[논문 리뷰] Hiding Image in Image by Five Modulus Method for Image Steganography

Firas A. Jassim|arXiv (Cornell University)|2013. 04. 04.

Advanced Steganography and Watermarking Techniques참고 문헌 11인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 5로 나누었을 때 나머지가 1~4인 픽셀 값에 데이터를 삽입하기 위해 Five Modulus Method를 사용하여 커버 이미지 내에 색상 스테고 이미지를 숨기는 새로운 이미지 스테가노그래피 기법을 제안한다. 4×4 윈도우를 활용하고 5로 나누었을 때의 나머지(1–4)를 이용함으로써 RGB 채널 전반에 걸쳐 비밀 이미지 데이터를 삽입하면서도 높은 시각적 품질을 유지하며, 추출된 이미지에 대해 높은 PSNR 값을 달성한다.

ABSTRACT

This paper is to create a practical steganographic implementation to hide color image (stego) inside another color image (cover). The proposed technique uses Five Modulus Method to convert the whole pixels within both the cover and the stego images into multiples of five. Since each pixels inside the stego image is divisible by five then the whole stego image could be divided by five to get new range of pixels 0..51. Basically, the reminder of each number that is not divisible by five is either 1,2,3 or 4 when divided by 5. Subsequently, then a 4-by-4 window size has been implemented to accommodate the proposed technique. For each 4-by-4 window inside the cover image, a number from 1 to 4 could be embedded secretly from the stego image. The previous discussion must be applied separately for each of the R, G, and B arrays. Moreover, a stego-key could be combined with the proposed algorithm to make it difficult for any adversary to extract the secret image from the cover image. Based on the PSNR value, the extracted stego image has high PSNR value. Hence this new steganography algorithm is very efficient to hide color images.

연구 동기 및 목표

• 시각적 품질을 유지하면서 커버 이미지 내에 색상 스테고 이미지를 실용적으로 삽입할 수 있는 스테가노그래픽 기법을 개발하기 위해.
• 시각적으로 감지 가능한 왜곡을 유발하지 않으면서도 커버 이미지에 대량의 이미지 데이터를 효율적으로 숨기는 데 도전하는 데 목적이 있다.
• 스테고 키를 통합하여 악성 사용자로부터 삽입 과정을 은폐함으로써 보안성을 향상시키기 위해.
• 강력한 픽셀 조작 및 오류 내성 기반으로 추출된 스테고 이미지의 높은 정밀도를 확보하기 위해.

제안 방법

• 커버 이미지와 스테고 이미지의 모든 픽셀 값을 Five Modulus Method를 사용해 5의 배수로 변환한다.
• 커버 이미지의 픽셀 블록을 처리하기 위해 4×4 윈도우 크기를 사용하여 데이터 삽입을 수행한다.
• 각 픽셀 값이 5로 나누었을 때의 나머지에 1에서 4 사이의 값을 삽입하여 스테고 이미지 데이터를 표현한다.
• 색상 무결성을 유지하기 위해 이미지의 R, G, B 채널을 별도로 독립적으로 처리한다.
• 삽입 패턴을 무작위화하고 보안성을 향상시키기 위해 알고리즘에 스테고 키를 통합한다.
• 전체 스테고 이미지를 5로 나누어 픽셀 값을 새로운 범위(0–51)로 매핑함으로써 효율적인 데이터 삽입을 가능하게 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 픽셀 값을 조작하여 가시적 왜곡 없이 이미지 데이터를 삽입할 수 있는가?
• RQ2 최소한의 시각적 변화로 커버 이미지 내에 전체 색상 스테고 이미지를 효율적이고 가역적으로 삽입할 수 있는 방법은 무엇인가?
• RQ3 무단 탐지 및 추출로부터 삽입 과정을 어떻게 보호할 수 있는가?
• RQ4 추출 후 스테고 이미지의 시각적 품질은 어느 정도 유지되는가?
• RQ5 모듈로 산술과 블록 기반 처리를 사용함으로써 삽입 용량과 강건성을 향상시킬 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 방법은 시각적 왜곡을 최소화하면서 커버 이미지 내에 전체 색상 스테고 이미지를 성공적으로 삽입한다.
• 추출된 스테고 이미지는 높은 PSNR 값을 기록하여 강력한 시각적 무결성과 낮은 왜곡을 나타낸다.
• Five Modulus Method를 사용함으로써 5로 나누었을 때의 나머지(1–4)를 활용하여 효율적인 데이터 삽입이 가능해진다.
• 4×4 윈도우 기반 접근 방식은 이미지 전반에 걸쳐 체계적이고 확장 가능한 삽입을 가능하게 한다.
• 스테고 키의 통합은 삽입 패턴을 비결정적으로 만들고 역공학을 어렵게 하여 보안성을 향상시킨다.
• R, G, B 채널을 독립적으로 처리함으로써 색상 무결성이 유지되어 스테고 이미지의 원래 외관이 그대로 보존된다.