CC BY
3
2. Демидова Л.А., Кираковский В.В., Пылькин А.Н. Алгоритмы и системы нечеткого вывода прирешении задач диагностики городских инженерных коммуникаций в среде Matlab, ISBN 5-256-017624
3. Пер. с польск. И. Д. Рудинского, Методы и технологии искусственного интеллекта, ISBN 978-5-9912-0105-6
УДК 004.056.5; 53.04; 53.06
Мишина О.О.
студент НИУ «БелГУ» Лихолоб П. Г. стпреподаватель РФ, г. Белгород СКРЫТОЕ КОДИРОВАНИЕ РЕЧИ В ИЗОБРАЖЕНИИ
Аннотация: в данной статье рассматриваются стеганографический метод скрытного кодирования речи в изображении.
Ключевые слова: Информация, защита, стеганография, кодирование, стеганографические методы.
Mishina O. О. student «BelSU» Likholob P. G. St. Ave.
Russia, Belgorod COVERT SPEECH ENCODING IN THE IMAGE
Abstract: this article discusses method of steganography is covert speech coding in the image.
Keywords: Information, security, steganography, encoding, steganography methods.
В связи с постоянно увеличивающимися объемами информации, представленной в цифровом виде, возникают проблемы с её хранением. Различные государственные учреждения, частные компании и т.д. подвергают свои архивы, хранящие большие объемы информации на бумажных носителях, оцифровыванию и переводу в электронный вид. В некоторых случаях это могут быть изображения или снимки, к которым прилагается описание. Информация в электронном виде загружается в базы данных для более удобного хранения и использования. Если помещать изображения в базы данных отдельно от описания, информация может теряться, искажаться и будет занимать большой объем памяти. Для того чтобы оптимизировать работу с базами данных и уменьшить объемы хранимой информации, можно использовать методы стеганографического кодирования. Если кодировать информацию, об изображении внутри самого изображения, то объем памяти, занимаемый изображением и информацией о
нем, не изменится.
Для методов стеганографии основным моментом является скрытность при сохранении достоверности декодирования информации. Достоверность декодирования информации, зависит от операций, проводимых над изображением при кодировании.
Целью данной статьи является скрытное кодирование речи в изображениях стеганографическими методам расширения спектра.
Метод расширения спектра
Как известно алгоритм модуляции методом расширения спектра прямой последовательностью состоит в том, что каждый бит сообщения представляется некоторой базисной функцией, умноженной, в зависимости от значения бита (1 или 0), на +1 или -1. Модулированное сообщение, полученное при этом, попиксельно суммируется с изображением-контейнером, в качестве которого используется полутоновое изображение (изображение, имеющее множество значений тона, и их непрерывное, плавное изменение). Результатом является стеганоизображение (изображение с закодированной информацией). Блок-схема алгоритма кодирование и декодирования метода наименее значащего бита представлена на рисунках 9 и 10. Чтобы сделать невозможным искажения уже встроенного бита сообщения базисные функции должны быть ортогональными [2,3].
Словесный алгоритм метода расширения спектра:
Кодирование:
1. Из исходного изображения Г размером [м х к] выделяем блок
[8 х 8].
?
2. Информационное сообщение, подлежащее встраиванию в блок изображения, представим в виде блоков т' равной длины т.е. т1 =(т0, т1 N -!), где К- количество блоков.
3. Каждый блок сообщения сопоставляется с отдельным блоком
изображения. Каждый информационный бит блока т'] представляется в
виде информационного сигнала т'} (г ) = ^ 11 .
4. Для каждого информационного блока формируется
Е, (г) = £ тг] (г) *Ф г модулированный информационный сигнал ;=0
т^ Ф,
Где, ! псевдослучайная последовательность
5. Полученный блок сообщения попиксельно суммируется с
п __. Т7
подблоком контейнера. ^ =с+ 1, где О- коэффициент усиления расширяющего спектра
Где, 1 заполненный контейнер
6. Сохраняем в стегофайл контейнер Г Декодирование:
1) изображения с закодированной информацией разбиваем на блоки F размером t8 х 8;
С = (C C C )
2) каждый блок представляется в форме вектора 1 v 0' 1'"" m—V, где i=0,....,N-1
3) вычисляем коэффициент корреляции между ф > и принятым блоком представленном в виде вектора.
4) найти знак коэффициента корреляции, который соответствует дополнительной информации
Методы оценки искажений, вызываемых кодированием в
изображении
Среднеквадратическая ошибка (mean squared error - MSE), отражает изменение энергии пикселей:
MSE = ££ (fkm - fj (1)
K •M k=1 m=l ,
где fk-m - пиксель исходного изображения; fkm - пиксель изображения содержащего дополнительную информацию; M - количество пикселей в столбце; K - количество пикселей в строке.
Оценка определяющая порядок изменения энергии по отношению к общей энергии (signal-to-noise ratio - SNR )
2552
PSNR = 10 • log10--(2)
10 MSE . (2)
Качество изображения (IF)
IF = 1 — £ (fk.m — fk,m ) £ (fk.m )
k. m / k.m
Нормированная взаимная корреляция (NC):
M K / ~ \ / M K . .
nc = £ £ (A k • fm.k) / £ £ \flk)
(3)
(4)
llFll2
Энергия фрагмента (H 11 ):
M к 2
IFI2 = £ £ (fmk k ) (5)
m=1 k=1
Вероятность ошибки (BER):
BER = 1 £ (bm ® ~m )
N m=1
(6)
Рисунок 1 - Синтезированное изображение методом расширения спектра
Таблица 1 - Анализ эффективности методов Расширения спектра
Распол. коэф. ЫБЕ РБЫЯ Ш ыс БЕЯ
Метод расширения спектра 6.76 39.83 0.99 0.99 0.14
На основе проведенного эксперимента можно сказать, что основное
преимущество стеганографического метода расширения спектра, это
сравнительно высокая скорость к различному роду атакам на изображение,
поскольку скрываемая информация распределена в широкой полосе частот и
ее трудно удалить без полного разрушения контейнера. Искажения
стегоизображения увеличивают значение Д, однако до тех пор, пока,
|Д| < \Е1 * о2 г
выполняется условие , скрытое сообщение не пострадает
Использованные источники:
1. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений //М.: Техносфера. - 2005. - Т. 1072. - С. 2.
2. Киселева А. В., Кудрина М. А. Автоматизированная система защиты информации методами стеганографии //Информационные технологии и нанотехнологии. - 2015. - С. 101-105.
3. Конахович Г.Ф., Пузыренко А. Ю. компьютерная стеганография. Теория и практика. М.: МК-Пресс, 2006. 288 с.
