[论文解读] Hiding Image in Image by Five Modulus Method for Image Steganography

Firas A. Jassim|arXiv (Cornell University)|Apr 4, 2013

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 11被引用 4

一句话总结

该论文提出了一种新颖的图像隐写术方法，通过五模数法将彩色隐写图像隐藏在载体图像中，利用像素值能被五整除的特性，在像素值除以五后的余数（1–4）中嵌入数据。通过采用4×4窗口并利用模运算，该方法在RGB各通道中嵌入秘密图像数据，同时保持了较高的视觉质量，提取图像的PSNR值也较高。

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.

研究动机与目标

• 开发一种实用的隐写技术，将彩色隐写图像嵌入载体图像，同时保持视觉质量。
• 解决在载体图像中高效隐藏大量图像数据而不引入可检测失真的挑战。
• 通过引入隐写密钥，使嵌入过程对攻击者隐蔽，从而提高安全性。
• 通过鲁棒的像素操作和错误容错能力，确保提取的隐写图像具有高保真度。

提出的方法

• 使用五模数法将载体图像和隐写图像中的所有像素值转换为五的倍数。
• 采用4×4窗口大小，对载体图像中的像素块进行处理以实现数据嵌入。
• 在每个像素值除以五后的余数中嵌入1至4之间的值（代表隐写图像数据）。
• 独立地对图像的R、G和B通道应用嵌入过程，以保持颜色完整性。
• 将隐写密钥集成到算法中，以随机化嵌入模式，增强安全性。
• 将整个隐写图像除以五，将像素值映射到新范围（0–51），以实现高效的数据嵌入。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何操纵像素值以在不引入可见失真的情况下嵌入图像数据？
• RQ2 如何通过最小的感知变化，高效且可逆地将完整的彩色隐写图像嵌入载体图像？
• RQ3 如何使嵌入过程对未经授权的检测和提取具有抗性？
• RQ4 所提出的方法在提取后在多大程度上保持了隐写图像的视觉质量？
• RQ5 使用模运算和基于块的处理是否能提高嵌入容量和鲁棒性？

主要发现

• 所提出的方法成功地在载体图像中嵌入了完整的彩色隐写图像，且感知失真极小。
• 提取的隐写图像获得了较高的PSNR值，表明其视觉保真度高，失真低。
• 五模数法的使用通过利用除以五后的余数（1–4）实现了高效的数据嵌入。
• 基于4×4窗口的方法允许在整个图像上实现结构化且可扩展的嵌入。
• 隐写密钥的集成通过使嵌入模式非确定化，提高了安全性，使其更难被逆向工程。
• 通过独立处理R、G和B通道，该方法保持了颜色完整性，使隐写图像的原始外观得以保留。