACM Workshop on Information Hiding and Multimedia Security - IHMMSec '17. DOI: 10.1145/3082031.3083248

Progonov D. (2018) Information-Theoretic Estimations of Cover Distortion by Adaptive Message Embedding. Information Theories and Applications, Vol. 25, No 1, pp. 47-62.

Filler T. and Fridrich J. (2010) Gibbs Construction in Steganography. IEEE Transactions on Information Forensics and Security, Vol. 5, Iss. 4, pp. 705-720. DOI: 10.1109/tifs.2010.2077629

Holub V. and Fridrich J. (2012) Designing steganographic distortion using directional filters. 2012 IEEE International Workshop on Information Forensics and Security (WIFS). DOI: 10.1109/wifs.2012.6412655

Nielsen F. and Nock R. (2014) On the chi square and higher-order chi distances for approximating f-divergences. IEEE Signal Processing Letters, Vol. 21, Iss. 1, pp. 10-13. DOI: 10.1109/lsp.2013.2288355

Huiskes M.J. and Lew M.S. (2008) The MIR flickr retrieval evaluation. Proceeding of the 1st ACM international conference on Multimedia information retrieval - MIR '08. DOI: 10.1145/1460096.1460104

Avcibas I., Memon N. and Sankur B. (2003) Steganalysis using image quality metrics. IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 12, Iss. 2, pp. 221-229. DOI: 10.1109/tip.2002.807363

Gonzalez R.C and Woods R. E. (2007) Digital Image Processing, Prentice Hall, 976 p.

Опубліковано
2018-12-30
Як цитувати
Progonov, D. O. (2018) «Аналіз змін хі-квадрат відстані між розподілами яскравості пікселів при фільтрації зображень-контейнерів та стеганограм», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, 0(75), с. 54-60. doi: 10.20535/RADAP.2018.75.54-60.
Номер
Розділ
Захист інформації