Стеганоаналітичний алгоритм, заснований на дослідженні сингулярного розкладу блоків матриці цифрового зображення

Abstract

Одною з найпоширеніших технологій для забезпечення захисту будь-яких цифрових даних при передачі по відкритих каналах зв’язку, на поданий час, вважаються стеганографічні методи. Застосування розв’язку задачі захисту цифрових даних за допомогою стеганографічних методів, використовується не лише державними службами, але й терористичними організаціями. У зв’язку з цим, необхідність дослідження, розробки та постійного підвищення ефективності стеганоаналітичних методів, стає надзвичайно актуальним. В роботі запропоновано стеганоаналітичний алгоритм, заснований на дослідженні сингулярного розкладу блоків матриці цифрового зображення. Головною метою поданої роботи є підвищення ефективності стеганоаналізу цифрового зображення, у відсутності контейнеру, шляхом розробки нового стеганоаналітичного алгоритму, заснованого на дослідженні сингулярного розкладу блоків матриці цифрового зображення. В результаті детального дослідження стеганографічного алгоритму, що використовує сингулярний розклад блоків матриці цифрового зображення, встановлені статистичні характеристики сингулярних чисел блоків матриці зображення. На основі визначених характеристик, в роботі представлені основні кроки стеганоаналітичного алгоритму. В якості критерію для оцінки ефективності розробленого стеганоаналітичного алгоритму, використана ймовірність детектування додаткової інформації. Розглянуто помилки першого та другого роду. Для порівняння результатів роботи, розробленого стеганоаналітичного алгоритму з існуючими алгоритмами у відкритому доступі, обрані наступні застосування: XSteg; StegSpy. Для автоматизованого розв’язку стеганоаналітичної задачі для цифрового зображення реалізовано програмний продукт «StegoAnalysis».

Steganography methods are considered to be one of the most common technologies for the protection of any digital data when transmitted over open communication channels at a given time. The solution of the problem of digital data protection using steganography methods is used not only by government services, but also by terrorist organizations. Therefore, the need for research, development and continuous improvement of steganoanalytical methods is becoming extremely important. The steganoanalytical algorithm based on the study of the singular decomposition of digital image matrix blocks is proposed in the paper. The main purpose of this paper is to increase the efficiency of digital image steganoanalysis, in the absence of a container, by developing a new steganoanalytical algorithm based on the study of the singular decomposition of digital image matrix blocks. As a result of a detailed study of the steganography algorithm using the singular decomposition of digital image matrix blocks, the statistical characteristics of the singular values of image matrix blocks are established. Based on the defined characteristics, the paper presents the main steps of the stegananoanalytical algorithm. As a criterion for assessing the effectiveness of the developed steganoanalytical algorithm, the probability of detecting additional information was used. Errors of the first and second type are considered. To compare the results of the developed steganoanalytical algorithm with existing algorithms in open access, the following applications are selected: XSteg; StegSpy. The software product "StegoAnalysis" has been implemented for the automated solution of the stegananalytical problem for digital image.