Ефективність попереднього зашумлення стеганограм з використанням фрактальних шумів в задачах стегоаналізу цифрових зображень

Анотація

Протидії витоку конфіденційних даних у кіберфізичних системах сьогодні приділяється особлива увага фахівців в
галузі інформаційної та кібербезпеки. Вирішення даної задачі ускладнюється широким використанням зловмисниками
новітніх стеганографічних методів вбудовування конфіденційних даних до файлів-контейнерів, зокрема цифрових
зображень. Особливістю даних методів є мінімізація змін параметрів зображення-контейнеру під час приховання
стегоданих. Це суттєво знижує ефективність виявлення сформованих стеганограм при використанні сучасних статистичних
стегодетекторів. Тому розробка нових методів виявлення стеганограм, здатних локалізувати та підсилювати слабкі зміни
параметрів зображень-контейнерів обумовлених прихованням повідомлень, є актуальною та важливою задачею. Одним з
новітніх підходів до вирішення даної задачі є застосування методів попередньої обробки зображення (калібрування). Дані
методи спрямовані на визначення параметрів зображення-контейнеру, або ж стеганограми за наявним (досліджуваним)
цифровим зображенням. Більшість відомих методів калібрування засновані на зменшенні впливу зображення-контейнеру
(контексту) шляхом застосування ансамблю високочастотних фільтрів. Це дозволяє суттєво підвищити точність виявлення
стеганограм, проте потребує використання обчислювально складних методів підбору високочастотних фільтрів для
придушення контексту. Внаслідок цього даний підхід може бути неефективним у реальних випадках, коли необхідна
швидка адаптація стегодетекторів для виявлення стеганограм, сформованих згідно раніше невідомих методів вбудовування
стегоданих. Для подолання даних обмежень були запропоновані методи калібрування зображень, спрямовані на підсилення
спотворень, викликаних прихованням повідомлень. Дані методи засновані на повторному вбудовуванні повідомлень до
досліджуваного зображення, або ж додаткового зашумлення зображень. Ефективність підходу на основі повторного
вбудовування повідомлень була показана для широкого спектру сучасних стеганографічних методів. Дана робота
присвячена дослідженню ефективності методів калібрування на основі попереднього зашумлення зображень, зокрема з
використанням нестаціонарного фрактального шуму. Аналіз ефективності даного підходу був проведений для сучасних
адаптивних стеганографічних методів HUGO та MG на стандартному пакеті зображень VISION. За результатами аналізу
отриманих даних, виявлено, що додаткове зашумлення зображень дозволяє суттєво підвищити точність виявлення
стеганограм для методу HUGO у випадку слабкого заповнення зображення-контейнеру стегоданими (менше 10 %).
Вагомою перевагою запропонованого методу у порівнянні з сучасними статистичними стегодетекторами є його низька
обчислювальна складність. Тим не менше, запропований метод суттєво поступається сучасним стегодетекторами у випадку
середнього (менше 20 %) та сильного (більше 25 %) заповнення зображення-контейнеру стегоданими, зокрема у випадку
використання стеганографічного методу MG.