[논문]비트 플래인 복잡도를 기반으로 한 스테가노그라피의 삽입 용량 비교

배재민; 정성환

비트 플래인 복잡도를 기반으로 한 스테가노그라피의 삽입 용량 비교
A Comparison of Embedding Capacity of Steganography based on Bi t-Plane Complexity 원문보기

배재민 (창원대학교 컴퓨터공학과) , 정성환 (창원대학교 컴퓨터공학과)

본 논문에서는 비트 플래인 상에서 지역적인 복잡도를 이용하여 커버 이미지를 분할한 후 비밀 데이터를 삽입하는 스테가노그라피 방법을 연구하였다. 이 방법은 복잡도를 이용하여 비트 플래인 이미지를 informative 영역과 noise-like 영역으로 나누고, noise-like 영역에 데이터를 삽입한다. 삽입되는 데이터가 간단하다면 image conjugation을 적용하여 복잡한 형태로 만들어 커버 이미지에 삽입한다. 본 연구에서는 삽이 용량을 증가시키기 위해 복잡도를 모든 비트 플래인에 적용시키지 않고, 선택적으로 적용하여 46%의 최대 삽입용량과 화질의 증가를 얻을 수 있었다.

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문제 정의

본 논문에서는 Eiji Kawaguch 의 방법을 기반으로 하여 기존 연구와는 달리 모든 비트 플래인에 복잡도를 적용하지 않고, 선택적으로 적용하여 비밀 데이터를 삽입하는 연구를 하였다.
본 논문에서는 비트플래인 복잡도에 따른 스테가노그라피 의 삽입 용량을 연구하였다. 이것은 Eiji Kawaguch 가 제안한 방법을 바탕으로 이미지의 각 비트 플라인의 지역적인 복잡도를 이용하여 noise-like 영역과 informative 영역으로 분할하고, 시각이 noise-like 영역의 변화에 민감하지 않은 점을 이용하여 데이터를 삽입하는 방법이다.

가설 설정

(3) background 영역은 We 패턴이다.

제안 방법

이것은 Eiji Kawaguch 가 제안한 방법을 바탕으로 이미지의 각 비트 플라인의 지역적인 복잡도를 이용하여 noise-like 영역과 informative 영역으로 분할하고, 시각이 noise-like 영역의 변화에 민감하지 않은 점을 이용하여 데이터를 삽입하는 방법이다. 기존 연구와 달리 고정적으로 복잡도를 각 비트플래인 에 모두 적용충]■지 않고, 선택적으로 적용함으로써 삽입용량과 화질을 부분적으로 개선시켰다. 즉, LSBs 에 선택적으로 적용함으로써 6Kbyte 의 용량 중가와 SNR 이 3dB 중가되는 화질 개선을 얻을 수 있었다.
첫번째 실험에서 복잡도(9型)임계치를 03로 고정시킨 후 최대용량을 계산하였다. 또한, 복잡도를 적용하지 않는 LSB 수를 중가시키며 더이터를 삽입하였다.
첫번째 실험에서 복잡도(9型)임계치를 03로 고정시킨 후 최대용량을 계산하였다. 또한, 복잡도를 적용하지 않는 LSB 수를 중가시키며 더이터를 삽입하였다.

대상 데이터

실험은 512x512, 8bit/pixel 크기의 그레이 이미지를 사용하였으며, 각 비巨 플래인(bit plane)의 블록 크기는 8 x8(;«=3)의 드기로 나누었다. 실험에서는 단지 최대용량에 대한 신험이므로 삽입되는 비밀 데이터는 랜덤하게 데이터를 발생시켜 삽입하였다.

성능/효과

Eiji Kawaguch 는 복잡도와 "noise-like"영역에 대한 관계를 정의하기 위해 실험을 통해 크기의 영역에서 발생될 수 있는 모든 가능한 패턴의 복잡도를 계산하였다[8]. 복잡도 히스토그램을 분석한 결과, 정규분포를 따르며 noise-like 영역과 informative 영역을 나누는 가장 적당한 임계치를 평균과 표준편차를 이용하여 구할 수 있 것으로 밝혀졌다.
실험결과과 같이 모든 비드 플래인에 복잡도를 적용하는 기존의 방법에 비해 LSBs에 선택적으로 복잡도를 적용함으로써 기존 방법에 비해 으F 6, 000byte(2%)까지 용량을 중가 시킬 수 있었다.
실험에서 삽입된 전체 커버 이미지의 43%에 해당하는 112, 896byte 를 삽입하였다.<표 2>에서 보듯이 SNR 을 이용하여 삽입된 이미지의 화질을 비교한 결과, 기존 방법보다 같은 크기의 용량을 삽입하였을 경우, LSB 선택적 비트플래인 삽입 방법이 화질에서 약 3dB 정도 개선되어짐을 알 수 있다.
기존 연구와 달리 고정적으로 복잡도를 각 비트플래인 에 모두 적용충]■지 않고, 선택적으로 적용함으로써 삽입용량과 화질을 부분적으로 개선시켰다. 즉, LSBs 에 선택적으로 적용함으로써 6Kbyte 의 용량 중가와 SNR 이 3dB 중가되는 화질 개선을 얻을 수 있었다.

후속연구

향후 연구과제로 화질의 저하를 감소시키며 데이터 삽입 용량을 중가시키는 방법과 비밀키를 적용한 스테가노그라피의 모델연구가 있어야 할 것이다.

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