Усовершенствованный метод Коха-Жао

Метод Коха-Жао

Лекция №7

МЕТОД ВСТРАИВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ДАННЫХ В ЧАСТОТНУЮ ОБЛАСТЬ НЕПОДВИЖНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ЗАМЕНЫ АБСОЛЮТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТОВ ДИСКРЕТНО-КОСИНУСНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ (ДКП)

Используется низкоуровневое свойство ЗСЧ – частотная чувствительность.

Суть метода состоит в изменении отношения между абсолютными значениями коэффициентов ДКП в среднечастотной области изображения. Наименьшие искажения будут вноситься при модификации в ВЧ области, однако атака сжатием с использованием JPEG гарантировано разрушит встроенное сообщение. Наименьшая вероятность разрушения сообщения будет наблюдаться при встраивании в НЧ область, однако это приведет к появлению видимых искажений.

На практике встраивание осуществляется в СЧ область. Это условная область выбирается эмпирически как поиск компромисса между ожидаемым уровнем сжатия (при реализации соответствующей атаки) и требуемым качеством изображения.

Встраивание осуществляется побитно: один бит в один блок коэффициентов ДКП 8´8. Для встраивания выбираются два коэффициента в СЧ области, обозначим их.

Для встраивания единицы разница абсолютных значений коэффициентов ДКП устанавливается большей некоторой величины К.

При встраивании нуля, разница абсолютных значений устанавливается меньшей.

Например, К = 10. Нам нужно встроить m = 1.

|-34| - |55| = -21, изменяется: |-65| - |55| = 10.

При встраивании m = 0, ничего бы не изменялось.

Можно изменять один коэффициент ДКП, а можно изменять два коэффициента пропорционально, чтобы снизить вносимые искажения.

Достоинство метода Коха-Жао: устойчивость к большинству известных стеганоатак, в том числе к атаке сжатием, к аффинным преобразованиям, геометрическим атакам.

Недостатки метода:

1) низкая пропускная способность: 64 пикселя; 64 байта контейнера несут 1 бит информации;

2) некоторые блоки 8´8 слабо приспособлены к встраиванию данных, а именно:

- блоки с резкими перепадами яркости содержат большие абсолютные значения в ВЧ области, что может привести к очень большим искажениям при встраивании информации;

- монотонные изображения содержат в НЧ и СЧ области, как правило, нулевые компоненты. Модификация СЧ области приведет к внесению видимых искажений.

Указанные недостатки устранены в следующем методе (метод Бенгама-Мемона-Эо-Юнга).

Введены следующие усовершенствования:

1) введена дополнительная отбраковка блоков на основе процедур статистического анализа коэффициентов ДКП, а именно: блоки, содержащие большое число больших по абсолютному значению коэффициентов ДКП в ВЧ области, так же как и блоки, содержащие большое число нулевых коэффициентов ДКП в СЧ и ВЧ области, при встраивании не используются. Тем самым игнорируются высококонтрастные блоки с резкими перепадами яркости и монотонные блоки изображений;

2) для встраивания одного бита информации используется 3 коэффициента ДКП вместо двух. Процедура встраивания выглядит следующим образом:

При встраивании m =1, абсолютное значение одного из коэффициентов ДКП устанавливается большим абсолютных значений двух других коэффициентов не менее чем на величину К. При встраивании m =0, абсолютное значение первого коэффициента устанавливается меньшим абсолютных значений двух других коэффициентов не менее чем на К.

Ключевой информацией в рассмотренных методах являются координаты коэффициентов ДКП, то есть правило выбора этих координат.

Для извлечения встроенной информации на приемной стороне уполномоченный пользователь, знающий координаты точек встраивания, сравнивает абсолютные значения соответствующих коэффициентов ДКП. Он извлекает сообщение (1 бит из каждого блока) по правилу:

1) для метода Коха-Жао:

2) для метода Бенгама-Мемона-Эо-Юнга:

При невыполнении ни одного условия в последнем выражении регистрируется ошибка извлечения.

Величина К задает устойчивость стеганосистемы к воздействию злоумышленника или некоторых случайных факторов на контейнер, т.е. величина К задает робастность стеганосистемы. Чем выше К, тем выше робастность, т.е. тем больший уровень внешних воздействий будет игнорирован системой, контейнер сохранит хранящуюся в нем информацию. Однако повышение К ведет к неизбежному повышению вносимых искажений.

Недостатком усовершенствованного метода Коха-Жао есть его низкая пропускная способность. Однако устнанены другие недостатки метода Коха-Жао. Все достоинства наследуются из метода прототипа.