Способ встраивания конфиденциальной информации в цветное изображение
Владельцы патента RU 2749880:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук (ХФИЦ ДВО РАН) (RU)
Изобретение относится к области защиты информации. Технический результат заключается в увеличении объема встраиваемой информации и стойкости к методам стегоанализа. Выбранный контейнер разбивается на квадратные зоны пикселей определенного размера, причем размер квадратной зоны пикселей выбирается исходя из детальности сокрытия. Каждая последующая квадратная зона пикселей получается смещением вправо предыдущей квадратной зоны пикселей на один пиксель, и при достижении границы ширины изображения следующая квадратная зона формируется с начала следующей строки. Далее выполняется формирование новых квадратных зон путем сдвига предыдущей квадратной зоны на один пиксель до тех пор, пока не будет достигнута граница ширины изображения, после чего действия повторяются, при этом смещения производятся до полного перебора пикселей в выбранном контейнере. Затем вычисляют значение пикселей в квадратной зоне пикселей, в каждой квадратной зоне пикселей производят линейное преобразование элементов. Определяют модуль определителя каждой квадратной зоны пикселей. Ранжируют полученные значения модулей определителей квадратных зон пикселей. Встраивание информации производят в биты только одного пикселя всех трех цветовых компонент в квадратной зоне пикселей.
Изобретение относится к области защиты информации и может быть использовано для хранения и скрытой передачи конфиденциальной информации по открытым каналам связи.
Известен способ встраивания сообщения в цифровое изображение формата JPEG 2000 [1], в котором цветное изображение для каждой цветовой компоненты разбивается на восемь битовых слоев, а для встраивания информации выбираются биты на границах серий одинаковых битов для минимизации искажений и нарушений статистических характеристик контейнера.
В данном способе существует необходимость коррекции статистических характеристик, которая приводит к увеличению времени обработки изображения, а также к снижению стойкости к стегоанализу и объема встраиваемой информации.
Наиболее близким является способ встраивания сообщения в цифровое изображение [2], в котором строится функция распределения отсчетов цветов пикселей контейнера, затем рассматривается младший бит количества отсчетов данного контейнера, далее производится разбиение на блоки, в которых для записи секретного бита информации корректируются младшие биты соседних отсчетов таким образом, чтобы при изменении одного из отсчетов на единицу менялся также и соседний отсчет.
Недостатком данного способа является малый объем встраивания информации и слабая стойкость к методам стегоанализа.
Техническое решение направлено на увеличение объема встраиваемой информации и увеличение стойкости к методам стегоанализа.
Технический результат достигается тем, что в способе встраивания конфиденциальной информации в цветное изображение, заключающемся в разбиении выбранного контейнера на зоны и встраивании информации в младшие биты, выбранный контейнер разбивается на квадратные зоны пикселей определенного размера, причем размер квадратной зоны пикселей выбирается исходя из детальности сокрытия, каждая последующая квадратная зона пикселей получается смещением вправо предыдущей квадратной зоны пикселей на один пиксель, и при достижении границы ширины изображения следующая зона формируется смещением предыдущей квадратной зоны пикселей вниз на один пиксель, при этом смещения производятся до полного перебора пикселей в выбранном контейнере, затем выбирают значение пикселей в квадратной зоне пикселей, в каждой квадратной зоне пикселей производят линейное преобразование элементов, затем определяют модуль определителя каждой квадратной зоны пикселей, ранжируют полученные значения модулей определителей квадратных зон пикселей, встраивание информации производят в биты только одного пикселя всех трех цветовых компонент в квадратной зоне пикселей, которая входит в группу с наибольшим значением модуля определителя.
Работу способа можно представить следующим образом. Выбранное цветное изображение, контейнер, представлено пикселями. Все пиксели состоят из трех цветовых компонент: красная компонента, зеленая компонента, синяя компонента (RGB). Весь контейнер разбивают на квадратные зоны пикселей выбранного или характерного размера. Для более детального выбора пикселя и более надежного сокрытия информации эти квадратные зоны пикселей необходимо выбирать минимального размера. Например, два на два пикселя. В этом случае количество квадратных зоны пикселей в контейнере вычисляется по следующей формуле:
где h, w - ширина и высота изображения в пикселях.
Вычисляют значение пикселя в каждой квадратной зоне пикселей, например по [3]
a i, j=0,299R+0,587G+0,114B,
где i∈0…1, j∈0…1 - применяется для случая, когда используются квадратные блоки размером 2×2 пикселя;
R∈0…255, G∈0…255, B∈0…255 - цветовые компоненты пикселя, так как в каждом пикселе три компоненты цвета.
Теперь, имея численные значения каждого пикселя в квадратных зонах пикселей необходимо применить линейное преобразование значений пикселей (элементов определителей) внутри каждой квадратной зоны пикселей, причем это преобразование одинаково во всех квадратных зонах пикселей. Затем вычисляют модуль определителя каждой квадратной зоны пикселей и ранжируют полученные значения в порядке убывания. Длина ряда варьируется в зависимости от выбора размеров квадратных зон пикселей, в нашем случае два на два пикселя. Конфиденциальная информация, предлагаемая к сокрытию, встраивается в один пиксель каждой квадратной зоны пикселей, входящей в группу с наибольшим значением модуля определителя. Причем, используются все три цветовых компоненты выбранного пикселя.
Таким образом, максимальный объем встраиваемой конфиденциальной информации в выбранный контейнер, т.е. цветное изображение, вычисляется следующим образом:
V=3(h-1)(w-1)
В результате встроенная информация практически не заметна для большинства широко распространенных методов стегоанализа.
Техническое решение обеспечивает увеличение объема встраиваемой информации и стойкости к методам стегоанализа.
Литература
1. Патент РФ №2288544, H04L 9/00. Способ встраивания сообщения в цифровое изображение формата JPEG 2000. 2014.
2. Патент РФ №2262805, H04L 9/00. Способ встраивания сообщения в цифровое изображение», 2010.
3. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. - М.: Техносфера, 2005. - 1072 с
Способ встраивания конфиденциальной информации в цветное изображение, заключающийся в разбиении выбранного контейнера на зоны и встраивание информации в младшие биты, отличающийся тем, что выбранный контейнер разбивается на квадратные зоны пикселей определенного размера, причем размер квадратной зоны пикселей выбирается исходя из детальности сокрытия, каждая последующая квадратная зона пикселей получается смещением вправо предыдущей квадратной зоны пикселей на один пиксель, и при достижении границы ширины изображения следующая квадратная зона формируется с начала следующей строки, далее выполняется формирование новых квадратных зон путем сдвига предыдущей квадратной зоны на один пиксель до тех пор, пока не будет достигнута граница ширины изображения, после чего действия повторяются, при этом смещения производятся до полного перебора пикселей в выбранном контейнере, затем вычисляют значение пикселей в квадратной зоне пикселей, в каждой квадратной зоне пикселей производят линейное преобразование элементов, затем определяют модуль определителя каждой квадратной зоны пикселей, ранжируют полученные значения модулей определителей квадратных зон пикселей, встраивание информации производят в биты только одного пикселя всех трех цветовых компонент в квадратной зоне пикселей, которая входит в группу с наибольшим значением модуля определителя.
