Analysis of Chi-Squared Divergence Changes by Filtering of Stego Images Formed According to UNIWARD Embedding Methods

Протидiя несанкцiонованiй передачi конфiденцiйних даних є актуальною та важливою задачею сьогоднi. Особлива увага придiляється ранньому виявленню прихо- ваної (стеганографiчної) передачi iнформацiї при обмiнi повiдомленнями в iнформацiйно-комунiкацiйних системах. Приховання повiдомлень (стегоданих) проводиться шляхом внесення змiн до файлiв-контейнерiв, зокрема цифрових зображень. Забезпечення високої iмовiрностi виявлення сформованих стеганограм потребує застосування спецiалiзованих стегодетекторiв, заснованих на використаннi апрiорних даних щодо використаного стеганографiчного алгоритму. Це призводить до зниження ефективностi системи виявлення у випадку атаки нульового дня (zero-day attack) – використання зловмисниками попередньо невiдомих методiв прихованням повiдомлень. Внаслiдок цього актуальною задачею є розробка унiверсальних (слiпих) стегодетекторiв, здатних з високою точнiстю виявляти стеганограми в умовах обмеженостi або навiть вiдсутностi апрiорних даних щодо використаного стеганографiчного алгоритму. Вирiшення даної задачi потребує виявлення та аналiзу слабких змiн параметрiв зображення-контейнеру, обумовлених вбудовуванням стегоданих. Для пiдсилення даних змiн в роботi запропоновано проводити попередню обробку (фiльтрацiю) дослiджуваних зображень з використанням медiанного та вiнеровського фiльтрiв. Розглянуто випадок формування стеганограм з використанням новiтнiх адаптивних методiв UNIWARD. Показано, що попередня фiльтрацiя стеганограм дозволяє виявити слабкi вiдмiнностi в розподiлi значень яскравостi пiкселiв зображень-контейнерiв та стеганограм, навiть у випадку малого заповнення контейнерiв стегоданими (менше 10 %). Виявлено, що характер змiн хi-квадрат вiдстанi мiж розподiлами значень яскравостi пiкселiв зображень-контейнерiв та стеганограм суттєво залежить вiд областi вбудовування стегоданих до контейнеру. Врахування даних змiн при проведеннi стегоаналiзу цифрових зображень дає можливiсть визначати область приховання повiдомлень та, вiдповiдно, обирати ефективнi методи деструкцiї стеганограм.Counteraction to sensitive information leakage is topical task today. Special interest is taken on early detection of hidden (steganographic) information transferring by data transmission in communication systems. Message (stego data) embedding is provided by alteration of cover files, such as digital images, according to used steganographic algorithm. Reliable detection of formed stego images requires usage of targeted stegdetector that needs a priori information about specific distortions (signatures) of cover due to data hiding. It makes detection systems vulnerable to zero-day attack – usage by malefactors the previously unknown embedding algorithms. Therefore it is required development of universal (blind) stegdetectors that are capable to reliable revealing of stego images even in case of limited or absence information about used embedding method. Creation of blind stegdetector requires determination of cover image parameters that are sensitive to any alteration caused by message hiding. As such parameters it is proposed to use informationtheoretic estimations (chi-square divergence) of pixels brightness distribution distortion due to stego data embedding. For amplification of these distortions it is used image pre-processing with median and Wiener filters. The case of adaptive messages hiding in cover images according to UNIWARD methods is considered. It is revealed that usage of chi-square divergence allows reliably detection of small alteration of cover image even in case of low cover payload (less than 10 %). Different character of chi-square divergence changes for filtered images by information hiding in spatial and JPEG domains allows determine type of used embedding domain.В работе исследованы изменения хи-квадрат расстояния между распределениями значений яркости пикселей изображений-контейнеров и стеганограмм при проведении фильтрации. Рассмотрен случай формирования стеганограмм с использованием адаптивных методов UNIWARD. Показано, что использование медианного и винеровского фильтров дает возможность выявлять слабые различия в распределениях яркости пикселей изображений-контейнеров и стеганограмм, даже в случае малого заполнения контейнеров стегоданными (менее 10 %). Выявлено, что характер изменений хи-квадрат расстояния между распределениями значений яркости пикселей исходных и обработанных стеганограмм существенно зависит от области встраивания стегоданных в изображение-контейнер. Анализ данных изменений при проведении стегоанализа цифровых изображений дает возможность определять область встраивания стегоданных в изображение-контейнер, что представляет интерес для выбора эффективных методов деструкции сформированных стеганограмм

Spread spectrum-based video watermarking algorithms for copyright protection

Merged with duplicate record 10026.1/2263 on 14.03.2017 by CS (TIS)Digital technologies know an unprecedented expansion in the last years. The consumer can now benefit from hardware and software which was considered state-of-the-art several years ago. The advantages offered by the digital technologies are major but the same digital technology opens the door for unlimited piracy. Copying an analogue VCR tape was certainly possible and relatively easy, in spite of various forms of protection, but due to the analogue environment, the subsequent copies had an inherent loss in quality. This was a natural way of limiting the multiple copying of a video material. With digital technology, this barrier disappears, being possible to make as many copies as desired, without any loss in quality whatsoever. Digital watermarking is one of the best available tools for fighting this threat. The aim of the present work was to develop a digital watermarking system compliant with the recommendations drawn by the EBU, for video broadcast monitoring. Since the watermark can be inserted in either spatial domain or transform domain, this aspect was investigated and led to the conclusion that wavelet transform is one of the best solutions available. Since watermarking is not an easy task, especially considering the robustness under various attacks several techniques were employed in order to increase the capacity/robustness of the system: spread-spectrum and modulation techniques to cast the watermark, powerful error correction to protect the mark, human visual models to insert a robust mark and to ensure its invisibility. The combination of these methods led to a major improvement, but yet the system wasn't robust to several important geometrical attacks. In order to achieve this last milestone, the system uses two distinct watermarks: a spatial domain reference watermark and the main watermark embedded in the wavelet domain. By using this reference watermark and techniques specific to image registration, the system is able to determine the parameters of the attack and revert it. Once the attack was reverted, the main watermark is recovered. The final result is a high capacity, blind DWr-based video watermarking system, robust to a wide range of attacks.BBC Research & Developmen