[论文解读] A Hash based Approach for Secure Keyless Steganography in Lossless RGB Images

Ankit Chaudhary, Jaldeep Vasavada+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 23, 2012

Advanced Steganography and Watermarking Techniques被引用 5

一句话总结

本文提出了一种基于哈希、无密钥的无损RGB图像隐写方法，通过将消息随机分布在所有颜色通道中、压缩载荷，并仅修改每个通道的最低有效位，从而提升安全性和存储容量。与传统LSB技术相比，该方法降低了可检测性并提高了嵌入效率。

ABSTRACT

This paper proposes an improved steganography approach for hiding text messages in lossless RGB images. The objective of this work is to increase the security level and to improve the storage capacity with compression techniques. The security level is increased by randomly distributing the text message over the entire image instead of clustering within specific image portions. Storage capacity is increased by utilizing all the color channels for storing information and providing the source text message compression. The degradation of the images can be minimized by changing only one least significant bit per color channel for hiding the message, incurring a very little change in the original image. Using steganography alone with simple LSB has a potential problem that the secret message is easily detectable from the histogram analysis method. To improve the security as well as the image embedding capacity indirectly, a compression based scheme is introduced. Various tests have been done to check the storage capacity and message distribution. These testes show the superiority of the proposed approach with respect to other existing approaches.

研究动机与目标

• 通过防止通过直方图分析检测，提升隐写系统的安全性。
• 在无损RGB图像中，将隐藏消息的存储容量提升至超过传统LSB方法的水平。
• 通过每像素仅修改每个颜色通道的最低有效位，最小化图像失真。
• 通过将数据随机散布在整个图像中，而非集中于特定区域，改善消息分布。
• 集成数据压缩技术，间接提升嵌入容量，同时不损害安全性。

提出的方法

• 该方法使用哈希函数将消息位在整幅图像中随机分布，确保在特定区域无聚集现象。
• 每个像素的三个颜色通道（R、G、B）均用于嵌入，以最大化可用存储空间。
• 在嵌入前对源文本消息进行压缩，以提高有效存储容量。
• 每个像素仅修改每个颜色通道的一个最低有效位，以最小化感知失真。
• 该方法为无密钥设计，依赖哈希函数生成密钥和消息分布，无需共享秘密。
• 隐写嵌入方式可减少通过直方图分析可检测到的统计异常。

实验结果

研究问题

• RQ1 在无损RGB图像中，如何通过防止直方图分析检测攻击来提升隐写安全性？
• RQ2 通过利用所有颜色通道和数据压缩，嵌入容量可提升至何种程度？
• RQ3 与局部化嵌入相比，将消息位在图像中随机分布是否能降低可检测性？
• RQ4 该方法在保持高载荷容量的同时，最小化视觉失真的有效性如何？
• RQ5 与现有基于LSB的隐写技术相比，该方法的性能表现如何？

主要发现

• 所提方法通过利用全部三个颜色通道并压缩消息后再嵌入，实现了更高的存储容量。
• 将消息位在图像中随机分布可降低通过直方图分析检测的可能性。
• 观察到的图像失真极小，因为每个像素仅修改每个颜色通道的一个最低有效位。
• 集成压缩技术可间接提升嵌入容量，同时不损害安全性。
• 实验测试证实，该方法在容量和安全性方面优于现有方法。
• 该方法通过避免简单LSB隐写中典型的统计模式，有效降低了可检测性。