Контроль искажений растровых графических изображений, вносимых стеганографическими системами

Известия ТРТУ

Тематический выпуск

Выбраны значения порога смещения 8п = 3-10"3 м и порога флуктуаций сигнала

Хп = 0,14-10-3 с, обеспечивающие вероятность пропуска сигнала порядка Рпс = 0,05 и

Рпс = 4,4-10"3 соответственно.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Зори А.А., Амиров Р.З. Информационно-измерительная система идентификации типоразмеров брикетов // Наук. праці Донецьк. держ. техн. ун-ту. Сер.: Обчислювальна техніка та автоматизація. Донецьк. 2000. Вип. 20. С. 253 - 260.

2. Теория обнаружения сигналов / Под ред. П.А. Бакута. М.: Радио и связь, 1984.438 с.

3. Амиров Р.З. Информационно-измерительная система идентификации типоразмеров брикетов при пакетировании радиоактивных отходов: Автореф. дисс. канд. техн. наук. - Донецк: Дон-НТУ, 2001. 19с.

А.В. Аграновский, А.В. Балакин, Н.В. Рутковский, Р.А.Хади

КОНТРОЛЬ ИСКАЖЕНИЙ РАСТРОВЫХ ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ, ВНОСИМЫХ СТЕГАНОГРАФИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ

Как известно, основная задача криптографии заключается в том, чтобы преобразовать передаваемую информацию таким образом, чтобы она стала недоступной для ознакомления предполагаемым противником. Однако для решения целого ряда задач информационной безопасности сегодня требуется не только сделать информацию недоступной, но и зачастую скрыть сам факт ее наличия в передаваемых сообщениях - такова классическая задача стеганографии. В последние годы стеганография, изучающая способы сокрытия данных, при которых скрывается наличие определенной информации в сообщении-контейнере, претерпевает стремительное развитие: методы стеганографии применимы теперь не только к графическим, но и к аудио, текстовым и другим видам данных [1].

Мы рассматриваем стеганографические системы, которые используют в качестве контейнеров растровые графические изображения. На стадии разработки стеганографической системы важно анализировать искажения, вносимые при сокрытии в пустой контейнер. Задача разработчика системы состоит в том, чтобы найти компромисс между величиной искажений, отчасти характеризующей надежность стеганографической системы, устойчивостью к уничтожению и пропускной способностью (отношению размера сообщения к размеру контейнера) [2].

Особое значение контроль искажений имеет в случае, если стоит задача уничтожения сокрытого в графическом изображении сообщения, так как для этого применяют различные типы разрушающих преобразований (применение фильтров, поворот изображения, размытие и т.д.). При выборе преобразований и их параметров важно оценивать не только стойкость атакуемой стеганографической системы к их применению, но и определять влияние этих преобразований на качество изображения.

Критерий оценки качества растровых графических изображений - это метрика между исходным (неискаженным, обозначим его I) и модифицированным (искаженным, обозначим его О) растровым графическим изображением [3]. Понятие качества мы определяем как меру восприятия человеком вносимых искажений в исходное изображение. Т акое определение связанно с тем, что понятие качества весьма субъективно и его тяжело определить без опорной точки отсчета. С точки зрения контроля искажений, вносимых стеганографическими системами в графические изображения, немодифицирован-

Компьютерные технологии в инженерной и управленческой деятельности

ный и модифицированный контейнер представляют неискаженное и искаженное изображение соответственно. Таким образом, оценка качества вычисляется непосредственно как метрика от графических изображений:

q =т(1,0).

Через ^ и Oy будем обозначать значение точки с координатами (у) неискаженного и искаженного изображения соответственно. Самый простой способ осуществлять контроль искажений заключается в вычислении наибольшего и наименьшего отклонений:

mмAXD(1>0) = тах 1 ^ - °у 1, Мм^(1>0) = тт 1 ^ - °у 1.

Пиковое отношение сигнал-шум, как и отношение сигнал-шум, имеет большое практическое значение в современной обработке сигналов, многие разработчики ограничиваются лишь применением этих, известных всем, метрик:

ч2 '2

max

i.i 1 i,i

mPSNR(I’O) - MN „ ’J-------------2, mSNR(I,O) - n _ i 2 .

S(Ii,j - Oi,j)2 mNMSE(I’O) S(Ii,j - Oy)2

У ij

Нормированная взаимная корреляция и корреляция качества - это самые распространенные статистические метрики, на практике первая из них может быть более полезной за счет сохранения размерности:

1>у°ч S^u

mNC(I|O) - 2 , mCQ(I-O) - ----.

S (Ii,j) S Ii’j

i,j у

Оамыми распространенными и соответственно наиболее исследованными из вышеперечисленных метрик искажений сегодня являются отношение сигнал-шум (SNR) и пиковое отношение сигнал-шум (PSNR). Их распространенность объясняется простотой вычисления [4]. Однако в исследованиях необходимо использовать как можно больше различных метрик, ведь только так можно определить наиболее подходящие для решения поставленной задачи, а это, в свою очередь, позволит повысить качество разрабатываемой стеганографической системы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Аграновский А.В., Балакин А.В. Стеганография в тексте//Тр. конф. "Безопасность информационных технологий". Пенза, 2001. Т.2. С. 15-16.

2. Аграновский А.В., Жижелев А.В., Хади Р.А., Балакин А.В. Оценка уровня скрытности встраивания данных в стеганографических системах первого поколения // VI Международная Конференция "Комплексная защита информации". ВНИИПВТИ. Москва, 2002.

3. Pappas T.N., Safranek R.J. Perceptual criteria for image quality evaluation, 1999, http://citeseer.nj.nec.com/14738.html.

4. KutterM., Petitcolas F.A.P. A fair benchmark for image watermarking systems, Proceedings of SPIE: Security and Watermarking of Multimedia Contents,Volume 3657, San Jose, California, January, 1999, pp. 226-239.