Steganography is the science of hiding information whose goal is to hide even the existence of secret messages by embedding the secret messages into an innocent-like cover. On the contrary, steganalysis is the science of detecting the existence of hidden messages in embedded image by steganography.
Pixel-value differencing (PVD) steganography and bit-plane complexity segmentation (BPCS) steganography are reviewed. We analyze the weakness of these two steganography methods such as generating blocky effects and making noise in smooth areas of embedded image. Therefore, they are detectable with steganalysis methods. PVD steganography generates step effects or abnormal high fluctuations in PVD histogram. Recently, modified PVD (MPVD) steganography preserving the PVD histogram is recently presented. MPVD steganography seemed to be secure because it can avoid the weakness of PVD.
In this thesis, we propose a novel steganalysis method for defeating MPVD steganography. We embed message one more time into the suspicious image to generate multiple features in image histogram and pixel value differencing histogram. These features are used to detect the images which are embedded by MPVD steganography. In our experiment, the proposed method is tested on more than 2,000 images. The result shows that our method can defeat the MPVD steganography method at high embedding rate.
In addition, after studying about the weakness of PVD and BPCS steganography methods, we also propose a secure bit plane based steganography method on the spatial domain, which uses a robust measure to select noisy blocks for embedding messages. A matrix embedding technique is also applied to reduce the change of cover images. Given that the statistical property of cover images is well preserved in stego-images, the proposed method is undetectable by steganalysis that uses RS analysis or histogram-based analysis. The proposed method is compared with the PVD and BPCS steganography methods. Experimental results confirm that our method is secure.
Steganography는 비밀 메세지를 원본매체에 넣어서 비밀 메세지의 존재 여부를 숨기는 정보 은닉 방법이다. 그와는 반대로 steganalysis는 steganography에 의해 메세지가 삽입된 이미지로부터 메세지의 존재여부를 판별하는 기술이다.
Pixel-value differencing (PVD) steganography와 bit-plane complexity segmentation (BPCS) steganography를 살펴보았다. 위의 두 방법은 blocky effect와 저주파영역에서 노이즈를 생성하는 단점을 가지고 있다는 것을 분석하였다. 그러므로 기존의 방법은 steganlysis에 의해 메세지의 존재여부가 탐지될 수 있다. PVD steganography는 계단현상을 만들거나, PVD 히스토그램에서 비정상적인 굴곡을 생성 할 수 있다. 최근 PVD 히스토그램의 특성을 보존하는 방법인 modified PVD (MPVD) 방식이 제안되었다. 이 방법은 PVD steganography의 단점인 계단현상을 제거한 방법이다.
본 논문에서는 MPVD steganography를 탐지할 수 있는 steganalysis 방법을 제안하였다. 픽셀값 히스토그램과 PVD 히스토그램으로부터 의심되는 이미지의 변조여부를 판별 할 수 있는 다양한 특성을 생성하기 위하여 메세지를 한번 더 삽입하였다. 이 특징들은 MPVD steganography에 의하여 메세지가 삽입된 이미지를 찾는데 사용된다. 2000개 이상의 이미지를 대상으로 제안된 알고리즘을 실험하였다. 실험 결과를 통해 제안된 방법이 MPVD steganography 방법을 높은 삽입률로 탐지하는 것을 알 수 있었다.
또한 PVD와 BPCS의 단점을 파악한 후에 공간 영역에서 secure bit plane based steganography를 제안하였다. 제안하는 방법은 메세지 삽입을 위한 noisy block을 선택하기 위하여 새로운 척도를 제시하였다. 커버 이미지의 변화를 최소화 하기 위해 matrix embedding 기술도 적용하였다. 커버 이미지의 통계적 특성이 잘 보존되기 때문에, RS analysis나 히스토그램 기반의 analysis에 의해 탐지되지 않는다. 본 논문에서 제안된 방법을 PVD, BPCS steganography 방법과 비교 실험한 결과 보안성이 향상되었음이 검증되었다.