Підвищення ефективності стеганоаналізу для цифрових зображень та відео.

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.21 – системи захисту інформації – Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2017. 19 В роботі вирішено важливу науково-технічну задачу, що полягає в підвищенні ефективності стеганоаналізу цифрових зображень та цифрових відео шляхом розробки ефективних стеганоаналітичних методів виявлення наявності додаткової інформації, вбудо- ваної методом LSB у цифрові зображення та відео, у тому числі при малих значеннях пропускної спроможності прихованого каналу зв’язку (ППС). Стеганоаналіз цифрових контентів реалізований без наявності оригінального контейнеру у просторовій області контентів, що дозволило уникнути додаткового накопичення обчислювальної похибки. Досягнуто високу ефективність виявлення стеганопові- домлень, сформованих вбудовою додаткової інформації в одну довільну колірну складову цифрових зображень (при ППС 0.05 біт/піксель помилки І роду максимально склали 7.96% при відсутності помилок ІІ роду). Для цифрових відео досягнуто абсолютний результат детектування при ППС не нижче 0.167 біт/піксель, у тому числі при малих розмірах кадрів.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.21 – системы защиты информации – Одесский национальный политехнический университет, Одесса, 2017. В работе решена важная научно-техническая задача, которая заключается в повышении эффективности стеганоанализа цифровых изображений (ЦИ) и видео (ЦВ) путем разработки эффективных стеганоаналитических методов выявления вложений дополнительной информации, погруженной методом LSB в ЦИ и ЦВ, в том числе при малых значениях пропускной способности скрытого канала связи (СПС). Объект исследования – процессы организации и обнаружения стеганографического канала связи. Предмет исследования – стеганоаналитические методы для цифровых изображений и видео. Для организации стеганоанализа обоснован выбор пространственной области цифровых контентов благодаря возможности избежать накопления вычислительной по- грешности, что в значительной степени влияет на эффективность стеганоанализа при условии малых значений СПС. Получил дальнейшее развитие общий подход к анализу состояния и технологии функционирования информационных систем путем получения критерия принадлежности ненулевого сингулярного числа матрицы единичного ранга множеству натуральных чисел, что позволило установить соответствие между пространственной областью и областью преобразования цифровых контентов. На основе полученного критерия разработан теоретический базис и на его основе разработаны стеганоаналитические методы выявления вложений дополнительной информации в цифровых видео, основанные на учете различий в количестве блоков с оди- наковыми значениями яркости в результате первичного и вторичного погружений дополнительной информации. Для цифровых видео достигнут абсолютный результат детектирования при СПС не ниже 0.167 бит/пиксель, что позволило повысить эффективность стеганоанализа максимально на 7.5%. Разработанный метод, основанный на учете характера изменения количества блоков с одинаковыми значениями яркости, обеспечивает высокую эффективность выявления вложений дополнительной информации, по-20 груженной в цифровые видео с малым размером кадров: при СПС 0.167-0.5 бит/пиксель ошибки І рода отсутствуют, при СПС 0.125 бит/пиксель ошибки І рода составляют 6.12% при ошибках ІІ рода 5.1%. На основе анализа последовательных триад цветовых триплетов в матрице уникальных цветов цифровых изображений разработан метод выявления дополнительной информации, погруженной в одну произвольную цветовую составляющую цифровых изображений (отдельных кадров цифровых видео), что позволило с высокой эффективностью выявлять стеганосообщения, сформированные при малой СПС: при СПС 0.05 бит/пиксель ошибки І рода максимально составили 7.96% при отсутствии ошибок ІІ рода. Разработанный метод адаптирован для выявления вложений дополнительной информации в цифровых видео, что позволило повысить эффективность стеганоанализа максимально на 14.93% (при СПС 0.0625 бит/пиксель). Исходя из различий в количестве последовательных триад триплетов в матрице уникальных цветов цифровых изображений в форматах с/без потерь, разработан метод выявления формата оригинального контейнера, используемый как составная часть стеганоанализа, что, с учетом полученных оценок эффективности разработанных стеганоаналитических методов, позволило увеличить эффективность видеостеганоанализа путем разработки комплексного метода выявления стеганосообщений, сформированных при различных условиях погружения дополнительной информации (СПС, количество цветовых составляющих), а также использовании в качестве контейнеров цветных и полутоновых цифровых видео в формате с/без потерь. Разработанные стеганоаналитические алгоритмы, основанные на учете изменений в количестве блоков с одинаковыми значениями яркости, являются полиномиальными степени 2, алгоритмы, основанные на анализе последовательных триад триплетов в мат- рице уникальных цветов ЦК, являются полиномиальными степени 4.

Thesis for a candidate’s degree by specialty 05.13.21 – Information security system – Odessa National Polytechnic University, Odessa, Ukraine, 2017. The paper is devoted the development of complex steganalytic method, aimed to detect the fact of presence of additional information, embedded by LSB method in digital images and video with different values of hidden capacity including small values. This methods led to improving the efficiency of steganalysis. Steganalysis of digital contents is realized without presence of original container in spatial domain of content, that allows avoid additional accumulation of a computing error. It was reached high efficiency of detection stego, formed by embedding of additional information into one random color component of digital images, by analyzing of sequential triads of triplets in the matrix of unique colors. To provide steganalysis of digital video it was developed methods, based on the accounting of differences in the change of the number of blocks with the equal color brightness values of matrices of frames of a video sequence as a result of primary and repeated embedding of additional information. It was developed the method of detection the fact of compression in color digital images, which can be used as an integral part of steganalysis.