ВПЛИВ ПОПЕРЕДНЬОГО ЗАШУМЛЕННЯ ЦИФРОВИХ ЗОБРАЖЕНЬ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ СТАТИСТИЧНИХ СТЕГОДЕТЕКТОРІВ
| العنوان: | ВПЛИВ ПОПЕРЕДНЬОГО ЗАШУМЛЕННЯ ЦИФРОВИХ ЗОБРАЖЕНЬ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ СТАТИСТИЧНИХ СТЕГОДЕТЕКТОРІВ |
|---|---|
| المصدر: | Radio Electronics, Computer Science, Control; No. 1 (2021): Radio Electronics, Computer Science, Control; 184-193 Радиоэлектроника, информатика, управление; № 1 (2021): Радиоэлектроника, информатика, управление; 184-193 Радіоелектроніка, iнформатика, управління; № 1 (2021): Радіоелектроніка, інформатика, управління; 184-193 |
| بيانات النشر: | National University "Zaporizhzhia Polytechnic", 2021. |
| سنة النشر: | 2021 |
| مصطلحات موضوعية: | ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, стегоанализ цифровых изображений, адаптивные методы встраивания, Гауссовый шум, Пуассоновский шум, стегоаналіз цифрових зображень, адаптивні методи приховання, Гаусовий шум, Пуасоновий шум, digital image steganalysis, adaptive embedding method, Gaussian noise, Poisson noise |
| الوصف: | Context. The problem of sensitive information protection during data transmission in communication systems was considered. The case of reliable detection of stego images formed according to advanced embedding methods was investigated. The object of research is digital images steganalysis of adaptive steganographic methods. Objective. The goal of the work is performance analysis of statistical stegdetectors for adaptive embedding methods in case of preliminary noising of analyzed image with thermal and shot noises. Method. The image pre-processing (calibration) method was proposed for improving stego-to-cover ratio for state-of-the-art adaptive embedding methods HUGO, MG and MiPOD. The method is aimed at amplifying negligible changes of cover image caused by message hiding with usage of Gaussian and Poisson noises. The former one is related to influence the thermal noise of chargecoupled device (CCD) based image sensor during data acquisition. The latter one is related to shot noise that originates from stochastic process of electron emission by photons hitting of CCD elements. During the research, parameters of thermal noise were estimated with two-dimensional Wiener filter, while sliding window of size 5·5 pixels was used for parameters evaluation for shot noise. Results. The dependencies of detection error on cover image payload for advance HUGO, MG and MiPOD embedding methods were obtained. The results were presented for the case of image pre-noising with both Gaussian and Poisson noises, and varying of feature pre-processing methods. Conclusions. The conducted experiments confirmed effectiveness of proposed approach for image calibration with Poisson noise. Obtained results allow us to recommend linearly transformed features to be used for improving stegdetector performance by natural image processing. The prospects for further research may include investigation usage of special noises, such as fractal noises, for improving stego-to-cover ratio for advanced embedding methods. Актуальность. Рассмотрена проблема защиты конфиденциальной информации при передаче данных в системах связи. Исследован случай выявления стеганограмм, сформированных согласно современным методам скрытия информации. Объектом исследования являются методы выявления стеганограмм с данными, встроенными согласно адаптивным стеганографическим методам. Метод. Предложен метод предварительной обработки (калибровки) изображений для повышения соотношения стегоданные-контейнер для современных адаптивных стеганографических методов HUGO, MG и MiPOD. Метод направлен на усиление незначительных искажений изображения-контейнера, обусловленных встраиванием данных. Усиление искажений достигается путем внесения в изображение дополнительных шумов, имеющих гауссовый и пуассоновый распределения. Первый тип шумов связан с тепловым шумом, который влияет на датчик изображения на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС) во время формирования изображения. Второй тип шума связан с дробовым шумом, который возникает в результате случайного процесса испускания электронов фотонами, попадающими на элементы ПЗС. Дисперсия тепловых шумов оценивалась с помощью двумерного фильтра Винера при вариации размеров скользящего окна. Параметры распределения Пуассона оценивалось с помощью скользящего окна размером 5·5 пикселей. Результаты. Построены зависимости ошибки обнаружения от степени заполнения изображения-контейнера стегоданными для методов встраивания HUGO, MG и MiPOD. Результаты представлены для случая внесения в изображения шума с гауссовым и пуасоновим делениями, а также применении различных методов предварительной обработки характеристик. Выводы. Проведенные эксперименты подтвердили эффективность предложенного подхода к калибровке изображений с использованием пуассоновских шумов. Полученные результаты позволяют рекомендовать использование декартовых и линейно преобразованных признаков стеганограмм для повышения точности работы стегодетектора. Перспективы дальнейших исследований могут включать изучение эффективности специальных типов шумов, таких как фрактальные шумы, с целью повышения соотношения стегоданные-контейнер для современных стеганографических методов. Актуальність. Розглянуто проблему захисту конфіденційної інформації під час передачі даних у системах зв’язку. Досліджено випадок виявлення стеганограм, сформованих згідно новітніх методів приховання повідомлень. Об’єктом дослідження є методи виявлення стеганограм з даними, вбудованими згідно адаптивними стеганографічними методами. Метод. Запропоновано метод попередньої обробки зображень (калібрування) для підвищення співвідношення стегоконтейнер для сучасних адаптивних методів вбудовування HUGO, MG та MiPOD. Метод спрямований на посилення незначних змін зображення-контейнеру, обумовлених прихованням повідомлень. Підвищення досягається шляхом внесення до зображення додаткових шумів, що мають гаусовий або пуасоновий розподіл. Перший тип шуму пов'язаний з тепловим шумом, який впливає на матрицю фотоелементів під час формування зображення. Другий тип шуму пов'язаний зі стохастичною природою процесу випромінювання електронів фотонами, що потрапляють на елементи матриці фотоелементів. Дисперсія теплових шумів оцінювалася з використанням двовимірного фільтра Вінера при варіації розміру ковзного вікна. Параметри розподілу Пуассона було визначено з використанням ковзного вікна розміром 5·5 пікселів. Результати. Побудовано залежності помилки виявлення від ступеня заповнення зображення-контейнеру стегоданими для методів вбудовування HUGO, MG та MiPOD. Результати представлені для випадку внесення до зображень шуму з гаусовим та пуасоновим розподілами, а також застосуванні різних методів попередньої обробки характеристик. Висновки. Проведені експерименти підтвердили ефективність запропонованого підходу до калібрування зображень з використанням пуасонівських шумів. Отримані результати дозволяють рекомендувати використання декартових і лінійно трансформованих ознак стеганограм для підвищення точності роботи стегодетектору. Перспективи подальших досліджень можуть включати вивчення ефективності застосування спеціальних типів шумів, зокрема фрактальних шумів, з метою підвищення співвідношення стегодані-контейнер для сучасних стеганографічних методів. |
| وصف الملف: | application/pdf |
| اللغة: | English |
| تدمد: | 1607-3274 2313-688X |
| URL الوصول: | https://explore.openaire.eu/search/publication?articleId=scientific_p::2b5f85040662413b9313bdd534bad605 http://ric.zntu.edu.ua/article/view/228164 |
| Rights: | OPEN |
| رقم الانضمام: | edsair.scientific.p..2b5f85040662413b9313bdd534bad605 |
| قاعدة البيانات: | OpenAIRE |
| تدمد: | 16073274 2313688X |
|---|