Метод Дармстедтера-Делейгла-Квисквотера-Макка

Нетрадиционный блочный метод встраивания в пространственную область контейнера предложили Дармстедтер (V. Darmstaedter), Делейгл (J.-F. Delaigle), Квисквотер (J.J. Quisquater) и Макк (В. Macq) [100]. Разработанный ими метод позволяет достичь компромисса между устойчивостью стеганосистемы к искажениям, качеством встраивания и, конечно же, вычислительной сложностью алгоритма. Метод базируется на элементарном перцепционном (ощущаемом) восприятии и позволяет приспосабливать встраивания относительно текущего содержимого блоков контейнера.

Перед встраиванием, конфиденциальная информация преобразуется в вектор двоичных данных. Каждый бит встраивается в отдельный блок. В рассмотренном авторами варианте размерность блоков составляла 8x8пикселей. Главная причина такого выбора, очевидно, — соразмерность с блоками, которые используются при JPEG-компрессии. Таким образом, действие компрессии будет одинаково распространяться на каждый встроенный бит. Кроме того, при этом информация встраивается с избыточностью, что увеличивает общую устойчивость стеганосистемы.

В общем случае процесс встраивания бит сообщения выполняется в четыре этапа:

1. Разбиение массива изображения-контейнера на блоки 8x8 пикселей.

2. Классификация пикселей отдельного блока на зоны с приблизительно однородными значениями яркости.

3. Разбиение каждой зоны на категории в соответствии с индивидуальной (псевдослучайной) маской.

4. Встраивание бита в зависимости от соотношения между средними значениями категорий каждой зоны путем модификации значений яркости каждой категории в каждой зоне.

Рассмотрим последние три этапа более подробно.

Классификация на зоны.

Цель состоит в том, чтобы разбить пиксели внутри блока на группы, которые имели бы приблизительно одинаковую яркость. Такая классификация принимает во внимание особенности блока, представляющие интерес с точки зрения невидимости и стойкости. При классификации авторы выделяют три типа контраста:

• резко выраженный контраст (рис. 5.17 а), когда можно различить две зоны, разделенные заметным скачком яркости;

• постепенный контраст (рнс. 5.17 б), когда две однородные зоны разделены участком с постепенным изменением яркости;

• шумовой (нечеткий) контраст (рис. 5.17 в) с яркостью, распределенной наподобие случайного шума (в предельном случае шумовой контраст вырождается в однотонное изображение — контраст отсутствует, все пиксели блока имеют одинаковую яркость).

Рис. 5.17. Классификация на зоны: а— резко выраженный контраст; б — постепенный контраст; в — шумовой контраст

Отсортированные по возрастанию значения яркости пикселей блока можно представить возрастающей функцией F(i), где F(1) — наименьшее значение яркости среди всех присутствующих в данном блоке, a F(N²) — наибольшее среди присутствующих в блоке значений яркости (N— размерность квадратного блока). Тип контраста блока определяет крутизна функции F(i), которую обозначим через S(i).

Пусть S_max — максимальная крутизна функции F при . Если S_max ниже заданного порога T₁, считается, что блок имеет шумовой контраст. Если S_max превышает порог T₁ блок имеет или постепенный, или резко выраженный контраст. В этом случае дополнительно определяют параметры и — индексы в ближайшей окрестности точки а (соответственно выше и ниже ее), которые удовлетворяю неравенствам.

(5.9)

где Т₂ — еще одно заданное значение порога.

Если контраст резко выражен, то и . Если контраст постепенный, то интервал представляет собой переходную зону постепенного контраста.

Классификация пикселей р(х,у) на две зоны определяется следующими правилами:

• для постепенного и резко выраженного контрастов:

- если , то пиксель р(х,у) принадлежит к зоне 1;

- если то пиксель р(х,у) принадлежит к зоне 2;

- если , то пиксель р(х, у) принадлежит к переходной зоне.

• для шумового контраста пиксели распределяют на две зоны одинаковой раз мерности:

- если то пиксель р(х, у) принадлежит к зоне 1;

- если то пиксель р(х, у) принадлежит к зоне 2.

В блоках первого и второго типов зоны с разной яркостью не обязательно должны размещаться вплотную друг к другу и не обязательно должны содержать равное количество пикселей. Более того, некоторые пиксели вообще могут не принадлежать ни к одной из этих зон. В блоках третьего типа классификация более сложная.